棒材Φ14 mm 螺紋鋼四切分生產穩定性研究及應用

付正恩，王俊輝，馬加波，王保和，高乃鑫

（六安鋼鐵控股集團安徽首礦大昌金屬材料有限公司，安徽 霍邱 237400）

1 棒材Φ14 mm 螺紋鋼生產背景

六安鋼鐵控股集團（全文簡稱“六鋼”）棒材車間（A/B 線）建于2018 年5 月，于2020 年5 月正式投入生產，年設計產量180 萬t，設計速度18 m/s，主要生產產品有Φ12～Φ32 mm 規格熱軋帶肋鋼筋及Φ12～Φ32 mm 規格優質碳素結構鋼等。其中Φ12 mm螺紋鋼為五切分，Φ14 mm 螺紋鋼為四切分，Φ16 mm、Φ18 mm 螺紋鋼為三切分，Φ20 mm、Φ22 mm 螺紋鋼為兩切分、Φ25 mm 螺紋鋼及以上為單線生產。一項新技術的突破，同時伴隨著許多需要改進和提升的地方，每增加一線切分雖然能降低能耗，但又會增加數倍的調整難度，如何提高此項技術的穩定性，降低其操作難度，改善切分產品生產穩定性，穩步提升經濟技術指標就成為六鋼棒材工藝研究的重要課題，為此提出棒材Φ14 mm 螺紋鋼四切分軋制穩定研究與應用項目。

2 棒材Φ14 mm 螺紋鋼生產現狀

為了提高棒材Φ14 mm 螺紋鋼產量及經濟效益，六鋼于2021 年8 月對Φ14 mm 螺紋鋼由三切分工藝升級為四切分，對軋制工藝路線、孔型系統、導衛系統及軋制參數等全部進行配套更新。

切分線數的增加可以提高產能，改善經濟技術指標，但也意味著調整難度的增加，對工藝設備、軋制參數要求更高。對Φ14 mm 螺紋鋼切分升級后，在生產中頻繁出現“切偏頭”、某單線堆鋼及進口拉渣等問題。僅2021 年8 月—2022 年7 月期間，共軋廢棒材100 余t，軋廢率0.06%，軋廢率指標很不理想，對生產穩定性、經濟技術指標均產生較大影響，為此，急需對Φ14 mm 螺紋鋼生產穩定性進行研究、分析。

3 提升生產穩定性的措施

3.1 優化精軋機組部分孔型系統

3.1.1 精軋機組孔型設計分析

六鋼棒材Φ14 mm 螺紋鋼精軋機組孔型系統采用13 道次第一道預切+14 道次立箱孔+15 道次第二道預切+16 道次切分+17 道次成品前+18 道次成品。兩道預切+一道切分孔設計能夠減少預切分軋制負荷，但由于受孔型的匹配程度影響，生產時12 架箱型平料軋件由2 號剪進入13 架進行第一道預切，第一道預切料型高度一致，送入14 架后無法限制寬展，此時第14 道次電流僅100～200 A，在孔型未充滿的情況下，加上第二道預切導衛作用，易造成軋件側彎，導致切分切偏，從而引發堆鋼事故[1]。

3.1.2 精軋機組孔型優化設計

對第13 道次孔型進行優化設計，設計原則是增加中線兩孔高度、縮小基圓半徑、保持切分楔內外側角不變，達到增加中線兩孔面積的作用[2]。

第一道預切優化完成后，中間料型面積增加，經下一道次強制寬展后送入第二道預切。對第二道次預切中線兩孔高度進行優化設計，設計原則是增加中線兩孔高度、縮小基圓半徑、改變切分楔內外側角，達到增加中線兩孔面積的作用。

第一道預切和第二道預切優化設計使得精軋機組各道次孔型有較高的充滿度，切分和預切有良好的匹配度，提高軋制穩定性。第一道預切和第二道預切優化前后孔型系統對比如圖1—圖4 所示。

