唐鋼新中型產(chǎn)線于2021年3月開始試車生產(chǎn)。新產(chǎn)線承接大部分舊產(chǎn)線的產(chǎn)品，產(chǎn)品大綱為：礦用U型鋼、礦用工字鋼、輕軌、角鋼等。成材率水平的高低直接影響著整條產(chǎn)線的噸鋼成本，提高新產(chǎn)線成材率在降低總生產(chǎn)成本、搶占市場、樹立品牌形象的目標下尤為重要。通過優(yōu)化工藝、加強管理、提高產(chǎn)線成材率，不僅能提高經(jīng)濟效益，而且能最大限度地滿足型材用戶的需求，進一步提升整條產(chǎn)線產(chǎn)品的市場競爭力。

影響新產(chǎn)線成材率的因素主要包括連鑄坯質(zhì)量、連鑄坯加熱過程、軋制和冷卻過程中的控制調(diào)整、合同的組織等4個方面。相關(guān)崗位人員對各因素進行深入分析，制定出合理的改進措施并在實際生產(chǎn)中逐步完善，產(chǎn)線的成材率最終達到較高水平。

1. 新產(chǎn)線工藝特點

新產(chǎn)線的工藝流程為：鋼坯經(jīng)加熱后→高壓水除鱗→BD1可逆軋機進行粗軋→BD2可逆軋機進行軋制→高壓水除鱗→7架精軋機連續(xù)軋制→長尺冷卻→長尺矯直→冷鋸定尺→打包入庫。與舊中型產(chǎn)線相比，新產(chǎn)線的優(yōu)勢為：(1)采用步進式加熱爐，鋼坯加熱溫度均勻，消除了水管黑印，提高產(chǎn)品質(zhì)量和精度；連鑄坯由原來的最長3.2 m變?yōu)?0 m，降低了生產(chǎn)過程中鋼材切頭尾損失。(2)采用BD1+BD2+7架萬能精軋的軋機配置，可實現(xiàn)多種生產(chǎn)模式靈活切換，同時保留軋線脫頭軋制的可能性，為部分特殊產(chǎn)品生產(chǎn)創(chuàng)造有利條件；BD1、BD2為二輥可逆式開坯機，軋機剛度大，換輥方便，可靠性高，自動化程度高；配置萬能精軋機組，采用萬能法軋制輕軌，軌頭、軌底得到充分加工和均勻延伸，成品斷面尺寸精度提高，軌底平直，內(nèi)應力小，冷后彎曲度小，所有規(guī)格產(chǎn)品在軋制過程中均無需扭轉(zhuǎn)。(3)采用長尺冷卻、長尺矯直，減少了矯直盲區(qū)，確保鋼材表面質(zhì)量及內(nèi)部質(zhì)量，提高平直度及成材率；采用步進梁式冷床，入口設(shè)有預彎裝置，產(chǎn)品冷卻均勻，彎曲度小，減少鋼材表面劃傷，為生產(chǎn)輕軌等產(chǎn)品創(chuàng)造條件。(4)采用自動碼垛和自動打捆工藝，減輕工人勞動強度，提高生產(chǎn)率和成品包裝質(zhì)量。

2. 影響成材率的因素

2.1 連鑄坯質(zhì)量的影響

軋鋼過程對鑄坯表面質(zhì)量的要求[1]：鑄坯表面不得有目視可見的重接、翻皮、結(jié)疤、夾雜，不得有異物壓入；鑄坯截面不得有縮孔和影響使用的皮下氣泡、裂紋；合金鋼與非合金鋼不得有深度大于3 mm的劃痕、壓痕、擦傷、凹坑等。

軋鋼過程對鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的要求：不同鋼種對于鑄坯內(nèi)部缺陷要求不同。一般鋼種要求低倍檢驗中，不得有肉眼可見的縮孔、氣泡、裂紋、白點等；對于優(yōu)質(zhì)鋼種，可做高倍檢驗，檢查脫碳層、晶粒度及非金屬夾雜物情況，以達到滿足后續(xù)工序的需要。

鑄坯表面尺寸的影響：連鑄坯邊長、對角線的誤差對軋制過程及成材影響較小，但其長度對最終倍尺長度影響較大，為保證成材率，連鑄坯的坯長必須精確，且波動范圍小，利于軋制質(zhì)量調(diào)整。

