冷軋帶肋鋼筋軋制外形質(zhì)量控制

朱文生

(安徽馬鋼比亞西鋼筋焊網(wǎng)有限公司，安徽 馬鞍山 243000)

0 前 言

近些年來(lái)，伴隨著鋼筋焊網(wǎng)在工程建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用不斷拓展，冷軋帶肋鋼筋因其較高的強(qiáng)度、良好的表面質(zhì)量成為混凝土用鋼筋焊接網(wǎng)的首選材料。冷軋帶肋鋼筋是光圓鋼筋盤條經(jīng)冷軋專用設(shè)備軋制而成，其軋制根據(jù)受力方式的不同分為主動(dòng)軋和被動(dòng)軋[1]。主動(dòng)軋就是軋輥帶有相應(yīng)的動(dòng)力裝置，而被動(dòng)軋其軋制動(dòng)力來(lái)自于生產(chǎn)線中的拉拔裝置，通過(guò)拉拽鋼筋在鋼筋通過(guò)軋輥時(shí)獲得減徑和刻痕。冷軋帶肋鋼筋力學(xué)性能早在該產(chǎn)品引進(jìn)初期，線材原料供應(yīng)及產(chǎn)品生產(chǎn)廠家就進(jìn)行了大量研究，不少鋼廠為此也開發(fā)出了專用母材來(lái)滿足冷軋帶肋鋼筋對(duì)于力學(xué)性能的要求，這在一定程度上保證了冷軋帶肋鋼筋的質(zhì)量。但鑒于冷軋帶肋鋼筋表面外形質(zhì)量對(duì)其與混凝土形成有效的包裹粘結(jié)影響重大，而對(duì)此開展研究相對(duì)較少，因而冷軋帶肋鋼筋生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)過(guò)程中易出現(xiàn)產(chǎn)品不達(dá)標(biāo)情況[2]。三輥被動(dòng)式軋機(jī)是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為普遍的一種軋機(jī)，具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、軋輥調(diào)整量大優(yōu)點(diǎn)。但其生產(chǎn)時(shí)，由于鋼筋在冷軋過(guò)程中受到較大拉應(yīng)力，存在輥拔狀態(tài)，不利于鋼筋塑性指標(biāo)和表面外形質(zhì)量[3]。

1 冷軋帶肋鋼筋外形規(guī)定

《冷軋帶肋鋼筋》(GB/T 13788—2017)中對(duì)鋼筋外形作出了較為明確的規(guī)定：被動(dòng)式三輥軋制所形成的是三面肋鋼筋，橫肋呈月牙形，有一面肋的傾角應(yīng)與另兩面反向；鋼筋橫肋中心線和鋼筋縱軸線夾角β為40°～60°；橫肋兩側(cè)面和鋼筋表面斜角α不得小于45°，橫肋與鋼筋表面呈弧形相交。橫肋間隙f的總和應(yīng)不大于公稱周長(zhǎng)的20%，如圖1所示[4]。

圖1 冷軋帶肋鋼筋外形尺寸

另外，對(duì)于不同公稱直徑的橫肋中點(diǎn)高h(yuǎn)、橫肋間距l(xiāng)的尺寸及允許偏差做出了定量規(guī)定；對(duì)橫肋1/4處高h(yuǎn)1/4、橫肋頂寬b及相對(duì)肋面積ft也明確了相應(yīng)的數(shù)值要求，見表1。

表1 三面肋鋼筋尺寸及允許偏差

2 軋制機(jī)理及外形影響因素分析

2.1 軋制機(jī)理

被動(dòng)式三輥軋機(jī)一般配置有拉拔裝置和Y形布置的兩臺(tái)軋機(jī)，其中前置軋機(jī)有K3、K4兩道軋制，后置軋機(jī)有K1、K2兩道軋制，共四道次軋制；K3與K4、K1與K2其三輥組合在徑向上有60°錯(cuò)位。鋼筋在拉拔裝置提供的拉力作用下通過(guò)軋輥，此時(shí)，鋼筋受到軋輥擠壓而發(fā)生變形，從而實(shí)現(xiàn)鋼筋的減徑和軋肋。按照形狀及產(chǎn)生的作用不同，軋輥一般分為三類：橢圓輥、平輥及刻痕輥，橢圓輥一般用于前置軋機(jī)，其作用是為了避免壓縮比過(guò)大的大規(guī)格鋼筋軋制提前進(jìn)行減徑處理，以避免軋機(jī)負(fù)荷過(guò)大；平輥和刻痕輥用于后置軋機(jī)，鋼筋先通過(guò)平輥軋制成為三角形，然后刻痕輥刻痕形成肋，平輥的作用是在后續(xù)刻痕輥三輥之間提前減徑以避免后續(xù)軋制過(guò)程中產(chǎn)生縱肋。由此可以看出，在不考慮后續(xù)拉拔、應(yīng)力消除及收線等對(duì)肋的損傷的情況下，鋼筋外形的影響因素主要有：母材、軋輥、設(shè)備及軋輥調(diào)整的影響。

