第二篇 型棒材生产-10章

10.1.2 线材的品种

线材是热轧材中断面最小的一种，国内一般把产品断面直径为Φ5～13mm并 成盘卷状态交货的产品称为线材；国外已将断面直径扩展为Φ5～38mm，呈 盘卷交货的产品最大断面直径规格为40mm； 形状主要为圆形，其他有：方形、六角形和异形等； 钢种：普碳、优碳、碳素弹簧钢、合金结构钢、合金弹簧钢、轴承钢、合金工 具钢、不锈钢、电热合金钢等
10.2.3.4 高精度轧制技术


对钢材尺寸，尤其是棒材：指直径公差控制
措施：真圆孔型和三辊孔型严格限制轧件高向、宽向尺寸，或在成品孔型后设 置专门的定径机组机采用尺寸自动控制AGC系统等

措施：利用无孔型轧制、共用孔型轧制等手段，改变轧制规程，改变产品规格。 产品精度：±0.10mm， 发展目标：±0.05mm，
半连续式小型轧机粗轧机的另一种形式是机架横移的二辊可逆式轧机
缺点：横列式机组限制了轧制速度，不易实现自动化，影响了轧机的经济技术指标。

箱型共轭轧制：是指在上下同一垂直面的一对孔型中，中辊轧槽既是上孔的一部分， 同时又是下辊的一部分，即中辊轧槽为这一对孔型所共用，此即为共轭孔型。如下 图所示：
10.2 棒材生产

棒线材－轧线及产品
棒线材用途
汽车使用棒材、线材约150公斤，占车体重量的10％左。其中，棒 钢和线材是发动机部件（曲轴、コンロッド、凸轮轴、阀弹簧等）和传 动系统部件（齿轮类、プロペラシャフト等）不可缺少的材料。
棒线材用途

在建筑物和结构物方面，PC（Prestressed Concrete）钢板、PC钢线用于电信柱等 的柱子和混凝土的加强材料，桥梁用钢线用于吊桥、斜拉桥的缆绳（写真2）。这 些钢材的共同特征是强度高，钢棒、钢线的强度是通常钢筋的3－4倍。
10.2.2.1 小型棒材轧机的布置
（1）横列式轧机：

最早的棒材轧机是横列式轧机。

轧线由一架或两架三辊式Φ400mm轧机和一列5－7架Φ250mm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使用55－90mm方坯作原料，生产Φ12－25mm的圆钢和螺纹钢， 年产量在2－12万吨之间。
冷床
定尺切断
检查 （探伤）
包装

冷却介质：水、水雾等；一般建筑用钢材，冷却需要较大的冷却能力; 余热淬火：外表有较高的强度。内部具有较好的塑性和韧性； 余热淬火可使建筑钢筋的平均屈服强度可提高约1/3.
10.2 棒材生产
10.2.2 小型棒材轧机的布置
旧式生产生产方式：连续式、半连续式和横列式； 现代化生产方式：连轧生产方式，轧机数目较多，分为粗轧、中轧、精轧；
10.2.1 棒材的生产工艺
10.2.1.1 坯料 （1）坯料形状

以连铸坯为主，对于某些特殊钢种有使用初轧坯的情况。 坯料断面形状：一般为方形，边长120－150mm
（2）坯料检查

冷装炉：一般钢材采用目视检查，手工清理方法；对质量要求严格的钢材， 则采用超声波探伤或荧光粉方法进行检查和清理；
年产量：40万吨
10.2 棒材生产
10.2.2.2 型、棒材一体化节能型轧机
当今型、棒材一体化轧机发展的趋势; 直接热装的短流程节能型轧机设备布置：

见图3－10－1
特点：

粗轧机共用一套系统；－－提高设备效益； 中、精轧机孔型系统按产品分组对应；－－对应产品
每组轧机后均设有飞剪，对轧件进行切头和切尾；－－－生产灵活
棒线材用途

此外，棒钢和线材制作的螺栓、螺母、各种弹簧等以工程机械开始在广泛 的领域中使用，我们身边的钢琴弦、吉他弦、渔线也屡见不鲜。这些最终 产品的的形状和性能各种各样，但是都是用钢棒制造出来的，在新日铁室 蘭製鉄所、釜石製鉄所、君津製鉄所生产棒钢和线材
日本棒线材产量的变化情况
10.1 棒线材的种类和用途


对易脱碳钢种，严格控制高温段停留时间，采取低温、快热、快烧等措施；
一般采用步进式加热炉，采用侧近侧出方式； 为适应热装热送或连铸直轧，有点采用电感应加热、电阻加热以及无氧化加热
10.2 棒材生产
10.2.1 棒材的生产工艺
10.2.1.2 加热和轧制
（2）轧制：

