切分轧制技术培训.docx
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切分轧制技术培训
切分轧制技术
一、切分轧制技术发展概况
切分轧制技术早在19世纪60年代就由美国和英国首先提出，并成功应用于旧钢轨的利旧方面，开创了切分轧制的先例，但此后切分轧制技术发展较为缓慢。
具有现代意义的切分轧制技术始于20世纪40年代，美国的西拉库兹厂成功利用切分轧制生产出了小型材。
在20世纪70年代，加拿大首先应用了两线切分技术生产棒材产品，自此，切分技术得到了快速发展，80年代，日本的新日铁、德国的巴登公司等利用导卫箱内切分轮切分法来实现棒材的多线切分投入大生产。
在切分方法的实践中，人们先后尝试过圆盘剪切分法、火焰切分法、辊切法和切分轮切分法等多种切分方法。
目前，无论是双线切分还是多线切分，广泛采用的都是带切分轮的专用导卫切分法，即利用带有切分孔型系统的轧槽，首先将轧件加工成由薄而窄的连接带相连的几个并联轧件，然后再利用安装在该架次轧机出口的带切分轮的专用切分导卫将切分带撕开，从而获得几个面积相同的相互独立的轧件，最后经后续道次轧制成成品。
二、切分轧制
1定义
切分轧制是指在轧制过程中利用轧辊孔型、导卫装置中的切分轮或其他切分装置将轧件沿纵向切成两线或多线的轧制技术。
2切分方法简介
（1）切分轮法：
先用特殊的孔型将轧件或轧成准备切分的形状，再在轧机的出口处安装不传动的切分轮，利用其侧向分力将轧件切开。
这种方法连轧机上普遍采用，是目前切分轧制主要方法。
（2）辊切法：
利用轧辊孔型的特殊设计，在变形过程中将轧件分开，但轧辊强度和韧性要求高，轧辊孔型设计合理准确。
（3）圆盘剪切分法：
利用剪切原理，用圆盘剪将轧件切开。
剪刃由一定重合量，切分后有扭转，剪切设备较重，不用时移开，操作不方便较少用。
（4）火焰切分法：
先将轧件准备成切分的形状，再用火焰纵向切开，消耗能源和损失金属，较少使用。
3切分轧制的优点
（1）切分轧制可以极大的提升中、小规格棒材的产量；
（2）在不增加轧机数量的前提下，生产小规格和生产大规格产品能够采用相同断面的钢坯，可以减少原料的种类；
（3）用同样的坯料生产同规格的产品，由于总变形率仅为单线轧制的1/2~1/4，因而可减少轧制道次。
（4）在增加产量的同时，终轧速度并未随之提高，有的规格采用切分轧制后，终轧速度还有所降低；
（5）无论是在现有连轧机上还是在新建连轧机上采用切分轧制技术，由于生产工艺仅局部变动，而且主要工艺设备并无特殊要求，因此具有投入少、产出高、见效快的特点。
（6）在条件相同时，采用切分轧制可降低钢坯温度加热炉40℃左右，燃料消耗减少20%，电耗可降低15%，轧辊消耗降低15%，生产总费用降低10%~15%。
因此，切分轧制对于以生产热轧带肋钢筋为主的车间，尤其是小规格占较大比重的车间是比不可少的先进生产工艺。
4切分轧制的缺点
对料型要求更为严格，切头量要增加0.5%；切分带处容易形成毛刺，处理不易，形成折叠；方坯缺陷切分后暴露，形成表面缺陷；切分后需扭转，需配备扭转导卫。
5分类
根据切分后得到的轧件数量不同，可分为两线切分、三线切分和四线切分，目前国内少数先进钢厂已经开发出了五线切分。
三、切分原理
