棒线材生产工艺课件.ppt

1、Metallurgical Engineering Institute,University of Science and Technology Beijing1、线、棒材生产工艺简介、线、棒材生产工艺简介1.1、棒线材轧制工艺流程:简单断面型钢一般成根供应，又称棒材，主要包括圆钢和螺纹钢筋。近年来，随着生产技术的发展，小型棒材亦可成卷供应。是热轧生产中断面最小，长度最长而且成盘卷状交货的产品。线材的品种按断面形状分，有圆形、六角形、方形、螺纹圆形、扁形、梯形及Z字形等，主要是圆形和螺纹圆形。国外通常认为,棒材的断面直径是9-300mm,线材的断面直径是5-40mm，呈盘卷状交货的产品最大断面

2、直径是40mm。国内在生产时约定俗成的认为：棒材车间的产品范围是断面直径10-50mm，线材车间的产品断面直径是5-10mm线棒材的典型用途棒、线材的产品分类及用途棒、线材的产品分类及用途 钢 种用 途一般结构用钢材一般机械零件、标准件建筑用螺纹钢筋钢筋混凝土建筑优质碳素结构钢汽车零件、机械零件、标准件合金结构钢重要的汽车零件、机械零件、标准件弹簧钢汽车、机械用弹簧易切削钢机械零件和标准件工具钢切削刀具、钻头、模具、手工工具轴承钢轴承不锈钢各种不锈钢制品冷拔用软线材冷拔各种丝材、钉子、金属网丝冷拔轮胎用线材汽车轮胎用帘线焊条钢焊条建筑结构用线材Q235制品原料用高碳钢线材 60#80#、82B

3、拉拔用线材10#20#、Q195-Q235/F典型分类与代表钢种电焊条用线材弹簧用线材冷镦铆螺用线材其它用途线材H08、H1060Si2MnBL2、BL3、ML10-45 原料准备称量装料加热轧制控制冷却检查打捆收集称量入库国内线材生产现状1.2、棒线材品种规格小型轧机生产圆钢的范围一般为1032mm，最小规格可至6mm。随着大跨度桥梁和高层建筑对大规格钢筋的需要，小型棒材轧机生产钢筋的上限扩大至52mm，而合金钢小型轧机产品的上限加大至75mm，甚至80mm。圆形线材的规格为538mm。经常生产的是513mm。对于高速线材轧机来说，几乎只生产圆形和螺纹圆形线材。有的高速线材轧机为扩大成盘交货

4、的大尺寸盘条，研制开发了相应的粗线成卷、冷却收集设备，成品直接从中轧或粗轧机组上轧出，盘条规格已扩大到22mm、3040mm以至4460mm。用于生产棒线材的钢种非常广泛，有碳素结构钢、优质碳素结构钢，弹簧钢、碳素工具钢、合金结构钢、轴承钢、合金工具钢、不锈钢，电热合金钢等，其中主要是普碳钢和低合金钢，凡是需要加工成丝的钢种大都经过热轧线材轧机生产成盘条再拉拔成丝。因为钢种、钢号繁多，在线材生产中通常将线材分成以下四大类：（1）软线（2）硬线（3）焊线（4）合金钢线材 指普通低碳钢热轧圆盘条，现在的牌号主要是碳素结构钢标准中所规定的Q195、Q215、Q235和优质碳素结构钢中所规定的10、1

5、5、20号钢等。指优质碳素结构钢类的盘条，如制绳钢丝用盘条、针织布钢丝用盘条、轮胎钢丝、琴钢丝等专用盘条。硬线一般碳含量偏高，泛指45号以上的优质碳素结构钢、4070Mn、T8MnA、T9A、T10等；硬线广泛应用于加工低松弛预应力钢丝、钢丝绳、钢绞线、轮胎钢丝及钢帘线、中高强度的紧固件等。为了保证硬线产品的质量，满足后继工序制品加工用户的需要，在原料、加热、轧制、冷却各工序的质量控制上应给予足够的重视。由于硬线产品对表面质量有严格要求，因此生产硬线的厂家在前道工序应配备必要的钢坯修磨（清理）设备，通常包括喷丸、荧粉探伤、砂轮修磨等，对表面不合要求的钢坯进行表面清理，清除表面局部缺陷。对硬线坯

6、不宜采用火焰清理。钢坯加热应防止表面脱碳，是硬线产品的基本要求。硬线一般要求较高的吐丝温度，相应的终轧温度也较高，一般控制在9501050。吐丝温度一般在850950。指焊接用盘条，包括碳素焊条钢和合金焊条钢的盘条。焊线钢是专门供制造不同用途和要求的焊条用的钢。焊线钢大多拔制成焊丝，做各种焊条的原料，少部分直接使用盘条。焊丝质量的好坏对焊接件使用中的安全有较大的影响，因而对钢的化学成分有严格要求。同时，为保证焊丝有均匀一致的性能，不允许有超出标准的成分偏析。这就要求焊线钢必须有高的冶金质量来保证。另外焊线钢的用途决定它还应具有良好的表面质量和拉拔性能。由于焊线钢盘条轧制后一般需要拉拔，其性能和

