1、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
2、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
3、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 1/21/4，因而可减少轧制道次。（4）在增加产量的
4、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
5、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：F
6、S b式中F 各横向拉力之和S 连接带的微小面积 b 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，
7、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
8、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
9、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（1520） ，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
10、 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
11、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
12、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
13、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 1225mm 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 6104+4802、中轧机组 4806 和精轧机组3806 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
14、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，1214mm 规格采用三切分轧制，1620mm 规格采用两切分轧制，2225mm 规格为单线轧制。主电机能力为 1-2 架为600KW，3-12 架为 800KW，1315 架为 950KW， 1618 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，22mm 规格的两线切分轧制技术、20mm 规格圆钢的的两线切分轧制技术及 12mm 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12mm 四线切分轧制14mm 三线切分轧制16mm22mm 两线切分轧制25mm 单线轧制2 热轧光圆钢筋20mm 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。