切分轧制技术发展到现在，通过一系列热轧状态下纵向切分轧件的方法进行研究，最终确定破坏并联轧件连接带的最佳方法是在连接带上建立足够的拉应力。
用拉应力的方法对连接带进行破坏的过程包括三个阶段：
首先，随着变形区的充满，轧制力的水平分力增大，钢料顶部单面承受压力；接着，压力增大到极限后，并联轧件的连接带上产生金属的塑性流动，并联轧件分离后横向移动，直至连接带完全破坏，形成分离开的独立轧件。
因此，切分轧件的充要条件为：
∑Fσ≥S·σb
式中∑Fσ———各横向拉力之和
S——连接带的微小面积
σb——金属强度极限
从式中可以看出，切分轧制稳定生产的条件是：
在产生薄且窄的连接带的同时，还得有足够大的横向张力来撕开轧件。
目前采用拉应力破坏连接带的方式有辊切法和切分轮法。
对比辊切法和切分轮法的轧辊孔型，可以发现他们十分类似，都带有切分楔，而轮切法是将辊切轧制中只需轧辊切分的工序改为由轧辊和切分轮共同完成，增加了工艺设备的复杂程度。
采用辊切法时，切分轧制切分效果与切分楔的角度有关，而且在切分轧制中还有一个不可忽视的现象，就是切分后轧件在水平面内发生横向弯曲，切分后的试样易产生镰刀弯。
这个现象说明，切分轧制是一个不均匀变形的过程。
由于切分楔的存在，轧件中部连接带受切分楔相对压下大，必然造成中部纵向的延伸比两侧的纵向延伸率要大，也就是说轧件每经过一次带切分楔的道次，其左右两部分就会受到宽度方向上的拉应力。
这种拉应力达到足以满足上述公式条件时，就不可避免的出现镰刀弯现象。
为了克服切分后轧件镰刀弯造成的导向困难，最佳的方案就是轧件在切分道次加工后，保持一定厚度的连接带，使轧件保持纵向一体，然后用切分轮来切开它。
经过大量的实验室实验和工业试验，目前能够满足上述公式的最佳的切分方法是采用切分孔型和轮式切分导卫的组合。
以两线切分为例，切分时轧件的受力状态如图1所示。
中间连接带受三方向作用力共同作用，极易满足切分公式的要求，完成切分目的。
另外，随着后续道次顺利咬入，连轧状态建立后，前推后拉，两切分轮外缘对中间连接体造成的作用力也将更大、更稳定，切分效果也就更好。
图1切分轮撕开并联轧件示意图
1切分轮2双圆轧件主体3中间连接体
四、切分轧制技术
目前国内大多数棒材连轧厂都采用了切分轧制技术，其中两线切分、三线切分轧制技术以成为小规格带肋钢筋生产的标准工艺，其技术核心和工艺诀窍已被普遍掌握。
而四线切分轧制技术应用难度较高，目前来看只有萍钢、山东石横特钢等少数几家应用的比较成功。
1两线切分轧制技术
图2典型的两线切分孔型系统
图2为典型的两线切分孔型系统，在K4机架进行预切，在K3机架可得到切分需要的并联轧件。
并联轧件的分离是依靠安装在K3机架出口的带一对单楔切分轮的专用两线切分导卫实现的。
两线切分轧制技术的关键点在于切分道次的孔型和切分轮的配合，切分轮楔角要比孔型楔角大一定角度（15°~20°），以保证切分轮有足够的张力将并联轧件切开。
为了达到切分道次满足轧件切分的要求，还需要在切分以前的道次形成合理的预切分轧件。
2三线切分轧制技术
三线切分轧制技术是从两线切分轧制技术演化而来的。
其总体技术思路是通过特殊孔型加工出三线并联轧件，然后利用切分孔型加工出具有薄而窄的连接带的三个并联轧件，由切分架次出口的三线切分导卫实现切分为三根独立轧件的过程。
典型的孔型系统和三线切分轮工作示意图见图3和图4。
