張忠峰，王長(zhǎng)生，肖立軍，曹文強(qiáng)，孟麗軍

（石橫特鋼集團(tuán)有限公司，山東 泰安 271612）

石橫特鋼集團(tuán)有限公司棒材廠于2005 年4 月份建成投產(chǎn)，生產(chǎn)能力為60 萬(wàn)t/a。產(chǎn)品規(guī)格為Φ 12～Φ32 mm 熱軋帶肋鋼筋和Φ16～Φ42 mm 熱軋圓鋼，其中Φ12 mm熱軋帶肋鋼筋采用四切分、Φ14～Φ16mm 熱軋帶肋鋼筋采用三切分和Φ18 mm 熱軋帶肋鋼筋采用二切分軋制工藝，連鑄坯規(guī)格165 mm×165 mm×12 000 mm，單重2 540 kg。為拓寬市場(chǎng)，公司決定開(kāi)發(fā)符合英標(biāo)《BS 4449-2005+A3-2016 鋼筋混凝土用鋼—可焊接鋼材（帶肋鋼筋盤(pán)螺和開(kāi)卷產(chǎn)品）規(guī)范》中B500B 牌號(hào)D13 mm（D13為非優(yōu)選直徑）熱軋帶肋鋼筋。通過(guò)不斷改進(jìn)生產(chǎn)工藝，終于開(kāi)發(fā)成功并批量化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品性能的穩(wěn)定，獲得了國(guó)外客戶(hù)的認(rèn)可。

1 生產(chǎn)線(xiàn)工藝設(shè)備特點(diǎn)

棒材生產(chǎn)線(xiàn)為高架式，加熱爐為雙蓄熱式步進(jìn)梁式，最大冷坯加熱能力為150 t/h，主軋跨總共有18架高剛度短應(yīng)力線(xiàn)軋機(jī)，軋機(jī)組成為Φ610×6+Φ 430×6+Φ430×2+Φ370×4，平立交替布置，其中第16、18架軋機(jī)為平立可轉(zhuǎn)換式，18架軋機(jī)后布置有20 m 長(zhǎng)的新一代控冷裝置，冷床面積為96 m×12.5 m，冷剪機(jī)為850 t 固定剪[1］。工藝流程為：備料→裝爐→加熱→高壓水除鱗→夾送輥夾送→粗軋→1#飛剪剪頭尾→中軋→2#飛剪剪頭尾→精軋→飛剪倍尺分段（3#、4#剪子）→控冷裝置→冷床冷卻→850 t 冷剪切定尺→檢驗(yàn)→短尺挑揀→計(jì)數(shù)→打捆→稱(chēng)重→掛牌、入庫(kù)。

2 英標(biāo)B500BD13標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)要求

根據(jù)英標(biāo)《BS 4449-2005+A3-2016 鋼筋混凝土用鋼—可焊接鋼材（帶肋鋼筋盤(pán)螺和開(kāi)卷產(chǎn)品）規(guī)范》要求，B500B產(chǎn)品的力學(xué)性能、化學(xué)成分以及橫截面面積、質(zhì)量及允許偏差不同于國(guó)標(biāo)熱軋帶肋鋼筋。

力學(xué)性能要求見(jiàn)表1。化學(xué)成分要求見(jiàn)表2。橫截面面積、質(zhì)量及允許偏差要求見(jiàn)表3。為了保證鋼筋在混凝土內(nèi)的握裹力，標(biāo)準(zhǔn)要求相對(duì)肋面積不小于0.056。