7、组织要求与拉丝用的低碳钢类似。焊线钢的吐丝温度相对控制的较低，一般优质钢H08A为860，Mn和Si类钢按其钢号不同，控制在780820。采用较低的吐丝温度对控制线材表面氧化铁皮有利，可以提高线材的表面质量。而Mn和Si类钢则是因为降低吐丝温度，能使细晶奥氏体在较低温度下转变分解得到较细的铁素体和珠光体组织，可有效避免马氏体组织的出现，从而达到降低线材抗拉强度的目的，有利于拔制。指各种合金钢和合金含量高的专用钢盘条。如轴承钢盘条、合金结构钢、不锈钢、合金工具钢盘条等。低合金钢线材一般划归为硬线，如有特殊性能也可划入合金钢类。线材按用途分为两类：一类是直接使用的，多用作建筑材料。直径多为632m

8、m。此类线材要求保证化学成分并且有可焊性，要求物理性能均匀、稳定，以利于冷弯。此类线材要求保证化学成分和物理性能均匀和稳定，金相组织尽可能索氏体化，尺寸精确，表面要光洁，对脱碳层深度、氧化铁皮等均有一定要求。一类是深加工后使用的。用来拉丝成为金属制品或冷镦制成螺钉、螺母等。作为拉丝原料的线材，为减少拉拔道次，一般直径为59mm，特殊用途的也有直径大于10mm的线材。1.3 对棒线材的质量要求 由于棒线材的用途广泛，因此市场对它们的质量要求也是多种多样的，根据不同的用途，对力学强度、冷加工性能、热加工性能、易切削性能和耐磨耗性能等也各有所偏重。提高内部质量，根据深加工的种类，材料本身应具有合适的

9、性能，以减少深加工工序，提高最终产品的使用性能。1）椭圆度及尺寸精度 线材不但要求较高的断面尺寸精度，而且要求沿整根轧件长度方向尺寸均匀一致。对需经二次加工的线材要求更高，以减少冷拔时的不均匀变形、拉丝模的不均匀磨损和由此引起的钢丝性能不均和断丝等。2）表面质量 线材对表面缺陷、脱碳层深度、氧化铁皮等均有一定要求。线材表面要求光洁和不得有妨碍使用的缺陷，无论是直接用于建筑还是深加工成各类制品，其耳子、裂纹、折叠、结疤、夹层等直接影响使用性能的缺陷都是绝对不允许有。至于影响表面光洁的一些缺陷可以根据使用要求予以控制。直接用作钢筋的线材表面光洁程度影响不大，而对螺钉、弹簧、镀层等所用线材要求较高。

10、用于冷镦的线材对划伤比较敏感，如冷镦用线材表面缺陷深度不得大于0.15毫米，以防止锻裂。不仅使线材表面硬度下降，而且使其疲劳强度也降低。含碳量在0.3%以上的线材，应严格控制其表面脱碳层的深度，脱碳的表面层形成犬牙状铁素体嵌入基体中，将严重影响线材的抗拉强度，尤其影响其疲劳强度。用于冷拉的线材由于内外组织差异还会增加变形抗力。所以重要的直接用作冷拉材和高强度螺栓、冷镦的线材都要严格控制脱碳层的深度。越少越好，减少线材表面氧化铁皮不但可提高金属收得率，改善线材表面质量，而且还可以减少二次加工前的酸洗时间和酸耗量。从易于去除和抗锈蚀性好的要求出发希望氧化铁皮的成分以FeO为主，要求氧化铁皮的总量1

11、0kg/t，国外一般可达8kg/t。3）组织性能 对需二次加工的线材，要求轧件全长性能符合要求且均匀一致。通常，限制某些钢种含碳量波动不得大于0.05%，对化学成分偏析和非金属夹杂的大小与分布亦有较高要求。例如，为防止拉丝中的断裂，要求拉拔0.5毫米以下钢琴丝和充填轮胎用钢丝时，夹杂物大小在10m以下。线材的显微组织对力学性能、工艺性能影响最大。产品在出厂前要检验机械性能、金相组织和晶粒度等。对二次加工有利的金相组织，可省略硬线的铅浴淬火，省略或简化螺钉、铆钉用线材的退火，提高软线线材的拉丝性能等。硬线盘条、合金钢盘条不允许出现淬火组织。中、低碳钢盘条不允许出现魏氏组织。锰钢中如含有较多的奥氏

12、体组织对拉拔也非常不利。对含碳量较高的钢来说，其游离铁素体不得大于1.5%，可分辨珠光体量不得大于20%，要求为索氏体，这种组织有利于拉拔。可以省掉预处理工序。2 线材轧制工艺及尺寸性能控制线材轧制工艺及尺寸性能控制 线材的特点是断面小，长度大，要求尺寸精度和表面质量较高。增大盘重，减小线径和提高质量、精度二者是相互矛盾的。这是由于盘重增加和线径减小，导致轧件长度和轧制时间增加，从而又使轧件终轧温度降低，首尾温差加大，结果造成轧件首尾尺寸公差和性能不均。正是由于上述矛盾，推动了线材生产技术的发展。线材坯料主要有初轧坯和连铸坯。为了保证终轧温度，适应小线径和大盘重的需要。在供坯允许的前提下，其断

