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摘要 ：角钢作为主要生产制造材料，在其轧制剪切过程中 会产生一定的非尺成品， 不仅对定尺率指标造成影响， 还可能因 为切损造成对成材率的限制。由于增加精整工作量， 出现的堵钢 现象不利于实现角钢产量目标。基于此，为减少材料切损，提高 生产质量， 本文对角钢热轧材生产工艺进行分析， 研究影响角钢 定尺长度的主要因素， 以此为基础探讨合理控制措施， 以提高材 料的成材率， 为相关生产制造工作提供参考。
关键词 ：角钢热轧材,定尺长度,定尺率
随着生产制造工艺的发展，钢材料生产公司采取了系列优 化改进措施， 无论是角钢长度还是钢坯开轧温度等， 都得到极大 优化。但在角钢实际生产制造过程中，在线膨胀系数、剪切精度 等方面的影响下，成材率不够理想，因此，应围绕当前角钢热轧 生产过程中对定尺率造成影响的因素，落实相对应的有效控制 措施，通过调整精轧道次堆拉关系、优化锯切时间等方法，实现 对角钢定尺长度的合理控制。
1 分析角钢热轧材生产工艺
在当前时代背景下，各行业对角钢材需求量增长迅速，比 如 ：车船领域、机械行业等。为满足国内市场日渐增长的角钢需 求，合金钢角钢材生产线陆续建立，生产线技术水平不断升高。 从当前角钢热轧材生产现状来看，其主要由以下几个方面组成， 分别为 ：
1.1 坯料
一般情况下，角钢材生产所用坯料分为连铸坯和钢锭。根据 断面形状，连铸坯细化为矩形坯和大圆坯，具有成材率高、成品 质量稳定、断面性能均匀等优势特点。其中，相较于矩形坯，圆 坯对操作水平具有较高要求， 但此类坯料断面温度、晶粒组织均 匀。在角钢材热轧生产过程中，断面尺寸足够大的压缩比是产 品保证合格的前提条件，比如 ：无缝管坯，其理想压缩比为 3-4. 在满足压缩比要求的同时， 还需要足够大的坯料断面尺寸， 当成 品尺寸比较小时， 满足压缩比所需连铸坯断面较小， 比较容易满 足要求， 但如果生产大断面产品时， 满足压缩比所需连铸坯断面 较大，连铸机无法生产，因此，需要选择钢锭。除此之外，坯料 长度也是影响成品质量的主要因素，粗轧后中间坯允许的最大 长度和成品允许的最大长度是限定坯料长度的关键因素，此外， 成品的最大长度受后步工序设备长度的限制， 也不宜过长。
1.2 加热设备
梁氏加热炉和均热坑是角钢材热轧生产过程中主要运用的 加热设备，前者主要用于大连铸坯加热场景，在加热炉内部，坯 料排布方式有两种， 即单排和双排， 轧件在炉内以步进方式由入 料端向出料端行走， 该加热方式具有较高效率和能源利用率。后 者主要用于部分连铸坯和钢锭加热场景，在对钢锭进行加热处 理时， 将其于均热坑内部立放即可， 然后采用钳式吊车完成出入 炉操作， 加热时使用揭盖机将炉盖盖上。第一种加热设备主要被 以生产优钢为主的企业所选择，第二种则主要应用于个别纯特 殊钢企业， 生产特殊钢为主的企业大多同时选择这两种炉型。
1.3 轧机
当前角钢材车间中轧机的布置形式主要有三种，分别为 ： ①粗轧(1 架) + 多机架连轧 ;②全连轧 ;③双机架。布置形式 ①在生产不同规格角钢产品时，粗轧机通过开出不同断面的中 间方坯的方式， 保证连轧机组轧出不同规格的角钢， 以此满足生 产需求 ;布置形式②由于采用连轧生产方式，所以整条生产线 适合生产规格变化小、整体规格适中的角钢材产品， 具有产量高 优势特点 ;布置形式③在可逆粗轧机的应用下可以直接出成品， 相较于前两种，成品质量相对较差，但也有其优势特点，即投资 低、占地面积少。
1.4 辅助设备