表1 B500B性能要求

表2 化學(xué)成分要求（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %

表3 橫截面面積、每米質(zhì)量及允許偏差

3 D13 mm帶肋鋼筋四線(xiàn)切分生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

3.1 技術(shù)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)總體思路

開(kāi)發(fā)D13四線(xiàn)切分生產(chǎn)有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：一個(gè)是精軋區(qū)孔型系統(tǒng)的選擇及設(shè)計(jì)，直接關(guān)系成品尺寸是否穩(wěn)定；一個(gè)是化學(xué)成分及生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)，直接關(guān)系性能。經(jīng)研究分析，粗中軋孔型系統(tǒng)采用成熟的Φ12 mm 四線(xiàn)切分孔型系統(tǒng)，精軋區(qū)孔型系統(tǒng)以Φ12 mm四線(xiàn)切分孔型系統(tǒng)為基礎(chǔ)，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用淬火在線(xiàn)熱處理技術(shù)途徑來(lái)保證產(chǎn)品性能，并以此進(jìn)行化學(xué)成分體系設(shè)計(jì)。

3.2 孔型設(shè)計(jì)

結(jié)合已有四切分孔型系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，D13 mm帶肋鋼筋按以下原則設(shè)計(jì)。

（1）K7道次孔型。因K6主電機(jī)較小，僅為800 kW，因此K7 采用橢圓孔形狀，減少K6 道次壓下量，為防止出耳子，外圓角設(shè)計(jì)為R為6 mm。

（2）K6道次孔型。為達(dá)到切分效果，采用切分軋制通用設(shè)計(jì)思路，為平槽，料高設(shè)計(jì)為20.2 mm。

（3）K5道次孔型。K5設(shè)計(jì)為立箱，側(cè)壁斜度按10%設(shè)計(jì)，高為58.1 mm，槽底寬為17.5 mm，槽口寬為22.5 mm。對(duì)k6料型寬度方向進(jìn)行加工，并控制兩邊線(xiàn)成品尺寸。

（4）K4預(yù)切分孔型。綜合考慮主電機(jī)功率，此道次延伸系數(shù)選1.246，中間兩線(xiàn)孔型面積比兩側(cè)大1.5%，切分楔兩楔間距設(shè)計(jì)為6.7 mm。預(yù)切分楔角度設(shè)計(jì)時(shí)考慮與K3孔切分楔角度的配合及耐磨性，設(shè)計(jì)為72°，切分楔圓角一般選為r1.4 mm，過(guò)小不耐磨。

（5）K3 切分孔型。此道次延伸系數(shù)選1.15，切分楔間距為1.04 mm，輥縫為3 mm，切分楔角度為54°，切分楔圓角設(shè)計(jì)為r為0.75 mm。

（6）K2 孔型。經(jīng)計(jì)算，此道次寬展系較小，可以與Φ12 mm熱軋帶肋鋼筋通用。

（7）K1孔型設(shè)計(jì)。由于在英標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)D13 mm規(guī)格，且無(wú)橫肋高尺寸，因此根據(jù)有關(guān)計(jì)算，按表4中參數(shù)尺寸進(jìn)行孔型設(shè)計(jì)。

表4 成品K1內(nèi)控尺寸參數(shù) mm

（8）最終孔型設(shè)計(jì)。根據(jù)以上孔型設(shè)計(jì)原則，K1～K7道次孔型圖設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。

圖1 D13四切分孔型示意圖

圖2 切分導(dǎo)衛(wèi)示意圖

3.3 關(guān)鍵道次導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計(jì)

（1）K4道次導(dǎo)衛(wèi)：進(jìn)、出口導(dǎo)衛(wèi)總成同Φ12 mm熱軋帶肋鋼筋K4，僅優(yōu)化插件尺寸：導(dǎo)輪V形角度設(shè)計(jì)為94°，重新加工出口內(nèi)腔，尺寸比軋件大8 mm，長(zhǎng)度為560 mm。

（2）K3道次導(dǎo)衛(wèi)：進(jìn)、出口導(dǎo)衛(wèi)總成同Φ12 mm熱軋帶肋鋼筋K3，僅優(yōu)化插件尺寸：出口切分導(dǎo)衛(wèi)示意圖見(jiàn)圖3[1］，切分輪角度為90°。