13、面应尽可能小，以减少轧制道次。因此坯料一般较长，目前最大坯料断面边长为150mm，最大长度为22m。由于线材成卷供应，不便于轧后探伤和清理，故对坯料表面质量要求较严，一般可根据坯料表面缺陷深度估算成品表面缺陷深度。（2）加热特点 由于用作线材原料的钢坯断面小，在保证加热质量的前提下，加热温度尽可能高，各部温度均匀，但尾部温度应稍高，以减少轧后的轧件首尾温差。对线材钢坯的加热要严防过热和过烧，氧化铁皮要少，对易脱碳的钢，要严格控制高温段的停留时间，采取低温，快热，快轧等措施。为减少轧制温降，加热炉应尽量靠近轧机。钢坯入炉和出炉方式决定于钢坯的长短和加热炉的型式。（3）线材的轧制特点.轧机辊径和转

14、速采用小辊径高转速。为解决小线径、大盘重和线材质量要求之间的矛盾，必须尽量增加轧制速度。目前线材轧机成品出口速度已达100m/s以上，并正向着更高的速度发展。线材轧机的高速是通过小辊径、高转速得到的。目前新式线材精轧机轧辊辊径仅为152mm，而轧制速度高达140m/s。机架多，分工细。线材车间产品断面比较单一，轧机专业化程度较高。由于从坯料到成品，总延伸较大，每架轧机只轧一道，因此现代化线材轧机一般为2128架，多数为25架，分为粗、中、精轧机组，有时精轧还分为两组。为平衡各机架的生产能力和保证产品精度，粗轧多采用较大延伸，较低转速和多线轧制，而精轧则采用较小延伸，较高轧速和多路单线轧制方法，

15、即设置数列精轧机组，每组同时只轧一根线材。线材的断面尺寸是热轧钢材中最小的，使用的轧机也是最小型的。从钢坯到成品，断面收缩率非常大，需要许多架轧机。其排列形式基本上有四种：即横列式、复二重式、半连续式和连续式。（1）横列式线材轧机横列式轧机的机架数一般不超过15架，布置成多列式。轧件在机列与机列之间基本上是脱开轧制的。在这种轧机上，当轧件断面大而长度短时实施穿梭轧制，随着断面减少而长度增加则实行围盘套轧。由于同一机列各机架转速相同，故活套越来越长。可生产1612mm线材，为提高轧机产量进行多线轧制，但产品尺寸精度不高。活套多且长，温降较快，头尾温差大，因此盘重受限制，一般只有4060kg。二列

16、横列式布置的线材轧机。原料断面尺寸受机架数与温差限制，一般断面边长为5060mm。精轧速度一般为68m/s。有的横列式线材轧机在精轧机的末尾采用了多种布置型式的12组两架连轧，使精轧速度有所提高，一般可达到810m/s产量也相应增加。这类轧机布置如图5所示。横列式线材轧机生产工艺灵活，易于调整，投资少，见效快，品种多，故为地方企业经常采用的一种类型。横列式线材轧机精轧机组示意图（2）复二重式线材轧机轧机机架数一般不超过17架，按粗轧、中轧、精轧布置成三列。轧件在粗轧与中轧机组之间脱开，在中间与精轧机组之间不脱开。这种轧机的粗轧机组为横列式，中轧与精轧机组为复二重式，或者粗轧和中轧机组为横列式，

17、仅精轧机组为复二重式。复二重式线材轧机示意图在这种轧机上，当粗轧机组的轧件断面大而长度短时也进行穿梭轧制，对于中轧机组为横列式的也进行套轧。在复二重式的轧机上，轧件是按照连轧方式和预留的有少量堆钢或拉钢的围盘套轧方式进行轧制的。由于复二重式轧机的传动速比是固定的，速度不可调整，因此品种与规格不宜多，一般可生产直径在69mm范围内的线材。为提高产量，可进行多线（25线）轧制，故产品尺寸精度不够高。由于这类轧机增加了连轧因素，使轧件头尾温差缩小，故盘重可相应增大，一般为80120kg，原料断面尺寸也随之加大，一般断面边长为6590mm方坯。虽然复二重式轧机每架轧机的速度是递增的，但应与横列式粗轧机

18、组能力相适应，加之多线轧制等因素，精轧速度一般为1012.5m/s，年生产能力一般为1015万吨。复二重式线材轧机比横列式线材轧机优越得多，设备投资少，而轧机的作业率及成品率较高，是横列式线材轧机改造的方向。（3）半连续式线材轧机是在复二重式线材轧机的基础上发展起来的。是复二重式线材轧机的改造方向。其机架数不超过21架。与复二重式线材轧机的主要区别在于：粗轧机组为连续式或跟踪连续式，而中间与精轧机组仍为复二重式。轧件在粗轧与中轧机组之间仍然脱开，不连轧，在中轧与精轧机组之间则不脱开。半连续式线材轧机一般可生产5.59mm的线材。盘重可达150200kg；原料断面边长为7080mm的方坯；精轧速

