CN103464468A - 通过热轧钢筋轧后长度控制重量偏差的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过热轧钢筋轧后长度控制重量偏差的方法，建立钢筋的重量偏差与单支铸坯重量、单支铸坯氧化烧损、单支铸坯轧制过程切损、热轧钢筋轧后总长度之间的数值关系模型，通过热轧钢筋轧后总长度的调整来实现重量偏差的控制，所述各参数的数值关系模型为：

Description

通过热轧钢筋轧后长度控制重量偏差的方法

技术领域

本发明属于钢筋轧制技术领域，尤其涉及一种热轧带肋和光圆钢筋通过热轧钢筋轧后长度控制重量偏差的方法。

背景技术

国家标准GB1499.2-2007《钢筋混凝土用钢第2部分热轧带肋钢筋》及GB1499.1-2008《钢筋混凝土用钢第1部分热轧光圆钢筋》中，对不同规格热轧钢筋的重量偏差做出了明确要求。根据规定，每批钢筋轧后需要取样进行称重及检测后计算，才可知道重量偏差。在生产实际中，往往发现以下二方面的问题：一是由于钢筋称重检测属于抽检，当抽检时间间隔内轧制条件发生变化后钢筋重量偏差的变化不能及时发现，只有下次抽检后才能发现并相应调整，具有滞后性；二是由于钢筋通条尺寸有波动，取样部位不同钢筋重量偏差的测量结果也不同，不能全面准确地反映整根钢筋的重量偏差实际状况。针对以上问题，本专利技术发明了有效的计算方法，不但解决了问题，而且大大减少了取样频次，降低了工人的劳动强度，取得了较好的效果。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种热轧带肋和光圆钢筋通过热轧钢筋轧后长度控制重量偏差的方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种通过热轧钢筋轧后长度控制重量偏差的方法，建立钢筋的重量偏差与单支铸坯重量、单支铸坯氧化烧损、单支铸坯轧制过程切损、热轧钢筋轧后总长度之间的数值关系模型，通过热轧钢筋轧后总长度的调整来实现重量偏差的控制，所述各参数的数值关系模型为：

式中：F-钢筋的重量偏差，W₀-单支铸坯重量，W₁-单支铸坯氧化烧损，W₂-单支铸坯轧制过程切损，L-热轧钢筋轧后总长度，M-钢筋的理论每米重量，

-修正系数。

所述单支铸坯氧化烧损W₁为单支铸坯重量W₀的0.8～1.2%。

所述单支铸坯轧制过程切损W₂为单支铸坯重量W₀的0.8～1.6%。

所述的通过热轧钢筋轧后长度控制重量偏差的方法，包括以下步骤：

步骤1：单支铸坯重量W₀的计算，根据单支铸坯的目标控制尺寸和铸坯的理论密度，计算出单支铸坯理论重量；

步骤2：单支铸坯氧化烧损W₁为单支铸坯重量W₀的0.8～1.2%；

步骤3：单支铸坯轧制过程切损W₂，为单支铸坯重量W₀的0.8～1.6%；

步骤4：计算钢筋的重量偏差F₁，通过国家标准查出不同规格钢筋的理论每米重量M，通过在线实时显示得到热轧钢筋轧后总长度L，再将W₀、W₁、W₂代入关系式，得到：F₁=[（W₀-W₁-W₂）/（L×M）-1]×100%；

步骤5：实际检验重量偏差F₂，在单支铸坯轧制后的钢筋不同部位上取至少5个样，用称重法检测出钢筋的重量偏差F₂；

步骤6：计算钢筋的重量偏差F₁与实际检验重量偏差F₂的差值A，将初步计算钢筋的重量偏差F₁与检测出钢筋的重量偏差F₂进行比对，可得出钢筋计算重量偏差与实际检测重量偏差的差值A，即A=F₁-F₂；

