轧钢基础知识课件

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二、棒、线材的生产特点和生产工艺
1.棒、线材的生产特点
棒、线的断面形状简单，用量巨大，适合于大规模的专业
化生产。棒、线材的断面小、长度大，要求尺寸精度和表面 质量高。由于轧件长度大，轧制时间长，轧件终轧温降大， 易造成轧件头、尾尺寸公差不一致，并且性能不均。
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2.棒、线材的生产工艺
棒线材生产知识培训
青钢控股集团 第一型材厂
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棒线材生产现状
1.2007年全国钢铁总产量达到4.9亿吨，其中棒线材的产量 在总产量中比例接近40%，生产线近400条，钢铁生产明显过 热；
2.支撑棒线材生产的三大需求点： 公路建设、住宅建设和城镇化建设 随着今年下半年以来全球金融动荡，国家银根紧缩以上 三个的领域投资速度明显下降，需求减弱，市场疲软；
连铸可以明显节能、提高产品质量和收得率，已经在普 通钢种上得到了广泛得应用，但是对于硬线产品和机械结构 用钢，由于中心偏析和压缩比不足连铸质量难以保证。但是 随着电磁搅拌、低温铸造等技术得进步，使这些钢种也可以 采用连铸坯进行生产了。
2.2 加热
现代化的棒、线材轧制生产中，轧制速度很高，轧制过 程中温降较小甚至出现升温，所以棒、线材生产时坯料加热 温度较低。加热时要严防过热过烧，尽量减少氧化铁皮。对 于易脱碳得钢种，要严格控制高温段停留时间，采用低温、 快热、快烧等措施。
提高强度
控冷）减少偏析
弹簧钢 易切削钢
高强度、耐疲劳 提高车削效率和刀具寿命
严格控制成分，减少夹杂 控制夹杂物
冷加工材
硬线、轮胎用线 材
减少冷锻开裂 减少拉拔道次 省略软化退火
减少断线 提高强度
消除表面缺陷 高精度轧制
软化材料
消除表面缺陷和内部偏析 控制冷却
严格控制成分
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本厂产品种类及部分质量要求
现在棒材生产中还常见这种轧机，但线材生产中已被淘汰。
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2.现代化棒材轧机 近年来国内外新建棒材生产线大都采用平、立交替布置
的全线无扭轧机。粗轧机组采用易于操作和换辊得机架，中 精轧机采用短应力线高刚度轧机，电气采用直流的单独传动 或者交流变频传动。采用微张力和无张力控制，配合合理的 孔型设计，使轧制速度提高，产品精度提高，表面质量改善。
1.棒线材轧机的发展过程 棒、线材轧机布置经历了横列式轧机、半连续式轧机、
传统连续式轧机、Y型三辊式线材精轧机组、现代棒线材 轧机组五个发展阶段。 1.1 横列式轧机
图3.1 单列式和多列式棒、线材轧机布置图 （a）单列式 (b）多列式
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最早的棒线材轧机都是横列式轧机。横列式轧机有单列 式和多列式之分，见图3.1，单列式轧机是最传统的轧制方 法， 单列式轧机由一台电机驱动，轧制速度不能随轧件直 径的减小而增加，这种轧机轧制速度低，线材盘重小，尺寸 精度差，产量低。为了克服单列式轧机速度不能调整的缺点， 出现了多列式轧机，各列的若干架轧机分别由一台电机驱动， 使精轧机列的轧制速度有所提高，盘重和产量相应增大，列 数越多，情况越好。 1.2 半连续式轧
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表1.1 棒、线材的产品分类和用途
钢种
用
途
一般结构用钢材 建筑用螺纹钢 优质碳素结构钢
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
合金结构钢 弹簧钢
易切削钢 工具钢 轴承钢
重要得汽车零件、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 轴承
半连续轧机是由横列式机组和连续式机组组成的。早期 的形式见图3.2，其初轧机组为连续式轧机，中、精轧机组 为横列式轧机。粗轧机组是集体传动，指导思想是：粗轧对 成品的尺寸精度影响很小，可以采用较大的张力进行拉钢轧 制，以维持各机架间的秒流量，这种方式轧出的中间坯的头 尾尺寸有明显差异。
