熱軋鋼筋新標(biāo)準(zhǔn)下棒材軋機(jī)改造工藝技術(shù)分析

滕芳

摘要：為了適應(yīng)我國即將出臺的熱軋帶肋鋼筋新標(biāo)準(zhǔn)，對于高強(qiáng)度鋼筋軋制工藝和裝備上如何適應(yīng)將來的新標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)行了控軋控冷工藝，以及對現(xiàn)有的棒材軋機(jī)進(jìn)行改造的工藝進(jìn)行了詳細(xì)的分析，比較了切分軋制和高速軋制兩種工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了工藝布置新思路。新方法為新鋼筋生產(chǎn)線工藝設(shè)計(jì)，老線改造設(shè)計(jì)，或者鋼鐵企業(yè)工程技術(shù)人員開發(fā)品種提供了獨(dú)特的途徑。

關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn);鋼筋;質(zhì)量控制;軋機(jī)改造;工藝技術(shù)

引言

作為混凝土施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，鋼筋工程的施工質(zhì)量是混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的重要組成部分。由于鋼筋混凝土所具有的特殊性質(zhì)對于鋼筋工程的質(zhì)量把關(guān)甚至可以關(guān)系到整個(gè)建筑工程能夠符合最終的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。鋼筋工程的相關(guān)施工工作一定要嚴(yán)格遵守相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，鑒于工程本身所具有的的各項(xiàng)不確定因素，鋼筋工程質(zhì)量監(jiān)管就顯得尤為重要了。

1兩種不同生產(chǎn)模式改造技術(shù)分析

1.1傳統(tǒng)切分模式

傳統(tǒng)的低速多線切分棒材生產(chǎn)線通常由16架或者18架軋機(jī)組成，僅軋制?10mm棒材時(shí)使用18架，如果沒有?10mm規(guī)格需要，則將11架和12架軋機(jī)省掉。設(shè)3臺飛剪，分別位于粗軋機(jī)組、中軋機(jī)組和精軋機(jī)組后。早期的18架全連軋生產(chǎn)線布置緊湊，2000年之后考慮了控軋，通常在中軋和精軋之間留40-60m距離，用于軋件的控冷降溫和回復(fù)均溫，如圖1所示。但是，低溫軋件進(jìn)入精軋機(jī)組切分軋制的事故太多，目前沒有一家真正做到既控溫軋制，又切分軋制。

為了減少低溫精軋出現(xiàn)的工藝事故，對軋件進(jìn)行分段冷卻。對圖1（b）布置，可將13-16架軋機(jī)前移，將17架和18架軋機(jī)后移，使得16架和17架之間有足夠距離安裝冷卻器對軋件進(jìn)行冷卻和回復(fù)，此處軋件斷面形狀近似圓，較易實(shí)現(xiàn)控冷。同時(shí)將中軋12架軋機(jī)后的冷卻器啟用，兩處同時(shí)實(shí)現(xiàn)較小幅度降溫，即可減少工藝事故，又可實(shí)現(xiàn)低溫精軋，獲得較細(xì)的奧氏體晶粒，再結(jié)合軋后冷卻，獲得較細(xì)的鐵素體和珠光體組織。對圖1（a）則改造難度較大，將精軋機(jī)組和3#飛剪、冷床全部后移，同時(shí)提高精軋機(jī)組電機(jī)功率和3#飛剪剪切能力。改造后的布置見圖1（c）所示。目前主流切分工藝為?10、?12采用4-5切分;?12、?14采用四切分，?14、?16采用三切分;?16-22采用兩切分。如果新標(biāo)準(zhǔn)正式實(shí)施，多線切分由于軋輥各點(diǎn)彈跳值不同，會(huì)影響尺寸精度，負(fù)偏差控制難度較大，建議減少切分線數(shù)，由此將會(huì)帶來產(chǎn)量的降低。

1.2鋼筋成分-組織-硬度關(guān)系

HRB400/400E鋼筋，在20MnSi鋼的基礎(chǔ)上，當(dāng)鋼中添加釩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于0.023%時(shí)，不同規(guī)格鋼筋截面表層和中心處能夠獲得硬度均勻一致的鐵素體-珠光體組織，并且滿足熱軋鋼筋的力學(xué)性能要求;當(dāng)鋼中添加釩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.02%時(shí)，鋼筋表層均出現(xiàn)硬化層組織，截面表層和中心處的硬度差異明顯，表層中得到了回火馬氏體或貝氏體組織;對未添加釩的20MnSi和C-Mn鋼筋，表層得到明顯的硬化層組織，表層和中心處硬度差值顯著，高達(dá)100HV左右。對HRB500/500E鋼筋，雖然所取樣品及試驗(yàn)數(shù)據(jù)不如對HRB400/400E鋼筋那樣充分，但是規(guī)律是一致的。由圖15可以看出，釩質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于0.059%的HRB500/500E鋼筋中，截面表層和中心處均得到了一致的鐵素體-珠光體組織，截面硬度也是均勻的;而低釩和無釩的鋼中，表層均出現(xiàn)明顯硬化層組織，表層和中心處硬度差值更加顯著，最大差值高達(dá)140HV。受鋼筋生產(chǎn)和樣品取樣的限制，本試驗(yàn)結(jié)果中缺少釩質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.02%～0.06%范圍的HRB500/500E鋼筋數(shù)據(jù)，這一范圍的變化規(guī)律有待于今后的科研和生產(chǎn)中加以補(bǔ)充完善。

