摘要：介绍了为解决轧制多品种产品时有孔型轧制存在的问题，先后在2条棒材生产线进行了无孔型轧制试验，并在第2条棒材生产线上基本实现了全连轧。较详细地介绍了其机架及孔型配置情况。实践结果表明，无孔型轧制在节能、降耗、提高生产率等方面具有显著效果。

关键词：全连续轧制；无孔型轧制；翻平宽展；变形规律；压下规程

1前言

    世界上最早的无孔型轧制试验是1967年瑞典斯特勒斯AB冶金加工公司从轧制铜线开始，其用125kg铜棒轧制Φ6．35mm线材；1981年美国摩根公司研制出用于高线轧机的粗轧4机架紧凑式平辊轧机；同年日本川崎(株)水岛制铁所在钢坯轧机上进行了前几道次的无孔型轧制试验；1990年原苏联的马格尼托哥尔斯克钢铁公司和矿冶学院在Φ300mm棋盘式小型轧机粗轧机组上进行了工业性无孔型轧制试验。国内首钢为扩大钢坯断面，于1983年在小型连轧厂进行了粗轧2机架的无孔型轧制试验。20世纪90年代后期，东北大学在实验室用Φ300mm二辊不可逆轧机进行了无孔型轧制试验，国内一些厂家也在个别机架引进了无孔型轧制工艺用于生产。

    新疆八一钢铁集团公司为降低工序消耗，优化工艺，提高棒材产品的市场竞争力，开发了棒材的全连续无孔型轧制技术。

2设备布局和原有工艺特点

2．1设备布局

    八钢现有2条棒材连轧生产线，第l棒材生产线机械设备从意大利DANIELI公司引进，电控设备从德国AEG公司引进。整套连轧机由18架平立交替卡盘式短应力线轧机组成，采用120mm×120mm×10m、150mm×150mm×10m连铸坯，轧制Φ10～Φ40mm圆钢及带肋钢筋，最高轧制速度为18m／s，生产能力达70万t／a，平面布置见有关文献。

    第2棒材生产线机械设备由国内制造，电控设备是将引进的关键设备进行系统集成后由国内提供，轧线由18架平立交替短应力线轧机组成，采用150mm×150mm×12m连铸坯，轧制Φl0～Φ40mm圆钢和带肋钢筋，其中Φ10～Φl8mm规格采用切分轧制，最高轧制速度为18m／s，生产能力达80万t／a。生产线工艺平面布置见图1。   

    其中粗轧6架轧机中心距总长度为12．5m，相邻轧机中心距为2．5m，6号轧机距7号轧机中心距为6．0m。中轧6架轧机中心距总长度为12．6m，相邻轧机中心距为2．1m，带活套轧机中心距为4．2m，12号轧机距13号轧机中心距为14．0m。精轧6架轧机中心距总长度为21．2m，相邻轧机中心距为4．1～4．4m。

2．2原有工艺特点

    1号～3号轧机孔型设计为箱一方一六角方系列孔型，4号～18号轧机孔型设计为圆一椭圆一圆系列孔型，见图2a。

为满足Φ10～Φ0mm所有规格的轧制需要，共配备了125种孔型，使得轧辊和导卫装置的订货、储备、加工数量庞大，管理复杂，且换辊换槽繁杂，工作量大。  

3无孔型轧制试验研究和生产应用

    针对有孔型轧制存在的问题，为减少轧机、轧辊及导卫装置的备用量，对棒材无孔型轧制技术进行了研究。

3．1试验方案制定与实施

    1999年4月在第1棒材生产线1号、2号轧机上进行了无孔型轧制试验并获得成功。根据其变形规律，2000年1月在3号、4号轧机进行了无孔型轧制试验，也取得成功，与此同时，现场采集了大量数据，对宽展计算和导卫参数进行了修正，并于2000年11月在5号、6号轧机进行了无孔型轧制试验，再次获得成功。

经过4年的轧制实践，粗轧机组的无孔型轧制渡过工艺稳定期，在进行了充分的理论研究和分析后，2005年初进一步开展了中、精轧无孔型轧制试验研究。该试验在第2棒材生产线进行，并取得了重大突破。

