榆鋼一高線盤螺工藝路徑優化實踐

石成星

（甘肅省酒鋼集團榆中鋼鐵有限責任公司，甘肅蘭州 730100）

節能降耗始終是鋼鐵工業的一項重要任務，2021年，榆中鋼鐵有限責任公司（以下簡稱“榆鋼公司”）軋鋼一分廠高線一工序Φ8.0mm規格盤螺產量49.26萬t，占總產量的73.38%。但是在Φ8.0mm規格盤螺的生產過程中存在性能偏低和電耗過高的問題。鑒于市場和成本的壓力，榆鋼公司為降低盤螺生產成本，實現降本增效，通過對現有軋制工藝進行優化，解決了Φ8.0mm盤螺的電耗過高和性能偏低的問題，獲得了較好的經濟和社會效益。

1 軋制生產線簡介

榆鋼公司一高線工序軋制線為摩根5代半高速線材軋制生產線，加熱爐為蓄熱式步進梁式，全線共有30架軋機，布置方式為：6架粗軋機、8架中軋機、4架預精軋機、8架精軋機、4架減定徑機（圖1）。其中，高速區采用先進的“8+4”工藝，并結合機組前、后和機架間的閉環控溫水冷裝置來實現控制冷卻，產品精度可達±0.1mm。軋線控制軋制采用摩根公司的閉路循環水系統，保證了精軋、減定徑以后在兩相區軋制，起到了細化晶粒的作用，軋后控制冷卻采用延遲型斯太爾摩冷卻方式，該冷卻方式可根據產品的要求進行控制冷卻，能夠保證成品材軋后的相變控制，從而獲得最終產品的使用性能。

圖1 高線生產線平面布置示意圖

2 Φ8.0mm盤螺生產工藝及存在的問題

2.1 Φ8.0mm盤螺生產工藝

Φ8.0mm盤螺軋制工藝流程為：150×150mm2方坯→蓄熱式加熱爐→高壓水除鱗→卡斷剪→粗軋機組6架→1#飛剪→中軋機組6架→2#飛剪→預精軋機組6架→預精軋后水箱→3#飛剪→精軋機組6架→2組精軋后水箱→減定徑機組2架→2組減定徑后水箱→夾送輥→吐絲機→斯太爾摩風冷線→集卷→P/F線空冷線→檢驗→精整→打包→稱重掛牌→成品入庫。

2.2 Φ8.0盤螺軋制存在的問題

在Φ8.0mm盤螺軋制過程中，主要存在以下問題：軋制過程中電耗過高；盤螺屈服強度不明顯，產品屈服強度較低。主要原因如下。

（1）現有的Φ8.0mm盤螺軋制工藝，全線軋制道次多，使用26架道次軋制，導致軋線電耗高。

（2）由于軋制道次多，導致軋線料型尺寸調整幅度窄，成品尺寸偏下限，造成產品屈服強度偏低。

3 工藝改進及思路

（1）校核榆鋼一高線現有粗中軋、精軋、減定徑的設備參數，制定出Φ8.0mm盤螺鋼筋產品的軋制工藝優化方案，使其能夠滿足產品軋制的需求。通過研究分析，決定在原有軋制工藝的基礎上停用17/18架軋機，對精軋軋機孔型進行優化改造，重新對軋制各道次的孔型和進出口導衛進行設計改造，使其能夠滿足正常生產的要求。

（2）經過研究討論，在預精軋減少2架次的情況下，對精軋孔型系統進行選擇優化，進行合理的工藝參數選擇及設備強度（主要是電機功率）校驗。通過實踐證明，設備性能完全能夠滿足生產要求，該孔型系統的設計方法正確，工藝參數選擇基本合理。通過設計出的Φ8.0mm盤螺鋼筋產品的孔型優化方案，制定精軋軋槽加工方案，保證成品尺寸滿足使用要求。