2.2 連鑄坯加熱過程的影響

連鑄坯在爐內(nèi)時間越長，溫度越高，產(chǎn)生的氧化鐵皮越多，且容易產(chǎn)生各種加熱缺陷，降低成材率。溫度過低，軋制力增大，會使軋槽磨損過快，降低鋼材表面質(zhì)量；鋼坯要經(jīng)過多架軋機軋制，若某道次軋制過程出現(xiàn)問題，造成短暫的耽擱，軋件溫度降低過大，將不能進行下一道次的軋制，產(chǎn)生“甩坯”現(xiàn)象。

2.3 軋制過程的控制

孔型的影響：軋件經(jīng)過各道次的孔型軋制，逐步變形為最終所要求的型鋼斷面，合理的孔型能夠使軋件順利的經(jīng)過各道次，不產(chǎn)生表面缺陷。

壓下量和堆拉關(guān)系：BD1、BD2軋機為可逆軋機，不涉及堆拉關(guān)系。相鄰兩架精軋機的堆拉關(guān)系需要和各道次壓下量進行配合。軋制過程中，若軋件在兩架軋機中進行張力軋制，將使軋件斷面尺寸變小。

2.4 導衛(wèi)的影響

合理的導衛(wèi)設(shè)計與正確的安裝，將使軋件順利的咬入和托槽。導衛(wèi)分為滾動導衛(wèi)和滑動導衛(wèi)，分體式的滑動導衛(wèi)更容易控制軋件的走向，但軋件容易產(chǎn)生刮痕。連軋機組適合使用整體的滾動導衛(wèi)和滑動導衛(wèi)。

2.5 鋼材冷卻過程的控制

角鋼、工字鋼、U形鋼為對稱斷面，軋制結(jié)束后，鋼材上冷床冷卻較為均勻，冷卻過程不會再產(chǎn)生額外的彎曲。輕軌為異型斷面，軌底和頭部的形狀差異造成冷卻過程的散熱不均，產(chǎn)生內(nèi)部應力，假如冷卻過程不進行控制干預，冷卻后的鋼材將存在較大的彎曲度，嚴重影響鋼材下冷床和矯直工序的咬入。

2.6 工序間信息傳遞的影響

鋼坯出加熱爐，進入軋制程序后，鋼坯必然產(chǎn)生變形，若不能一次完成軋制，受加熱爐結(jié)構(gòu)影響，此支鋼坯不能再次回爐，產(chǎn)生“甩坯”現(xiàn)象；倍尺鋼材的最終長度受軋制負差的影響，根據(jù)鋼材的倍尺長度實時調(diào)整負差，可以降低鋼材的切頭損失。

2.7 合同組織的影響

角鋼產(chǎn)品為理重交貨，其余產(chǎn)品為實重交貨，合同組織時應該考慮理重和實重對鋼坯長度選取的影響；角鋼產(chǎn)品的三個標準：國標、國網(wǎng)、南網(wǎng)，斷面尺寸要求依次越來越嚴格。

3. 制定措施

3.1 穩(wěn)定連鑄坯質(zhì)量

早期工藝控制下的鑄坯質(zhì)量為：鑄坯表面檢測可知，鼓肚、脫方、彎曲、凹陷、深振痕、裂紋、夾渣等缺陷基本消除，但是存在表面氣泡缺陷。低倍檢驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鑄坯內(nèi)部缺陷比較嚴重，存在不同程度的中間裂紋、角部裂紋、中心疏松、縮孔缺陷。

