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冷轧带肋钢筋轧制外形质量控制

来源:职称阁分类:建筑论文 时间:2020-02-11 10:24热度:

  通过对被动式三辊轧制冷轧带肋钢筋轧制机理和影响其外形的轧辊、母材及轧制过程等因素的分析,论述了冷轧带肋钢筋外形质量的控制要点,以满足轧后产品对国家标准中外形指标的要求。

冷轧带肋钢筋轧制外形质量控制

  关键词:冷轧带肋钢筋;肋高;被动式三辊轧制;外形控制;轧辊

  近些年来,伴随着钢筋焊网在工程建设领域的应用不断拓展,冷轧带肋钢筋因其较高的强度、良好的表面质量成为混凝土用钢筋焊接网的首选材料。冷轧带肋钢筋是光圆钢筋盘条经冷轧专用设备轧制而成,其轧制根据受力方式的不同分为主动轧和被动轧[1]。主动轧就是轧辊带有相应的动力装置,而被动轧其轧制动力来自于生产线中的拉拔装置,通过拉拽钢筋在钢筋通过轧辊时获得减径和刻痕。冷轧带肋钢筋力学性能早在该产品引进初期,线材原料供应及产品生产厂家就进行了大量研究,不少钢厂为此也开发出了专用母材来满足冷轧带肋钢筋对于力学性能的要求,这在一定程度上保证了冷轧带肋钢筋的质量。但鉴于冷轧带肋钢筋表面外形质量对其与混凝土形成有效的包裹粘结影响重大,而对此开展研究相对较少,因而冷轧带肋钢筋生产厂家在生产过程中易出现产品不达标情况[2]。三辊被动式轧机是目前国内应用最为普遍的一种轧机,具有设备结构简单、轧辊调整量大优点。但其生产时,由于钢筋在冷轧过程中受到较大拉应力,存在辊拔状态,不利于钢筋塑性指标和表面外形质量[3]。

  1冷轧带肋钢筋外形规定

  《冷轧带肋钢筋》(GB/T13788—2017)中对钢筋外形作出了较为明确的规定:被动式三辊轧制所形成的是三面肋钢筋,横肋呈月牙形,有一面肋的倾角应与另两面反向;钢筋横肋中心线和钢筋纵轴线夹角β为40°~60°;横肋两侧面和钢筋表面斜角α不得小于45°,横肋与钢筋表面呈弧形相交。横肋间隙f的总和应不大于公称周长的20%,如图1所示[4]。另外,对于不同公称直径的横肋中点高h、横肋间距l的尺寸及允许偏差做出了定量规定;对横肋1/4处高h1/4、横肋顶宽b及相对肋面积ft也明确了相应的数值要求,见表1。

  2轧制机理及外形影响因素分析

  2.1轧制机理

  被动式三辊轧机一般配置有拉拔装置和Y形布置的两台轧机,其中前置轧机有K3、K4两道轧制,后置轧机有K1、K2两道轧制,共四道次轧制;K3与K4、K1与K2其三辊组合在径向上有60°错位。钢筋在拉拔装置提供的拉力作用下通过轧辊,此时,钢筋受到轧辊挤压而发生变形,从而实现钢筋的减径和轧肋。按照形状及产生的作用不同,轧辊一般分为三类:椭圆辊、平辊及刻痕辊,椭圆辊一般用于前置轧机,其作用是为了避免压缩比过大的大规格钢筋轧制提前进行减径处理,以避免轧机负荷过大;平辊和刻痕辊用于后置轧机,钢筋先通过平辊轧制成为三角形,然后刻痕辊刻痕形成肋,平辊的作用是在后续刻痕辊三辊之间提前减径以避免后续轧制过程中产生纵肋。由此可以看出,在不考虑后续拉拔、应力消除及收线等对肋的损伤的情况下,钢筋外形的影响因素主要有:母材、轧辊、设备及轧辊调整的影响。

