劉思洋，丁寧，卜俊男，李洋

（鞍鋼股份有限公司大型廠，遼寧 鞍山114021）

預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋簡稱精軋螺紋鋼，是在整條鋼筋上軋有不連續(xù)的外螺紋的高強(qiáng)度、大直徑、高精度直條鋼筋［1］，廣泛應(yīng)用于高速公路、高速鐵路的大型橋梁及邊坡錨固工程，具有連接、錨固簡便、安全可靠、施工方便等優(yōu)點(diǎn)［2］，市場前景廣闊。在預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋生產(chǎn)過程中，要求其兩側(cè)螺紋必須在同一螺旋線上，即通常所說的鋼筋兩面螺紋“相位”一致，以保證連接器或錨具的內(nèi)螺紋能夠與鋼筋外螺紋直接有效配合。

鞍鋼股份有限公司大型廠（以下簡稱大型廠）在進(jìn)行Φ25 mm預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋試制過程中，發(fā)現(xiàn)了橫肋錯牙和力學(xué)性能不符合標(biāo)準(zhǔn)的問題。為了解決上述問題，保證螺紋鋼筋順利生產(chǎn)，對問題進(jìn)行了分析，并提出了改進(jìn)措施。

1 存在的問題及分析

1.1 橫肋錯牙

《預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋》GB/T 20065-2016標(biāo)準(zhǔn)要求螺紋鋼筋外形呈螺紋狀無縱肋且鋼筋兩側(cè)螺紋在同一螺旋線上。大型廠首次試制出的Φ25 mm預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋軋件如圖1所示，從圖中可以看出，軋件橫肋出現(xiàn)錯牙，即鋼筋上下橫肋的起始點(diǎn)錯開距離較大，且不能形成連續(xù)的螺旋線，外形不符合標(biāo)準(zhǔn)，使用時(shí)出現(xiàn)鋼筋與套筒或連接器無法配合的問題。

圖1 軋件實(shí)物圖

針對軋件出現(xiàn)的橫肋錯牙問題，分別從以下方面進(jìn)行分析。

（1）對成品的孔型設(shè)計(jì)圖和軋輥實(shí)際車削情況進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)軋輥橫肋車削角度與設(shè)計(jì)要求不符，設(shè)計(jì)橫肋角度為81°，而實(shí)測橫肋角度為80.6°，即軋槽精度出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致橫肋無法連接成一條連續(xù)的螺旋線。

（2）查看試制過程中軋制參數(shù)設(shè)置情況，發(fā)現(xiàn)軋輥的上下輥橫肋起始點(diǎn)未對齊，導(dǎo)致軋件上下橫肋的起始點(diǎn)錯開距離較大，最終出現(xiàn)橫肋錯牙。

1.2 力學(xué)性能不符合標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)國標(biāo)GB/T 20065-2016要求，預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋力學(xué)性能及首次試制成品力學(xué)性能對比如表1所示。對比數(shù)據(jù)可以看出，各牌號成品屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度均不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋標(biāo)準(zhǔn)力學(xué)性能要求及首次試制成品性能對比

大型廠預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋試制采用控軋控冷工藝生產(chǎn)，首次試制的工藝參數(shù)見表2。

表2 首次試制控軋控冷工藝參數(shù)

成品性能不符合標(biāo)準(zhǔn)的原因?yàn)椋?/p>

（1）性能不符合標(biāo)準(zhǔn)的主要原因?yàn)榭乩淠芰Σ蛔悖摻钔獗砻嫖葱纬苫鼗瘃R氏體，導(dǎo)致成品的力學(xué)性能較低；同時(shí)控冷能力不足會導(dǎo)致軋件出穿水冷卻裝置后的溫度過高，軋件上冷床后其自回火過程將會使成品表面通過淬火形成的回火索氏體組織消除，降低了成品的強(qiáng)度。

（2）性能不符合標(biāo)準(zhǔn)的次要原因?yàn)轭A(yù)穿水冷卻裝置未投入，大型廠小型分廠穿水冷卻裝置的能力有限，其冷卻能力無法保證軋件上冷床的溫度低于600℃，成品外表面無法形成馬氏體組織，因此造成了成品力學(xué)性能不足。

2 改進(jìn)措施

2.1 提高軋槽加工精度

預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋開發(fā)的難點(diǎn)在于軋制出的鋼筋能夠直接套上套筒，因此對軋槽加工精度要求極高。為了解決首次試制出現(xiàn)的橫肋錯牙問題，采取措施以提高軋槽的加工精度。

