高线工艺及设备选用

高线生产工艺及设备选用1.工艺流程说明1.1上料和加热热装：连铸坯由热送辊道送至热送跨内的旋转辊道，经转向后送至提升机上，提升机将钢坯提升至5.0m平台上的入炉辊道上。

不合格的钢坯在入炉辊道上由废坯剔除装置剔除，合格钢坯经测长后，由炉外和炉内辊道逐根送入步进梁式加热炉。

冷装：冷连铸坯在连铸车间冷却、存放。

按生产计划，用吊车将坯料吊至连铸车间的冷坯上料台架上，由热送辊道送至热跨内的旋转辊道，经转向后送至提升机上，提升机将钢坯提升至5.0m平台上的入炉辊道。

不合格的钢坯在入炉辊道上由废坯剔除装置剔除，合格钢坯经测长后，由炉外和炉内辊道逐根送入步进梁式加热炉加热。

钢坯在炉内加热至1000~1150℃出炉。

1.2轧制采用全连轧方式组织生产。

钢坯出炉后，经辊道将轧件送入由8架平立交替布置的短应力线二辊轧机组成的粗轧组进行轧制，轧件出粗扎机组经1#飞剪切头后，再进入由四架平立交替布置的短应力线二辊轧机组成的中轧机组继续轧制。

轧件出中轧机组由导管经侧活套器进入四架平立交替布置的悬臂辊环式预精轧机组，预精轧机组机架间设有立活套器，对轧件进行无张无扭轧制。

从预精轧机组轧出的轧件经中间水箱冷却，以保证进精轧机组所需的轧件温度，再经2#飞剪切头、侧活套进入无扭精轧机组。

1.3控制冷却线材自精轧机组出后，进入控制冷却线的水冷段，进行控制水冷，以控制合适的成圈温度和氧化铁皮的生铁量。

然后由夹送辊送入吐丝机吐丝圈，均匀分布到辊式散卷冷却运输机上，进行控制空冷。

冷却后的线环在集卷站收集成盘卷。

1.4精整盘卷经芯棒旋转翻平后由挂卷小车运至打捆跨挂到P/F运输机横钩上，在运输过程中继续进行冷却，同时进行外表质量、外形尺寸检查；取样；切头、切尾及修剪，经压紧打捆后运输至成品跨进行称重、标记、卸卷，再由吊车将盘卷吊至成品库，呈梯形堆放。

1.5废钢及氧化铁皮清除切头和碎断了的废轧件落至平台下废料筐，由叉车送至堆料场整理存方，由汽车运出。

落入铁皮沟内的氧化铁皮，用水冲至沉淀池定期用抓头吊车抓出虑干后，由汽车运走。

细颗粒氧化铁皮和废油在水处理站凝结沉淀，制成泥饼，由汽车外运。

2.生产工艺流程框图及工艺特点生产工艺流程框图见下图热连铸坯辊道输送，旋转热坯提升机提升热坯提升机提升 辊道输送，旋转 合格冷连铸坯 水平二辊式粗轧机组飞剪切头，事故碎断预精轧机组轧制4道中轧机组轧制4道中间水箱水冷飞剪切头，事故碎断45°精轧机组轧制水冷段控制冷却吐丝机布线圈散卷运送控制风冷集 卷出炉辊道步进式加热炉加热检查，取样 打 捆 称重，挂牌 卸 卷入库，发货 斯太尔摩冷却翻卷，挂卷2.1高线轧机生产的主要工艺特点通常高线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。

①高速线材轧机的高速轧制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控轧及轧后控制冷却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，是散卷状态下的轧件从高温奥氏体组织转换成与所要求性能相对应的常温晶像组织。

