我国高速线材生产_装备_技术述评

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1、我国高速线材生产、 装备、 技术述评孙决定? 丁世学(武汉钢铁( 集团)公司技术中心信息研究所? 武汉? 430081)摘? 要: 叙述了当前我国高速线材生产线的概况, 介绍了生产中应用的主要新技术、 新装备, 并对装备的现状、等级、 特点等进行了述评, 指出了生产中存在的一些问题。关键词: 高速线材? 生产线? 技术? 装备? 应用REVIEW ABOUT THE PRODUCTION, EQUIPMENT AND TECHNOLOGY OF HIGH SPEED WIRE RODSun Jueding? Ding Shixue( Information Research Institute

2、 of Wugang Technology Center? Wuhan? 430081)Abstract: The writers narrated the summary of the high speedwire rod production in China and introducedthe new technology,new equipment in the production. They also reviewed the current situation, class, characteristics of the equipment and pointedout some

3、 problems in the production.Key words: high speed wire rod? producing line? technology? equipment? application? ? 第一作者: 孙决定, 男, 54 岁, 高级工程师。? ? 收稿日期: 2005- 02- 160? 前? 言线材是钢铁工业的重要产品之一, 它广泛用于各 项基础设施建设、 建筑工程建设和金属制品行业。从线材轧机的发展历史来看, 20 世纪 60 年代以前, 轧制速度达到 40m/ s 之后就很难再提高了。但是人们追求更为高效的生产工艺以提高轧制速度和成品精 度的目标却

4、一直没有停止。在这一思想的指导下,1966年世界上第一台由美国摩根公司研制成功的高速线材轧机正式生产, 给线材生产领域带来了革命性 的变化, 揭开了高速线材工业化生产的序幕。我国1987 年开始生产高速线材, 受消费结构不断升级的影响和消费市场强劲拉动的作用, 生产线越建越多,产量快速增长, 呈现了在装备上追求高速、 单线、 无扭、 微张力组合, 在产品上追求高精度、 高品质、 大盘重等特点。目前, 我国已成为世界上拥有高速线材生产线最多、 产量最大的国家, 2003 年全国线材总产量 4 007 万 t, 其中高速线材 2 704. 75 万 t, 占67. 5% ;2004年线材总产量 4

5、 940. 98万 t, 其中高速线材预计将占 75%左右。1? 概? 况1) 至 2004年底, 我国已有 60 个高速线材生产厂 共 77 条生产线在生产。主要设备靠引进的有 32 条;引进二手设备的有 17 条; 我国自己设计制造的有 28条。这 77条生产线中, 20 世纪 80 年代建成的有 20条; 20世纪 90年代建成的有36 条; 21世纪初建成的有 21 条。 2) 按地域划分, 东北地区有 8条; 华北地区有 19条; 华东地区有 28条; 中南地区有 13 条; 西南地区有8 条; 西北地区有 3 条。按省市划分, 河北省的高线5我国高速线材生产、 装备、 技术述评 ?

6、 孙决定, 等专家论坛产量最高, 2004 年产量约占全国高线产量的 22%, 其 次为江苏省、 上海市。沙钢是我国目拥有高速线材生产线最多( 4条) 产量最高( 年 260万 t) 的生产企业。3) 1987 年我国高速线材产量实现了零的突破,当年产量为 36. 06 万 t。2004 年产量约为 3 705 万 t, 18 年间高线产量增长了 100 倍左右。从 1997 年开始, 我国高速线材产量快速增长, 每年平均递增量超过200 万 t。特别值得一提的是: 2002 年的产量比 2001年增加了 725. 39 万 t, 其主要原因是 2000 年至2001 年, 我国共有 19条生

7、产线投产, 使高速线材的产能得以空前地释放。4) 目前我国高速线材产品的主要品种有普碳钢、 优碳钢、 焊条钢、 焊丝钢、 弹簧钢、 轴承钢、 碳结钢、 不锈钢、 高速工具钢、 冷墩钢、 低合金钢等。宝钢、 武钢、马钢、 酒钢等还可生产一部分钢帘线。产品规格一般为?5. 5 ?12mm 的圆钢或螺纹钢。包钢、 武钢、 杭 钢、 马钢等可生产?5mm ?20mm 的圆钢, 邢钢还可生产大规格的盘卷。目前我国高速线材产品大多数为建筑用材, 其次为金属制品焊丝、 焊条和各类标准件 用钢。5) 75 条生产线的平均成材率为 96. 1% , 其中唐钢、 酒钢的成材率最高, 达 98. 35%; 平均单线

