螺纹钢筋成品波浪弯优化分析

1、螺纹钢筋波浪弯的优化螺纹钢成品波浪弯缺陷的优化摘 要：本文介绍中阳钢铁棒材线轧制热轧带肋钢筋时，在对倍尺剪剪切后冷床上的成品观察后，成品外观呈周期性的波浪形状，经过对定尺成品测量严重部位的单米弯 曲度在0.4 %0.6 % ,不满足GB1499.2-2007钢筋混凝土用热轧带肋钢筋 国标要 求，同时影响着产品外观质量；通过控制轧制温度、控制冷却工艺及成品槽横肋参数 优化等的优化改进，无论产品总长度弯曲度还是单米弯曲度，均控制在国标 0.4 %的 范围内，进一步提高了产品外观质量，提高了中钢热轧带肋钢筋的品牌形象。关键词：带肋钢筋；波浪弯；成品孔型；弯曲度；上冷床温度1引言波浪弯是指沿长度或宽度

2、方向上出现高低起伏的弯曲，实际生产中常表现为短范围内的多次不规则弯曲。GB 1499.2中规定 “直条钢筋的弯曲度应不影响使用，总弯曲度不大于钢筋总长度的0.4%”目前中阳钢铁公司轧钢厂棒材线在正常生产过程中测量成品的弯曲度，以定尺9例例，严重的部分单米弯曲度为4050 mm超过国标36 mm的要求，从 发生的多次质量问题情况来看，一方面波浪弯钢筋不满足厂家钢筋工 程质量要求，且由于是短范围内的多次不规则弯曲，大大提高了钢筋调 直难度，增加使用成本；另一方面也给中钢公司热轧带肋钢筋的品牌形 象带来不利影响。因此，消除或缓解成品波浪弯缺陷显得尤为重要。山西中阳钢铁棒材线于 2013年10月份建成

3、投产，设计年产量 70万 t/a ,产品主要以1240mm格热轧带肋钢筋为主，其中热轧带肋钢 筋成品采用的防伪标识为“钢种/厂标/规格标识之间隔1个横肋”。 为降低生产成本且保证产品的力学性能，在成品机架后投用穿水冷却， 穿水器选择为3 -5段高压正向喷水、2段反向压气封水的长冷却管（达涅 利型冷却喷嘴），压力在0.8-1.3MPa之间，保证上冷床温度控制在 780螺纹钢筋波浪弯的优化850 C之间。在正常生产过程中测量成品的弯曲度，严重的部位单米弯曲度为0.4%0.6% ,超过国标W 0.4%的要求（产生的波浪弯如图1所图1.螺纹钢筋弯曲示意图以中16 mm规格螺纹钢为例，起初判断波浪弯的形

4、成原因为穿水 冷却不均造成，将4段穿水压力以及流量分别调整一致后，总管水压为1.2 MPa、流量为540 m3/h ,单米弯曲度还是超标，频繁更换轧机轧梢导 卫后，单米弯曲度依然超标，波浪弯缺陷无法杜绝，从而导致的非计划 更换规格造成的误轧时间均在34小时/天之间，成品定尺剔废在1 0 吨左右，严重影响生产成本、坯耗及作业率指标的完成。本文以中16 mm规格为例，就轧制工艺存在的问题做出了分析， 并提出了解决方法。2查找过程控制存在的问题及分析上冷床温度以及穿水水压、流量的调整控制针对波浪弯缺陷的形成原因，首先考虑到上冷床温度的影响。将上冷床温度调整至780810c之间时，上冷床偶尔出现窜钢，

5、倍尺剪切的尾部弯钢，通条弯曲度 以及单米弯曲度在0.4 %以上，纵向观察冷床上的直条棒材呈规律性的波 浪形状。将上冷床温度调整至 810830c之间时，上冷床未出现窜钢， 倍尺剪切的尾部弯钢无法消除，但通过调整倍尺剪超前量以及裙板辐道 速度可以消除倍尺剪尾部弯钢现象，但直条带肋钢筋的弯曲度改善不大， 和未调整之前的成品弯曲度超标程度相同。其次将上冷床温度调整至螺纹钢筋波浪弯的优化810830c之间时，弯曲度超标依然改观不大。再次考虑到穿水冷却不 均因素，将限穿水水压均调整一致的情况下，总管水压为 1.4 MPa、 流量为540m3/h,保证上冷床温度在810830c之间时，单米弯曲度还 是在0

6、.4 %以上，波浪弯缺陷依然无法消除。虽然穿水冷却不均会造成轧 件的弯曲，但通过此次的调整不难看出波浪弯缺陷形成的根本原因不在 上冷床温度以及穿水水压、流量不均方面。轧机轧辐轧梢、导卫更换从成品弯曲度超标形成的原因分析， 除考虑到穿水冷却不均因素外，还考虑到精轧成品轧机入口导卫未对正 轧梢、上下轧辐轧梢磨损不均、孔型设计尺寸因素，波浪弯缺陷产生期 间，首先更换轧机轧辐轧梢以及导卫，并使用刻梢孔型模板对轧梢进行 检查均未发现异常的情况下上线使用后，对成品进行检验测量，发现单 米直条热轧带肋钢筋弯曲度呈现周期性超标，对成品波浪弯无改善效果。产生波浪弯缺陷的主要原因轧制成品道次钢筋刻字面与其相对面金

