1、DOI:10.16683/J.CNKI.ISSN1674-0971.2022.4062横移式可逆开坯机箱形孔型设计浅析罗仕军荀家平Study of box pass design of traverse-shift reversiblebillet rolling mill（Sichuan Liuhe Special Material Co.,Ltd.,Jiangyou 621701,Sichuan,China）Abstract:The company has introduced the two roll traverse-shift reversible billet mill from
2、Danieli company.Since putting into production,due to the unreasonable pass design and rolling process,the phenomenon of rollingpiece torsion frequently occurs in the rolling process,and the rolling is extremely difficult.This paper focuses on theanalysis of the box pass and guide design of the two-r
3、oll transverse reversible bloom mill,which can ensure thesteady-state conditions in the rolling process and improve the rolling stability.Keywords:reversible billet rolling mill,pass design,rolling前言四川六合特材轧线主要生产高温合金、铬不锈钢、工模钢等钢种，生产特点为批量小、规格多。目前国内此类钢主要采用三辊横列式轧机。该型轧机的轧制质量和工艺保证很大程度上取决于工人的经验，且工人劳动强度大，安全风
4、险系数高。公司引进了新型二辊横移式可逆开坯机及配套的翻钢机和推床，实现了轧制过程的高度自动化。建成投产后因孔型设计及轧制工艺的不合理，导致轧件扭转频繁，基本无法正常生产。经过对孔型和轧制工艺分析，重新设计开坯机的孔形系统和导卫孔型。1轧线工艺布置轧线产品范围为长条圆钢30120mm、窄扁钢25150mm25150mm。工艺布置采用二辊横移式可逆开坯机一架、“立-平”可逆二机架扁钢轧机机组和四连轧机组完成窄扁钢和长条圆钢的成型。轧线工艺布置图如图1所示。收件日期：2022-06-12作者简介：罗仕军（1990），男，工程师，2013年毕业于攀枝花学院冶金工程专业，现供职于四川六合特种金属材料有限
5、公司，主要从事轧制技术。摘要：四川六合特材引进了达涅利公司二辊横移式可逆开坯机。自投产以来，因孔型设计和轧制工艺不合理，轧制过程中频繁发生轧件扭转现象，轧制极为不顺畅。本文重点浅析二辊横移式可逆开坯机的箱形孔型与导卫设计，保证轧制过程的稳态条件，提高轧制的稳定性。关键词：可逆开坯机;孔型设计；轧制中图分类号：TF31文献标志码：B文章编号：1674-0971（2022）-004-04Luo Shijun,Xun Jiaping特钢技术Special Steel Technology第28卷 总第113期2022年第4期Vol.28（113）2022.No.4（四川六合特种金属材料有限公司 62
6、1701）图 1 轧线工艺布置图Fig.1 The layouts of the rolling line扁钢轧制工艺布置为“横移式可逆开坯机开坯+二机架扁钢可逆轧机”；圆钢轧制工艺布置为“横移式可逆开坯机开坯+四连轧机组”。结合扁钢和圆钢产品规格范围，二辊横移式可逆开坯机供料尺寸需要满足方坯 7321452mm 和扁坯 50130mm73160mm。2开坯机孔型设计2.1箱形孔型系统选择箱形孔型系统配置目前主要有如下两种配置，一种为“平箱-立箱”孔型系统，如图2（a）所示；另一种为“平辊-立箱”孔型系统，如图2（b）所示。二辊横移式可逆开坯机的辊缝调节方式是：下辊定位在合适的位置锁死，辊缝调
