河钢宣钢二钢轧厂 河北省张家口市宣化区 075100
摘要：本文分析了影响棒材连轧圆钢尺寸因素，根据实际生产情况总结出了圆钢生产中的断面尺寸控制方法。
关键词：圆钢尺寸精度；微张力控制；冲击速降；活套
1前言
圆钢生产较螺纹生产的难度大；主要表现在圆钢的产品质量控制上。在生产初期，产品头尾耳子过长，严重影响了圆钢的成材率。经过长期的摸索，总结了一些影响圆钢尺寸精度的因素。
2影响因素分析
2.1坯料断面尺寸的不稳定对成品尺寸的影响由于坯料断面的不规律的变化造成各架次充满状况不同，导致微张力控制的变化，变化较严重的时候会影响ST6的料型，在轧制大规格时对成品的产品尺寸造成影响。但实际上，坯料断面的影响在本生产线中之影响到了50以上的产品规格，对其它规格的影响不大。
2.2微张力控制和坯料加热温度不均的相互影响
加热温度是影响钢的塑性变形的重要因素，它主要影响轧件变形过程中的变形抗力，并同时影响着轧件的断面尺寸，而在轧机刚度较大的情况下，对轧件的高向尺寸影响不大，只对宽向尺寸有微小的影响，因此在控制过程中主要影响因素是变形抗力增大后轧制功率的增大，从而电流增大。当一根钢的头部咬人第N架轧机后，电机的动态速降恢复，而且钢未进入n+l架时，对n架而言，相当于无前张力的自由轧制。对此时的主电机电流采样记录。当钢的头部咬人n+l架后，电机的动态速降恢复而且钢头部未进人n+2架由控制系统取样，使此时电流值为张力轧制的电流。在钢头部进人n+2架之前调节n架的速度。为保证机架间的金属秒流量恒定，n架上游所有机架在调速期间，均以同样的比率重复此过程。若钢头部咬人+n2时系统仍未完成调节过程，当过第二支钢时，以第一支钢的轧辊转速值作为参考值继续调节，直到调节完毕。因此同一支钢坯和不同钢坯之间加热温度的不均匀性会对张力轧制时的电流产生较大影响，从而造成张力的不断调节，对轧件的断面尺寸产生影响。各架次间微张力控制的设定值原则上以ON/mm2，但由于控制系统的精度的限制，在不影响成品尺寸的前提下可以适当增大微张力设定值。
2.3轧机主电机的冲击速度补偿的影响
轧件未进人轧机前各架的辊缝、转速均按秒流量相等原则设定，但轧件由n架进人n+l架咬钢瞬间n架次的冲击速降早已结束而n+l架次的冲击速降则引起n与n+l架次间秒流量关系的破坏而引起轧件头部尺寸异常。为避免冲击速降的影响通常在轧机速度设定时对速度加以补偿，当咬钢后恢复至设定速度但补偿量的大小及速度恢复的斜坡时间长短同样影响成品咬钢头部尺寸。
2.4活套控制方法的影响
在棒材生产中，活套自动控制是为了减小两个机架之间的拉钢对产品尺寸造成影响，活套控制的目标是“两个机架之间无张力”，但在实际生产中，无张力轧制只是一种理想状态，只要使用活套就会造成张力，主要原因是：（l）活套辊的摩擦力；（2）实际检侧的活套高度值不是活套的最高值造成起套辊对轧件的张力。实际上，第二种原因的形响是可通过精心操作来减小的。在生产中我们从活套控制的原理进行分析，得出了圆钢头部和尾部的尺寸缺陷。
活套控制原理：活套高度的实际t跟随活套高度的设定量。当活套扫描器的反馈量与设定t不相等时，调解电机的速度同时活套高度也随之变化直到反馈量与设定一致。从而有效地消除机架间的张力。但现场生产中由于起套辊的行程与压辊的高度不匹配，行成的套型程近似三角形而非平滑的圆弧，活套扫描器找不到套量的最高点在活套。器中拉钢反映到成品尺寸上“头尾肥，中间瘦”。
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2.5轧件的材质影晌
在生产中同一规格，轧件的温度、轧制速度、轧辊的表面状态都相同时，轧件的材质成为影响轧件宽展的主要因素，因此在更换规格时须考虑钢种对宽展的影响。应对成前机架的料型根据钢种的不同适当的调整。
2.6轧辊温度的影响
