囟16 m m螺紋鋼三切分軋制工藝開發(fā)與應(yīng)用

劉桂華（天津鋼鐵集團(tuán)有限公司棒材廠，天津300301）

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囟16 m m螺紋鋼三切分軋制工藝開發(fā)與應(yīng)用

劉桂華
（天津鋼鐵集團(tuán)有限公司棒材廠，天津300301）

[摘要]天津鋼鐵集團(tuán)有限公司棒材廠囟16 mm螺紋鋼二切分軋制工藝在生產(chǎn)實(shí)踐中存在中軋機(jī)組與精軋機(jī)組間，以及進(jìn)入精軋機(jī)后軋制坯料易發(fā)生扭轉(zhuǎn)、堆鋼，純軋時(shí)間長，小時(shí)產(chǎn)量低等問題。將二切分軋制改造為三切分軋制，對三切分軋制技術(shù)中的孔型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，軋制程序優(yōu)化，軋制過程中調(diào)整要點(diǎn)進(jìn)行了介紹，改進(jìn)后取得了顯著經(jīng)濟(jì)效益。

[關(guān)鍵詞]切分軋制；孔型設(shè)計(jì)；軋制程序；調(diào)整；扭轉(zhuǎn)

修回日期：2015-04-02

1　引言

天津鋼鐵集團(tuán)有限公司雙棒材生產(chǎn)線始建于2004年，2006年2月建成投產(chǎn)。軋機(jī)主體機(jī)械設(shè)備及工藝技術(shù)由意大利達(dá)涅利公司引進(jìn)，電氣傳動(dòng)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)由意大利安薩爾多公司引進(jìn)。每條生產(chǎn)線有18架摩根沙碼第五代高剛度短應(yīng)力線軋機(jī)組成，以6-8-4工藝布局，以平立交替布置。其中16架和18架軋機(jī)為平立可轉(zhuǎn)換式，所有軋機(jī)傳動(dòng)都采用全交流變頻調(diào)速控制，自動(dòng)化系統(tǒng)采用AMS為核心的工業(yè)以太網(wǎng)總線控制模式。設(shè)計(jì)能力為年產(chǎn)150萬t，最高軋制速度18 m/s。坯料設(shè)計(jì)規(guī)格160 mm伊160 mm伊12 000 mm，經(jīng)改造現(xiàn)在可以使用150 mm伊150 mm伊12 000 mm鋼坯。設(shè)計(jì)產(chǎn)品規(guī)格為囟12~囟50 mm螺紋鋼和囟16~囟60 mm熱軋圓鋼，其中囟12 mm、囟14 mm螺紋鋼采用三切分軋制工藝生產(chǎn)，囟16 mm、囟18 mm、囟20 mm螺紋鋼采用二切分軋制工藝生產(chǎn)；后經(jīng)技術(shù)創(chuàng)新改造，將螺紋鋼生產(chǎn)規(guī)格拓展為囟10~囟50 mm，其中囟10 mm、囟12 mm螺紋鋼采用自主開發(fā)的四切分軋制技術(shù)生產(chǎn)，熱軋圓鋼生產(chǎn)產(chǎn)品規(guī)格擴(kuò)展到囟16~囟75 mm。

2　囟16　 m m螺紋鋼二切分軋制工藝存在的問題

原達(dá)涅利設(shè)計(jì)囟16 mm螺紋鋼采用二切分軋制工藝生產(chǎn)，在生產(chǎn)實(shí)踐中，存在如下問題：

6-8-4工藝布局，中軋機(jī)組與精軋機(jī)組間距離56 m，14架軋出的料型為扁鋼，在中精機(jī)組間長距離運(yùn)行易發(fā)生扭轉(zhuǎn)。

二切分k5軋制出料型為35.5 mm伊22.3 mm，高寬比63%，近乎于方鋼，在進(jìn)精軋機(jī)組運(yùn)行中，更容易發(fā)生扭轉(zhuǎn)，導(dǎo)致k4入口堆鋼。

達(dá)涅利公司設(shè)計(jì)的二切分工藝是立交導(dǎo)管法軋制，即17架為水平軋機(jī)，18架是立式軋機(jī)，經(jīng)16架一切二軋制出的兩根鋼，水平進(jìn)入17架軋制，然后經(jīng)相交的兩個(gè)導(dǎo)管，將兩根軋件上下導(dǎo)入立式的成品架軋機(jī)，兩根螺紋鋼再經(jīng)軋后的上下導(dǎo)管，將雙線螺紋鋼送到傳輸導(dǎo)槽里。這種軋制工藝由于上下反復(fù)將紅鋼導(dǎo)入導(dǎo)出，因此故障率極高。

