280mmx12mm球扁钢孔型设计

  摘要：简述了在∮600mmx3+∮500mmx1横列式轧机上用165mmx225mm连铸坯轧制280mmx12mm球扁钢孔型系统的选择和孔型设计的特点。

  台湾从盛机械股份有限公司为越南设计、建造了一个中型轧钢厂，主轧机为∮600mmx3+∮500mmx1两端传动的横列式轧机，主电机功率为2500、1000kW，轧制速度分别为2.5m/s和3.7m/s。产品方案中有日本标准球扁钢系列产品。

  总延伸系数μ总=（165x225）/4550=8.163，总轧制道次n=11道时，平均延伸系数μ均—11=1.21；9道轧成时，平均延伸系数μ均—9=1.263。球扁钢截面形状不对称，轧制时不均匀变形很大。采用多道次各道采用较小的压下量和较小的不均匀变形，能够大大减少轧件出槽时的镰刀弯曲和扭转。同时由于该套轧机设备能力较弱，主传动设备中没有飞轮；新辊最大中心距Amax=640mm，在这套设备条件下不允许采取较大压下量的轧制方案，所以，11道轧制是适宜的。

  该套轧机机前、机后都有移钢设备。∮600mm轧机第1架辊身长度L1=1710mm，第2、3架辊身长度L2=L3=1540mm，∮500mm轧机辊身长度L4=850mm。为便于配辊，11道轧成时道次分配为4—3—3—1。

  轧制截面形状不对称的球扁钢常用的孔型系统是鞍钢开创的槽式孔型系统，该系统是将扁钢腹板弯折一定的长度，与球头钩成槽形的结构，弯折的长度与球高基本相同，以保持平衡，孔型两侧变形较为均匀，轧制稳定性高，轧件出槽后不易出镰刀弯、跑钢和扭转，因此操作便捷，轧件较顺利，轧废少，是轧制球扁钢较好的孔型系统。280mmx12mm球扁钢的孔型设计采用了槽式孔型系统。

  成品孔型的开口方向不仅直接影响到成品的质量，还因为各个变形孔都以成品孔的开口方向为准，依次上下交替来设计孔型的结构，所以成品孔的开口方向尤为重要。

  图2a是球头端部为开口槽的成品孔，其优点是球扁钢肩部圆角R2充满的美观，不会出现出耳子或充不满、圆弧大的缺陷。其缺点是球扁钢球头端部圆弧R1充满得不好，有时呈尘形而不成标准的所要求的球形，这是造成船厂不愿意接受的。

  图2b是球头端部为闭口槽的成品孔，其优点是球扁钢球头的端部圆弧R1充满的很好，符合规定标准要求；球高容易控制（腹板厚度合格球高就合格，因为球高的允许偏差大于腹板厚度的允许偏差）；另一个重要优点是球头端部为闭口槽，球头厚度（由球头端部圆弧半径R1和球头内侧斜角30°决定）不因腹板厚度的调整而变动，因此容易实现负偏差轧制，以提高成材率，使用户得到满足提出的按负偏差交货的要求。同时还可以在球头厚度不变的条件下（标准规定同一型号的球扁钢球头端部圆弧半径R1和斜角30°相同，即球头厚度相同，腹板厚度有几种规格），用同一套孔型轧出同一型号几种不同腹板厚度的球扁钢来，例如，可以用280mmmx12mm球扁钢的孔型通过调整辊缝轧制280mmx11mm和280mmx13mm球扁钢，这样即能够大大减少轧辊的储备量和消耗，减少换辊时间。若使用球头端部为闭口槽的成品孔轧制的球扁钢肩部圆弧R2的充满情况不太理想，可以在试轧后修改成品前孔肩部圆弧半径来达到标准要求。

  总之，球头端部为闭口槽的成品孔型优点较多，所以，该厂280mmx12mm球扁钢孔型设计采用了球头端部为闭口槽的成品孔型，并以成品孔型开口方向为准依次上下交替来确定其它变形孔的开口方向。

  用165mmx225mm矩形坯轧280mmx12mm球扁钢的孔型系统见图3。其中第1孔为立轧孔，规整矩形连铸坯断面和尺寸，使之符合切深孔（第2孔）平轧切深孔时轧件与孔型两侧侧壁和槽底同时接触的要求，并有去除钢坯表面氧化铁皮的作用，（为了更好的提高成品表面上的质量，向该厂提出了增加出炉后高压水除鳞设备的建议）。第6孔和第9孔为控制孔，起控制槽式孔轧件腿长，控制球扁钢高和腹板宽度的作用。其它变形孔起压薄球头和腹板，逐步扳平腹板的作用。

  （1）充分的利用轧件在高温时塑性好的特点，把不均匀变形尽量集中于粗轧孔型中。

  （2）按照每个用户的要求，同时考虑球头端部磨损得较快，球头厚度和腹板厚度都取了0.3mmD的负差。

  （3）考虑设备能力、钢温、轧辊材质、轧辊磨损、孔型变形特点等因素，合理分配粗、中、精轧各道次的压下系数与压下量，确定各腹板厚度和槽形孔腰厚。

  （4）成品孔的宽度留出适当的余地，防止宽度符合规定标准的条件下还出耳子。计算成品前孔腹板中心线）成品孔、成品前孔、成品再前孔三个精轧孔型球头和腹板保持垂直,孔型倾斜配置，倾斜度1.2°（斜度2.09%）。孔型斜配有利于孔型的修复，有利于球头外侧金属的充满。但倾斜角度不宜过大，以免加剧轧件的扭转和加大轧辊的轴向窜动。

  （6）成品前孔腹板向下弯折30°，并将弯折部分减薄，最好能够降低其扳平时的弯曲抗力，并使腿端略有弯曲，使其与轧辊接触时平衡过渡，以避免擦伤。

  （7）其他变形孔腹板向下弯折角度逆轧制顺序每孔递增10°，避免将腹板扳平时产生太大的反力，造成轧件出槽后来出大的镰刀弯、跑偏和扭转。

  （8）成品孔球头腹板（腰部和腿部之各）保持相近的的延伸关系，即μ球≈μ腰+腿，其它各变形孔球头的延伸系数略小于腰部和腿部的延伸系数，使孔型两侧的压缩变形趋向平衡，目的也是减少轧件出槽后的弯扭，便于下一道进钢。

  （9）为了尽最大可能避免出口卫板将球扁钢头端部划伤，成品孔出口增加了托辊，将轧件与导卫装置之间的滑动摩擦改为辊动摩擦。观察轧件被刮伤的部位，以后还可以增球头出口滚动导板。

  我国造船工业的迅速发展促进了球扁钢生产技术的进步，鞍钢、重钢、江苏南京、无锡等地的船用型钢厂，河北邢台吉泰特型钢厂等厂都为船用型钢的生产技术的发展作出了各自特别的贡献，是很值得称道的。如果厂际之间加强技术技术交流，取长补短，协同发展，一定能取得更好的成绩，将球扁钢生产和技术提高到一个新的水平。