Φ20mm螺紋鋼筋三切分的工藝設計與開發

王建武 奚建軍 韓建安 徐耀辰 張鑫 黨穎

(陜西龍門鋼鐵有限責任公司,陜西韓城 715405)

Φ20mm螺紋鋼筋三切分的工藝設計與開發

王建武 奚建軍 韓建安 徐耀辰 張鑫 黨穎

(陜西龍門鋼鐵有限責任公司,陜西韓城 715405)

近年來,多切分軋制是提高小規格鋼材產量的最佳手段。 2014年上半年,軋鋼廠為提高機時產量,降低生產成本,在Φ20規格二切分的基礎上自主開發Φ20規格三切分的工藝。本文介紹了龍鋼公司軋鋼廠棒材二線車間的主要工藝及設備,Φ20 mm 螺紋鋼筋三線切分工藝設計以及開發成果。

Φ20mm 螺紋鋼筋 三切分 工藝設計

1 主要工藝及設備概況

陜西龍門鋼鐵有限責任公司軋鋼廠棒材二線于2013年7月建成，全線軋機共18架，分為粗軋、中軋、精軋三個機組，每個機組由6架軋機組成，粗中軋機組呈平、立軋機交替布置，精軋機組呈“平-立-平-平-平-平”布置，利于實現多線切分。精軋機組設6個立式活套，軋件在粗中軋機組中為微張力軋制，在精軋機組中使用無張力活套軋制。

2 三線切分生產工藝設計

2.1 總體思路

Φ20mm螺紋鋼三切分生產能否成功關鍵在于對精軋區孔型系統、導衛的選擇及設計。在分析總結Φ16紋鋼三切分孔型系統、導衛設計及生產實踐的基礎上，本著依靠自行設計、自行開發的原則，從利于生產的順行和導衛的共用性出發，孔型系統和導衛仍然采用與軋制Φ14m、Φ16m螺紋鋼三切分相同的孔型系統和導衛總成。即孔型系統K7～K3采用圓－平輥－扁箱－預切－切分孔型，粗中軋孔型不變，即K7以后為無孔軋制，K7為圓孔，成品孔和成品前孔與雙線軋制相同，導衛總成不變，只改進部分插件。

2.2 孔型設計

K3～K7道次孔型見圖1。

圖1 切分出口導衛切分輪、切分孔型、切分刀位置尺寸關系示意圖

(1)K7選擇圓孔型，根據面積推算，孔高設計尺寸H=52mm。(2)根據經驗，K6設計為平孔，K6的輥縫設計值取S=23.5mm。(3) K5為扁方孔型，根據Φ12mm、Φ14mm螺紋鋼三切分生產經驗及有利于料型控制的原則，孔高設計為55mm，槽底寬設計為25mm，側壁斜度設計為0.122，圓角設計為R=4.5mm。(4)K4為預切分孔型，其目的是減小切分孔型的不均勻性，使切分楔完成對扁方軋件的壓下定位，并精確分配軋件的斷面積，盡可能減輕切分孔型的負擔，從而提高切分的穩定性和均勻性。根據Φ16mm、Φ14mm螺紋鋼三切分生產經驗，此道次延伸系數最佳范圍在1.25～1.32之間，在設計時，考慮穩定性等原因，中間一線面積比兩側略大，一般在2%～3%之間。設計要滿足切分楔完成壓下定位，必須壓下一定的深度，切分楔處的壓下系數1/η切＞2，槽底的壓下系數1/η底＞1。切分楔的形狀和尺寸要合理，且耐磨損，頂部有R＞2mm的圓角過渡。預切分楔角度一般設計為75°～85°，設計取預切分楔角度為84°。(5) K3為切分孔型，其作用是切分楔繼續對預切分軋件的中部進行壓下，軋出與孔型形狀相同的軋件，使連接帶的厚度符合將3個并聯軋件撕開的需要。

2.3 關鍵道次導衛設計

三切分導衛的設計關鍵在于設計切分輪，尤其應注意切分輪的楔尖角度和楔尖間距：楔尖角度太大會增加兩側兩根料切分時的外分力，從而加劇它們走曲線的程度，增加堆鋼的機率；楔尖的角度太小的話，則會導致軋件撕不開或出現出口衛板嚴重“粘鋼”的現象，從而導致堆鋼的產生，因而合適的切分輪角度異常重要；其次，在生產實踐中切分輪兩楔尖間距應與切分孔型匹配合理，否則會造成成品折疊，從而影響到成品的質量。

切分導衛的后半部分通常稱為分料盒，設計是否合理是關系到生產能否正常進行的重要因素之一。因此在設計分料盒時，應注意盡可能使切分后的三根紅鋼在其中運行流暢，減少紅鋼走曲線的程度和運行中的各種阻力。三切分的切分輪工作原理是采用切分輪構成角度(外角) A的兩斜面對K3孔兩側軋件產生水平分力，撕開三支并聯軋件，實現三切分。切分出口導衛設計中的關鍵尺寸如圖1所示：

3 設計時對易出現的質量問題預想及解決辦法

3.1 成品折疊質量問題產生原因分析

(1)切分孔的切分角過大，作用在連接帶上的撕力較小，此時軋件主要靠軋輥壓下切分，因而切口不凈或切不開，鋼筋橫肋上出現貌似折疊的表面缺陷；(2)切分角度過小，除軋輥壓下切分軋件外，壓下水平分力還對軋件產生撕開作用；(3)切分輪楔尖角度過小，軋件受切分輪的張力作用小，撕開的速度慢，而此時軋件溫度很高，會出現切分輪拉軋件，形成較大而長的切分帶和嚴重毛刺。

3.2 解決辦法

(1)對預切分、切分孔型進行優化改進主要將預切分、切分孔連接帶的寬度適當改窄，切分孔型楔尖角度適當改小，優化后的預切分、切分孔型圖。(2)對切分輪進行改進主要將切分輪外角由91°改為98°。

4 開發效果

2014年10月23日Φ20×3切分的試軋一次性成功后，當即由試生產轉入批量生產。目前最高班產達到了 1474.35t，最高日產達到了4005.963t，平均小時產量最高達到了202.15t/h，達到了目標要求。Φ20mm×3切分是繼Φ22mm×2切分自主設計開發過后的又一完全具有自主知識產權的切分開發。Φ20mm螺紋鋼筋三切分的自主開發成功，較大幅度提高該規格的產量與二切分相比，平均小時產量過鋼量提高27t，平均日產提高600t，進一步降低了生產成本，為公司鋼后效益挖潛，品牌提升發揮了重要的作用。