Φ18 mm圆钢两切分轧制工艺的设计与优化

孟丽军

1 前言

石横特钢集团有限公司棒材车间自建成投产以来，Φ10～Φ20 mm热轧带肋钢筋均采用切分生产，而Φ16～Φ20 mm圆钢采用单线生产。单线生产圆钢时，机时产量较炼钢机时产量低，影响了热送率和轧机能力的发挥。随着市场需求的增大，圆钢单批次排产量增加。为进一步提高圆钢生产效率，降低生产成本，自2017年4月开始，石横特钢棒材车间进行了Φ18 mm圆钢两切分轧制技术的开发，并实现了稳定生产，指标较单线生产均有大幅提高。

2 圆钢两切分工艺设计

2.1 圆钢切分的工艺特点

圆钢切分轧制对精度控制有更高的要求，与热轧带肋钢筋切分轧制不同，圆钢切分生产时表面的切分带痕迹难以消除，容易在光圆钢筋表面形成明显的切分带折叠缺陷，同时圆钢椭圆度要求较高，控制难度加大。因此，其孔型设计和导卫系统也相应有所不同［1］。

2.2 孔型系统

目前棒材车间已经拥有了成熟的热轧带肋钢筋多切分生产工艺，其中Φ18 mm热轧带肋钢筋采用两切分轧制工艺生产。热轧带肋钢筋和圆钢虽然均采用两切分轧制工艺，但仍存在较大差异，K1～K3需重新设计。Φ18 mm圆钢两切分精轧孔型如图1所示。

图1 Φ18 mm圆钢两切分精轧孔型

K6孔型为平孔。K5孔为立箱孔，与Φ18 mm两切分热轧带肋钢筋K5孔共用，侧壁斜度为6.71°，圆角R为4 mm，槽底宽度为28 mm。K4预切分孔型，与Φ18 mm两切分热轧带肋钢筋K4孔共用，主要是考虑两切分热轧带肋钢筋更换两切分圆钢时，可减少轧机更换量和劳动强度，节约品种更换时间。切分锲顶角设计为60°，为使切分锲顶部耐磨，切分锲圆角R设计为3 mm。K3切分孔型，因圆钢对表面要求严格，K3孔型需重新设计。为使轧件连接带撕开部位不十分尖锐，避免在成品表面形成明显的折叠缺陷，切分锲顶角设计为60°，切分锲圆角R在保证强度的前提下尽量选小，设计为0.8 mm，切分带厚度设计为1.2 mm。K2按照单线孔型设计，采用单椭圆弧。

2.3 导卫系统

K1进口导卫采用双排滚动导卫。受导卫安装尺寸的影响，进口龙门架键槽中心距由原来的135 mm加大至180 mm，K1、K2采用180 mm中心距进行配辊。

K2进口导卫采用单排滚动导卫，更好地保证料型的对中性。出口采用扭转导卫，扭转90°进入下一道次。为确保成品尺寸的稳定性，K1和K2间采用双线活套器。

K3切分导卫与热轧带肋钢筋的两切分导卫相同，为使切分轮产生足够的横向力将轧件顺利撕开，切分轮角度设计为90°。进口导卫采用双排滚

动导卫，确保零间隙控制。K2与K3间采用双线活套器。

K4进口导卫采用双排滚动导卫，以增加轧件运行的稳定性及对中性，确保成品线差。K4出口采用滑动导卫。K3与K4之间采用活套器。

K4与K5、K5与K6、K6与K7、K7与K8间均采用活套器，以实现无张力轧制，确保成品尺寸的稳定性。

3 切分常见故障及解决措施

3.1 成品通条尺寸不稳定

1）因进口导卫扶料效果差，造成轧件在咬入时不稳定，从而引起成品尺寸偏差大。解决措施：将K1进口导卫改为双夹板双排滚动导卫。双夹板双排滚动导卫每排导辊均可独立调整，精确控制，确保了两条成品尺寸偏差不大，单重接近，减少了两切分的调整难度。

2）K1、K2轧槽磨损快，换辊换槽次数多，表面质量差，产品尺寸不稳定。解决措施：将K1、K2轧辊改为碳化钨材质。WC辊环硬度高，强度好，耐磨损，且具有较好的疲劳强度和抗高温氧化腐蚀性能。生产过程中轧槽磨损变化小，料型尺寸稳定，圆钢精度和光洁度高。