7、属变形不均，棒线螺纹钢 筋刻字面上的6个字符（“ZG标识2个字符、钢筋规格2个字符、钢筋等 级牌号2个字符）及其间隔的2个横肋总长度为13个横肋间距（见图2, 图中“L”为横肋间距），而在其相对面上有13个横肋。意味着成品道次 轧制时，钢筋刻字面金属沿长度方向的变形量较其相对面金属变形量大 3 5 %,从而导致轧制后钢筋刻字面凸起（如图3 所示）。螺纹钢筋波浪弯的优化13L.IL L3L L4L L 3L L 3L JL L3L L3L 1.4L I. JL 1L - - - - - - - T -I图2螺纹钢16 mmHRB4 0 0E 产品标识图3螺纹钢波浪弯示意图从螺纹钢筋轧制成品道次的

8、轧辐字符及横肋加工要求看，字符深 度平均比横肋深度浅0.6 mm。在轧制过程中，金属向前塑性流动引起 速度增量，称之为前滑。由于轧辐刻字部分的深度小于横肋的深度，此 面金属沿长度方向变形速度要大于其相对面金属变形的速度，即刻字面 钢筋前滑更大，也是造成刻字面凸起的原因。螺纹钢前滑引起波浪弯 如图4所示。由于刻字面刻痕浅且字符少，造成钢筋轧后强穿水冷却过程中刻 字处钢筋两面温度下降的速度不一致，刻字面的温降速度低于其相对面， 从而也加剧了钢筋的弯曲程度。钢筋上冷床温度较低时发生塑性变形非常困难，这时轧制产生的 钢筋弯曲缺陷在冷床的步进齿条上难以矫直而被保持下来。中钢轧钢二 高线生产线轧制的螺纹钢

9、刻字方案与棒材线螺纹钢相同，但其生产过程螺纹钢筋波浪弯的优化未使用强穿水冷却工艺，钢筋上斯太尔摩线温度在 870 c左右，从未产生 过“蛇形弯”缺陷，而目前棒材线生产的螺纹钢上冷床温度基本为 760-800 C 左右。3解决产生波浪弯缺陷的方案措施查找到波浪弯形成的原因后，根据 GB1499.2-2007钢筋混凝土用钢 第2部分：热轧带肋钢筋孔型尺寸要求的范围内，并考虑到产品的防伪 标识，可以从三个方面优化设计孔型：刻字部位总长度整体加大4 L ,增大方法为原方案刻字部位总长度 为13L （包含刻字部位插入的两个横肋），将原方案刻字部位由原先2个字 符占3个横肋位，统一调整为1个字符占一个横肋

10、位，因此刻字部位整体 缩小了 3L,那么非刻字部位将增加4个横肋。字符间增加横肋个数刻梢方法，在原刻梢参数不变的情况下（刻 梢横肋个数除外），将中16 mm规格成品轧辐轧梢刻字部位4E /Z G/1 6中的4 E与Z G、2 2 标识之间由各1个横肋数增加为 2-3 个横肋数（见图5 综合方案一、二后的刻字示意图）。字符笔划宽度调整刻梢方法，只对“4 E Z G 2 2 ”这几个字符的螺纹钢筋波浪弯的优化个）,笔划宽度进行调整，其他刻梢参数均不变（字符间横肋个数仍为1nd-轧梢刻字字符笔划宽度由3.4 mm调整为3.0 mm。4优化孔型参数后的试验效果通过有计划有步骤的对优化完的三种方案孔型进

11、行试验，上冷床温 度、穿水水压流量、穿水器规格按照原方案执行，对上冷床轧制成品的 弯曲度进行检测。方案一与方案二轧制后的成品弯曲度均能控制在国标 范围内，最大弯曲度均未超过0.2%,倍尺整体外观不再出现明显的波浪 弯；而方案三轧制后的成品单米弯曲度量取到最大处为5.0 mm,超过内控标准，改善效果不明显。通过对比方案一与方案二的使用效果，均 能有效改善成品波浪弯，但在生产过程中方案二较方案一稳定，故在后 续生产过程中选用方案二的刻梢方法加工轧梢。螺纹钢筋波浪弯的优化在16 mm规格试验方案二能有效解决成品波浪弯后，并在其他 规格使用此方案进行试验来验证，通过对各规格轧制后成品的弯曲度进 行测量，成品弯曲度均能控制在国标范围内，最大弯曲度均未超过0.2%, 倍尺整体外观不再出现明显的波浪弯，达到改善效果。5结语直条棒材螺纹钢筋产生波浪弯缺陷的因素较多，主要因素有上冷 床温度、穿水冷却不均、轧辑刻字部分与相对面横肋深度不一致而导致 变形速度有差异等等。中钢轧钢棒材线通过对影响成品波浪弯的因素进 行分析，而制定不同的措施并试验，字符间增加横肋个数刻梢方法对成 品波浪弯能起到明显改善作用。中钢轧钢棒材线车间优化了螺纹钢筋波浪弯的工艺，波浪弯缺陷 的解决维护