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图3.2 半连续式轧机 1-粗轧机组，2-中轧机组，3-精轧机组，4-卷线机
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图3.5 高速圆钢螺纹钢小型轧机布置图
1-加热炉，2-粗轧机，3-中轧机，4-棒材无扭精轧机组，5-高速冷床上料系统， 6-短尺收集，7-齿条式冷床，8-冷剪，9-移钢台架和计数装置，10-打捆机， 11-卸料台架
主要设备：（1）步进梁式加热炉；（2）粗轧机组”水 平/垂直”布置的悬臂式轧机;（3）中轧机组，预应力高刚度 卡套式轧机；（4）无扭棒材精轧机组；（5）冷床高速上料 系统；（6）高速下料的齿条式冷床；（7）棒材最佳剪切和 短尺收集系统；（8）冷剪设备；（9）棒材计数装置；（10） 棒材自动打捆机。
该机组用于生产小型或者中型断面型钢（等边、不等边 角钢，槽钢，扁钢，工字钢），年产量约60万吨。这种高度 灵活的轧机可以有不同的组合方式（水平/垂直交替，万能， 可倾翻机架），最佳的利用18个道次的不同组合生产不同的 产品。
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坯料规格：150*150*10000mm连铸坯； 产品规格：圆钢Ø18~80mm，螺纹Ø16(2切分）~59mm；
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1.3 传统连续式轧机 传统的连续式轧机主要是集体传动的水平辊底座，对线材进
行多线轧制，其基本形式见图3.3。由于这类轧机在轧制过程中 存在着扭转翻钢，所以轧制速度一般不高在20~30米/秒。
图3.3 连续式线材轧机布置示意图 1-加热炉，2-粗轧机组，3-中轧机组，4-预精轧机组，5-精轧机组，6-卷线机
棒、线材生产工艺流程：
冷坯加热 粗轧 中轧 （预精轧） 精轧 冷床
连铸坯热装加热
（线材）
飞剪 控制冷却
包装 检查 定尺切断
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2.1 坯料：棒、线材的坯料现在各国都以连铸坯为主，对于 某些特殊钢种有使用初轧坯的情况。目前生产棒、线材的坯 料断面一般为方形，边长大多为120~150毫米，最长可以达 到22米。
1.螺纹钢：（1）端部剪切正直，可以满足客户采用套筒机 械联接得要求；（2）钢筋表面不准有裂纹、结疤和折叠； （3）国内要求螺纹钢表面不准存在回火马氏体。
2.碳结钢：（1）表面不得有裂纹、折叠、结疤和夹杂；（2） 表面允许有局部发纹、拉裂、凹坑、麻点和刮痕，但不得超 出允许得偏差；（3）表面缺陷允许清除，但是清除处应圆 滑无棱角，不允许横向清除，清除宽度不得小于清除深度得 5倍，清除深度不得超过该尺寸圆钢的允许负偏差；（4）不 得有分层和缩孔残余，不得有高度大于5毫米的毛刺，用压 力剪切的条钢端部允许有局部变形。（5）条钢上的任何缺 陷不得进行焊补和填补。
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现在棒、线材生产一般是用步进式加热炉加热，由于坯 料较长，炉子较宽，为保证尾部温度，采用侧进侧出的方式。 步进式加热炉相对于推钢式加热炉具有以下优点：
（1）劳动强度低，不易发生拱钢、粘联的事故； （2）生产能力大，炉长不受推料比的限制； （3）加热质量好，坯料在炉内得运行速度可以精确控 制，可以避免受热不均和过烧得出现，当轧机发生故障时， 可以将坯料退出炉膛，同时也可以有效得避免坯料表面划伤； （4）加热的品种多，生产灵活； （5）自动化程度高，与现代轧机配合好。 但步进式加热炉也存在着结构复杂，投资大的缺点。
不锈钢 冷拔用软线材 冷拔轮胎用线材
焊条钢
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
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表1.2 市场对部分棒、线材产品的质量要求和生产对策
钢种
市场需求、发展动向
对应生产措施
建筑用螺纹钢筋 高强度、低温韧性、耐盐蚀
严格控制成分
机械结构用钢
淬火时省去软化退火，调质可以 软化材料（控制成分、控轧
图3.4 型、棒材一体化节能型轧机车间布置图 0-钢包炉，1-钢包回转台，2-连铸机，3-钢坯冷床，4-热储存装置，5-冷上
