馬加波，沈小二，董有寶，劉高年，陳前勝

（石橫特鋼集團(tuán)新疆昆玉鋼鐵有限公司，新疆 奎屯833200）

1 前 言

棒材切分軋制因其獨(dú)特的“以切代軋”的工藝特點(diǎn)可明顯地降低能源消耗，切分每增加一線，就可以省掉2 架軋機(jī)，節(jié)約能源消耗10%～20%［1］。新疆昆玉鋼鐵棒材線設(shè)計(jì)之初就在設(shè)備能力和參數(shù)上做了充足的準(zhǔn)備工作，所有切分規(guī)格均達(dá)到目前國(guó)內(nèi)最多切分線數(shù)或以上。熱軋帶肋鋼筋Φ12規(guī)格的為五切分，Φ14 的為四切分，Φ16、Φ18 均為三切分，Φ20、Φ22、Φ25 均為兩切分。一項(xiàng)新技術(shù)的突破，同時(shí)伴隨著許多需要改進(jìn)和提升的地方，每增加一線切分雖然能降低能耗，但又會(huì)數(shù)倍的增加調(diào)整難度。如何提高此項(xiàng)技術(shù)的穩(wěn)定性，降低其操作難度，從而改善切分產(chǎn)品性能指標(biāo)，成為新疆昆玉鋼鐵棒材工藝研究的重要課題，為此提出切分產(chǎn)品性能均勻性控制研究與應(yīng)用項(xiàng)目。

2 棒材切分軋制現(xiàn)狀

切分軋制由于預(yù)切料較寬，軋件邊部較中間冷卻快。隨著切分線數(shù)的增加，預(yù)切料越寬，溫差越大，再通過(guò)控軋穿水的急劇冷卻，使溫差進(jìn)一步加大，最終造成切分后兩邊線抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度較高，強(qiáng)屈比在下限。中線雖然強(qiáng)屈比較高，但抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度在下限，兩邊線與中線強(qiáng)度性能有時(shí)甚至相差50～60 MPa，對(duì)產(chǎn)品性能穩(wěn)定性帶來(lái)較大影響［2］。

3 提高產(chǎn)品性能的工藝措施

3.1 控軋工藝路線優(yōu)化

自2018 年11 月熱軋帶肋鋼筋新國(guó)標(biāo)實(shí)施后，為了降低合金成本，昆玉鋼鐵棒材仍采用控軋控冷工藝生產(chǎn)。在目前控軋控冷工藝布置形式下，控軋穿水后回火時(shí)間短，軋件表面溫度較低，同時(shí)由于控軋穿水后切分產(chǎn)品邊部溫度明顯低于中間溫度，存在精軋機(jī)咬入困難，容易造成軋廢及設(shè)備故障；為此提出優(yōu)化控軋工藝路線，將控軋穿水后回火時(shí)間延長(zhǎng)，降低溫度差。

控軋工藝路線改進(jìn)方案：通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，14#軋機(jī)與控軋管之間使用的旁通導(dǎo)槽底座長(zhǎng)度為2.7 m，控軋管長(zhǎng)度為3.2 m，長(zhǎng)度差0.5 m；控軋管前導(dǎo)管及出口導(dǎo)管可拆卸，長(zhǎng)度約0.5 m。將這兩部分拆除并改進(jìn)后，長(zhǎng)度上可以實(shí)現(xiàn)控軋管前移后安裝。通過(guò)控軋管整體前移，增加控軋穿水后回火時(shí)間。通過(guò)研究，自主設(shè)計(jì)制作了適用于14#軋機(jī)與控軋管之間的控軋管底座，控軋管前移后，由旁通+控軋+旁通布置改進(jìn)為控軋+旁通方式，軋件經(jīng)控軋穿水后回火長(zhǎng)度增加約2.7 m?？剀埼恢脙?yōu)化后，軋件穿水后溫度更為均勻，改善了精軋機(jī)咬入條件，降低了故障率，同時(shí)降低了切分產(chǎn)品線差，降低負(fù)差控制難度。改進(jìn)前后控軋溫度曲線對(duì)比如圖1所示。

圖1 改進(jìn)前、后控軋溫度曲線

3.2 控冷工藝路線優(yōu)化

新國(guó)標(biāo)實(shí)施后，為了保證金相組織合格，控冷溫度提高，控冷穿水管及開(kāi)口度減少，鋼材經(jīng)控冷穿水后心部與表面溫度差降低，根據(jù)規(guī)格不同，回火時(shí)間變化較大，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤，中小規(guī)格在3#飛剪位置鋼材表面溫度高于上冷床溫度，大規(guī)格在3#飛剪位置鋼材表面溫度低于上冷床溫度。說(shuō)明中小規(guī)格從3#飛剪到冷床鋼材是降溫過(guò)程，而大規(guī)格是升溫過(guò)程。為了既能保證金相組織合格，提高鋼材表面質(zhì)量，為此提出優(yōu)化控冷穿水管布置位置，根據(jù)不同規(guī)格研究上冷床回火時(shí)間，改善鋼材性能指標(biāo)。

