囟16 m m螺纹钢三切分轧制工艺开发与应用

刘桂华（天津钢铁集团有限公司棒材厂，天津300301）



囟16 m m螺纹钢三切分轧制工艺开发与应用

刘桂华
（天津钢铁集团有限公司棒材厂，天津300301）

[摘要]天津钢铁集团有限公司棒材厂囟16 mm螺纹钢二切分轧制工艺在生产实践中存在中轧机组与精轧机组间，以及进入精轧机后轧制坯料易发生扭转、堆钢，纯轧时间长，小时产量低等问题。将二切分轧制改造为三切分轧制，对三切分轧制技术中的孔型系统设计，轧制程序优化，轧制过程中调整要点进行了介绍，改进后取得了显著经济效益。

[关键词]切分轧制；孔型设计；轧制程序；调整；扭转

修回日期：2015-04-02

1　引言

天津钢铁集团有限公司双棒材生产线始建于2004年，2006年2月建成投产。轧机主体机械设备及工艺技术由意大利达涅利公司引进，电气传动和自动化控制系统由意大利安萨尔多公司引进。每条生产线有18架摩根沙码第五代高刚度短应力线轧机组成，以6-8-4工艺布局，以平立交替布置。其中16架和18架轧机为平立可转换式，所有轧机传动都采用全交流变频调速控制，自动化系统采用AMS为核心的工业以太网总线控制模式。设计能力为年产150万t，最高轧制速度18 m/s。坯料设计规格160 mm伊160 mm伊12 000 mm，经改造现在可以使用150 mm伊150 mm伊12 000 mm钢坯。设计产品规格为囟12~囟50 mm螺纹钢和囟16~囟60 mm热轧圆钢，其中囟12 mm、囟14 mm螺纹钢采用三切分轧制工艺生产，囟16 mm、囟18 mm、囟20 mm螺纹钢采用二切分轧制工艺生产；后经技术创新改造，将螺纹钢生产规格拓展为囟10~囟50 mm，其中囟10 mm、囟12 mm螺纹钢采用自主开发的四切分轧制技术生产，热轧圆钢生产产品规格扩展到囟16~囟75 mm。

2　囟16　 m m螺纹钢二切分轧制工艺存在的问题

原达涅利设计囟16 mm螺纹钢采用二切分轧制工艺生产，在生产实践中，存在如下问题：

6-8-4工艺布局，中轧机组与精轧机组间距离56 m，14架轧出的料型为扁钢，在中精机组间长距离运行易发生扭转。

二切分k5轧制出料型为35.5 mm伊22.3 mm，高宽比63%，近乎于方钢，在进精轧机组运行中，更容易发生扭转，导致k4入口堆钢。

达涅利公司设计的二切分工艺是立交导管法轧制，即17架为水平轧机，18架是立式轧机，经16架一切二轧制出的两根钢，水平进入17架轧制，然后经相交的两个导管，将两根轧件上下导入立式的成品架轧机，两根螺纹钢再经轧后的上下导管，将双线螺纹钢送到传输导槽里。这种轧制工艺由于上下反复将红钢导入导出，因此故障率极高。

纯轧时间长，小时产量低。

随着市场形势的变化，天钢集团出口螺纹钢产品比重加大，尤其是囟20 mm以下小规格螺纹钢占出口螺纹钢总量70%以上。因此，天津钢铁集团有限公司在2009年自主设计开发，将囟16 mm螺纹钢生产工艺创新改造为三切分轧制。

3　囟16　 m m螺纹钢三切分工艺设计

切分轧制技术随着切分数量的增加，其难度成倍增加，二线切分技术相对容易，三线切分对孔型设计、导卫设计、调整要求增加，切分后3线相互影响，难度加大[1]。科学的三切分系统孔型设计是实现稳产高产的关键。

3.1轧制道次设计

根据天钢棒材线6-8-4的工艺布局，只能设计一道预切的孔型系统。采用二切分轧制工艺生产囟16 mm螺纹钢，18架轧机全部投入使用，成品架轧机为立式，最高轧制速度15 m/s；设计的三切分轧制工艺，第11架、12架轧机空过，可减少2个轧制道次，只使用16架轧机轧制，成品架轧机为水平式，轧制速度10.5 m/s，设备运行更加稳定可靠。