热轧角钢材生产线中的辅助设备主要包括 ：中间坯清理设 备、切定尺设备、冷床和编组设备。其中，中间坯清理设备主要 对坯料、中间坯表面进行清理， 采取的清理方式为在线冷清理和 离线热清理 ;由于角钢材的断面尺寸较大，所以切定尺设备主 要应用于冷床前轧件温度较高的阶段， 以此， 有效降低切割所耗 能量， 砂轮锯、金属锯或是金属砂轮两用锯是现阶段角钢材切割 时主要采用的设备 ;完成切割作业后辊道会将轧件送至冷床进 行冷却， 冷床多为步进式 ;编组设备主要用于热轧后， 由于小规 格轧件生产过程中， 总长度相对较长， 因而需要使用定尺锯锯切 成定尺。
1.5 热处理设备
角钢材断面尺寸相对较大，为避免其在温差的影响下出现 白点、裂纹等不良现象， 需要对下了冷床的产品进行缓冷处理或 送热处理。其中，缓冷设备包括 ：缓冷坑、缓冷箱，缓冷坑应用 较为普遍。在热处理方面， 主要选用辊底式热处理炉火或车底式热处理炉， 操作简单， 成本较低。
2 研究影响角钢热轧材定尺长度的主要因素
2.1 实例简介
以某公司生产线为例，型钢生产线采用步进梁氏加热炉、二 辊可逆开坯轧机、精轧连轧机组 8 机架，其中，机架布置方式为 立——平交替，清理机在 8 连轧与开坯机之间，类型为火焰清理 机。热轧角钢材定尺长度的完成主要依靠移动式热锯(1 台)、固 定热锯机(2 台) 和液压剪。该公司在角钢材定尺长度控制工作 中存在定尺超长、超短现象，由于产品批量生产，所以公司生产 效率、经济效益受到影响。
2.2 线膨胀系数
在温度的影响作用下，钢材具有明显的热胀冷缩特质，当温 度发生变化时， 金属的长度尺寸将发生变化， 在金属热膨胀系数 下，金属长度尺寸变化具备一定规律。所以，在角钢材热轧生产 过程中，锯切温度对角钢长度控制具有较大影响，在该公司中， 红钢锯切是角钢材定尺过程中主要采用的切割方式，在温度影 响，金属热胀冷缩性质下，不同温度下弹簧钢锯切的长度，待材 料冷却至室温后将出现差异化的缩短量，所以导致角钢热轧材 定尺长度受到影响， 不符合生产设计预期。
2.3 堆拉关系
在角钢材生产过程中，出于对产品尺寸精度和轧制产品质 量的考量， 轧制机架间要尽可能避免产生张力。但是在实际生产 和作业过程中偶尔会出现影响因素， 因此， 堆钢和拉钢现象无法 完全避免。随着此类现象的发生与不断累积， 在成品轧槽时会导 致脉冲当量数值不稳定，比如 ：时而充满、时而未充满，在该情 况下，倍尺、定尺长度随机变化，最终对角钢热轧材定尺长度造 成影响。
2.4 轧制节奏
温度作为影响角钢热轧材定尺长度的主要因素，轧制节奏 会对温度造成较大影响，所以轧制节奏在间接情况下也成为影 响角钢热轧材定尺长度的因素之一。具体而言， 在角钢材生产线 运作过程中， 影响轧制节奏的因素有二， 分别为定尺锯切时间和 粗轧机轧制时间。
3 探讨合理控制角钢热轧材定尺长度的有效措施
3.1 针对线膨胀系数的控制措施
由于在定尺长度实际控制时，角钢受锯切温度影响很大，所 以在开展该生产环节时， 需要综合考虑温度参数、角钢膨胀系数 和定尺长度，科学折算后做好余量的预留工作，若是通过折算 也无法提供切实保障，那么相关操作人员应开展规范的现场实 际测量作业。不同钢种轧件的热膨胀长度参数在不同温度条件 下存在差异，比如 ：在 100℃下，当角钢为合金钢时，6m 轧件膨 胀长度为 7.14mm，若材质为低碳钢，同规格轧件的膨胀长度为7.31mm。因此，操作人员应根据不同温度条件下合金钢和低碳 钢轧件热膨胀长度参数， 计算确认角钢锯切， 结合生产工作中具 体采选的钢种， 依托于其平均线膨胀系数、不同长度定尺轧件的 膨胀长度在不同温度锯切下的参数把握，然后通过公式(1) 合 理确定锯切定尺长度。
以 500℃为例，轴承钢 7m 定尺轧件的在锯切 6m 轧件应锯 切长度时， 计算过程为 ：7000×[1+(500-20) ×15×10-6]，得到 7050.4mm 的数值结果。由此可见，锯切环节轧件的膨胀长度直 接影响着角钢定尺长度， 实际工作中要重视参数和角钢余量， 依 靠规范的轧件膨胀长度计算控制锯切预放余量，以此实现对定 尺长度的有效、合理控制。
