右旋热轧矿用树脂锚杆钢筋开发

第31卷第3期2009年6月山东冶金ShandongMetallurgyVol.31No.3June2009右旋热轧矿用树脂锚杆钢筋开发姚建伟（山东石横特钢集团有限公司，山东肥城271612）􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀧘􀥘􀧘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀧘􀥘􀧘生产技术生产技术摘要：针对右旋热轧矿用树脂锚杆钢筋直接与螺帽配合使用的特点，设计了成品孔型，保证成品的外形尺寸要求；通过理论计算和实际补偿，确定了成品前滑值，保证了横肋间距偏差控制在0.2mm以内；确定了横肋数量、轧辊直径及调整装置内外齿齿数之间的关系，实现了准确对肋；右旋锚杆实现了批量生产，钢材合格率约99.9%，屈服强度达350MPa，抗拉强度510MPa，伸长率24%，满足了用户要求。关键词：右旋热轧矿用树脂锚杆钢筋；前滑值；孔型；产品开发中中图分类号号：TG335.6+4文献标识码：A文章编号：1004-4620（2009）03-0015-0221前言右旋热轧矿用树脂锚杆钢筋是一种不通过机械加工，热轧成品直接与相应规格的螺帽配合使用的高精度、高强度树脂锚杆钢筋。锚杆是山东石横特钢集团公司的品牌和个性化的支柱产品之一，但长期以来一直局限于左旋产品。由于右旋热轧矿用树脂锚杆钢筋生产难度大，成材率低，受设备、生产条件制约等，一直没有开发。随着普通锚杆市场的竞争加剧，开发技术壁垒高、调整难度大的个性化产品，有利于企业的发展。为此，石横特钢小型生产线成立了课题组，开发右旋热轧矿用树脂锚杆钢筋，以优化产品结构，提高企业的市场竞争力。2难点分析及控制原理2.1开发难点右旋热轧矿用树脂锚杆钢筋的最大特点是不通过机械加工直接与相应规格的螺帽配合使用，这就对锚杆横肋间距和相对横肋末端连线的旋向，提出了严格的要求。根据机械配合原则，锚杆横肋间距偏差必须控制在0.2mm以内，相对横肋末端连线的旋向必须符合同规格螺帽的螺旋方向。同时右旋热轧矿用树脂锚杆钢筋的使用特点，决定了其直接受力部位是横肋，锚杆横肋与螺帽螺纹面的配合精度，直接决定了其破断力。右旋热轧矿用树脂锚杆钢筋的受力特点，也决定了其横肋强度要高于同规格的普通锚杆。主要开发难点有以下几个方面：1）由于钢温、轧辊直径等因素对前滑值的影响，造成横肋间距波动较大。2）传动机构的间隙存在不可避免，对横肋调整造成不可预见性，并且传动机构的直径与轧辊直径的比例，也给横肋调整带来难度。3）调整机构的形式决定横肋对正的精度。4）由于在孔型磨损后压料时，相对横肋两端是分别垂直压下，而横肋与轧辊轴线存在一定的夹角，压下时横肋两端不是沿原螺旋方向运动，造成相对横肋出现相错现象，从而造成单孔轧制量低，换孔调整频率高，每次换孔必须进行重新调整，调整时间长，风险大，影响作业率和相关经济指标。5）横肋的相对变化同时受到轧辊装配、传动间隙、导卫安装、机架等多方面的因素影响，给调整带来不确定性。6）右旋热轧矿用树脂锚杆钢筋的使用特点，决定了锚杆横肋间距必须控制在很小范围之内，这对轧制钢温的控制和前滑值的测定，提出了很高要求。在设计上必须同时考虑轧辊直径、加工肋数、内外齿的齿数。7）相对横肋末端连线的旋向必须符合相应螺帽的螺纹旋向，这又对调整横肋的精度提出很高的要求。8）在调整对肋中，采取单轴传动，双齿轮联动，可降低调整难度，但因空间和其他因素的影响，无法实现。2.2工艺控制原理根据右旋热轧矿用树脂锚杆钢筋的使用特点和外形尺寸，设计成品孔型和成品前孔型，保证成品的内径高和相应宽度要求，同时在宽度较小的情况下，保证横肋的充满度；准确测定一定条件下K1的前滑值，并通过理论计算和相应的数据补偿，保证生产出的产品冷却后横肋间距偏差在0.2mm以内；根据前滑值、轧件出口速度、横肋间距以及调整形式,确定不同规格的K1轧辊直径和横肋加工数量，在满足以上因素要求的前提下，寻找横肋加工数量与调整装置的数量关系，以保证横肋对齐的效果和精度；调整横肋轴线夹角，确保在横肋对齐的情况下与同规格的螺母配合良好；通过计算和选择，确定合适的横肋对齐计算方法，计算出横肋相错距离与调整参数的关系，通过经验数据补偿实现收稿日期：2008-12-22作者简介：姚建伟，男，1982年生，2004年毕业于燕山大学轧钢专业。