3.2三切分孔型系统设计原则

三切分孔型系统的关键在于对14架（k5）侧压孔型、15架（k4）预切分孔型、16架（k3）切分孔型的设计。参照达涅利囟14 mm三切分孔型系统设计原则，14架（k5）侧压孔型设计为槽口宽22 mm，高56 mm的箱型孔，轧制出料型尺寸为55.5 mm伊23 mm，高宽比41%，比二切分减少22%，有效缓解了轧件在中、精轧机组之间行进中扭转的问题。15架（k4）预切分孔型外侧两个孔型中心距各向里收0.5 mm，侧壁斜角31.5毅；16架（k3）切分孔型外侧两个孔型中心距各向外放0.25 mm，侧壁斜角35毅，k3 和k4中间孔间距相差0.1 mm。预切分孔型出来狗骨头形状的轧件，对中进入切分孔型，轧件在中间孔型充满后，两侧孔型内轧件向外宽展，防止外侧轧件出耳子，造成成品折叠。切分刃间距与孔型辊缝相同，都是0.9 mm，可以稳定、顺利地将轧件加工至3根，并联轧件被切分开前的临界状态，有利于轧机出口切分导卫的双刃切分轮准确地将轧件撕开。k4预切分孔型和k3切分孔型设计见图1、图2。

图1　k4预切分孔型设计

图2　k3切分孔型

3.3轧制工艺流程

150方坯依次通过6架粗轧机组，8架中轧机组的7个道次轧制后，将轧件加工成扁钢，进入精轧机组15H架次后，对中进入16H/V架切分架次，因预切分与切分孔型设计中间两孔间距相差仅0.1 mm，故可保证预切分狗骨头形状的轧件在切分孔型内精确对中，轧制成带有0.9 mm韧带的三根并联轧件，再通过安装在16H/V出口切分导卫的双刃切分轮，分割成3个独立的轧件，3根轧件各自单独进入17H架、18H/V架轧机的轧槽通道，轧制出3根尺寸和形状相同的囟16 mm带肋钢筋，设备运行更加稳定，提高生产效率。

4　轧制程序优化

4.1初始轧制程序设计

初始设计三切分轧制程序中，中轧料型设计为：囟76 mm圆料经7-10架轧机的压下变形，轧制出囟45 mm圆，后11、12两架轧机空过，13架轧机为无孔型平辊轧制，轧制出厚度为23 mm的扁钢。囟16 mm螺纹钢三切分工艺中第7-16架轧机的轧制参数如表1所示。

表1　囟16 m m螺纹钢三切分工艺轧制参数

4.2生产中存在的问题

上述料形设计在生产中存在以下问题：

（1）第13架轧机负荷太大，扭矩在90%以上，电机频繁报警，设备的安全运行受到严重威胁。

（3）第13架轧机压下量过大，造成换辊、换槽时过小样和轧制的轧件咬入轧辊十分困难，给轧钢调整带来很大难度，经常造成因无法咬入而堆钢的现象。

（4）第10架轧机轧制出囟45 mm圆被一次性压下变形到扁钢，压下量大，造成第13架轧机出来的料型不均匀，中间凹，两边凸，料型的不均匀，加剧了第14架轧机的扭转和2#剪切头的下扎，也对第15、16架轧机进行切分变形带来不利影响。

4.3改进方案

在第10~13架轧机间加11号轧机，将原来的一次压扁成形变为两次，经过严密计算和借鉴实际经验，第10~13架轧机红坯尺寸设计为48.5 mm伊45 mm、54 mm伊32 mm、59 mm伊22 mm，同时对第11架的进口导卫、出口导卫、第13架的进口导卫也进行了重新设计。

4.4程序优化后轧制情况

重新优化设计囟16 mm螺纹钢三切分轧制工艺第7~16架轧机的轧制参数如表2所示。

轧机负荷得到合理分配，第13架电机扭矩下降到60%的合理范围，彻底消除了设备报警和安全隐患，两架轧机合理分配压下量，使得第11、13架轧机轧制时轧件咬入顺畅，彻底消除了该区域的堆钢问题；改进后经过一年的生产验证，第13架轧机没有出现安全销突然断裂的情况。经两次压扁后的料型中间和边部的尺寸均匀稳定，大大改善了后续架次的变形，减少了后续堆钢。

表2　囟16 m m螺纹钢三切分工艺轧制参数

5　三切分生产关键调整控制要点

5.1料型控制

(1) 8号线右线下穿施工。盾构掘进的过程中，盾构土舱压力、掘进速度、同步注浆等因素对周边土体形成扰动，受扰动的土体在工后较长时间内发生固结变形及次固结变形，导致隧道在工后较长时间发生沉降。从监测结果可知，盾构下穿已运营的隧道对其沉降影响很大，且随着运营时间的增加，不均匀沉降和变形将会进一步增加。

