阅读说明：本技术 一种直条圆钢切分生产轧制工艺 (Straight round steel cutting production rolling process ) 是由 王晓军 赵仁宇 郭金科 杨林 张敏 赵天喜 王东 陈志强 蔡正财 常德君 李永成 于 2019-11-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种直条圆钢切分生产轧制工艺,160mm方坯经步进式加热炉加热至1030℃～1050℃后,轧制后,利用1#剪剪头后进入中轧区6架设计孔型轧制后,利用2#剪剪头剪尾后进入精轧区6架轧机轧制。轧件经预切分孔型轧制后哑铃状中间连接带根据不同规格控制在10-13mm。预切分孔型切分楔顶角角度控制在64°-68°。切分孔型连接带厚度1mm,切分孔型切分楔顶角角度控制在50°-60°,切分轮顶角角度为90°。采用该工艺轧制关键在于预切分料型控制精准,保证料型大小一致,减小线差。本发明解决了圆钢切分架次依托导卫轮对钢料连接带撕裂后产生的不对称微裂纹缺陷。(The invention discloses a slitting production rolling process for straight round steel, which comprises the steps of heating a 160mm square billet to 1030-1050 ℃ through a stepping heating furnace, rolling, utilizing a 1# shear head to cut heads, then entering a middle rolling area 6 frame design hole type to roll, utilizing a 2# shear head to cut tails, and then entering a finish rolling area 6 frame rolling mill to roll. And after the rolled piece is subjected to pre-cutting split rolling, the dumbbell-shaped intermediate connecting belt is controlled to be 10-13mm according to different specifications. The angle of the top angle of the pre-cut split type splitting wedge is controlled to be 64-68 degrees. The thickness of the splitting hole type connecting belt is 1mm, the angle of the apex angle of the splitting wedge of the splitting hole type is controlled to be 50-60 degrees, and the angle of the apex angle of the splitting wheel is 90 degrees. The key point of the process is that the precutting and distributing material type is accurately controlled, the material type size is ensured to be consistent, and the line difference is reduced. The invention solves the defect of asymmetric microcrack generated after the steel connecting belt of the round steel cutting frame is torn by the guide and guard wheel.)

一种直条圆钢切分生产轧制工艺

技术领域

本发明涉及钢材轧制技术，特别是一种直条圆钢切分生产轧制工艺。

技术背景

棒材生产线双切分生产圆钢开发实践过程，从孔型设计、导卫设计到料速匹配及过程控制进行全面规划，消除切分过程中产生的缺陷及线差，做到两线尺寸均匀。针对圆钢不同于螺纹钢两切分轧制时表面质量、成品尺寸波动及不圆度等难以保证的关键控制点，从孔型系统设计、料速匹配、切分过程控制、轧机弹跳、导卫安装等方面制定措施。一是消除因切分带可能形成的成品表面质量缺陷，如向内延伸划痕和折叠。二是保障成品尺寸和不圆度符合国标要求。

目前，国内棒材生产线螺纹钢的切分生产技术得到普遍推广运用，如我公司生产规格12mm螺纹钢采用三切分生产工艺轧制，规格14mm～18mm采用两切分生产工艺轧制，圆钢采用切分工艺轧制未应用于实际生产。相较于螺纹钢的切分生产工艺，圆钢切分生产工艺对工艺装备精度控制和生产过程调整具有更高的要求，圆钢不圆度国标要求范围小，成品表面因切分带所产生痕迹很难控制，容易产生折叠或表面凸起。切分带经成品架次轧制后易产生麻面，导致成品表面不光滑。所以其孔型设计、生产过程料型控制、轧机精度、切分工艺和导卫控制技术要求较螺纹钢高。目前国内圆钢生产一般采用单线生产工艺，但因小规格直条圆钢产品因成品横截面积小和棒材线轧机机组成品速度限制，存在小规格产品生产效率低。

目前，国内轧钢企业生产直条圆钢领域，典型工艺方法为单线生产轧制工艺。新疆八一钢铁公司在生产小规格圆钢时采用切分生产工艺轧制圆钢。采用孔型系统为梅花方孔型系统：菱形孔～弧边方孔～哑铃型预切分孔～双圆形切分孔～椭圆形孔型～圆形孔型系统。

上述孔型系统主要优点:(1)轧件尺寸控制精度高。(2)孔型系统延伸系数较大，K6～K3，孔的延伸系数可达2.8左右。(3)梅花方轧件边部的凹陷能在预切分孔中起对中的作用，可保证预切的两部分体积相等，另外这样对切分楔的冲击较小，易充满预切分孔型中的两个圆的顶部。(4)梅花方孔轧件变形相对均匀，侧边有凹陷也不易出耳子。

