Φ5.5mm线材轧制工艺的分析与测定

Φ5.5mm线材轧制工艺的分析与测定高海建摘要：分析了Φ5.5mm线材的生产工艺特征及工艺要求；介绍了马钢借助先进的记录仪及对大量生产数据的采集，找出了生产Φ5.5mm线材时高速区频繁堆钢的原因，进而优化了高速区工艺控制参数及时序上的设定，模索出一套Φ5.5mm线材的专用生产工艺，使班产量由300t提高到500～600t。关键词：高速线材轧机；Φ5.5mm线材；轧制工艺分类号：TG335.6＋3AnalysisandmeasurementofrollingprocessforΦ5.5mmwireGAOHai-jian（MaanshanIron&SteelCo.,Ltd.,Maanshan243003,China）Abstract：ThetechnologycharacteristicsandrequirementsofrollingΦ5.5mmwireareanalyzed.Thereasonsofsteelpushinginhigh-speedzonearefoundout.Thecontrolandsettingofprocessparametersareoptimized,andaspecialrollingtechnologyforΦ5.5mmwireisfoundout.Basedonthem,theoutputofpershiftcanbeincreasedfrom300tto500～600t.Keywords：high-speedwiremill;Φ5.5mmwire;rollingtechnology▲1前言近年来，线材工业生产技术取得了飞速发展，其显著特点是，成品轧机速度大幅度提高，从60年代中期第1套高线轧机的50m／s左右提高到当今的140m／s。而且，各种类型的高线轧机广泛采用高新技术，发展各自特色，加速设备的更新换代。目前，我国的高速线材生产行业也正处于一个空前发展的大好时机。进一步提高线材生产水平，对引进技术进行深层次的技术消化，探索高速线材生产工艺的技术精髓，掌握生产技术关键，具有重要的现实意义。尤其是能否正常生产Φ5.5mm线材，成为各高速线材生产厂家亟待解决的问题。高速线材生产工艺过程是一个高度连续化、自动化过程。其工艺线长，轧制道次多，所涉及的辅助设备多，动作复杂，在线检测元件要求高，因而要求轧钢工艺、设备、自动化多专业联合，互相渗透，协调攻关，才能掌握引进技术的关键。马钢高速线材厂是我国最早全套引进国外先进高速线材轧机的厂家，其装备水平与工艺技术均较先进。在此基础上，借助先进的监控仪器，采集了大量数据，进一步对Φ5.5mm线材的轧制工艺过程进行了深入分析，反复实验，逐步创立了一套Φ5.5mm线材专用工艺，并取得了显著效果，使班产量由300t左右逐步达到500～600t。2Φ5.5mm线材生产工艺特征Φ5.5mm线材与Φ6.5mm线材相比，虽然在直径上仅差1mm，但其生产工艺有很多不同之处。表1为两种规格产品在工艺特征方面的差别。由表1分析可知，Φ5.5mm线材不仅在轧制过程中稳定性差，对各工艺参数变化反映敏感，而且粗、中轧区域为双线轧制，影响轧件尺寸、温度、张力、速度等主要工艺参数的因素众多，低速、大断面轧制变形区任一工艺参数的微小波动，都会在高速、成品轧制区引起较大变化，因而极易发生堵钢事故。据统计，轧机中间堵钢按次数计算，80％发生在精轧区。表1Φ5.5mm与Φ6.5mm线材工艺特征比较规格／mm成品直径／mm成品截面积／mm2总延伸率／％成品长度／m终轧速度／m*s－1线标高温强度对轧件尺寸、张力、温度变化线材高速运行稳定性对轧件运行通道平直度要求Φ5.55.523.75722.41138583低反映敏感抖动大，振幅高高Φ6.56.533.17517.3815268一般一般一般一般差别／％1004040402232差别较大差别很大差别很大3Φ5.5mm线材生产工艺要求根据前述工艺特征，除要求严格精心的操作调整，保证轧件温度、张力、尺寸以及各架轧制速度等重要基础工艺参数均匀和稳定外，更要求各机、电设备，计算机及检测元器件在执行其功能时要保证时间、数值上的高度精确。