熱軋帶肋鋼筋五切分技術工藝開發與應用

龐海輪，鄭萬任，馮振亮，臧海峰，宋銀年

（日照鋼鐵控股集團有限公司，山東 日照276806）

1 前 言

目前，熱軋帶肋鋼筋生產企業廣泛采用多切分技術用以提升產量和降低成本。同一規格下，切分數量越多，越有利于其經濟技術指標提升。隨著切分數量不斷增加，五切分成為小規格熱軋帶肋鋼筋軋制的前沿技術。據不完全統計，五切分機時產量比四切分平均提升10%～20%，單位成本也隨之大幅改善。但該技術對孔型設計、軋機能力、冷床收集等方面的更高要求制約著其廣泛應用。日照鋼鐵對比五切分技術在其他企業應用的難點［1-4］，通過采用新型孔型以及導衛設計、冷床收集等方面的改進，五切分軋制Φ12 mm帶肋鋼筋實現批量生產。

2 五切分技術的難點

日照鋼鐵棒材生產線采用全連續軋制工藝生產熱軋帶肋鋼筋。其中Φ12～14 mm為四切分軋制，Φ16～18 mm為三切分軋制，Φ25～32 mm為單線軋制［5］。全線采用尺寸斷面165 mm×165 mm的連鑄方坯為原料，其主要工藝流程:

上料→步進爐加熱→粗軋軋制（6架）→飛剪切頭→中軋軋制（6架）→飛剪切頭尾→精軋軋制（6架）→穿水冷卻→倍尺剪→冷床冷卻→定尺剪→收集稱重。

經過對比與實踐，五切分技術難點主要表現為生產穩定性差和成品質量缺陷。生產穩定性差主要表現為由孔型和導衛設計不當引起的生產異常以及多切分常見問題如彎頭、粘鐵、尺寸線差、對齊收集困難等；成品質量主要為幾何尺寸超標、折疊、成品頭尾耳子等缺陷。

3 孔型系統及導衛設計

3.1 孔型總體設計

為減少調整難度和料型波動，同時防止頭部尺寸不規則而造成生產事故，五切分孔型設計摒棄了粗軋出圓鋼、中軋雙平輥及精軋雙預切的孔型設計方案。經過論證，最終采用粗軋五架平輥+一架圓孔，中軋三架橢圓-圓平立交替孔型+一架平輥；精軋采用常規設置即11#軋機空過，精軋后六架軋機的軋制順序為K6→K5→K4→K3→K2→K1，其中K5為立軋，其他道次為平軋。為保證軋制穩定，K5到K1軋件的延伸系數盡量保證在1.0～1.3。除成品孔型與四切分保持一致外，其他精軋孔型均重新設計，具體如圖1所示。

3.2 孔型設計原則

3.2.1 13#機架（K5）

K5是保障平穩切分的關鍵架次，其充滿度不僅影響來料尺寸，同時也保障后續切分均勻性。其孔型設置不當會導致彎頭，甚至影響料型頭部形貌。為避免頭部撞擊軋輥孔型側壁產生側彎，在維持圖1中標準料型寬度A值不變的情況下，增加槽深，降低輥縫B值，即采用小輥縫輥型。

3.2.2 14#、15#機架（K4、K3）

切分孔型設計是切分軋制基礎，生產調試過程中不宜頻繁修改孔型。現有國內切分技術較成熟，K3、K4孔型設計時，兩者要嚴格對應，同時與切分導衛配合。以往是將邊槽孔型高度設計成小于中間孔型，寬度＞邊槽。實際中發現，其料型達不到理論充滿度，導致邊線分鋼效果不佳。因此先將五線孔型高度設為一致，通過調整K1、K2料型保證充滿度，最終根據實際線差和料型尺寸調整孔型參數。

3.2.3 16#、17#機架（K2、K1）

圖1 Φ12 mm帶肋鋼筋五線切分K1～K6孔型

設計需考慮:1）孔型需有較大橢圓度，圖1中K2所示的A值盡量增大，以保證K1橫肋充滿度；相反，孔型不宜太扁，防止造成扭轉過程中頭部彎曲，即圖1中A應減小，從而避免K1出口彎頭堆鋼，經驗證，最終選取25.5 mm為孔型A值。2）充分考慮軋機間距和扭轉角度的影響。K1沿用了Φ12 mm帶肋鋼筋四切分成品孔型。

3.2.4 軋制程序表設計

Φ12 m熱軋帶肋鋼筋五切分軋制工藝參數如表1所示。

表1 精軋軋制程序參數

3.2.5導衛設計

要求各切分軋件的面積應相等或近似相等。為此，要求導衛裝置設計合理，便于調整，利于正確導入和切分［6］?？紤]料型差異和導衛設備的穩定性，精軋導衛均采用五切分專用導衛，K3出入口均采用滾動導衛，其他精軋機出入口采用滾動滑動交替方式，同時對K2和K6導衛重新設計。具體如下:1）K6入口及出口采用專用設計導衛。K6導衛進口寬度85 mm，出口寬95 mm，匹配中軋來料，保持料型端正。2）K2出口扭轉導衛。根據扭轉角度精確繪制扭轉間隙，利用機加工磨制扭轉樣棒調整扭轉間隙。

