精轧螺纹钢筋关键轧制技术的开发和应用_王全利

dh
dv
公称尺寸 允许偏差 公称尺寸 允许偏差
螺纹高 h /mm 公称尺寸 允许偏差
25
25
± 0． 4
25 + 0． 4 ～ 0． 8 1． 6
± 0． 3
螺纹底宽 b /mm
公称尺寸 允许偏差
6． 0
± 0． 5
螺距 L /mm
螺纹根弧
r /mm 公称尺寸 允许偏差
12． 0
± 0． 3
1． 5
图 1 精轧螺纹钢筋外形示意图
Fig． 1 Diagram of external form of precisely － rolled reinforced bar
2 精轧百度文库纹钢筋的关键轧制技术
机的上轧辊在圆周方向的转角进行精确调整，从而
（ 1） 成品横肋参数的确定。轧辊是轧机的主要 实现钢筋上下面的横肋对正。
2． 1 成品横肋加工参数的确定
根据精轧螺纹钢筋的外形尺寸要求，需主要确 定的成品横肋加工参数有： 基圆高度尺寸 dh 、基圆 宽度尺寸 dv 、横筋车铣间距 L '、横肋倾斜角度 α、横 筋高度 h 、横筋底宽 b 、成品轧辊直径 D 等。下面对 横筋车铣间距 L '、成品轧辊直径 D 和横肋倾斜角度 α 的尺寸确定进行详细探讨。
递扭矩。原有的联轴器只有轴向和径向可以调整，
而圆周方向则不可调。但在热轧精轧钢筋生产中，
要求轧辊圆周方向也能精确调整，因此现有的联轴
器不能满足生产要求。为此，承钢技术人员发明了
一种圆周方向可精确调整的连接轴，该连接轴可对
轧辊圆周方向的转角进行精确调整。
该连接轴的构成中主要包括： 花键套、花键轴、
旋转定位螺丝、轴向定位螺丝、调整螺母等。花键轴
收稿日期： 2014 － 06 － 26 作者简介： 王全利（ 1966 － ） ，男，硕士，高级工程师，2000 年毕业于东 北大学材料工程专业，现在河北省钒钛工程技术研究中心、河北钢铁 集团承钢公司技术中心从事产品开发、轧钢工艺研究工作，E － mail： CDWQL666@ 126． com
种旋向、各种规格的精轧螺纹钢筋是棒材生产线开 发的热点之一［1］。 1 精轧螺纹钢筋的外形要求
中心，河北 承德 067002）
摘要： 介绍了轧制精轧螺纹钢筋外形实现的难点和关键技术，以及横肋间距、成品辊径、横肋倾角的计算
方法。为了保证横肋的精确对正，发明了一种圆周方向可精确调整的连接轴。目前，承钢公司成功开发
的左右旋 Φ 20 ～ 32 mm 精轧螺纹钢筋，满足国家标准和用户要求，扩大了承钢公司的产品类型。
匀分布。
根据客户提出的负差要求，基圆直径 dh 设计为
24． 8 mm。成品辊缝 S 设计为 2 mm，则成品孔型深
度 H 为：
H = dh － S = 24． 8 － 2 = 11． 4 mm
2
2
（ 3）
棒材机组成品轧辊最大辊径为 380 mm，确定横
肋个数为：
L' × N ≤ π × （ 380 － 2 × H） （ 4）
0 引言 按 照 强 度 级 别 分 类，精 轧 螺 纹 钢 筋 主 要 有
HＲB500Z、 PSB500、 PSB785、 PSB830、 PSB930、 PSB1080 等，广泛应用于大型水利、工业和民用建筑 的连续梁、煤矿的井下支护和大型框架结构、公路、 铁路大中跨桥梁等工程。由于精轧螺纹钢筋的外形 带有不连续的外螺纹，可在任意截面处用带有匹配 形状内螺纹的 连 接 器 或 锚 具 进 行 连 接 或 锚 固。 因 此，在轧线上保证高质量、高精度、高效率的生产各
2． 3 精轧钢筋外形尺寸实测数据
通过对上述精轧螺纹钢筋的关键轧制技术进行 研究，并结合客户负差需求，承钢公司成功研制开发 出 Φ 20 mm 左旋、Φ 25 mm、Φ 28 mm、Φ 32 mm 右旋精轧螺纹钢筋，产品各项外形尺寸完全满足客 户的要求，如表 2 所示。
表 2 精轧螺纹钢筋外形尺寸检测数据
2． 1． 1 横筋车铣间距 L '的设计
横筋车铣间距 L ' 直接决定精轧螺纹钢筋成品 是否能够用检验螺母顺利旋合，其大小主要取决于 前滑值的确定及车铣的精度。