（3）根據設計的孔型尺寸，優化調整軋線各機架的軋制速度、料型等關鍵尺寸，既能夠滿足產品尺寸的標準要求，也能滿足一高線現有設備軋制負荷的要求。

（4）根據優化方案，制定出Φ8.0mm盤螺鋼筋產品工藝模式優化后的軋后控制冷卻方案，以解決產品性能偏低的問題，保證產品力學性能和產品尺寸的交貨要求。

4 工藝改進實施

（1）根據榆鋼一高線現有粗中軋、精軋、減定徑的設備裝備水平，制定Φ8.0mm盤螺鋼筋產品的軋制工藝優化方案，由原來的軋制26道次減少至24道次，可以滿足產品軋制需求。

（2）根據Φ8.0mm盤螺鋼筋產品現有的軋制工藝，對精軋軋槽刻槽方案進行改造，以達到減少軋制道次的目的，使成品尺寸滿足國標要求。

（3）根據改造后的精軋孔型方案，對軋線各機架的速度、料型等尺寸進行調整優化（表1），使其既能夠滿足產品尺寸的標準要求，也能滿足一高線現有設備軋制負荷的要求。

表1 一高線Φ8.0mm盤螺軋制工藝參數

（4）根據調整后Φ8.0mm盤螺鋼筋產品工藝模式優化軋后冷卻方案（表2），使其滿足產品力學性能和產品尺寸的交貨要求。

表2 控冷工藝參數

（5）在軋制盤螺時減定徑28架出成品，29和30架機組模塊空轉。軋制盤螺時定徑機組不能發揮作用。所有動力能源及電能均在消耗，設備為正常運轉狀態。為減少能源消耗及設備消耗，研究討論停用29和30架定徑機組。在原有的軋制模式下對減定徑使用模式進行優化，原有的軋制模式29和30架機組為150模塊，軋制力不足凸顯?；诖朔N情況，在軋制盤螺時對定徑機組進行停用，在不改變軋線裝備的情況下，停用29和30架定徑機模塊，改變軋制道次實現盤螺高速軋制，以實現節約用電的經濟效益模式。

停用29和30架定徑機模塊主要是通過對聯合齒輪箱9個離合器不同分配，對減定徑機組實現28架出成品時29-30架定徑機組停用，修改軋制程序表，對軋制速度進行優化，利用軋制程序，通過伺服電機控制將5號離合器走中位，將S8軸的動力輸入斷開。實現S7軸的傳動與S8軸失效，達到定徑機組模塊停用的目的。通過停用定徑機的生產模式（表3），在正常軋制過程中減定徑軋機主電機負荷降低了37%，在同等產量的情況下，軋線節電效果明顯。在不增加費用投入情況下，實現軋制盤螺電機速度降低及負荷降低，大大節約了電力消耗，同時提高了Φ8.0mm盤螺軋制產量，軋制產能由2000t/d提高至2300t/d，經濟效益明顯。

表3 各規格離合器位置參數

5 實施后效果

通過對軋制工藝的優化改進，有效解決了Φ8.0mm盤螺電耗過高的問題，Φ8.0mm盤螺的電耗由原來的122kW·h/t降低到現在的115kW·h/t；同時解決了產品性能偏低的問題，工藝優化前盤螺性能較低且波動較大，工藝優化后性能較高且穩定。Φ8.0mm盤螺的屈服強度由410MPa提高到了435MPa，優化后的產品組織正常且無異常組織（圖2），從圖2對比中可以看出產品的金相組織為鐵素體和珠光體，優化后的珠光體含量要高于優化前的含量，珠光體含量由28.91%提升至34.35%，且未產生貝氏體組織，達到了工藝優化的目的。

圖2 金相組織

6 結語

通過對Φ8.0mm盤螺軋制工藝的改進優化，解決了電耗過高、產品性能偏低的問題，為Φ8.0mm盤螺的降本增效提供了思路和工藝保證。同時通過研究在Φ8.0mm盤螺軋制過程中減定徑離合器的分配方式，停用定徑機，大大降低了能源消耗，提升了軋制產能，達到了工藝優化改進的目的。