純軋時(shí)間長，小時(shí)產(chǎn)量低。

隨著市場形勢的變化，天鋼集團(tuán)出口螺紋鋼產(chǎn)品比重加大，尤其是囟20 mm以下小規(guī)格螺紋鋼占出口螺紋鋼總量70%以上。因此，天津鋼鐵集團(tuán)有限公司在2009年自主設(shè)計(jì)開發(fā)，將囟16 mm螺紋鋼生產(chǎn)工藝創(chuàng)新改造為三切分軋制。

3　囟16　 m m螺紋鋼三切分工藝設(shè)計(jì)

切分軋制技術(shù)隨著切分?jǐn)?shù)量的增加，其難度成倍增加，二線切分技術(shù)相對容易，三線切分對孔型設(shè)計(jì)、導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計(jì)、調(diào)整要求增加，切分后3線相互影響，難度加大[1]?？茖W(xué)的三切分系統(tǒng)孔型設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的關(guān)鍵。

3.1軋制道次設(shè)計(jì)

根據(jù)天鋼棒材線6-8-4的工藝布局，只能設(shè)計(jì)一道預(yù)切的孔型系統(tǒng)。采用二切分軋制工藝生產(chǎn)囟16 mm螺紋鋼，18架軋機(jī)全部投入使用，成品架軋機(jī)為立式，最高軋制速度15 m/s；設(shè)計(jì)的三切分軋制工藝，第11架、12架軋機(jī)空過，可減少2個(gè)軋制道次，只使用16架軋機(jī)軋制，成品架軋機(jī)為水平式，軋制速度10.5 m/s，設(shè)備運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。

3.2三切分孔型系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

三切分孔型系統(tǒng)的關(guān)鍵在于對14架（k5）側(cè)壓孔型、15架（k4）預(yù)切分孔型、16架（k3）切分孔型的設(shè)計(jì)。參照達(dá)涅利囟14 mm三切分孔型系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，14架（k5）側(cè)壓孔型設(shè)計(jì)為槽口寬22 mm，高56 mm的箱型孔，軋制出料型尺寸為55.5 mm伊23 mm，高寬比41%，比二切分減少22%，有效緩解了軋件在中、精軋機(jī)組之間行進(jìn)中扭轉(zhuǎn)的問題。15架（k4）預(yù)切分孔型外側(cè)兩個(gè)孔型中心距各向里收0.5 mm，側(cè)壁斜角31.5毅；16架（k3）切分孔型外側(cè)兩個(gè)孔型中心距各向外放0.25 mm，側(cè)壁斜角35毅，k3 和k4中間孔間距相差0.1 mm。預(yù)切分孔型出來狗骨頭形狀的軋件，對中進(jìn)入切分孔型，軋件在中間孔型充滿后，兩側(cè)孔型內(nèi)軋件向外寬展，防止外側(cè)軋件出耳子，造成成品折疊。切分刃間距與孔型輥縫相同，都是0.9 mm，可以穩(wěn)定、順利地將軋件加工至3根，并聯(lián)軋件被切分開前的臨界狀態(tài)，有利于軋機(jī)出口切分導(dǎo)衛(wèi)的雙刃切分輪準(zhǔn)確地將軋件撕開。k4預(yù)切分孔型和k3切分孔型設(shè)計(jì)見圖1、圖2。

圖1　k4預(yù)切分孔型設(shè)計(jì)

圖2　k3切分孔型

3.3軋制工藝流程

150方坯依次通過6架粗軋機(jī)組，8架中軋機(jī)組的7個(gè)道次軋制后，將軋件加工成扁鋼，進(jìn)入精軋機(jī)組15H架次后，對中進(jìn)入16H/V架切分架次，因預(yù)切分與切分孔型設(shè)計(jì)中間兩孔間距相差僅0.1 mm，故可保證預(yù)切分狗骨頭形狀的軋件在切分孔型內(nèi)精確對中，軋制成帶有0.9 mm韌帶的三根并聯(lián)軋件，再通過安裝在16H/V出口切分導(dǎo)衛(wèi)的雙刃切分輪，分割成3個(gè)獨(dú)立的軋件，3根軋件各自單獨(dú)進(jìn)入17H架、18H/V架軋機(jī)的軋槽通道，軋制出3根尺寸和形狀相同的囟16 mm帶肋鋼筋，設(shè)備運(yùn)行更加穩(wěn)定，提高生產(chǎn)效率。

4　軋制程序優(yōu)化

4.1初始軋制程序設(shè)計(jì)

