Φ18 mm圓鋼兩切分軋制工藝的設(shè)計與優(yōu)化

孟麗軍

1 前言

石橫特鋼集團(tuán)有限公司棒材車間自建成投產(chǎn)以來，Φ10～Φ20 mm熱軋帶肋鋼筋均采用切分生產(chǎn)，而Φ16～Φ20 mm圓鋼采用單線生產(chǎn)。單線生產(chǎn)圓鋼時，機(jī)時產(chǎn)量較煉鋼機(jī)時產(chǎn)量低，影響了熱送率和軋機(jī)能力的發(fā)揮。隨著市場需求的增大，圓鋼單批次排產(chǎn)量增加。為進(jìn)一步提高圓鋼生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，自2017年4月開始，石橫特鋼棒材車間進(jìn)行了Φ18 mm圓鋼兩切分軋制技術(shù)的開發(fā)，并實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定生產(chǎn)，指標(biāo)較單線生產(chǎn)均有大幅提高。

2 圓鋼兩切分工藝設(shè)計

2.1 圓鋼切分的工藝特點(diǎn)

圓鋼切分軋制對精度控制有更高的要求，與熱軋帶肋鋼筋切分軋制不同，圓鋼切分生產(chǎn)時表面的切分帶痕跡難以消除，容易在光圓鋼筋表面形成明顯的切分帶折疊缺陷，同時圓鋼橢圓度要求較高，控制難度加大。因此，其孔型設(shè)計和導(dǎo)衛(wèi)系統(tǒng)也相應(yīng)有所不同［1］。

2.2 孔型系統(tǒng)

目前棒材車間已經(jīng)擁有了成熟的熱軋帶肋鋼筋多切分生產(chǎn)工藝，其中Φ18 mm熱軋帶肋鋼筋采用兩切分軋制工藝生產(chǎn)。熱軋帶肋鋼筋和圓鋼雖然均采用兩切分軋制工藝，但仍存在較大差異，K1～K3需重新設(shè)計。Φ18 mm圓鋼兩切分精軋孔型如圖1所示。

圖1 Φ18 mm圓鋼兩切分精軋孔型

K6孔型為平孔。K5孔為立箱孔，與Φ18 mm兩切分熱軋帶肋鋼筋K5孔共用，側(cè)壁斜度為6.71°，圓角R為4 mm，槽底寬度為28 mm。K4預(yù)切分孔型，與Φ18 mm兩切分熱軋帶肋鋼筋K4孔共用，主要是考慮兩切分熱軋帶肋鋼筋更換兩切分圓鋼時，可減少軋機(jī)更換量和勞動強(qiáng)度，節(jié)約品種更換時間。切分鍥頂角設(shè)計為60°，為使切分鍥頂部耐磨，切分鍥圓角R設(shè)計為3 mm。K3切分孔型，因圓鋼對表面要求嚴(yán)格，K3孔型需重新設(shè)計。為使軋件連接帶撕開部位不十分尖銳，避免在成品表面形成明顯的折疊缺陷，切分鍥頂角設(shè)計為60°，切分鍥圓角R在保證強(qiáng)度的前提下盡量選小，設(shè)計為0.8 mm，切分帶厚度設(shè)計為1.2 mm。K2按照單線孔型設(shè)計，采用單橢圓弧。

2.3 導(dǎo)衛(wèi)系統(tǒng)

K1進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)采用雙排滾動導(dǎo)衛(wèi)。受導(dǎo)衛(wèi)安裝尺寸的影響，進(jìn)口龍門架鍵槽中心距由原來的135 mm加大至180 mm，K1、K2采用180 mm中心距進(jìn)行配輥。

K2進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)采用單排滾動導(dǎo)衛(wèi)，更好地保證料型的對中性。出口采用扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)，扭轉(zhuǎn)90°進(jìn)入下一道次。為確保成品尺寸的穩(wěn)定性，K1和K2間采用雙線活套器。

K3切分導(dǎo)衛(wèi)與熱軋帶肋鋼筋的兩切分導(dǎo)衛(wèi)相同，為使切分輪產(chǎn)生足夠的橫向力將軋件順利撕開，切分輪角度設(shè)計為90°。進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)采用雙排滾

動導(dǎo)衛(wèi)，確保零間隙控制。K2與K3間采用雙線活套器。

K4進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)采用雙排滾動導(dǎo)衛(wèi)，以增加軋件運(yùn)行的穩(wěn)定性及對中性，確保成品線差。K4出口采用滑動導(dǎo)衛(wèi)。K3與K4之間采用活套器。

K4與K5、K5與K6、K6與K7、K7與K8間均采用活套器，以實(shí)現(xiàn)無張力軋制，確保成品尺寸的穩(wěn)定性。

3 切分常見故障及解決措施

3.1 成品通條尺寸不穩(wěn)定

1）因進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)扶料效果差，造成軋件在咬入時不穩(wěn)定，從而引起成品尺寸偏差大。解決措施：將K1進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)改為雙夾板雙排滾動導(dǎo)衛(wèi)。雙夾板雙排滾動導(dǎo)衛(wèi)每排導(dǎo)輥均可獨(dú)立調(diào)整，精確控制，確保了兩條成品尺寸偏差不大，單重接近，減少了兩切分的調(diào)整難度。

2）K1、K2軋槽磨損快，換輥換槽次數(shù)多，表面質(zhì)量差，產(chǎn)品尺寸不穩(wěn)定。解決措施：將K1、K2軋輥改為碳化鎢材質(zhì)。WC輥環(huán)硬度高，強(qiáng)度好，耐磨損，且具有較好的疲勞強(qiáng)度和抗高溫氧化腐蝕性能。生產(chǎn)過程中軋槽磨損變化小，料型尺寸穩(wěn)定，圓鋼精度和光潔度高。