从图4可以看出，三线切分轧制与两线切分轧制最大的区别在于：
两线切分导卫是用一对切分楔对两线并联轧件施加压力，使两线轧件分别横向运动完成切分过程；三线切分导卫用两对切分楔对两线并联轧件施加压力，使三线并联轧件两侧的部分分别横向运动，而中间一线不承受压力，沿直线运动，由此完成三线切分的过程。
虽然表面的现象不一样，控制的难度也有显著增加，但切分的机理仍然是相同的，都是由产生的横向拉应力来完成撕裂连接带的目的。
3四线切分轧制技术
四线切分轧制技术最先由广钢棒材厂于2000年从德国巴登公司引进，已在国内多多家钢厂应用多年，特别是最近几年，各大钢厂陆续投入到了四线切分的研发和应用中，使四切分轧制技术得到进一步的推广。
四线切分轧制工艺是把加热后的坯料先轧制成扁坯，然后再利用孔型系统把扁坯加工成四个断面相同的并联轧件，并在切分道次上沿纵向将并联轧件切分为四个面积尺寸相同的独立轧件的轧制技术。
典型的四线切分孔型系统如图5所示。
如何将K3架次轧出的四个并联轧件切分成完全独立的四个轧件是四线切分轧制技术的关键。
这主要是靠安装在K3轧机出口的专用切分导卫实现的，如图6所示。
该导卫与常见的两线切分、三线切分导卫完全不同，它装有两对切分轮，第一对切分轮有两对切分楔，四线并联轧件通过该对切分轮后，首先被切分成三部分：
两侧的两个独立轧件和中间的一个两线并联轧件；第二对切分轮有一对切分楔，两线并联轧件通过该对切分轮后，被切分成两个独立的轧件，于是，四线并联轧件就被切分成四个独立的轧件。
因此，我们可以把四线切分过程分解成两个步骤，第一次切分可以看做是三线切分，见图7，第二次切分可以看做是两线切分，见图8。
也就是说，四线切分轧制技术是两线和三线轧制技术的组合，见图9。
另外，在有些钢厂在切分时，是采用的其它切分顺序，出切分孔型K3的轧件，首先对中间两线之间的连接带进行第一步切分，使轧件对称的一分为二，然后对外侧的两个连接带进行同时切分，使轧件分为四根，这种切分次序满足了轧件在切分过程中的对称受力、对称分配面积的要求，但因切分时，轧件张开的角度较大，更容易产生切分导卫堆钢，因此只有少数钢厂采用了这种切分次序，如昆钢玉溪新兴钢铁，见下图。
五、我厂目前切分轧制的应用情况
川威集团2#高棒生产线于2010年5月23日建成投入试生产，设计生产能力100万吨/年，最高轧制速度为16m/s，主要产品为φ12～φ25mm的热轧带肋钢筋。
全线轧机共18架，呈平立交替布置（其中16#、18#机架为平立可转换轧机），由粗轧机组φ610×4+φ480×2、中轧机组φ480×6和精轧机组φ380×6组成，全部为高刚度短应力线轧机。
粗中轧采用无孔型轧制技术，可降低辊耗和提高生产效率。
粗、中轧机组采用微张力轧制，精轧机组中采用活套无张力轧制，产品尺寸精度高。
中轧后设有预穿水水冷装置，精轧后设有轧后水冷装置，可实现控轧控冷工艺，提高钢材组织和性能。
成品采用自动打捆机打捆，包装整齐美观。
2#高棒在设计时，φ12～φ14mm规格采用三切分轧制，φ16～φ20mm规格采用两切分轧制，φ22～φ25mm规格为单线轧制。
主电机能力为1-2架为600KW，3-12架为800KW，13～15架为950KW，16～18架为1250KW，设备能力具有一定的富裕量，经过一年来的不断努力，φ22mm规格的两线切分轧制技术、φ20mm规格圆钢的的两线切分轧制技术及φ12mm规格的四线切分轧制技术相继开发成功，并进行了批量大生产。
