電極扁鋼系列孔型設(shè)計(jì)與開發(fā)

1、電極扁鋼系列孔型設(shè)計(jì)與開發(fā)摘 要：概述了生產(chǎn)電極扁鋼系列的軋制工藝，分析了孔型設(shè)計(jì)特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：軋制；電極扁鋼；孔型設(shè)計(jì)1刖言柳鋼中軋廠主要生產(chǎn)（45116 mm）圓鋼、（8#25#）槽鋼、（8#20#）角鋼、集裝箱槽鋼 等4大系列16個(gè)鋼種99個(gè)規(guī)格產(chǎn)品。面對日趨激烈的鋼材市場，為使企業(yè)能在競爭中生存和發(fā)展， 提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，開發(fā)有市場潛力的新產(chǎn)品成為占有市場的關(guān)鍵。2009年 4月開始，中軋廠在原有品種規(guī)格的基礎(chǔ)上，改進(jìn)設(shè)備，開發(fā)生產(chǎn)電極扁鋼系列產(chǎn)品。2 生產(chǎn)工藝布置及流程柳鋼中型連軋生產(chǎn)線最初按生產(chǎn)角鋼、槽鋼設(shè)計(jì)，粗軋立平立平平5機(jī)架連軋，精軋采用8架 水平軋機(jī)布置

2、，在改進(jìn)部分工藝后開始生產(chǎn)圓鋼系列產(chǎn)品，主要在精軋頭尾分別新建了2架平立互 換軋機(jī)?，F(xiàn)生產(chǎn)工藝布置見圖1。Z型鋼檢驗(yàn)臺曳矯直機(jī)定尺吊鋼連進(jìn)式泠床M新2# 13#飛$L遍機(jī)413苦 =cnc:新6#軋機(jī)圖1柳鋼中型連軋廠生產(chǎn)工藝布置圖生產(chǎn)180mmX65mm、180mmX70mm電極扁鋼采用斷面尺寸為165mmX 165mm坯料進(jìn)行軋制，5機(jī) 架連軋，1、2、3、6號軋機(jī)共用孔型；生產(chǎn)180mmX 100mm電極扁鋼則采用斷面尺寸180mmX220mm 坯料，6機(jī)架平立交替軋制。生產(chǎn)電極扁鋼的工藝流程見圖2。圖2電極扁鋼工藝流程圖3電極扁鋼技術(shù)要求電極扁鋼亦稱陰極扁鋼，屬于碳素結(jié)構(gòu)鋼，牌號為Q2

3、35和Q215,按GB/T 700-2006生產(chǎn)，作 為電解鋁業(yè)電解池的電極使用，屬電解消耗品，需求量大，一般無須提供力學(xué)和工藝性能。其成品 尺寸要求、化學(xué)成分見表1、表2。表1電極扁鋼截面尺寸及允許偏差mm寬度b厚度t圓角R尺寸偏差尺寸偏差1702102.0702.08131802.01002.0132.0表2化學(xué)成分wB/%牌號CSiMnPSQ235B0.200.351.400.0450.045Q2150.150.351.200.0450.045注：1鋼中殘余w （銅）0.30%、w ()0.30%、w (銘)0.30%。2鋼材的化學(xué)成分允許偏差應(yīng)符合GB/T222-2006。4孔型設(shè)計(jì)4

4、.1 180mmX70mm 和 180mmX65mm 電極扁鋼由于轉(zhuǎn)爐供應(yīng)的坯料斷面尺寸只有180 mmX220 mm和165 mmX 165 mm兩種，最初設(shè)計(jì)考慮使 用180mmX220 mm方坯，但由于軋機(jī)布置形式和工藝條件的限制，存在成品前孔無法配置立軋孔型 收邊，生產(chǎn)過程中會造成成品寬度尺寸不穩(wěn)定的情況，綜合考慮后選用斷面尺寸為165 mmX 165 mm 的方坯。4.1. 1強(qiáng)迫寬展孔型165mmX 165mm方坯比成品寬度尺寸180mm小15mm，孔型設(shè)計(jì)中必須使用強(qiáng)迫寬展方法對其進(jìn)行 展寬以滿足成品尺寸要求。軋制工藝方案采用一次強(qiáng)迫寬展孔型成形，根據(jù)生產(chǎn)角槽的成熟工藝 選用1號

