熱軋橢圓軋件進口滾動導衛屬於金屬的軋制，尤其涉及金屬軋件的矯直、導向和定位裝置。包括箱體，箱體內設帶有軋件通道的導板，箱體設冷卻水口，導輥軸設油孔與油嘴連線，特點是箱體上至少設定一對軸線互相交叉的導輥，兩輥軸線夾角為2α，兩隻帶有弧面孔型的導輥傾斜地伸入至軋件通道中，構成近似橢圓孔型。當軋件穿過橢圓孔型時，導輥對軋件進行矯直、夾持和扶正，使其長軸以垂直狀態順利進入圓孔型或方孔型。優點是，構思新穎，結構簡單、合理，使用時可以減少軋件扭曲和歪斜，減少軋件對導輥、軸承的衝擊，延長導衛使用壽命，減少導衛損耗和更換頻次，減少堆鋼事故，有利於軋鋼生產，減少軋件刮傷和軋輥錯位，有利於提高產品正品率。
萊蕪鋼鐵股份有限公司鍛壓廠(簡稱萊鋼鍛壓廠)軋鋼車間是從年產2～3萬t能力的橫列式軋機逐步改造成為目前年產25萬t能力的半連續生產線。從1988年開始,萊鋼鍛壓廠堅持邊生產,邊改造,生產工藝也隨設備的逐步升級換代,走過了一條典型成長壯大發展之路。
1實現150mm×150mm連鑄坯一火成材
1.1Ø450mm×2橫列式開坯軋機工藝最佳化
Ø450mm×2橫列式開坯軋機原為穿梭軋制11道次生產60mm×60mm方坯,兩架軋機之間有一個移鋼過程,軋制周期長達75s,溫降220℃,是實現一火成材的最大難點。
為了縮短軋制周期,曾最佳化孔型設計為軋制9道次。在運行實驗中,注意到Ø450mm軋機軋輥直徑上限範圍可達Ø500mm,通過對三聯箱結構做適當改造後,大膽地提出了改Ø450mm×2橫列式兩架為單架Ø450mm軋機且軋制7道次,這樣對150mm×150mm連鑄坯7道次可生產66mm×66mm～77mm×77mm的方坯,與後續Ø430mm×4中軋機組能力相匹配,完成車間一火成材改造。在工藝最佳化中,創造性採用共軛箱形孔與共軛六角扁孔配合過渡,完成了Ø450mm單架開坯軋制7道次,使開坯能力達到最大極限,軋制周期減少40s,溫降減少了120℃。另外,工藝最佳化後,單機架使用布置緊湊,占地面積小,也為機前翻鋼板,機後氣動升降台的使用創造了合理的條件,完全實現了開坯軋制過程自動化。
1.2一火成材工藝的實現
在工藝研究變革過程中,試圖用“直軋工藝”簡單地將開坯與成材軋機聯接,但由於軋制速度和過跨等問題而難以實現。後經多方論證,決定新上一套中軋機組,採用GY型短應力Ø430mm×4連軋機組。中軋GY型短應力線軋機對完成150mm×150mm連鑄坯一火成材起到承上啟下的關鍵作用。這種軋機沒有牌坊,結構緊湊,四架次集中傳動,採用六角——方孔延伸孔型系統。每道次延伸係數可達1.4～1.5,4道次可以很好地完成開坯來的66mm×66mm～70mm×70mm方坯達到29mm×29mm～34mm×34mm各規格方坯的中軋任務。
2半連軋工藝的實現
在一火成材工藝實現後,開坯與中軋生產能力提高,但精軋機組橫列式布置出口速度僅達5m/s,生產能力低下。經過研究論證,採用了Ø300mm×2+Ø260mm×4六連軋高強度軋機,直流電機驅動,出口速度提高到12m/s,可以實現與開坯、中軋生產能力的匹配。
Ø300mm×2+Ø260mm×4六連軋機組採用計算機控制,可控矽直流電機單電機傳動,活套調節實現微張力和無張力軋制,可軋制Ø12～Ø30mm的螺紋鋼和圓鋼等棒材產品。產品軋制精度高,質量上檔次,獲得三級免檢及原部級冶金產品實物質量金杯獎。
半連軋工藝的實現,作為橫列式改造有典型意義的是大半徑圓弧輥道“S”形折返工藝布置。由於車間地理位置和120m廠房長度的限制,六連軋機組不易布置。中軋機組軋出30mm×30mm方坯,由於截面小、長度大,過跨布置是一個難題。中軋與精軋機組能否實現無張力軋制,溫度能否保證精軋要求,如何由中軋進入精軋等問題也亟待解決。經嚴格計算,模擬溫降實驗後,提出廠房東延36m,採用半徑為8m的大型過跨圓弧輥道。輥道結構獨特,維修方便,成為全國獨一無二的布置形式。與直軋布置比較,節約基建投資上千萬元,為實現半連軋改造起到特殊作用。
精軋Ø300mm×2+Ø260mm×4六連軋機組,工藝上採用橢圓—方和橢圓—圓延伸孔型系統。該系統通過計算機進行了輔助最佳化設計,各道次壓下量分配合理。採用橢圓孔型,不僅變形均勻,軋槽共用性強,軋輥及導衛用量少。且能採用當前流行的帶滾動導輪的進口導衛和扭轉導衛,做到軋制過程中有效扶正軋件和合理扭轉。導衛中滾動導輪的作用對降低導衛消耗,提高軋制質量有質的飛躍。
六連軋機組由於傳動的高度自動化,1—2、3—4、5—6架軋機之間實現微張力軋制,2—3、5—6架機架間設有立式活套,可以實現無張力軋制,對保證成品外形尺寸精度,降低鋼材通條偏差有突出作用。
另外,為了滿足鋼材交貨方式的國際規範化,通過調整工藝,嚴格操作,深挖軋機潛力,順利軋出負偏差螺紋鋼筋,目前負差率已穩定在3%～4%,對占領市場、提高效益起到很好的推動作用。
3切分軋制技術的採用
半連軋生產線的順利投產,以開坯7道次、中精軋10道次計,全生產線17道次,150mm×150mm方坯常規方法不能生產Ø14mm以下規格。若增加機架,冷床和後部收集又難以適應高速軋制。為了適應市場,經深入考察研究,決定採用切分軋制技術來滿足車間現有設備情況下生產Ø14mm以下小規格鋼材的要求。
3.1切分軋制機理
切分軋制是指在軋機上利用特殊的軋輥孔型和導衛裝置,在軋制過程中,沿軋件縱向剖分成2根(或更多)軋件並生產成品的軋制方法。經考察對比,認為現有半連續工藝生產線和現有冷床及收集系統採用切分輪法為最佳,並由此展開一系列輪切法工藝技術準備。其基本工藝路線如圖1所示,切分輪部分軋件力學分析