8、年产量为40 万 t 左右, 其中天钢、 湘钢、 宣钢、 酒钢、 昆钢、 沙 钢、 萍钢的单线年产量均已达 65 万 t, 有的已接近 70万t。6) 目前各地正在筹划和正在建设中的高速线材 生产线还有不少, 预计2005 年至 2007 年期间将有 26 30条生产线陆续建成投产, 新增产能将在 1 000万t以上, 这对高速线材产品的市场将会产生较大影响。 2? 当前生产中应用的主要新技术、 新装备2. 1 ? 轧前工序为了获得优质的钢水从而最终保证线材的质量, 不少生产厂尽量扩大转炉容量, 增加精炼, 钢坯在进加热炉前设置或预留? 抛丸- 超声波探伤?或? 磁粉探伤- 修磨?工序。一些采

9、用超高功率电炉的企业增加了300m3级别的高炉, 将热铁水兑入废钢中冶炼, 不 仅改善了钢质的纯净度, 而且减少了电耗。高线生产线采用连铸坯为原料后与采用初轧坯相比, 炼钢到成材, 能耗可降低 80kg/ t 标煤, 金属收 得率提高 10% 。由于节能的需要, 有条件自供坯料的生产线均力求采用热送钢坯。2. 2? 蓄热式燃烧技术我国20 世纪 90 年代初期以前建的用于高线生 产线的加热炉, 大都采用步进底式加热炉, 为了使钢坯加热温度更均匀, 90 年代中期以后建设的加热炉大都采用侧进侧出的全梁式步进炉。它的主要特点 是步距可调, 采用新型的低 NOx 型烧嘴, 侧烧嘴则采用带中心风的调焰

10、烧嘴, 调节比可达 1?10。20 世纪 90 年代中期, 日本工业炉公司在开发新技术时使蓄热体在单位体上的蓄热能力取得突破性 进展, 研发的蓄热式燃烧技术在高线生产线钢坯加热过程中得到广泛的应用。目前, 我国大部分全梁式步进炉均运用了蓄热式燃烧技术。蓄热式燃烧系统由蓄热室和换向装置组成, 可将空、 煤气同时预热至 1 000? 左右, 可使用高炉煤气等低热值燃料。采用此项技术的加热炉, 不仅平均节能约 35% , 且缩短了加热时间, 降低了烧损。 2. 3? 应用先进的轧机进行精密轧制2. 3. 1? 减定径轧机为了提高线材的轧制精度, 满足用户对产品尺寸精度、 表面质量、 机械性能等的需求

11、, 20 世纪 90 年代 初, 美国摩根公司和意大利达涅利公司相继开发了减定径机组。它由 2 台减径、 2 台定径机架与 1 套组合变速箱传动系统组成成组更换机架。用减定径机进 行精轧的主要优点在于:1) 采用小压下量轧制, 保证了产品尺寸的高精度, 可达到 ? 0. 1mm 的精度偏差;2) 可以进行 750? 800? 的低温轧制, 改善了产 品性能, 达到细化晶粒的效果;3) 采用了快速换辊装置, 减小了换辊时间, 可提高轧机利用率 10% 15% ; 4) 只需 1 套精轧机组孔型, 即可生产 ?5. 0?20mm 范围内的所有规格的产品;5) 减定径机组轧制后, 头尾可不切除, 提

12、高了收得率。 目前, 我国引进的具备世界领先水平的生产线如宝钢、 马钢、 酒钢、 安钢、 杭钢等都采用了此项装备和6冶金信息导刊? METALLURGICAL INFORMATION REVIEW2005年第 2期技术。 2. 3. 2? 双模块轧机该机是达涅利公司 20 世纪 90 年代中期开发的,它的主要特点是 4 个精轧机架分成独立的 2 组, 每组由单独的电机变速齿轮箱传动, 2 台电机实现电气联 锁, 设于无扭精轧机后的水冷装置与吐丝机之间, 通常将原有的10 架无扭精轧机改为 8 架。双模块轧机与减定径轧机采用的结构不同, 但两者的优越性基本 相同。目前, 我国约有 5条生产线在精

