冷轧带肋钢筋生产技术

第２３卷第２期　２０１１年６月　武汉工程职业技术学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＷｕｈａｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　

冷轧带肋钢筋生产技术　

薛思毅　

（武钢研究院湖北　武汉：４３００８０）　

摘　要　针对冷轧带肋钢筋供、产、销六大特点，分析比较了采用主动式、滑轮式、直进式等不同设　备生产冷轧带肋钢筋的工艺及产品特点；以“二拖二”直进式生产线为例，阐述了最佳设备选型方　案，工艺制度及压下规程实例；以产品盈利最大化为目的，提出了“二次机械消应”概念及具体实施　

措施。　关键词　ＣＲＢ５５０钢筋；Ｙ型轧机；延伸率；二次消应　

中图分类号：ＴＧ３３５．１２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１—３５２４（２０１１）０２—００１６—０５　

我国冷轧带肋钢筋生产与应用起步于上世纪八　十年代末期。之前，预应力混凝土和钢筋混凝土结　

构构件通常采用低碳冷拔丝和Ｑ　线材。相比之　

下，冷轧带肋钢筋塑性显著好于冷拔丝，等强代换　Ｑ。。　线材或热轧Ｉ级园钢可节省钢材１５～３Ｏ　，加　

之有效解决了光园钢筋与混凝土锚固型能差的问　题，故被当时建设部确定为以上两类传统钢筋的更　

新换代产品，加以全面推广普及。　目前，冷轧带肋钢筋已成为房屋建筑，路桥工　

程，水泥制管，预应力电杆及水泥井盖等下游行业中　的成熟产品。特别是ＣＲＢ５５０钢筋更是在现浇板类　

构件和箍、架、构造用筋方面成为设计之首选。可以　说，世界经济危机的缓慢复苏，国家节能减排工作的　

持续推进，都将有利于冷轧带肋钢筋迎来新一轮需　

求高潮。　

１　产品与原料　

冷轧带肋钢筋是以普线、优线或低合金钢线材　为原料，在室温状态下，经２～６道次拔轧减径（终轧　

道次减径十刻痕），在表面形成具有三面月牙横肋的　小直径高强度螺纹钢筋。钢筋标准代号以ＣＲＢ开　

头，后接表示抗拉强度级别的阿拉伯数字。现行标　

准ＧＢ１３７８８—２０００，行业技术规范ＪＧＪ９５—９５。　冷轧带肋钢筋按用途分为非预应力和预应力两　

种类别。其中，５５０级为非预应力钢筋，公称直径范　围０５～　ｌ１．５ｒａｍ（成品直径按０．５ｒａｍ进级）。预　

应力钢筋包括６５０、８ＯＯ、９７０和１１７０级四种牌号，规　格均为Ｏ５ｍｍ。钢筋力学、工艺性能及表面与截面　

形状见表１和图１。　表１　冷轧带肋钢筋力学和工艺性能　

注：（１）表中Ｄ为弯芯直径，ｄ为钢筋公称直径；（２）钢筋的规定非比例　伸长应力ｏＤｏ　２值应不小于公称抗拉强度　的８Ｏ　Ⅷ　／ｏｐ。２比值应不　小于１．０５；（３）供方在保证ｌＯ００ｈ松弛率合格基础上，试验可按１【）｝１应　力松弛试验进行。　

收稿日期：２０１１　Ｏ４—１６　作者简介：薛思毅（１９５６￣），男，高级工程师．Ｅ—ｍａｉｌ：ｘｕｓｉｙｉ＠Ｙｅａｈ．ｎｅｔ　一　

ｆ＿　

截嘶放大　

“一横Ｈ力斜角；　一横肋与钢筋轴线必角：　横肋中点高；　一横肋问距；　横肋项宽：／－－横肋　隙　

图１

　冷轧带肋钢筋表面与截面形状　薛思毅：冷轧带肋钢筋生产技术　１７　

表２列出了标准推荐不同级别冷轧带肋钢筋用　

线材牌号和化学成份的对应关系，但实际生产中　

ＣＲＢ５５０级钢筋也可用Ｑ２。　和Ｑ　线材生产，ＣＲＢ８００　和ＣＲＢ９７０级用武钢４５和５０号高线生产，质量更好，　

成本更低。　

一般来说，奇数规格５５０级产品用偶数规格Ｑ２。　

线材生产，偶数规格５５０级产品用偶数系列Ｑ２　和　Ｑ１。　线材生产。例如，用Ｑ２。　８轧ＣＩ出５５Ｏ中７，用　

Ｑ１。。　８轧ＣＲＢ５５Ｏ　６等。否则，产品抗拉强度和延伸　率很难同时达到标准要求。但这种原料与成品对应　

关系不能一概而定，如用正公差上限Ｑ２。　中８线材生　产负公差上限ＣＲＢ５５０￣ｐ７产品会因减径量偏大，导致　延伸率不合格。反之，若线材负差尺寸偏大，使总减　径量＜０．７ｍｍ临界尺寸，则成品肋高不够。　