步骤7：修正系数

的确定，经过多次反复检验测试，即重复步骤4～6，可得到多个A值，取多个A值的平均值作为修正系数；

步骤8：最终得到钢筋重量偏差与热轧钢筋轧后总长度的关系式为：

F=[（W₀-W₁-W₂）/（L×M）-1]×100%＋

；

步骤9：将预设的热轧钢筋的重量偏差目标值代入步骤8中的关系式，即可得到对应的热轧钢筋轧后总长度目标值；

步骤10：将热轧钢筋轧后总长度调整至目标值，以满足热轧钢筋的轧后重量偏差要求。

从理论上讲，一定单重的铸坯，轧制成一定规格的钢筋，轧后钢筋的总长度应该是一定地。在实际生产过程中，由于铸坯的单重会产生波动，铸坯加热氧化烧损的有偏差，轧制钢筋的截面尺寸也有波动，即重量偏差产生波动，因此轧后钢筋的总长度也相应发生变化。一般情况下，通过连铸机的调整，铸坯的单重变化相对很小，可控制在3‰之内，因此可以近似认为铸坯的单重稳定不变。另外，在稳定的轧制状态下，铸坯的加热状况基本不变，即氧化烧损也是基本相同。那么，轧后钢筋的总长度就与钢筋截面尺寸即重量偏差存在直接相关的关系。

国标规定，钢筋的重量偏差计算公式为式（1），同时规定试样应从不同根钢筋上截取，数量不少于5支，每支试样长度不小于500mm。长度需逐支测量，应精确到1mm。测量试样总重量时，应精确到不大于总重量的1%。

--式（1）。

当取样量足够大时，即将轧出的整根钢筋全部作为样品进行检测，可以将上式（1）转换为式（2），由此，可建立钢筋重量偏差与轧后钢筋总长度的相关关系式：

--式（2）。

式（2）中钢筋实际总重量可通过铸坯单重减去氧化烧损和过程切损得到，理论重量为标准规定的已知数，钢筋总长度可通过电气设备检测到并实时显示。因此，钢筋重量偏差与总长度的关系可以建立起来并相互求解，通过观察实时显示的钢筋轧后长度就可测算出对应的钢筋重量偏差，通过调整钢筋轧后长度就可调整钢筋重量偏差，达到实时监控并调整钢筋重量偏差的目的。

本发明提供的通过热轧钢筋轧后长度控制重量偏差的方法，可操作性强，简单易掌握，通过监控并稳定铸坯的单重，跟踪不同规格热轧带肋钢筋轧后总长度所对应的重量偏差，利用在线实时显示的热轧带肋钢筋轧后总长度，可以测算出热轧带肋钢筋的重量偏差，从而达到直观且实时监控的效果。传统的取样称重检测只作为一种抽查和比对确认的手段，从而大大减少取样频次和数量，降低工人的劳动强度。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

轧制公称直径16mm的HRB400E热轧带肋钢筋，其通过热轧钢筋轧后总长度控制重量偏差的方法，包括以下步骤：

1.单支铸坯重量W₀的计算：根据单支铸坯的目标控制尺寸和铸坯的理论密度，计算出单支铸坯理论重量；对大量铸坯过磅称重结果统计后，得出单支铸坯实际重量W₀，当单支铸坯实际重量与理论重量相差超过3‰时，可对铸坯长度进行调整，直到铸坯实际重量与理论重量相差不超过3‰为止。

原料单支铸坯尺寸为150×149×12000mm，铸坯的密度为7.8kg/m³，理论单支铸坯重量W₀=1.5×1.5×120×7.8=2092kg。再根据多次铸坯过磅称重结果，得出铸坯实际单重为2090kg，与理论计算重量相差为：（2090-2092）/2092=0.96‰，满足实际重量与理论重量相差不大于3‰的条件。

