Φ20 mm 螺紋鋼筋三切分的工藝設(shè)計(jì)與開發(fā)

王建武 奚建軍 韓建安 徐耀辰 張?chǎng)? 黨穎

【摘 要】近年來(lái)，多切分軋制是提高小規(guī)格鋼材產(chǎn)量的最佳手段。 2014年上半年，軋鋼廠為提高機(jī)時(shí)產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，在Φ20規(guī)格二切分的基礎(chǔ)上自主開發(fā)Φ20規(guī)格三切分的工藝。本文介紹了龍鋼公司軋鋼廠棒材二線車間的主要工藝及設(shè)備，Φ20 mm 螺紋鋼筋三線切分工藝設(shè)計(jì)以及開發(fā)成果。

【關(guān)鍵詞】Φ20mm 螺紋鋼筋 三切分 工藝設(shè)計(jì)

1主要工藝及設(shè)備概況

陜西龍門鋼鐵有限責(zé)任公司軋鋼廠棒材二線于2013年7月建成，全線軋機(jī)共18架，分為粗軋、中軋、精軋三個(gè)機(jī)組，每個(gè)機(jī)組由6架軋機(jī)組成，粗中軋機(jī)組呈平、立軋機(jī)交替布置，精軋機(jī)組呈“平-立-平-平-平-平”布置，利于實(shí)現(xiàn)多線切分。精軋機(jī)組設(shè)6個(gè)立式活套，軋件在粗中軋機(jī)組中為微張力軋制，在精軋機(jī)組中使用無(wú)張力活套軋制。

2三線切分生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

2.1 總體思路

Φ20mm螺紋鋼三切分生產(chǎn)能否成功關(guān)鍵在于對(duì)精軋區(qū)孔型系統(tǒng)、導(dǎo)衛(wèi)的選擇及設(shè)計(jì)。在分析總結(jié)Φ16紋鋼三切分孔型系統(tǒng)、導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計(jì)及生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，本著依靠自行設(shè)計(jì)、自行開發(fā)的原則，從利于生產(chǎn)的順行和導(dǎo)衛(wèi)的共用性出發(fā)，孔型系統(tǒng)和導(dǎo)衛(wèi)仍然采用與軋制Φ14m、Φ16m螺紋鋼三切分相同的孔型系統(tǒng)和導(dǎo)衛(wèi)總成。即孔型系統(tǒng)K7～K3采用圓-平輥-扁箱-預(yù)切-切分孔型，粗中軋孔型不變，即K7以后為無(wú)孔軋制，K7為圓孔，成品孔和成品前孔與雙線軋制相同，導(dǎo)衛(wèi)總成不變，只改進(jìn)部分插件。

2.2 孔型設(shè)計(jì)

K3～K7道次孔型見(jiàn)圖2。

（1）K7選擇圓孔型，根據(jù)面積推算，孔高設(shè)計(jì)尺寸H=52mm。（2）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，K6設(shè)計(jì)為平孔，K6的輥縫設(shè)計(jì)值取S=23.5mm。（3） K5為扁方孔型，根據(jù)Φ12mm、Φ14mm螺紋鋼三切分生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及有利于料型控制的原則，孔高設(shè)計(jì)為55mm，槽底寬設(shè)計(jì)為25mm，側(cè)壁斜度設(shè)計(jì)為0.122，圓角設(shè)計(jì)為R=4.5mm。（4）K4為預(yù)切分孔型，其目的是減小切分孔型的不均勻性，使切分楔完成對(duì)扁方軋件的壓下定位，并精確分配軋件的斷面積，盡可能減輕切分孔型的負(fù)擔(dān)，從而提高切分的穩(wěn)定性和均勻性。根據(jù)Φ16mm、Φ14mm螺紋鋼三切分生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，此道次延伸系數(shù)最佳范圍在1.25～1.32之間，在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮穩(wěn)定性等原因，中間一線面積比兩側(cè)略大，一般在2%～3%之間。設(shè)計(jì)要滿足切分楔完成壓下定位，必須壓下一定的深度，切分楔處的壓下系數(shù)1/η切>2，槽底的壓下系數(shù)1/η底>1。切分楔的形狀和尺寸要合理，且耐磨損，頂部有R>2mm的圓角過(guò)渡。預(yù)切分楔角度一般設(shè)計(jì)為75°～85°，設(shè)計(jì)取預(yù)切分楔角度為84°。（5） K3為切分孔型，其作用是切分楔繼續(xù)對(duì)預(yù)切分軋件的中部進(jìn)行壓下，軋出與孔型形狀相同的軋件，使連接帶的厚度符合將3個(gè)并聯(lián)軋件撕開的需要。