控冷工藝路線改進(jìn)方案：通過(guò)統(tǒng)計(jì)各規(guī)格控冷穿水后3#飛剪位置與上冷床位置兩個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，研究中小規(guī)格控冷穿水管后移位置及大規(guī)格控冷穿水管前移位置，并對(duì)比控冷穿水后3#飛剪位置與上冷床位置溫度變化，觀察鋼材表面質(zhì)量變化情況。根據(jù)3#飛剪位置溫度與冷床回火溫度之間的關(guān)系，確定最優(yōu)控冷參數(shù)，同時(shí)定期檢測(cè)鋼材金相組織驗(yàn)證，總結(jié)控軋控冷參數(shù)配置的最佳組合?？乩浯┧芄灿? 組，每組兩個(gè)安裝位置，順序?yàn)?-1至5-2。經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)、研究對(duì)比分析，控冷穿水管位置確定為：Φ12、Φ14規(guī)格1-1、1-2，Φ16～Φ22 規(guī)格3-1、3-2，Φ25 規(guī)格4-1、4-2。控冷位置優(yōu)化后，鋼材穿水后溫度更為均勻，力學(xué)性能及金相組織更為穩(wěn)定，表面質(zhì)量也大幅改善。改進(jìn)前、后控冷溫度曲線對(duì)比如圖2所示。

圖2 改進(jìn)前、后控冷溫度曲線

3.3 力學(xué)性能試樣激冷方法

力學(xué)性能需使用常溫狀態(tài)下的試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，為了減少停機(jī)時(shí)間，只能對(duì)試樣進(jìn)行激冷。由于鋼材取樣后處于高溫狀態(tài)，急劇冷卻會(huì)造成性能偏差較大。另外，在試樣激冷過(guò)程中，因激冷方式不同，做出的性能也存在差異。通過(guò)大量數(shù)據(jù)試驗(yàn)對(duì)比，確定激冷樣在激冷前存放3 min后，試樣表面變黑。經(jīng)過(guò)激冷后，做出的性能比常溫下試樣性能屈服強(qiáng)度平均高約5 MPa左右，抗拉強(qiáng)度基本相同，強(qiáng)屈比高0.02。確定激冷樣送達(dá)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室3 min后再進(jìn)行激冷，同時(shí)，試樣灑水要均勻，在1次灑水后試樣表面的水基本蒸發(fā)后再進(jìn)行第2次激冷。經(jīng)過(guò)多次激冷，試樣溫度降到50 ℃以下，再將試樣放入水池冷卻，做出的激冷樣性能較為穩(wěn)定。為避免激冷樣做出的性能誤差，激冷樣屈服強(qiáng)度要求在內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)高于國(guó)標(biāo)40 MPa的基礎(chǔ)上再提高10 MPa。

3.4 控冷分線性能均勻調(diào)整法

控冷裝置分成兩組，每組由幾段組成。要求通過(guò)第1組控冷后各線溫度相同，以消除控軋后寬度方向上溫差對(duì)性能的影響。第2組根據(jù)性能調(diào)整各線溫度。在軋制時(shí)，先將控冷第1段各線溫度調(diào)整到基本一致，鋼材上冷床后取激冷樣，試樣按照從南線到北線逐支加長(zhǎng)，以便區(qū)分各線性能。根據(jù)激冷樣性能，通過(guò)分線調(diào)整控冷第2 段溫度，減少性能差；假如某線性能屈服強(qiáng)度偏高，強(qiáng)屈比低，則適當(dāng)提高此線冷床回火溫度；假如某線屈服強(qiáng)度偏低，強(qiáng)屈比高，則適當(dāng)降低此線冷床回火溫度。通過(guò)采用分線微調(diào)控冷最后一段各線溫差，保證切分各線性能差不超過(guò)10 MPa。以HRB400E鋼Φ12規(guī)格為例，五線最高屈服強(qiáng)度為455 MPa，最低為445 MPa。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)控軋控冷工藝路線優(yōu)化，增加了軋件穿水后的回火時(shí)間，均衡了軋件內(nèi)外部溫度，改善了預(yù)切料寬度方向上的溫差。采用控冷分線性能調(diào)整法進(jìn)一步彌補(bǔ)因穿水后溫度差異帶來(lái)的性能線差，避免了開(kāi)軋溫度和控軋溫度波動(dòng)帶來(lái)的性能變化較大的問(wèn)題，使軋件溫度均勻性大幅度提高。昆玉鋼鐵棒材切分產(chǎn)品性能線差控制在10 MPa 以?xún)?nèi)，為進(jìn)一步降低合金成本創(chuàng)造了良好的條件；同時(shí)由于軋件性能均勻性提高，各線變形抗力基本相同，減少了軋件翹頭翹尾現(xiàn)象，頂出口故障率明顯降低，成材率、負(fù)差率等經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)大幅提高。