4 常見技術難點及改進措施

4.1 彎頭現象

彎頭主要表現為切分架出口頭部側彎和軋件出K2后彎頭。其原因為:1）精軋機軋機間距小，軋件機架間拉鋼較大、頭部尺寸過大且無緩沖，造成切分前頭部側彎。2）K1-K2間距小，造成扭轉導衛間隙小，軋件出K2與扭轉輪強烈接觸造成彎頭。尤其在軋制初期，K2出口彎頭更為明顯。

解決措施:1）保證精軋各機架孔型充滿度。2）適當減小K2橢圓度。3）合理調整切分輥縫和導衛導輥的間隙。4）開軋初期出現K2出口彎頭，實時調整扭轉導衛間隙和17#進口導輪間隙，能緩解彎頭，該措施在試軋過程中得到驗證。

4.2 切分刀粘鐵

切分刀粘鐵表現在邊線切分刀外側粘鐵，鐵皮堆積過多易造成K3孔頂出口或帶入下一道次造成K2孔不進等故障［1］。為解決切分刀粘鋼問題，5#活套器技改為跑槽，加大入口導槽寬度；調整進口中線導板角度，使之與分線輪對齊，無明顯撞點。

4.3 線差

線差產生的原因在于五線切分截面積不等，預切分、切分孔型設計不合理，各線面積配比不合適，從而造成上冷床后尾部長短不一。五線切分軋制工藝受孔型系統設計、軋槽加工精度、軋槽磨損、導衛安裝、軋制線對中、張力調整等因素的影響［7］，易造成軋件尺寸差，其中孔型設計是解決線差的關鍵［8］。

解決措施:1）調整扭轉導衛間隙及K1進口導輪間隙，要確保導衛對中和安裝正確。2）保證軋槽加工精度和軋輥冷卻效果。3）精細調整各架軋機速度，保證機列間張力在合理范圍，減少料型頭尾尺寸差異。4）優化K4、K3孔型。表2為兩次生產Φ12 mm規格時五線負差平均值。試驗Ⅰ為原孔型設計條件下五線負差平均值。在試驗Ⅱ中，中軋來料尺寸寬度控制放大2 mm，K4、K3東西兩線槽底深度各增加0.2 mm，從而確保精軋K4、K3架次孔型充滿度。通過孔型優化，成品在冷床對齊后尾部五線線差＜150 mm，軋制狀態更加穩定。

表2 五線負差平均值%

4.4 冷床對齊、收集困難

1）冷床對齊、收集困難表現為下裙板滑動過程中多線纏繞，滑出矯直板以及易堆床等情況。同時，鋼在受冷床齒條冷卻時彎曲造成對齊時5根鋼相互纏繞。

解決措施:①及時更換或修磨冷床輸入輥道、制動擋板、輥道架耐磨板、裙板、對齊輥道受損嚴重的部分，保證齒條方向在同一條直線上［9］。②速度補償及時，防止料型頭尾大、中間料型充滿度不足、尾部起套等現象。③嚴格控制精軋來料符合標準，防止出現負差和切分線差等不穩定現象、倍尺上冷床忽遠忽近等現象影響收集。

2）冷床收集困難表現為精整收集區振動平托處易發生卡鋼、別鋼等狀況，收集效率緩慢。

解決措施:取消事故多、使用效果不明顯的振動平托裝置，改用雙鉤收集，并對臺架設備進行強度升級。

4.5 成品尺寸控制

精確的成品尺寸必然要求較高的工藝件裝配精度及合理分配的精軋料型。

4.5.1 軋機裝配和導衛調整

軋機裝配質量和軋機備件精度的提高有利于避免軋制后期精軋機輥縫變大和軸向輥錯等狀況，因此，精軋機成品架彈跳值需要保證＜0.4 mm。滾動導衛盡量做到零間隙，實現中精軋料型與導衛間隙的最佳配合。

4.5.2 料型控制

精軋各孔型有較高的充滿度，但又不能過充滿。過充滿影響下一道次咬入，導致下游軋件產生折疊缺陷，成品頭尾產生耳子，甚至發生堆鋼故障［10］。

解決措施:1）軋制五切分中軋來料不宜過小。2）K3切分架次孔型充滿度＞95%，保證切分時分鋼充分、分鋼角度平穩。3）K2進出口導衛對中，以保證料型端正。

5 結 語

通過多次工藝優化和設備改進，日鋼棒材產線避免了五切分應用中常見問題，解決了多項生產難點，實現了穩定生產。五切分軋制工藝開發滿足了批量軋制的要求，為日后的提速增產打下了堅實基礎。隨著五切分技術的研發成功，機時產量比四切分提升15%，有效節約了成本。熱軋帶肋鋼筋五切分軋制工藝的改進為棒材其它規格多切分軋制工藝的開發積累了經驗。