5、軋機(jī)作為強(qiáng)迫寬展孔型。強(qiáng)迫寬展孔型由于產(chǎn)生不均勻變形，軋件極易出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，因 此工藝設(shè)計(jì)采用平底凸形孔型以增加孔型對軋件的夾持力，提高軋制過程的穩(wěn)定性，并在一定程度 上改善咬入條件。強(qiáng)迫寬展孔型見圖3。圖3強(qiáng)迫寬展孔型圖4.1.2立軋孔型立軋孔型設(shè)計(jì)對于電極扁鋼生產(chǎn)具有舉足輕重的作用2】。其配置在不同位置時(shí)，所起作用不同， 其孔型構(gòu)成也不同。根據(jù)軋機(jī)布置情況和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在2H、4H軋機(jī)采用立軋孔型配置（見圖4），通過兩道立軋可達(dá)到如下目的：對扁鋼側(cè)面和邊角加工，使扁鋼四角形狀清晰，無明顯塌角等。改善扁鋼表面質(zhì)量，消除前一道次寬展對側(cè)表面帶來的加工不良。去除軋件表面的氧化鐵皮，改善軋件表面質(zhì)量

6、。成品前的立軋孔型起到控制成品寬度尺寸的作用。圖4立軋孔型圖180mmX 65mm和180mmX 70mm電極扁鋼2、4號立軋孔型構(gòu)成參數(shù)設(shè)計(jì)值如下： TOC o 1-5 h z 槽底寬度 B1 =B (0.900.95)(1)軋槽深度 h =H (0.300.40)(2)側(cè)壁斜度y =914(3)槽 口寬度 B2= B1+2hy(4)槽低凸度f =0.51.0(5)式中：B 來料寬度，mm4.1.3平輥3、6號軋機(jī)采用平輥無軋槽配置，此設(shè)計(jì)增大了輥徑，改善了咬入條件，減少了軋輥車削消耗。 平輥采用自由寬展均勻變形，使軋件的表面層均勻，有利于減少表面裂紋的形成，且無軋槽側(cè)壁的 限制，氧化鐵皮脫

7、落干凈，提高了電極扁鋼的表面質(zhì)量。4.2 180mmX 100mm 電極扁鋼2011-01，中軋廠新6、新13號平立互換軋機(jī)投產(chǎn)之后，開發(fā)生產(chǎn)180 mmX 100 mm電極扁鋼， 選用180 mmX 220 mm方坯，6機(jī)架平立交替連軋，1、2、3、4和新6號軋機(jī)孔型采用箱型孔設(shè)計(jì)， K1采用平輥無軋槽配置?？仔拖到y(tǒng)見圖5。1#3#4#2#新6#6#圖5生產(chǎn)180 mmX 100 mm電極扁鋼孔型圖箱型孔設(shè)計(jì)保證了電極扁鋼表面和邊角加工質(zhì)量，而平立交替軋制則對軋件4個(gè)面進(jìn)行交替壓 下，均勻細(xì)化晶粒，提高了產(chǎn)品表面質(zhì)量。箱形孔型尺寸參數(shù)計(jì)算公式如下：孔型側(cè)壁斜度y =(BK-bK)/(H -S

8、)孔型槽底圓角直徑R = (0.120.20) B孔型槽底圓角直徑r = (0.080.12) B輥縫 S = (0.020.05) D0軋槽底凸值f = (-0.050.05) B軋件斷面面積F =a2其中：B 來料寬度，mm； b -(8)(9)(10)(11)(12)(13)軋件寬，mm；寬展余量，mm，一般取58； S 一方軋件邊長，mm。一輥縫值，mm； D0軋輥名義直徑，mm； a5軋制工藝控制5.1加熱機(jī)制加熱溫度控制按照工藝技術(shù)操作規(guī)程執(zhí)行，X220 mm方坯存爐時(shí)間33.5h。從兩段式加熱操作改為三段式加熱操作時(shí)，保證鋼坯內(nèi)、外溫度均勻，減少氧化燒損，5.2軋輥預(yù)裝及軋制要求

