螺紋鋼成材率指標的改善

孫梓秋，陳陽新，范眾維

（方大特鋼科技股份有限公司，江西 南昌 330012）

成材率是軋鋼工序重要的技術經濟指標，從鋼坯裝鋼進爐到成品剪切打包，各個生產環節均會對成材率產生影響，成材率水平的高低直接反映了軋鋼工序過程控制的技術、管理水平，同時改善成材率指標也是軋鋼工序降本的重要手段，因此改善成材率指標對軋鋼至關重要。

1 影響螺紋鋼成材率的主要因素

螺紋鋼成材率由實物成材率與負偏差率組成，實物成材率高低主要體現在金屬消耗高低，金屬消耗指標通常以金屬消耗系數表示，它的含義是生產1 t合格鋼材需要的鋼坯量，其計算公式：

式中：K為金屬消耗系數；w為投入鋼坯質量，t；Q為合格產品質量，t。

金屬消耗一般由燒損、切損、軋廢、成品檢廢組成。

2 影響因素分析及控制措施

2.1 氧化燒損

2.1.1 影響氧化燒損主要因素

1）加熱溫度的影響。鋼在常溫下會緩慢氧化，但是一旦鋼坯處于760℃以上的溫度環境中，其氧化速度開始增加；超過1 000℃氧化燒損量成倍增加。假設單位時間內800℃的溫度環境內氧化燒損量為1，1 000℃的溫度環境內氧化燒損量為4，1 200℃的溫度環境內氧化燒損量為10，1 400℃的溫度環境內氧化燒損量為20。

2）加熱時間的影響。加熱時間與氧化燒損成正比，即在相同的條件下，加熱時間越長，氧化生成的鐵皮越厚，鋼坯的氧化燒損越多。尤其是超過1 000℃的情況下，停留時間越長，氧化鐵皮生成量就越大。生產過程中，由于各種生產事故或者設備故障影響長時間停軋，鋼坯在爐內保溫待軋時間過長，這是產生大量氧化鐵皮的一個主要原因。

3）爐內氣氛的影響。加熱爐內的氣氛決定于燃料的成分、空氣過剩系數及燃料燃燒的完全程度。爐氣的主要成分有N2、O2、CO2、H2O、SO2、CO、H2、CH4等，其中爐氣中的氧化性成分主要有O2、H2O、CO、SO2等。其中SO2的氧化能力最強。當爐氣中有SO2時，在l 100℃以上，鋼坯表面產生FeO·FeS低熔點化合物，鋼坯不斷暴露新表面，造成激烈的氧化。當SO2的含量達到0.1%～0.2%時，燒損增加1～2倍。

4）鋼坯入爐溫度的影響。煉鋼熱坯熱送熱裝保證軋鋼生產，其在爐加熱時間比常溫鋼坯入爐要短很多，根據在線檢測結果顯示，500℃以上的熱裝鋼坯比常溫鋼坯的加熱時間少1 h。

2.1.2 主要控制措施

1）優化鋼坯加熱溫度控制。將加熱1段溫度控制在800～1100℃，加熱2段溫度控制在900～1200℃，均熱段溫度控制在950～1 200℃，出鋼溫度控制在970～1 050℃，在一定程度上降低了超高溫加熱的時間，在保證鋼坯出爐后的軋制溫度需求的情況下，盡量壓低加熱爐各段的控制溫度。

2）縮短鋼坯在爐加熱時間。做好生產協調，形成煉鋼、軋鋼聯動機制，保證軋鋼廠鋼坯入爐溫度全部在500℃以上，熱裝率在85%，將鋼坯加熱時間控制在1.5 h以內；在日常8 h以上的檢修過程中，進行停爐控制，減少鋼坯在爐內長時間處于高溫下的狀態，降低了氧化鐵的產生量；優化空煤比，控制高爐煤氣中水和二氧化硫的含量。

空煤比控制在（0.67~0.75），減少殘余氧對鋼坯氧化的程度，同時提高高爐煤氣的脫水和脫硫控制，降低高爐煤氣中水蒸汽和二氧化硫對鋼坯氧化的影響。

2.2 切損

2.2.1 影響切損的主要因素

切損主要包括軋制過程中的飛剪切損與成品上冷床后的定尺剪切損兩部分，主要影響因素如下：

1）軋制開花頭的影響。鋼坯在軋制過程中由于連鑄坯缺陷或軋制低溫鋼導致軋制過程中軋件頭部開花，被迫加長飛剪切頭以確保軋件順利進入下道軋制，避免造成軋線跑鋼。

2）電氣控制的影響。由于飛剪電氣控制精度不高、感應元件敏感性不強或受作業環境影響，導致飛剪切頭長度不穩定，忽長忽短，無法精準控制切頭長度。

3）成品上冷床頭尾彎的影響。由于倍尺飛剪磨損大、倍尺飛剪前導槽標高不對、冷床頂齒條等因素影響導致成品上冷床頭尾彎，特別是執行螺紋鋼新國標上冷床溫度提高以后表現得更為明顯，成品上冷床頭尾彎，導致成品定尺剪切損上升。