上述孔型系统主要缺点是:(1)孔型要求的控制精度高，对磨损敏感。K5弧边方孔形的4个小圆弧突起处较易磨损，槽底磨损速度较槽口快，易导致料形不规范。(2)轧件形状上有尖角，易使轧件断面上的温度出现不均现象。(3)梅花方轧件需扭转45°影响连轧轧制的稳定。(4)不适合面缩率小的切分规格。因此梅花方孔型系统适用于延伸系数大、面缩率大的φ10mm～φ14mm小规格品种及需要精确控制的圆钢的切分轧制。

扁平方孔型系统依次为：平轧孔～立箱型孔～哑铃孔～切分孔～椭圆孔～成品孔，该孔型系统主要缺点为：(1)平辊和扁方孔型的控制精度不高。平辊轧制时没有孔型侧壁的夹持作用，导卫磨损较快也降低了轧件的夹持作用，因此易造成来料在平辊上移动范围大，导致轧辊磨损不均匀，使K6出口轧件厚薄不均，从而影响后续切分后两根轧件的大小。(2)孔型系统的延伸系数小。其K6K5孔的延伸率较小，K6～K3的延伸系数仅为1.8左右，因此需要粗中轧负担较多的变形量。(3)扁方轧件变形不均匀对切分楔的冲击较大，切分楔的磨损大。(4)由于扁方孔轧出的轧件自身在进预切分孔时的对中性差，因此在预切分过程中易造成切分后两根轧件大小不一致，成品两根料长短不一致，影响成材率。所以要保证在预切分孔中切正，必须严格要求K4孔进口导卫的安装精度。

发明内容

本发明提供一种直条圆钢切分生产轧制工艺（轧制规格φ16mm～φ20mm），并保障成品质量稳定，不产生成品表面折叠、微裂纹等外观质量缺陷。

本发明主要技术路线为：精轧区所采用孔型及钢料形状成型步骤依次为：（平辊）平料-（立箱型孔型）箱型料-（预切分孔型）哑铃状料-（切分孔型）并联圆料-（椭圆孔型）椭圆料-成品孔型（成品圆钢）。

本发明精轧区孔型面积比例关系：平辊孔型F6=（1.12～1.25），立箱型孔型面积F5=（1.2～1.35），预切分孔型面积F4=（1.15～1.25），切分孔型面积F3=2（1.2～1.3），椭圆孔型面积F2=2（1.2～1.27），成品孔型面积F1。

平轧辊孔型K6高度H6=辊缝S6=立箱孔型K5的槽底宽度b_K5+（0.5～1.5），槽口宽度B_k6=（1.12～1.20）F5/H6；

立箱型孔型K5的立箱型孔型槽底宽度b_K5=H6-（0～6）,槽口宽度B_k6 =H6+本架次宽展系数β×本架次压下量Δh+（5～10），孔型高度H5=B_k6-本架次压下量Δh；槽底内圆角半径r₁=（0.12～0.2）B_k6,外圆角半径r₂= （0.1～0.12）B_k6, 侧壁斜度Tanψ=y=10%～15%，凸度f=（0.03～0.05)B_k6，辊缝S5=（0.02～0.05）×本架次轧辊名义直径D₀；

预切分孔型K4的孔型高度H4=（0.9～0.95）H5，两圆心距离b_k4=2r1/cosψ，槽口宽度B_K4=b_k4+2r1/cosψ，切分楔顶角角度2θ=64°～68°，孔型侧壁斜度ψ=25°～30°，辊缝S4=（0.13～0.15）H4，楔尖圆角半径r2≥3mm，外圆角半径r3=（0.05～0.15）H4，槽底圆弧半径r1=(0.3～0.4)H4，连接带高度h=（0.40～0.48）H4；

切分孔型K3的孔型高度H3=（0.80～0.9）H4mm，并联圆心距离b_k3=2r1/cosψmm，槽口宽度Bk3=bk+2r1/cosψ～S3tanψ，切分楔顶角角度2θ=50°～60°，孔型侧壁斜度ψ=25°～30°，并联圆半径r1=0.5H3mm，切分楔顶角半径r2=(0.5～1.5)，外圆角半径r3=0.1H3，S3=1mm，连接带高度h=1mm，

椭圆孔型K2孔型高度H2=（0.75～0.88）成品公称直径d₀，槽口宽度B_k2=（1.42～1.80）成品公称直径d₀，槽底圆弧半径r1=（1.35～1.6））成品公称直径d₀，辊缝S2=（2.0～4.0），孔型外圆半径r2= [（H2～S2)²+B_k2]/4（H2～S2）。

成品孔型采用双半径圆弧设计，设计允许偏差±0.3mm，孔型高度H1=（1.007～1.02）成品公称直径d₀，槽口宽度B_k1=（1.007～1.02）[成品公称直径d₀+（0.5～1）×允许正偏差△⁺]，圆弧半径r=1/2H1，辊缝S1=（1.5～2），扩张角ψ=（15°～30°），成品孔型外圆角r1=（0.5～1.5）。