9、各軋機(jī)預(yù)裝輥縫及2號操作臺參數(shù)設(shè)定按中型連軋各品種軋制進(jìn)程表執(zhí)行，各機(jī)架導(dǎo)衛(wèi)、 導(dǎo)槽應(yīng)保持平整、光滑，不得有凹凸槽，無明顯堆拉，穩(wěn)定料型控制，嚴(yán)禁用冷卻水對軋件進(jìn)行噴 淋，成品上冷床后自然冷卻并快速通過。質(zhì)量控制措施：刮傷是控制電極扁鋼表面質(zhì)量的關(guān)鍵，應(yīng)合理優(yōu)化地輥轉(zhuǎn)動控制程序，軋制過程中加強(qiáng)對 中間輥道和進(jìn)出口導(dǎo)衛(wèi)的檢查，從源頭上控制刮傷。冷床靜齒間距大，在發(fā)生工藝設(shè)備故障時(shí)電極扁鋼長時(shí)間受其自身重力的影響而導(dǎo)致彎曲， 應(yīng)增加冷床風(fēng)扇數(shù)量及改進(jìn)吹掃方法，加大冷卻速度，并快速通過冷床；同時(shí)在吊運(yùn)入庫的過程中 亦存在彎曲的現(xiàn)象，捆扎好的成品須用扁擔(dān)吊運(yùn)入庫。軋輥磨損嚴(yán)重甚至掉塊造成成品表面結(jié)疤、

10、缺肉等缺陷，軋制過程中須定時(shí)對軋輥表面磨165 mmX 16 5mm 方坯存爐時(shí)間 32.5 h, 180 mm預(yù)熱段升溫每小時(shí)不能超過80 C。杜絕過熱、過燒等加熱缺陷。損情況進(jìn)行檢查，及時(shí)更換軋槽磨損的軋機(jī)。6生產(chǎn)狀況已生產(chǎn)的各個(gè)規(guī)格電極扁鋼尺寸穩(wěn)定，成品表面無裂縫、折疊、結(jié)疤、氣泡、夾雜、分層和縮 孔殘余等缺陷，合格率為99.95%，成材率為95.63%，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)良好。應(yīng)用現(xiàn)代質(zhì)量管理統(tǒng)計(jì)軟件Minitab，結(jié)合六西格瑪工序能力管理水平，隨機(jī)對電極扁鋼3個(gè) 規(guī)格成品尺寸進(jìn)行工序能力指數(shù)的分析，結(jié)果顯示電極扁鋼各規(guī)格成品尺寸工序能力指數(shù)在1.81 4.54,工序能力充足或非常充足，

11、工藝、設(shè)備滿足電極扁鋼系列的生產(chǎn)要求，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，符合 市場需求，其中生產(chǎn)180 mmX 100 mm電極扁鋼成品尺寸工序能力指數(shù)見圖6。圖6生產(chǎn)180X 100mm電極扁鋼成品尺寸工序能力指數(shù)7結(jié)語采用165 mmX 165 mm方坯軋制180 mmX65 mm和180 mmX 70 mm電極扁鋼質(zhì)量控制關(guān)鍵 在于立軋孔型的工藝設(shè)計(jì)，控制好立軋孔的充滿度才能保證成品側(cè)邊加工質(zhì)量。采用180 mmX220 mm方坯軋制180 mmX 100 mm電極扁鋼合理利用了改進(jìn)后的設(shè)備，通過 一次改進(jìn)4號軋機(jī)孔型，成功解決了軋件C值偏大的問題，變形分配得當(dāng)，軋制節(jié)奏合理，機(jī)時(shí)產(chǎn) 量高，調(diào)整方便。經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐證明，電極扁鋼系列孔型設(shè)計(jì)合理，工藝成熟，操作簡單，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定， 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好，該系列的開發(fā)進(jìn)一步擴(kuò)大