軋制時(shí)，對首次車削的軋槽橫肋角度進(jìn)行測量，方法如下：

（1）預(yù)先試制好標(biāo)準(zhǔn)橫肋角度樣板。

（2）將樣板與軋槽橫肋任意一個起始點(diǎn)對齊，測量另一起始點(diǎn)與樣板的偏移距離。

（3）通過偏移距離計(jì)算出實(shí)際橫肋角度以及與目標(biāo)橫肋角度的差值，再根據(jù)差值修改銑床數(shù)控程序參數(shù)，從而得到目標(biāo)橫肋角度。

國標(biāo)GB/T 20065-2016鋼筋外形尺寸偏差要求如表3所示，其中螺紋高、螺紋底寬、螺距、導(dǎo)角的加工精度決定了套筒能否順暢與鋼筋配合。

表3 鋼筋外形尺寸偏差要求

2.2 優(yōu)化調(diào)整辦法

《預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋》GB/T 20065-2016標(biāo)準(zhǔn)要求鋼筋外形采用螺紋狀無縱肋且鋼筋兩側(cè)螺紋在同一螺旋線上，其外形如圖2所示。因此在保證軋槽加工精度的前提下，軋制過程中的調(diào)整制度也起到了關(guān)鍵的作用。

圖2 鋼筋表面與截面形狀

大型廠采用試小樣的方法檢驗(yàn)上下輥橫肋是否出現(xiàn)錯牙現(xiàn)象，再根據(jù)實(shí)際情況，通過軋機(jī)相位調(diào)整裝置順時(shí)針或逆時(shí)針調(diào)整，使上下輥橫肋起始點(diǎn)對齊，然后再次采用試小樣的辦法檢驗(yàn)，看套筒或連接器是否可以順暢的與小樣配合，直至可以順利旋入，調(diào)整完畢后，鎖定相位調(diào)節(jié)裝置后可進(jìn)行生產(chǎn)。

2.3 改進(jìn)控軋控冷工藝

由于試制生產(chǎn)的軋件力學(xué)性能不符合標(biāo)準(zhǔn)，決定對控軋控冷工藝進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)后的控軋控冷工藝參數(shù)見表4.

表4 改進(jìn)后控軋控冷工藝參數(shù)

由表4可以看出改進(jìn)后的控軋控冷工藝，增加了預(yù)穿水冷卻裝置，控制軋件在各關(guān)鍵控制點(diǎn)的溫度，從而確保成品性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。與表3前期試制參數(shù)對比，投入預(yù)穿水冷卻裝置后，控冷能力提高，軋件在進(jìn)入精軋機(jī)組前能夠快速冷卻，增加了軋件的過冷度，確保軋件進(jìn)入精軋機(jī)組的溫度低于850℃；穿水冷卻裝置水量由423 m3/h提高到600 m3/h，水壓由0.5 MPa提高到1.6 MPa，成品上冷床溫度大幅度降低，軋件出穿水冷卻裝置的溫度低于400℃，上冷床的回火溫度在600℃左右，成品外表面為回火馬氏體組織，芯部為鐵素體和珠光體組織，力學(xué)性能得到提升。

3 改進(jìn)效果

在提高軋槽加工精度、規(guī)范調(diào)整制度并改進(jìn)控制控冷工藝措施后，再次進(jìn)行了Φ25 mm預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋的軋制生產(chǎn)，并對成品的外形尺寸和力學(xué)性能進(jìn)行校驗(yàn)。軋制后的成品沒有出現(xiàn)橫肋錯牙問題，并可與套筒順利配合，如圖3所示。

圖3 實(shí)物與套筒配合圖

對軋件的力學(xué)性能進(jìn)行檢驗(yàn)，成品性能檢驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 成品性能檢驗(yàn)結(jié)果

由表5可以看出，改進(jìn)后的成品性能均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，且采用控軋控冷工藝生產(chǎn)的PSB785、PSB830 Φ25 mm預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋性能穩(wěn)定性較高，軋件的頭中尾部位的屈服強(qiáng)度波動范圍在30 MPa以內(nèi)，性能富余量較大。

綜上所述，鞍鋼大型廠軋制的預(yù)應(yīng)力混泥土用螺紋鋼筋的外形尺寸和力學(xué)性能均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，可以進(jìn)行生產(chǎn)。

4 結(jié)語

鞍鋼股份有限公司大型總廠在經(jīng)過修改軋輥數(shù)控車削程序后，軋槽加工精度滿足設(shè)計(jì)要求；優(yōu)化調(diào)整辦法解決了經(jīng)軋螺紋鋼“錯牙”情況；調(diào)整控軋控冷工藝使成品力學(xué)性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求并提高了產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性，使產(chǎn)品達(dá)到了高效和優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。