精密軋制特點

棒線材減定徑機組作為在線產品質量控制的一個重要方面，也越來越受到廠家重視。合金鋼棒材通常采用減定徑機組進行精密軋制。棒材減定徑機組通常為3～5架，前兩架用于軋件延伸變形，后幾架用于軋件定徑。4機架軋機的孔型為橢—圓—圓—圓系統(tǒng)。使用減定徑機組后，產品的尺寸公差可控制在±0.1mm內，甚至達到±0.05mm，橢圓度可控制在60%～80%，達到二次冷加工時所能達到的公差值，因此可省略或簡化一些機械加工工序。

我國目前已有不少橫列式小型軋機, 把成品及成前軋機改成短應力線高剛度軋機或預應力軋機, 使軋材的精度提高了一個等級,但這與國際上采用精密軋制技術軋出的實物標準還有相當?shù)牟罹?。精密軋制軋出的成?其公差帶比國際標準的高精度公差小1/2左右, 軋出的棒材、線材, 不需經過拉拔或切削,就可以直接進行磨削加工由于工序的省略,成材率提高, 從而大大降低成本因此, 精密軋制鋼材的有求量逐年增大, 尤其對一些高級合金鋼, 其原料成本高, 精密軋制就更具有其特殊意義。

精密軋制工藝，它包括模具制作、棒料加熱、精軋成型、精整矯直等工序。與現(xiàn)有的楔橫軋粗軋技術相比，節(jié)材率提高10%以上，零件的綜合機械性能提高5%以上，產品的直線度控制在0．2mm－0．4mm以內，產品彎曲率由25%下降到一次矯直后的3%，設計并制造出的特殊軋齊曲線，解決了密集非對稱凹檔臺階軸的軋制難點，使凸輪軸的凸輪側面及軸頸不加工即可達到技術要求 。

要達到高尺寸精度, 應該采用無張力軋制, 如果是連軋機, 則應實行無張力控制或微張力控制, 尺寸較小的軋件在部份中軋及精軋機組中采用活套控制軋制, 而斷面大的, 形成活套困難的軋件在粗軋機組和部份中軋機組中采用根據(jù)軋制負荷、電機力矩等間接地計算出張力的控制方法或直接測定加在軋機上的張力的控制方法以達到微張力軋制的目的。

軋槽的影響, 這是直接影響成品尺寸精確的主要因素之一, 正確的孔型設計和軋輥材質、熱處理方式的選擇, 都與之有關, 軋制時冷卻水的運用、軋制速度等影響軋槽磨損的各種因素也在此考慮之列 。

軋機的剛度和機構上不可避免的間隙的影響也是直接影響軋件精度的最重要因素幾年來我國在提高成品架及成前架的軋機剛度上做了大量的工作, 取得了明顯的效果, 但由于前面軋機剛度太差, 要完全依靠最后兩架軋機消除前面積累的誤差是不可能的, 目前國外實行精密軋制對全部軋機, 包括粗軋機均提出高剛度的要求。據(jù)日本實驗模擬的結果證明, 要實行精密軋制, 如果各機架剛度達2000KN/mm, 出爐溫度為950℃±20℃ ,且加熱均勻, 進行無張力軋制, 按照軋機彈跳的累計, 軋制八道后的大型棒材的尺寸精度可達成品直徑±0.1%以內。為此, 近年來在小型軋機的粗軋機中如緊湊式軋機有采用大直徑、短輥身的單孔型軋輥, 以減少輥子的撓曲, 提高剛度的趨勢。國外對粗軋機尚如此重視提高剛度, 可見我們只停留在改造兩架軋機剛度上是不夠的。我國一些廠家有改造精軋機K1、K2、K3或一列五架的實踐, 結果證明, 對提高成品精度卓有成效。

對于橫列式中型軋機, 前兩架可以考慮采用滾動軸承開式機架, 最后一架精軋機可用閉口式二輥滾動軸承的軋機, 這樣可使軋機的剛性提高1-2倍以上。據(jù)我們計算?500二輥閉口式滾動軸承軋機在輥身長達1150mm時剛度可達1300KN/mm, 如果縮短輥身, 則可更提高剛性。以?500緊湊軋機的高剛度機架為例, 因其輥身短(單孔型軋制,輥身為320mm), 軋機又是短應力線結構, 其剛度達2456KN/mm?？傊岣哕垯C的剛度是實行精密軋制首先應該解決而且也是不難解決的問題。

