特殊钢大棒材连扎规程的研究

特殊钢大棒材连扎规程的研究

张贵成安志明赵生荣王文雅

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西宁特殊钢股份有限公司青海西宁810005

摘要：为方便研究特殊钢大棒材的现场生产条件、轧制工艺参数对其在轧制过程中变形、温度、轧制力矩的影响，采用C语言编写源程序、MFC模块编写人机交互界面，开发了特殊钢大棒材连轧规程系统。为研究特殊钢大棒材的生产工艺以及质量和组织的控制提供可靠的工艺参数。

关键词：特殊钢；大棒材；轧制规程

前言：在特殊钢生产过程中，轧制规程是轧制工艺的核心，对轧钢生产至关重要。运用计算机辅助规程设计不仅能大大缩短设计周期，而且由于目前计算机强大的计算能力，使得规程设计系统可以选择一些复杂但精度较高的数学模型，从而使设计结果更能精确地反映现场的实际情况，减少试轧次数。因此，利用计算机技术进行特殊钢大棒材轧制规程系统的研究开发有着非常重要的意义。

1程序流程与系统组成及功能

1.1程序流程

本系统软件计算了整个精轧过程中各道次的变形力学参数及工艺参数等，具有边计算边校核的功能，即每道次的参数结果都按轧制力、力矩和轧制功率进行校核。如果校核满足条件，程序就继续往下计算；如果校核不能满足条件，计算机则根据初设条件重新分配延伸系数进行计算。

1.2系统组成

本系统是由一个系统主管理模块和孔型设计、几何关系设计、轧制过程分析、输入数据、输出数据5个分模块组成，各个分模块又包含各自的子模块，这些子模块都具有各自的功能，这样便构成了一个多层次、多功能的软件系统。

1.3系统主要功能

本套系统是基于Windows平台用VC语言编写源程序，利用VC++中MFC模块编制人机交互界面。借助于界面上的菜单或控制图标，用户可以保存输入的原始参数、打开已存在的数据文件并调用autoCAD自动绘制孔型图形、打印计算输出结果。本系统共有5个模块，各个模块既相互独立，又可通过数据文件相互联系。这5个模块是：

(1)文件管理模块：具有建立数据文件、保存文件、打印文件和退出系统等功能；(2)初始数据输入模块：包括轧机参数输入、轧件参数输入以及初始温度、速度等工艺参数输入等；(3)核心计算模块：主要用来精确计算轧件在各道次孔型中的变形、轧制过程中的温度、力能参数和功率等；(4)孔型自动绘制模块：通过连接autoCAD软件直接绘制孔型图形；(5)结果输出模块：通过引用Excel提供的库文件接程序流程，利用对象按照一定的格式记录结果参数，并操作Excel表格自动批量导出结果参数，方便用户查看各道次计算结果及相应的关系。

2孔型设计

2.1成品孔型设计

按照国家标准GB/T702-2008，Ф120mm圆钢一组精度允许偏差为±1.2mm，取热膨胀系数为1.018，则Ф120mm成品孔的宽度b和高度h分别为：

式中:β2和β1分别为轧件在中间孔型和后一等轴孔型中的宽展系数；A和a分别为前后等轴孔型的尺寸。

3结果分析

本文以轧制20CrMnTi齿轮钢为例，对Ф120mm大棒材的轧制过程利用该规程系统软件进行计算。精轧前方坯的边长为220mm×220mm，经过6道次轧制成成品棒材。精轧机组采用椭圆-圆孔型系统。精轧机组基本参数如表1。

3.1孔型尺寸分析

按照国家标准GB/T702-2008中的要求，取成品为Ф120mm的棒材一组精度允许偏差为±1.2mm，热膨胀系数为1.018进行计算。在现场采集50组Ф120mm棒材6道次孔型高度和宽度数据，取平均值与计算值比较，可以看出，计算结果与实测值基本一致，绝对误差在12mm以内，相对误差不超过5%，说明本系统的孔型计算结果具有较高的精度。

3.2轧制温度参数分析

取该钢种同规格产品的50组温度数据，每组含有6个道次温度，对应生产线上的6个道次测温点。通过系统软件计算轧件在测温点处的温度

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值，与实测值平均值比较，可以看出，计算结果和实测值的绝对误差在10℃以内，相对误差不超过1%，达到了较高的精度。

3.3轧制力矩参数分析

在棒材生产线上的CP2操作室，可以实时监测到轧制过程中每一道次的轧制力矩。我们取50组数据进行与系统软件轧制力矩的计算值对比分析，可看出，计算值与实测值的误差在10%以内。考虑到大棒材轧制时，温度、来料波动以及微张力的影响因素对轧制力矩的实测值造成较大的波动，误差在10%以内的结果已足够精确，可以作为轧制过程中工艺参数的参考数据。

3.4成品棒材尺寸精度结果

取20组Ф120mm成品棒材进行直径尺寸精度的测量，测量结果与国标一组精度进行对比，该钢种成品为Ф120mm的棒材尺寸精度均满足国标一组精度标准，达到了成品尺寸精度的要求，说明了该系统对成品尺寸精度控制良好。

结语：

本规程系统软件使用C语言编写源程序，用MFC系统编写人机交互界面，开发一套特殊钢大棒材精轧轧制规程计算系统，实现了自动绘制孔型、批量计算轧制温度、轧制力、力矩、功率等工艺参数、图形/图表显示计算结果、数据保存、导入与导出等功能，并通过生产线上的实测数据以及成品尺寸精度进行了验证，结果表明计算值和生产线上的实测值基本吻合，成品尺寸精度均达到国标一组标准。说明本系统可以较精确地预测在轧制过程中的温度、轧制力、力矩和能耗的情况以及对成品棒材尺寸精度控制良好，为研究特殊钢大棒材的生产工艺以及质量和组织的控制提供了可靠的工艺参数。

参考文献：

[1]陈思联,兰德年,刘正东,董瀚.高品质特殊钢技术开发的背景与目标[J].世界钢铁.2009,2:56

[2]姚俊,唐广波,刘正东,马宝国.棒线材热轧过程综合数值模拟系统的开发及应用[J].冶金自动化.2010,9(5):25