HRB400E 棒材堆鋼原因及控制措施研究

劉 凱

（陽春新鋼鐵有限責(zé)任公司，廣東 陽江 529600）

HRB400E 棒材屬于三級鋼，是主要的鋼筋混凝土材料之一，被廣泛應(yīng)用于各類建筑工程中。近年來隨著建筑工程規(guī)模的不斷增加，對棒材的需求量也在不斷增加，因此需要對生產(chǎn)線進(jìn)行不斷的優(yōu)化和完善，確保棒材的產(chǎn)量和質(zhì)量。追堆鋼現(xiàn)象是HRB400E 棒材生產(chǎn)過程中最容易出現(xiàn)的故障，同時也生產(chǎn)線中出現(xiàn)工藝故障比例最多的軋制事故。為了確保HRB400E 棒材生產(chǎn)的效率和安全，需要加強對堆鋼現(xiàn)象的控制，本文主要針對HRB400E 棒材堆鋼出現(xiàn)的原因進(jìn)行討論，并找到解決措施。

1 HRB400E棒材堆鋼現(xiàn)象

棒材出現(xiàn)堆鋼現(xiàn)象，主要有以下幾種類型，分別是頭部堆鋼，中部堆鋼和尾部堆鋼。三種堆鋼類型看起來極為相似，但是在不同的機組中會有不同的軋區(qū)，因此出現(xiàn)這三種類型的堆鋼現(xiàn)象，具體原因有所差距，不同原因?qū)е碌亩唁搯栴}解決辦法也不同，因此減少堆鋼事故的發(fā)生，是棒材生產(chǎn)過程中重點考慮的問題。

2 HRB400E棒材堆鋼分析

2.1 堆鋼棒材特征

選取堆鋼試樣，如果發(fā)現(xiàn)中間料頭部劈裂導(dǎo)致堆鋼事故，并且有向里延伸的趨勢，需要對其進(jìn)行分析，出現(xiàn)這種情況通常是因為，鋼方坯經(jīng)廠內(nèi)運輸?shù)桨舨能囬g冷裝入通過加熱出爐后進(jìn)行軋制，在軋制的過程中發(fā)生的問題，需要在開裂位置根部選擇金相試樣進(jìn)行金相觀察[1]。

2.2 金相檢驗分析

將試樣進(jìn)行機械研磨拋光，用4%硝酸酒精溶液侵蝕6s 左右，然后用乙醇溶液沖洗并吹干，可以發(fā)現(xiàn)裂紋兩側(cè)脫碳明顯，氧化物質(zhì)點及裂紋根部分叉明顯，出現(xiàn)這種裂紋主要是因為在加熱過程中鋼材形成了氧化物質(zhì)點和脫碳，在軋制過程中沒有出現(xiàn)焊合而導(dǎo)致出現(xiàn)劈裂[2]。

2.3 方坯低倍檢驗

這種檢驗方式主要是針對軋制過程中頭部劈裂缺陷源于方坯端面處的堆鋼試樣，通過進(jìn)行低倍檢驗觀察鑄坯內(nèi)部質(zhì)量情況，如果發(fā)現(xiàn)鑄坯斷面處中間裂紋嚴(yán)重，并且坯料脫方嚴(yán)重，說明存在堆鋼問題。

2.4 方坯中間裂痕出現(xiàn)原因

這類棒材試樣，會出現(xiàn)中間裂紋的主要原因是鑄坯在二次冷卻區(qū)時冷卻不均勻，導(dǎo)致HRB400E 棒材溫度回升過大而發(fā)生熱應(yīng)力作用，回溫會引起坯殼的膨脹，導(dǎo)致張應(yīng)力超過高溫允許強度，因此發(fā)生開裂，這種時候由于棒材處于半凝固或凝固狀態(tài)，剛屬于無法進(jìn)行及時的補充，因此會在鑄坯內(nèi)部形成裂紋[3]。其次HRB400E 棒材主要使用的是Nb-V 復(fù)合微合金化工藝，在鑄坯凝固的過程中，N（C，N）會沿原奧氏體晶界析出，降低了界面結(jié)合能，應(yīng)力下發(fā)生塑性變形時，微細(xì)的晶界析出物作為應(yīng)力集中源，與晶界脫開形成微孔，在晶界滑移的作用下，微孔連接形成裂紋。另外二次冷卻區(qū)水量如果沒有進(jìn)行及時的調(diào)整，二次冷卻的強度相對較大，對于水量的分配沒有進(jìn)行調(diào)整，會導(dǎo)致鑄坯回溫大，從而導(dǎo)致鑄坯中間裂紋嚴(yán)重。最后出現(xiàn)裂紋的原因還跟過熱度有關(guān)，過熱度高于40℃出現(xiàn)中間裂紋的概率明顯高于過熱度低于30℃的爐次[4]。