本发明主要改进设计立箱型孔槽底设计凸度，解决K6平料宽度侧上下料型不一的可能性，确保k5料型对称规范；

本发明对K4架次轧机调整导卫用丝杆进行重新设计，将其丝距控制为3mm，确保导卫调整精度，保障K4预切分能有效分配料型；

本发明为确保成品表面缺陷，K3双圆连接带固化为1mm，切分轮顶角角度90°，确保切分轮撕裂钢料后撕裂带最小化；

立箱型孔型轧辊、预切分孔型轧辊、切分孔型轧辊、椭圆孔型轧辊、成品孔型轧辊材质采用高速钢轧辊解决精轧区轧槽磨损换槽频繁问题。

本发明轧钢棒材线生产规格16-32直条圆钢原采用单线生产工艺生产，但产量较低，2018年开始，轧钢陆续对规格16-20直条圆钢进行双切分生产工艺开发，实现直条圆钢双切分生产工艺批量轧制，产量大幅度提升，成品质量满足标准要求，直条圆钢生产效率大幅度提升。

附图说明

图1a为本发明精轧区平轧辊（平辊）孔型形状示意图；

图1b为本发明精轧区立箱孔型形状示意图；

图1c为本发明精轧区预切分孔型形状示意图；

图1d为本发明精轧区切分孔型形状示意图；

图1e为本发明精轧区椭圆孔型形状示意图；

图1f为本发明精轧区成品孔型形状示意图；

图2为平轧辊（平辊）孔型详细尺寸加工示意图；

图3为立箱型孔型详细尺寸加工示意图；

图4为预切分孔型详细尺寸加工示意图；

图5为切分孔型详细尺寸加工示意图；

图6为椭圆孔型详细尺寸加工示意图；

图7为成品孔型详细尺寸加工示意图；

图8为切分轮顶角角度示意图。

具体实施方式

本发明为能清楚描述该发明技术方案，现以规格φ20mm×2实际生产相关设计数据集结合附图予以说明。简要介绍具体实施方式。

如图1a至图1f至图8所示，本发明实施例以直条圆钢切分生产轧制工艺生产规格φ20mm×2直条圆钢。160mm方坯经步进式加热炉加热至1030℃～1050℃后，经粗轧区6架轧机设计孔型轧制后，利用1#剪剪头后进入中轧区6架设计孔型轧制后，利用2#剪剪头剪尾后进入精轧区6架轧机轧制，该工艺关键在精轧区6架轧机孔型设计，利用孔型轧制实现精轧区钢料形状：（平辊）平料-（立箱型孔型）箱型料-（预切分孔型）哑铃状料-（切分孔型）并联圆料-（椭圆孔型）椭圆料-成品孔型（直条圆钢）。

各孔型的结构尺寸依次为：精轧区孔型面积比例关系：精轧区孔型面积比例关系：平轧辊孔型F6=1516.9mm²；立箱型孔型面积F5=1346mm²；预切分孔型面积F4=1109.1mm²；切分孔型面积F3=942.9mm²；椭圆孔型面积F2=383.7mm²；成品孔型面积F1=314.2mm²。

平轧K6孔型高度H6=S6=30.5mm.槽口宽度B_k6=52mm；

立箱型孔型K5的立箱型孔型槽底宽度b_K5=30mm，槽口宽度B_k6=34.5mm，孔型高度H5=46.5mm；槽底内圆角半径r₁=7mm，外圆角半径r₂=6mm，侧壁斜度ψ=6.5，凸度f=1.6mm，辊缝S5=7mm；

预切分孔型K4的孔型高度H6=29.5mm，两圆心距离b_k4=25.83mm，槽口宽度B_K4=52.61mm，切分楔顶角角度2θ=65°，孔型侧壁斜度ψ=28°，辊缝S4=4.0mm，楔尖圆角半径r2=3.0mm，外圆角半径r3=2.5mm，槽底圆弧半径r1=11mm；连接带高度h=13mm；

切分孔型K3的孔型高度H3=24.5mm，并联圆心距离b_k3=28.1mm，槽口宽度Bk3=55mm，切分楔顶角角度2θ=56°，孔型侧壁斜度ψ=28°，并联圆半径r1=12mm，切分楔顶角半径r2=1mm，外圆角半径r3=2mm，S3=1mm，连接带高度h=1mm，切分孔型后置切分导卫，切分轮顶角角度为90°；

椭圆孔型K2孔型高度H2=15.5mm，槽口宽度B_k2=35.3mm，槽底圆弧半径r1=29mm，辊缝S2=3.5mm，孔型类圆半径r2=4mm。

成品孔型K1孔型高度H1=20.28mm，槽口宽度B_k1=20.66mm，圆弧半径r=10.14mm，辊缝S1=2mm，扩张角ψ=18°。成品孔型外圆角r1=1mm。