它已是高线轧机不可分割的组成部分。

③高速轧机的高质量控制车间设计的质量控制上需要各工序都具备生产高速线材的能力：a.保证原料质量。

要求原料段具有原料检测、检查与清理修磨得手段，使投入的原料具有生产优质线材的条件b.采用步进式加热炉，以保证灵活的加热制度c.在单线生产时粗轧采用平立机组，减少轧件刮伤d.尽可能使用滚动导卫及硬面轧辊，保证轧件表面质量。

3.高线生产的主要设备概况一个完整合理的高速线材生产主要由以下设备组成；加热炉、粗中轧机、预精轧机、精轧机、、斯太尔摩冷却线等组成。

要成功的设计一条高速线材生产线，合理的选择生产设备十分重要。

选择设备的原则是在选择成熟设备的基础上考虑先进性，在保证工艺的条件下考虑经济性。

以下就高速线材车间的主要设备的特点作较全面的论述。

3.1加热炉在高速线材生产中常见的加热炉有推钢式和步进式，步进式加热炉又可分为步进梁式和步进底式。

具体比较见下表。

几种常见的加热炉比较推钢式步进底式炉步进梁式梁底组合式损伤重少无无能耗高低较低低烧损0.5% 1.0% 0.75% 0.8%脱碳层1~2mm 1.0mm 0.5mm 0.7~0.8mm造价100% 115% 120% 115%步进式加热炉的特点：①产量高。

坯料四面受热，大大缩短加热时间，能很好地满足高线加热坯料量较大的的要求。

②加热质量好。

钢坯在加热炉内散开布置，加热温度均匀，不会出现一般推钢式加热炉炉底处水管产生的黑印；钢坯与步进梁无摩擦，避免钢坯底面划伤；加热时间短，减少钢坯氧化量及脱碳层；坯料芯部和底部温差小，全长加热均匀。

③操作灵活。

操作不受钢坯外形的限制，炉长不受推钢长度限制，变换品种容易；步进梁可作“踏步”动作，使钢坯温度均匀；空炉出炉简单，时间短，劳动强度低。

进出料方式：出料采用侧出料，进料有侧进料（密封性好）；端出料（料好排）。

综上所述，目前高速线材生产所用的加热炉是步进式加热炉。

3.2粗中轧、精轧及预精轧机3.2.1 粗轧机类型很多，有摆锻式、三辊行星式、紧凑式、平立交替式、水平二辊式等形式。

由于摆锻式、三辊行星式已基本不用，紧凑式主要用于老厂的改造场地的限制，所以重点总结平立交替式和水平二辊式。

平立交替式：可实现轧件无扭轧制，特别适合高级线材的生产，另外可实行无孔型轧制。

现已有平立可转换轧机，可实现多线生产，但造价较高。

以前用于高级钢的生产，现也普遍应用于碳结钢生产。

水平二辊式：这种形式的粗轧机应用较普遍,尤其适用于以碳素结构钢低合金钢为主的多线轧制。

其主要形式是闭口机架、短应力线轧机和预应力轧机。

3.2.2 预精轧机当前多采用平立交替布置，具有悬臂式轧辊的予精轧机，其主要优点有以下几个：①由于机架平立交替布置，实现了活套轧制，可以消除粗轧和中轧轧制时不可避免产生的堆、拉钢现象而造成的轧件尺寸不均匀，从而使精轧机组得到尺寸稳定且均匀的轧件，这对获得高精度的线材创造了极为有利的条件。