目前，各规格轧制方式如下：
1热轧带肋钢筋
φ12mm四线切分轧制
φ14mm三线切分轧制
φ16mm~φ22mm两线切分轧制
φ25mm单线轧制
2热轧光圆钢筋
φ20mm两线切分轧制
六、四切分常见疑难问题及解决方法
1切分刀粘钢
切分刀粘钢是指切分轧制生产过程中，切分刀两侧或一侧粘渣，最终导致切分故障的现象，切分刀粘钢的原因主要有以下几个方面；
（1）开轧温度过高。
如果开轧温度过高，在精轧区切分过程中，切分楔处压下量非常大时，因急剧变形产生大量的热，造成局部金属温度迅速升高和切分带形状不规矩，引起切分刀粘钢。
（2）来料过大或过小，切分轧制遵循斧头原理，来料必须与16架切分楔处角度匹配。
15料形过大或过小，都会造成切分困难，导致切分带过大，轧件前进过程中，切分带与切分刀发生摩擦，引起粘钢。
（3）切分轮切偏或没对准轧槽。
切分导卫安装，必须保证切分楔，切分轮，切分刀三点一线，
（4）对中良好，如果安装不正，导致料与切分轮不能对正而切偏，造成切分带过大，与切分刀发生摩擦，引起粘钢。
（5）切分刀冷却不好，切分导卫必须保证充分冷却，尤其是切分刀，正常生产过程中因坯料，轧槽磨损等原因，造成轧件表面带细小氧化铁皮，切分带形状不规矩，与切分刀摩擦粘在两边，如果冷却效果不好，就会越粘越多，最终导致冲出导卫堆钢，和下游轧机无法调整。
（6）切分刀间距不合适，轧件进入切分盒后，成一定的角度，如切分刀间距未设定好，就会出现轧件件与切分刀发生摩擦而粘钢。
（7）切分孔型设计不合理，15，16架孔型系统设计非常重要，切分角设计必须匹配。
（8）轧机刚性差，弹跳大，料形控制差。
（9）切分刀长度不合适，三切分更为明显，离切分轮过近造成排渣不方便，引起粘钢。
（10）切分轮角度设计不合理，切分不顺利。
（11）12到18架料形没有控制好，料发生便斜扭转，过大过小，头大尾大造成粘刚。
（12）钢坯自身有问题有夹杂气泡开花。
（13）关键架次轧槽老化或蹦槽。
（14）关键架次导卫梁和导卫未对正轧制中心。
（15）各架次张力没控制好或刚温不稳定。
（16）导板或导板磨损过度或导卫导槽装配有问题。
切分刀粘钢解决方案
（1）按工艺要求控制好钢温，在满足主电机负荷的情况下，钢温应控制在1000到1050摄氏度，最好不要超过1100摄氏度。
（2）严格按工艺要求控制好料型尺寸，粗轧六架料型尺寸偏差控制在±0.5mm以内，中轧尺寸偏差控制在±0.3mm以内，精轧尺寸偏差控制在0.2mm以内。
预切分和切分架次料型应严格按工艺要求控制。
保证切分架次的充满度。
（3）切分导卫安装要精确，保持切分刀，切分轮，切分槽在同一直线上，同时加强切分导卫及轧槽的冷却，及时观察料型的转钢程度。
（4）设计人员对孔型要做好设计校对工作。
（5）切分刀的间距是一定的，仔细检查切分刀间距是否合适。
（6）按要求控制好各道次料型。
（7）及时做好轧线在线检查。
正确安装导卫及导卫梁。
2．切分轧制线四线差问题。
切分轧制工艺虽然有效提高了作业率，使产量大幅度上升，但是受钢温波动，轧槽磨损，孔型系统设计，导卫安装，轧槽加工精度等各方面因素影响，每根轧件尺寸都不可能完全一样，即存在线差，若在获得较高经济效益的同时，又要求保证钢材质量，这就要求必须通过各种手段来缩小各线差距。