19、度为12.516m/s，年生产能力为1520万吨。（4）连续式线材轧机 轧机的粗轧、中轧和精轧都是连续轧制，每架轧机只轧制一道。其传动电机无论是集中传动还是单独传动，都是直流的。此类轧机结构新，产品范围广，轧制速度高，盘重大，后部工序完整，年生产能力较高。从精轧机组轧出的产品一般为512mm，从中轧机组轧出的产品一般为1425mm。盘重超过500kg，最大已经达到2.02.5吨，采用断面边长为80110mm的方坯，年生产能力为2560万吨。精轧速度一般为2575m/s，对于高速线材轧机则最大轧制速度可以达到140m/s。各种型式的连续式线材轧机，其粗轧和中轧机组都大体相同，而精轧机组结构型式在

20、不断发展中。总的趋势是：结构越来越轻巧，轧制速度越来越高，盘重越来越大，布置越来越紧凑，生产能力越来越高。精轧机组根据结构型式不同可分为下列几种：1）水平二辊式 精轧机组由一组（路）或两组（路）68架水平二辊式轧机所组成，轧件在每一组精轧机中进行24线扭转轧制。轧制速度为轧制速度为2530m/s，盘重为5001000kg。年生产能力：当一路两线生产时为25万吨，当两路四线生产时为50万吨。其主要缺点是：轧制过程中轧件是扭转的，因此产品精度和质量提高受限制。水平二辊式精轧机组的连续式线材轧机示意图2）立平交替式 立平交替式的精轧机组，由（两）四路各46架单独传动的、立辊和水平辊交替布置的二辊式轧

21、机组成。轧件在精轧机组中进行多路单线无扭转轧制。其轧制速度为3045m/s，盘重5001000kg，立平交替式精轧机组的优点是轧件进行了多路单线和无扭转轧制，使产品精度和质量可以提高。但其主要缺点是精轧机组设备较重，占用厂房面积大，投资大。立平交替式精轧机组的连续式线材轧机示意图3）45无扭转式 45无扭转式的精轧机组各机架轧辊相互成垂直关系，但各自与地坪成45配置，机组由两路或四路各810架的二辊式机架组成。轧件在精轧机组中进行多路单线无扭转轧制。45无扭转式精轧机组的连续式线材轧机示意图 45无扭转精轧机组，根据轧机结构与传动型式分为悬臂式与框架式两种。悬臂式机组轧辊以悬臂方式敞露在整体之

22、外。各对轧辊通过内齿或外齿轮传动，轧辊辊身短，直径小，一般只有150mm左右，轧机刚度较大，生产出成品精度高。悬臂式精轧机组换辊、安装及调试方便，结构较框架式简单，轧辊直径小，轧制速度高，盘重大，产品精度高，可达0.1mm，轧机生产能力高。4）Y型无扭转式 一般由713架组成连轧机组。每架轧机由三个互成120的盘状轧辊所组成，好似英文“Y“字，因而得名。相邻两架倒置180，故轧制中不需要扭转翻钢。采用高耐磨性的碳化钨轧辊，高刚性机架，轧制速度达到63m/s，多应用于轧制特殊难轧合金与有色金属合金。横列式线材轧机在粗轧机组上进行单线穿梭轧制，而在中轧和精轧机上进行多线套轧。对于复二重式线材轧机，

23、在粗轧机组上也进行单线穿梭轧制，而在中轧和精轧机组上进行多线的连轧和或堆或拉的套轧方式轧制。对于半连续式线材轧机，在粗轧机组上进行单路多线连续或跟踪连续轧制，而在中轧和精轧机组上也进行多线的连轧和或堆或拉的套轧方式轧制。对于连续式线材轧机则自始至终进行连续轧制。在粗轧机组和中轧机组上进行单路或双路的多线轧制，而在精轧机组上根据精轧机结构型式的不同进行单路多线、多路单线、或多路多线轧制。各类线材轧机轧制的工艺流程大体如下：1)横列式及复二重式线材轧机粗轧机组轧制分线（1线分24线）中轧机组轧制切头精轧机组轧制。2）半连续式线材轧机分线粗轧机组轧制中轧机组轧制切头精轧机组轧制3）连续式线材轧机分线

24、粗轧机组轧制切头第一中轧机组轧制切头分路第二中轧机组轧制分路精轧机组轧制（1）轧制温度线材轧制过程中轧件温度的变化规律是很复杂的，终轧温度一般是由其轧制方式来决定。如在横列式轧机上，由于穿梭和套轧轧件整个轧制过程全是降温过程，影响轧制顺利进行的因素较多，降温是没有规律的。在其它类型轧机上，粗轧和中轧过程中轧件降温，而在精轧过程中随变形速度的增加，变形产生的热逐渐与降温带走的热量相抵消甚至有所超过。因此，在复二重式的精轧过程后期温度可以不降甚至有所回升，半连续式尤其是连续式轧机的整个精轧过程中轧件的温度是略有回升的。实际上各类型线材轧机的终轧温度如下：、横列式 850880复二重式 900950

