石 佳

（河鋼集團(tuán)宣化鋼鐵公司，河北 075100）

0 引言

宣鋼棒材熱軋線于2003 年11 月投產(chǎn)，設(shè)計年生產(chǎn)能力75 萬噸。經(jīng)過近20 年的運(yùn)行，生產(chǎn)線主要操作工藝和設(shè)施已逐步有序固化，但仍有一些不完善，尤其是帶肋鋼筋切分生產(chǎn)工藝控制方面尚存在一些不足，制約著棒材生產(chǎn)線產(chǎn)量和質(zhì)量及技經(jīng)指標(biāo)的提高。帶肋鋼筋切分軋制主要是在棒材軋機(jī)上利用特殊軋輥孔型和導(dǎo)衛(wèi)裝置，將一根棒線沿縱向切成兩根以上棒線，最終將分離后的棒線軋成合格的成品。為進(jìn)一步提高帶肋鋼筋切分產(chǎn)品質(zhì)量、穩(wěn)定負(fù)差率，使企業(yè)效益最大化，提高鋼筋的成材率和市場競爭力，宣鋼棒材作業(yè)區(qū)對帶肋鋼筋切分工藝、成品孔型、導(dǎo)衛(wèi)系統(tǒng)以及軋線精整收集設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。

針對棒材熱軋線切分軋制工藝和設(shè)備存在的問題隱患，宣鋼棒材作業(yè)區(qū)生產(chǎn)技術(shù)人員深入現(xiàn)場收集整理生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過要因分析，最終確認(rèn)了棒材生產(chǎn)線切分軋制工藝存在的問題及問題產(chǎn)生的原因。本文介紹了宣鋼棒材生產(chǎn)線的現(xiàn)狀，分析了棒材生產(chǎn)線切分軋制工藝和設(shè)備問題產(chǎn)生的原因，從切分軋制工藝、成品孔型、導(dǎo)衛(wèi)系統(tǒng)及活套等關(guān)鍵設(shè)備等方面提出了改進(jìn)措施。

1 產(chǎn)線簡介

宣鋼棒材熱軋線采用150mm×150mm×8000～12000mm 連鑄坯熱裝熱送技術(shù)軋制Φ10～50mm 的熱軋帶肋鋼筋。生產(chǎn)鋼種為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼等。

目前棒材熱軋線承擔(dān)宣鋼4 個規(guī)格帶肋鋼筋的生產(chǎn)任務(wù)，分別是Φ16mm、Φ18mm、Φ28mm、Φ 32mm，其中Φ16mm、Φ18mm 帶肋鋼筋采用兩切分生產(chǎn)技術(shù)，產(chǎn)量水平較低，制約了棒材的生產(chǎn)和質(zhì)量、效益的提高。棒材熱軋線采用POMINI 高剛度無牌坊短應(yīng)力機(jī)組18 架，其中粗軋機(jī)組6 架、中軋機(jī)組6架、精軋機(jī)組6架；熱軋機(jī)組采用平—立交替布置，直流電機(jī)單獨(dú)傳動；精軋機(jī)組中14 架、16 架、18架三架軋機(jī)采用平—立轉(zhuǎn)換軋制。

2 切分軋制工藝存在問題及優(yōu)化措施

2.1 軋制孔型存在問題及優(yōu)化改進(jìn)

（1）13 架次為無孔型平輥，主要保證料型平穩(wěn)的進(jìn)入14 架次矩形孔。14 架軋制后坯料尺寸為34mm×30mm，由于料型寬高比較小，僅為1.13，致使軋件在進(jìn)入預(yù)切分孔型時，易發(fā)生扭轉(zhuǎn)倒鋼問題，導(dǎo)致軋件切分后頭部切分不均，經(jīng)常發(fā)生頂成品出口的工藝事故。為了避免此現(xiàn)象的發(fā)生，經(jīng)過研究，適當(dāng)?shù)募哟?4 架孔型寬高比，加大槽底寬度，適當(dāng)減小槽高。改造后孔型設(shè)計為36mm×26.3mm，即將原來孔型高度由30mm 改為26.3mm，寬度由34mm 改為36mm，改變了原有的平直段的凸度孔型。14 架孔型改造后，料型穩(wěn)定。14 架軋機(jī)優(yōu)化前、后孔型如圖1所示。

圖1 14架軋機(jī)優(yōu)化前、后孔型

（2）15 架次為預(yù)切分孔型，要配合14 架次軋件的順利咬入，實(shí)際軋制中切分帶磨損較快，更換頻繁，嚴(yán)重影響軋機(jī)作業(yè)率。經(jīng)過研究，對15 架孔型采取加大槽底寬度尺寸措施：總寬度由39.78mm 修改為46.41mm，高度由24mm 修改為22.5mm，切分鍥圓角R 由原來設(shè)計2mm 修改為2.7mm。上述措施的實(shí)施保證了切分鍥頂角的強(qiáng)度、增強(qiáng)了其耐磨性。15架孔型優(yōu)化前后參數(shù)如圖2所示。