在顺轧时轧槽因受热膨胀影响轧槽底部有一定的热凸度，当出现轧制事故或长时间停轧时，轧槽完全冷却，各架次的轧件出口断面会因轧楷高度变大和磨擦系数变化而变大。成品尺寸因来料过大而出现尺寸异常。这与轧辊的冷却效果有关。
3现场生产成品尺寸控制方法
根据以上对影响轧件尺寸波动的原因分析，在实际生产回翎过程中主要采取了以下措施和控制方法，对成品的尺寸进行了有效的控制。
3.1坯料的断面尺寸.定且加热均匀
坯料的断面尺寸稼定且加热均匀，可有效的保证采用徽张力控制机架间的料型尺寸。
3.2.设定较小的徽张力
在轧制稳定的前提下尽可能设定较小的微张力。
3.3采用较小的冲击速降补偿
不形响成品咬钢头部尺寸前提下采用较小的冲击速降补偿，较快的恢复时间。
3.4活密的设定
起套辊的行程应不大于1 10mm，压辊的高度应在85mm活套设定高度不小于起套辊的行程。
3.5料型的调整
钢种变换的同时注意料型的调整。
3.6修改轧辊的冷却方式
修改轧辊的冷却方式，长时间的停轧后，轧第一支钢时应适当的调整活套的设定高度。
对实验数据进行处理，揭示变形温度和应变速率以及晶粒尺寸与加工参数 Z值之间的内在关系，对各参数进行拟合计算，构建了中碳钢塑性应变本构方程，并建立了中碳钢微观组织演化的数学模型。借助有限元仿真模拟软件 ABAQUS 及其子程序 VUSDFLD 的二次开发，对中碳钢连轧过程进行了多条件耦合有限元模型的建立与模拟，对轧件截面在连轧过程中的应变分布、温度分布以及微观组织演化过程进行了研究与分析。
（1）利用热模拟压缩试验及
SEM 扫描电镜观测对中碳钢在大变形、高 Z 值加工条件下微观组织演化机制进行研究，并建立起数学模型，寻求中碳钢晶粒细化的理论支持。
（2）基于低温大变形原理晶粒超微细化理论，以向轧件心部引入大塑性应变积累为目的，综合考虑最终产品截面形状、几何尺寸以及机械性能，对适用于生产具有超微细晶粒组织的高强度中碳钢大棒材的孔型系统进行探索与开发。
（3）采用有限元软件
ABAQUS 及其子程序 VUSDFLD 的二次开发，对棒材连轧过程进行应变、变形温度、应变速率等多条件耦合有限元模型的建立与模拟，研究分析轧件在连轧过程中的应变分布、温度分布以及微观组织演化过程。中碳钢存在存在动态回复型与动态再结晶型两种不同的组织演化过程，前者发生在高 Z 值变形条件下，而后者则发生在低 Z 值变形条件下；动态回复是连续的动态再结晶过程，可以制备获得小于 1μm 的超微细铁素体晶粒。为制备铁素体超微细晶粒组织提供了理论依据。构建了中碳钢塑性变形本构方程与微观组织演化数学模型，棒材连轧过程有限元模型的建立与分析提供了数据参考。基于传统孔型设计理论及前人所进行的非传统孔型设计研究，提出了扁凸椭圆/圆形孔型系统。该孔型系统有针对性地解决了 M 型孔型系统向大型棒材心部引入塑性应变积累不足以及轧件轧连轧过程中发生偏转的问题。扁凸椭圆/圆形孔型系统可以向大型中碳钢棒材心部引入 5.0 以上的大积累塑性应变，在高 Z 值加工条件下有效实现微观铁素体晶粒的超微细化。并且结果与中碳钢的热模拟压缩实验结果相吻合，两者相互验证，证明了利用该新型轧制工艺生产具有超微细晶粒组织的高强度中碳钢大棒材的正确性。
4结束语
采用上述方法在我厂圆钢生产中效果明显，完全消除了圆钢生产中头部尾部耳子，产品质量得到了保证。
参考文献：
[1]刘健. 承德建龙棒材连轧生产线开发φ85-120mm圆钢工艺实践[A]. 中国金属学会.2010年全国轧钢生产技术会议文集[C].中国金属学会：，2010：4.
[2]樊雷.第二棒材连轧生产线投产[J].柳钢科技，2004（03）：9.
论文作者:魏军
论文发表刊物:《防护工程》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/1
标签：尺寸论文; 圆钢论文; 中碳钢论文; 晶粒论文; 断面论文; 孔型论文; 应变论文; 《防护工程》2018年第19期论文;