3.2 基于堆拉关系的定尺长度控制措施
在对堆拉关系进行控制时，操作人员需要明确轧线各个道 次之间的理想状态， 即各个机架之间无张力， 这意味着秒流量相 等，但是这一情况仅存在于理论层面， 实际生产过程中是无法实 现这一状态目标的。因此， 为有效保证堆拉关系满足角钢热轧材 生产过程呈现的堆拉关系是精轧及八连轧各架轧机内维拉、机 组间微堆的形状时， 需要落实张力补偿相关措施， 尤其在产品附 近的机架轧机中， 应在其使用活套中补偿张力， 以此为成品轧制 均匀性提供保障。针对这一要求， 应充分结合当前时代下的技术 特点，即基于角钢材生产线落实就地控制和远程控制相结合的 作业模式，从而通过对相邻机架中上游机架电机转矩的远程检 测、存储等，使相关人员获得钢坯内张力大小的张力实际参数， 然后根据具体参数偏差落实积分、比例控制措施， 以此调整上游 机架的速度， 增强上游机架和下游机架运作协调性， 从而实现堆 拉关系控制。在采取就地控制措施时， 要求操作人员紧盯角钢材 的轧制过程， 在轧制现场观察进入各道次轧机前后的钢材， 一旦 出现拉钢、堆钢等不良现象时， 则要第一时间通知远程控制操作 工对轧机转速进行调整，以此依托于转矩的调整控制堆拉关系。 而且， 在角钢实际轧制生产过程中， 各个规格的坯料都配有一支 调试坯， 所以操作人员要落实规范的调试坯尺寸测量工作， 判断 其尺寸是否符合要求， 通过后方可连续生产， 进而实现对角钢定 尺的批量控制。
3.3 轧制节奏的控制
如上所述，影响轧制节奏的因素主要是定尺锯切时间和粗 轧机轧制时间，所以在控制轧制节奏时也需要从两方面入手解 决，即优化锯切方式和轧制道次。具体而言，在角钢热轧材生产 过程中，定尺长度锯切产生的支数跨度在 1 ~ 6之间，由于跨度 较大， 所以定尺锯切时间能够产生的变化也相对较小。当锯切支 数不多的情况下， 完成锯切任务的热锯机仅需一台， 当锯切支数 相对较多的情况下，完成锯切任务可以采用 1# 热锯锯倍尺，并 运用 3# 热锯锯定尺加快作业节奏。而锯切支数较多时，往往是 在产品轧制尺寸较小且定尺长度也较小的情况下，该情形下无法缩短锯切时间，进而对轧制节奏造成影响。而且，一些完成精 轧的钢材将会在成排辊道上等待较久，随着时间的推移其温度 将会降低， 而此项工作需要在材料较高温度下展开， 这一状况会 影响定尺长度稳定性，甚至影响缓冷坑等后续作业温度。针对 锯切时间的控制，相关班组和作业人员应根据实际作业情况和 需求增加锯切， 即采用两支一起锯切， 缩短锯切时间的前提下避 免钢材等待时间过久出现温度降低等不良状况。在对轧制节奏 进行控制时，需要结合实际情况按照∠ 110 ~∠ 165±30s 控制， ∠ 120 ~∠ 250±30s ≥∠ 250 按照上述节奏轧制。针对中间规格 的轧制节奏，在对其进行控制时应遵循就近原则，比如∠ 125 可 以直接按照∠ 120 节奏进行控制，若是∠ 150 则按照∠ 140 的节 奏控制。为保证控制动作的科学合理性， 相关班组和技术人员应 开展理论计算工作， 再跟踪生产实际情况， 以此增强各班组生产 节奏的均衡。
4 探究有效提高角钢热轧材定尺率的措施方法
自角钢材热轧生产线改造后，在轧制工艺水平不断提高的 背景下，无论是成材率还是生产效率，均呈现明显升高，但钢材 定尺率却不够理想。因而， 应根据角钢材热轧生产要求探索提高 其定尺率的有效方法， 具体如下 ：
4.1 确定坯料、切头、切位长度