圖1 第一道預切優化前孔型（mm）

圖2 第一道預切優化后孔型（mm）

圖3 第二道預切優化前孔型（mm）

圖4 第二道預切優化后孔型（mm）

3.2 優化精軋機導衛配置

導衛安裝在精軋機各架軋機進出口，其作用是使軋件按一定的順序和正確的狀態將上一道軋件穩定送入下一道次軋制。并且導衛裝置設計和調整得當可彌補生產過程中料型的不足，所以導衛裝置的設計與安裝對生產的穩定性有著至關重要的作用。

導衛參數的固定是參與軋制的基礎，對導衛裝配質量仍有較高要求，如13 架進口、15 架進口和16 架進口導輪尺寸要保證一致，支撐臂與軸間隙必須控制到過鋼不得有彈跳，保證穩定性；切分輪和16 架進口帶槽導輪上線前后都用樣板卡量，按標準上線；13 架進口、15 架進口、16 架出口導衛使用新襯套導衛，保證不竄輥、不錯輥（防竄動的墊圈需用標準件）等，Φ14 mm 螺紋鋼精軋機組導衛裝置優化后配置參數如表1 所示。

表1 Φ14 mm 螺紋鋼精軋機組導衛裝置優化后配置參數

3.3 優化軋制工藝參數

在軋制前，首先確認導衛進口、軋槽和導衛出口嚴格對中，預切和切分導衛緊固螺栓鎖緊，K3 出口安裝后固定，過鋼通道無障礙，冷床裙板等工藝參數合格，并且模軋到位。

嚴格控制加熱溫度、軋制溫度及精軋機組料型、輥縫，生產過程中，對在線卡量紅坯料型與設定料型進行對比，精軋來料控制[3]在68 mm×（27 mm±0.3 mm）。在現場嚴格執行“三勤”制度，確保生產穩定，對精軋機料型每0.5 h 進行測量一次。Φ14 mm 螺紋鋼精軋機組軋制工藝參數如表2 所示。

表2 Φ14 mm 螺紋鋼精軋機組軋制工藝參數[4]

3.4 提高孔型加工精度和軋機裝配質量

為保證Φ14 mm 螺紋鋼生產的穩定性，保證料型變化均勻性，要求在對孔型加工時必須嚴格按照加工偏差進行，加工后的孔型用1∶1 樣板進行檢查，加工的軋槽必須與孔型樣板相符。另外，第13 道次—第16 道次軋輥加工后的成對輥徑相差≤1 mm，軋槽同心度≤0.3 mm。

此外，針對軋機徑向彈跳和軋輥軸向竄動也作出要求，第13 道次—第16 道次軋機彈跳值≤0.5 mm，保證彈性阻尼體無失效，軸竄量≤0.2 mm。

對軋機附件的要求：導衛橫梁調整機構靈活、輥縫調整壓下裝置無卡阻、錯輥鎖緊六角桿不錯位等。

3.5 投入活套裝置控制張力

為了保證生產連續性和成品質量，提高成材率，精軋機組投用3 組活套。在粗中軋采用微張力軋制[5]的同時，保證精軋機組張力波動小，套量設定為180 mm，使活套較好地發揮設計功能，活套的機械部分動作正常，電氣控制穩定，套量波動小，以保證活套頭中尾套量穩定。

4 應用效果

通過本項目的實施，六鋼棒材Φ14 mm 螺紋鋼四切分生產穩定性大幅提高，徹底解決了“切偏頭”及進口拉渣問題，堆鋼事故發生率明顯降低，職工操作難度降低，作業率、軋廢率、負差率、成材率等技術指標顯著提高。其中，軋廢率由0.06%降低至0.02%，負差率由3.50%提高至3.97%，各線線差由0.15%降低至0.06%，成材率由100.98%提高至101.30%，創造了顯著的經濟效益和社會效益。