初始設(shè)計(jì)三切分軋制程序中，中軋料型設(shè)計(jì)為：囟76 mm圓料經(jīng)7-10架軋機(jī)的壓下變形，軋制出囟45 mm圓，后11、12兩架軋機(jī)空過，13架軋機(jī)為無孔型平輥軋制，軋制出厚度為23 mm的扁鋼。囟16 mm螺紋鋼三切分工藝中第7-16架軋機(jī)的軋制參數(shù)如表1所示。

表1　囟16 m m螺紋鋼三切分工藝軋制參數(shù)

4.2生產(chǎn)中存在的問題

上述料形設(shè)計(jì)在生產(chǎn)中存在以下問題：

（1）第13架軋機(jī)負(fù)荷太大，扭矩在90%以上，電機(jī)頻繁報(bào)警，設(shè)備的安全運(yùn)行受到嚴(yán)重威脅。

（3）第13架軋機(jī)壓下量過大，造成換輥、換槽時(shí)過小樣和軋制的軋件咬入軋輥十分困難，給軋鋼調(diào)整帶來很大難度，經(jīng)常造成因無法咬入而堆鋼的現(xiàn)象。

（4）第10架軋機(jī)軋制出囟45 mm圓被一次性壓下變形到扁鋼，壓下量大，造成第13架軋機(jī)出來的料型不均勻，中間凹，兩邊凸，料型的不均勻，加劇了第14架軋機(jī)的扭轉(zhuǎn)和2#剪切頭的下扎，也對第15、16架軋機(jī)進(jìn)行切分變形帶來不利影響。

4.3改進(jìn)方案

在第10~13架軋機(jī)間加11號(hào)軋機(jī)，將原來的一次壓扁成形變?yōu)閮纱?，?jīng)過嚴(yán)密計(jì)算和借鑒實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，第10~13架軋機(jī)紅坯尺寸設(shè)計(jì)為48.5 mm伊45 mm、54 mm伊32 mm、59 mm伊22 mm，同時(shí)對第11架的進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)、出口導(dǎo)衛(wèi)、第13架的進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)也進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。

4.4程序優(yōu)化后軋制情況

重新優(yōu)化設(shè)計(jì)囟16 mm螺紋鋼三切分軋制工藝第7~16架軋機(jī)的軋制參數(shù)如表2所示。

軋機(jī)負(fù)荷得到合理分配，第13架電機(jī)扭矩下降到60%的合理范圍，徹底消除了設(shè)備報(bào)警和安全隱患，兩架軋機(jī)合理分配壓下量，使得第11、13架軋機(jī)軋制時(shí)軋件咬入順暢，徹底消除了該區(qū)域的堆鋼問題；改進(jìn)后經(jīng)過一年的生產(chǎn)驗(yàn)證，第13架軋機(jī)沒有出現(xiàn)安全銷突然斷裂的情況。經(jīng)兩次壓扁后的料型中間和邊部的尺寸均勻穩(wěn)定，大大改善了后續(xù)架次的變形，減少了后續(xù)堆鋼。

表2　囟16 m m螺紋鋼三切分工藝軋制參數(shù)

5　三切分生產(chǎn)關(guān)鍵調(diào)整控制要點(diǎn)

5.1料型控制

(1) 8號(hào)線右線下穿施工。盾構(gòu)掘進(jìn)的過程中，盾構(gòu)土艙壓力、掘進(jìn)速度、同步注漿等因素對周邊土體形成擾動(dòng)，受擾動(dòng)的土體在工后較長時(shí)間內(nèi)發(fā)生固結(jié)變形及次固結(jié)變形，導(dǎo)致隧道在工后較長時(shí)間發(fā)生沉降。從監(jiān)測結(jié)果可知，盾構(gòu)下穿已運(yùn)營的隧道對其沉降影響很大，且隨著運(yùn)營時(shí)間的增加，不均勻沉降和變形將會(huì)進(jìn)一步增加。

三切分軋制工藝調(diào)整操作，必須保證各架軋機(jī)左右輥輥縫一致，導(dǎo)衛(wèi)安裝精準(zhǔn)，禁止錯(cuò)輥和八字輥。三切分軋制關(guān)鍵是料型的變化，各架軋機(jī)軋制出的料型尺寸必須符合設(shè)計(jì)的紅坯尺寸，只有保證導(dǎo)衛(wèi)和軋輥調(diào)整良好，才能保證料型的基本尺寸一致，從而保證軋制的順利進(jìn)行，并生產(chǎn)出合格螺紋鋼產(chǎn)品。

三切分軋制料型易出現(xiàn)的主要問題是軋制出的三根成品料型不同，主要有兩種情況：

（1）中間小，兩邊大，應(yīng)把14 V軋機(jī)下壓。

（2）一邊比另一邊大，調(diào)整15架進(jìn)口滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)，向料型小的方向調(diào)整。