4）切分軋制線差大的影響。螺紋鋼多為切分軋制，由于受各個切分軋槽磨損程度不一的影響，導致各切分線軋制出的成品長度不一，造成定尺剪切浪費。

5）鋼坯定重波動大或定重設計不合理的影響。由于鋼坯定重設計不合理導致尾尺收不到非尺要求的長度形成短尺，導致定尺剪切損上升，或鋼坯定重波動大尾尺忽長忽短導致定尺剪切損上升。

2.2.2 主要控制措施

1）提高連鑄坯內部質量，減少夾雜、氣孔、心部裂紋、偏析等內部缺陷，連鑄坯采用電磁攪拌和輕壓下等方法會在一定程度上減緩連鑄坯內部缺陷；同時嚴格按熱工制度進行加熱、出鋼，避免軋制低溫鋼。

2）提高飛剪電氣控制精度、采用熱金屬檢測器作為飛剪剪切信號，做好防水、防霧、防燙等保護措施，定期進行點檢。

3）定期更換3號飛剪刀片，對3#飛剪前后導槽標高校正，對對磨損嚴重的變頻輥全部進行更換保證變頻輥動力充足，做好冷床裙板堆焊和加焊盤螺的方式，以增大鋼與裙板之間的摩擦。

4）根據成品軋槽隨軋制時間變化，各槽之間的內徑變化情況，制定成品軋槽過鋼量；K1、K2使用耐磨材質軋輥如高速鋼、碳化鎢等軋輥；精軋使用新機架提高軋機穩定性；對多線切分中槽不易充滿進行孔型優化。

5）根據倍尺長度、負偏差控制要求、定尺率控制等多個方面考慮合理設計鋼坯定重，做到一個規格一個定重，在生產組織中做到鋼坯定重與生產規格相匹配；推進煉鋼鋼坯定重剪切、提高鋼坯定重精度，一般要求控制在±2.5 kg/t。

2.3 軋廢

2.3.1 影響軋廢的主要因素

螺紋鋼生產工藝、電氣控制等技術均較為成熟，一般粗、中軋跑鋼軋廢較少，軋廢一般在精軋切分軋制的幾個道次，主要表現有以下幾種：

1）導衛出口安裝不對中與軋線不在一個水平面，出口導衛底座及切分輪螺桿未固定到位，導致前尖黏鐵。

2）切分輪裝偏、來料偏小導致鋼未撒開、K3輥縫大導致鋼未撒開或扭轉、K4槽老切分帶偏厚等導致切分輪刀片黏鐵。

3）K1走單（未進K1）。K3出料單根切偏造成頭部過寬或過窄未進K1軋機；K2進口偏或單根偏、進口過高或過低，導致K2出料側彎未進K1軋機；K2出口扭轉導衛安裝不到位、扭轉輪卡死（壞）等或異物帶入K1進口導衛導致未進K1軋機；

4）小規格K1勾頭。由于K1-K2軋線未對中、K2軋槽老化、K2出料頭部帶耳子或者出料側彎、K1出口安裝不當等導致K1勾頭跑鋼。

2.3.2 主要控制措施

1）提高切分輪安裝標準，確保鼻尖貼槽底、切分輪對中軋槽、切分輪總成安裝水平，嚴格按工藝標準控制料型、輥縫，控制各道次堆拉關系成微堆軋制。

2）消除K3、K4、K5出料側彎問題，保證進口導衛對中軋槽，開口度與軋件相匹配；按工藝料型控制K3前道次料型，防止K3頭部料型超寬導致切偏；進口導衛對中軋槽，出口導衛安裝高低適中，宜偏低點；確保2號飛剪切頭切尾長度，頭尾爛鋼切干凈，保證K3/k2進口導衛防粘鐵冷卻水充分，防止襯板粘鐵被帶入K1進口導衛內。

3）檢查K1-K2軋線是否對中，調整軋線；檢查K2軋槽是否老化，是否過充滿，合理換輥換槽；觀察K2出料是否平直，進行調整；重裝K1出口，若前尖磨損則同步更換。

2.4 檢廢

檢廢是指在產品檢驗過程中發現產品不符合相關標準，如不合符國標、內控的標準，而需要判定為廢品，通常檢廢是由于生產過程中控制不當所導致，常見了螺紋鋼檢廢缺陷有折疊、單邊（或錯邊）、波浪彎、尺寸超差等。

2.4.1 缺陷產生的主要因素

1）折疊。折疊是指在鋼材表面沿軋制方向近似縱裂的缺陷，有一定的傾斜角，一般呈直線狀，內附氧化鐵皮。

主要影響因素有成品孔前產生耳子、凸起（軋槽磨損或切分導衛磨損）或嚴重劃痕，成品孔前某一軋輥掉肉或軋件扭轉（導衛調整不當），坯料表面有溝痕（深寬比過大）或劃傷等方面影響。

