酒钢轧轧厂大棒线热轧带肋钢筋长冷床的实践

酒钢轧轧厂大棒线热轧带肋钢筋长冷床的实践

1波弯的形成原因2011年7月，酒钢精炼车间的大棒线建成并投入运行。设计年产量为100万吨。它主要由12.40mm的热带式肋骨钢筋组成。成品的识别标记是“jisso标准木材尺寸”，中间有一个横向肋骨。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,穿水器选择了3段高压正向喷水、反向压气封水的长冷却管,压力在0.8~1.8MPa之间,保证上冷床温度控制在800~850℃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5~6mm,超过国标≤4mm的要求(产生的波浪弯如图1所示)。以Ф22mm规格为例,起初判断波浪弯的形成原因为穿水冷却不均造成,将3段穿水压力以及流量分别调整一致后,总管水压为1.2MPa、流量为540m3/h,单米弯曲度还是超标,频繁更换轧机轧槽导卫后,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3~4h之间,成品定尺剔废在10t左右,严重影响生产成本、坯耗及作业率指标的完成。本文以Ф22mm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研究和生产过程中存在的问题和分析2.1调整上冷床温度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810~830℃之间时,上冷床偶尔出现窜钢,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820~840℃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辊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830~850℃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3段穿水水压均调整一致的情况下,总管水压为1.35MPa、流量为540m3/h,保证上冷床温度在830~850℃之间时,单米弯曲度还是在0.4%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。2.2试验设备及检测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槽、上下轧辊轧槽磨损不均、孔型设计尺寸因素,波浪弯缺陷产生期间,首先更换轧机轧辊轧槽以及导卫,并使用刻槽孔型模板对轧槽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。2.3铸造钢筋字面凸显⑴轧制成品道次钢筋刻字面与其相对面金属变形不均,大棒线螺纹钢筋刻字面上的9个字符(“JISCO”标识5个字符、钢筋规格2个字符、钢筋等级2个字符)及其间隔的4个横肋总长度为20个横肋间距(见图2,图中“T”为横肋间距),而在其相对面上有20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35%,从而导致轧制后钢筋刻字面凸起(如图3所示)。⑵从螺纹钢筋轧制成品道次的轧辊字符及横肋加工要求看,字符深度平均比横肋深度浅0.8mm。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。由于轧辊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。⑶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。⑷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。酒钢集团高线生产线轧制的螺纹钢刻字方案与大棒线相同,但其生产过程未使用强穿水冷却工艺,钢筋上冷床温度在900℃左右,从未产生过“蛇形弯”缺陷,而目前大棒线生产的螺纹钢上冷床温度基本为820℃左右。3缩小配方方法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:⑴刻字部位总长度整体缩小2T,缩小方法为原方案刻字部位总长度为20T(包含刻字部位插入的两个横肋),将原方案刻字部位所有字间距统一调整为1.5T,因此刻字部位整体缩小了2T,那么非刻字部位将增加2个横肋。⑵字符间增加横肋个数刻槽方法,在原刻槽参数不变的情况下(刻槽横肋个数除外),将Ф22mm规格成品轧辊轧槽刻字部位‘4EJISCO22’中的‘4E’与‘JISCO’、‘22’标识之间由各1个横肋数增加为10个横肋数(图5)。⑶字符笔划宽度调整刻槽方法,只对“4EJISCO22”这几个字符的笔划宽度进行调整,其他刻槽参数均不变(字符间横肋个数仍为1个),轧槽刻字字符笔划宽度由3.4mm调整为3.0mm。4成品弯曲度通过有计划有步骤的对优化完的三种方案孔型进行试验,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弯曲度量取到最大处为7.0mm,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槽方法加工轧槽。在Φ22mm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优化工艺,提高产品质量⑴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、轧辊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。酒钢大棒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槽方法对成品波浪弯