25、半连续式 920970连续式 10001050 轧件头尾温差是线材生产的一个重要标志，它对成品尺寸及综合力学性能有着重要影响，对盘重起决定性作用，为此头尾温度差越小越好。轧件的头尾温差在横列式线材轧机上很大，一般为100150，甚至接近200；在复二重式线材轧机上一般为7090；在半连续式线材轧机上一般为4060；在连续式线材轧机上可控制到2030。（3）平均延伸系数 轧制线材时平均延伸系数与轧机类型、钢种有关。对于普碳钢，各种类型线材轧机的平均延伸系数范围如下：横列式 1.3151.320复二重式 1.2751.295半连续式 1.2751.295连续式 1.2761.328（3）轧制线材的

26、孔型 合理的孔型系统与合理的孔型设计，对顺利轧制，提高轧机生产能力及保证产品质量有很大作用。轧制线材时，所采用的孔型系统较多。孔型系统的选择与轧机类型、原料尺寸、轧机设备条件以及生产操作条件有关。在横列式和复二重式轧机的粗轧机组上，一般第一个机架后都设有双层辊道，并在机前翻钢。在粗轧机组，当用5060mm方坯为原料时，一般采用箱-椭圆-方孔型系统或箱-六角-方孔型系统；当用断面边长为6590mm方坯为原料时，一般则采用箱-方-六角-方-椭圆-方孔型系统。在中轧机组上一般都采用椭圆-方孔型系统，在精轧机组上则采用椭圆-方-椭圆-圆孔型系统。在半连续式轧机的粗轧机组上，采用的有三种孔型系统：箱-箱

27、-椭圆-圆；箱-六角-方-菱-方；椭圆-方。在中轧机组上采用椭圆-方孔型系统；在精轧机组上则采用椭圆-方-椭圆-圆孔型系统。孔型系统应用条件主要特点箱-六角-方-椭圆-方适用于 7075mm 方坯的奇数道次延伸系数较大箱-方-椭圆-方适用于 7590mm方坯轧辊利用较好，有利于氧化铁皮脱落菱-方-椭圆-方适用于 90110mm 方坯的奇数与偶数道次轧件表面质量较好箱-椭圆-方-立椭圆-椭圆-方适用于 7090mm 方坯的奇数道次延伸系数较大，有利于氧化铁皮脱落箱-椭圆-方-椭圆-圆适用于 7090mm 方坯的奇数道次最后一道次以圆孔代替方孔，可避免方孔过充满或不充满的问题椭圆-方适用于 70m

28、m方坯的偶数道次延伸系数较大椭圆-椭圆-立椭圆-椭圆-方适用于 70100mm 方坯的奇数道次改变钢种时灵活性较大 在连续式线材轧机的粗轧机组上，目前使用的有7种孔型系统，其各孔型系统的特点如表所示。在连续式线材轧机的中轧机组上，一般采用的是椭圆-方孔型系统。精轧机组随轧机结构型式而异。水平二辊式及水平交替二辊式的精轧机组，一般采用椭圆-圆和椭圆-方-椭圆-圆或椭圆-假圆-椭圆-圆孔型系统。从产品质量出发，以椭圆-圆（或假圆）孔型系统为好，这是因为椭圆进圆或由圆进椭圆孔时的周边转变平稳，内应力小，可得到精确光滑的成品。此外，椭圆-圆孔型系统的圆孔既是延伸孔又是成品孔，故适合于轧制多种规格产品。

29、45无扭转式精轧机组的孔型系统依轧机结构型式来定。悬臂式45无扭转精轧机组采用椭圆-圆孔型系统。框架式45无扭转精轧机组采用的是椭圆-椭圆-圆孔型系统。“Y”型轧机的孔型系统一般为三角-弧边三角-圆孔型。对某些难加工的合金亦可采用弧边三角-弧边三角-圆孔型系统。在孔型内轧件承受三面加工，其应力状态对轧制低塑性钢材有利。进入“Y”型轧机的坯料一般为圆断面，亦可为三角形。在孔型中变形是比较均匀的，由于轧制中轧件角部位置经常变化，故其各部温度比较均匀，不但氧化铁皮容易去除，产品表面质量好，而且轧制精度高。由于轧件三面受压，劈头不易产生，因此也不易出卡钢事故。“Y”型轧机孔型系统图3、棒材轧机布置及其

30、发展趋势、棒材轧机布置及其发展趋势 横列式轧机轧线一般由一架或两架三辊式400轧机和一列5架250轧机组成,在轧后仅有简易的冷床、冷剪和简易收集台架。多数横列式小型轧机采用552702mm的小方坯，产品为1225mm的圆钢和螺纹钢。年产量在210万吨不等。横列式轧机轧制的基本特征是为有扭转轧制，终轧速度一般不超过68m/s。速度低，轧件头尾温差大，产品尺寸精度低。半连续式小型轧机的产品规格约为1032mm或1242mm，坯料尺寸在13021502 mm之间，坯料单重约在1吨左右，年产量在1530万吨之间。半连续式小型轧机的粗轧机多为一架或两架三辊式轧机。连续式小型轧机是当今世界上最为流行、用得

