李順奎，黃承飛，金 梁，王 浩

（廣西鋼鐵棒線廠，廣西 防城港 538003）

新國(guó)標(biāo)（GB/T 1499.2-2018）標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定鋼材組織不得有影響使用性能的其它組織（如基圓上出現(xiàn)的回火馬氏體組織）, 鋼筋宏觀金相不能出現(xiàn)截面基圓外圍有明顯不同于內(nèi)部區(qū)域襯度的封閉環(huán)。我廠新國(guó)標(biāo)前采用的是傳統(tǒng)的軋后穿水生產(chǎn)工藝以保證產(chǎn)品性能。而為滿足新國(guó)標(biāo)新要求，必須取消強(qiáng)穿水工藝，取而代之的是通過(guò)大量增加Mn、Si、V等合金實(shí)現(xiàn)合金強(qiáng)化，以當(dāng)前合金成本必然導(dǎo)致鋼坯成本大幅上升。因此為滿足新國(guó)標(biāo)要求，進(jìn)一步提高產(chǎn)品品質(zhì)、降低生產(chǎn)成本、提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)三、四棒進(jìn)行控軋控冷技術(shù)升級(jí)改造，最終實(shí)現(xiàn)新舊國(guó)標(biāo)平滑過(guò)渡，實(shí)現(xiàn)坯料成本不增加。

1 控軋控冷工藝技術(shù)原理

通過(guò)控制軋制、控制冷卻等方式控制高溫狀態(tài)的奧氏體形態(tài)，以及控制奧氏體向低溫狀態(tài)的鐵素體+珠光體轉(zhuǎn)變的溫度、路徑、轉(zhuǎn)變時(shí)間[1]。嚴(yán)格控制晶粒長(zhǎng)大，使最終產(chǎn)品得到細(xì)小而均勻的晶粒，達(dá)到高強(qiáng)度和高韌性的高品質(zhì)鋼材性能。在軋線最后兩個(gè)道次前增加控制冷卻，并設(shè)置回復(fù)段，控制軋件進(jìn)K2軋機(jī)前的溫度，實(shí)現(xiàn)在再結(jié)晶溫度以下或雙相區(qū)軋制。通過(guò)設(shè)計(jì)最后兩個(gè)道次的變形量，使晶粒破碎形變誘導(dǎo)鐵素體相變[1]，軋后增加控冷段和恢復(fù)段，完成均勻分級(jí)控冷，最終達(dá)到細(xì)化晶粒提高鋼材性能的目的。

2 控軋控冷改造前現(xiàn)狀

柳鋼棒線型材廠共6條棒材、2條高線以及1條型材生產(chǎn)線，其中棒材生產(chǎn)線主要軋制螺紋鋼。本次改造涉及的是三、四棒，基本情況如下：三、四棒16架與17架間距離為5m，三棒進(jìn)精軋前無(wú)預(yù)穿水，軋后K1至3#飛剪30m，四棒進(jìn)精軋前設(shè)有預(yù)穿水，距離22.5m，軋后K1至3#飛剪30m。因三、四棒軋工藝距離較短，無(wú)法滿足K2、K3之間增加控冷和回復(fù)段需求，需要對(duì)三、四棒控軋控冷項(xiàng)目進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。

3 控軋控冷工藝設(shè)計(jì)

3.1 鋼坯成分設(shè)計(jì)

三、四棒HRB400E抗震鋼筋成分設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 三、四棒HRB400E成分設(shè)計(jì)（%）

3.2 控軋控冷工藝距離設(shè)計(jì)

圖1中（a）、（b）分別為φ12mm螺四切分、φ25mm螺單線K3到K2間冷卻曲線模型，結(jié)合軋件速度，根據(jù)圖示模擬出φ12mm螺K3后控冷距離最短需要40m，規(guī)格越大，需要回復(fù)時(shí)間越長(zhǎng)，根據(jù)四棒產(chǎn)品規(guī)格定位為φ12mm～φ18mm螺多線切分，因此四棒K3至K2距離設(shè)計(jì)46m。而φ25mm螺K3至K2間距則需要達(dá)到56m，根據(jù)三棒產(chǎn)品定位為φ18mm～φ25mm螺兩切分，因此設(shè)計(jì)三棒K3至K2間距為58m。

圖1 不同規(guī)格控軋冷卻曲線模型

3.3 軋機(jī)布置

根據(jù)工藝距離布置情況，盡可能降低投資成本，廠部決定設(shè)備以利舊為主，在原有廠房基礎(chǔ)上進(jìn)行改造。前16架軋機(jī)保持不變，為能拉開(kāi)K3至K2距離，將原17架、18架軋機(jī)拆除，新增19、20架軋機(jī)，同時(shí)拆除3#飛剪，新增4#飛剪。為保證冷床裙板拋鋼正常，4#飛剪至冷床第一塊動(dòng)齒長(zhǎng)度與原3#飛剪至冷床第一塊裙板長(zhǎng)度一致，即冷床整體往后挪，騰出工藝距離。

4 生產(chǎn)工藝情況

4.1 溫度參數(shù)控制

為實(shí)現(xiàn)兩相區(qū)軋制，需對(duì)軋件進(jìn)K2溫度進(jìn)行控制，同時(shí)為滿足新國(guó)標(biāo)所要求的鋼材組織不得有影響使用性能的其它組織（如基圓上出現(xiàn)的回火馬氏體組織）, 鋼筋宏觀金相不能出現(xiàn)截面基圓外圍有明顯不同于內(nèi)部區(qū)域襯度的封閉環(huán)，對(duì)上冷床溫度進(jìn)行調(diào)整，如表2。