3 堆鋼事故發(fā)生原因分析

3.1 料型原因

在HRB400E 棒材軋制過程中如果料型的控制不合理，不符合生產(chǎn)合格尺寸，在軋制的過程中會導(dǎo)致軋制料型尺寸變大而導(dǎo)致堆鋼。軋輥孔型使用不當(dāng)或孔型磨損嚴(yán)重，不同的壓制規(guī)格對應(yīng)著不同的孔型，如果規(guī)格孔型不相符，會及其容易導(dǎo)致對鋼事故的發(fā)生，同時孔型會隨著過鋼量的增加而出現(xiàn)不同程度的磨損，隨著時間的推移，磨損會增加，導(dǎo)致尺寸變寬或變大，不進(jìn)行及時的調(diào)整會導(dǎo)致下料尺寸變大，出現(xiàn)堆鋼事故[5]。

3.2 導(dǎo)衛(wèi)裝置

導(dǎo)衛(wèi)裝置導(dǎo)輥間的開口尺寸沒有根據(jù)料型尺寸進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致開口過小或過大容易導(dǎo)致堆鋼問題的發(fā)生。進(jìn)口導(dǎo)板內(nèi)孔尺寸過小或有雜物導(dǎo)致軋件堆積，也會導(dǎo)致堆鋼[6]。導(dǎo)衛(wèi)裝置的安裝要求入口，軋槽和出口的中心線保持在同一軸線上，否則會出現(xiàn)導(dǎo)衛(wèi)與孔型不對稱引起軋件沖出導(dǎo)衛(wèi)造成堆鋼。軋制一定的過鋼量后，導(dǎo)輥會因為磨損而使開口尺寸變大，如果沒有進(jìn)行及時調(diào)整，會導(dǎo)致導(dǎo)衛(wèi)裝置失去扶持軋件的作用，容易出現(xiàn)堆鋼事故。最后導(dǎo)衛(wèi)裝置安裝質(zhì)量差不牢，在使用的過程中會出現(xiàn)導(dǎo)滾斷裂等問題，從而造成堆鋼。

3.3 軋件頭部彎曲

坯料在加熱過程中，如果溫度不均勻會導(dǎo)致上下溫差較大，從而造成頭部彎曲，會在導(dǎo)衛(wèi)中引起堆鋼。軋輥存在上下輥直徑差，會產(chǎn)生上壓力或下壓力，從而造成軋件的彎頭引起堆鋼。導(dǎo)衛(wèi)裝置在安裝時，中心線與孔型中心線不一致會導(dǎo)致軋件再進(jìn)入下一架軋機時出現(xiàn)彎頭引發(fā)堆鋼。軋機傳動部件間隙過大會引起上下輥轉(zhuǎn)速不同步現(xiàn)象，從而造成軋件彎頭引發(fā)對鋼[7]。

4 堆鋼問題控制措施

4.1 調(diào)整尺寸

HRB400E 棒材在進(jìn)行生產(chǎn)之前，要按照規(guī)定和工藝技術(shù)預(yù)先調(diào)整孔型下料尺寸，在生產(chǎn)過程中如果出現(xiàn)坯料溫度或孔型磨損時，每隔10min 左右要對下料尺寸進(jìn)行測量，并根據(jù)測量結(jié)果進(jìn)行及時的調(diào)整，保證HRB400E棒材尺寸在規(guī)定的范圍之內(nèi)，并且防止堆鋼問題的發(fā)生。

4.2 保證導(dǎo)衛(wèi)裝置的安裝質(zhì)量

導(dǎo)衛(wèi)裝置是影響HRB400E 棒材堆鋼問題的重要因素，因此在導(dǎo)衛(wèi)裝置安裝時，要確保導(dǎo)輥和導(dǎo)板的裝配在同一中心線上，導(dǎo)輥不得出現(xiàn)隨意的更改，確保導(dǎo)板內(nèi)孔表面光滑沒有雜物，導(dǎo)輥的開口尺寸要比規(guī)定尺寸略大1mm。導(dǎo)衛(wèi)裝置在安裝軋機時，導(dǎo)位底座與軋機底座卡槽要對應(yīng)壓緊，并且確保導(dǎo)衛(wèi)裝置的中心線和孔型中心線保持一致。在生產(chǎn)過程中要對導(dǎo)衛(wèi)冷卻水路潤滑油路的通暢情況進(jìn)行檢查，出現(xiàn)問題時要進(jìn)行及時的處理，在維修導(dǎo)衛(wèi)裝置時要及時更換導(dǎo)輥軸承[8]。

4.3 控制軋件彎頭

生產(chǎn)要嚴(yán)格按照加熱工藝進(jìn)行操作，保證坯料受熱均勻控制坯料開軋溫度和終軋溫度在規(guī)定的范圍內(nèi)，軋輥孔型加工時要確保成套的軋輥直徑相同，對傳動部件進(jìn)行及時的測量和更換，減少傳動部件之間的間隙，在安裝或調(diào)整到位裝置時，要保證進(jìn)出口和孔型的中心線一致[9]。