圖3 壓蓋尺寸示意圖

3.4 化學(xué)成分設(shè)計(jì)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)計(jì)化學(xué)成分見(jiàn)表5。

表5 B500BD13的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %

3.5 控冷工藝參數(shù)設(shè)計(jì)

為滿(mǎn)足性能要求，控冷參數(shù)及溫度控制見(jiàn)表6。

表6 B500BD13控冷工藝參數(shù)設(shè)計(jì)

3.6 關(guān)鍵工序操作要點(diǎn)

加熱工序做好三勤操作，開(kāi)軋溫度要穩(wěn)定控制在1 000～1 030 ℃。組批原則為單爐單批。軋機(jī)工序尺寸控制見(jiàn)表7。

表7 B500BD13尺寸控制要求 mm

注意事項(xiàng)：（1）注意橫肋末端間隙的控制。（2）縱肋高不得超過(guò)公稱(chēng)直徑×0.1。（3）做好上冷床溫度各線(xiàn)鋼溫均勻性控制，各線(xiàn)之間線(xiàn)差不超20 ℃，不得肉眼看出色差。（4）重量偏差控制：負(fù)差按2%～2.5%控制。單支每米負(fù)差率±4.5%。（5）實(shí)際性能控制。屈服強(qiáng)度530～620 MPa，強(qiáng)屈比≥1.10，抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度之比≮1.10。彎曲性能，將試樣彎曲到90°，最大彎芯直徑4d（d為公稱(chēng)直徑），之后將試樣反向彎曲至少20°。試驗(yàn)后，試樣表面應(yīng)沒(méi)有明顯斷裂或裂痕。

精整工序。（1）鋼材打捆支數(shù)及定尺偏差見(jiàn)表8。（2）包裝要求共打7 道，兩頭和最中間1 道（第4道）需打雙股。（3）標(biāo)牌懸掛兩個(gè)。

表8 B500BD13打捆和定尺要求

4 生產(chǎn)中故障原因及解決措施

4.1 16架頂出口

主要原因?yàn)镵4軋機(jī)剛度差、徑向彈跳大，料型超出標(biāo)準(zhǔn)工藝要求，導(dǎo)致軋輥切分楔崩掉。采取主要措施：加工壓蓋尺寸，消除配合間隙，提高軋機(jī)剛性[2］。通過(guò)修磨壓蓋尺寸L，消除與拉桿接觸處的間隙，進(jìn)而消除彈跳。首先測(cè)量出壓蓋深入機(jī)架槽的深度，修磨壓蓋與機(jī)架的接觸面，減小壓蓋尺寸L，達(dá)到消除壓蓋和拉桿的間隙目的。壓蓋結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3[3］。

4.2 切分刀粘鋼

主要原因?yàn)榍蟹州喗嵌绕?、切分?dǎo)衛(wèi)冷卻不當(dāng)?shù)纫蛩亍Ｖ饕鉀Q措施有：（1）增加切分輪角度，由45°加大至46.5°，以增加外分力。（2）優(yōu)化冷卻水管，提高對(duì)切分輪的冷卻強(qiáng)度。

4.3 力學(xué)性能不穩(wěn)定

抽樣檢測(cè)數(shù)據(jù)，不同批次之間、四線(xiàn)強(qiáng)度差在530～590 MPa 波動(dòng)，成品前頭1～3 m 處最高達(dá)到630 MPa，存在超標(biāo)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。主要原因：加熱溫度波動(dòng)大，最大最小達(dá)到50 ℃；四線(xiàn)溫度不均勻，達(dá)到40 ℃以上。解決措施：控制鋼坯加熱溫度，嚴(yán)格控制在30 ℃以?xún)?nèi)；調(diào)整四線(xiàn)溫度，確保不超20 ℃，目測(cè)看不出色差；頭尾1～3 m長(zhǎng)度全部切廢。

