Φ16mm热轧带肋钢筋两切分技术的开发与应用

Φ16mm热轧带肋钢筋两切分技术的开发与应用曲辉祥，王慧玉，赵瑞明（莱芜钢铁股份有限公司锻压厂，山东莱芜271106）摘要：为提高Φ16mm热轧带肋钢筋的产量，莱钢锻压厂在原有工艺基础上，通过精轧孔型及其导卫系统的设计，开发了相应的两切分轧制工艺。该技术的成功应用使小时产量提高30％以上。关键词：热轧带肋钢筋；两切分轧制技术；小时产量中图分类号：TG335.6+2文献标识码：B文章编号：1004-4620（2005）06-0013-03DevelopmentandApplicationofTwo-strandSplitRollingTechnologyforΦ16mmHot-rolledRibbedBarQUHui-xiang,WANGHui-yu,ZHAORui-ming（TheForgingPlantofLaiwuIronandSteelCo.,Ltd.,Laiwu271106,China）Abstract：Inordertoincreaseoutput,basingonpresentprocesses,TheForgingPlantofLaigangdevelopsthetwo-strandsplitrollingtoproduceΦ16mmhot-rolledribbedbarbydesigningthefinishpassesanditsguidefittings.Thistechnologyisappliedsuccessfullybystrictadjustmentandoperation.Therefore,theproductivityperhourisincreasedby30percentabove.Keywords：hotrolledribbedbar;two-slittingrollingtechnology;productivityper-hour1前言莱芜钢铁股份有限公司锻压厂（简称莱钢锻压厂）轧钢车间生产线布局比较独特，按照工艺流程，由4跨组成的生产线呈W形状。钢坯存放和上料区为一跨；加热炉、粗中轧为一跨；精轧和冷床为一跨，中精轧机组之间由约30m长的圆弧过跨辊道连接，最后是成品跨。由于厂房较短，限制了成品机架到冷床的长度，也限制了成品速度的提高。该生产线的主要设备包括：1座蓄热式加热炉，热坯加热能力120t/h，冷坯加热能力85t/h；轧机18架，粗轧为6架闭口高刚度平立交替（H/V）摩根轧机（Φ550mm×3和Φ450mm×3），中轧6架GY型短应力线轧机（Φ430mm×6），精轧为6架西马克预应力偏心轧机，中、精轧机组全部为平轧，靠出口扭转管来实现扭转；全线在粗中轧机组和中精轧机组之间设两台飞剪，用于正常生产过程中的剪头尾和事故时的碎断；西马克倍尺飞剪；66m×10m步进式冷床。原料采用150mm×150mm×6m连铸坯，产品规格为Φ12～Φ22mm带肋钢筋和Φ12～Φ22mm圆钢，其中圆钢均采用单线轧制，Φ16mm以下带肋钢筋采用两切分轧制。为提高Φ16mm带肋钢筋的产量，进行设备挖潜，2004年初开始开发Φ16mm带肋钢筋两切分轧制工艺，至2004年5月底取得成功。目前，最高班产870t，平均班产800t，成品速度12.5m/s。2两切分轧制工艺设计2.1工艺方案2.1.1切分位置选择采用K4预切分、K3切分的传统棒材切分方式，这样切分后双线轧制经过的机架数较少，可降低轧制故障率。切分后的两支钢料经K2、K1轧制后，经双通道辊道引导进入飞剪剪切；随后，经同一变频加速辊道上冷床，完成冷却、卸钢。2.1.2切分方式选择由于精轧机组为水平布置的预应力偏心轧机，所以轧机轴向和径向刚性较强，能精确控制切分后连接带的厚度。