1、连轧大规格圆棒尺寸公差的控制周敦世 徐少春Control of Dimension Tolerance for Heavy Bar Continuous-RollingZhou Dunshi and Xu Shaochun(Daye Special Steel Corp Ltd, Huangshi 435001)大冶特殊钢股份有限公司于 1997年建成并投产的 RR480HS6(平立)+RR464HS4(平立)10 架连轧生产线，主要生产 60150 mm 棒材，产品质量优良，但是，产品尺寸公差，特别是粗轧 6道出成品的130150 mm 圆棒尺寸公差不易调整和控制。本文对影响大圆棒尺寸公差的
2、问题及所采取的措施进行了讨论。1 大规格圆棒尺寸公差控制1.1 坯料连轧设计时，供坯要求参照横列式轧机的供坯标准，即方坯公差为2407 mm方、1805 mm 方，没有考虑连轧的特殊要求。对于横列式轧机，上述坯料公差轧 68 道出成品对成品尺寸公差的影响很小，因为横列式轧机前几道次即能有效地消除坯料公差的影响。但是，连轧基本规律是保证秒流量相等，即：V 1S1=V2S2=ViSi=C(常数)式中 Vi为第 i架轧件出口线速度；S i为第 i架轧件出口截面积。一旦坯料公差波动导致 S1的变量超出微张力允许范围，使微张力的控制不能有效地调整轧件速度，从而产生拉钢或堆钢，所产生的轧件尺寸公差将影响下
3、道次的轧制，并最终影响成品尺寸公差。这种影响通过 6架轧机自动调整是难以克服的。坯料公差对轧制过程和成品尺寸公差的影响程度就 2407 mm方坯而言，意味着坯料最大可为 247 mm247 mm，最小可为 233 mm233 mm，两者截面积差 6 720 mm2，相当于 240 mm方与 210 mm240 mm扁坯截面差。试验表明，在 240 mm240 mm坯轧 140 mm 圆棒正常后，用同一组参数轧一条 210 mm240 mm扁坯出 140 mm 成品，扁坯平着咬入，测得轧制力矩电流波形和产品尺寸公差数据见图 1、图 2及表1。图 1 240 方坯轧制力矩(电流)波形Fig.1 C
4、urrent curve of torque for rolling 240mm square billet表 1 210 mm240 mm 扁坯轧成圆钢的公差/mmTable 1 Dimension tolerance of 140mm round steel rolled from 210 mm240 mm flat billet/mm测量点1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 18成品半圆+0.27+0.62+0.04-1.89+0.11-1.28+0.06-1.68-0.01-1.88+0.01-1.90+0.04-1.95+0.04-1.74+0.
5、03-1.55+0.15-0.68+0.14+0.10+0.12+0.15+0.16+0.09+0.10+0.57+0.05+0.36+0.05+0.46注：每隔 1m取测量点一个。图 2 210 mm240 mm 扁坯轧制力矩波形Fig.2 Curve of torque (current) for rolling 210 mm240 mm flat billet从轧制力矩波形可以看出，210 mm240 mm 坯轧制时机架间出现了较明显的拉钢现象，导致整支成品有 1/2超负公差标准(1.3 mm)。在实际生产中，初轧坯经常有严重超上述公差的情况，240 mm 方坯实际尺寸有时可达 206
6、mm224 mm。这种超公差的坯料被轧制成成品时就会产生如图 3、表 2的情况。图 3 钢坯超差时轧制力矩(电流)波形Fig.3 Curve of torque (current) for rolling billet of out-of-tolerance表 2 150 mm 圆钢的超差坯轧后的尺寸公差/mmTable 2 Dimension tolerance of 150mm round steel rolled from out-of-tolerance billet/mm测量点1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31成品半圆南膀北膀0.62
7、-0.21.350.360.42-2.21.190.310.38-2.11.110.310.44-2.21.250.330.36-2.41.080.250.36-2.21.070.250.28-2.01.020.300.33-1.80.970.320.31-1.91.020.340.41-0.91.020.450.46-0.90.950.60.52-1.30.670.890.7-0.10.431.370.8-0.50.091.610.63-0.40.041.70.71-0.30.071.7注：圆钢尺寸公差 1501.3 mm，测量距离 500 mm。1.2 张力控制生产线的微张力控制是引用西门