5.2切分導(dǎo)衛(wèi)安裝和調(diào)整

（1）三切分導(dǎo)衛(wèi)裝配安裝精度要高，保證切分輪的兩個(gè)切分刃是平齊的。

（2）切分輪的調(diào)整間隙為依0.1 mm。

（3）分料盒的兩個(gè)刀片與切分輪的兩個(gè)韌口平齊，避免偏斜，產(chǎn)生粘鋼。

（4）進(jìn)口壓嘴與軋輥表面軋槽的間隙控制為1 mm，進(jìn)口壓嘴中心必須與切分輪、三切分刀片的中心線在同一條線上。

（5）在三切分軋制時(shí)，必須保證導(dǎo)衛(wèi)的刀片和切分輪冷卻良好，避免兩個(gè)切分刀片之間溫度過高產(chǎn)生粘鋼和避免導(dǎo)輥中心因溫度過高而產(chǎn)生退火，影響使用壽命和軋制。

三切分軋制的進(jìn)口滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)和出口滑動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)的調(diào)整與二切分相同。第17架出口扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)與兩切分扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)的扭轉(zhuǎn)角度調(diào)整相同。

6　囟16　 m m螺紋鋼三切分開發(fā)應(yīng)用效果

2009年一季度，經(jīng)過立改平的軋制工藝及程序優(yōu)化，囟16 mm螺紋鋼三切分軋制工藝已應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，機(jī)時(shí)產(chǎn)量比二切分提高17%，切廢率降低0.08%，軋制速度比二切分降低30%，使設(shè)備運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。軋制程序優(yōu)化后，徹底解決了設(shè)備隱患和生產(chǎn)難題，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

囟16 mm螺紋鋼三切分軋制工藝的開發(fā)，為2009年后大批量生產(chǎn)B500B、A500、Gr60、Gr75、B500B-R、460、460B等英標(biāo)、澳標(biāo)、美標(biāo)、國際標(biāo)準(zhǔn)螺紋鋼奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，為天鋼集團(tuán)生產(chǎn)符合多國標(biāo)準(zhǔn)的出口螺紋鋼產(chǎn)品提供了技術(shù)支撐，同時(shí)還解決了二切分生產(chǎn)囟16 mm螺紋鋼生產(chǎn)效率低，軋制成本高的難題。

7　結(jié)論

囟16 mm螺紋鋼軋制工藝由兩切分軋制自主創(chuàng)新改造為三切分軋制，經(jīng)過大生產(chǎn)實(shí)踐應(yīng)用，得出以下結(jié)論：

采用三切分軋制工藝生產(chǎn)囟16 mm螺紋鋼，解決了原兩切分立交導(dǎo)管法軋制螺紋鋼故障率高的問題；解決了中軋機(jī)組與精軋機(jī)組間長距離傳輸扁鋼料型時(shí)易發(fā)生扭轉(zhuǎn)堆鋼的問題，切廢率降低0.08%。

合理設(shè)計(jì)三切分軋制孔型系統(tǒng)和軋制工藝參數(shù)，機(jī)時(shí)產(chǎn)量比二切分軋制增加17%，提高了生產(chǎn)作業(yè)率，大幅度降低了軋制成本。

通過對三切分軋制工藝的優(yōu)化，軋制變形滿足工藝裝備要求，料型匹配更加合理，且軋制速度比二切分軋制降低30%，使設(shè)備運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]袁永文.囟10 mm帶肋鋼筋四線切分軋制技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用[J].軋鋼，2009，26（2）：28-31.

Developm entand Application ofThree Strand Slitting Rolling Processfor囟16m m RebarLIU Gui-hua

(BarRolling Mill,Tianjin Iron and SteelGroup Co.,Ltd.,Tianjin 300301,China)

AbstractIn the production practice of2 strand slitting rolling process for囟16mm rebar,problems existed such aslong netrollingtime and low productivity due to frequenttwisting and cobblingofstock occurringin themiddleofintermediatemilland finishingmilland alsoatfinishingmillentrance atBar Rolling Mill,Tianjin Iron and Steel Group Co.,Ltd.Therefore 2 strand slitting rolling process was modified into 3. The paper introduces the pass system design, rolling program optimization and adjustmenthighlights in 3 strand slitting rolling technology.After modification,prominent economic effectwasachieved.

Key wordsslittingrolling;passdesign;rollingprogram;adjustment;twisting

收稿日期：2015-03-13

doi：10.3969/j.issn.1006-110X.2015.04.010

作者簡介：劉桂華（1969—），女，天津人，碩士，高級(jí)工程師，主要從事軋制工藝方面的研究工作。