工藝改進措施：（1）調(diào)整設(shè)備狀態(tài)，確保設(shè)備精度。結(jié)晶器、活動段安裝完畢后，需要組織對結(jié)晶器、活動段進行對弧，精度要求活動段1~4輥偏差±0.1 mm，5輥偏差(2±0.2) mm。中包開澆后，待結(jié)晶器液面自動控制投入，使用保護渣自動加渣設(shè)備。使用線外保護渣烘烤器對保護渣進行加熱，保護渣烘烤至90 ℃以上的加熱時間1.5~2 h，將加熱后的保護渣加入到保護渣料斗中，溫度設(shè)定50 ℃，1~6流加渣速率設(shè)定220 g/min，根據(jù)結(jié)晶器液面活躍狀況可適當調(diào)整保護渣加入速率。（2）優(yōu)化配水制度。根據(jù)不同的澆注斷面，靈活調(diào)整二冷比水量，將165 mm×280 mm斷面比水量由0.90 L/kg降低到0.75 L/kg，將165 mm×225 mm斷面比水量由1.0 L/kg降低到0.85 L/kg。（3）中包溫度及拉速控制。鋼種液相線溫度為1510 ℃，中包溫度控制目標1525~1540 ℃，根據(jù)不同過熱度設(shè)定不同的最高拉速。（4）使用電磁攪拌技術(shù)及更換結(jié)晶器保護渣型號。應用電磁攪拌技術(shù)，將高黏度保護渣更換為低黏度保護渣，保護渣進行烘烤。

通過對鑄機工藝參數(shù)及設(shè)備的改進，鑄坯內(nèi)外部質(zhì)量明顯改善，對后續(xù)軋鋼產(chǎn)品質(zhì)量的提升提供了強有力的保證。

對連鑄坯長度的管理：連鑄作業(yè)區(qū)強化關(guān)鍵崗位職工質(zhì)量意識，提高職工操作技能水平；各崗位職工嚴格執(zhí)行崗位規(guī)程，對于小于標準規(guī)定長度和彎曲度超公差的連鑄坯進行報廢處理；將班組定尺長度符合率作為績效指標，并和相對應的崗位獎金進行掛鉤；由專人負責，主動和中型加熱爐燒火工、軋機調(diào)整工進行信息交流，第一時間得到鋼坯加熱、軋制質(zhì)量的反饋信息。冷坯入爐前每批測量截面尺寸和長度，發(fā)現(xiàn)不合格鑄坯，進行報廢剔除，并將信息反饋給技術(shù)人員和連鑄作業(yè)區(qū)。通過管控，連鑄坯長度0~60 mm公差比率達到97.72%以上，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

3.2 嚴格控制鋼坯加熱過程

分三段進行加熱控制，根據(jù)鋼種特性制定相應的加熱制度。相對于其他鋼種，將輕軌鋼55Q的均熱段溫上限降低25 ℃，既滿足了軋制要求，又可以有效避免脫碳事故的產(chǎn)生。根據(jù)軋機機時產(chǎn)量，提前微調(diào)三個加熱段的控制溫度，既降低了燒損，又可以防止出鋼溫度過低而使軋機負荷過大產(chǎn)生軋槽消耗過快甚至導致生產(chǎn)事故。

3.3 對孔型及軋制規(guī)程的優(yōu)化

以舊中型產(chǎn)線孔型數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，設(shè)計各品種規(guī)格的孔型。結(jié)合孔型軋制時的使用效果，利用ABAQUS有限元模擬軟件，優(yōu)化孔型。根據(jù)負荷和孔型充滿度進行優(yōu)化[2]，優(yōu)化后各道次的負荷趨于一致，孔型充滿度良好。角鋼品種，成品前軋輥設(shè)計A-B孔型，使同一規(guī)格不同厚度的角鋼全部能滿足斷面尺寸和表面質(zhì)量的要求。

BD1、BD2各道次壓下量制定后，根據(jù)成品的斷面尺寸來進一步優(yōu)化兩架BD軋機的壓下量，同時使鋼料經(jīng)過各道次的軋機負荷盡量相等。精軋機初始堆拉關(guān)系的制定：鋼料經(jīng)過精軋機時，采取微堆軋制，即軋件在兩相鄰機架上同時軋制，前機架的秒流量略大于后機架的，使兩機架間產(chǎn)生一個自由套。堆拉系數(shù)執(zhí)行范圍為0.98～0.99。對微堆軋制的現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，精軋機軋件在進入下一道次咬入時，軋件上下晃動，會影響頭尾斷面尺寸的控制。最終堆拉關(guān)系的確定：使用零張力或是微張力。

