螺纹钢成材率指标的改善

孙梓秋，陈阳新，范众维

（方大特钢科技股份有限公司，江西 南昌 330012）

成材率是轧钢工序重要的技术经济指标，从钢坯装钢进炉到成品剪切打包，各个生产环节均会对成材率产生影响，成材率水平的高低直接反映了轧钢工序过程控制的技术、管理水平，同时改善成材率指标也是轧钢工序降本的重要手段，因此改善成材率指标对轧钢至关重要。

1 影响螺纹钢成材率的主要因素

螺纹钢成材率由实物成材率与负偏差率组成，实物成材率高低主要体现在金属消耗高低，金属消耗指标通常以金属消耗系数表示，它的含义是生产1 t合格钢材需要的钢坯量，其计算公式：

式中：K为金属消耗系数；w为投入钢坯质量，t；Q为合格产品质量，t。

金属消耗一般由烧损、切损、轧废、成品检废组成。

2 影响因素分析及控制措施

2.1 氧化烧损

2.1.1 影响氧化烧损主要因素

1）加热温度的影响。钢在常温下会缓慢氧化，但是一旦钢坯处于760℃以上的温度环境中，其氧化速度开始增加；超过1 000℃氧化烧损量成倍增加。假设单位时间内800℃的温度环境内氧化烧损量为1，1 000℃的温度环境内氧化烧损量为4，1 200℃的温度环境内氧化烧损量为10，1 400℃的温度环境内氧化烧损量为20。

2）加热时间的影响。加热时间与氧化烧损成正比，即在相同的条件下，加热时间越长，氧化生成的铁皮越厚，钢坯的氧化烧损越多。尤其是超过1 000℃的情况下，停留时间越长，氧化铁皮生成量就越大。生产过程中，由于各种生产事故或者设备故障影响长时间停轧，钢坯在炉内保温待轧时间过长，这是产生大量氧化铁皮的一个主要原因。

3）炉内气氛的影响。加热炉内的气氛决定于燃料的成分、空气过剩系数及燃料燃烧的完全程度。炉气的主要成分有N2、O2、CO2、H2O、SO2、CO、H2、CH4等，其中炉气中的氧化性成分主要有O2、H2O、CO、SO2等。其中SO2的氧化能力最强。当炉气中有SO2时，在l 100℃以上，钢坯表面产生FeO·FeS低熔点化合物，钢坯不断暴露新表面，造成激烈的氧化。当SO2的含量达到0.1%～0.2%时，烧损增加1～2倍。

4）钢坯入炉温度的影响。炼钢热坯热送热装保证轧钢生产，其在炉加热时间比常温钢坯入炉要短很多，根据在线检测结果显示，500℃以上的热装钢坯比常温钢坯的加热时间少1 h。

2.1.2 主要控制措施

1）优化钢坯加热温度控制。将加热1段温度控制在800～1100℃，加热2段温度控制在900～1200℃，均热段温度控制在950～1 200℃，出钢温度控制在970～1 050℃，在一定程度上降低了超高温加热的时间，在保证钢坯出炉后的轧制温度需求的情况下，尽量压低加热炉各段的控制温度。

2）缩短钢坯在炉加热时间。做好生产协调，形成炼钢、轧钢联动机制，保证轧钢厂钢坯入炉温度全部在500℃以上，热装率在85%，将钢坯加热时间控制在1.5 h以内；在日常8 h以上的检修过程中，进行停炉控制，减少钢坯在炉内长时间处于高温下的状态，降低了氧化铁的产生量；优化空煤比，控制高炉煤气中水和二氧化硫的含量。

空煤比控制在（0.67~0.75），减少残余氧对钢坯氧化的程度，同时提高高炉煤气的脱水和脱硫控制，降低高炉煤气中水蒸汽和二氧化硫对钢坯氧化的影响。

2.2 切损

2.2.1 影响切损的主要因素

切损主要包括轧制过程中的飞剪切损与成品上冷床后的定尺剪切损两部分，主要影响因素如下：

1）轧制开花头的影响。钢坯在轧制过程中由于连铸坯缺陷或轧制低温钢导致轧制过程中轧件头部开花，被迫加长飞剪切头以确保轧件顺利进入下道轧制，避免造成轧线跑钢。

2）电气控制的影响。由于飞剪电气控制精度不高、感应元件敏感性不强或受作业环境影响，导致飞剪切头长度不稳定，忽长忽短，无法精准控制切头长度。

3）成品上冷床头尾弯的影响。由于倍尺飞剪磨损大、倍尺飞剪前导槽标高不对、冷床顶齿条等因素影响导致成品上冷床头尾弯，特别是执行螺纹钢新国标上冷床温度提高以后表现得更为明显，成品上冷床头尾弯，导致成品定尺剪切损上升。