对Φ5.5mm线材轧制工艺的整体要求，是保证生产过程稳定所必须的条件。Φ5.5mm线材的整个轧制过程由25架轧机完成，1＃～11＃机架为粗中轧双线轧制、大变形量低速工作区；12＃～15＃机架为单线无扭无张、活套轧制中速区；16＃～25＃机架直至夹送辊、吐丝机为无扭微张精密轧制高速区。为保证顺利轧制，必须建立一套全面详细的工艺方案，包括从生产前准备及检查，轧制时工艺参数设定与核算直至故障处理对策，见表2～表4。4Φ5.5mm线材高速轧制区关键参数分析及优化中间堵钢事故绝大部分发生在精轧区及轧件头、尾通过精轧机、夹送辊、吐丝机，这一现象一度成为生产中的重大难题。这是由于生产线投产初期，轧机调试成功后，并没有真正掌握具体参数的作用及设定计算方法，对引进设备的核心技术缺乏全面正确的理解，一旦问题出现，无法对以“计算机程序形式”存贮起来的一些重要工艺参数作出合理的解释，而一些重要的技术关键和经验参数正包含于其中。表2Φ5.5mm线材轧制工艺要求及检查项目轧制区特点工艺要求检查项目及要求1＃～11＃机架粗、中轧区（低速区轧速：0.17～3.80m／s）①大变形量，占总形变量的51.4％；②双线、低速、扭转轧制；③轧件温度有波动，在6＃～8＃机架间达最低，以后由于变形热加剧而温升；④机架间有张力，双线轧制时互相干扰大。①出钢温度均匀，加热质量好；②保持轧件尺寸正确，两线差别小；③张力尽可能调小；④轧辊、扭转导卫安装正确，无卡、刮钢现象；⑤7＃机架后轧件必须切头。①钢坯全长头、尾温差≯70℃，断面温差小，≯30℃；②轧钢时，测量1＃～3＃机架轧件尺寸，保证7＃、11＃机架轧件尺寸在要求范围内；③用棒击法、电流法调控机架间张力；④7＃机架后轧件尺寸每小时测量1次。12＃～15＃机架预精轧区（中速区轧速：3.8～9.7m／s）①单线、无扭、无张轧制；②变形量最小，占总量的14.1％；③2个活套水平，3个活套立于预精轧机间，构成活套轧制区；④温度较均匀，轧速适中。①消除粗中轧机的张力，保持轧件尺寸均匀；②变形量小，无扭轧制，保证轧出轧件尺寸断面形状优良，为精轧机提供优良来料，保证成品尺寸精度；③活套系统工作稳定，调节量小且时间短。①辊环、导卫安装到位、牢固，无打滑现象；②各活套检测元器位置正确，镜头清净；③起套杆、阀、气缸工作状况正常；④自由辊、压板、导槽无卡和刮轧件现象；⑤1＃水箱必须给出调控轧件入精轧机温度；⑥15＃机架后必须切头。16＃～25＃机架、夹送辊、吐丝机、精轧区（高速区轧速：9.7～90.0m／s）①高速、微张、无扭、精密轧制；②变形量适当，占总量的33.8％；③轧出成品尺寸优良；④线材穿过水冷线，在夹送辊夹送下，转化成水平速度为零的散卷；⑤计算机控制各工艺参数在极短时间内准确作用。①辊环安装正确，尺寸按配辊要求；②导卫安装要用光学校正仪，保证轧线尺寸正确；③25＃机架出口→废品箱→水箱→夹送辊，要求高度对中，且通道光滑，无卡、刮线材现象；④夹送辊各工艺参数设定正确；⑤吐丝机工作震动小，运行平稳；⑥所设计算机控制参数正确，执行准确、及时、可靠。①按配辊要求，检查相邻机架、同机架辊径差；②导卫检查；③铅棒调轧机辊缝；④用试棒检查通道平直度；⑤夹送辊压力、辊缝、动作实验；⑥吐丝机的管、锥、罩、冷却水、吹扫气检查；⑦电子自动仪、计算机、PLC模拟检查。