邢钢高速线材轧机粗轧孔型优化实践.doc

邢钢高速线材轧机粗轧孔型优化实践
王笑丹，王志义
（邢台钢铁有限责任公司）

摘要：本文介绍了邢钢高速线材车间粗轧孔型优化的实践，通过孔型优化，明显改善了轧件表面的裂纹，提高了线材的表面质量。
关键词：箱形孔型；宽展；变形量；表面裂纹
1前言
作为专业化的精品线材生产基地，邢钢拥有四条高速线材生产线，产能300万吨。随着市场要求日益严格，产品表面质量对使用性能的影响也越来越突出。经过长期的观察与测量，我们认为，粗轧孔型设计适应能力差，变形不均匀，是导致表面缺陷的主要原因。严重时在轧件边角处形成集中的裂纹带。
所以，优化粗轧孔型，减轻以至消除粗轧阶段形成的轧件边角处4条集中裂纹带至关重要，成为提高产品质量的重要手段。
2邢钢三车间孔型系统现状简介
邢钢线材厂原料为150mm方坯（后改为160mm方坯），粗轧机组为六架平立交替轧机，粗轧孔型系统基本情况如表1所示。
表1粗轧孔型参数（原料150mm为方坯）
机架序号孔型轧件高轧件宽面积延伸1箱111.00169.3517749.101.3882方122.00121.7413667.101.2993椭圆82.00147.159819.701.3924圆98.0098.617536.001.3035椭圆58.00115.635429.501.3886圆73.0072.864179.201.299使用原150mm方坯轧制时对1#轧件取样，如图1所示。从图中可看出裂纹缺陷比较明显。

图1粗轧1#（Q195）侧面图2钢坯在1#孔型变形示意图
改用160孔型轧制150mm方坯后，通过对1#、2#轧件取样分析，发现1#比原150孔型表面质量有所改善，但在1#料两侧边角处存在“黑线”，说明“黑线”在过第一架粗轧机时就出现了，由于孔型所限，钢坯角部在前两架变形量过大，轧制后形成褶皱，并在随后的轧制中逐渐形成集中的裂纹带。图3-a、3-b分别为1#、2#轧出钢坯侧面酸洗样照片（钢种为Q195）。

图3-aQ1951#料对称侧面照片图3-bQ1952#料对称侧面照片
3孔型优化方案实施与效果
3.1方案一：减小1#孔型圆角。将1#孔型（建立在160孔型轧制150mm方坯孔型基础上）圆角从R=25mm改为R=15mm。
3.1.1方案一原理分析：
对于粗轧机架，特别是K1，K2孔表面皱褶已经形成。为了减轻箱型孔角部过渡圆弧部位的影响，角部圆弧半径由R25mm改为R15mm左右，减少角部变形量，减轻角部折叠和表面皱褶。
图4为使用150孔型与改用160孔型轧制150mm方坯原理分析比较图。从图中可以看出，最初使用的1#孔型角部与边部压下差值为8.6541mm。改用160孔型后轧制150mm方坯，1#孔型改后角部与边部压下差值为4.4775mm，变形量减少，而同时6#轧件表面裂纹明显减轻。这一试验证明了角部变形量对轧件表面质量的影响。

1#孔型未改前角部与边部压下差值1#孔型改后R=25mm，角部与边部压下差值
（Δh=8.6541mm）（Δh=4.4775mm）
图4K1孔型未改前和改后160孔型原理分析对比图
图5为1#孔型圆角R=15mm原理分析图。从分析可以看出，圆角改小，角部与边部压下差值减小，即角部变形量减小。

图51#孔型改后R=15，角部与边部压下差值（Δh=1.5318mm）
3.1.2效果
换孔型前对Q195LY钢种6#、12#轧件取样，改为小圆角孔型后对Q195LY、35K、ML08Al、Q235钢种6#、12#轧件取样。
3.1.2.1Q195LY6#试样：换孔型前，试样都有1条通条裂纹，比较明显，见图6。换孔型后试样都没有通条裂纹，见图7。

图6换孔型前Q195LY试样图7换孔型后Q195LY试样
3.1.2.2其他钢种裂纹数量明显减少，不存在较深的贯通裂纹。
3.2方案二：模拟平辊轧制原理，增大1#孔型宽度。
3.2.1原理：
由平辊宽展公式算得150方坯轧制出来的宽展宽度最大为173.41mm，160mm方坯轧制出宽展宽度最大为179.75mm.按巴赫切诺夫公式计算出160mm方坯经第一架160孔型轧制出的轧件宽度为174.02mm。
由表2可知，用160孔型槽底圆角改R=15mm后，轧制160mm方坯Δh=5.41mm，钢坯圆角相对变形量仍然较大；同150孔型槽底圆角改R=15mm后，轧制150mm方坯Δh=4.48mm，在四线进行了试验，6#料四条裂纹没有明显减轻。
按图8修改孔型尺寸后，轧制160mm方坯Δh=0.63mm，钢坯圆角相对变形量比三线用160孔型槽底圆角改R=15mm后，轧制150mm方坯Δh=1.5318mm还要小，所以能基本消除6#轧件的裂纹带。

表2150mm和160mm方坯在不同孔型角部相对变形量
方坯孔型(k1孔)△h（mm）bk（