1、Total No 280December 2022冶金设备METALLURGICAL EQUIPMENT总第 280 期2022 年 12 月第 6 期围盘技术在高线升级改造中的应用龚明明王任全彭聃(北京京诚瑞信长材工程技术有限公司北京 100176)摘要热轧带肋钢筋盘卷在建筑行业得到越来越广泛的应用。热机轧制工艺更适用于螺纹盘条生产线的生产。采用热机轧制工艺，需要应用围盘技术对现有的高速线材螺纹盘条生产线进行改造。本文阐述了如何应用围盘技术对现有的生产线进行改造，介绍了围盘技术的工艺流程和典型布置，详细分析了围盘技术里各设备的工艺布置，结构设计要点及控制方式等。围盘技术在国内某钢厂的实践结果
2、证明，应用围盘技术进行改造，可以为企业带来巨大的经济效益和社会效益，具有一定的推广意义。关键词高速线材热轧带肋钢筋围盘技术中图法分类号TG62TG335文献标识码BDoi:10.3969/j.issn.1001 1269.2022.06.024Application of Repeater Technology for HighSpeed Product Line RenovationGong MingmingWang RenquanPeng dan(CERI Long Product Co，Ltd，Beijing 100176)ABSTRACTThread rods are widely u
3、sed Thermo-mechanical control process is more suitable to high-speed thread rod line And repeater technology is used to the reform of existed high speed thread rod line forthermo-mechanical control process The process and typical layout of the repeater technology are introduced in thispaper And the
4、arrangement，key points of structure design and control system of each equipment are analyzed indetail The practice results of one steel mill show that repeater technology application for high-speed thread rod linecan bring great economic benefit and social benefitKEYWORDSHigh speed rodHot rolled rib
5、bed barRepeater technology1前言螺纹盘条即热轧带肋钢筋盘卷，其作为增加建筑设施强度等级的产品，应用广泛1。为了满足盘螺产品性能的要求，以往国内盘螺生产线的生产工艺一般采用余热淬火工艺。该工艺是轧件终轧后通过3 5 个水箱使轧件快速冷却至400以下，使钢筋表面形成具有一定厚度的淬火马氏体，随后通过轧件芯部的高温余热实现“自回火”，形成钢筋表面为回火马氏体，芯部为铁素体和珠光体的组织2。随着国家取消地条钢，加大监督力度，对钢筋有了更严苛的要求，新发布的GB/T1499 2 2018钢筋混凝土用钢第 2 部分:热轧带肋钢筋 标准中明确规定，钢筋试样宏观金相截面基圆上不得出现
6、回火马氏体组织，基圆外围不得有明显不同于内部区域衬度的封闭环，硬度差值(Hv Hv0)应小于或等于 40Hv。因此，传统的余热淬火工艺已无法满足热轧钢筋新国标的要求。2新国标螺纹盘条生产为生产出满足新国标要求的钢筋，螺纹盘条801作者简介:龚明明，女，1984 年生，高级工程师，邮箱:gongmingming ceri com cn生产可以采用微合金化生产工艺或热机轧制生产工艺。微合金化生产工艺是通过钢坯添加少量的Nb、V、Ti 等微合金元素，抑制加热过程中奥氏体晶粒的长大，轧后铁素体晶粒长大和析出强化来达到提高钢筋强度的目的3。但是采用此生产工艺增加了合金元素的消耗及吨钢生产成本，降低了产品
