无张力轧制在棒线材上的应用研究

李海波

（中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司，河北 秦皇岛 066004）

棒线材在使用中，常常会受到张力的影响，从而出现变形，影响美观和正常使用。目前来说，无张力轧制是一种广法应用于生产生活中的生产技术，基本上已经趋近于成熟。采用无张力轧制能够有效的防止棒线材的变形。越来越多的生产端采用无张力轧制的方式，尤其是规格大，产量高的生产端。他们借助适当的套量，促进棒线材的使用，促进我国的生产于发展。

1 无张力轧制与棒线材研究

1.1 无张力轧制

无张力轧制之所以能够被生产端认可并广泛使用，是因为无张力轧制能够极大程度的减少张力对钢坯温度的影响，从而提高生产产品物质的稳定和形态的稳定，也能够有效防止出现尺寸差异的问题。通常情况下，无张力轧制使用φ14～50mm的圆钢规格，这个尺寸下的圆钢钢坯更容易与棒线材中的截面活套相衔接。

1.2 棒线材

棒线材是棒材和线材的合称。棒材是条状的断面型号材料。在它的断面中常常表现为圆形、六角形或者方形等。线材相对于棒线来说，它的断面面积比较小，并且形状主要是盘卷状态。相对于棒线截面常见的圆形、六角形和方形来说，线材还多了异形，断面形态表现形式更多样。根据国际通用标准，棒材的直径区间是9～300mm之间，线材的直径区间是5～40mm区间。国内棒线材标准区间要比国际的跨度要小，并且直径也较小。通常来说，国内棒线的直径区间是10～50mm，线材的直径区间是5～10mm。棒线材在生产生活中运用十分的广泛，除了直接使用外，大多数都需要深加工后使用。

2 无张力轧制在棒线材上的应用研究

2.1 活套控制系统

活套是实现无张力轧制的重要工具，活套控制系统只要是运用在相邻机器之间，发挥检查和调节作用的系统。通常情况下，活套主要是放在棒线材截面比较小的两个机器之间，使得两个机器的棒线材能够在无张力轧制的情况下，储存足够多的活套量。除了收集活套量外，在这一过程中，活套也能够在两个机器运转的时候，通过机器之间的不协调运动，从而降低动态速度的变化，提供轧件的数据精准度。值得注意的是，生产过程中采用的活套设备，活套的套装形式都不是单一的，需要根据实际生产工艺来进行选择。活套调节的工作原理，就是在保持活套量固定的状态下，提高相邻两个机器之间的配合度。在活套设备中有一个活套扫描仪，主要的功能是确定热钢坯位置。

2.2 套高控制原理

套高控制的原理离不开活套调节器，主要是通过活套调节器来促进轧件相邻机器的流量平衡，从而能够保障生产工作的有序进行。值得注意的是，我们通过活套调节，能够影响机器的活套量，导致设备在轧件时候容易形成一个弧形，这个弧形的存在就表明设备上的棒线材是属于无张力轧制的状态中。由活套产生的调节量与机器的速度调节器的关系是成正比。调节量越高，速度越快。因此，在实际工作中一定要运用好套高的控制原理。

2.3 套高设定

套高设定是无张力轧制生产中必不可少的环节。通过生产端使用的是钢坯的活套形状。套高设定的高低对套量的影响巨大。过高的套高设定，容易导致套量的堆积和浪费，并且还容易导致生产产品的变形，出现堆钢及甩尾等问题。但是套高的设定太低，过大的压力又容易导致活套的形状发生扭曲，呈现出非常不自然的生产状态，提高机身的磨损度，导致设备故障出现的频次更高。最为重要的是，不论过高还是过低，都使得机器之间不能够实现无张力扎制，影响工作的正常开展，容易导致棒线材的浪费，提高生产端的生产成本。