圖2 15架軋機(jī)優(yōu)化前、后孔型

（3）成品孔型設(shè)計不合理，孔型開口部位尺寸偏小，在內(nèi)徑達(dá)到下限時，負(fù)差指標(biāo)不能實(shí)現(xiàn)攻關(guān)目標(biāo)，不利于負(fù)差控制。為了保證Φ16mm 螺紋的負(fù)差控制在3.5～4.1% 范圍：基圓半徑由原來7.25mm 修改為7.3mm；外圓角半徑由原來的1mm優(yōu)化為0.9mm；槽底寬度由15.09mm 優(yōu)化為15.2mm，保持與高度方向尺寸的一致；同時相應(yīng)對橫肋尺寸進(jìn)行了修改，增大了橫肋間距。上述措施的實(shí)施極大減小了負(fù)差收得率的控制難度。18 架孔型優(yōu)化前后參數(shù)如圖3所示。

圖3 18架軋機(jī)優(yōu)化前、后孔型

2.2 導(dǎo)衛(wèi)存在問題及優(yōu)化改進(jìn)

（1）對成品出口導(dǎo)管的內(nèi)腔尺寸進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，并對預(yù)導(dǎo)管喇叭口段到直線段過渡部位進(jìn)行打磨，實(shí)現(xiàn)平滑過渡，有效避免了內(nèi)腔尖銳棱角與軋件局部摩擦發(fā)熱而產(chǎn)生“粘皮”。

（2）將預(yù)切分進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，縮短前導(dǎo)輪與軋槽距離并且縮短前后輪之間距離，使導(dǎo)輪抱料穩(wěn)固、導(dǎo)向精準(zhǔn)，使四個導(dǎo)輪受力均勻；將原單側(cè)單支撐臂改為單側(cè)雙支撐臂結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)單輪調(diào)整，提高了調(diào)整精度，降低了調(diào)整難度，實(shí)現(xiàn)了在線調(diào)整兩線差。升級改造后預(yù)切分進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)軋制噸位顯著提升，實(shí)現(xiàn)了與軋槽使用壽命匹配，并且軋件兩線差穩(wěn)定，進(jìn)一步提高了負(fù)差收得率。圖4為K4預(yù)切分進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)改造后結(jié)構(gòu)圖。

圖4 K4預(yù)切分進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)改造后結(jié)構(gòu)圖

（3）通過對Φ16mm 規(guī)格的料型尺寸與預(yù)導(dǎo)管內(nèi)腔尺寸對比，發(fā)現(xiàn)軋件與預(yù)導(dǎo)管直線段內(nèi)壁之間的間隙偏小，僅為2mm 左右，于是對預(yù)導(dǎo)管直線段尺寸進(jìn)行改進(jìn)，由原來的B×H=54mm×14mm 改為56mm×16mm，增大了軋件與預(yù)導(dǎo)管之間的間隙，在滿足工藝要求的前提下，有效解決了軋件與預(yù)導(dǎo)管由于摩擦而起粘皮的問題。

（4）設(shè)計制作了一種提高軋鋼扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)預(yù)調(diào)整精度的輔助工具，用于17 架扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)的預(yù)調(diào)整。輔助調(diào)整工具：調(diào)整樣棒為長鋼棒，調(diào)整樣棒的外周與軋件料型一致，調(diào)整樣棒端面車銑平整，調(diào)整樣棒端面上繪制水平線、標(biāo)準(zhǔn)線、垂直線。水平線為過調(diào)整樣棒端面中心點(diǎn)的水平中心線；標(biāo)準(zhǔn)線過水平線的中點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)線與水平線有夾角，夾角等于軋件來時的軋件預(yù)扭轉(zhuǎn)角度Ψ；垂直線過標(biāo)準(zhǔn)線與水平線的交點(diǎn)，垂直線與標(biāo)準(zhǔn)線垂直。調(diào)整樣棒在調(diào)整時置于扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)的兩個扭轉(zhuǎn)導(dǎo)輪之間，并保持調(diào)整樣棒呈水平，然后扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)的扭轉(zhuǎn)角度，在此期間，保證調(diào)整樣棒與扭轉(zhuǎn)導(dǎo)輪有效接觸，使鉛垂指針與垂直線重合，當(dāng)鉛垂指針與垂直線重合后，證明軋件的預(yù)扭轉(zhuǎn)角度與計算的精確角度一致，軋件通過時，可以精確實(shí)現(xiàn)預(yù)期扭轉(zhuǎn)角度，保證下一架次的穩(wěn)定咬入，降低工藝事故率。該設(shè)計已經(jīng)申報實(shí)用新型專利“一種提高軋鋼扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)預(yù)調(diào)整精度的輔助工具”，專利號ZL 2019 2 1980314.7。圖5為扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)調(diào)整示意圖。