现为石横特钢小型生产线助理工程师，从事轧钢工艺技术工作。15山东冶金2009年6月第31卷准确对肋。既考虑到调整装置与横肋数量之间的对应关系，又考虑到横肋与轴线夹角对末端的影响，同时考虑因各种因素造成的偏差，进行相应的数据补偿，以准确实现调齿对肋。通过多次实测和计算，已经基本掌握了在一定条件下、不同规格的K1的前滑值；前期的尝试性开发，积累了一定的数据和经验；同时高精度的横肋加工能力也为右旋锚杆的成功开发创造了条件。3开发工艺方案3.1参数及孔型设计根据Φ16、Φ18螺帽对产品要求的尺寸进行推算和印证，对不能确定的参数（如横肋与轴线夹角）通过严格的测绘和计算［1］，并采取分别加工测试的方法，最终选择理想结果。参考有关资料［2］和螺帽对杆体的尺寸要求，结合多年生产普通锚杆的经验，通过计算，设计出右旋热轧矿用树脂锚杆钢筋Φ18规格K1、Φ16规格K1的孔型（见图1、图2）。230°16.5R16.54R7.976.97R1230°17.5R15.857.48R8.48R1图1Φ16规格K1孔型图2Φ18规格K1孔型3.2相关参数测定及成分选择通过反复实测和计算，确定一定条件下，不同规格的K1的前滑值。为满足右旋热轧矿用树脂锚杆钢筋的性能要求，设计了内控化学成分，见表1。表1设计的内控化学成分%C0.19～0.28Si0.30～0.75Mn1.10～1.60S≤0.025P≤0.0253.3设备改造兼顾到传递强度、调节精度以及更换便利，对连接轴进行了改进，原来的K1轧辊连接轴共有26个齿，调节精度较低。通过理论计算，将K1连接轴齿数调整为50，以Φ20的右旋热轧矿用树脂锚杆钢筋为例，轧辊直径为273mm，加工73个横肋，调节精度可以达到0.263mm，能够满足调节精度和轧制强度要求。3.4相关参数确定根据前滑值的大小及连接轴的齿数，通过理论计算和相应的实际补偿，确定不同规格的K1的轧辊直径、横肋加工数量、高度等［3］。在选择K1的轧辊直径、横肋加工数量时，首先保证横肋间距；其次是横肋加工数量，不能与内外齿式连接轴的齿数有除1以外的公约数，否则，会降低调节精度；再就是考虑活套余量。3.5调齿对肋方法开发由于横肋允许偏差较小，同时受到前滑、连接间隙、调整精度和设备保障能力等多方面的影响，反复计算了多次。横肋末端调整的计算，先后采取了槽底为直径的计算、辊身为直径的计算、包括辊缝在内的计算等，最后确定使用包括辊缝在内的计算为主，同时考虑横肋与轴线夹角的影响。具体计算方式为：将连接轴每移动1个齿，换算出相应横肋移动的距离，减去横肋间距的整数倍，再考虑到横肋与轴线夹角对末端的影响以及因各种因素造成的偏差，进行相应的数据补偿。计算求出1～50齿中，调动任何一齿相应的横肋相错距离。在生产现场利用以上对应关系，将现有的数据反向利用，即根据横肋的相错方向和数值，查找相应的调节齿数和轧辊旋转方向。此项工作必须考虑横肋与轴线夹角对距离的影响。为了降低换孔停机带来的重新调试风险，采用划线初始定位加工方式，在车床开完槽后，利用轧辊扁头设定初始面，并在其中心线处划线作为各槽横肋加工的起始点。通过划线加工以保证各槽横肋起始点相同，保证横肋间距相同的右旋热轧矿用树脂锚杆钢筋，在调整好一个孔后，其余孔在不停机的条件下，能够实行横肋相对符合要求。4开发效果山东石横特钢集团有限公司于2007年2月7日开始试轧Φ16规格的右旋热轧矿用树脂锚杆钢筋，之后试轧了Φ18规格，截至2008年12月份总计生产右旋热轧矿用树脂锚杆钢筋合格材超过1.5万t。钢材合格率Φ16规格为99.88%，Φ18规格为99.93%，屈服强度平均在350MPa以上，抗拉强度平均在510MPa以上，延伸率平均在24％以上，完全符合开发要求和内控标准，满足了用户使用要求。