1.3高速棒材模式

典型模式是酒鋼和馬鋼高線改造。酒鋼高速棒材生產(chǎn)線是在原高速線材精軋機(jī)后增加一套高速上鋼裝置以及冷床、收集等設(shè)備改造而成，生產(chǎn)?8～?14mm圓鋼和帶肋鋼筋，設(shè)計(jì)最大軋制速度為40m/s。具體生產(chǎn)工藝包括：鋼坯經(jīng)粗軋、中軋及預(yù)精軋機(jī)組軋制后，進(jìn)入線材精軋機(jī)軋制，出精軋機(jī)的軋件通過精軋后第二段水箱冷卻，由運(yùn)輸導(dǎo)槽彎曲導(dǎo)送，進(jìn)入直條棒材生產(chǎn)線并通過高速上鋼裝置進(jìn)入冷床。生產(chǎn)?8mm規(guī)格時(shí)，保證軋制速度為35m/s。該生產(chǎn)線新增加的高速上鋼裝置從西馬克公司引進(jìn)，主要由剪前夾送輥、轉(zhuǎn)轍器、高速圓盤剪、雙通道導(dǎo)槽、夾尾制動(dòng)器以及雙轉(zhuǎn)轂上鋼導(dǎo)槽等組成。當(dāng)然，國內(nèi)經(jīng)過多年的研究，已經(jīng)成功開發(fā)出新型自有知識產(chǎn)權(quán)的上鋼裝置及技術(shù)，已經(jīng)得到工程應(yīng)用。

1.4鋼筋截面維氏硬度及檢驗(yàn)方法。

鋼筋這類低合金鋼軋后快冷條件下基圓外圍容易出現(xiàn)貝氏體、馬氏體等低溫相變組織，經(jīng)心部余熱回火后組織形貌比較復(fù)雜，金相顯微鏡下不容易區(qū)分。為了方便對回火馬氏體組織進(jìn)行判定，截面維氏硬度可以作為簡易的輔助檢驗(yàn)方法。根據(jù)前面的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，即使鋼筋生產(chǎn)采用了軋后快速冷卻工藝，如果能夠保證截面不同部位得到鐵素體-珠光體組織，其表面和心部的硬度差不會(huì)超過40HV。

2工藝改進(jìn)與鋼筋肋控制

鋼筋橫肋和縱肋形狀的設(shè)計(jì)不僅關(guān)系水泥與鋼筋的結(jié)合，還關(guān)系到鋼筋的連接方式。對于不同的類型，其軋制工具的精度及生產(chǎn)線配套設(shè)備直接影響到能否最終產(chǎn)品精度及生產(chǎn)可行性。目前，鋼筋在土建施工過程中的連接形式有三種：（1）捆綁連接。采用鋼絲將搭接的鋼筋捆綁在一起，主要用于輔筋連接，容易操作;（2）焊接。將鋼筋采用閃光電阻焊、電渣焊接等熱方式連接。這種工藝在螺紋連接發(fā)明之前得到普遍應(yīng)用，由于施工不方便，現(xiàn)已逐步淘汰;（3）螺紋連接。螺紋連接又包括鋼筋端部機(jī)加工螺紋等強(qiáng)度螺紋連接，以及全長軋制螺紋（即螺旋鋼筋）的等強(qiáng)度螺紋連接。機(jī)加工是在建筑施工現(xiàn)場采用專業(yè)機(jī)床對每根鋼筋兩端進(jìn)行加工，影響施工效率;優(yōu)點(diǎn)是連接精度高，適合各種工藝生產(chǎn)的棒材。但是，螺旋鋼筋不適合高速棒材生產(chǎn)。高速棒材軋制后夾尾制動(dòng)會(huì)造成鋼筋尾部壓痕，容易導(dǎo)致鋼筋局部的螺紋精度超差，施工時(shí)與套筒連接困難。而常規(guī)的18架連軋生產(chǎn)線，采用多線切分工藝同樣不適合，因?yàn)榍蟹执嬖诘母骶€斷面面積差異導(dǎo)致鋼筋尺寸精度有差異，螺紋連接精度差，容易出現(xiàn)拉伸時(shí)螺紋首先破壞現(xiàn)象。因此，軋制螺旋鋼筋最佳工藝是采用18架平立交替軋機(jī)，單線軋制，這樣鋼筋的產(chǎn)量將進(jìn)一步下降，行業(yè)將進(jìn)入一個(gè)不再追求產(chǎn)量而是追求質(zhì)量和效益的時(shí)代。

結(jié)語

對于建設(shè)項(xiàng)目的最終工程質(zhì)量而言，鋼筋工程無疑起著十分重要的作用，鑒于其對建筑結(jié)構(gòu)的決定性作用，因而施工人員必須運(yùn)用科學(xué)、合理的技術(shù)對鋼筋工程進(jìn)行質(zhì)量管控。另一方面，對于鋼筋工程的實(shí)施而言，做好測量防治工作、建立規(guī)范化的管控環(huán)節(jié)、推廣符合標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)、使用素養(yǎng)過硬的工程人員等管理方案都是切實(shí)可行的，因而有關(guān)部門應(yīng)積極采取這些質(zhì)量控制方案，力爭使建設(shè)項(xiàng)目更為優(yōu)質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊才福.高強(qiáng)度建筑鋼筋的最新技術(shù)進(jìn)展[J].鋼鐵，2010，45（11）：1.

[2]崔海偉.棒材高速上冷床技術(shù)[J]，軋鋼，2014，31（4）：57.

（作者單位：河鋼承鋼棒材事業(yè)部）