軋機機構的間隙, 特別是成品、成前機架的軸向竄動間隙, 也是影響軋件尺寸精度的重要因素。這種間隙包括軋輥的止推軸承在軸承座內的間隙, 也包括軸承座本身相對牌坊或對無牌坊軋機的其它固定支承件的間隙。據(jù)國外研究結果證明, 不僅是止推軸承本身間隙應限制在0.05mm以內, 就是軸承座與牌坊之間軸向的間隙, 亦應由慣用的±0.15mm降低到±0.025mm。為達到此目的,開發(fā)了液壓楔緊固側壓板的方式, 使軋制時軸承座能牢固地固定在機座上, 而調壓下時又不會被卡住。

對于短應力線、高剛度、預應力軋機等無牌坊軋機, 軸向間隙問題也應要求更嚴格控制才能達到預期的軋制精度。

軋件的扭轉也是影響軋件尺寸精度的因素, 應盡可能采用無扭軋制。在現(xiàn)代的連軋機中, 為了能適應多規(guī)格品種軋制而在軋機中采用平一立可換軋機, 就是這個目的。貴鋼引進的小型連軋機中就有這種平—立可換軋機。我們認為這也是應該推廣應用的一種新的機型。在軋機前部采用平—立相間的粗軋機、中軋機, 比全部用水平軋機設備投資費用高, 但由于可以縮短軋機間距, 避免扭轉導板的磨損消耗, 從綜合效益與長久的影響看,經濟上并不見得不合算。

軋件加熱均勻, 是保證軋材尺寸精度的前提, 為避免加熱爐滑道的黑印, 采用先進的步進式加熱爐加上配套的先進的加熱制度是解決此問題的關鍵。

軋件即使在加熱爐中加熱均勻了, 但在后面的軋機中軋制時間過長, 頭尾溫差過大,也會影響尺寸的精度, 這在橫列式軋機、半連續(xù)軋機都有這方面的間題存在, 由于橫列式軋機軋制時間長, 軋制速度低, 這方面的影響就更大了。在半連續(xù)軋機上也有這個問題, 例如西德哈根克虜伯鋼公司的特鋼車間為解決高合金鋼生產方面存在的難題—軋材在進入連軋機之前的溫降, 在開口式粗軋機和連軋機之間安裝了中頻感應再加熱設備, 安裝該設備的目的是為生產更重的盤卷, 減少脫碳及縮小尺寸偏差。有了這種功率為2300KW、3KHz、最小進料速度為0.5m/s的中頻感應加熱設備, 可使坯料進入連軋機時從頭至尾保持恒定溫度, 坯料尾部從750℃加熱到1050℃ , 而坯料頭部任一點表面溫度均不超過規(guī)定溫度范圍1200℃ , 這種加熱設備長度7.5m, 裝在連軋機組前, 可以使步進爐加熱的溫度降低些, 雖然因此三輥粗軋機電耗增加, 但由于連軋機電耗下降, 綜合起來, 全車間的電耗非但沒增加, 反而略有減少, 確保了高合金鋼軋制的可靠性, 并且提高了質量和尺寸精度。

除了解決加熱問題本身, 軋機的布置方式也有一定影響。目前世界各國大力發(fā)展近距離布置軋機, 提高軋制速度, 縮短軋制周期, 使軋件溫降少, 可以降低開軋溫度, 而且還能保證頭尾溫差小, 尺寸精度高, 機械性能均勻 。2100433B

軋制壓力對異步軋制過程中軋制壓力的研究具有十分重要的工程意義。異步軋制是指上下軋輥線速度不等的一種軋制方法。由于其軋制方式的特點，軋制變形區(qū)內存在搓軋區(qū)，具有軋制壓力低，軋薄能力強、細化晶粒等優(yōu)點，特別適合于極薄帶材的軋制，近年來得到了廣泛的關注。一些學者對異步軋制過程中的軋制壓力進行了深入的研究，通過解析法推導出一些軋制壓力計算公式，但這些公式都比較復雜且推導過程假設條件較多，存在一定的適用范圍，計算精度也有待進一步提高。同時，大部分的研究工作集中在速比小于1.5的情況，此時軋制壓力將隨著速比的增加而減小已得到認可，但對高速比條件下軋制壓力的變化規(guī)律認識還不夠深入 。