值得说明的是，用Ｑ２。　中８线材也能轧出试验室　质检合格的ＣＲＢ８００　５预应力钢筋，但实际拉张后，　

１０ｈ应力松弛指标不合格（钢筋中预应力损失过大），　造成当块或整批预制构件报废。同理，用低合金钢或　

号钢线材生产ＣＲＢ５５０级产品，会因强度过高，导致　延伸率不合格，且钢筋也难以被调直。　

总之，冷轧带肋钢筋成品与原料对应关系较　为复杂，如何优选，取决于原料入库成本，原料采　

购难易，生产线设备、工艺特点及客户要求等诸多　因素。　表２冷轧带肋钢筋用线材牌号和化学成份　

注：６Ｏ钢、７Ｏ钢的Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ含量各不大于０．２５　。　

设备型式、特点与工艺流程　

用于生产冷轧带肋钢筋的轧制设备为三辊Ｙ　

型轧机。成套生产线设备按轧机工作辊是否与传动　

装置相连接分为主动式和被动式两种类型。　

２．１主动式生产线　

主动式生产线常规选型为Ｙ２００四机架冷连轧　机，四个机架呈纵列式固定在同一轧机底座上，每架　

轧一道次，四道次之间实行连扎。　

轧机传动设计形式为：主电机（ＤＣ、２Ｏ０ｋＷ）经　

联轴节、减速机、速度分配箱，联接轴将动力同时传　递给各机架上或下轧辊，并通过伞齿轮机构，使三片　

轧辊同步旋转。　

轧机各机架孔型按正、倒弧三角轮廓交替设计。　

为防止轧制过程中钢筋扭转或跑偏，各机架入口端　装有导卫装置，轧辊径向压下（斜楔式）和轴向调整　

均采用螺杆、螺母结构，手动操作。　

由于速度分配箱中各机架速比关系已确定，为　

保证机架间连轧关系，当采用二或三连轧工艺时，所　

用机架必须依序组合，如２　一３　或２　—３　—４＃　

等，生产线设备、工艺流程如下：　双位放线机（两臂各上一卷线材）一机械除鳞机　

（５弯辊）一Ｙ２００四连轧机（ＤＣ、２Ｏ０ｋｗ）一机械消　应机（２６辊）－－￣￣８００工字轮收线机（２１ＯＮｍ力矩电　

机）。　从理论上讲，主动式设备较被动式具有以下三　

个突出优点：　（１）被动式设备采用冷拔轧生产方式，轧件所受　

应力状态为二压一拉，而用主动式轧机轧制，可使轧　

件始终处于三向压应力状态，从而能有效改善钢材　

塑性，提高轧后产品延伸率。　

（２）由于轧机主传动大型化（２ＯＯｋｗ）和直流化　有助于实现高速稳定化生产，因而使轧机产量能得　

以显著提高，产成品入库成本得以充分摊薄。　

（３）能实现逐根直条钢筋生产，如用热轧￣１２工　级园钢轧５５０级＃９１１冷轧带肋钢筋（园钢较线材便　

宜），或对超公差光园钢筋实行改、补轧，以降低原料　

购进成本。　

然而，实际生产中，收线机力矩电机的工作特点　

是：　随着收线卷重的逐步增加，使卷取前张力作用　

不断增大，直至轧件所受应力状态自调成二压一拉。　

换言之，因实际变形机理与冷拔轧生产方式几近相　１８　武汉工程职业技术学院学报　

同，故轧后产品延伸率得不到相对提高（见图２主应　

力应变图示）。　

向及¨　０　ｆｌ—ａ　Ｉ　ｌ／，　、　

向　

５ｑ＜０　时　当ｑ　０　时　当ｑ＞ｕ　时　一　匝由ｂ　平砸向ｊｉ　一　赴　图２主应力应变示惹图　

其次，由于换辊、调孔型、调导卫、穿线等轧前准　备工作复杂，耗时长，特别是各机架速比一定，而不　

同厂家线材材质，直径差异较大（正负公差缘故），不　

同客户对成品直径要求又不尽相同，使轧制过程中　很难保持严格的连轧关系。而一旦发生堆钢或断　

线，重新穿线，调孔型势必大大缩短纯轧时间。所　以，尽管主动式轧机轧制速度高于被动式设备，但就　

轧机有效作业率而言，反而低于后者。　