4.4 相對(duì)肋面積小于標(biāo)準(zhǔn)

主要原因：成品橫肋高度小、橫肋間距大。解決措施：縮小橫肋間距；放大孔型，提高K1壓下量，提高K1孔型充滿(mǎn)度；橫肋肋高加深0.2 mm。

4.5 縱肋超出標(biāo)準(zhǔn)要求

尾部縱肋達(dá)到1.6 mm，超出標(biāo)準(zhǔn)1.3 mm 的技術(shù)要求。主要原因：全線(xiàn)18架軋機(jī)張力過(guò)大，導(dǎo)致后尾處于無(wú)張力時(shí)縱肋超標(biāo)。主要措施：調(diào)整全線(xiàn)張力控制，對(duì)粗軋機(jī)區(qū)實(shí)行微堆軋制，堆拉率在-0.5%～-1%，中軋區(qū)實(shí)行微張力軋制，堆拉率在0～0.2%[4］。

4.6 改進(jìn)效果

通過(guò)多次的生產(chǎn)工藝優(yōu)化及調(diào)試后，英標(biāo)B500BD13 mm 熱軋帶肋鋼筋的生產(chǎn)穩(wěn)定性、產(chǎn)品質(zhì)量改善取得了較好的效果，實(shí)現(xiàn)了外貿(mào)材創(chuàng)效。穩(wěn)定性顯著提高，通過(guò)提高軋機(jī)剛度，消除軋機(jī)彈跳，16#軋機(jī)頂出口故障率由0.13%降低到0.06%。通過(guò)優(yōu)化切分導(dǎo)衛(wèi)上的切分輪尺寸結(jié)構(gòu)，并加強(qiáng)切分輪冷卻，消除了生產(chǎn)中切分刀粘鐵的隱患。產(chǎn)品質(zhì)量的保證能力不斷提升，2021 年全年總計(jì)生產(chǎn)B500BD13 mm熱軋帶肋鋼筋鋼1.8萬(wàn)t，產(chǎn)品尺寸和力學(xué)性能完全符合BS 4449—2005《鋼筋混凝土用鋼—可焊接鋼材（帶肋鋼筋盤(pán)螺和開(kāi)卷產(chǎn)品）規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)要求，客戶(hù)反饋良好，未出現(xiàn)一次質(zhì)量異議或質(zhì)量投訴。英標(biāo)B500BD13 mm熱軋帶肋鋼筋力學(xué)性能統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表9。

表9 B500BD13力學(xué)性能統(tǒng)計(jì)

英標(biāo)B500BD13 mm 熱軋帶肋鋼筋四切分工藝的成功開(kāi)發(fā)顯著提升了成材率、電耗等各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，并在國(guó)內(nèi)同行業(yè)中處于先進(jìn)水平。相比于三切分生產(chǎn)，電耗降低10 kW·h/t 以上。實(shí)現(xiàn)噸鋼增效200元以上，年創(chuàng)效360萬(wàn)元，為公司創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。而且英標(biāo)B500BD13 mm熱軋帶肋鋼筋四切分工藝能降低電耗、煤耗等工序能耗，具有節(jié)約能源、清潔生產(chǎn)的特點(diǎn)，具有良好的社會(huì)效益。

5 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)英標(biāo)B500BD13 mm 熱軋帶肋鋼筋生產(chǎn)中出現(xiàn)的頂出口、切分刀粘鐵問(wèn)題，通過(guò)提高軋機(jī)剛性、優(yōu)化導(dǎo)衛(wèi)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)穩(wěn)定。為解決力學(xué)性能和成品尺寸不穩(wěn)定問(wèn)題，通過(guò)提高溫度工藝控制精度和優(yōu)化孔型、調(diào)整機(jī)架間張力，確保了產(chǎn)品質(zhì)量合格，最終形成了英標(biāo)B500BD13 mm 熱軋帶肋鋼筋四切分的穩(wěn)定軋制工藝。