②机架间设有活套从而实现了无张力轧制，消除了由于堆拉钢而造成的轧件头、尾尺寸差，减少了切头、切尾，提高了成材率。

③本机组采用悬臂轴，碳化钨辊环，硬度高，每孔轧出量可成倍提高，更换辊环方便，提高了作业率。

④到预精轧轧件的断面较小，为保证轧件断面形状正确、尺寸精确和工艺稳定，道次变形小，悬臂式轧辊的予精轧机完全完足要求，其以设备重量轻、占地小。

因此，采用平立交替布置的悬臂式予精轧机组是合理的，不仅提高了轧机作业率,更重要的是保证了产品质量，提高了金属收得率，降低了生产成本。

3.2.3精轧机组是高速线材轧机最重要的、最关键的设备之一。

当今世界主要有四种流行机组：摩根、阿希洛、德马克、达涅利。

几种机型的主要特点如下表所示：序号结构和参数主导机型摩根型德马克达涅利阿希洛1 工作机座布置形式侧交45，后为顶交45侧交45，后改为15/75。

平立交替顶交452 辊环直径φ8 “×5+φ6”×5 φ210×10 φ210×2+φ165×8φ210×103 辊缝调整机构偏心套式调整机构偏心套式调整机构偏心套式调整机构带液压平衡的摆臂式4 机架中心距800～750mm 800mm 750及650mm 920mm5 传动装置利用伞齿轮改利用伞齿轮仅利用伞齿轮利用伞齿轮变传动方向且变速改变传动方向变速由圆柱齿轮完成改变传动方向且变速改变传动方向且变速一般采用摩根第六代v型超重型轧机，它主要有以下几个优点：①采用顶交45°机型，传动轴至地面设备机组距离短小，设备重心低，倾动力矩小。

机组稳定性好，震动小，噪音低，重量小、刚性大。

②操作视野开阔，便于操作管理。

③主电机功率大，为进一步提高精轧操作速度和实现低温轧制创造了条件。

④机架承载能力大，提高了轧制精度，最高轧制速度可达140m/s,成品范围大,生产率极高，是目前无扭精轧机的主导机型。

3.3斯太尔摩冷却线和高线轧辊的使用特点和条件3.3.1斯太尔摩冷却控制冷却线是高速线材生产的主要技术之一。

为避免当线材盘卷在800℃～1050℃高温下自然冷却时，因盘卷内外温差大而导致表面严重氧化、盘卷内部不符合要求、机械性能低、拉拔性能差等问题，为此目前新建的高线都选择了斯太尔摩冷却线，斯太尔摩冷却线有三种形式:标准型、缓慢型、延迟型，具体比较见下表：三种斯太尔摩冷却线的比较类型标准型延迟型缓慢型设备特点链式或辊式运输机，风冷，造价低有绝热面板，侧墙，顶盖的运输机，造价低，产量较大有绝热面板，侧墙、顶盖、电热烧嘴的运输机，造价高，产量低冷却速度 4.44~10C/s 1.11~10C/s 0.28~10C/s 最小运输速度0.254m/s 0.051m/s 0.051m/s低碳钢和低合金钢有一定的软化退火效果，不适合于生产低碳、低合金钢比标准型软化效果好、低合金钢的抗拉强度可降低3~4Kg/mm有较好的软化效果、低碳钢和低合金钢最合适中碳钢和高碳钢冷镦处理介于空冷和铅浴处理之间、适用于中、高碳钢生产比标准型好，用于紧固件的中碳钢生产，抗拉强度可减少10~15%有利于冷镦加工比延迟型好，比较接近铅浴淬火处理水平合金钢适用于一般生产要求，比延迟型综合性能差软化退火比标准型好,有利于提高综合机械性能,减少二次氧化铁皮,提高表面质量软化退火效果最好，综合机械性能最好综上：延迟性斯太尔摹冷却线可以较灵活的控制冷却工艺，根据钢种的用途和性能要求，进行最佳的工艺配合，特别适用于要求轧后缓慢冷却的低合金与合金类钢种，因而在新品种开发领域有着广阔的前景。

此外，采用斯太尔摹冷却工艺生产和开发的各种线材氧化铁皮少，在组织和性能上能较好的满足用户需求，使线材在后续加工中可省略热处理与酸洗工序，降低加工成本。

3.3.2高线轧辊的使用特点和条件轧辊最主要的出发点是保证线材的表面质量。

耐磨性是轧辊最主要的指标。

粗轧：压下量大，轧制条件恶劣，以强度、韧性为主。