右旋热轧矿用树脂锚杆钢筋是用于煤矿巷道支护的新产品，与普通左旋锚杆相比，具有锚固性好、强度高、安全可靠、使用方便快捷、成本低廉等优点，受到煤矿厂家的普遍欢迎。用其代替普通锚杆还可降低金属材料的消耗。右旋热轧矿用树脂锚杆钢筋的成功开发，不仅适应了我国当前煤矿支护安全、节能、环保的要求，并且可用于公路隧道支护和边岩的防护，用于对矿山的开发支护等类似岩体的支护和防护，市场前景广阔。参考文献：（下转第20页）16山东冶金2009年6月第31卷就恢复到正常生产状态，整个过程不到4h。表16#高炉2007年11月20～21日复风参数时间23:000:001:002:00风量/（m3·min-1）1500180019502150热风压力/kPa180213230281风温/℃900900920960风口数/个16161618富氧量/（m3·h-1）0001200［Si］/%0.550.43铁水温度/℃14701476具体的复风操作措施总结有以下几点：1）顶压调整。高炉引煤气后，顶压随冷风流量的上升而上升，冷风流量达到正常流量的50%时，使用调压阀组自动稳定顶压。压量关系稳定后，遵循先提顶压后加风的原则。当冷风流量达到正常流量的65%时，提顶压的标准可按公式：顶压＝冷风流量×0.08，计算得出。2）矿批和料线管理。长期休风，炉内料柱的透气性较差，复风后高炉表现为不接受风量。为了使炉况尽快恢复，复风后可适当缩小矿石批重来引导边沿及中心两股气流。同时为了保证料面的稳定，不破坏原有的料面结构，复风后视料线的深度适当缩小布料溜槽的角度。按6#高炉的经验，矿石批重缩小到原来的80%，料线深度在3.5m时，缩小α角2°。之后视料线深度及赶料线速度逐步调整α角及矿石批重到正常状态。3）煤比及炉渣碱度调整。复风后炉内的整段料柱还是低碱度料，为了配合降低铁水中［Si］的需要，在保证生铁质量的前提下，复风后就开始逐步提高配料碱度，同时相应提高焦炭负荷。半个冶炼周期后，煤比及配料碱度按正常生产时的状态调整。4）炉前出铁配合。复风后第1次铁的排放比较关键，铁口开得过早，炉缸内的凉渣铁得不到充分的预热，流动性差，导致渣铁排放不好，影响炉况恢复的进度。若铁口开得晚，炉缸内的渣铁量多，造成炉内的热风压力高，延长了高炉恢复冷风流量的时间。6#高炉在复风后1.5h打开铁口，从实际效果看是比较合理的。5几点体会1）高炉长期休风时，休风料在高炉内所处的位置是影响快速恢复炉况的关键。对每批入炉的休风料和休风后的料线深度都要做到精确计算；2）休风料的配料碱度必须调整到位，防止复风后出现高硅高碱，从而影响炉况的快速恢复；3）复风后的顶压调整必须要稳，防止由于顶压波动引起煤气流分布紊乱；4）复风后掌握好第1次铁的开口时间，不仅能顺利排出炉缸的渣铁，有利于炉况的快速恢复，还可以减少炉前的工作量。RapidResumptionPracticeofLaiwuSteel’s1000m3BFConditionafterLongTimeDamping-downLIUWei-guo,MAZhen-jun,ZHANGYong-sheng,XUChang-cheng（LaiwuIronandSteelCo.,Ltd.,Laiwu271104,China）Abstract:Abstract:Byadoptingreasonabledamping-downschemeandoperation,suchasdecreasingcoalratioandslagbasicity,accuratelycalculatingtheamountoffurnacechargeduringdamping-downandthestocklevelafterdamping-downandkeepingadequatehearthheat;afterreblowing,stablyadjustingthetoppressure,adjustingorebatchan