棒材作業區帶肋鋼筋切分工藝技術改進與創新

石 佳

（河鋼集團宣化鋼鐵公司，河北 075100）

0 引言

宣鋼棒材熱軋線于2003 年11 月投產，設計年生產能力75 萬噸。經過近20 年的運行，生產線主要操作工藝和設施已逐步有序固化，但仍有一些不完善，尤其是帶肋鋼筋切分生產工藝控制方面尚存在一些不足，制約著棒材生產線產量和質量及技經指標的提高。帶肋鋼筋切分軋制主要是在棒材軋機上利用特殊軋輥孔型和導衛裝置，將一根棒線沿縱向切成兩根以上棒線，最終將分離后的棒線軋成合格的成品。為進一步提高帶肋鋼筋切分產品質量、穩定負差率，使企業效益最大化，提高鋼筋的成材率和市場競爭力，宣鋼棒材作業區對帶肋鋼筋切分工藝、成品孔型、導衛系統以及軋線精整收集設備系統進行了優化。

針對棒材熱軋線切分軋制工藝和設備存在的問題隱患，宣鋼棒材作業區生產技術人員深入現場收集整理生產數據，通過要因分析，最終確認了棒材生產線切分軋制工藝存在的問題及問題產生的原因。本文介紹了宣鋼棒材生產線的現狀，分析了棒材生產線切分軋制工藝和設備問題產生的原因，從切分軋制工藝、成品孔型、導衛系統及活套等關鍵設備等方面提出了改進措施。

1 產線簡介

宣鋼棒材熱軋線采用150mm×150mm×8000～12000mm 連鑄坯熱裝熱送技術軋制Φ10～50mm 的熱軋帶肋鋼筋。生產鋼種為普通碳素結構鋼、優質碳素結構鋼、低合金鋼、合金結構鋼等。

目前棒材熱軋線承擔宣鋼4 個規格帶肋鋼筋的生產任務，分別是Φ16mm、Φ18mm、Φ28mm、Φ 32mm，其中Φ16mm、Φ18mm 帶肋鋼筋采用兩切分生產技術，產量水平較低，制約了棒材的生產和質量、效益的提高。棒材熱軋線采用POMINI 高剛度無牌坊短應力機組18 架，其中粗軋機組6 架、中軋機組6架、精軋機組6架；熱軋機組采用平—立交替布置，直流電機單獨傳動；精軋機組中14 架、16 架、18架三架軋機采用平—立轉換軋制。

2 切分軋制工藝存在問題及優化措施

2.1 軋制孔型存在問題及優化改進

（1）13 架次為無孔型平輥，主要保證料型平穩的進入14 架次矩形孔。14 架軋制后坯料尺寸為34mm×30mm，由于料型寬高比較小，僅為1.13，致使軋件在進入預切分孔型時，易發生扭轉倒鋼問題，導致軋件切分后頭部切分不均，經常發生頂成品出口的工藝事故。為了避免此現象的發生，經過研究，適當的加大14 架孔型寬高比，加大槽底寬度，適當減小槽高。改造后孔型設計為36mm×26.3mm，即將原來孔型高度由30mm 改為26.3mm，寬度由34mm 改為36mm，改變了原有的平直段的凸度孔型。14 架孔型改造后，料型穩定。14 架軋機優化前、后孔型如圖1所示。

圖1 14架軋機優化前、后孔型

（2）15 架次為預切分孔型，要配合14 架次軋件的順利咬入，實際軋制中切分帶磨損較快，更換頻繁，嚴重影響軋機作業率。經過研究，對15 架孔型采取加大槽底寬度尺寸措施：總寬度由39.78mm 修改為46.41mm，高度由24mm 修改為22.5mm，切分鍥圓角R 由原來設計2mm 修改為2.7mm。上述措施的實施保證了切分鍥頂角的強度、增強了其耐磨性。15架孔型優化前后參數如圖2所示。

圖2 15架軋機優化前、后孔型

（3）成品孔型設計不合理，孔型開口部位尺寸偏小，在內徑達到下限時，負差指標不能實現攻關目標，不利于負差控制。為了保證Φ16mm 螺紋的負差控制在3.5～4.1% 范圍：基圓半徑由原來7.25mm 修改為7.3mm；外圓角半徑由原來的1mm優化為0.9mm；槽底寬度由15.09mm 優化為15.2mm，保持與高度方向尺寸的一致；同時相應對橫肋尺寸進行了修改，增大了橫肋間距。上述措施的實施極大減小了負差收得率的控制難度。18 架孔型優化前后參數如圖3所示。

圖3 18架軋機優化前、后孔型

2.2 導衛存在問題及優化改進

（1）對成品出口導管的內腔尺寸進行優化改進，并對預導管喇叭口段到直線段過渡部位進行打磨，實現平滑過渡，有效避免了內腔尖銳棱角與軋件局部摩擦發熱而產生“粘皮”。

（2）將預切分進口導衛結構優化，縮短前導輪與軋槽距離并且縮短前后輪之間距離，使導輪抱料穩固、導向精準，使四個導輪受力均勻；將原單側單支撐臂改為單側雙支撐臂結構，實現單輪調整，提高了調整精度，降低了調整難度，實現了在線調整兩線差。升級改造后預切分進口導衛軋制噸位顯著提升，實現了與軋槽使用壽命匹配，并且軋件兩線差穩定，進一步提高了負差收得率。圖4為K4預切分進口導衛改造后結構圖。