3）成品孔型設(shè)計不合理，孔型磨損后，對角尺寸不易調(diào)整，造成橢圓度超標(biāo)。解決措施：Φ18 mm圓鋼基圓半徑按2.9%～3.5%負(fù)公差軋制進(jìn)行設(shè)計，基圓半徑選為8.9 mm，小的基圓半徑便于負(fù)差的控制。經(jīng)測量成品，槽口25°～30°軋槽處磨損較快，主要是K2扁軋件進(jìn)入圓孔壓縮時對軋槽的磨損。擴(kuò)張角由20°加大至30°；加大擴(kuò)張弧半徑，由13.46 mm加大至15.02 mm；加工外圓角，易于成品寬度尺寸的控制，外圓角半徑選為1.0 mm。

3.2 成品頭尾尺寸寬大

1）鋼坯加熱不均勻，前頭后尾溫度低，中間溫度高。解決措施：嚴(yán)格執(zhí)行熱工制度，確保鋼坯溫度的均勻性，增設(shè)爐門口保溫裝置，防止頭部溫降過快。

2）各機(jī)架間張力調(diào)整不合理，對咬鋼速度補(bǔ)償?shù)葏?shù)設(shè)定不準(zhǔn)確。解決措施：粗中軋采取微張力軋制，精軋全部投用活套，確保無張力軋制。CP2操作人員確保各機(jī)架電流曲線平直，咬鋼速降補(bǔ)償值設(shè)定為本機(jī)架速度的1%～2.5%，料型調(diào)整后及時調(diào)整各機(jī)架張力。

3）活套使用不規(guī)范，起套高度不到位，對活套高度、起套延時等參數(shù)設(shè)定不準(zhǔn)確。解決措施：全線1#～7#活套全部投用，依據(jù)活套調(diào)整原則，重新調(diào)整各活套機(jī)械限位，確保得到圓弧的套型。降低起套延時補(bǔ)償，延長落套提前補(bǔ)償，快速起套，降低頭部耳子長度，延長落套，降低尾部耳子尺寸。

3.3 成品彎曲度超標(biāo)

成品彎曲度超標(biāo)主要是因穿水溫度不均，造成成品縱向方向上的彎曲。改進(jìn)措施：改進(jìn)控冷裝置。目前冷卻方式基本有兩類，一類是套管式，即水通過噴嘴進(jìn)入管內(nèi)，軋件通過充滿水的套管進(jìn)行冷卻；另一類是湍流管式，又稱為文氏管，水通過噴嘴進(jìn)入一連串的湍流管，軋件通過湍流管進(jìn)行冷卻［2］。原使用內(nèi)徑為Φ30 mm套管式控冷裝置，該控冷裝置冷卻能力大，但水壓不穩(wěn)定，極易造成鋼筋表面陰陽面，從而造成成品波浪彎。根據(jù)文氏管的結(jié)構(gòu)原理，對控冷裝置進(jìn)行了改造，并對控冷裝置內(nèi)徑進(jìn)行優(yōu)化，Φ18 mm圓鋼采用Φ23 mm的文氏管?？乩溲b置改造后鋼筋冷卻均勻，陰陽面減少，解決了成品波浪彎。

3.4 K2料扭轉(zhuǎn)不到位

棒材車間扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)主要由進(jìn)口管、箱體、扭轉(zhuǎn)輥、出口管組成，扭轉(zhuǎn)輥安裝在箱體的中心，輥軸采用偏心設(shè)計，從而調(diào)整兩扭轉(zhuǎn)輥間隙，通過調(diào)整扭轉(zhuǎn)輥間隙來調(diào)整軋件的扭轉(zhuǎn)角度［3］。扭轉(zhuǎn)輥間隙的調(diào)整對于軋件是否順利進(jìn)入K1十分重要。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)K2扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)采用Φ16 mm的樣棒調(diào)整間隙時，過鋼時K2料扭轉(zhuǎn)角度不大，仍需要在線緊扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)間隙，后重新加工了15.6 mm的樣棒進(jìn)行調(diào)整，扭轉(zhuǎn)到位，解決了K1不進(jìn)的問題。

4 生產(chǎn)效果

自兩切分軋制技術(shù)開發(fā)成功后，已累計生產(chǎn)Φ 18 mm圓鋼12 000 t，幾何尺寸、力學(xué)性能和表面質(zhì)量均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。成品內(nèi)徑控制在17.7～17.9 mm，寬控制在17.7～18.0 mm。通過調(diào)整料型、張力，實(shí)現(xiàn)頭部尺寸超標(biāo)部分控制在5 m以內(nèi)，尾部寸超標(biāo)部分控制在1 m以內(nèi)。

Φ18 mm圓鋼兩切分的開發(fā)成功，提高了Φ18 mm圓鋼的產(chǎn)能，降低了生產(chǎn)成本，產(chǎn)量由111.5 t/h提高到171 t/h，電耗較單線生產(chǎn)降低4.5（kW·h）/t，成材率達(dá)到97.14%，負(fù)差率達(dá)到3.18%，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 孔利明，姜振峰，李子文，等.圓鋼多線切分軋制工藝開發(fā)［J］.新疆鋼鐵，2013（2）：5-10.

［2］ 李芳春，徐林平.切分軋制［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1995.

［3］ 姜振峰.圓鋼切分導(dǎo)衛(wèi)裝置的設(shè)計［J］.軋鋼，2005（1）：53-56.