（ 1） 前滑定义。所谓前滑，就是指轧件在轧制 时，高度方向受到压缩，受压缩的金属一部分向纵向 流动，使得轧件得到延伸； 另一部分向横向流动，使 轧件宽展。向纵向流动的金属还可以分成两部分， 一部分向轧件出口方向流动，一部分向轧件入口方 向流动。被压缩的金属向轧件出口方向流动，就使 得轧件的出口速度大于轧辊在该处的线速度，这种 现象称为前滑［2］。
该机构必须在满足轧机正常生产前提下，对成品轧 如表 1 所示。
表 1 Φ 25 mm 精轧螺纹钢筋的外形尺寸要求
Tab． 1 Size demand for external form of Φ 25 mm precisely － rolled reinforced bar
公称直径 /mm
基圆直径 /mm
总第 224 期 2014 年第 8 期
HEBEI M ET ALLU Ｒ GY
T otal N o． 224 2014，N umber8
精轧螺纹钢筋关键 轧制技术的开发和应用
王全利1，2
（ 1． 河北省钒钛工程技术研究中心，河北 承德 067002； 2． 河北钢铁集团 承钢公司 钒钛工程技术研究
5． 16 100
=
12
×
1． 013 L'
－
L'
×
100%
（ 2）
L
'
=
100 × 12 100 +
× 1． 013 5． 16
= 11．
56
mm
2． 1． 2 成品辊径的确定
40
河北冶金
2014 年第 8 期
考虑到精轧螺纹钢筋具有上下轧辊横肋为螺旋
线形的特点，因此必须根据间距的要求确定合适的
成品轧辊直径，以保证横肋在整个轧辊圆周上的均
的一端插入花键套内，并通过斜齿与花键套啮合，调
整螺母的一端套在花键套上且设置有轴向定位螺丝
和旋转定位螺丝； 另一端套在花键轴上且与花键轴
通过螺纹配合。在花键套外表面上设有与轴向定位
螺丝相匹配的环形轴向定位槽，以及与旋转定位螺
丝相匹配的沿圆周方向分布的多条与轴线平行的旋
转定位槽，以实现轧辊圆周方向转角的精确调整，从
N
≤π
×
（
380 － L'
2
×
H）
=
π
×
（
380 － 2 × 11． 56
11．
4）
= 97． 07
其中 N 为横肋个数，并且要求取最大整数，因
此得出 N = 97。
计算成品辊径为：
L' × N ≤ π × （ D － 2 × H）
（ 5）
D = L' × N + 2 × H = 11． 56 × 97 + 2 × 11． 4 = 379． 7 mm
Wang Quanli1，2
（ 1． Vanadium － Titanium Engineering Technique Ｒesearch Center of Hebei Province，Chengde，Hebei， 067002； 2． Vanadium － Titanium Engineering Technique Ｒesearch Center，Chengde Iron and Steel Company，Hebei Iron and Steel Group，Chengde，Hebei，067002） Abstract： It is introduced the difficulties and key techniques to form the shape of reinforced bar in finish rolling，as w ell as the calculation method for gap betw een cross ribs，roll diameter for finished product，dip angle of cross ribs． One kind of coupling shaft，w hich can regulate precisely along the circumferential direction，is invented to guarantee cross ribs precisely aligned． At present the Φ 20 to 32 mm left or right handed precisely － rolled reinforced bars are successfully developed，can meet national standard and the requirements of customers． Key Words： precisely － rolled reinforced bar； rolling technique； development； application