4）切分轧制线差大的影响。螺纹钢多为切分轧制，由于受各个切分轧槽磨损程度不一的影响，导致各切分线轧制出的成品长度不一，造成定尺剪切浪费。

5）钢坯定重波动大或定重设计不合理的影响。由于钢坯定重设计不合理导致尾尺收不到非尺要求的长度形成短尺，导致定尺剪切损上升，或钢坯定重波动大尾尺忽长忽短导致定尺剪切损上升。

2.2.2 主要控制措施

1）提高连铸坯内部质量，减少夹杂、气孔、心部裂纹、偏析等内部缺陷，连铸坯采用电磁搅拌和轻压下等方法会在一定程度上减缓连铸坯内部缺陷；同时严格按热工制度进行加热、出钢，避免轧制低温钢。

2）提高飞剪电气控制精度、采用热金属检测器作为飞剪剪切信号，做好防水、防雾、防烫等保护措施，定期进行点检。

3）定期更换3号飞剪刀片，对3#飞剪前后导槽标高校正，对对磨损严重的变频辊全部进行更换保证变频辊动力充足，做好冷床裙板堆焊和加焊盘螺的方式，以增大钢与裙板之间的摩擦。

4）根据成品轧槽随轧制时间变化，各槽之间的内径变化情况，制定成品轧槽过钢量；K1、K2使用耐磨材质轧辊如高速钢、碳化钨等轧辊；精轧使用新机架提高轧机稳定性；对多线切分中槽不易充满进行孔型优化。

5）根据倍尺长度、负偏差控制要求、定尺率控制等多个方面考虑合理设计钢坯定重，做到一个规格一个定重，在生产组织中做到钢坯定重与生产规格相匹配；推进炼钢钢坯定重剪切、提高钢坯定重精度，一般要求控制在±2.5 kg/t。

2.3 轧废

2.3.1 影响轧废的主要因素

螺纹钢生产工艺、电气控制等技术均较为成熟，一般粗、中轧跑钢轧废较少，轧废一般在精轧切分轧制的几个道次，主要表现有以下几种：

1）导卫出口安装不对中与轧线不在一个水平面，出口导卫底座及切分轮螺杆未固定到位，导致前尖黏铁。

2）切分轮装偏、来料偏小导致钢未撒开、K3辊缝大导致钢未撒开或扭转、K4槽老切分带偏厚等导致切分轮刀片黏铁。

3）K1走单（未进K1）。K3出料单根切偏造成头部过宽或过窄未进K1轧机；K2进口偏或单根偏、进口过高或过低，导致K2出料侧弯未进K1轧机；K2出口扭转导卫安装不到位、扭转轮卡死（坏）等或异物带入K1进口导卫导致未进K1轧机；

4）小规格K1勾头。由于K1-K2轧线未对中、K2轧槽老化、K2出料头部带耳子或者出料侧弯、K1出口安装不当等导致K1勾头跑钢。

2.3.2 主要控制措施

1）提高切分轮安装标准，确保鼻尖贴槽底、切分轮对中轧槽、切分轮总成安装水平，严格按工艺标准控制料型、辊缝，控制各道次堆拉关系成微堆轧制。

2）消除K3、K4、K5出料侧弯问题，保证进口导卫对中轧槽，开口度与轧件相匹配；按工艺料型控制K3前道次料型，防止K3头部料型超宽导致切偏；进口导卫对中轧槽，出口导卫安装高低适中，宜偏低点；确保2号飞剪切头切尾长度，头尾烂钢切干净，保证K3/k2进口导卫防粘铁冷却水充分，防止衬板粘铁被带入K1进口导卫内。

3）检查K1-K2轧线是否对中，调整轧线；检查K2轧槽是否老化，是否过充满，合理换辊换槽；观察K2出料是否平直，进行调整；重装K1出口，若前尖磨损则同步更换。

2.4 检废

检废是指在产品检验过程中发现产品不符合相关标准，如不合符国标、内控的标准，而需要判定为废品，通常检废是由于生产过程中控制不当所导致，常见了螺纹钢检废缺陷有折叠、单边（或错边）、波浪弯、尺寸超差等。

2.4.1 缺陷产生的主要因素

1）折叠。折叠是指在钢材表面沿轧制方向近似纵裂的缺陷，有一定的倾斜角，一般呈直线状，内附氧化铁皮。

主要影响因素有成品孔前产生耳子、凸起（轧槽磨损或切分导卫磨损）或严重划痕，成品孔前某一轧辊掉肉或轧件扭转（导卫调整不当），坯料表面有沟痕（深宽比过大）或划伤等方面影响。