7、整是通过调整上辊的位置来改变二辊之间的辊缝值，从而改变料型大小，采用图2（b）的“平-立”箱形布置时，平辊轧制时轧件倾斜度较大，增大了轧件的咬入角会造成咬入困难。故采用“平-立”箱形孔型系统。2.2确定延伸系数坯料断面尺寸为162162mm，最小方坯断面尺寸为73mm73mm,总延伸系数为：u=F0Fn=1621627373=4.925(1)箱形孔型的平均延伸系数范围为1.21.4。根据钢种特性，平均延伸系数选择在1.21.25之间。-u=un=4.925n(2)当道次n=6时，-u=1.304；n=8时，-u=1.221；n=10时，-u=1.173。故根据钢种特性选择轧制道次8道次，平均延
8、伸系数为1.221。根据圆钢成品规格50120mm，开坯机的最大供料尺寸为 141141mm，最小供料尺寸为7373mm。重新优分配各道次的延伸系数。箱形孔型结构参数设计如下：-u12=162141=1.149；-u28=14114173736=1.245(3)2.3箱形孔型结构设计2.3.1 箱形孔型选择箱形孔型结构主要分为两种，一种是单侧壁斜度箱形孔型；另一种是双侧壁斜度孔型。结合工装和产品特性，考虑如下因素：（1）导卫采用滑动导卫，导卫的扶持能力小，采用小侧壁斜度可以增加孔型侧壁的夹持力度；（2）钢种复杂，宽展差异较大。采用较大的侧壁斜度，保证各类钢的孔型不过充满冒耳子；（3）扁钢供货需
9、要保证棱角C值02mm。采用小侧壁斜度可以很好地充填槽底与侧壁之间形状。综合上述因素，选择双侧壁斜度箱形孔型，如图3所示。2.3.2 孔型结构参数计算2.3.2.1 立箱孔型进入立箱孔型的轧件通常高宽比（H/B）大于1.2,轧件在立箱孔型系统中轧制是不稳定的，采用深孔槽设计增加轧件与孔型侧壁接触面积来提高孔型对轧件的水平方向的夹持力度，提高轧件在孔型中轧制的稳定性。孔槽深度采用深孔槽设计。即，上下两轧辊上刻槽孔型围成的面积约为轧件面积的8590%，通常孔型设计高度尺寸与料型高度相等。立箱孔型主要参数设计如下：HK8=H8=73mm(4)HK6=H6=HK8-u68=731.2490mm(5)H
10、K4=H4=HK6-u46=87.141.25112mm(6)HK2=H2=HK4-u24=1121.26=141mm(7)Sn=（0.080.15）Hn(8)h=Hk-s2(9)bk=（0.930.98）Hk(10)1=1015，1=1218(11)式中：HK为孔型的高度;-u为前后立箱孔型之间的平均延伸系数;H为料型高度；S为孔型辊缝；h为孔槽深度；bk为孔型槽底宽度。采用（4）(10)计算立箱孔型的主要参数见表1所示。第28卷第4期罗仕军 荀家平：横移式可逆开坯机箱形孔型设计浅析图2 箱形孔型系统布置形式Fig.2 The arrangements of box pass system图
11、3 双侧壁立箱孔型Fig.3 Vertical box pass with two sides 462.3.1.2 平箱孔型设计通过立箱轧制成型的轧件进入平箱孔型时，轧件通常高宽比（H/B）接近于1.0。轧件在平箱孔型系统中轧制相对较为稳定。同时考虑在平箱孔型中通过调整辊缝来获得厚度尺寸范围更大的扁坯。孔槽采用浅孔槽设计如图4所示，即，上下两轧辊刻槽孔型围成的面积约为轧件面积的 1580%，通常孔型设计高度尺寸是料型高度的0.150.85倍，甚至刻槽深度只需满足圆弧倒角尺寸即可。平箱孔型主要参数设计如下。HKn=（0.150.85）Hn=（0.150.85）bkn+1(12)Sn=(0.080
12、.15)HKn(13)h=Hk-s2(14)bkn=Hkn-1(15)1=1218，2=1524(16)采用（12）(15)计算立箱孔型的主要参数见表2所示。2.3.2.3 扁钢万能孔型设计“平-立”箱形孔型出料受到孔型辊缝和宽度尺寸的限制，不能全部满足扁钢规格对开坯机中间坯料尺寸的要求。需要设计一个孔型在料型高度和宽度尺寸上满足扁钢最小厚度和最大宽度的扁钢万能孔型，如图5所示。据开坯机为扁钢轧机提供料最小厚度为50mm，最大宽度为160mm型，据此孔型主要参数设计如下。Hk=Hn=50mm(17)bk=160+Hmax=160+400.5=180mm(18)=10(19)Sn=（0.080.
