半连续轧制质量的控制

弹簧扁钢的表面质量是影响弹簧钢板总成疲劳寿命的主要原因之一。弹簧扁钢表面的麻点、凹凸坑、裂纹、划伤等都可能成为因疲劳寿命破坏的疲劳源, 因此解决好弹簧扁钢表面质量尤为重要。

连轧弹簧扁钢和横列式轧机生产弹簧扁钢的区别在于, 轧件通过连轧机组时, 对红坯的表面质量无法进行检查, 如连轧机中延伸道次的轧辊表面剥落, 热裂纹严重会导致轧件表面呈现缺陷而到成品后无法用肉眼发现, 容易造成表面质量批量事故。

为控制好表面质量, 应做好以下工作:

(1) 选择优良的轧辊材质, 使轧辊表面具有较高的硬度和良好的耐磨性。该生产线选择针状下贝氏体球墨铸铁轧辊后, 轧制量每条每槽提高到200t 左右。

(2) 提高轧辊表面的光洁度和加工精度, 可使扁钢表面质量明显提高。

(3) 改善轧槽冷却条件, 可防止和延缓辊面剥落、热裂纹产生, 对延长轧槽使用寿命, 保证良好的表面质量有重要作用。

(4) 提高工装导卫的加工、安装精度; 关键道次使用滚动导卫。

通过采取上述措施, 半连轧生产的弹簧扁钢表面质量得到了有效控制。对该半连轧生产线1998 年5 月至1999 年12 月弹簧扁钢质量合格率进行统计, 达到99.26 % , 成材率为95.35 % 。

1 　加热工艺

所生产的钢种均为Si - Mn、Cr - Mn 系的弹簧钢, 脱碳倾向严重, 因此必须从加热工艺上对脱碳严加控制。

（1） 　炉温、炉内气氛的控制

为减少脱碳层主要采取了以下措施: 一是避开弹簧钢脱碳的峰值温度1080 ℃; 二是在保证钢坯温度均匀前提下, 尽量缩短在炉内高温段停留时间。根据脱碳的峰值温度, 制订出炉内各段炉气合理的温度范围和炉内气氛。炉内气氛的控制是生产易脱碳钢很重要的环节, 应选择微正压操作以达到弱还原性气氛。

（2） 　有效控制轧制节奏

轧制节奏是影响加热炉加热工艺制订和加热操作的重要方面, 也是控制脱碳的重要手段,这是半连轧生产弹簧扁钢和横列式轧机生产的最大区别。半连轧的轧制节奏明显高于横列式轧机。结合生产实际综合考虑, 在工艺允许温度范围内, 轧制节奏可选择: 高温快速轧制、中温中速轧制、低温透烧轧制, 以达到降低脱碳层目的。

（3） 　坯料尺寸

坯料尺寸大小也是影响成品脱碳层的因素之一, 半连轧生产弹簧扁钢的坯料远大于横列式轧机生产弹簧扁钢的坯料。同样脱碳层的坯料, 延伸系数大的成品脱碳层浅薄。

半连轧“一火成材”生产弹簧扁钢对脱碳层控制有较多有利条件。对1998 年5 月至1999 年12 月生产的弹簧扁钢脱碳结果进行统计, 合格率达99.97 % (以炉批为单位) 。

2 　轧制工艺

（1） 　粗轧工艺

140mm ×140mm ×218～310m 连铸坯加热到1050 ℃左右, 出炉后进入Φ530mm 三辊粗轧机往复轧制7 道次。根据不同的轧辊孔型轧制3种中间坯料: 生产窄系列扁钢用方坯, 生产中宽系列扁钢用矩形坯, 生产宽系列扁钢用扁坯。同一种连铸坯通过更换3 套轧辊可生产出3 种中间坯供中精轧机轧制扁钢, 其规格范围基本上覆盖了国标中的规格, 很好地适应了弹簧钢板厂的规格配套供应。为打开市场, 拓宽销路创造了条件。

粗轧孔型设计中, 采用共轭箱型孔型系统和共轭箱型孔型接菱方孔型轧制出中间方和中间矩形坯, 从而解决了三大问题: 一是满足了中精轧机生产的3 种坯料的要求; 二是很好地解决了连铸弹簧钢坯对不均匀变形易形成表面皱折的质量问题; 三是较好地解决了轧件表面氧化铁皮的去除问题。轧件氧化铁皮的尽可能脱落对提高成品的表面质量有很大作用。

（2） 　中精轧工艺

粗轧后的轧件经1 # 热剪切头后进入中轧6架轧机, 轧制后经2 # 飞剪切头切尾进入精轧机轧制, 从10H 水平轧机出成品。

（3） 　孔型系统设计

中精轧孔型系统的设计中, 采用箱- 平- 平- 立- 平- 平- 立- 平和椭圆- 圆- 平- 平- 立- 平- 平- 立- 平2 种孔型系统。在扁钢孔型设计中, 关键要解决好立轧槽槽底圆弧设计问题。