第三，实践表明，用二连轧方式轧直条钢筋穿线　过于复杂。用一架轧，断面弧三角化太明显，且出肋　太浅。此外，轧出钢筋并非直状，若用调直机逐根调　

直效率太低，且人工、电，易损、易耗件成本太高，经　

济上不合理。　第四，由于相邻机架间距仅１５—２０ｃｍ，而穿线　

又必须在开机状态下手动完成，存在极大安全隐患。　综上诸点显见，主动式设备设计尚不成熟，但投　

资却达被动式设备的三倍之多（７０—９０万／套）。因　

此，２００３年以后新建厂一般不采用此类设备。　

２．２被动式生产线　被动式生产线包括滑轮式和直进式，而后者又　

细分为“一拖二”和“二拖二”两种类型。　

２．２．１　滑轮式生产线　滑轮式生产线主机列由三架Ｙ１５０轧机和三台　

０６５０拉丝机组成，每架轧机头内装２组（六片）轧　

辊，共轧６道次。　Ｙ１５０轧机本身无动力，轧制过程藉助拉丝机实　

现。三台拉丝机均采用交流异步电机，　经皮带轮驱　

动。各台拉丝机皮带轮直径按０６．５一中４连轧常数　

依序确定。生产过程中，相邻拉丝机速度误差可借　

助置于拉丝机上方的滑轮补充调谐。　

滑轮式生产线设备、工艺流程如下：　

双位放线机一５辊机械除鳞机一干粉润滑箱一　Ｙ１５０轧机－－￣０６５０拉丝机一干粉润滑箱一Ｙ１５Ｏ轧　

机一０６５０拉丝机一干粉润滑箱一Ｙ１５０轧机一　０６５０拉丝机一２６辊机械消应机一０６５０工字轮收　

线机一卷状成品。　其中，放线、除鳞、消除应力、收线等单体设备与　

前述主动式设备大致相同，只是前者采用乳化液湿　

式冷润，后者采用润滑粉干式冷润。　滑轮式设备主要适用于生产６５０级０４～０６冷　轧带肋钢筋。由于２０００年国家对城区建筑禁止使　

用圆孔板政策法规的出台，滑轮式设备因无法生产　０７以上规格５５０级非预应力钢筋，正逐步趋于淘　

汰。　但值得说明的是，由于采用６道次轧制生产方　式，用滑轮式设备轧０３．８～０５ｍｍ小规格产品的外　

观和力学、工艺性能明显好于其他设备出品质量。　

因此，对新建厂来说，采用直进式为主，滑轮式　为辅的产线布局形式或许更为合理。　２．２．２被动式“一拖二”生产线　

所谓“一拖二”就是指用一台双卷筒拉丝机同时　带动二架Ｙ１５０轧机实现四道次轧制。拉丝机通常　

用一台５５ｋＷ交流变频调速电机驱动。　两个拉丝卷筒的动作顺序是先下后上，即先由　

下卷筒将穿入前机架的钢筋进行边拔轧边卷取，达　

到一定圈数后停机卸线，再将头部钢筋穿入后机架，　经导向辊缠挂在上卷筒上，尔后两卷筒联动拔轧（采　

用单机架轧制，只用下卷筒）。　“一拖二”设备的另一特点是，应力消除机采用　

主动式（带电机），收线装置采用被动式（收线盘由钢　筋带动旋转）。由于成套生产线设备中少一台拉丝　机和一台工字轮收线机，故“一拖二”设计的最大优　点是投资省，设备紧凑，占地少。　尽管“一拖二”设备基本也能实现全规格，全级　

别冷轧带肋钢筋的生产，但受拉丝机主电机功率的　

限制，生产０６～０１０偶数规格５５０级产品只能达到　正公差交货条件，这不仅大大降低产品盈利能力，而　

且也往往不为客户所允许。　由于目前尚无奇数规格线材，所以“一拖二”设　

备只适合承接５５０级奇数规格（俗称５、７、９）供筋合　同，除此之外，该设备还存有以下三个缺点：　

（１）因采用被动式收线，盘重一般不超过　２００ｋｇ，对９ｍ定尺合同，每盘至少丢一根钢筋，成材　

率受影响。　（２）拔轧过程中，一旦出现压线情况，必须上、下　

卷筒同时排（ｉＯ１）线，操作用时较长。特别是这种情　况若发生在生产８００及以上级别预应力钢筋时，由　

于钢筋太硬，反弹极易造成工伤事故。