精轧螺纹钢筋是在整根钢筋上轧制的高精度直 条钢筋，在整根钢筋的任意截面处都能用带有内螺 纹的连接器进行连接。其外形主要有以下特点：
（ 1） 直接热轧成型，具有高轧制精度的直条钢 筋。整条钢筋表面不带纵肋，横肋在钢筋表面呈左 旋或右旋螺旋线形布置。
（ 2） 钢筋使用螺母、螺旋套管直接连接，不需要 焊接和机械加工，施工简便，速度快。
而使上、下轧辊辊槽的横肋螺旋角一致，顺利实现横 肋位置的对正调节，该连接轴见图 2。
1． 花键套； 2． 花键轴； 3． 旋转定位螺丝； 4． 轴向定位螺丝； 5． 调整螺 母； 6． 防尘套筒； 7． 密封胶圈
图 2 圆周方向可精确调整的连接轴示意图
Fig． 2 Diagram of coupling shaft able regulating precisely along the circumferential direction
消耗工艺件，在轧钢过程中采用不同的成品轧机辊
下面以 Φ 25 mm 精轧螺纹钢筋为例，对各项主
径时，横肋个数、横肋间距、螺旋角度等参数的确定 要参数的计算过程进行探讨。
都会影响最终精轧钢筋产品外形的实现。
根据 GB / T20065 － 2006《预应力混凝土用螺纹
（ 2） 开发一种圆周方向可精确调节的连接轴。 钢筋》标准要求，Φ 25 mm 精轧螺纹钢筋外形尺寸
由于精轧螺纹钢筋具有以上特点，需对成品轧 机的连接装置、成品孔型进行重新设计，同时在轧制
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总第 224 期
HEBEI YEJIN
过程中要求控制精度很高。目前，承钢已开发成功 Φ 20 mm、Φ 25 mm、Φ 28 mm、Φ 32 mm 4 个规格 的精轧钢筋产品并形成批量生产，各项技术指标完
全满足标准要求，成为国内少数具备生产精轧钢筋 能力的企业。精轧螺纹钢筋外形如图 1 所示。
关键词： 精轧螺纹钢筋； 轧制技术； 开发； 应用
中图分类号： TG335． 6
文献标识码： A
文章编号： 1006 － 5008（ 2014） 08 － 0039 － 03
doi： 10． 13630 / j． cnki． 13 － 1172． 2014． 0811
DEVELOPM ENT AND APPLICATION OF KEY ＲOLLING TECHNIQUE FOＲ FINISH ＲOLLING OF ＲEINFOＲCED BAＲ
π
π
2． 1． 3 横肋倾角的设计
横肋倾斜角度 α 与横肋间距 L 的配合是否合
适，对横肋首尾是否呈连续性的螺纹状起着决定性
作用。根据精轧螺纹钢筋的外形特点，横肋螺旋角
α、基圆直径 d 、横肋间距 L 须满足 α = arctanπd / L
的要求。
2． 2 圆周方向可精确调整的连接轴
轧机与减速机之间通常采用联轴器连接，以传
前滑值是用轧辊出口断面上的轧件与轧辊速度
的相对差值来表示的，即：
Sh
=
Vh － V
V
× 100%
（ 1）
式中，Sh ———前滑值； Vh ———轧辊出口截面轧件的速度； V ———轧辊圆周速度。
（ 2） 影响前滑的因素。轧制时影响前滑的因素
很多，主 要 有 轧 辊 直 径、摩 擦 系 数、压 下 率、轧 件 厚
度、轧件宽度、张力和孔型形状等。
（ 3） 横筋车铣间距 L '尺寸确定实例。根据精轧
螺纹钢筋横筋间距的要求，并考虑热膨胀系数以及
前滑值的影响，首先设计轧辊车铣时的间距。结合
现场轧制普通 Φ 25 mm 螺纹钢筋时前滑值的测定
结果，Φ 25 mm 前滑值按照 5． 16% 进行设计，热膨
胀系数取 1． 013，据下式计算车铣时横肋间距 L '。