    (1)2005年6月，实现了7号轧机的无孔型轧制，并成功通过1号飞剪，实现了无孔型轧制由粗轧向中轧的过渡，6号至7号轧机中心距为6m。

    (2)2005年8月，实现了8号、9号轧机的无孔型轧制。

    (3)2005年9月，实现了10号轧机的无孔型轧制。

    (4)2005年10月，11号、12号轧机无孔型轧制成功，实现了中轧机组的无孔型轧制，并且当月首次实现轧制Φ32mm带肋钢筋，仅使用K₁成品孔轧钢。

    (5)2005年11月，实现了精轧13号至17号轧机的无孔型轧制，使得无孔型轧制成功通过2号飞剪，实现了无孔型轧制由中轧向精轧的过渡。

  无孔型轧制成功地通过2号飞剪，使得相邻轧机中心距突破14m。其间进行了无孔型轧制通过最大间距试验。用轧制Φ20mm带肋钢筋进行试验，试验时甩去13、14号轧机，使K₅(12号轧机)至K₄(15号轧机)距离达到22．2m，见图2b。切分轧制Φ18mm带肋钢筋时，甩去11、12号轧机，使K₇(10号轧机)至K₆(13号轧机)距离达到18．3m，见图2c。

    至此，第2棒材生产线粗轧、中轧、精轧机组，实现了带肋钢筋除成品孔型外的全连续无孔型轧制，其中Φ20mm带肋钢筋轧制示意图见图2b。

3．2轧件断面和轧制参数设计

    根据八钢设备状况，为提高轧制稳定性，无孔型轧制试验采用方一矩一方轧法进行。Φ25mm带肋钢筋无孔型轧制时，轧件断面为方一矩一方断面。

    通过对现场实际参数的收集，采用回归法建立了适用于小型连轧机无孔型轧制的宽展计算公式，总结出了各道次的压下变形规律，优化了工艺规程。

    表1列出了一套小型连轧机组使用无孔型轧制Φ18mm带肋钢筋的典型轧制参数。

3．3部分规格无孔型轧制机架及孔型配置

    八钢棒材轧钢厂部分规格无孔型轧制孔型配置见表2。

3．4无孔型轧制角部特点

    无孔型轧制时由于存在翻平宽展，因而使轧件的4个角每道次都在变化。实践证明，由于设计了合理的轧制参数，在翻平宽展和鼓形宽展的作用下，轧件角部是由圆弧和直线构成的圆边钝角。这种圆边钝角能有效地避免应力集中和产生裂纹。通过对不同钢种轧件的检测结果得出，轧件的4个角始终大于90。，粗轧轧件角部状况见图3。

  生产中多次对20MnSi、40CrMo、60Si2Mn等钢种的粗轧试样和成品进行化验，未发现因无孔型轧制而产生的裂纹。同时由试验得知，无孔型轧制时轧件的表面层变化比椭圆一圆孔型轧制更为均匀，表面层厚度分布均匀有利于减少表面裂纹的形成。此外，因无孔型轧制没有轧槽侧壁的限制，故氧化铁皮脱落干净，在提高钢材表面质量方面无孔型轧制优于有孔型轧制。

3．5轧机间距取得的突破

    摩根公司和布兹波罗公司设计的4机架紧凑式无孔型轧机中心距为1．22m，POMINI公司设计的4机架无孔型轧制的轧机中心距为1．5m，而八钢试验的轧机中心距打破了通常认为的无孔型轧制技术适合在紧凑式布置轧机上应用的局限。

4结语

    自1999年4月八钢2条棒材生产线的无孔型轧制由试验转入生产实践以来，共生产Φ10～Φ36mm带肋钢筋和圆钢500余万吨，钢种包括20MnSi、Q235 、45 、 60Si2Mn、20Ni2MoA、40CrMoA、60Si2CrA等建筑和工业用钢，产品质量达到或超过国标要求。生产中1套轧辊和导卫共用全部规格，轧辊使用寿命提高了2～4倍，轧制能耗减少，轧机共用坯料，作业率提高8％，成材率提高0．4％，减少了除鳞装置和备用轧机的投入，取得了显著的技术和经济效益。

                                             (1．新疆八一钢铁集团公司；2．首钢集团公司)