13、密轧制中采用的是双模块轧机技术, 如具有世界领先水平的新疆八一钢厂的高速线材生产线等。2. 4 ? 低温轧制技术 低温轧制技术主要是指轧件在轧制时, 将温度控制在常化温度或热机轧制温度范围内。低温轧制技术一方面可降低燃料消耗, 减少脱碳, 减少烧损; 另一方面轧件在低温条件下轧制、 变形、 延伸使晶粒产生 细化, 可获得更均匀、 更细的微观组织, 使产品的屈服强度, 抗疲痨强度大大提高。低温轧制通常在最后 2 道次或 4道次进行, 采用 2 道次时, 最后 2 道次累积压下率为 24% 31%; 采用4 道次时, 最后 4 道次累积压下率为 46% 57%。由于低温轧制时对轧机的轧制速度、 强

14、度、 电机功率等要求高, 轧制负荷增大, 所以低温轧制技术需 在20 世纪 90 年代中期开发的重型或超重型精轧机上进行。我国近 几年引进美国摩根公司的几套100m/ s 级精轧机均为重负荷型, 适应了低温轧制技 术对轧机的要求。2. 5 ? 无头轧制技术应用于高线生产的无头轧制技术是 20 世纪 90年代中期分别由当时日本的NKK 公司和意大利的达 涅利公司开发的。该技术的主要优点在于可提高成材率, 降低消耗并使轧制过程中各项参数处于稳定状态。其要点是将刚出加热炉的钢坯头部与前一根在 粗轧机第一架的钢坯的尾部焊接起来进行无头轧制,提高了轧机生产效率, 减少了切头和轧废, 即使在盘条打捆时也不

15、需要切去头尾, 提高了成材率。2. 6 ? 其? 他 1) 大部分生产线配置了辊道式大风量延迟型控冷线, 辊道分段有加速与落差, 使线圈冷却更均匀。2) 在精轧机后或定径机后设置了热态在线测径 仪及涡流探伤装置, 对线材产品从头到尾的尺寸精度和表面情况进行检测, 可及时发现轧制配件的缺陷和不合格品。3) 采用性能更好的夹送辊和吐丝机。夹送辊可 进行自动调整夹送压力并提供全长、 头部、 尾部的加减速夹送。吐丝机的吐丝管结构与形状较20世纪90代年末时有了新的改进, 主要表现为振动减小, 吐丝 管寿命延长并能快速更换; 在吐丝管入口设置了用压缩空气吹扫氧化铁皮装置, 可及时对吐丝管进行清理, 在吐

16、丝机前设置了可监视温度和振动状况的仪器, 确保了吐丝机处于正常良好的工作状态。 4) 集卷装置增加了密实收集线圈系统。生产?14mm 以下产品时, 集卷筒设置线圈分配器可密实收集线圈; 生产 ?14mm 以上产品时, 采用吐丝机驱动的WOB 系统功能来密实集卷。 5) 近几年投产的不少生产线, 采用了全交流传动, 电机测速装置为无联轴器型, 由全数字控制系统对电机速度进行闭环控制。 3? 现有生产线装备水平的四个等级目前, 我国正在生产的 77 条高速线材生产线的装备水平大致可划为四个等级, 即具有世界领先水平的生产线, 世界二流水平的生产线, 一般水平的生产 线, 较落后水平的生产线。3. 1? 具有世界领先水平的生产线这类生产线主要以宝钢、 马钢、 新疆八一、 安钢、 酒钢、 杭钢、 青钢等高速线材生产线为代表, 其主要特点是:1) 均从德国西马克或意大利达涅利或美国摩根或奥钢联引进。或以点菜拼盘方式汇集了20世纪90 年代后期世界线材生产的最新装备而建成。大都在21 世纪初( 2001 2003年) 正式投产。2) 坯料采用连铸坯短流程热装热送工艺,