Φ16 mm热轧带肋钢筋低温控轧四切分轧制技术开发

李俊芳

（石横特钢集团有限公司生技部，山东 泰安271000）

1 前 言

切分轧制因其“以切代轧”的独特优势，带来能源消耗的大幅降低和效率的显著提升。2019 年以来，石横特钢在Φ16 mm 三切分工艺的基础上，以控轧控冷全连轧二棒生产线为载体，深挖当前工艺装备潜能，通过优化精轧孔型、轧辊材质、穿水装置等措施，解决了切分升级过程中出现的折叠缺陷、K1 顶出口故障和孔型磨损快等问题，实现了低温精轧条件下Φ16 mm四切分工艺的成功开发。

2 技术开发应用条件

石横特钢二棒生产线于2010 年12 月份投产，是国内设计、先进技术集成应用最多的一条轧钢棒材生产线。该生产线关键技术工艺自主设计，整体生产线由双蓄热步进式加热炉、改进型高刚度轧机、控轧控冷设备、108 m 冷床、850 t 大冷剪、三段链、在线自动计数器、打捆机等设备组成，是一条集现代轧钢技术和机械、电子、液压、气动、仪表于一体的技术密集型生产线。该生产线充分吸收了国内外先进的棒材工程技术实践经验，首创了“低温多切分精轧”工艺，实现高效热值仪技术、全线主传动交—直—交变频调速技术、全线低温轧制技术、粗中轧紧凑式布置技术、轧机多切分轧制技术、长辊身轧制技术、无张力和微张力轧制技术、双速比减速机技术、控轧控冷技术、全线温度精确控制技术等41项先进技术的集成创新应用。

3 Φ16 mm四切分孔型、导卫设计方案

3.1 导卫设计

考虑到生产过程中料型的稳定性，减少或避免料偏不稳导致产品尺寸波动、质量无法保证，K1～K7首次全部使用了进口滚动导卫结构。

3.2 设计切分孔型系统

借鉴成熟的Φ14 mm 四切分孔型系统，对Φ16 mm四切分进行如下设计：

1）从提高生产顺行的角度出发，将中轧料型精确控制为Φ24 mm。

2）K6 孔型：为保证K5 压下量及料型稳定性，辊缝根据料型设定为24 mm。

3）K5 立箱孔型：为缓解15 架超负荷及线差问题，槽底宽设计为20.5 mm，槽口宽设计为26.5 mm，圆角设计为R3.5 mm，高度设计为80 mm。为保证后架次的料型及横肋的充满度，要求调整时不能过小，轧制负荷必须在12%以上。

4）K4 预切分孔型：预切分为切分生产的关键道次，直接影响成品的线差及尺寸。为保证两边线充满度及磨损量，预切分孔型设计为中线面积较边线小2%～3%的圆孔型。

5）K3 切分孔型：切分道次作用是对轧件两边线料型进行规整，为切分做好料型准备。此道次延伸系数最佳范围为1.10～1.25。根据经验及成品尺寸的特点，切分带厚度设计为1.4 mm，切分带过厚过宽，在K2道次压不合，造成成品孔型较早出现轧痕，同时切分轮受力过大，出现烧导卫轴承事故；过薄，切分带直接被碾到K2料表面，在成品道次出现折叠现象。切分孔设计为中线比边线小2%的圆切分孔型。

6）K2孔型：为保证成品横肋高度，设计为椭圆孔型。

4 试轧存在的问题及解决方案

2019年10月—12月，对Φ16 mm规格带肋钢筋四切分工艺分别进行了3次试轧，通过对试轧过程中出现的问题逐项分析原因，有针对性的制订解决措施，成功实现了工业化生产。

1）针对K3 孔两边线出现尖锐耳子，成品容易出现折叠缺陷问题，优化K3孔型，将两侧槽口宽度由87 mm改为89.5 mm，外圆角由R2改为R6，K4外圆角由R2改为R6。

2）针对成品横肋高在标准下限，边线横肋顶部出豁口问题，制订措施保证精轧机K2、K3、K4来料尺寸，修改 K2 孔型，槽口宽度由28 mm 变为29.37 mm，圆弧半径由24.8 mm 改为25.5 mm，提高切分楔的加工效果。

3）针对K3 出口切分导卫导轮碎两次、切分轮轴承出现抱死、切分轮断裂等问题，将K3孔型增加两边线宽度，同时加大两边线外圆角，适当减小K3辊缝，减小切分导卫冲击力，加强对切分轮的冷却。

4）针对分不清北2 线和南2 线，容易出现误导料型调整问题，对K1进行打标点标记，区别开4线。

5）针对K2孔不耐磨，约5 h更换1次，成品容易出现切分带加工不好的现象，将K2 材质优化为碳化钨。

6）针对尾钢上钢困难问题，优化收口尺寸，发明了一种棒材多线切分轧制控冷用收集导槽。

7）针对K3顶出口问题，优化控轧穿水装置，由原来的文氏管穿水结构优化为环形穿水管，头部增加不冷段，K1～K3之间切分导槽下方开口，便于外排冷却水，通过调整扭转导卫间隙，使扭转角度严格控制在85～95°。

5 研究成果

Φ16 mm规格带肋钢筋的四切分轧制技术的成功开发，形成了多项专利技术：

1）通过优化穿水装置，由1/2＋1/2型式穿水管优化为1/4＋3/4，提高了穿水压力，实现了全长性温度均匀，解决了翘头尾问题，授权实用新型《一种棒材“1/4＋3/4”型控冷装置》（ZL201921240014.5）。

2）为解决表面颜色锈蚀问题，授权实用新型《一种棒材切分轧制控冷用反扑水装置》（ZL201921459041.1），可有效吹扫钢材穿水后表面带水。

3）为解决尾钢上冷床困难以及4#飞剪前收口导槽易变形导致的堆钢问题，通过优化导槽连接强度、优化安装方式，优化导槽尺寸间距及角度，降低了堆钢风险，授权实用新型《一种棒材多线切分轧制控冷用收集导槽》（ZL201921458990.8）。

4）随着生产节奏的稳定提升，成品齐头辊道出现齐头困难、定尺率、成材率指标差的问题，通过增加一块斜面板，改变钢材在齐头辊道内的运行轨迹，由左右分散式变为下压式，解决了不好齐头的问题，授权实用新型《一种多切分棒材齐头装置》（ZL201921240032.3）。

6 结 论

6.1 石横特钢通过优化精轧孔型、轧辊材质、穿水装置等措施，解决了切分升级过程中出现的折叠缺陷、K1顶出口故障和孔型磨损快等问题，实现了低温精轧条件下Φ16 mm 四切分工艺的成功开发，形成了多项专利技术。

6.2 切分升级后，从线差、产品表面质量、料型稳定性及性能情况看，工艺成熟稳定。较实施前同比降低轧制电耗5.53 kW·h/t、煤气消耗2.5 kg标煤/t，提高机时产量15 t/h。该技术可成功移植到国内同类型棒材生产线，发挥技术创新的乘法效应，单线年利税可达6 000万元以上。