高速线材生产工艺技术【轧钢厂培训资料】-建筑设计规划-在线

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1)侧交45º的美国摩根型;
2)15º/75º的德国德马克(Demak) 型;
3)顶交45º的英国阿希洛(Ashlow) 型;
4) 0º/90º平-立布置的达涅利 (Danili)型。
各种机型各有优点,但基本工艺特点 差异不大,其中摩根机型应用最广泛。
现代高线轧机技术新进展
( l ) 无扭精轧机组。其发展趋势如下: 降低机组重心,降低传动轴高度,减少 机组的震动;强化轧机,增加精轧机组 的大辊径轧机的数量;改进轧机调整性 能。
控制冷却是分阶段控制自精轧机轧出的成品轧件的冷 却速度,尽量降低轧件的二次氧化量,可根据钢的化学 成分和使用性能要求,使散卷状态下的轧件从高温奥氏 体组织转变成与所要求性能相对应的常温金相组织。
高线轧机问世后,大盘重自然冷却使产品质量恶化 极为突出,这就使轧后控制冷却工艺被广泛采用,并随 用户对产品日益提高的要求而逐渐完善。轧后控制冷却 工艺已成为高速线材轧机不可分割的组成部分,是高线 轧机区别于老式线材轧机的特点之一。
线材表面不得有裂缝、折叠、结疤、夹层等缺陷,允 许有轻微的划痕。对冷镦、高碳钢丝和琴钢丝用线材,表 面质量要求更加严格,一般必须作酸洗检查。
含碳量在0.3%以上的线材,应严格控制其表面脱碳, 否则脱碳后的线材表面变软,疲劳强度降低。
质量控制手段
各种高质量的线材在质量控制上需要各工序 都具备生产高质量线材的能力,即:
颗粒最长达133μm,一般为≥50μm,进口国外线材最大≥30μ m,一般8μm左右。
(5)钢中气体含量也普遍比国外线材高,〔H〕、〔O〕、 (N〕一般比国外线材高1~2倍甚至更高。
其它差距
主要表现为线材在钢材中的比例、控 冷线材比、硬线比、合金线材比、制品用 线材比、线材直径、大规格盘条、盘重、 减面率、氧化铁皮量、散捆率、尺寸偏差、 不圆度、通条屈服应力差、含碳量、含磷 量、含硫量等方面。
2 采用控温轧制与低温轧制。 3 高精度轧制设备。 4 粗轧机组的改进。
三、高线轧机生产工艺
坯重与盘重
盘重是线材轧机的基本工艺参数之一。近年 盘重随轧制速度的提高得到迅速增加。盘重可 增大到1000~2000kg,个别的甚至达到2500kg。
随着连续铸钢技术的发展和轧制速度的提高, 轧机采用的坯料已从原来的边长为80~100mm的 方坯逐步发展到边长为110~130mm的方坯,个 别轧机已采用了边长为180~200mm的方坯,为 满足增大盘重的需要,坯料断面还有继续增大 的趋势。
保证高速轧制的主要工艺条件
主要条件是保证原料质量、轧件精度、轧件温度。 应保证进人精轧机的轧件偏差不大于±0.30mm。当 成品精度要求小于±0.15mm时,进入精轧的轧件偏差不 应大于成品尺寸偏差的2倍。必须严格控制钢坯尺寸精 度,钢坯尺寸的波动对粗轧前几道影响较大。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。 要保证轧件精度,轧机精度必须高,必须减少槽孔 加工误差和轧机部件间不可控制的配合间隙等造成的偏 差误差。 要保障轧件精度,必须保证轧件温度均匀稳定, 要求加热温度均匀、控冷设施灵敏。
目前我国拥有线材轧机近110套, 其中复二重轧机占一半,横列式线材 轧机有近30套(将逐步被淘汰);其 余40多套属于高速线材轧机,其中从 国外引进的高水平线材轧机有20多套, 国产高速线材轧机有近20套。2004年, 全国线材生产中,高线比已经超过55%; 但优质硬线比约10%,精炼比不到
30% 。
在轧制速度不断提高的同时也解决了 大盘重线材的控制冷却问题,因此从根本 上解决了盘重增大后,内层的线材长时间 在高温下停留生成粗大的晶粒,使内外圈 线材的力学性能差别很大、表面氧化铁皮 厚等问题。
高线轧机的发展