8、子公司的力矩电流法控制张力的标准软件。该软件在计算各架张力时，采样时间是以机架负载电流大于零为起点，其缺点是，如果发生钢坯经常性地在初始机架咬入不良，程序运行就会与实际情况不一致(如图 4)。图 4 程序采样方法示意图Fig.4 Schematic of program sampling method根据软件运行要求，轧件咬入良好时，采样计时从 t2开始，通过时间 T1，取电流值 I1，t 3时下架咬入，通过时间 T2，取电流值I2。I 2I 1，实际情况是前后机架间存在拉钢现象。一旦咬入不良，则会从 t1时刻开始计时，通过时间 T1，读取电流值 I1，因下架咬入情况相同，同上经过时间 t2后
9、，取电流值 I2，这时 I2I 1，程序就会认为机架间存在堆钢现象，因而程序就会向着与实际情况相反的方向调整，造成 机架间拉钢现象越来越严重。此程序还要求设定一个不为零的张力初始值，设定的合理性将直接影响微张力控制的效果。2 调整措施2.1 坯料尺寸公差处理解决坯料尺寸公差的影响，主要是加强坯料的精整，做到勤测。全面掌握坯料尺寸公差的分布情况。2.1.1 超尺寸公差的坯料处理对整条超尺寸公差的坯料，按报废处理，不许进入流程生产。对头、尾切口超公差范围的坯料进行修磨或切割，使其符合公差要求。2.1.2 公差范围内的坯料因为有第一架压下的原因，所以当坯料尺寸公差符合要求时，影响12 架进而影响整个
10、机组各架轧机间张力的主要因素是坯料的一架非加工面侧的尺寸公差，它决定着进入下架的坯料的高度，决定下架的入口轧件截面积，因而在初轧坯一架非加工面一定(主要考虑咬入)的情况下，现场主要采取控制一架非加工侧的坯料尺寸公差，将坯料尺寸波动不超过 5 mm的坯料分类组批生产，以便于轧机的调整。2.2 改善张力控制程序的运行环境改善张力测试程序的运行环境，现场从改善咬入条件，优化张力初始设定两方面进行。2.2.1 改善咬入条件(1) 初轧坯经过热剪切头后，剪口被压扁造成一侧尺寸减小，另一侧尺寸增大。尺寸大的两面作为接触面轧制时咬入较困难，因此在钢坯入炉时，通过炉后翻钢，剪口(尺寸小面作接触面)一律平放进炉
11、。(2) 实践表明，去除氧化铁皮，降低轧辊转速，有利于改善咬入条件。因而现场在保证高压水除鳞效果的同时，对新孔型轧制的初始阶段，要求轧机一律降速 50%进行轧制。(3) 此外，现场发现进入精轧的轧件，由于经过粗轧轧制，头部形状不规则，容易造成精轧的咬入不良，同样不利于程序的正常运行，因而现场要求进入精轧前轧件必须切头。2.2.2 张力初值的设定一般认为型钢连轧，微张力控制在 9.8 MPa以下即可。POMINI 专家认为张力控制在 3 N/mm2左右较合适。但生产结果表明张力初值设定在3 N/mm2时，成品公差仍难以控制在理想的范围，特别是成品尺寸头、中、尾差别大。现场试验结果证明：张力初值粗
12、轧应控制在 1 N/mm2，精轧应控制在 0.6 N/mm2左右才能达到较理想的效果。相当于控制张力矩在轧制力矩的 0.8%3%的范围，在此范围内根据轧件出口截面积大小相应取值。2.3 修改成品孔型设计对成品孔原设计中存在的问题，进行了如下修改：(1) 将设计公差由原来的 D1取负偏差，调整为零偏差，同时相应调整扩张圆直径 D2，以扩大槽口宽度 L，防止因槽口太窄，成品易出“耳子”。(2) 减小辊缝 G及圆角半径 r，以减小成品“交口”宽度，方便轧机的调整。表 3为 140 mm 的设计修改前后孔型尺寸。表 3 修改前后孔型尺寸/mmTable 3 Pass dimension before
13、and after modified/mm孔型尺寸 D1 D2 L G r S原设计修改设计141.566141.82142.478142.87141.807142.521281240.9731.0482.4 有效的轧机调整微张力控制下的连轧，由于机架间不可避免地存在着堆拉现象，并关系到成品尺寸的变化。如果堆拉情况严重，超出微张力调整范围，成品尺寸变化将比较明显，此时应人工干预进行有效的轧机调整，纠正轧机间的张力关系，保证成品尺寸公差的稳定。机架间拉钢或堆钢时，由于张力的建立和消失及张力对宽展的作用，成品尺寸表现为前面小(或大，不考虑头部)尾部大(或小)。而且尾部大(或小)的变化长度与轧机架次有关。如果因拉或堆钢现象导致成品尺寸变化，只调辊缝会感到无所适从。正确的调整方法是将第 i架的速度升高(或降低)，同时辊缝略减小(或增加)。通过升高(或降低)速度减小机架间拉(堆)钢的现象，消除拉(堆)钢造成的宽展变化，通过减小(或增加)辊缝抵消轧件尾部大(小)变化表现出来的实际来料的过大(或不足)。 3 效果调整后绝对废品率降低了 0.852%，减少废品 73.67 t，批量严重出“耳子”已消除(统计量 8 600 t)。作者简介：周敦世，男，30 岁，工程师。1992 年毕业于武汉钢铁学院金属压力加工专业，从事工艺技术管理工作。作者单位：大冶特殊钢股份有限公司，黄石 435001