圖4 K4預切分進口導衛改造后結構圖

（3）通過對Φ16mm 規格的料型尺寸與預導管內腔尺寸對比，發現軋件與預導管直線段內壁之間的間隙偏小，僅為2mm 左右，于是對預導管直線段尺寸進行改進，由原來的B×H=54mm×14mm 改為56mm×16mm，增大了軋件與預導管之間的間隙，在滿足工藝要求的前提下，有效解決了軋件與預導管由于摩擦而起粘皮的問題。

（4）設計制作了一種提高軋鋼扭轉導衛預調整精度的輔助工具，用于17 架扭轉導衛的預調整。輔助調整工具：調整樣棒為長鋼棒，調整樣棒的外周與軋件料型一致，調整樣棒端面車銑平整，調整樣棒端面上繪制水平線、標準線、垂直線。水平線為過調整樣棒端面中心點的水平中心線；標準線過水平線的中點，標準線與水平線有夾角，夾角等于軋件來時的軋件預扭轉角度Ψ；垂直線過標準線與水平線的交點，垂直線與標準線垂直。調整樣棒在調整時置于扭轉導衛的兩個扭轉導輪之間，并保持調整樣棒呈水平，然后扭轉導衛的扭轉角度，在此期間，保證調整樣棒與扭轉導輪有效接觸，使鉛垂指針與垂直線重合，當鉛垂指針與垂直線重合后，證明軋件的預扭轉角度與計算的精確角度一致，軋件通過時，可以精確實現預期扭轉角度，保證下一架次的穩定咬入，降低工藝事故率。該設計已經申報實用新型專利“一種提高軋鋼扭轉導衛預調整精度的輔助工具”，專利號ZL 2019 2 1980314.7。圖5為扭轉導衛調整示意圖。

圖5 扭轉導衛調整示意圖

2.3 活套設備存在問題及優化

精軋機組16～18 架軋機采用無活套微張力軋制，造成頭尾縱肋超差，對切分孔型、導衛正常軋制影響較大，嚴重時常常造成工藝堆鋼事故。針對小規格Φ16mm 和Φ18mm 帶肋鋼筋頭尾縱肋超差的實際情況，進行工藝改進，設計制作了6 架活套。在精軋機組16 架與17 架軋機之間投入使用6 架活套，穩定了精軋機組料型與速度，消除了頭部縱肋小、尾部縱肋過大的軋制缺陷，降低了切損，確保了帶肋鋼筋成品質量。圖6為6架活套圖片。

圖6 6架活套圖片

3 實施效果分析

3.1 產量及成材率明顯提升

孔型優化實施后，軋機負荷得到更好的控制，各個架次合理分配壓下，料型尺寸符合設計的參數要求，軋件咬入順利。優化后Φ16mm 螺紋各架次料型尺寸如表1所示。

表1 優化后Φ16mm螺紋各架次料型尺寸

項目實施后穩定了切分螺紋的負差控制范圍，減少了負差調整難度，外形尺寸滿足要求且較穩定，保證了成材率的提升。優化后二切分產量及指標提升如表2所示。

表2 優化后二切分產量及指標提升

3.2 軋輥消耗顯著降低

優化孔型后在一定程度上減少了磨損，Φ16 和Φ18 螺紋的成品輥軋制噸位由500t 提高到了800t，Φ16 螺紋的14 架輥軋制噸位由3000t 提高到了6000t，15 架輥軋制噸位由3000t 提高到了6000t，在一定程度上減少了換輥、換槽的時間，減少了軋輥的修磨次數。軋輥降低消耗=年產量/（改前噸位×軋槽數量×可修磨次數）-年產量/（改后噸位×軋槽數量×可修磨次數）。平均成品架次軋輥降低消耗=52200×12/（500×10×5）-52200×12/（800×10×5）=12支；平均每月Φ16 螺紋產量為25000 噸，14 架軋輥降低消耗=25000×12/（3000×12×3）-25000×12/（6000×12×3）=1 支；15 架軋輥降低消耗=25000×12/（3000×9×3）-25000×12/（6000×9×3）=2 支；總計年降低軋輥消耗=12+1+2=15 支。圖7 為優化前后軋制噸位圖。

圖7 優化前后軋制噸位圖

3.3 工藝及設備事故率顯著降低

對導衛系統的改進及設備改造，有效控制和降低了工藝事故及設備事故，保證了作業區作業率的穩定提升。統計改造后Φ16mm 和Φ18mm 規格的停機時間，平均每天環比降低10min，作業率提高了0.69%。

4 結語

2021 年對宣鋼棒材熱軋線孔型系統、導衛系統、活套設備進行優化改進后，在隨后試運行的3個多月里，切分軋制螺紋鋼生產質量和效率都有了較大程度地提升，節省了材料備件消耗。通過對切分規格、螺紋孔型工藝優化改進，各架次料型滿足設計要求，成品尺寸及其負差控制在設計范圍，精軋機組間的工藝事故率較改進前下降5%；通過對導衛系統的改進及6 架活套的制作使用，提高了導衛使用壽命，穩定了料型尺寸，保證了作業區作業率的穩定提升；設備改造降低了設備故障率，減少了冷床頂鋼、掛鋼事故，提高了作業率。

該項目有力地推動了宣鋼棒材生產水平的提高和各項經濟技術指標的進步。由于對技改方案和措施進行了充分的可行性論證，解決了生產中的關鍵問題，使得各項技術指標按計劃完成，取得了良好的經濟效益。經與石橫、敬業等同類產線相比，成材率、負差收得率達到國內領先水平，在同類型棒材生產線中具有一定的推廣價值。