目前世界上应用最广泛的摩根型高速无扭 轧机是美国摩根(Morgan)公司1962年开始研 制的,1966年首先应用于加拿大钢铁公司哈密 尔顿(Hamilton)厂,其轧制速度43~50m/s。 同时摩根公司和加拿大斯太尔摩(Stelmo)公司 联合开发了线材轧后控制冷却系统,称之为斯 太尔摩线。
20世纪初,开发了半连续式轧机。粗轧及中轧采用 连轧,精轧机组仍采用横列式轧机(复二重轧机是半连续 式轧机的一个特例)。轧制速度提高到16m/s,盘重增加 到100kg左右,尺寸精度较横列式为好,但品种及质量未 有根本好转。
20世纪60年代是线材生产技术发展的 兴盛与创新时期,最高轧制速度达到了 35m/s,盘重达到了550kg,精度达到了± 0.25mm 。
4 线材偏析度:S、P为10%、C、Mn为3%
(最大)(对成分上限而言);
【轧钢厂培训资料】
高速线材生产工艺技术
一、线材生产发展历程
概述
线材一般是指直径为5~16mm的热轧圆钢或相 当该断面的异型钢,因以盘卷状态交货,统称为线
材或盘条。国外线材规格已扩大到Φ50mm。常见线
材多为圆断面,异型断面线材有椭圆形、方形及螺 纹形等,但生产数量很少。
线材品种按化学成分分类,一般分为低碳线材 (称软线)、中高碳线材(硬线),还有低合金与 合金钢线材、不锈钢线材及特殊钢线材(轴承、工 具、精密等)几大类。量大面广的品种属碳素钢线 材,占线材总量的80~90%。
国内外线材生产现状
据不完全统计,目前世界上有近300条高速线材轧 机,其中高速无扭线材轧机约260套(摩根式占170 套),年产线材约7000万吨。其中高线产量约占80% 以上,线材产量占钢材总产量9~10%。各国的输出 量与输人量平均在20%左右。美国是世界上最大的线 材输人国,每年线材消费量约800万吨,而本国每年 只生产400~450万吨,输人量占40~50%;日本是世 界上线材输出量最大国,每年线材产量约750万吨, 输出量约200万吨;世界上线材产量最大的国家是中 国,2004年线材实际产量为4940万吨(其中1/3以上 的线材,是复二重轧机生产的)
高精度轧机生产的成品尺寸精度皆可达到
±0.15mm。由于高精度轧机置于水冷区之后, 轧制温度低(在奥氏体、铁素体两相区),可 以收到形变热处理的效果,能改善线材的力学 性能。
高速线材轧机一出现就显示出极大 的优越性,继美国之后,其他一些国家 和公司也纷纷创新高速线材轧机,出现 了各种机型,目前基本上有四种:
摩根新式精轧机发展经历了6个阶段,精轧 机的轧制速度从第I 代的43m/s,到第Ⅵ代的 100m/,提高了1.3倍。
摩根公司80年代中期研制的高精度轧机是 高速线材轧机的又一突破。该高精度轧机是在 精轧机后面的水冷段之间或夹送辊之前再增加 一对或两对轧机。轧机型式如同现在的精轧机, 是顶交45º。原精轧机将轧制断面放大,高精度 轧机再精轧减径,每两道次减径lmm左右。既可 提高轧制速度又可提高轧件精度。
高线轧机的高质量控制要求
线材产品质量包括外形、尺寸精度、表面质量、化学 成分、金相组织及力学性能几个方面的内容。随着生产技 术的发展,用户对产品质量提出越来越高的要求。如:
目前φ5.5mm线材的尺寸精度可达±0.lmm,个别的甚
至可达±0.05mm。提高外形尺寸精度,一方面能减小超差 废品,提高收得率,另一方面,可为金属制品提供优质原 料,提高拉丝效率和拉模寿命,减少拉拔道次及动力消耗。
轧后切头及切尾
高速无扭线材精轧机组采用微张力轧制,轧件 头部及尾部失张段断面尺寸大于公称断面尺寸。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。超差段可以在散卷 空冷运输机上用人工切除,但在延迟型控制冷却过 程中因为无保温罩段过短操作困难,而且切除头部 时容易造成线圈拉乱变形,集卷困难。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