根据加热炉的尺寸和单支铸坯的理论尺寸之间的对应关系，于是确定铸坯长度尺寸按12m设定的条件下单重W₀=2092kg。

由于铸坯的断面尺寸和长度尺寸都是在波动地，而且铸坯的密度也随着拉速的不同在变化，因此在生产过程中随时进行称重抽查，当发现铸坯单重超出±3‰范围时，要及时进行后续生产铸坯的长度调整。铸坯生产出来后，马上可以利用勾头称称重，或者在加热炉前配置专门监控铸坯重量的电子秤。假设对生产的前几支铸坯称重超标，立即通知连铸调整，可保证后续生产的铸坯在要求范围内。为了确保单支铸坯重量W₀的稳定，要对连铸方坯定尺切割小车和相关设备进行定期检查维护，保证切割尺寸误差在±20mm以内，并通过铸坯重量过磅抽查和定尺切割长度的调整，控制连铸方坯的重量稳定在±3‰范围内，为轧钢提供单支铸坯重量W₀稳定的方坯。

2.单支铸坯氧化烧损W₁：根据HRB400E加热制度，结合加热炉实际运行状况和方坯的加热制度，单支铸坯氧化烧损W₁为单支铸坯重量W₀的1.0%，W₁=W₀×1%=2092×1%=20.9kg。

3.单支铸坯轧制过程切损W₂：根据各规格钢筋轧制过程中切头尾剪的投用状况及剪切长度，确定不同规格钢筋轧制的过程切损量W₂。根据轧制规格及铸坯质量，一般W₂为单支铸坯重量W₀的0.6～1.8%。

设定粗中轧卡段剪的切头量为20mm，精轧卡段剪的切头量为500mm、切尾量为500mm。收集20根铸坯轧制时的切头切尾量，称重结果为440kg，因此得出轧制过程切损W₂=440/20=22kg。因此可以计算出单支铸坯切损率为22/2092=1.05%，即单支铸坯轧制过程切损W₂=W₀×1.05%=2092×1.05%=22kg。

4.计算钢筋的重量偏差F₁：通过国家标准查出不同规格钢筋的理论每米重量M，通过在线实时显示得到热轧钢筋轧后总长度L，再将W₀、W₁、W₂代入关系式，得到：F₁=[（W₀-W₁-W₂）/（L×M）-1]×100%。

根据GB1499.2-2007中表2，可查出各规格热轧带肋钢筋的理论每米重量M如下：

。

根据GB1499.2-2007查出16mm热轧带肋钢筋理论每米重量M为1.58kg/m，在线实时显示铸坯轧制后钢筋轧后总长度L为1340m，计算出钢筋的重量偏差：

F₁=[（W₀-W₁-W₂）/（L×M）-1]×100%=[（W₀-W₀×1%-W₀×1.05%）/（L×M）-1]×100%

=[0.9795W₀/（L×M）-1]×100%=[（0.9795×2092）/（1340×1.58）-1]×100%=-3.31%。

5.实际检验重量偏差F₂：在单支铸坯轧制后的钢筋不同部位上取至少5个样（取样个数越多，检测越准确），用称重法检测出钢筋的重量偏差F₂。

在这支铸坯轧后钢筋的不同部位分别取1m长度的样品10个，称出样品总重为15.2kg，因此可得出检验重量偏差：F₂=[15.2/（10×1.58）-1]×100%=-3.80%。

6.计算钢筋的重量偏差F₁与实际检验重量偏差F₂的差值A：将计算钢筋的重量偏差F₁与实际检验重量偏差F₂进行比对，可得出钢筋计算重量偏差与实际检测重量偏差的差值A，即A=F₁-F₂=F₁-F₂=-3.31-（-3.80）=0.49%。