3）成品孔型设计不合理，孔型磨损后，对角尺寸不易调整，造成椭圆度超标。解决措施：Φ18 mm圆钢基圆半径按2.9%～3.5%负公差轧制进行设计，基圆半径选为8.9 mm，小的基圆半径便于负差的控制。经测量成品，槽口25°～30°轧槽处磨损较快，主要是K2扁轧件进入圆孔压缩时对轧槽的磨损。扩张角由20°加大至30°；加大扩张弧半径，由13.46 mm加大至15.02 mm；加工外圆角，易于成品宽度尺寸的控制，外圆角半径选为1.0 mm。

3.2 成品头尾尺寸宽大

1）钢坯加热不均匀，前头后尾温度低，中间温度高。解决措施：严格执行热工制度，确保钢坯温度的均匀性，增设炉门口保温装置，防止头部温降过快。

2）各机架间张力调整不合理，对咬钢速度补偿等参数设定不准确。解决措施：粗中轧采取微张力轧制，精轧全部投用活套，确保无张力轧制。CP2操作人员确保各机架电流曲线平直，咬钢速降补偿值设定为本机架速度的1%～2.5%，料型调整后及时调整各机架张力。

3）活套使用不规范，起套高度不到位，对活套高度、起套延时等参数设定不准确。解决措施：全线1#～7#活套全部投用，依据活套调整原则，重新调整各活套机械限位，确保得到圆弧的套型。降低起套延时补偿，延长落套提前补偿，快速起套，降低头部耳子长度，延长落套，降低尾部耳子尺寸。

3.3 成品弯曲度超标

成品弯曲度超标主要是因穿水温度不均，造成成品纵向方向上的弯曲。改进措施：改进控冷装置。目前冷却方式基本有两类，一类是套管式，即水通过喷嘴进入管内，轧件通过充满水的套管进行冷却；另一类是湍流管式，又称为文氏管，水通过喷嘴进入一连串的湍流管，轧件通过湍流管进行冷却［2］。原使用内径为Φ30 mm套管式控冷装置，该控冷装置冷却能力大，但水压不稳定，极易造成钢筋表面阴阳面，从而造成成品波浪弯。根据文氏管的结构原理，对控冷装置进行了改造，并对控冷装置内径进行优化，Φ18 mm圆钢采用Φ23 mm的文氏管。控冷装置改造后钢筋冷却均匀，阴阳面减少，解决了成品波浪弯。

3.4 K2料扭转不到位

棒材车间扭转导卫主要由进口管、箱体、扭转辊、出口管组成，扭转辊安装在箱体的中心，辊轴采用偏心设计，从而调整两扭转辊间隙，通过调整扭转辊间隙来调整轧件的扭转角度［3］。扭转辊间隙的调整对于轧件是否顺利进入K1十分重要。根据生产实践，发现K2扭转导卫采用Φ16 mm的样棒调整间隙时，过钢时K2料扭转角度不大，仍需要在线紧扭转导卫间隙，后重新加工了15.6 mm的样棒进行调整，扭转到位，解决了K1不进的问题。

4 生产效果

自两切分轧制技术开发成功后，已累计生产Φ 18 mm圆钢12 000 t，几何尺寸、力学性能和表面质量均符合标准要求。成品内径控制在17.7～17.9 mm，宽控制在17.7～18.0 mm。通过调整料型、张力，实现头部尺寸超标部分控制在5 m以内，尾部寸超标部分控制在1 m以内。

Φ18 mm圆钢两切分的开发成功，提高了Φ18 mm圆钢的产能，降低了生产成本，产量由111.5 t/h提高到171 t/h，电耗较单线生产降低4.5（kW·h）/t，成材率达到97.14%，负差率达到3.18%，创造了良好的经济效益。

参考文献：

［1］ 孔利明，姜振峰，李子文，等.圆钢多线切分轧制工艺开发［J］.新疆钢铁，2013（2）：5-10.

［2］ 李芳春，徐林平.切分轧制［M］.北京：冶金工业出版社，1995.

［3］ 姜振峰.圆钢切分导卫装置的设计［J］.轧钢，2005（1）：53-56.