2.3 關(guān)鍵道次導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計(jì)

三切分導(dǎo)衛(wèi)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)切分輪，尤其應(yīng)注意切分輪的楔尖角度和楔尖間距：楔尖角度太大會(huì)增加兩側(cè)兩根料切分時(shí)的外分力，從而加劇它們走曲線的程度，增加堆鋼的機(jī)率；楔尖的角度太小的話，則會(huì)導(dǎo)致軋件撕不開或出現(xiàn)出口衛(wèi)板嚴(yán)重“粘鋼”的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致堆鋼的產(chǎn)生，因而合適的切分輪角度異常重要；其次，在生產(chǎn)實(shí)踐中切分輪兩楔尖間距應(yīng)與切分孔型匹配合理，否則會(huì)造成成品折疊，從而影響到成品的質(zhì)量。

切分導(dǎo)衛(wèi)的后半部分通常稱為分料盒，設(shè)計(jì)是否合理是關(guān)系到生產(chǎn)能否正常進(jìn)行的重要因素之一。因此在設(shè)計(jì)分料盒時(shí)，應(yīng)注意盡可能使切分后的三根紅鋼在其中運(yùn)行流暢，減少紅鋼走曲線的程度和運(yùn)行中的各種阻力。三切分的切分輪工作原理是采用圖3中切分輪構(gòu)成角度（外角） A的兩斜面對(duì)K3孔兩側(cè)軋件產(chǎn)生水平分力，撕開三支并聯(lián)軋件，實(shí)現(xiàn)三切分。切分出口導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵尺寸如圖2所示：

圖2 切分出口導(dǎo)衛(wèi)切分輪、切分孔型、切分刀位置尺寸關(guān)系示意圖

3設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)易出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題預(yù)想及解決辦法

3.1成品折疊質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生原因分析

（1）切分孔的切分角過(guò)大，作用在連接帶上的撕力較小，此時(shí)軋件主要靠軋輥壓下切分，因而切口不凈或切不開，鋼筋橫肋上出現(xiàn)貌似折疊的表面缺陷；（2）切分角度過(guò)小，除軋輥壓下切分軋件外，壓下水平分力還對(duì)軋件產(chǎn)生撕開作用；（3）切分輪楔尖角度過(guò)小，軋件受切分輪的張力作用小，撕開的速度慢，而此時(shí)軋件溫度很高，會(huì)出現(xiàn)切分輪拉軋件，形成較大而長(zhǎng)的切分帶和嚴(yán)重毛刺。

3.2 解決辦法

（1）對(duì)預(yù)切分、切分孔型進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)主要將預(yù)切分、切分孔連接帶的寬度適當(dāng)改窄，切分孔型楔尖角度適當(dāng)改小，優(yōu)化后的預(yù)切分、切分孔型圖。（2）對(duì)切分輪進(jìn)行改進(jìn)主要將切分輪外角由91°改為98°。

4開發(fā)效果

2014年10月23日Φ20×3切分的試軋一次性成功后，當(dāng)即由試生產(chǎn)轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)。目前最高班產(chǎn)達(dá)到了 1474.35t，最高日產(chǎn)達(dá)到了4005.963t，平均小時(shí)產(chǎn)量最高達(dá)到了202.15t/h，達(dá)到了目標(biāo)要求。Φ20mm×3切分是繼Φ22mm×2切分自主設(shè)計(jì)開發(fā)過(guò)后的又一完全具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的切分開發(fā)。Φ20mm螺紋鋼筋三切分的自主開發(fā)成功，較大幅度提高該規(guī)格的產(chǎn)量與二切分相比，平均小時(shí)產(chǎn)量過(guò)鋼量提高27t，平均日產(chǎn)提高600t，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本，為公司鋼后效益挖潛，品牌提升發(fā)揮了重要的作用。