7.修正系数

的确定：经过多次反复检验测试，即重复步骤4～6，可得到多个A值，取多个A值的平均值

作为修正系数。

重复步骤4～6五十次，可得到50个A值，计算出50个A值的平均值：＝0.26%。

8.最终得到16mm规格HRB400E热轧带肋钢筋重量偏差与轧后长度的关系式为：

F=[（W₀-W₁-W₂）/（L×M）-1]×100%＋

=[（2047.1/1.58L）-1]×100%＋（-0.26%）

引入修正系数

的目的就是消除计算钢筋的重量偏差F₁与实际检验重量偏差F₂的偏差，根据对比结果，F₁比F₂大0.26%，因此要减0.26%。

热轧钢筋轧后总长度即单支铸坯热轧以后钢筋在线实时检测的实际总长度。

9.将预设的热轧钢筋的重量偏差目标值代入步骤8中的关系式，即可得到对应的热轧钢筋轧后总长度目标值。

根据企业的内控标准，钢筋的重量偏差设定有目标值，企业可根据自身控制能力尽量向下限靠近。设定目标值为-4.5%，将F=-4.5%代入以上关系式，得到热轧钢筋轧后总长度目标值：L=2047.1/[1.58×（-0.045+0.0026+1）]=1353m。

10.将热轧钢筋轧后总长度调整至目标值，以满足热轧钢筋的轧后重量偏差要求。当热轧钢筋轧后总长度超出目标值长度的控制范围时，进行相应的收料或放料调整，即增加或减少热轧钢筋轧后长度，直到热轧钢筋轧后总长度回归目标范围为止。

一般来说，针对所有规格的热轧钢筋，根据实际生产情况，可以确定不同的目标值长度变化范围，如轧制12mm规格钢筋时超出目标长度的0.2%就需要调整，而轧制32mm规格钢筋时超出目标长度的1.5%需要调整。

轧钢操作工调整料型尺寸，逐步将热轧钢筋轧后总长度目标值调整到1353m左右即可。同时注意观察在线实时显示的每根钢筋轧后长度，当长度在目标值±0.3%，即1353×0.3%=±4.1m范围内波动时，可不必调整。当波动范围超出±4.1m时进行相应的收料或放料调整，就可保证钢筋的重量偏差波动在±0.3%以内。

实施例2

轧制公称直径20mm的HPB300热轧光圆钢筋，其通过热轧钢筋轧后总长度控制重量偏差的方法，包括以下步骤：

1.单支铸坯重量W₀的计算：根据单支铸坯的目标控制尺寸和铸坯的理论密度，计算出单支铸坯理论重量；对大量铸坯过磅称重结果统计后，得出单支铸坯实际重量W₀，当单支铸坯实际重量与理论重量相差超过3‰时，可对后续生产铸坯的长度进行调整，直到铸坯实际重量与理论重量相差不超过3‰为止。

原料铸坯尺寸为150×149×12000mm，铸坯的密度为7.8kg/m³，理论单支铸坯重量W₀=1.5×1.49×120×7.8=2092kg。

再根据多次铸坯过磅称重结果，得出铸坯实际单重为2085kg，与理论计算重量相差为：（2085-2092）/2092=-3.35‰，不满足实际重量与理论重量相差不大于3‰的条件。应及时进行后续生产铸坯的长度调整，于是对后续生产铸坯长度适当增加。最终切割长度按12.08m设定的条件下，铸坯单重过磅称重统计结果为2091kg，达到条件。

由于铸坯的断面尺寸和长度尺寸都是在波动地，而且铸坯的密度也随着拉速的不同在变化，因此在生产过程中随时进行称重抽查，当发现铸坯单重超出±3‰范围时，要及时进行调整。铸坯生产出来后，马上可以利用勾头称称重，或者在加热炉前配置专门监控铸坯重量的电子秤。假设对生产的前几支铸坯称重超标，立即通知连铸调整，可保证后续生产的铸坯在要求范围内。为了确保单支铸坯重量W₀的稳定，要对连铸方坯定尺切割小车和相关设备进行定期检查维护，保证切割尺寸误差在±20mm以内，并通过铸坯重量过磅抽查和定尺切割长度的调整，控制连铸方坯的重量稳定在±3‰范围内，为轧钢提供单支铸坯重量W₀稳定的方坯。