31、最多的一种小型轧机。连续式小型轧机的年产量在3060万吨之间。所用的坯料规格在13021502mm，坯料单重1.52.5吨。轧制线多为平-立交替布置，实现全线的无扭转轧制。机架的多少按照一个机架轧制一道的原则确定。轧机多为偶数道次组合，对于不同的坯料规格和成品尺寸有18架、20架、22架甚至24架的小型轧机。速度可调、微张力和无张力轧制是现代全连续式小型轧机的明显特点。粗轧和中轧的部分机架为微张力控制，中轧的部分机架和精轧机组为无张力控制，以保证产品的尺寸精度。连续式轧机一般设置610个活套，甚至有的多达12个活套。连续小型车间平面布置大部分小型轧机都以连铸坯为原料，并且随着合金钢连铸技术水平

32、的提高，优质碳素钢、合金结构钢、弹簧钢、奥氏体不锈钢、轴承钢等现在都可直接进行连铸，以连铸坯为原料的合金钢钢种和品种还在进一步扩大。新建的小型轧机多采用步进式加热炉。步进式加热炉加热均匀，断面温差可小于20。保证了加热质量，特别是满足小型轧机对钢坯在断面和长度方向上温度梯度的要求，以及防止高碳钢、弹簧钢、轴承钢的脱碳，连铸坯在6501000的温度下，直接装入小型轧机的加热炉中加热，可使加热燃料消耗降低25%75%。同时，直接热装还可减少加热的氧化损失，减小或取消中间存储面积，减少操作设备和人员。此外，直接热装使投料至成品的生产周期由两周缩短至几小时。直接热装是当前小型和线材轧机节能将耗，减少生

33、产成本最直接有效的措施之一。新式的连轧机轧制速度提高，轧件在轧制过程中产生的变形热使得轧件温度基本保持不变甚至升温，这就为低温轧制创造了条件。轧件的开轧温度从10001100降低至900950。由于加热温度的降低，可综合节约能源20%左右。为了保证小型材特别是优质钢和合金钢小型材的表面质量，在加热炉后粗轧机组之前设置了高压水除鳞装置，以去除加热产生的表面氧化铁皮。切分轧制的原理是在轧制过程中用轧辊或切分轮将轧件沿纵向剖分成两条或多条轧件，从而将整个过程的延伸系数减少到原来的1/21/4，并变单条轧制为多条轧制。切分轧制采用的方式主要有两种：1）切分轮法；先用特殊的孔型将轧件轧成准备切成的形状，

34、再在轧机的出口处安装不传动的切分轮，利用其侧向分力将轧件切开。这种方法在连轧机上普遍采用，是目前切分轧制的主要方法。2）辊切法：利用轧辊孔型的特殊设计，在变形过程中将轧件分开。这种方法不需要其他辅助设备，操作简单，但要求轧辊的强度和韧性，要求轧辊孔型设计合理准确。棒材轧后热芯回火工艺的原理是：轧件离开终轧机后进入冷却水箱，利用轧件的余热通过快速冷却进行淬火，使钢筋表面层形成具有一定厚度的淬火马氏体，而芯部仍为奥氏体。当钢筋离开水箱后，芯部的余热向表面层扩散，使表层的马氏体自回火。当钢筋在冷床上缓慢地自然冷却时，芯部的奥氏体发生相变，形成铁素体和珠光体。经余热淬火处理的钢筋其屈服强度可提高150

35、230MPa。采用这种工艺，可以用同一成分的钢通过改变冷却强度，获得不同级别的钢筋。并且，这种工艺适用于各种直径的钢筋。碳当量较小的余热淬火钢筋，在具有良好的屈服强度的同时，还具有良好的焊接性能。4 高速线材轧制工艺及尺寸性能控制高速线材轧制工艺及尺寸性能控制年产量45万吨,坯料尺寸：150mm150mm12000mm产品尺寸：5.520mm线材；2032mm圆钢盘卷重量：2200kg,轧制速度：140m/s某高速线材厂的轧机平面布置图钢坯运入成批称重入库存放炉前上料钢坯质量检查单根称重加热粗轧切头尾中轧预精轧（轧间水冷）切头尾精轧（轧间水冷）穿水冷却吐丝成圈散卷控冷集卷切头尾压紧打捆称重卸卷

36、入库高速线材产品范围比常规线材轧机的大，一些带有盘条作业线的高速轧机还生产直径为2060mm的盘条。高速线材轧机生产几乎所有钢种的盘条；还可以生产相应断面的螺纹盘条，边长为516mm的方断面盘条和内切圆直径为516mm的六角盘条。高速线材轧机产品性能的高度均一性是其重要特点，目前普遍可以达到同根线材抗拉强度波动不大于2.5%，同牌号线材抗拉强度波动不大于4%。所谓高速轧机，一般是指最大轧制速度高于40m/s的轧机。高速轧机的特点是：高速、单线、无扭、微张力、组合结构、碳化钨辊环和自动化。机型按每个机架的轧辊大小来划分，可分为大辊径（250290mm）和小辊径（152210mm）两种；按轧辊中心