适合棒材的生产轧制方式是连轧； 孔型设计和轧制规程设定时要遵守各机架金属秒流量相等的原则； 棒材轧制过程中，应交替压下轧件的高向和宽向，这样才能由大断面坯料得到小断


10.2 棒材生产
10.2.2.1 小型棒材轧机的布置
（3）连续式小型轧机特点

粗轧机采用易于操作和换辊的机架，中轧机组采用短应力线的高刚度轧机，电
气传动采用直流单独传动或交流变频传动；

微张力和无张力轧制：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。

机架间设有立式上活套，以实现无张力轧制保证产品的尺寸精度。 机架配备有快速换辊装置，换辊时间5－10min，轧机作业率大为提高
精轧机后设有在线淬火－回火装置；－－提高产品性能
10.2 棒材生产
10.2.3 棒材轧制新技术
10.2.3.1 直接使用连铸坯
连铸技术的进步是推动包括棒材轧机在内的整个冶金技术发展最主要的动力

普碳、低合金钢和大部分合金棒材轧机都已连铸坯为原料，且品种不断扩大； 普通棒材轧机使用的坯料断面一般在130mm*130mm－150mm*150mm左右，坯料单 重1.5－2.0t,有的达2.5t。
10.2 棒材生产
10.2.3 棒材轧制新技术
10.2.3.5 低温轧制技术

高速连轧过程产生的变形热，使轧件温度基本维持不变，甚至有所升 温，为低温轧制创造了条件； 低温轧制定义：低于常规温度下的轧制，低温轧制不仅可以降低能耗， 减少金属烧损，还可以提高产品质量，

低温轧制规程： （1）降低开轧温度：从1000－1100℃降至850－950 ℃. （2）不仅降低开轧温度，还利用机组间的冷却段将终轧温度降至再结晶温度（ 700 －800℃）以下，并配以40－50%的变形量，完成变形热处理过程 缺点：轧制力及轧制功率增加，设备能力不足；堆钢等问题
第三篇 轧制理论与工艺
10 棒线材生产
新钢精神 -- 创新 奉献 超越
10.1 棒线材的种类和用途
10.1.1 棒材的品种

棒材的品种按断面形状分为圆形、方形和六角形以及建筑用螺纹钢等； 棒、线材的断面形状主要还是以圆形为主。
国外通常认为：棒材的断面直接为Φ9～300mm； 国内一般认为：棒材车间的产品范围是断面直径为Φ10～50mm；
具体对于棒材： 针对多品种、小批量生产，研究棒材柔性轧制技术

措施：利用无孔型轧制、共用孔型轧制等手段，改变轧制规程，改变产品规格。
技术条件：长寿命轧辊、快速换辊技术等 ； 技术关键：各道次轧件的稳定性、轧件断面高宽比控制、采用夹持型较好的导 卫装置等
10.2 棒材生产
10.2.3 棒材轧制新技术

切头、切尾量相对减少，定尺率提高，有利于提高金属收得率；
连铸已达4.3m/min的拉速生产130mm*130mm,就铸机本身来说，质量和产量已满 足生产，不需更大断面的铸坯。

合金钢连铸水平不断提高，优碳、合金结构、弹簧钢、奥氏体不锈钢、轴承钢
等均可直接进行连铸。铸坯尺寸：160mm*160mm－240*240mm

连铸技术推动了棒材轧制生产水平的提高
10.2 棒材生产
10.2.3 棒材轧制新技术
10.2.3.2 连铸坯热装热送或直接轧制
无缺陷铸坯连续生产是实现热送的前提

650－800℃热装，相当于加热炉提高20－40%，且减少烧损； 若900－1100℃热装，则节能可达80－85%； 其他附属收益：减少库房、人员、设备，缩短生产周期等；
10.2 棒材生产
10.2.3 棒材轧制新技术
10.2.3.6 无头轧制技术 （1）定义：连铸连轧或采用焊接方法将铸坯首尾焊接在一起，连续供坯，不断 轧制，在一个换辊周期内，轧件长度可无限延长的轧制工艺； （2）优点：

减少切损 棒材定尺率接近100%； 生产率提高12－16%； 对导卫和孔型无冲击，不缠辊； 生产成本（能耗和设备维护）降低了2.5%－3%； 尺寸精度高，能明显减少轧件纵向尺寸和性能不均现象。
缺点：存在扭转轧制，精轧机列间有围盘，速度低，生产率低，轧件温差大，产品精度
低，坯料规格小，单重小，收得率低。 淘汰或改造已成其发展趋势
10.2 棒材生产
10.2.2.1 小型棒材轧机的布置
（2）半连续式小型轧机：