三切分轧制工艺调整操作，必须保证各架轧机左右辊辊缝一致，导卫安装精准，禁止错辊和八字辊。三切分轧制关键是料型的变化，各架轧机轧制出的料型尺寸必须符合设计的红坯尺寸，只有保证导卫和轧辊调整良好，才能保证料型的基本尺寸一致，从而保证轧制的顺利进行，并生产出合格螺纹钢产品。

三切分轧制料型易出现的主要问题是轧制出的三根成品料型不同，主要有两种情况：

（1）中间小，两边大，应把14 V轧机下压。

（2）一边比另一边大，调整15架进口滚动导卫，向料型小的方向调整。

5.2切分导卫安装和调整

（1）三切分导卫装配安装精度要高，保证切分轮的两个切分刃是平齐的。

（2）切分轮的调整间隙为依0.1 mm。

（3）分料盒的两个刀片与切分轮的两个韧口平齐，避免偏斜，产生粘钢。

（4）进口压嘴与轧辊表面轧槽的间隙控制为1 mm，进口压嘴中心必须与切分轮、三切分刀片的中心线在同一条线上。

（5）在三切分轧制时，必须保证导卫的刀片和切分轮冷却良好，避免两个切分刀片之间温度过高产生粘钢和避免导辊中心因温度过高而产生退火，影响使用寿命和轧制。

三切分轧制的进口滚动导卫和出口滑动导卫的调整与二切分相同。第17架出口扭转导卫与两切分扭转导卫的扭转角度调整相同。

6　囟16　 m m螺纹钢三切分开发应用效果

2009年一季度，经过立改平的轧制工艺及程序优化，囟16 mm螺纹钢三切分轧制工艺已应用到生产实践中，实现了批量生产，机时产量比二切分提高17%，切废率降低0.08%，轧制速度比二切分降低30%，使设备运行更加稳定可靠。轧制程序优化后，彻底解决了设备隐患和生产难题，取得了可观的经济效益。

囟16 mm螺纹钢三切分轧制工艺的开发，为2009年后大批量生产B500B、A500、Gr60、Gr75、B500B-R、460、460B等英标、澳标、美标、国际标准螺纹钢奠定了技术基础，为天钢集团生产符合多国标准的出口螺纹钢产品提供了技术支撑，同时还解决了二切分生产囟16 mm螺纹钢生产效率低，轧制成本高的难题。

7　结论

囟16 mm螺纹钢轧制工艺由两切分轧制自主创新改造为三切分轧制，经过大生产实践应用，得出以下结论：

采用三切分轧制工艺生产囟16 mm螺纹钢，解决了原两切分立交导管法轧制螺纹钢故障率高的问题；解决了中轧机组与精轧机组间长距离传输扁钢料型时易发生扭转堆钢的问题，切废率降低0.08%。

合理设计三切分轧制孔型系统和轧制工艺参数，机时产量比二切分轧制增加17%，提高了生产作业率，大幅度降低了轧制成本。

通过对三切分轧制工艺的优化，轧制变形满足工艺装备要求，料型匹配更加合理，且轧制速度比二切分轧制降低30%，使设备运行更加稳定可靠。

参考文献

[1]袁永文.囟10 mm带肋钢筋四线切分轧制技术的开发与应用[J].轧钢，2009，26（2）：28-31.

Developm entand Application ofThree Strand Slitting Rolling Processfor囟16m m RebarLIU Gui-hua

(BarRolling Mill,Tianjin Iron and SteelGroup Co.,Ltd.,Tianjin 300301,China)

AbstractIn the production practice of2 strand slitting rolling process for囟16mm rebar,problems existed such aslong netrollingtime and low productivity due to frequenttwisting and cobblingofstock occurringin themiddleofintermediatemilland finishingmilland alsoatfinishingmillentrance atBar Rolling Mill,Tianjin Iron and Steel Group Co.,Ltd.Therefore 2 strand slitting rolling process was modified into 3. The paper introduces the pass system design, rolling program optimization and adjustmenthighlights in 3 strand slitting rolling technology.After modification,prominent economic effectwasachieved.

Key wordsslittingrolling;passdesign;rollingprogram;adjustment;twisting

收稿日期：2015-03-13

doi：10.3969/j.issn.1006-110X.2015.04.010

作者简介：刘桂华（1969—），女，天津人，硕士，高级工程师，主要从事轧制工艺方面的研究工作。