3.4 導衛(wèi)使用的改進

對于角鋼品種，最后一道次入口使用滾動式導衛(wèi)，如圖1所示；其余位置使用普通的整體導衛(wèi)，如圖2所示。選擇理由：角鋼有國標、國網(wǎng)、南網(wǎng)三個標準，國標對角鋼的斷面尺寸要求最為寬泛，國網(wǎng)標準比國標嚴格，南網(wǎng)標準比國網(wǎng)嚴格，南網(wǎng)標準為純正差要求，軋制南網(wǎng)、國網(wǎng)標準角鋼對各工序的控制相對于國標產(chǎn)品提高了要求，使用滾動式導衛(wèi)可降低軋件咬入過程中的晃動，有利于控制角鋼邊長，確保成品尺寸公差。

角鋼軋制，軋件在通過末道次滾動式導衛(wèi)時，上下晃動得到了很好的控制，左右會產(chǎn)生輕微的晃動，此過程會使成品斷面尺寸左右波動，嚴重時會產(chǎn)生廢品。改進方案如圖3所示：優(yōu)化滾動導衛(wèi)，增加可調(diào)整的側(cè)導板，控制軋件行進中的左右行程，減少軋件左右晃動，保證斷面尺寸合格。

3.5 輕軌品種入冷床前進行預彎

輕軌品種截面面積底部小于頭部，截面周長底部大于頭部，軋件出精軋機溫度900 ℃左右，平躺進入冷床入口，如圖4所示。冷卻過程中，底部溫度降低較快，產(chǎn)生的收縮大于頭部，鋼材將產(chǎn)生較大的彎曲。

生產(chǎn)輕軌時，在冷床入口處執(zhí)行自動預彎程序，使非對稱斷面輕軌進行自動預彎，將輕軌冷卻后的彎曲度從25‰~35‰降低至4‰，保證鋼材順利進入矯直工序進行矯直。如圖5所示，輕軌進入冷床入口處執(zhí)行自動預彎程序；其余產(chǎn)品如圖6所示不進行預彎。

3.6 各工序及時進行信息溝通

正常生產(chǎn)時，各主控室操作人員對本工序生產(chǎn)信息進行收集并實時反饋給其他操作室，操作室人員使用對講機將重要信息及時反饋給本工序的操作崗位工作人員。主要的生產(chǎn)信息包括：矯直后倍尺材的長度是否符合計劃定尺，軋機調(diào)整人員根據(jù)此信息對鋼材的負差率進行調(diào)整；檢驗平臺上鋼材的質(zhì)量情況，軋機質(zhì)量控制人員根據(jù)此信息對各道次的壓下量和導衛(wèi)進行調(diào)整；各工序設(shè)備運轉(zhuǎn)情況，如設(shè)備出現(xiàn)問題，加熱爐將立即停止出鋼。

3.7 合理安排生產(chǎn)合同

組織角鋼生產(chǎn)時，若存在南網(wǎng)標準規(guī)格，同時安排此規(guī)格的國網(wǎng)、國標進行協(xié)同生產(chǎn)，可以使部分不符合南網(wǎng)標準的角鋼轉(zhuǎn)向國網(wǎng)、國標標準，降低廢品的產(chǎn)生[3]。一支倍尺鋼材協(xié)同生產(chǎn)兩種或兩種以上的合同定尺，冷鋸處可以靈活安排剪尺，降低成材損失。

4. 實施效果

通過對各影響因素的控制，新中型產(chǎn)線成材率指標穩(wěn)步提升，具體數(shù)據(jù)如表2所示，單月綜合成材率由92.67%上升至95.86%。單個品種的成材率均有所提高，最高為工字鋼，單月綜合成材率由92.82%上升至96.45%。

5. 結(jié)束語

（1） 通過對連鑄、加熱爐、軋制等各工序的控制改進，使新中型單月綜合成材率由92.67%上升至95.86%。工字鋼品種成材率最高，為96.45%。

（2） 針對各品種生產(chǎn)的工藝特點制定相應的措施，使其穩(wěn)定生產(chǎn)，成材率提高。

（3） 通過提升管理水平，消除了鋼坯長度的波動對定尺材長度的影響；通過合理安排生產(chǎn)合同，降低了南網(wǎng)角鋼的生產(chǎn)難度，確保角鋼成材率的提高。

文章來源——金屬世界