13、15）Hn(20)式中：HK为孔型的高度;H为料型高度；S为孔型辊缝；h为孔槽深度；bk为孔型槽底宽度;为绝对宽展系数；Hmax为最大绝对压下量。扁钢万能孔型在轧辊上可配置12个该孔型，满足可逆轧制的需要。通过两月的调试批量性生产，通过上述设计的箱形孔型的开坯机辊系，满足了圆钢和窄扁钢对二辊横移式可逆开坯机的中间坯料方坯7321452mm和扁坯50130mm73160mm的尺寸要求。3导卫间隙设计外商技术团队的轧制工艺采用“同一孔型，通过辊缝调整往复式轧制”，该工艺方案使导卫失去了对轧件的扶持作用，反映出仅仅依靠箱形孔型的侧壁夹持力难于保证轧件的稳态条件。本文引入了导卫间隙系数指标来衡量坯料与
14、导卫间距的匹配程度。实践中发现导板间隙系数过小容易卡钢，导板间隙系数过大，轧件容易扭转。导板间隙系数对轧制的稳态和顺畅性起到了至关重要的作用。导板间距（G）和轧件宽度尺寸（B）之间形成间隙如图6所示。通常用间隙系数来衡量间隙的大小。间隙系数为：=G-BB（21）查询相关资料，据张卫刚、白光润的“无孔型轧制时轧件稳定性研究”1，在不考虑轧前轧件不正度的情况下：第28卷第4期特钢技术表1 立箱孔型主要参数尺寸设计表Table 1 The main parameters of vertical box pass表1 立箱孔型主要参数尺寸设计表孔型编号BX140BX115BX95BX70HK14111
15、29073h65.5514031.5bk1361108868s10101010图4 浅孔槽示意图Fig.4 The schematic of shallow slot表2 立箱孔型主要参数尺寸设计表Table 2 The main parameters of vertical box pass表2 立箱孔型主要参数尺寸设计表孔型编号BX160BX125BX100HK11010085h504537.5bk160141112s101010图5 扁钢万能孔型Fig.5 Universal pass for the flats图6 入口导板轧件间隙歪斜图Fig.6 Gap formed between
16、 guide plate spacing(G)and rolledpiece width（B）47第28卷第4期（HB）(1-)+（HB）(/(1-)2K（/(1-)）（BH）（22）式中：K为修正系数；为相对宽展系数；变形程度；Wc为轧件失稳的临界相对对角线之差。轧件失稳的临界相对对角线差为Wc：Wc=0.0550.060（23）采用（22）式带入相关工艺参数计算得出开坯机17号孔型的入口导板间隙系数a1a7分别为0.0684、0.0668、0.0615、0.0547、0.0579、0.0631、0.0576。根据a1a7导卫间隙系数设计制作的17孔型入口导板过钢2000吨的情况来看，轧制基本消除了扭转现象且轧制过程稳定顺畅。说明箱形孔型采用（22）式设计入口导板间隙系数a能满足箱形孔型轧制稳态条件。4结 论通过本文设计方案并调试，得出二辊横移式可逆开坯机箱形孔型稳态轧制的条件。（1）立箱孔型采用深孔槽设计，增大孔型侧壁夹持力度。有利于轧制的稳定性；（2）平箱孔型采用浅孔槽设计，增大平箱孔型料型调整的灵活性，实现了扁钢“自由规格”的料型控制；（3）箱形孔型入口导卫间隙系数也是轧制稳态