2.单支铸坯氧化烧损W₁：根据HPB300加热制度，结合加热炉实际运行状况和方坯的加热制度，单支铸坯氧化烧损W₁为单支铸坯重量W₀的0.9%，W₁=W₀×0.9%=2092×0.9%=18.8kg。

3.单支铸坯轧制过程切损W₂：根据各规格钢筋轧制过程中切头尾剪的投用状况及剪切长度，确定不同规格钢筋轧制的过程切损量W₂。根据轧制规格及铸坯质量，一般W₂为单支铸坯重量W₀的0.6～1.8%。

设定粗中轧卡段剪的切头量为20mm，精轧卡段剪的切头量为400mm、切尾量为400mm。收集20根铸坯轧制时的切头切尾量，称重结果为416kg，因此得出轧制过程切损W₂=416/20=20.8kg。

因此可以计算出单支铸坯切损率为20.8/2092=0.99%，即单支铸坯轧制过程切损W₂=W₀×0.99%=2092×0.99%=20.8kg。

4. 初步计算钢筋的重量偏差F₁：通过国家标准查出不同规格钢筋的理论每米重量M，通过在线实时显示得到热轧钢筋轧后总长度L，再将W₀、W₁、W₂代入关系式，得到：F₁=[（W₀-W₁-W₂）/（L×M）-1]×100%。

根据GB1499.1-2008中表2，可查出各规格热轧带肋钢筋的理论每米重量M如下：

。

根据GB1499.1-2008查出20mm热轧带肋钢筋理论每米重量M为2.47kg/m，在线实时显示铸坯轧制后钢筋轧后总长度L为870m，计算钢筋的重量偏差：

F₁=[（W₀-W₁-W₂）/（L×M）-1]×100%=[（W₀-W₀×0.9%-W₀×0.99%）/（L×M）-1]×100%

=[0.9811W₀/（L×M）-1]×100%=[（0.9811×2092）/（870×2.47）-1]×100%=-4.49%。

5.实际检验重量偏差F₂：在单支铸坯轧制后的钢筋不同部位上取至少5个样（取样个数越多，检测越准确），用称重法检测出钢筋的重量偏差F₂。

在这支铸坯轧后钢筋的不同部位分别取1m长度的样品10个，称出样品总重为23.7kg，因此可得出检验重量偏差：F₂=[23.7/（10×2.47）-1]×100%=-4.05%。

6.计算钢筋的重量偏差F₁与实际检验重量偏差F₂的差值A：将计算钢筋的重量偏差F₁与实际检验重量偏差F₂进行比对，可得出钢筋计算重量偏差与实际检测重量偏差的差值A，即A=F₁-F₂=F₁-F₂=-4.49-（-4.05）=0.44%。

7.修正系数

的确定：经过多次反复检验测试，即重复步骤4～6，可得到多个A值，取多个A值的平均值

作为修正系数。

重复步骤4～6五十次，可得到50个A值，计算出50个A值的平均值：

为0.31%。

8. 最终得到20mm规格HPB300热轧光圆钢筋重量偏差与轧后长度的关系式为：

F=[（W₀-W₁-W₂）/（L×M）-1]×100%＋

=[（2052.5/2.47L）-1]×100%＋（-0.31%）。

引入修正系数

的目的就是消除计算钢筋的重量偏差F₁与实际检验重量偏差F₂的偏差，根据对比结果，F₁比F₂大0.31%，因此要减0.31%。

热轧钢筋轧后总长度即单支铸坯热轧以后钢筋在线实时检测的实际总长度。

9.将预设的热轧钢筋的重量偏差目标值代入步骤8中的关系式，即可得到对应的热轧钢筋轧后总长度目标值。

根据企业的内控标准，钢筋的重量偏差设定有目标值，企业可根据自身控制能力尽量向下限靠近。设定目标值为-4.5%，将F=-4.5%代入以上关系式，得到热轧钢筋轧后总长度目标值：L=2052.5/[2.47×（-0.045+0.0031+1）]=867.3m。