活套軋制是以細化晶粒為主，用以提高鋼的強度和韌性的方法?；钐总堉坪髪W氏體再結晶的過程，對獲得細小晶粒組織起決定性作用。根據(jù)奧氏體發(fā)生塑性變形的條件（再結晶過程、非再結晶過程或γ－α轉變的兩相區(qū)變形），活套軋制可分為三種類型。

（一）再結晶型的活套軋制

它是將鋼加熱到奧氏體化溫度，然后進行塑性變形，在每道次的變形過程中或者在兩道次之間發(fā)生動態(tài)或靜態(tài)再結晶，并完成其再結晶過程。經過反復軋制和再結晶，使奧氏體晶粒細化，這為相變后生成細小的鐵素體晶粒提供了先決條件。為了防止再結晶后奧氏體晶粒長大，要嚴格控制接近于終軋幾道的壓下量、軋制溫度和軋制的間隙時間。終軋道次要在接近相變點的溫度下進行。為防止相變前的奧氏體晶粒和相變后的鐵素體晶粒長大，特別需要控制軋后冷卻速度。這種控制軋制適用于低碳優(yōu)質鋼和普通碳素鋼及低合金高強度鋼。

（二）未再結晶型活套軋制

它是鋼加熱到奧氏體化溫度后，在奧氏體再結晶溫度以下發(fā)生塑性變形，奧氏體變形后不發(fā)生再結晶（即不發(fā)生動態(tài)或靜態(tài)再結晶）。因此，變形的奧氏體晶粒被拉長，晶粒內有大量變形帶，相變過程中形核點多，相變后鐵素體晶粒細化，對提高鋼材的強度和韌性有重要作用。這種控制工藝適用于含有微量合金元素的低碳鋼，如含鈮、鈦、釩的低碳鋼。

（三）兩相區(qū)活套軋制

它是加熱到奧氏體化溫度后，經過一定變形，然后冷卻到奧氏體加鐵素體兩相區(qū)再繼續(xù)進行塑性變形，并在Ar1溫度以上結束軋制。實驗表明：在兩相區(qū)軋制過程中，可以發(fā)生鐵素體的動態(tài)再結晶；當變形量中等時，鐵素體只有中等回復而引起再結晶；當變形量較小時（15%-30%），回復程度減小。在兩相區(qū)的高溫區(qū)，鐵素體易發(fā)生再結晶；在兩相區(qū)的低溫區(qū)只發(fā)生回復。經軋制的奧氏體相轉變成細小的鐵素體和珠光體。由于碳在兩相區(qū)的奧氏體中富集，碳以細小的碳化物析出。因此，在兩相區(qū)中只要溫度、壓下量選擇適當，就可以得到細小的鐵素體和珠光體混合物，從而提高鋼材的強度和韌性。2100433B

半連續(xù)軋制是指在型材軋制中，粗軋和精軋兩個工序一個采用連續(xù)軋制，另一個采用其他非連續(xù)軋制的一種組合軋制法。型材半連續(xù)軋制法有兩種形式:一種是粗軋為連續(xù)軋制，精軋為橫列式軋機的穿梭軋制或活套軋制;另一種是粗軋為橫列式軋機采用穿梭軋制，精軋為連續(xù)軋制。目前，一些小型車間采用的復二重軋機(見復二重精軋機組)的軋制方法亦屬于一種特殊的半連續(xù)軋制方法，它是在前后兩機架間實行連軋，在相鄰兩組軋機之間用圍盤進行活套軋制。精軋過程為連續(xù)軋制時，軋制速度不受限制，產量高，但軋機調整復雜，改變產品品種困難，生產不靈活，適于簡單斷面型材的少品種批量生產;精軋過程為橫列式軋機穿梭軋制或活套軋制時，改變軋制品種方便，但軋制速度低，產量也低，適于異形斷面型材的軋制和多品種小批量生產;復二重式的半連續(xù)軋制亦稱雙排半連續(xù)軋制，其優(yōu)點是:設備布置緊湊;調整方便;可采用多線軋制，產量較高。缺點是:多線軋制時棍跳不一，產品精度難于控制;軋件經正圍盤轉向180°，使軋制速度的提高受到限制 。