2）單邊（或錯邊）。單邊是指螺紋鋼同一截面上兩邊縱肋高度不一樣大，差別明顯，兩邊輥縫大小不一致。

主要影響因素有進口導衛未對正軋槽，成品入口導衛調整不當發生倒料，成品前軋槽磨損不均勻來料發生變化，切分軋制過程成品前料形不規范，軋槽加工缺陷上下兩軋槽開口度不一致，下軋槽未對正或軋輥串動，成品軋槽磨損不均勻等方面影響。

3）波浪彎。鋼材縱向不平直現象稱為彎曲。

主要影響因素有穿水冷卻不均勻、倍尺剪超前設定不當、床齒條變形或齒條安裝尺寸發生變化。

4）尺寸超差：截面幾何尺寸不符合標準規定要求統稱為尺寸超差。包括內徑超差、縱肋超差、橫肋超差、肋間距超差等。

2.4.2 主要控制措施

1）折疊。成品表面折疊有些可在看樣崗位發現，有些比較輕微或表面焊合不被輕易發現，只能通過做拉伸實驗或彎曲實驗發現。檢查成品前料形確定該架導衛對正情況，或軋槽磨損情況進行更換軋槽或調整導衛；鑄坯表面不得有比較深的溝痕或劃傷以及夾雜等缺陷。

2）單邊（或錯邊）。大多單邊是由于進口導衛未對正產生，應先調整進口導衛；檢查更換成品前軋槽；錯邊時先檢查軋槽對正或有無串輥，進行調整或更換軋機。

3）波浪彎。調整穿水冷卻；根據規格大小、穿水溫度、軋制速度在設備允許范圍內進行調整；對冷床矯直板、齒條進行檢查和調整更換。

4）尺寸超差。內徑和縱肋超差時及時進行成品機架的輥縫調整、張力調整、成品前各機架的料形調整；橫肋超差（高度不夠）時先觀察是否為脫槽困難所致，如果超差小可通過調整成品前料形和張力可滿足，如果通過在線調整滿足不了要求是要從軋槽加工參數或加工質量上查找原因；肋間距不夠時一般是由于軋槽加工參數發生變化或加工質量出現問題所致，但也可通過調整成品前張力可作輕微補償。

2.5 負偏差率

螺紋鋼按理重交貨，負偏差率高低對螺紋鋼成材率至關重要，而負偏差率高低受制于螺紋鋼米重合格率，螺紋鋼新國標規定螺紋鋼米重負偏差率超標不允許復樣，故需在確保1 m長度螺紋鋼質量合格率的基礎上再提高負偏差率。

2.5.1 影響質量合格率及負偏差率的主要因素

1）通條差的影響。連軋過程中由于張力波動、工藝參數設置不當、鋼坯頭尾溫差等方面因素導致成品頭尾公差不一致，從而形成通條差，為確保1 m長度螺紋鋼質量合格率而無法提高負偏差率。

2）切分線差的影響。切分軋制工藝雖然有效的提高了作業率，使產量大幅度提高，但是受鋼溫波動、軋槽磨損、孔型系統設計、導衛安裝、軋槽加工精度等方面因素影響，使每根軋件尺寸都不可能完全一致，從而形成線差，為確保1 m長度螺紋鋼質量合格率而無法提高負偏差率。

2.5.2 主要控制措施

1）通條差。規范工藝參數，規范各道次料型、導衛尺寸、咬鋼補償等工藝參數；直觀判斷粗中軋堆拉關系，在主控臺增加張力趨勢線、各道次電流趨勢線，以便直觀判斷粗中軋堆拉關系，及時調整張力；活套調節，對精軋各活套進行整改，實現小套量（100 mm）正弦套，并要求活套可以自行調節，時刻保持無張力狀態。

2）切分線差。提高軋輥加工技術要求，改進加工方法，采用數控車床進行加工，孔型加工精度保證在0.04 mm以內、同軸度在0.05 mm以內。改進軋輥材質，調整軋輥加工工藝，提高軋槽壽命；k1、k2、K4改為高速鋼材質軋輥，有條件的可使用碳化鎢材質軋輥。換輥時點動軋機，用同規格的焊條或Φ6.5 mm盤條測兩側輥縫，偏差控制在0.1 mm以內。保證K3、K4道次導衛對正軋制中心線。在生產過程中采用“燒木印”的方法，即使用木板劃料兩側，觀測軋件所留痕跡是否對稱或出耳子，若不對稱或有耳子，立即進行調整。制定各規格成品軋槽過鋼量，并嚴格執行，避免軋槽過老磨損不均。

3 結論

通過對螺紋鋼成材率影響因素的分析及合理應用各項控制措施，方大特鋼螺紋鋼氧化燒損控制在0.8%~0.9%（含氧）、切損控制在1.1%~1.2%、軋制廢、檢廢均控制下0.05%以下、負偏差率在確保1 m長度螺紋鋼質量合格的基礎上控制在國標下限以上0.7%左右，螺紋鋼成材率水平較高，在中鋼協成材率排名中屬于較好的位置。