高速轧机线材生产

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1、1、线材生产的主要工艺装备手段：全连轧高速无扭线材轧机和控制冷却技术。2、高速线材轧机：美国摩根公司的侧交45 度；英国阿希洛公司的顶交45 度；德国德马克 公司的侧交15度/75 度；意大利达涅利公司的平立交替高速线材轧机。高速线材轧机的发展1.1 线材轧机的发展与高速线材轧机的诞生A、横列式、半连续式、连续式、高速轧机B、二战结束时具有代表性的连续轧机：美国摩根公司为代表研制的精轧机组集体传动的二 辊水平式轧机，德国施罗曼公司为代表研制的精轧机组单独驱动的平立交替式轧机，前者进 行多线轧制时，椭圆轧件进入下一道必须扭转翻钢，最初为6架次，轧制速度为25.5m/s, 当进一步提高速度是，首先

2、受到进入精轧机活套的速度限制，当活套出口速度太高时甩尾、 打结的故障频繁，后来改为8架次，速度提高到35m/s，活套入口速度则有14.1m/s降到 13.8m/s，并且活套轧件的断面增大了，降低活套事故。后者避免了扭转而且实现了单线轧 制，但电机传动的速度精度低，不能控制在1%以内，达不到齿轮传动时相临轧机速比绝对 不变的水平，结构高大，轧机高速运转震动大，速度不如前者，设备费用较前者贵近一倍， 产品尺寸精度提高了 20%，速度基本相同。C、线材断面尺寸精度达到正负0.3mm时，若再提高精度对于低碳钢丝的拉拔就毫无意义了。D、张力是造成线材同条尺寸差的主要原因之一。轧件在未进入下一架之前，和后

3、尾脱开前 一架之后，头尾都建立不了张力，与中间有张力段比较头尾尺寸大。理想的办法是无张力轧 制，但在高速轧制的情况下，细小轧件的活套控制很难。如采用微张力轧制再尽可能缩短轧 机间距，则能将张力的危害减到最小。实现微张力轧制必须提高传动精度，只有机组集体传 动能达到这种要求。1.2 高速线材轧机的发展1.2.1 高速线材轧机机型高速轧机：一般是最大轧制速度高于 40m/s 的轧机。 特点：高速、单线、无扭、微张力、组合结构、碳化钨辊环和自动化，产品特点是盘重大、 精度高、质量好。机型：按轧辊分：大辊径（507 290）,小辊径（31527 210）；按轧辊中心线相对于地 面布置的角度分： 15度

4、/75度， 45度，平立交替二辊式；按轧机支撑状况分：双支点（三辊 式和框架式），悬臂式。其中 45度按轧机间轧辊交汇位置不同又分侧交和顶交，按传动方式 又分为外齿轮和内齿轮（克虏伯型）。1.2.2 高速线材轧机的发展与成熟1.2.2.1 轧制速度的发展提高轧制速度的目的是提高产量，增加盘重。1.2.2.2 坯重与盘重成品轧制速度为43m/s时，盘重通常为600Kg左右，5075m/s时，盘重10002000Kg， 个别甚至能达到 2500Kg。增加盘重就必须增加坯重，即增加坯料长度或增大坯料的断面。1.2.2.3 品种与质量1、3 5.53 13mm，3 143 18mm，3 22mm，3

5、303 40mm，3 443 60mm，2、碳素结构钢、碳素钢筋钢、优质碳素结构钢、焊条用钢、碳素弹簧钢、碳素工具钢等非 合金钢，低碳合金钢及合金结构钢、合金弹簧钢、滚珠轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、 不锈钢、耐蚀和耐热等合金钢，主要是非合金钢和低碳钢。3、产品质量：外形、尺寸精度、表面质量、化学成分、金相组织、力学性能4、少5.5尺寸精度可达正负0.1mm，个别能达到正负0.05mm，表面不得有裂缝、折叠、结 疤、夹层，允许有轻微的划痕，含碳量在 0.3%以上的线材，应严格控制表面脱碳，否则表 面变软，疲劳强度降低5、单线无扭轧制，完善的孔型系统、合理的延伸分配、滚动导卫装置、避免线材产生