37、线相对于地面布置的角度来划分，可分为15/75、45、平-立交替二辊式等；按轧辊的支撑状况分，可分为双支点（三辊式和框架式）和悬臂式两种。上述各种机型可概括为三辊式、15/75、45、平-立交替式四种。第一台线材轧机问世于 17世纪，是由锻坯成材的。比较正规的第一台横列式线材轧机建于 1817年，由于受冶金工业发展的限制，线材轧机发展缓慢，直到19世纪末仍以横列式轧机为主。线材轧机的显著进步是在上个世纪。由横列式、半连续式、连续式直到高速轧机的诞生，每一个新的机型，每一个新的布置都使线材的轧制速度、轧制质量和盘重有所提高。（一）轧制速度的发展 轧制速度是高速线材轧机的一个重要参数。摩根新式精轧

38、机是当代具有代表性的高速轧机。摩根公司从1962年就开始研制新式线材精轧机，1966年第一台高速无扭精轧机在加拿大钢铁公司投产，保证轧制速度为 43m/s，其线材轧机的轧制速度提高得很快。右图展示出摩根线材精轧机轧制速度发展的6 个阶段，现在摩根线材精轧机的发展已进入第VI 代。（二）坯重与盘重 盘重是线材轧机的基本工艺参数之一。当成品轧制速度为 43m/s时，盘重通常为600kg左右。当轧制速度提高到50-75m/s 时，盘重可增大到10002000kg，个别的甚至达到2500kg。因此，盘重随轧制速度的提高而迅速增加。增加盘重就必须增加坯重。增加坯重有两种方法，即增加坯料长度或增大坯料断面

39、。（三）品种与质量 线材的品种按其断面形状分，有圆形、六角形、方形、螺纹圆形、扁形、梯形及 字形等，主要是圆形和螺纹圆形。对高速线材轧机来说，几乎只生产圆形和螺纹圆形线材其规格为5.513mm，近年来又发展到1418mm。有的高速线材轧机为扩大成盘交货的大尺寸盘条，研制开发了相应的粗线成卷、冷却收集设备，成品直接从中轧或粗轧机组上轧出，盘条规格已扩大到 22mm、3040mm、以至4460mm。（四）控制与自动化 目前，高速线材轧机的自动控制系统大致有如下两种：（1）不采用计算机控制的常规控制系统。常规控制系统是采用大量的接触器、继电器并借助于光电检测装置，即通过硬件来完成整个工艺过程的自动控

40、制。（2）常规自动控制加计算机进行部分或大部分控制的自动控制系统。采用计算机控制，不但增强了工作的可靠性，而且当工艺需要改变控制程序时，不必更换大量接触器继电器设备，只需修改计算机软件即可完成。这使自动控制系统的改造工作变得极为简单，很容易实现。19641989年，高速线材轧机发展很快。据不完全统计，全世界已建设了 294套高速无扭精轧机组和 303条控制冷却线。几种主要机型（摩根、德马克、阿希洛、达涅利和摩哥斯哈玛）的建设数量见表 4-1-6，其分布情况见表4-1-7。提高线材精轧机组的轧制速度可以得到很高的经济效益：（1）大幅度提高产量。随轧制速度提高，线材的小时产量增加，线材轧机成品轧制

41、速度与产量的关系见表4-2-1。（2）可提高质量。高速线材轧机采用的单线轧制以保证线材成品精度，成品尺寸偏差可控制在0.1mm。（3）可增大盘重。线材坯料断面尺寸是成品线速度的函数，坯料断面与其重量又是平方关系，故提高轧制速度是增大盘重的重要途径。（4）能降低产品成本。由于产量和质量的提高以及盘重和坯料断面尺寸的增加，因而降低了产品的成本。一、高速线材轧机的产品及原料1、产品 自60年代中期高速线材轧机及轧后控制冷却技术问世，历经20多年。随着线材生产技术本身的日臻完善和相关技术的进步，高速线材轧机的产品在品种规格范围、盘重、尺寸精度、表面及内在质量上比以往的线材轧机产品均有长足的进步，能更好

42、地满足经济和技术发展的需要。高速线材轧机以其合理的孔型系统和高适应性的机电设备及布置方式，使其产品规格范围远比常规线材轧机的大。一些带有盘条作业线的高速轧机还生产直径为2060mm的盘条。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，以及足够的轧机刚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的断面尺寸精度。通常高速线材轧机的产品断面尺寸精度能达到0.1mm（对5.58.0mm的产品而言）及0.2mm（对9.016mm产品及盘条而言），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0.05mm。多种形式

43、的轧后控制冷却技术是高速线材轧机不可分割的组成部分，当今轧后控制冷却工艺与设备可以对所有钢种，甚至非铁基合金线材进行控制冷却，从而得到能满足不同需要的金属显微组织和性能。近年来通过轧制中的水冷和相应的变形分配所形成的控制轧制工艺，与轧后控制冷却相配合，使高速线材轧机对产品显微组织及力学性能的控制水平更高。高速线材轧机产品性能的高度均一性是其重要特点，目前普遍可以达到同根线材抗拉强度波动不大于2.5mm，同牌号线材抗拉强度波动不大于4。2、原料 高速线材轧机可以生产大盘重产品，相应的原料单重也比普通线材轧机的大。加大原料单支重量在增加原料长度上往往受到运输及加热均匀性的限制。在原料长度确定后连续