采用与Φ12和Φ14mm热轧带肋钢筋相同的切分轮切分法，通过切分出口机构中切分轮切开两支并联轧件，切分轮后安置切分刀，其主要作用是当切分轮失效时取代切分轮，完成切分轧制，以减少轧制事故和降低轧废。2.2孔型系统Φ16mm热轧带肋钢筋两切分工艺孔型系统如图1所示。图1Φ16精轧孔型系统所选的精轧孔型系统中各孔型特点如下：（1）成品前孔为椭圆孔。需适当增加轧件的变形量，以利于切分连接带撕开处得到充分加工、焊合。（2）切分孔K3孔是两个并联圆孔，半径同单线生产，孔型两侧边适当切线扩张，以利于轧件咬入和脱槽；孔型中间切分楔亦采用切线扩张（60°），一是增加切分楔的厚度；另一方面更容易引导轧件进入切分轮，从而增加其强度；孔型设计充满度96％。孔型中间连接带的宽度和厚度的确定是个难点，若过宽，轧件撕开后毛刺长，易产生成品折叠；过窄，切分楔磨损快，换槽频繁；过厚，切分轮负荷大，消耗量大；过薄，换槽频繁。根据经验，取宽度为0.8～1.2mm、厚度在0.8～2mm之间。切分楔尖部和轧辊辊环一样高，无需倒圆角，轧制过程中自然磨损产生圆角[1]。（3）K4孔是两个并联的上下拉长圆孔构成的哑铃形孔，设计时取延伸系数约1.2，轧件宽展系数约1.8。对K4孔宽展系数有直接影响的一个重要因素就是其切分楔的尺寸，在其它孔型尺寸相同的情况下，切分楔角度大且尖部倒角半径大，自然宽展就要大一些，因而切分楔角度应在60°～75°之间调整，尖部倒角半径考虑到K4孔的使用寿命，取2.5mm；孔型两侧采用小角度的切线扩张，以利于轧制时咬入和脱槽，同时增加调整余量。该孔型轧件变形特点是强迫宽展、整个切分楔和轧件之间强烈的摩擦导致切分楔磨损迅速。为此，该孔型设计的充满度较小（80％左右）。因为随着孔型充满度的增加，变形量增加、孔型侧壁限制宽展的程度增加、变形抗力增大，使得作用于切分楔上正压力增加，摩擦力增大，造成切分楔磨损加剧。（4）K5孔是弧边方孔，设计时要求计算的宽展准确，充不满或充得过满，都不利于轧制的稳定性。该孔型的圆弧半径大小和深度较难掌握且影响孔型的宽展系数，若圆弧半径小、深度大时，K4轧制趋于稳定，但经K4、K3两孔型轧制后，由于压下量不大，轧件两侧充不满、凹入，如图2所示，可形成成品横肋缺肉现象或者折叠；若圆弧半径大、深度小时，K4料型不稳，造成切分后两支料长短不一，调整困难。K5孔设计时，设计原则与成品方钢相同，孔型高度略小于宽度，以增加单槽过钢量。图2K3轧件横截面形状（5）为考虑各规格共用，K6孔为扁椭圆孔型，能衔接前、后孔型，保证K5孔型的充满度。这种孔型系统的优点是：料型特点使得扭转道次扭转力小；延伸系数大，K6到K3总延伸系数在2.8左右；对中轧来料宽度变化不是很敏感，可以降低粗中轧电机负荷。缺点是：K5弧边方孔型的四个小圆弧突起较易磨损，槽底磨损速度较槽口快；方料拉长，辊缝减小后轧件对边凹入处错开，导致料型不规范。2.3导卫、活套及导槽（1）K1、K2机架的进出口导卫。切分后两支轧件同时进入K2、K1进行轧制，所以K2和K1机架的进出口导卫均为两套，并列安装在进出口横梁上，可单独沿轧辊轴向调整。设计原则是：在不影响使用和正常调整的前提下，尽量减小导卫宽度，以减小切分中心距。从理论上讲，切分轧制中心距越小，轧制中心线越趋近于直线，轧制越稳定。K1进口采用滚动导卫，K2进口采用滑动导卫而出口为扭转管。K1进口滚动导卫前采用两通道喇叭口，以准确引导K2出口扭转管扭转90°的轧件，起到导槽的同样作用。喇叭口尺寸较大，可以在更换轧辊轧槽时由于速度调整不合适或两支钢断面大小不一出现“微堆“情况，允许轧件上下快速摆动一个较大范围，减少堆钢概率。（2）切分机架导卫，即K3出口切分轮机构，是切分轧制关键所在。