6、折叠 耳子和划痕等缺陷，轧出线材采用快速水冷和散卷控制冷却新工艺，使线材表面形成薄和易 于清除的二次氧化铁皮及轻微的二次脱碳层。轧制的冷却对金相组织和力学性能有着重要的 影响。1.2.2.4 主轧机机型粗轧：摆锻式轧机、三辊行星轧机（PSW）、三辊式Y型轧机、45度轧机、平立交替二辊轧 机、紧凑式二辊轧机、水平二辊式粗轧机。中精轧：三辊式Y型、45度无扭、水平二辊式、双支点平立交替无扭、悬臂平立交替无扭。1.2.2.5 控制与自动化1、不采用计算机控制的常规控制系统2、常规自动控加计算机进行部分或大部分控制的自动控制系统。1.2.2.6现代高速轧机技术的新发展1、无扭精轧机组改进：A、降低机组

7、重心，降低传动轴高速，减少机组的震动，B、强化轧 机，增加精轧机组的大辊径轧机数量，C、改进轧机调整性能。2、采用控温轧制与低温轧制。当速度低于75m/s是基本上采用轧后控冷工艺，当速度达到 75m/s 时，为了保证终轧温度，不得不在精轧机前设水冷箱，当轧制速度进一步提高时在精 轧机各架间也增设了冷却喷嘴，这一措施能有效地降低终轧温度，从而减少了水冷段的事故。 当轧制速度大于10m/s时，轧件是升温的，由于轧件温升随轧制速度的提高而增快，为了保 证终轧的温度，保证轧件在各机座按要求的组织状态加工，轧速提高后强制水冷区有扩大到 中轧的趋向，以实现中轧机在950度以下的Y相非再结晶区对轧件进行变形

8、量不小于70% 的轧制，以获得小晶粒的产品。开轧温度太高对实现中轧机的细化晶粒的控温轧制非常不利。 所以进一步发展了低温轧制，将开轧温度降到950度，这样会增加轧制能耗，但可以节省燃 料消耗。由于加热节能大于电耗的增加故低温轧制仍为节能措施，低温轧制还可以减少加热 时产生的氧化铁皮、并可以改变氧化铁皮中FeO、Fe2O3、Fe3O4的比例，使氧化铁皮容易 脱落，有利于改善线材表面质量，最主要的是控制加热温度使Y晶粒不过分粗大，并可以 实现精轧在 Ar3 与 Ar1 之间的双相区终轧，获得细小的铁素体晶粒，从而实现全过程的控 轧。3、提高产品精度：减少轧制张力、提高轧机精度、减少扭转、改善导卫。

9、1.2.3 高速轧机线材生产的建设 摩根、德马克、阿希洛、达涅利、摩哥斯哈玛 高速线材轧机生产的工艺及平面布置2.1 高速轧机线材生产工艺2.1.1高速线材轧机的产品及原料2.1.1.1 产品1、一些带有盘条作业的高速轧机还生产直径为2060mm的盘条。在产品品种上，不但能 生产碳素结构钢盘条，还能生产几乎所有钢种的盘条，除生产圆断面光面盘条外，还能生产 相应的螺纹盘条，边长为 516mm 的方断面和内切圆直径为 516mm 的六角盘条。2、高速线材轧机以其精确的孔型设计，合理的张力及活套控制，单线无扭高速连续轧制方 式，以及足够的轧机钢性结构和耐磨的轧辊材质，保证了产品具有普通轧机所难以保持

10、的断 面尺寸精度。通常产品断面尺寸精度能达到正负0.1mm （对少5.58mm）及正负0.2mm （对 少9一16mm）,断面不圆度不大于断面尺寸总偏差的80%。近年来又出现了成圈前的规圆设备， 能把断面尺寸偏差控制到正负0.05mm。但尽管高速线材轧机能够生产高精度的产品，由于 社会需求的线材并不要求有这样高的断面尺寸精度，实际生产中为合理使用轧辊轧槽和分别 满足各种断面尺寸精度的需要，通常把产品断面尺寸精度控制在正负0.1mm正负0.3mm。3、目前普遍同根线材抗拉强度波动不大于正负2.5%，同牌号抗拉强度波动不大于正负4%。 2.1.1.2原料1、普遍采用（120mm X 120mm）