44、式高速线材轧机的原料断面基本可按轧制速度选定。目前高速线材轧机普遍采用的钢坯断面尺寸是（120mm120mm）（160 160mm），长度为624m。从钢水到线材成品，用连铸坯比用轧制坯工序能耗低2.34MJ/t，成材率高10左右，因此随着连铸技术的日臻成熟和广泛采用，设计高速线材轧机时应选择连铸坯作为原料。钢坯断面尺寸的确定必须考虑下列因素：（1）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又急剧降温，轧辊产生热应

45、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。表4-3-1给出了不同产品、坯料的总延伸系数。（2）在非连续式轧机中，轧件进入精轧机前的温度及进入精轧机的头尾温差，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。（3）当碳素结构钢及低合金钢连铸坯断面小时，连铸的拉速加快，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。粗轧机组采用三辊轧机时，其轧辊直径应尽量选得大些，主要是为了轧件易咬入和减少轧制

46、道次，缩短轧制时间从而增大坯料断面和长度，实现增加盘重。二、高速轧机线材生产的工艺特点 高速线材轧机的发展是由改造线材轧机的精轧机组和控冷工艺开始的。高速轧机的生产技术成熟以后又广泛地应用于小型和线材轧机的改造，这是因为无扭精轧机组无论是在生产效率上、还是在产品质量上都大大优于横列式轧机，即使在较低速度范围内使用也优于横列式轧机。通常高速线材轧机的工艺特点可以概括为连续、高速、无扭和控冷，其中高速轧制是最主要的工艺特点。大盘重、高精度、性能优良则是高速线材轧机的产品特点。1、高速线材轧机的高速度轧制 高速无扭精轧工艺是现代线材生产的核心技术之一，它是针对以往各种线材轧机存在诸多问题，综合解决产

47、品多品种规格、高断面尺寸精度、大盘重和高生产率的有效手段。唯精轧高速度才能有高生产率，才能解决大盘重线材轧制过程的温降问题。实现高速首先是设备，精轧机、夹送辊、吐丝机，要能适应高速运转。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。要保证轧件精度，轧机机座的刚度、精度都必须达到相当高的水平。轧机的工装导卫是工艺的重要保证。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。椭圆立椭，椭圆圆孔型系统消差作用较好，所以近几年粗、中轧也尽可能地采用椭圆圆孔型系统。2、控轧及轧后控制冷却 由于高速线材轧机以高速连续的方式生产大盘重的线材产品，终轧温度比普通线材轧机更高，采用传统

48、的成盘自然冷却将使产品质量恶化。为避免传统成盘自然冷却造成的二次氧化严重、轧后线材的力学性能低并严重不均匀，高速轧机生产线材采用轧后控制冷却工艺。3、高速线材轧机的高质量控制（1）保证原料质量。要求原料段具有原料检测、检查与清理 修磨的手段，使投入的原料具有生产优质线材的条件；（2）采用步进式加热炉，以保证灵活的加热制度；（3）在单线生产时粗轧采用平一立机组，减小轧件刮伤；（4）尽可能使用滚动导卫及硬面轧辊，保证轧件表面质量。三、高速轧机线材生产的工艺流程1、工艺流程2、钢坯存放 高速线材轧机所采用的钢坯通常较长，为便于存放和吊运，一般把钢坯顺仓库跨的长度方向成排地放在格架中。吊运工具常采用挠

49、性挂梁电磁吊车。3、钢坯质量检查 钢坯主要检查表面质量。碳素结构钢坯的检查多为人工目检；合金钢坯或特殊钢坯的检查多在表面除鳞后用涡流探伤检查。4、钢坯称量 钢坯称量包括称重和测长。5、钢坯加热 目前高速线材轧机均采用较低的开轧温度和相应的出炉温度。除特殊钢种外，碳素钢和合金钢依钢种不同开轧温度一般在9001050。6、钢坯热装 热装一直是一个诱人的工艺途径，但迄今为止在生产组织和技术上还有不少问题，主要是：供坯生产及线材生产的能力匹配，钢种及规格的对应，检修及工具更换时间的协调，故障处理时的缓冲，有缺陷钢坯的热态检查及清理，热装温度波动的控制对策等等。7、轧前除鳞 生产碳素结构钢在轧制前无需设

50、置氧化铁皮清除工序和设施，亦不会因此产生产品表面质量问题。只有在生产合金钢等有特殊要求的产品时，才设置高压水除鳞设施。8、轧后切头及切尾 由于高速无扭线材精轧机组是采用微张力轧制，在轧件头部及尾部失张段将出现断面尺寸大于公称断面尺寸偏差。失张段长度和张力值大小、机架间距以及精轧延伸系数成正比，同所要求公称断面尺寸偏差成反比。通常要将此超偏差段切除后交货。目前较合理的切除超差段是在集卷后打捆前的运输过程中，采用倒卷系统，由人工用液压便携剪先切去轧件尾部的超差段，之后将盘倒卷，使轧件头部超差段露在外面，再由人工用液压便携剪切去头部超差段。9、线材盘卷的压紧捆扎 由于高速线材轧机所生产的线材多是大盘