2）单边（或错边）。单边是指螺纹钢同一截面上两边纵肋高度不一样大，差别明显，两边辊缝大小不一致。

主要影响因素有进口导卫未对正轧槽，成品入口导卫调整不当发生倒料，成品前轧槽磨损不均匀来料发生变化，切分轧制过程成品前料形不规范，轧槽加工缺陷上下两轧槽开口度不一致，下轧槽未对正或轧辊串动，成品轧槽磨损不均匀等方面影响。

3）波浪弯。钢材纵向不平直现象称为弯曲。

主要影响因素有穿水冷却不均匀、倍尺剪超前设定不当、床齿条变形或齿条安装尺寸发生变化。

4）尺寸超差：截面几何尺寸不符合标准规定要求统称为尺寸超差。包括内径超差、纵肋超差、横肋超差、肋间距超差等。

2.4.2 主要控制措施

1）折叠。成品表面折叠有些可在看样岗位发现，有些比较轻微或表面焊合不被轻易发现，只能通过做拉伸实验或弯曲实验发现。检查成品前料形确定该架导卫对正情况，或轧槽磨损情况进行更换轧槽或调整导卫；铸坯表面不得有比较深的沟痕或划伤以及夹杂等缺陷。

2）单边（或错边）。大多单边是由于进口导卫未对正产生，应先调整进口导卫；检查更换成品前轧槽；错边时先检查轧槽对正或有无串辊，进行调整或更换轧机。

3）波浪弯。调整穿水冷却；根据规格大小、穿水温度、轧制速度在设备允许范围内进行调整；对冷床矫直板、齿条进行检查和调整更换。

4）尺寸超差。内径和纵肋超差时及时进行成品机架的辊缝调整、张力调整、成品前各机架的料形调整；横肋超差（高度不够）时先观察是否为脱槽困难所致，如果超差小可通过调整成品前料形和张力可满足，如果通过在线调整满足不了要求是要从轧槽加工参数或加工质量上查找原因；肋间距不够时一般是由于轧槽加工参数发生变化或加工质量出现问题所致，但也可通过调整成品前张力可作轻微补偿。

2.5 负偏差率

螺纹钢按理重交货，负偏差率高低对螺纹钢成材率至关重要，而负偏差率高低受制于螺纹钢米重合格率，螺纹钢新国标规定螺纹钢米重负偏差率超标不允许复样，故需在确保1 m长度螺纹钢质量合格率的基础上再提高负偏差率。

2.5.1 影响质量合格率及负偏差率的主要因素

1）通条差的影响。连轧过程中由于张力波动、工艺参数设置不当、钢坯头尾温差等方面因素导致成品头尾公差不一致，从而形成通条差，为确保1 m长度螺纹钢质量合格率而无法提高负偏差率。

2）切分线差的影响。切分轧制工艺虽然有效的提高了作业率，使产量大幅度提高，但是受钢温波动、轧槽磨损、孔型系统设计、导卫安装、轧槽加工精度等方面因素影响，使每根轧件尺寸都不可能完全一致，从而形成线差，为确保1 m长度螺纹钢质量合格率而无法提高负偏差率。

2.5.2 主要控制措施

1）通条差。规范工艺参数，规范各道次料型、导卫尺寸、咬钢补偿等工艺参数；直观判断粗中轧堆拉关系，在主控台增加张力趋势线、各道次电流趋势线，以便直观判断粗中轧堆拉关系，及时调整张力；活套调节，对精轧各活套进行整改，实现小套量（100 mm）正弦套，并要求活套可以自行调节，时刻保持无张力状态。

2）切分线差。提高轧辊加工技术要求，改进加工方法，采用数控车床进行加工，孔型加工精度保证在0.04 mm以内、同轴度在0.05 mm以内。改进轧辊材质，调整轧辊加工工艺，提高轧槽寿命；k1、k2、K4改为高速钢材质轧辊，有条件的可使用碳化钨材质轧辊。换辊时点动轧机，用同规格的焊条或Φ6.5 mm盘条测两侧辊缝，偏差控制在0.1 mm以内。保证K3、K4道次导卫对正轧制中心线。在生产过程中采用“烧木印”的方法，即使用木板划料两侧，观测轧件所留痕迹是否对称或出耳子，若不对称或有耳子，立即进行调整。制定各规格成品轧槽过钢量，并严格执行，避免轧槽过老磨损不均。

3 结论

通过对螺纹钢成材率影响因素的分析及合理应用各项控制措施，方大特钢螺纹钢氧化烧损控制在0.8%~0.9%（含氧）、切损控制在1.1%~1.2%、轧制废、检废均控制下0.05%以下、负偏差率在确保1 m长度螺纹钢质量合格的基础上控制在国标下限以上0.7%左右，螺纹钢成材率水平较高，在中钢协成材率排名中属于较好的位置。