表2 三、四棒各項(xiàng)溫度控制表（℃）

4.2 成品性能

表3 三、四棒各規(guī)格成品性能

按照預(yù)先設(shè)計(jì)坯料成分以及溫度控制參數(shù)進(jìn)行批量生產(chǎn)，成品各項(xiàng)力學(xué)性能均滿足新國(guó)標(biāo)要求，并且性能持續(xù)穩(wěn)定。

4.3 成品金相組織

圖2 成品宏觀金相和金相組織

5 生產(chǎn)問(wèn)題分析

5.1 頭部咬鋼狀態(tài)變化

在新國(guó)標(biāo)前，K3與K2軋機(jī)間距僅有5m，軋件頭部即使出現(xiàn)不規(guī)則，咬入角也能滿足咬入條件，并且軋件頭部仍處于完全奧氏體化狀態(tài)，變形抗力較小[1]，不易出現(xiàn)頭部打滑造成堆鋼事故。但通過(guò)控軋控冷工藝升級(jí)后，K3至K2軋機(jī)間距變長(zhǎng)，并且設(shè)計(jì)有控冷段，軋件頭部經(jīng)控冷段后溫度變低，變形抗力變大，經(jīng)常出現(xiàn)咬不進(jìn)K2，嚴(yán)重影響成材率和作業(yè)率。

通過(guò)對(duì)控冷段控制閥門(mén)進(jìn)行改造，編譯程序?qū)崿F(xiàn)頭部不冷段功能，軋件頭部不控冷，可以解決頭部咬入問(wèn)題。但因閥門(mén)響應(yīng)時(shí)間影響，投入頭部不冷段后造成成品頭部不冷段接近5m性能不合，按要求被迫丟廢，影響成材率。為減少金屬流失，對(duì)不冷段閥門(mén)進(jìn)行調(diào)試，投入超前系數(shù)，減少不冷段長(zhǎng)度。另外，考慮到K1與K2的延伸問(wèn)題，軋后成品長(zhǎng)度仍有3米左右不冷段長(zhǎng)度，利用軋后控冷調(diào)節(jié)上冷床溫度，解決頭部不冷段性能不合問(wèn)題。

5.2 工藝備件影響變化

投入控軋控冷技術(shù)后，K2、K1兩道次軋制溫度變低，軋輥消耗明顯增加，軋輥過(guò)鋼量較原工藝相比減少30%左右，增加K1輥換槽次數(shù)，影響作業(yè)率。為提高作業(yè)率，針對(duì)控軋控冷技術(shù)，K1、K2兩道次采用材質(zhì)更好的軋輥以減少換槽次數(shù)及改善成品質(zhì)量。

另外，采用控軋控冷技術(shù)后，因鋼頭上下側(cè)溫度存在差異，K1出口夾板舌尖易被頂斷，造成軋件頭部“勾頭”直接在K1出口導(dǎo)衛(wèi)堆鋼，或“勾頭”經(jīng)過(guò)軋后控冷區(qū)，堵在控冷段內(nèi)造成堆鋼事故。通過(guò)分析，可將K2前控冷段殘余水清清除，避免因軋制間隔短，控冷段內(nèi)殘余水造成下一軋件頭部出現(xiàn)上下溫度不均勻。同時(shí)改善K1出口夾板舌尖材質(zhì)，改善舌尖開(kāi)口角度。

5.3 設(shè)備備件對(duì)工藝順行的影響

控軋控冷技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，依賴于控軋區(qū)的控冷設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定以及軋后控冷設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定。在控軋控冷技術(shù)中，能否在兩相區(qū)內(nèi)軋制即控軋溫度將主導(dǎo)成品性能的關(guān)鍵[1]，而控制控冷段的閥門(mén)無(wú)疑是重中之重，本次升級(jí)采用的閥門(mén)是進(jìn)口角座閥。角座閥在實(shí)際控制過(guò)程中，通過(guò)壓縮空氣和彈簧控制閥門(mén)啟停，因控制頭部不冷段，閥門(mén)啟停頻繁，閥門(mén)備件損壞率增加。角座閥本身工作原理，對(duì)閥門(mén)控制元件內(nèi)部工作環(huán)境要求極高，水霧、雜質(zhì)將直接影響角座閥的工作狀態(tài)。以上多重因素的影響，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，因角座閥故障造成成品性能不合日益增多，同時(shí)更換角座閥造成作業(yè)率降低。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察及結(jié)合角座閥工作原理分析，首要條件是申報(bào)充足備件，保證生產(chǎn)需求；其次，優(yōu)化角座閥氣源清潔度，減少壓縮空氣的水分及雜質(zhì)含量，以及制作閥門(mén)保護(hù)罩，減少外部水氣及雜質(zhì)進(jìn)入閥門(mén)內(nèi)部，提高閥門(mén)工作環(huán)境；最后重新設(shè)計(jì)控冷段水、氣控制方式，降低故障點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)生產(chǎn)。

6 結(jié)語(yǔ)

柳鋼三、四棒控軋控冷工藝升級(jí)改造經(jīng)過(guò)半年的生產(chǎn)，通過(guò)廠部各類(lèi)技術(shù)人員持續(xù)攻關(guān)，各項(xiàng)指標(biāo)已回歸正常，班產(chǎn)量屢創(chuàng)新高，在企業(yè)降成本工作中日益顯現(xiàn)。