5 HRB400E棒材堆鋼具體原因及控制措施

5.1 軋件頭部在中間機架咬合時堆鋼

5.1.1 原因分析

主要是由于軋件尺寸過大，導(dǎo)致軋件進(jìn)入下一道次，然后在入口導(dǎo)夾板上堆積，造成鋼材堆積。導(dǎo)板上有雜物。更換新孔型后，軋件頭部打滑，在軋制孔內(nèi)堆積鋼材。導(dǎo)衛(wèi)安裝不到位，或配套導(dǎo)衛(wèi)磨損嚴(yán)重，特別是中粗軋機出口扭轉(zhuǎn)角發(fā)生變化，造成鋼材堆碼。由于鋼坯中的分層、夾雜或廢料而導(dǎo)致的軋件裂開。軋件的彎頭會導(dǎo)致頭部鋼堆。側(cè)彎主要是由于導(dǎo)軌中心線與縱向軋制線的差異造成的。上輥與下輥之間的不均勻磨損可能是由于上輥與下輥之間的不均勻磨損造成的。頭部鋼的溫度太低，導(dǎo)致咬合困難和頭部斷裂。

5.1.2 控制措施

適當(dāng)調(diào)整軋機輥縫。清理和檢查孔型和各種導(dǎo)向裝置。新型換孔器采用砂輪拋光。及時調(diào)整或更換導(dǎo)衛(wèi)。認(rèn)真檢查鋼坯，嚴(yán)禁存在質(zhì)量問的鋼坯在爐內(nèi)加熱軋制。杜絕低溫鋼和黑頭鋼的使用。

5.2 軋件中部和尾部

5.2.1 原因分析

軋制速度和輥徑設(shè)置不正確。更換輥和孔后張力設(shè)定太小。電氣控制的原因。某軋鋼機由于電動機轉(zhuǎn)速的突然增減，破壞了原有的連軋關(guān)系，造成鋼材堆垛。前幾道次軋輥突然斷裂或?qū)l(wèi)嚴(yán)重?fù)p壞，會引起軋件橫截面的變化，引起鋼材的堆積。軋件鋼溫波動大，或整個軋件溫度過低，導(dǎo)致電機跳閘、積鋼。坯料的脫層、嚴(yán)重氣泡等缺陷導(dǎo)致軋件在軋制過程中斷裂，導(dǎo)致鋼材堆積[10]。

5.2.2 處理措施

正確設(shè)定軋制速度、輥徑和張力。電器檢查。更換斷輥或更換損壞嚴(yán)重的導(dǎo)衛(wèi)。加強鋼溫的調(diào)試或保溫待軋。加強對進(jìn)爐坯料的監(jiān)控，堅決避免有問題的鋼坯進(jìn)入。

5.3 軋機組機架間

5.3.1 原因分析

材料形狀、尺寸不符合要求。輥徑和間隙值設(shè)置錯誤。在新?lián)Q道次時，軋件容易打滑，特別是橢圓軋件進(jìn)入圓孔型時。導(dǎo)向裝置安裝不正確，導(dǎo)向裝置堵塞或被沖走。粗軋、中軋張力過大，精軋時軋件堆積。

5.3.2 處理措施

控制軋件尺寸。正確設(shè)置輥徑和間隙值。在換輥和孔型軋制過程中，應(yīng)正確調(diào)整各機架的轉(zhuǎn)速，做好孔型磨削。檢查、更換和調(diào)整導(dǎo)板的一半。正確調(diào)整各機架的堆拉關(guān)系。

5.4 飛剪

5.4.1 原因分析

切割頭和切割尾太長，卡在導(dǎo)槽內(nèi)。剪刀和切換器磨損、變形或位置不正確。未剪斷，不切頭或切彎頭影響咬入。飛剪在中途切斷，切斷失去控制。

5.4.2 處理措施

重新設(shè)置2 號工作臺的切割頭、尾部長度和張力。檢查剪刀和飛剪的導(dǎo)槽。復(fù)位飛剪主導(dǎo)因素。飛剪相關(guān)檢查。

5.5 活套

5.5.1 原因分析

活套動作時間不正確。套量過大或速度設(shè)定不正確?；钐灼?套輥或軋件導(dǎo)向板磨損嚴(yán)重?；钐讙呙杵鞴收匣蚯懊鏌釞z信號被擋。冷卻水過多或水霧過大影響檢測效果。

5.5.2 處理措施

重新設(shè)定活套動作參數(shù)。加強對活套輪的檢查及更換工作。檢查相關(guān)的檢測系統(tǒng)。

6 結(jié)語

綜上所述，堆鋼事故是HRB400E 棒材生產(chǎn)過程中最常見的問題，不僅會導(dǎo)致生產(chǎn)效率和質(zhì)量受到影響，還容易引發(fā)安全事故，因此必須要對堆鋼事故進(jìn)行分析，根據(jù)發(fā)生原因采取相應(yīng)的控制措施，降低HRB400E 棒材堆鋼事故的發(fā)生，確保HRB400E棒材生產(chǎn)的順利進(jìn)行。