在弹簧钢标准中对扁钢两侧圆弧有严格规定。中轧机组的立槽和精轧机组的立槽孔型设计有严格区别, 根据弹簧钢标准中对圆弧的要求, 精轧立槽槽底圆弧设计和孔型侧壁相切; 而中轧立槽槽底圆弧设计和孔型侧壁相交。掌握两种立槽孔型设计的基本原则后, 根据前道来料尺寸、压下量、侧壁斜度、成品规格等来计算, 设计出合理孔型, 才能保证生产出两侧圆弧合格的扁钢。

3 　连轧程序编制和计算机的自动控制

在编制连轧机的轧制程序中, 首先设计出主导产品的轧制程序, 在该生产线生产弹簧扁钢主导产品程序编制中选择窄系列以65mm 系列为主导, 中宽系列以90mm 系列为主导, 宽系列以120mm 系列为主导, 相邻系列的扁钢轧制通过调整轧槽辊缝, 从主导产品程序中分离出其它产品的轧制程序, 每种产品轧制程序参数都存入计算机系统中, 轧制相邻系列规格的扁钢时计算机对每架轧机的参数调整变化不大, 以便快速实现计算机自动控制, 以满足弹簧钢板用户小批量、多品种规格的需求。

中轧机组6 架连轧机在计算机工作站系统中采用微张力控制程序, 确保微张力程序正常投用对中轧红坯的通条宽度尺寸一致起到了关键作用。精轧机组3 架连轧采用无张力活套轧制, 从而对成品通条宽度尺寸在公差范围内起到了保证作用 。

半连续轧制是指在型材轧制中，粗轧和精轧两个工序一个采用连续轧制，另一个采用其他非连续轧制的一种组合轧制法。型材半连续轧制法有两种形式:一种是粗轧为连续轧制，精轧为横列式轧机的穿梭轧制或活套轧制;另一种是粗轧为横列式轧机采用穿梭轧制，精轧为连续轧制。目前，一些小型车间采用的复二重轧机(见复二重精轧机组)的轧制方法亦属于一种特殊的半连续轧制方法，它是在前后两机架间实行连轧，在相邻两组轧机之间用围盘进行活套轧制。精轧过程为连续轧制时，轧制速度不受限制，产量高，但轧机调整复杂，改变产品品种困难，生产不灵活，适于简单断面型材的少品种批量生产;精轧过程为横列式轧机穿梭轧制或活套轧制时，改变轧制品种方便，但轧制速度低，产量也低，适于异形断面型材的轧制和多品种小批量生产;复二重式的半连续轧制亦称双排半连续轧制，其优点是:设备布置紧凑;调整方便;可采用多线轧制，产量较高。缺点是:多线轧制时棍跳不一，产品精度难于控制;轧件经正围盘转向180°，使轧制速度的提高受到限制 。

(1) 采用半连轧生产线生产弹簧扁钢取得了高定尺率、优良的表面质量、浅薄的脱碳层、灵活的轧制程序等良好效果。

(2) 中轧立槽轧制需2 次用辊式扭转导卫对轧件进行扭转, 许多文献中关于扭转轧制对质量的影响有不同的分析, 但在该条半连轧生产线上由于很好地解决了辊式扭转导卫的扭转孔型设计问题, 因此所生产的弹簧扁钢加工成汽车板簧总成和加拿大SCAL T 无扭轧制生产的汽车板簧总成在美国通用汽车( GM) 公司做疲劳寿命破坏试验时, 两者寿命在同一水平上。当然, 扭转轧制不是发展方向, 该生产线已在进行无扭轧制的技术设备改造 。

《铝锭液压式半连续铸造机(YS/T 8-91)》由中国标准出版社出版。

轧制压力对异步轧制过程中轧制压力的研究具有十分重要的工程意义。异步轧制是指上下轧辊线速度不等的一种轧制方法。由于其轧制方式的特点，轧制变形区内存在搓轧区，具有轧制压力低，轧薄能力强、细化晶粒等优点，特别适合于极薄带材的轧制，近年来得到了广泛的关注。一些学者对异步轧制过程中的轧制压力进行了深入的研究，通过解析法推导出一些轧制压力计算公式，但这些公式都比较复杂且推导过程假设条件较多，存在一定的适用范围，计算精度也有待进一步提高。同时，大部分的研究工作集中在速比小于1.5的情况，此时轧制压力将随着速比的增加而减小已得到认可，但对高速比条件下轧制压力的变化规律认识还不够深入 。