  2.2外形影响因素分析

  2.2.1钢筋母材钢筋线材通过轧制成为冷轧带肋钢筋,过程为冷作硬化,其强度提高、延伸下降;外形压缩产生塑性变形,线径减小,由于腰型槽的存在在钢筋表面形成肋。通过试验观察,发现肋在形成过程中并不会“长大”,也就是轧制前钢筋的半径一定大于轧制后横肋中点高加钢筋基圆半径。基于此,母材与轧辊道次的设置将决定肋高。从表2可以看出钢筋线材直径必须大于表中前置轧机最小直径方能保证肋高达到要求的下限,也就是说对于常规的冷轧带肋钢筋公称直径为10mm、12mm,其母材经过前置轧机减径后的公称直径至少要达到11.3mm、13.7mm,此时的成材压缩比已达到27.7%和30.3%,而压缩比过大又会影响轧制性能。2.2.2轧辊从上可以看出肋的形状取决于刻痕辊的形状。横肋呈月牙形、钢筋横肋中心线和钢筋纵轴线夹角β、横肋两侧面和钢筋表面斜角α,横肋于钢筋表面呈弧形相交,这些指标在刻痕辊制作完成时已经确定。而在标准中也特别注明横肋1/4处高、横肋顶宽仅供空型设计所用,因此轧辊据此设计在制作完成后能够保证后续钢筋轧制对该尺寸的要求。这里要强调的是“横肋于钢筋表面呈弧形相交”这一指标,如肋与钢筋的过渡过于突然或尖锐易导致在做弯曲试验时因应力集中而形成裂纹,因此,要求轧辊在制作时一定要在腰型槽与弧形面过渡时形成圆角。冷轧带肋钢筋肋高与轧辊有一定的关系,理论上在完全被填满的情况下腰型槽的深度等于肋高,但在实际轧制过程中,腰型槽是否能完全充满还取决于钢筋母材及轧辊的调整。另外,在实际的生产中也遇到轧辊横肋两侧面和钢筋表面斜角α过大导致腰型槽偏陡,在有充分的轧制裕度的情况下肋高却不达标,表明腰型槽并未充满,须经修磨调整,处理后肋高状况明显改善。究其原因,亦有可能与轧机刚性有关,这尚有待于进一步研究。2.2.3轧制过程调整主要是轧制道次压缩比的分配及轧辊的调整。压缩比过大势必会产生较大的轧制力,增加轧机负荷和轧辊受力,对设备造成伤害。因此,对大压缩比轧制,合理的分配轧制道次,改善相应轧机的受力状况是有必要的,但从前述可以看出要确保肋高,在具体实施时就有了局限性。对于轧辊的调整,在控制好米重的前提下,一方面要保证好每一道次三辊的对称,特别是最后道次的刻痕辊,以达到轧后钢筋圆度的要求;另一方面,合理运用平辊轧制,既要防止因平辊压下量过大导致横肋间隙超标,也要避免压下量过小而出现明显纵肋的情况。

  3结论

  1)要采购符合标准要求的轧辊,轧辊交货验收需对轧辊腰型槽倾斜角度、腰型槽深度、辊环外径等尺寸进行校核检查,并观察腰型槽与弧形面的圆角情况,可采用压铅法来测量α、β、b、h、l等值符合标准要求。2)考虑到轧辊作为主要工作部件使用中的不断损耗,须定期检查腰型槽及辊面尺寸,如不达标可进行修磨以恢复原状态,修磨后的轧辊最好成套使用,避免新旧混搭。3)在兼顾性能要求的同时,应采购能够满足肋高要求的线材原料,特别是对大规格原料线径的要求。4)合理进行轧制工艺的制定与调整,在保证后置轧机有充分轧制富裕度的情况下合理分配压缩比,根据轧制后钢筋纵肋和肋间隙的情况调整好后置轧机平辊的压缩量,观察钢筋横断面圆度控制好刻痕辊三辊之间的平衡。

  作者:朱文生 单位:安徽马钢比亚西钢筋焊网有限公司

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文章名称:冷轧带肋钢筋轧制外形质量控制

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