7、在市场上的竞争力，增加了生产企业的销售压力，因此采用微合金化工艺生产钢筋性价比不高。热机轧制生产工艺是通过粗、中、预精轧常规轧制，精轧前设置预水冷设备将轧件温度冷却至两相区温度区间(约 780 830)，之后轧件经过精轧机组施以足够的总变形量，实现形变诱导铁素体相变和形变强化相变机制，来实现细晶粒轧制，终轧后轧件通过 3 4 个水箱分级冷却至相变区域附近，避免晶粒长大，改善内部组织，提高钢筋的强度4。综上，螺纹盘条生产线采用热机轧制工艺生产，既能满足新国标钢筋的生产要求，又能实现合金减量化，降低吨钢生产成本，更具有推广意义。按照热机轧制生产工艺的机理，轧件进入精轧机组的温度需要控制在两相区温度
8、区间。同时，为保证有效的细晶粒轧制，需要控制轧件断面温度梯度，使轧件的芯表温差小于 30，因此，预精轧机组与精轧机组间需要保证足够的水冷恢复距离。如表 1 所示，为了满足热机轧制的要求，预精轧与精轧机组之间最少需要 77m 的距离。国内现有的高速线材盘螺生产线，预精轧至精轧机之间的距离一般只有 30m，无法满足热机轧制生产工艺的要求，只能采用微合金化的方式生产，无法实现高质量低成本运营，这些生产线迫切需要进行升级改造。表 1不同轧件规格需要的最小控轧距离计算成品规格D/mm下游轧制道次pass成品速度m/s水冷断面/直径D/mm回温距离Dr/m控轧距离Dt/m610105.017.628508
9、895.018.9456710675.019.1557712652.022.955773工艺流程和典型布置如何对现有高速盘螺生产线进行升级改造，增加轧件出预精轧后的冷却长度及回温距离，使进入精轧机前的轧件达到热机轧制的要求，目前有两种方式。一种方式为将精轧机组及后续的设备后移，以获得足够的距离。此种方式受场地限制大，且改造费用及周期较长。另一种方式为采用围盘技术，即在预精轧机组与精轧机组间利用横向空间布置一定数量的水箱，同时增加了回温距离。此区域改造前，轧件出预精轧机组后进入 1#水箱和均温段导槽，输送至精轧机组轧制，冷却线距离约 30m。采用围盘技术改造后，围盘技术由分钢道岔、斜线段导槽、1
10、80转弯导槽、水箱、夹送辊、自由大活套和合钢道岔等主要设备组成。其工艺流程是:轧件出预精轧机组后进入 1#水箱，1#水箱后设分钢道岔。需要热机轧制时，轧件通过分钢道岔后进入斜线段导槽和 180转弯导槽。在导槽之间布置 2#、3#水箱和夹送辊，出 3#水箱后轧件进入自由大活套，再通过合钢道岔输送至精轧机组。改造后预精轧至精轧的冷却线长度可以增加至 80m 110m，为热机轧制提供了良好的条件。4设计要点41分钢道岔分钢道岔的作用为将轧件导入不同的通道。分钢道岔上设置有 2 通道导槽，导槽安装在可横移的小车上，用于将不同通道的导槽对准生产线，方便生产时快速切换。当生产不需要低温精轧的钢种时，采用分
11、钢道岔的直线通道;当生产需要低温精轧的钢种时，采用弧线通道通向围盘的斜线段导槽。42斜线段导槽斜线段导槽宜设计为 U 型导槽，上部设置可开启的导槽盖，方便堆钢时快速进行事故处理。43180转弯导槽传统的高速线材生产线的导槽为滑动导槽。180转弯导槽如采用传统滑动导槽，由于轧件离心力作用及轧件断面柱应力的限制，轧件在转弯导槽运行中会与导槽的侧壁摩擦，运行阻力大，易造成堆钢事故。因此，为减少轧件与导槽侧壁的摩擦阻力，180转弯导槽分成若干段小导槽，按照901龚明明等:围盘技术在高线升级改造中的应用2022 年 12 月第 6 期适当的间距布置数对导轮，每对导轮包含 2 个滚轮，对称布置于导槽两侧，