2.4 起套辊控制

起套辊控制在实际生产工作中的作用也不容忽视。一般而言，活套起套主要有五个步骤。首先，初始套量的形成。通过活套能够实现无张力轧制的将棒材融入下一个设备中。在咬钢冲击速降的影响下，机器会形成一个初始的套量。其次，活套形状的确定。当起套的伸展达到一定的位置，能够帮助活套纠正形状，形成固定的活套形状。然后，活套调节器的工作。活套调节器在活套高度高于预期设定的值的时候，它就开始工作了。如果活套调节器还未开始工作，请注意查看设备是否有卡顿的地方，最好重头再操作一遍。再然后，变化率的变化。棒线材正常的进入设备时，活套调节器会输出变化率增高的信号。如果变化率没有变动，或者降低，说明起套时候的套量没有达到合适的数值，建议增多。最后，预设值的修订。随着活套调节器的变化率逐渐增高，它会根据系统数值的规律，自动的调节预设值的大小。并在这个过程中实现下游设备控制上游设备的工作速率。当工作结束后，起套辊就会停止它的工作，缓慢的收缩起来。

3 实际生产中存在的问题

虽然无张力轧制是一个十分先进的生产工艺，但是在实际的生产过程中仍然存在一些问题。本文通过深入的研究分析，总结出问题主要表现为工艺的难实现、设备位移影响精准度以及钢坯温度影响截面形状三个方面。从工艺的难实现来分析，无张力轧制对于技术人员、设备以及材料的要求都很高，需要控制好活套的量。在实际生产过程中，十分难以控制适合的活套量表现出来的数字，并且也十分难以实现完全的无张力，或多或少都会存在一定的微张力。从设备位移影响精准度的问题来分析，套高的设定容易导致废料的产生和套量的堆积，套高的高度难以控制，不可避免存在机器间的各类物品的堆积，导致位移。并且在生产过程中，活套的调节器也容易导致设备发生细微的位移。位移影响产品生产的精准度，导致产品难免出现细微的差距。从钢坯温度影响截面形状来分析。棒线材截面的形状影响活套的控制。然而它们的形状又容易受到钢坯温度的影响，从而变形，不利于活套的控制，影响无张力轧制的实现。

4 生产问题解决办法

面对无张力轧制在棒线材生产中存在的问题，我们积极寻求解决生产问题的办法，最终针对性的提出技艺的改进、设备的相对固定以及剪切头降温三个策略，希望能够改进无张力轧制的工艺。从技艺的改进来分析，我们采用无张力轧制其实是一种头部电流记忆的方法，即测试并记忆设备处于何种状态下能够趋于稳定，从而能够适合生产。我们无法实现完全的无张力轧制主要是因为在人工管理下容易出现偏差，如果我们使用全自动的机械自动管理，包括套量的管理与控制，那么在头部电流记忆的方法下，进行多次演练后，设备会被动记忆下最佳的生产方式，从而实现无张力轧制。从设备相对固定来分析，设备相对固定能够降低位移带来的风险。设备固定的方式可以采用连体生产或者焊接等，使其不可被移动。从剪切头降温的策略来分析，这个主要是针对钢坯温度过高时候，通过裁剪的方式降低钢坯接触棒线材截面的温度，从而降低棒线材截面形状变形发生的概率。但是这个问题治标不治本，更好的方法值得我们更深入的探究。

5 结束语

无张力轧制在棒线材上面的应用逐渐的被生产端所重视，大多数大规格的产品生产都采用这种方式。无张力轧制的工作离不开活套控制系统、套高控制原理、套高设定以及起套辊控制。活套量对于无张力轧制状态实现的影响不容忽视。虽然在实际生产过程中也会存在无张力难以实现、设备位移影响精准度以及钢坯温度影响棒线材截面形状等等问题，但是无张力轧制的生产方式还是值得认可的，相信随着生产的研究和技艺的精进，未来我国会在无张力轧制上取得更大的突破，促进我国的生产与创造。