表3Φ5.5mm线材轧制工艺参数项目参数值钢坯加热温度／℃钢坯全长头、尾端温差≯70断面温差≯30出钢温度／℃1050～1100轧制间隙／s10～15粗、中轧张力控制先调一线，再两线均匀化，要求尽量小且稳定各机组尺寸偏差／mm7＃机架后，Φ50±0.5；11＃机架后，Φ27.6±0.4；15＃机架后，Φ17.0±00.3精轧后1＃水箱现场调节，以控制轧件入精轧机，温度在950～1000℃精轧机组配辊／mm相邻机架辊径差≤0.4，同架轧机上、下辊径差≤0.1水冷段至夹送辊轧件通道平直度／mm±0.1水冷段水嘴磨损程度／mm＜1线材头部水冷段设定值／m15、11、7精轧机导卫冷却水低碳钢：50％～100％开启高碳钢：奇数机架开50％夹送辊设定参数：辊最大2.5，最小0.3缝／mm压力／MPa0.22～0.55电流限幅／％70～80精轧机限定速度／m.s－1≤90吐丝系数3.0～4.0计算控制参数参考值：V0＝1.074×精轧机终轧机架线速度K2＝1.02～1.03K3＝0.96～0.98夹送辊空载电流I0：50％左右夹送辊夹持电流I1：基本达到限幅值，略超过经长期努力，借助先进分析记录仪器，马钢逐步摸清了上述问题产生的原因，已能对生产问题作出正确判断，并修改了原调试时所用参数，优化了高速区工艺控制参数及时序上的设定，从而解决了Φ5.5mm线材轧制时在高速区的堆钢问题。下面分析高速区各设备主要工艺参数的作用，并介绍适用于马钢的工艺控制参数。4.1Φ5.5mm线材通过精轧机至顺利吐丝的工艺要求高速轧制条件下的Φ5.5mm线材，由于其断面细小、高温强度低，因而普遍采用给轧件以微小张力，助其顺利通过高速区。由于精轧机为集体传动，原设计已考虑其间各架的张力关系，因此只要严格工艺要求，保证配辊尺寸，即可保证轧制正常进行。下面重点分析精轧出口至夹送辊、吐丝机间的张力平衡。表4精轧机高速区故障原因及处理措施故障类型故障原因处理措施1.废品箱堆钢（1）头部未吐丝①轧件头部有开花头、冶废等缺陷；②水冷段内留有残余废钢；③水冷段（包括夹送辊导卫）有未紧固处，对中不良。水冷段检查（2）头部吐丝少于12圈①前3项是否有问题；②水冷段通水过早；③成品尺寸严重超差；④成品孔磨损或25＃导卫有问题；⑤夹送辊进口导卫松动或安①水冷段检查；②检查轧材头部受到水冷的圈数；③检查成品头部尺寸；④换辊或换导卫；⑤检查并重新安装；装位置有误；⑥粗、中轧张力过大，或严重波动；⑦活套波动较大。⑥CP3消张；⑦CP3干预调速。（3）线材吐丝大于12圈（中部堆钢）①轧件有冶废；②2＃水箱水嘴磨损过大；③成品尺寸严重超差；④夹送辊进口导卫松动；⑤粗中轧张力有波动，活套波动大；⑥夹送辊有微动；⑦夹送辊压力太小或开口度过大，造成夹持失空。①检查轧件情况；②换水嘴；③调尺寸；④检查并紧固；⑤检查钢温并消张；⑥重新加压；⑦增加压力或减小开口度（开口0.15mm，压力＞0.3MPa)。（4）轧件尾部堆钢①粗中轧张力大（尤其换辊、槽后）；②尾部钢温过低；③夹送辊辊径设定有误；④废品箱盖板松动；⑤轧件冶废丢尾；⑥夹送辊第2速度段投入过慢；⑦夹送辊第3速度段投入过迟。①消张；②升温或保温；③CP3校对并重新设定；④重新捆扎；⑤轧件检查；⑥计算机控制“参数－时序”关系分析检查。2.轧件尾部在吐丝机处甩尾挂钢（1）大圈集中甩尾①钢坯尾端钢温过低；②粗、中轧张力大；③吐丝机托板角度安装不对；④吐丝系数过小；⑤夹送辊辊径设定有误（如过小）；⑥夹送辊第3速度段投入过迟；⑦精轧机未待轧件出口而过早投入下一根钢的初始轧制速度。①尾端钢温高于50℃甚至100℃；②CP3调张；③正确标准：线圈在托板上平滑倾倒在辊道上，无站立或几圈同时倾倒的现象；④增加吐丝系数；⑤核实辊径；⑥自动控制“参数－时序”复查(必要时，可增大夹送辊最小开口度至0.15～0.20mm)。（2）硬拉甩尾（挂托板）①夹送辊最小开口度过小（＜0.15mm）；②夹送辊压力过大（0.3MPa）；③轧件尾端温度低；④轧件尾端尺寸不准；⑤夹送辊入口导卫松动；①现场调整；②现场调整；③升温或调节1＃水箱；④现场检查；⑤现场检查；⑥通知电气检查。⑥夹送辊第3速度段投入过迟。（1）当轧件头部到达精轧机前的5＃LS活套扫描器位置时，将此信号送至计算机主控系统和PLC系统。轧件头部进入精轧机时，起套要形套并在尽可能短的时间内稳定。轧件头部通过水冷区时，整个水冷线停水，以免线材受阻。头部到达夹送辊后，夹送辊将其夹住