10.将热轧钢筋轧后总长度调整至目标值，以满足热轧钢筋的轧后重量偏差要求；当热轧钢筋轧后总长度超出目标值长度的控制范围时，进行相应的收料或放料调整，即增加或减少热轧钢筋轧后长度，直到热轧钢筋轧后总长度回归目标范围为止。

轧钢操作工调整料型尺寸，逐步将热轧钢筋轧后长度目标值调整到867.3m左右即可。同时注意观察在线实时显示的每根钢筋轧后长度，当长度在目标值±0.5%，即867.3×0.5%=±4.3m范围内波动时，可不必调整。当波动范围超出±4.3m时进行相应的收料或放料调整，就可保证钢筋的重量偏差波动在±0.3%以内。

Claims (4)

1.一种通过热轧钢筋轧后长度控制重量偏差的方法，其特征在于，建立钢筋的重量偏差与单支铸坯重量、单支铸坯氧化烧损、单支铸坯轧制过程切损、热轧钢筋轧后总长度之间的数值关系模型，通过热轧钢筋轧后总长度的调整来实现重量偏差的控制，所述各参数的数值关系模型为：                                               

，式中：F-钢筋的重量偏差，W₀-单支铸坯重量，W₁-单支铸坯氧化烧损，W₂-单支铸坯轧制过程切损，L-热轧钢筋轧后总长度，M-钢筋的理论每米重量，

-修正系数。

2.根据权利要求1所述的通过热轧钢筋轧后长度控制重量偏差的方法，其特征在于，所述单支铸坯氧化烧损W₁为单支铸坯重量W₀的0.8～1.2%。

3.根据权利要求1所述的通过热轧钢筋轧后长度控制重量偏差的方法，其特征在于，所述单支铸坯轧制过程切损W₂为单支铸坯重量W₀的0.8～1.6%。

4.根据权利要求1所述的通过热轧钢筋轧后长度控制重量偏差的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：单支铸坯重量W₀的计算，根据单支铸坯的目标控制尺寸和铸坯的理论密度，计算出单支铸坯理论重量；

步骤2：单支铸坯氧化烧损W₁为单支铸坯重量W₀的0.8～1.2%；

步骤3：单支铸坯轧制过程切损W₂，为单支铸坯重量W₀的0.8～1.6%；

步骤4：计算钢筋的重量偏差F₁，通过国家标准查出不同规格钢筋的理论每米重量M，通过在线实时显示得到热轧钢筋轧后总长度L，再将W₀、W₁、W₂代入关系式，得到：F₁=[（W₀-W₁-W₂）/（L×M）-1]×100%；

步骤5：实际检验重量偏差F₂，在单支铸坯轧制后的钢筋不同部位上取至少5个样，用称重法检测出钢筋的重量偏差F₂；

步骤6：计算钢筋的重量偏差F₁与实际检验重量偏差F₂的差值A，将初步计算钢筋的重量偏差F₁与检测出钢筋的重量偏差F₂进行比对，可得出钢筋计算重量偏差与实际检测重量偏差的差值A，即A=F₁-F₂；

步骤7：修正系数

的确定，经过多次反复检验测试，即重复步骤4～6，可得到多个A值，取多个A值的平均值

作为修正系数；

步骤8：最终得到钢筋重量偏差与热轧钢筋轧后总长度的关系式为：

F=[（W₀-W₁-W₂）/（L×M）-1]×100%＋

；

步骤9：将预设的热轧钢筋的重量偏差目标值代入步骤8中的关系式，即可得到对应的热轧钢筋轧后总长度目标值；

步骤10：将热轧钢筋轧后总长度调整至目标值，以满足热轧钢筋的轧后重量偏差要求。