圖5 扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)調(diào)整示意圖

2.3 活套設(shè)備存在問題及優(yōu)化

精軋機(jī)組16～18 架軋機(jī)采用無活套微張力軋制，造成頭尾縱肋超差，對切分孔型、導(dǎo)衛(wèi)正常軋制影響較大，嚴(yán)重時常常造成工藝堆鋼事故。針對小規(guī)格Φ16mm 和Φ18mm 帶肋鋼筋頭尾縱肋超差的實(shí)際情況，進(jìn)行工藝改進(jìn)，設(shè)計制作了6 架活套。在精軋機(jī)組16 架與17 架軋機(jī)之間投入使用6 架活套，穩(wěn)定了精軋機(jī)組料型與速度，消除了頭部縱肋小、尾部縱肋過大的軋制缺陷，降低了切損，確保了帶肋鋼筋成品質(zhì)量。圖6為6架活套圖片。

圖6 6架活套圖片

3 實(shí)施效果分析

3.1 產(chǎn)量及成材率明顯提升

孔型優(yōu)化實(shí)施后，軋機(jī)負(fù)荷得到更好的控制，各個架次合理分配壓下，料型尺寸符合設(shè)計的參數(shù)要求，軋件咬入順利。優(yōu)化后Φ16mm 螺紋各架次料型尺寸如表1所示。

表1 優(yōu)化后Φ16mm螺紋各架次料型尺寸

項(xiàng)目實(shí)施后穩(wěn)定了切分螺紋的負(fù)差控制范圍，減少了負(fù)差調(diào)整難度，外形尺寸滿足要求且較穩(wěn)定，保證了成材率的提升。優(yōu)化后二切分產(chǎn)量及指標(biāo)提升如表2所示。

表2 優(yōu)化后二切分產(chǎn)量及指標(biāo)提升

3.2 軋輥消耗顯著降低

優(yōu)化孔型后在一定程度上減少了磨損，Φ16 和Φ18 螺紋的成品輥軋制噸位由500t 提高到了800t，Φ16 螺紋的14 架輥軋制噸位由3000t 提高到了6000t，15 架輥軋制噸位由3000t 提高到了6000t，在一定程度上減少了換輥、換槽的時間，減少了軋輥的修磨次數(shù)。軋輥降低消耗=年產(chǎn)量/（改前噸位×軋槽數(shù)量×可修磨次數(shù)）-年產(chǎn)量/（改后噸位×軋槽數(shù)量×可修磨次數(shù)）。平均成品架次軋輥降低消耗=52200×12/（500×10×5）-52200×12/（800×10×5）=12支；平均每月Φ16 螺紋產(chǎn)量為25000 噸，14 架軋輥降低消耗=25000×12/（3000×12×3）-25000×12/（6000×12×3）=1 支；15 架軋輥降低消耗=25000×12/（3000×9×3）-25000×12/（6000×9×3）=2 支；總計年降低軋輥消耗=12+1+2=15 支。圖7 為優(yōu)化前后軋制噸位圖。

圖7 優(yōu)化前后軋制噸位圖

3.3 工藝及設(shè)備事故率顯著降低

對導(dǎo)衛(wèi)系統(tǒng)的改進(jìn)及設(shè)備改造，有效控制和降低了工藝事故及設(shè)備事故，保證了作業(yè)區(qū)作業(yè)率的穩(wěn)定提升。統(tǒng)計改造后Φ16mm 和Φ18mm 規(guī)格的停機(jī)時間，平均每天環(huán)比降低10min，作業(yè)率提高了0.69%。

4 結(jié)語

2021 年對宣鋼棒材熱軋線孔型系統(tǒng)、導(dǎo)衛(wèi)系統(tǒng)、活套設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)后，在隨后試運(yùn)行的3個多月里，切分軋制螺紋鋼生產(chǎn)質(zhì)量和效率都有了較大程度地提升，節(jié)省了材料備件消耗。通過對切分規(guī)格、螺紋孔型工藝優(yōu)化改進(jìn)，各架次料型滿足設(shè)計要求，成品尺寸及其負(fù)差控制在設(shè)計范圍，精軋機(jī)組間的工藝事故率較改進(jìn)前下降5%；通過對導(dǎo)衛(wèi)系統(tǒng)的改進(jìn)及6 架活套的制作使用，提高了導(dǎo)衛(wèi)使用壽命，穩(wěn)定了料型尺寸，保證了作業(yè)區(qū)作業(yè)率的穩(wěn)定提升；設(shè)備改造降低了設(shè)備故障率，減少了冷床頂鋼、掛鋼事故，提高了作業(yè)率。

該項(xiàng)目有力地推動了宣鋼棒材生產(chǎn)水平的提高和各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的進(jìn)步。由于對技改方案和措施進(jìn)行了充分的可行性論證，解決了生產(chǎn)中的關(guān)鍵問題，使得各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)按計劃完成，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)與石橫、敬業(yè)等同類產(chǎn)線相比，成材率、負(fù)差收得率達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，在同類型棒材生產(chǎn)線中具有一定的推廣價值。