由横列式轧机和连续式机组组成。


粗轧机多为一架或两架三辊式轧机，采用箱型共轭轧制。
10.1.3 棒线材的用途
（1）直接被使用：

钢筋混凝土、配筋和焊接结构等方面；
（2）经过深加工才能制成成品：

各类商品钢丝、专用弹簧钢丝、汉斯、冷镦钢丝等 深加工方法：拉拔、锻造、挤压、回转成形和切削等 棒、线材的断面形状主要还是以圆形为主。
10.1 棒线材的种类和用途
钢 一般结构用钢材 建筑用螺纹钢筋 优质碳素结构钢 合金结构钢 弹簧钢 易切削钢 工具钢 种 用 途 一般机械零件、标准件 钢筋混凝土建筑 汽车零件、机械零件、标准件 重要的汽车零件、机械零件、标准 件 汽车、机械用弹簧 机械零件和标准件 切削刀具、钻头、模具、手工工具
面的棒材；

较为先进的棒材轧机，其轧辊轴线是平、立交替布置，投资较大； 棒材生产轧制道次，连轧轧机机架数量一般多于18架； 为提高产品性能和质量，往往采用控制轧制和控制冷却技术。
10.2 棒材生产
10.2.1 棒材的生产工艺
10.2.1.3 冷却和精整
棒材一般的冷却和精整工艺流程：
飞剪
控制冷却 （余热淬火）
（1）建材用螺纹钢和线材：主要是要保证其化学成分并具有良好的可焊性， 要求物理性能均匀、稳定，以利于冷弯，并有一定的耐蚀性； （2）拔丝原料用线材：要求直径较少，并保证化学成分和物理性能均匀稳定、 金相组织尽可能索氏体化、尺寸精确，表面光洁，对脱碳层深度、氧化铁
皮等均有一定的要求。
10.2 棒材生产


需实现全流程的在线、离线协同化，保证节奏匹配和工序节奏匹配。
缓冲措施：设置保温罩、双步进梁式加热炉、热坯中间装入、冷坯炉尾装入的 双段炉等多种形式
10.2 棒材生产
10.2.3 棒材轧制新技术
10.2.3.3 柔性轧制技术

定义：柔性化轧制是指将组织性能在线优化控制技术应用于轧制过程， 用同一种成分的坯料来生产不同性能的产品，简化炼钢和连铸的操作 和管理，利用对钢材性能柔性的控制实现轧制生产的大规模定制。
10.2.2.1 小型棒材轧机的布置
（3）连续式小ห้องสมุดไป่ตู้轧机：

当前最为流行、用的最多的一种小型轧机。

常用坯料：130mm*130mm-150mm*150mm，坯料单重为1.5-2.5t。小型连续式轧机的经
济规模在年产30－60万吨之间。 新建棒材轧线轧机多为平、立交替布置，实现全线的无扭轧制，以利于提高产品的 表面质量，减少操作事故。机架多为偶数道次组合，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。 18机架组成的小型轧机是当今最为典型的碳素钢小型轧机，并分为粗、中、精轧机 组。
10.2 棒材生产
10.2.2.2 型、棒材一体化节能型轧机
当今型、棒材一体化轧机发展的趋势; 直接热装的短流程节能型轧机设备布置：

见图3－10－1
厂房设备参数：

原料规格：120mm*120mm*12000mm，150mm*150mm*12000mm ； 产品规格：圆钢、螺纹钢、扁钢、角钢、槽钢、六角钢、方钢、工字钢； 钢种：低碳钢、中碳钢、低合金钢、弹簧钢、齿轮钢。

热装炉或直接轧制工艺：必须保证无缺陷高温铸坯的生产。
有缺陷的铸坯：可进行在线检测和热清理，或将其剔除，成冷坯后再进行常
规工艺入炉轧制
10.2 棒材生产
10.2.1 棒材的生产工艺
10.2.1.2 加热和轧制 加热和轧制工艺流程： 冷坯加热 连铸坯热装加热
（1）加热：

粗轧
中轧
精轧
加热温度较低，严防过热或过烧，要尽量减少氧化铁皮；
轴承钢
不锈钢 冷拔用软线材 冷拔轮胎用线材 焊条钢
轴承
各种不锈钢制品 冷拔各种丝材、钉子、金属网丝 汽车轮胎用帘线 焊条
10.1 棒线材的种类和用途
10.1.4 对棒线材的质量要求

棒线材质量要求愈发严格 质量要求：表面质量、综合力学性能 总体要求：提高内部质量，根据深加工的种类，材料本身应具有合适的性 能，以减少加工工序，提高最终产品的使用性能。