12、结构如图 1 所示。2 个滚轮通过芯轴安装在导槽底座上，滚轮轴承采用油气润滑，滚轮材质选用沉淀硬化不锈钢增加耐磨性。当滚轮磨损后，滚轮与导槽可成组更换，更换方便。此种设计将传统的滑动摩擦变为轧件与滚轮的滚动摩擦，降低轧件的运行阻力，减少堆钢事故的发生。同时导槽的磨损也大大降低，提高了工作效率，降低了生产成本。在高线预精轧机及精轧机组间的转弯导槽半径不宜小于1800mm。图 1180转弯导槽的结构及导轮示意图44水箱在围盘通道里一般布置 2 个水箱。为保证轧件通行的稳定性，水箱一般布置在水平段。2#水箱布置在斜线段导槽之后，与 1#水箱之间至少留有 10m 的均温段。3#水箱布置在 180转弯导
13、槽之后，尽量靠近转弯导槽出口，使其后的均温段长度尽可能长，降低轧件进入精轧机组时的芯表温差。水箱为单通道水箱，入口安装有正扑气喷嘴，中间安装有若干个环缝水冷喷嘴，出口安装有反扑水、反扑气喷嘴。水箱的进水主管上设有调节阀、流量计，准确调节水箱的进水量。进水支管与水冷喷嘴连接，每个进水支管上均设有切断阀，可在线控制喷嘴的开闭，根据工艺需要灵活的调整投入使用的喷嘴数量，调节水箱的冷却能力。45夹送辊在围盘技术中夹送辊的设置是非常重要的，在合理的位置布置夹送辊，可以减少轧件在导槽中的抖动，保证轧件运行的稳定性。在 180转弯导槽后需要设置 1 个夹送辊，位置尽可能靠近导槽出口。轧件在此段导槽中的运行阻
14、力较大，在其后须设置夹送辊。此夹送辊生产时根据需要可以头部夹送或全程夹送轧件，给轧件向前输送提供动力。在生产中，根据转弯导轮的磨损位置，合理调节夹送辊对轧件的夹持力。在合钢道岔后，精轧机入口前设置 1 个夹送辊。此夹送辊除用于辅助轧件输送外，还用于轧线事故时将尾钢输送到碎断剪中进行碎断。夹送辊的结构如图 2 所示，由辊环、夹送辊本体、万向联轴器、齿轮箱、电机等组成。夹送辊电机经过联轴器带动速比为 1:1 的齿轮箱转动。齿轮箱输出轴通过两根万向联轴器与夹送辊本体的输入轴相连接，带动上、下辊环转动。上、下辊环的开合及夹持力由气缸控制。气缸尾部与上摆座铰接，气缸头部与下摆座铰接，通过气缸的伸缩运动，
15、实现辊环的同步夹紧及打开动作。夹送辊技术参数如下:辊环直径:320 350mm;电机功率:75kW;电机转速:1000rpm;图 2夹送辊结构示意图46自由大活套为了减少张力变化引起的精轧机的轧件尺寸波动，传统的高速线材生产线均在精轧前设置一个侧活套。采用围盘技术后，原有的侧活套由于响应时间不够，起套困难，且原有的侧活套结构较小，套量受限制，易引起堆钢事故，因此须在围盘内设置 1 个 180自由大活套。自由大活套的结构如图 3 所示。大活套为半圆形结构，入口、出口均设有导向轮，活套内侧设有限位板。活套外侧需设若干组滚轮，因为轧件0112022 年 12 月第 6 期总第 280 期冶金设备进入
16、自由大活套后，由于离心力作用，贴着活套外侧运行，采用滚轮减少了轧件和活套的滑动摩擦。滚轮用销轴固定于活套底板上，滚轮之间用导向板连接。活套上方设有液压开启的保护罩。保护罩、底板、内侧限位板、外侧滚轮及导向板组成了1 个封闭的腔体。保护罩上方安装有活套扫描仪，用于检测套量。图 3自由大活套的结构示意图47合钢道岔合钢道岔的作用为将 2 通道的轧件均导入精轧机前导槽中。结构与分钢道岔相同。5电控要点51夹送辊的控制夹送辊的作用是使围盘区域内的轧件保持合理的张力以稳定的输送轧件。夹送辊的力矩(功率)限幅控制要满足两个条件:其一，不能出现过大的拉力导致轧件变形;其二，保证足够的张力使轧件不出现抖动。不同规格的轧件的夹持力及力矩限幅如表 2 所示。表中夹送辊的夹送张应力与轧件的温度及断面有关，在实际生产中根据轧件在围盘内输送的情况进行适当调整。为了建立夹送辊的张力，夹送辊的速度超前率控制在 5%10%范围内。52大活套的控制在轧钢过程中，操作工在主控室通过人机界面设定围盘活套的高度，传送到 PLC 中，经过数据处理作为活套高度的设定值5，人机界面如图4 所示。轧件进入自由大活套后，先沿着入口导向