高速线材轧机与其他先进技术一样也是时代的产物, 是冶金技术、电传电控技术、机械制造技术的综合产物。
据记载,世界上第一台线材轧机问世于17世纪,当时 是用锻坯轧制线材。18世纪中期出现了比较正规的线材轧 机,由粗轧及精轧两列横列式轧机组成,其轧速不超过 8m/s。
(3)1993~1994年,国产线材大幅增长,
但满足不了国民经济迅猛增长的需求, 造成线材大量进口,线材自给率降到 历史最低点57%。
(4)1995~1999年,国产线
材年净增长200万吨以上,高速 线材产量逐年大幅度提高, 到1999年高线比达46.7%, 这又是一个可喜变化。
理化性能差距
差距主要表现在以下方面: (l)化学成分。国外线材波动小且稳定,[C]%一般波动在 个范围;国内在6~8个范围,头尾偏析更严重。 (2)表面质量主要表现在脱碳层深度方面,国产一般为 0.023~0.14mm,最深为0.23~0.35mm;国外一般0.02~0.0 (3)金相组织。进口线材实测奥氏体晶粒度为5~6级,很均 匀,索氏体一般85%以上。国产线材奥氏晶粒度2~7级,很不 匀,索氏体一般达不到85%, (4)非金属夹杂。国产线材夹杂多且颗粒很大,尤其是A12
一般将轧制速度大于40m/s的线材轧机称为高 速线材轧机。
高速线材轧机的生产工艺特点: 连续、高速、无扭和控冷。其中高速轧制是最 主要的工艺特点(此外,单线、微张力、组合结构、 碳化钨辊环和自动化 )。
高速线材产品特点: 盘重大、精度高、性能优。
轧制速度是高速线材轧机发展水平的标志, 按照轧制速度可将现代轧机分为如下几代:
(l)1986年前,无高速线材轧机,高线比为零;线
材自给率为60%。国内线材缺口很大,每年进口线材200 300万吨。国产线材质量较差,盘重小、化学成分不稳定、 表面质量差、尺寸公差大、性能也较差等。
(2)1988~1992年,国产线材有很大改观,高线比 近30%,线材自给率达100%,进口逐年减少,出口逐年增 加,历史性变化的1991年,线材出口大于进口。
四、重要品种开发的 主要技术要求
1、钢帘线用线材
钢帘线是线材制品中高技术含量产品,不但生产装 备昂贵,生产工艺也非常繁杂,是线材制品中质量要求 最为严格的产品之一,所以是最难生产的品种。钢帘线
在加工过程中,其单丝直径小至0.15mm ,从Φ5mm 的
线材开始拉拔,长度延伸达1344 倍,而在随后的双捻中 还要经受扭转、弯曲和拉伸等一系列变形。在工艺稳定 的情况下,凡是断头率高,力学性能不合格等情况,通 常与线材质量有关;同时,钢帘线作为汽车轮胎的橡胶 骨架材料,要承受弯曲拉伸复合交变载荷及冲击载荷等; 因此,必须选用最优质线材方能满足高强度、抗疲劳、 耐冲击等性能要求。国内外都没有钢帘线用线材专门国 家标准,往往是线材企业有对外保密的严格内控标准。
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。
控轧及轧后控制冷却
以高速连续、大盘重方式生产的高线产品,终轧温 度比普线轧机更高,必须采用轧后控制冷却工艺。
l )必须是控制冷却线材(斯太尔摩型),
金相组织必须是细珠光体,奥氏体晶粒度2~5
级(ASTM),必须能够经受90%以上总压缩率,
不许用铝脱氧;
2
脱碳、完全脱碳不允许存在,局部脱
碳最大0.10mm;
3 夹杂、塑性夹杂(A、C类)最大2级,
(JK);脆性夹杂(B、D类)最大1级(JK);
钛和鋯的氮化物不允许存在;
第一代,1966~1969年,轧制速度43~50m/s; 第二代,1970~1975年,轧制速度50~60 m/s; 第三代,1976~1978年,轧制速度61~75m/s; 第四代,1979~1980年,轧制速度75~80m/s; 第五代,1981~1985年,轧制速度80~100m/s; 第六代,1986年以后,轧制速度100~120m/s。
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