2.2 外形影響因素分析

2.2.1 鋼筋母材

鋼筋線材通過(guò)軋制成為冷軋帶肋鋼筋，過(guò)程為冷作硬化，其強(qiáng)度提高、延伸下降；外形壓縮產(chǎn)生塑性變形，線徑減小，由于腰型槽的存在在鋼筋表面形成肋。通過(guò)試驗(yàn)觀察，發(fā)現(xiàn)肋在形成過(guò)程中并不會(huì)“長(zhǎng)大”，也就是軋制前鋼筋的半徑一定大于軋制后橫肋中點(diǎn)高加鋼筋基圓半徑?；诖耍覆呐c軋輥道次的設(shè)置將決定肋高。

表2 三面肋鋼筋尺寸及允許偏差 單位：mm

從表2可以看出鋼筋線材直徑必須大于表中前置軋機(jī)最小直徑方能保證肋高達(dá)到要求的下限，也就是說(shuō)對(duì)于常規(guī)的冷軋帶肋鋼筋公稱直徑為10 mm、12 mm，其母材經(jīng)過(guò)前置軋機(jī)減徑后的公稱直徑至少要達(dá)到11.3 mm、13.7 mm，此時(shí)的成材壓縮比已達(dá)到27.7%和30.3% ，而壓縮比過(guò)大又會(huì)影響軋制性能。

2.2.2 軋 輥

從上可以看出肋的形狀取決于刻痕輥的形狀。橫肋呈月牙形、鋼筋橫肋中心線和鋼筋縱軸線夾角β、橫肋兩側(cè)面和鋼筋表面斜角α，橫肋于鋼筋表面呈弧形相交，這些指標(biāo)在刻痕輥制作完成時(shí)已經(jīng)確定。而在標(biāo)準(zhǔn)中也特別注明橫肋1/4處高、橫肋頂寬僅供空型設(shè)計(jì)所用，因此軋輥據(jù)此設(shè)計(jì)在制作完成后能夠保證后續(xù)鋼筋軋制對(duì)該尺寸的要求。這里要強(qiáng)調(diào)的是“橫肋于鋼筋表面呈弧形相交”這一指標(biāo)，如肋與鋼筋的過(guò)渡過(guò)于突然或尖銳易導(dǎo)致在做彎曲試驗(yàn)時(shí)因應(yīng)力集中而形成裂紋，因此，要求軋輥在制作時(shí)一定要在腰型槽與弧形面過(guò)渡時(shí)形成圓角。

冷軋帶肋鋼筋肋高與軋輥有一定的關(guān)系，理論上在完全被填滿的情況下腰型槽的深度等于肋高，但在實(shí)際軋制過(guò)程中，腰型槽是否能完全充滿還取決于鋼筋母材及軋輥的調(diào)整。另外，在實(shí)際的生產(chǎn)中也遇到軋輥橫肋兩側(cè)面和鋼筋表面斜角α過(guò)大導(dǎo)致腰型槽偏陡，在有充分的軋制裕度的情況下肋高卻不達(dá)標(biāo)，表明腰型槽并未充滿，須經(jīng)修磨調(diào)整，處理后肋高狀況明顯改善。究其原因，亦有可能與軋機(jī)剛性有關(guān)，這尚有待于進(jìn)一步研究。

2.2.3 軋制過(guò)程調(diào)整

主要是軋制道次壓縮比的分配及軋輥的調(diào)整。壓縮比過(guò)大勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生較大的軋制力，增加軋機(jī)負(fù)荷和軋輥受力，對(duì)設(shè)備造成傷害。因此，對(duì)大壓縮比軋制，合理的分配軋制道次，改善相應(yīng)軋機(jī)的受力狀況是有必要的，但從前述可以看出要確保肋高，在具體實(shí)施時(shí)就有了局限性。對(duì)于軋輥的調(diào)整，在控制好米重的前提下，一方面要保證好每一道次三輥的對(duì)稱，特別是最后道次的刻痕輥，以達(dá)到軋后鋼筋圓度的要求；另一方面，合理運(yùn)用平輥軋制，既要防止因平輥壓下量過(guò)大導(dǎo)致橫肋間隙超標(biāo)，也要避免壓下量過(guò)小而出現(xiàn)明顯縱肋的情況。

3 結(jié) 論

1)要采購(gòu)符合標(biāo)準(zhǔn)要求的軋輥，軋輥交貨驗(yàn)收需對(duì)軋輥腰型槽傾斜角度、腰型槽深度、輥環(huán)外徑等尺寸進(jìn)行校核檢查，并觀察腰型槽與弧形面的圓角情況，可采用壓鉛法來(lái)測(cè)量α、β、b、h、l等值符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2)考慮到軋輥?zhàn)鳛橹饕ぷ鞑考褂弥械牟粩鄵p耗，須定期檢查腰型槽及輥面尺寸，如不達(dá)標(biāo)可進(jìn)行修磨以恢復(fù)原狀態(tài)，修磨后的軋輥?zhàn)詈贸商资褂?，避免新舊混搭。

3)在兼顧性能要求的同時(shí)，應(yīng)采購(gòu)能夠滿足肋高要求的線材原料，特別是對(duì)大規(guī)格原料線徑的要求。

4)合理進(jìn)行軋制工藝的制定與調(diào)整，在保證后置軋機(jī)有充分軋制富裕度的情況下合理分配壓縮比，根據(jù)軋制后鋼筋縱肋和肋間隙的情況調(diào)整好后置軋機(jī)平輥的壓縮量，觀察鋼筋橫斷面圓度控制好刻痕輥三輥之間的平衡。