成品钢材切损受坯料长度影响，例如 ：原坯料规格断面尺 寸为 165*225mm， 长度为 8100mm。为有效提高其定尺率， 相关 人员应根据实际需求和规范的理论计算确定坯料规格，在成材 率稳定的前提下提高钢材定尺率。在确定切头、切尾长度时，根 据成材率数值开展相关计算。比如 ：当角钢规格为∠ 140 时，那 么其对应的最小切头长度为210mm，最小切尾长度为 150mm ; 当角钢规格为∠ 165 时，那么其对应的最小切头长度为 180mm， 最小切尾长度为 120mm ;当角钢规格为∠ 180 时，那么其对应 的最小切头长度为 180mm， 最小切尾长度为 120mm。
4.2 对轧制温度进行控制，微调角钢直径
由于角钢成品尺寸大小和总材长受坯料开轧温度影响，所 以，相关操作人员还需要对轧制温度进行细致把控， 钢坯开轧温 度控制在(1080±30)℃，生产过程严禁轧制低温钢，以保证钢 材的冷却收缩一致。还需要对角钢尺寸进行合理微调， 即以后部 锯切头尾长度为基础， 使用轧机对角钢尺寸大小进行调整， 调整 后的参数仍要符合最新相关标准。若是在调整过程中发现后部 锯切头尾过长，则要以国际标准上限为基础调整角钢尺寸 ;若 是发现角钢后部锯切头尾过短， 则要以国际标准中、下限为基础 对角钢直径进行微调。需要注意的是， 轧机调整成品长度不得超 过250mm。
4.3 改造 2# 移动热锯
在对2#移动热锯进行技术改造时， 可以从以下三方面入手， 分别为 ：
4.3.1 对锯体横移机构予以改进
以实际生产制造环境为基础，将原本锯体横移改为液压缸， 利用其直接驱动性开展相关工作， 在选用油缸行程时， 应参照工 艺定尺调定要求。通过改进该机构，无需改动原锯体，只在下锯 体焊接连接耳座即可，而且，在不影响正常生产的情况下，油缸 基础施工得到简易化提升，压力源管路的施工难度得到有效降 低，仅取移钢机液压主管路即可。在该改进措施下，油缸采用直 拉直推直接作用于下锯体，对下锯体 6 个车轮轮压没有严格要 求，不会出现打滑现象，相对于原机械驱动方式结构简单，维修 工作开展方便。
4.3.2 设计安装活动锯口
下滑座、移动小车、自由辊道、锯口盖板及驱动油缸是调整 后的液压电器控制系统组成。通过设计安装新活动锯口， 能够更 加满足现场结构需求， 通过将下滑座直接焊接在原辊道梁下， 充 分考虑到了现场结构，而且，锯口盖板设计预留两道锯切口，有 效避免钢材锯切过程中锯切弯头等不良现象的发生，以此为锯 切质量提供保障。在新活动锯口中还预留了两道锯切口， 相较于 以往的锯切情况， 有效减少锯口以东油缸的行程选择， 并增强锯 切口选择的灵活性， 满足就近选择原则。针对高温钢带来的直接 热辐射， 新设计的活动锯口方案中， 依托于油缸和移动滑车的连 杆直接驱动，油缸设计安装于原辊道盖板下、两辊道梁之间，能 够有效规避热辐射作用，中间连杆的设计还充分考虑了生产作 业过程中钢头对油缸杆的撞击。
4.3.3 加强电气控制
将机旁操作箱安装于锯体横移的两油缸驱动装置上，设有 多个功能按钮， 以此有效控制两油缸的液压阀台， 在实际运作过 程中， 操作人员可以根据角钢定尺要求对其进行灵活调定。
4.4 同炉采用同一个定尺锯切
对两台热锯定尺长度进行调整与控制，长短差距要在 1cm 以内。实际生产作业开展过程中， 操作人员需要按时对定尺进行 核对，即每炉第一支角钢之后，确保定尺并未出现变化，同炉运 用同一个定尺锯切。需要注意的是，在操作过程中，要注重作业 平稳性， 进一步避免定尺误差的出现。
5 结论
综上所述，角钢热轧材定尺长度的合理控制直接关系到企 业生产效率和生产效益。因此， 为实现对角钢热轧材定尺长度的 合理控制， 应围绕线膨胀系数、精轧各道次的堆拉关系以及锯切 节奏等影响因素落实相应的控制措施，以此确保定尺长度满足 要求。
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