线差产生的主要原因有以下几个方面；
（1）预切分15架或切分16架进口导卫没对正轧线，偏向一侧，此时来料被切分后偏向的一侧由于断面积大，导致此线成品尺寸大。
（2）孔型磨损不一致。
由于轧槽冷却不一致，前道次料形不规矩或导卫孔型设计等各方面因素影响，磨损严重的一线断面积就会增大，造成成品尺寸的差异。
（3）两侧辊缝不一致。
在换辊调试时，由于15—18架两侧辊缝控制不一致，辊缝大的一侧孔型面积就大，从而导致成品存在差异。
（4）轧槽加工精度不高。
这主要与轧辊材质，制修车间成型刀具磨损及修复精度，加工方式有关。
（5）12---16架次料形控制有问题。
切分生产非常注重12—16架次料形的匹配，匹配不好就会造成线差。
四线差的解决方法
（1）准确安装导卫。
在换辊前要预调好导卫，确保各方位对中，并固定好。
（2）改进15，16架冷却水管，加强冷却效果，生产过程中做好点检。
（3）换辊时点动轧机，用同样的焊条测两侧辊缝，偏差控制在0.1mm以内。
（4）改进轧辊材质，15，17，18采用高速钢轧辊。
联系加工部门提高加工精度。
（5）严格按工艺要求控制好各道次料形，按要求用样棒调整导卫间隙。
318架顶出口故障
切分轧制生产过程中，18架顶出口故障发生较为常见，是制约四切分生产的一个主要故障点，主要表现为内侧或外侧两线钢前端向切分带方向急剧弯曲，将导管的舌尖顶掉，或弯曲180度从出口冲出来卡在导槽内堆钢。
产生这种现象的主要原因有以下几个方面；
（1）孔型设计存在缺陷，主要是孔型设计时参数的分配存在问题，造成调整难度过大，对职工整体素质和操作水平要求极高。
（2）17架孔型槽口设计过大，切分带无法很好加工。
（3）料形控制不准确。
15架充满度不好，或16架料形过小，切分后两线前端严重不对称，在17架变形不均匀，且对切分带加工不好，进入18架产生顶出口现象，或者12—16架料形过大，18架变形剧烈且不均匀，造成顶出口现象。
（4）15架16架导卫间隙控制不合适对中性不好，轧件前端弯曲在切分时切偏，造成头部尺寸过大或过小，经17架后，造成18架顶出口。
（5）切分带处温度较高，在18架不易脱槽。
（6）导卫设计有问题或18架出口内腔尺寸过大，离轧辊相对较远，不能有效阻止18架头部形状变化。
（7）18架轧机导卫，导卫梁未按要求装配对正。
（8）17架料形与进口导板安装配合不好。
（9）切分导卫未按要求装配，或切分轮偏心方向不对或方向不统一。
（10）前面架次间转钢，尤其12—13架之间。
（11）17架出口扭转角度没调好。
（12）轧槽磨损严重。
18架顶出口故障的解决方案
（1）优化孔型系统，重新分配各道次压下量。
确定生产工艺。
（2）摸索最佳工艺，重点是加热参数，各架次料形尺寸，各架次速度及电流参数，形成标准在各班组严格执行。
（3）提高轧机导卫装配水平，重点做好精轧15-16架轧机导卫的装配，确保轧机刚性及轴向稳定性。
严格做好导卫预调及安装工作。
（4）对切分带进行重点冷却。
（5）改进18架导卫形式和内腔尺寸，控制在一定范围，使舌尖尽量靠近变形区，提高导向性。
（6）17架料形与进口导板安装应遵循以下原则；17架孔型未充满时，导板不易偏向切分带。
17架孔型充满时，导板应偏向切分带反方向.