要求：引导嘴能正确、顺畅地引导轧件到切分轮前；切分轮切分楔角能够顺利地撕开两支并联的轧件；切分轮后设置“切分刀”可有限地切开切分轮失效时轧制线上未过完的钢；同时能够刮掉切分后连接带处偶尔产生的较长“毛刺”，提高成品表面质量；切分后两支轧件由切分出口隔板引导而进入两活套器通道，同时进入K2轧制，两活套器采用单支检测、共同起套的工作方式。（3）K3、K4进口导卫采用霍太克RE55—WBF系列双列导辊的诱导装置，有效夹持轧件。通过调整进口总成底部的调节轴使其在轧制线左右两侧少量移动，以调整两支轧件的大小。K3切分出口总成采用霍太克RT1-CS系列切分导卫，Φ12、Φ14和Φ16mm产品共用，只更换入口引导嘴即可。如图3所示，K4进口导辊孔型与轧件的槽底接触方式及其小侧壁斜度，可有效夹持轧件，防止轧件的扭转；K3进口导辊孔型与轧件的侧壁四点接触方式，在K4轧件高低不变的情况下，允许轧件宽度有较大的调整空间。图3K3、K4进口导辊与轧件接触的情况K3、K4进口四列导辊的间距调整，必须保证前后两对导辊的间距一致，同时导辊孔型中心连线和轧制线平行，才能充分发挥其稳定夹持的作用[2]。（4）K6进口导卫采用滑动方式；K5进口导卫采用滚动方式，出口均采用出口扭转管。K5出口导辊采用如图4所示孔型，四点接触而夹持轧件，扭转角度十分稳定。与平导辊两点接触轧件相比，稳定性大大提高，以致K5轧件扭转角度不准确所造成的K4不咬入轧制故障率降低了80％以上。图4K5出口导辊孔型（5）全线只在精轧机组K2、K3和K4、K5机架之间设置活套器，中精轧机组之间的圆弧辊道作为平活套使用。3两切分轧制的轧件变形问题一般来说，K4的进口中心线并不对正所用孔型中心线，或偏左、或偏右，这是由于实际生产中轧槽磨损、进口不正、错辊、K6轧件扭转角度过大或过小等原因造成的。K5弧边方轧件并不是十分规范的方形，若没有进口导卫的限制，在进入K4轧制的过程中，根据金属变形的最小阻力定律，轧件变形会自动找到一个平衡状态。但是，在这种平衡的状态下，通常切分楔两侧的轧件面积是不等的，甚至相差很大，无法生产合格的成品。因此，通过K4进口导卫给轧件一个向左或向右的力，使轧件变形并重新找到一个平衡状态，从而保证切分楔两侧的轧件面积相等[3]。实践证明，即使K5孔充满不充分，这套孔型系统也可以实现稳定轧制状态。4生产应用效果生产过程控制要注意以下问题：（1）各道次料型严格按照工艺尺寸进行调整，粗轧最后一道次料型尺寸和工艺要求的高宽之差不大于2mm，中轧最后一道次高宽之差不大于1mm,以利于精轧机组料型的稳定。（2）各道次的轧制中心线必须找正，K4进口导卫除外，根据具体轧制情况进行两侧轧件大小的调整。（3）要求各道次轧制速度的稳定性。（4）要求中轧来料通条钢尺寸（料高和料宽）的一致性。（5）要求钢坯加热均匀。（6）主要通过K4进口导卫沿轧辊轴向的少量移动来调整两支切分轧件的断面大小。经过近一年的试生产和总结，莱钢锻压厂轧钢车间成功实施了Φ16mm热轧带肋钢筋两切分轧制技术，并取得良好的使用效果。（1）均衡了三个主要生产规格的产能，充分利用现有的加热能力和粗中轧轧制能力，提高了车间整体生产能力。（2）Φ16mm螺纹钢的班产量由原来的600t提高到800t。（3）提高了粗中轧轧制速度和节奏，降低了钢坯的出炉温度，节约了煤气消耗量，使吨钢煤气单耗降低0.1GJ，对应的吨钢成本消耗降低20元。参考文献：[1]赵松筠，唐文林.型钢孔型设计[M].北京：冶金工业出版社，2000.[2]《小型型钢连扎生产工艺与设备》编写组.小型型钢连轧生产工艺与设备[M].北京：冶金工业出版社，1999.[3]李芳春，徐林平.切分轧制[M].北京：冶金工业出版社，1995.