11、一 （160mm X 160mm），长度 6一24m2、钢坯断面尺寸的确定必须考虑下列因素：A，在全连续轧制的条件下保持各轧制道次的金 属秒流量相等，第一架轧机轧出速度不低于0.1m/s,或第一架轧机轧入速度不低于0.07m/s, 否则由于轧制速度过低，轧件与轧辊在变形区接触时间过长，轧辊急剧升温，而转过变形区 后遇冷却水急剧降温，轧辊产生热应力将导致轧槽金属疲劳龟裂甚至掉块。轧制速度、盘重、坯料断面是高速线材轧机的三个相关的基本工艺参数。在连续式线材轧机 中，当第一架轧制速度不低于 0.1m/s 时，在成品规格与轧制速度确定后，最大原料断面就 已经由总延伸系数确定。下面是不同产品、坯料的总延

12、伸系数。产品坯料断面面积，mm2直径200 X150 X145 X140 X136 X130 X125 X120 X110 X90 X20015014514013613012512011090少5203711461071999942860800735615412少5.51684950884824778710660607510340少61415790744695654600550510427286少6.51205680632590557510472435365242少71039580546512481440406374314210少8796427418390368336311286240161少

13、9629353330309291266246226190127少10509286268250236215198183154103少1142123622120619517716415112785少1235419818617316414913812710771少133011701581481391271181099161B,在非连续式轧机中，轧件进入精轧机前的温度及进口精轧机的头尾温差，是选择坯料所 必须考虑的条件。过多穿梭轧制和小轧件的大活套都是不可取的。C，当碳素结构钢及低碳合金钢连铸坯断面小于120mmX 120mm时，连铸的拉速过快，拉漏率 增高，而且连铸坯的中心非金属夹杂周期性偏析严重，

14、当优质碳素钢及低碳合金钢连铸坯断 面小于150mmX 150mm时，无法实现封闭式浇注，钢流暴露在空气中产生二次氧化，化学成 分稳定性差。2.1.2 高速轧机线材生产的工艺特点2.1.2.1 高速线材轧机的高速轧制1、在工艺上保证高速的主要条件是原料质量、轧件精度、轧件温度。高精度、高质量的轧 件是保证不产生轧制故障的最根本条件。通常应保证进入精轧机的轧件偏差不大于正负 0.3mm。当成品精度小于正负0.15mm是，进口精轧的轧件偏差不应大于成品尺寸偏差的2 倍。轧件偏差值是指轧件全长（包括头尾），特别是头部的最大偏差。头部不良引起的故障 多。要保证轧件精度，必须严格控制钢坯尺寸精度。钢坯尺寸

15、的波动会影响轧件尺寸及机座 间的张力，特别对粗轧前几道次影响较大。为此近几年粗轧机组都采用单独传动，以便及时 灵活地调节轧制速度，保证微张力轧制。轧件温度也是影响高速轧制的重要因素，要保证轧 件精度，必须保证轧件温度均匀稳定，所以要求加热温度均匀、控冷设施灵敏。2、轧机的工装导卫是工艺的重要保证。导卫的精度与轧件头部的质量关系很大，要保证轧 件头部的尺寸及形状必须从导卫入手。3、轧机间的张力对轧件精度影响极大，应尽可能实现无张力和微张力轧制。在预精轧必须 实现无张力，在中轧和粗轧通常认为设置3 个活套即可。这要看粗、中轧的控制水平。如果 各道次张力都不大，活套少些也足以保证轧件精度。4、椭圆立椭，椭圆圆孔型系统消差作用很好，所以近几年粗、中轧也尽可能地采 用椭圆圆孔型系统。2.1.2.2 控轧及轧后控制冷却 1、高速度轧制必须实行