（7）及时检查轧辊磨损情况。
七、四切分轧制操作要求
1坯料要求
钢号组必须严格按要求对坯料进行验收，做到不合格的坯料不入炉。
1.1规格：
158×158×坯重；
对角线长度差：
≤7mm；
边长允许偏差：
±5.0mm。
1.2表面要求：
无表面结疤、划痕，振痕不严重；无毛刺、表面气孔。
1.3化学成分：
规格
（mm）
牌号
成分（%）
Si
Mn
S、P
C
Ceq
Φ12
HRB335
0.15-0.30
0.55±0.05
≤0.045
0.20-0.25
0.285-0.500
HRB400
0.30-0.60
1.10±0.05
≤0.045
0.20-0.25
0.375-0.500
2.加热要求
2.1停轧降温制度
加热段
停轧时间
一加
均热
均热段开始
升温时间
20分钟以下
降10~20℃
降10℃
出钢时10分钟
20~40分钟
降20~50℃
降20~40℃
开轧前10~20分钟
40~60分钟
降50~100℃
降50~80℃
开轧前20~40分钟
1~3小时
降100~150℃
降温至850~900℃
开轧前1.0小时
3~8小时
降150~200℃
降温至800~850℃
开轧前1.5小时
2.2加热制度
规格
一加
均热
Φ12mm×4
1020
1000
目标值
950-1060℃
960-1040℃
温度范围
下上面温度偏差
0～30℃
0～30℃
左右端温度偏差
0～30℃
0～30℃
头尾温度控制
钢坯尾部温度比头部温度高30℃
3、过程温度控制
开轧温度（℃）
终轧温度（℃）
上冷床温度（℃）
950～1030
1000～1100
640～700
4、料型尺寸控制
各生产班必须对料型尺寸进行严格控制，各道次标准尺寸见下表：
机架
Φ12×4
高
偏差
宽
偏差
1H
115
±2
180
±5
2V
111
±1
141
±4
3H
74
±1
149
±3
4V
83
±1
108
±3
5H
55
±1
115
±3
6V
66
±1
72
±2
7H
40
±1
87
±2
8V
49
±1
55
±2
9H
31
±1
66
±2
10V
48
±1
40
±1
11H
24
±1
60
±1
12V
13H
18
±1
64
±2
14H/V
55
±1
19
15H
16
±0.5
60
16H/V
14.5
63
17H
7.8
86
5、水冷器控制
（1）中轧预穿水不投用；
（2）轧后穿水冷却开启方式从第一段依次往后开（在第一段未开完的情况下，不开第二段），直至上冷床温度满足要求。
（3）所有导槽必须对中，穿水箱后导管用工程线找正，18架后导管前后位置要适当，不能阻挡热检信号。
（4）所有导槽槽内必须光滑，无焊渣等影响钢行走的异物。
6、各飞剪、活套等参数设置合适。
活套起套辊、压套辊转动灵活，辊轮不得有严重磨损现象。
7、轧辊装配要求：
（1）满足工艺要求，导卫中心线与轧槽中心必须对正，切分导卫必须保证冷却、油气润滑良好。
（2）上下轧槽必须严格对正，不得有窜辊现象，两端辊缝一致且符合工艺要求。
（3）冷却水管必须对正轧槽，导卫梁两端平齐且固定可靠。
（4）轧辊弹跳值不得大于0.30mm，轴向窜动量小于0.10mm。
8、负片差控制目标：
-3.5±0.5%
9、精整区
（1）认真检查裙板及辊道，确保不影响上钢（所有辊道必须运转稳定，磨损严重的辊子必须换掉，辊子在旋转过程中不允许发生明显的振动现象。
（2）钢材通常定尺：
9m，打捆机打4道，定尺精度：
±25mm（常温）。
（3）剪切时必须剪掉钢材前头、后尾缺陷，禁止发生摞剪、漏剪现象，剪切端面要齐整，打捆要紧。
（4）标牌焊接牢固，若转运过程中发生脱落现象，应及时用铁丝绑牢。
八、总结展望
切分轧制随着切分线数的增加，工艺控制难度越大。
但是无论切分线数的多少，切分轧制的技术核心在于两点：
一是选择合适的切分孔型系统在切分道次得到符合要求的并联轧件；二是通过安装在切分机架出口的专用切分导卫顺利实现并联轧件的切分，得到几根独立的并联轧件。
至于如何在实际生产中运用和掌握切分轧制技术，实现工艺的合理、稳定和顺行，只有在生产实践中进行长期的摸索，积累丰富的经验，才能掌握切分轧制技术的诀窍。
切分轧制技术，目前已逐渐成为现代棒线材轧机生产小规格棒材、特别是热轧带肋钢筋的主要方法，并为现有轧机扩大产品规格范围提供了有效途径。
另外，切分轧制还为连铸与轧钢生产之间的匹配创造了条件，充分发挥出齐生产能力，并达到了节能降耗、降低生产成本的目的。
切分轧制技术未来的发展方向，也向着切分的线数越来越多、轧制速度越来越块、切分产品规格范围越来越宽的方向发展。
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