料台驾，6-步进式加热炉，7-粗轧机组，8-中轧机组，9-精轧机，10水 冷装置，11-分段剪，12-冷床，13-多条矫直机和连续定尺冷飞剪，14-
非磁性全自动堆垛机，15-打捆机和称重装置
年产60万吨，使用165*165*12000毫米坯料，产品
Ø6~40mm
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图3.6 多品种轧机设备布置图
1-进梁式加热炉；2-粗轧机组；6架悬臂式轧机；3-中轧机组，6架短应 力线式轧机；4-精轧机组，6架短应力线式轧机；5-水冷装置；6-
120*14.7米 步进式冷床；7-精整系统：多条连续矫直、连续冷剪切、自 动堆垛、打捆和收集；8-短尺收集装置
等边角钢36*36mm ~100*100mm； 槽钢 50 ~100mm； 扁钢 50*6 ~150*10mm； 钢 种：低碳、中碳、高碳、低合金和弹簧钢； 年产量：60万吨； 最高轧速：15m/s。
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步进梁式加热炉：以上机组都采用了上下对称加热的步进梁 式加热炉，这种形式的加热炉，钢坯在整个加热过程中基本 处于对称加热状态。钢坯加热温度均匀、质量好、无阴阳面、 加热速度快、炉底强度高。与步进底式或梁底组合式加热炉 相比步进梁式加热炉具有以下特点： 1.适合于加热各种钢种和断面的钢坯； 2.钢坯在炉内的加热时间短、脱碳少、氧化少、易于清除 炉底积渣。 3.炉底强度高，在产量相同的条件下，炉子的长度短。 在炉子的设计中采用以下几项措施： 1.采用最佳数量的温度控制段及合理的烧嘴选型和配置， 使坯料加热温度均匀； 2.步进梁采用分段结构，前后步进梁通过不同步距的调整， 能满足热装、冷装和轴承钢减少脱碳得要求；
3.弹簧扁钢：表面不应有裂纹、折叠、结疤、夹杂、分层及 压入得氧化铁皮，钢材得局部缺陷必须清除，清除时不应对
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钢材的使用造成有害影响，清除后不应使钢材小于允许得最 小尺寸，清除宽度不应小于清除深度得5倍，允许有从实际 尺寸算起不超过公称尺寸公差一半的细小划痕、压痕、凹坑 存在。 4.易切削钢：钢材表面不得有裂纹、折叠、撕裂和结疤。上 述缺陷必须清除，清理深度不得超过公差之半。不得有超出 公差之半的划痕、黑斑和麻点，发纹深度不得大于公差的四 分之一； 5.管坯钢：表面不准出现目视可见的折叠、结疤、夹杂和深 度大于0.2mm的裂纹。
由于棒材轧制时，轧件得终轧温度较高，为了保证产品 质量，所以要进行控制冷却，冷却得介质有风、水雾等。即 使对于一般得建筑用钢材，冷床也需要较大得冷却能力。
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线材精轧后得温度很高，为了保证产品质量要进行散卷 控制冷却，根据产品得用途有珠光体型控制冷却和马氏体型 控制冷却。
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三、棒、线材轧机的布置形式
线材——是热轧产品中断面面积最小，长度最长而且以盘卷状 态交货的产品，断面形状有圆形、方形、六角形和异型。 国外一般将棒材的直径定义为9~300毫米，线材的直径定 义为5~40毫米，呈盘卷状态交货的产品最大直径规格为40 毫米（现在已突破60mm）。 国内一般定义为棒材直径为10~50毫米，线材一般为5~10 毫米。 棒线材的用途十分广泛，除了建筑用的螺纹钢筋和线材等 被直接用作成品外，一般都要经过深加工才能制成产品。表 1.1为棒、线的分类及其用途。
3.国际上游原料价格不断上涨，成本压力不断加大。 在这种情况下作为棒线材生产厂家，要生存下来必须开
发新的产品品种，贴近市场客户需求，在生产中严格执行工 艺要求提高产品质量，努力增加本厂产品的市场竞争力！
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一、棒线材的种类和用途
棒材——一种简单断面型材，一般以条状交货，断面形状有圆 形、方形和六角形，以及建筑用螺纹钢筋（周期断面）等；
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图3.4示出了我国某钢厂所建得型、棒材一体化轧机，它 采用了直接热装的短流程节能轧机设备布置。
图中所示中厂房设备的主要参数为： 原料规格：120*120*12000毫米和150*150*12000毫米； 产品规格：圆钢Ø12~Ø60毫米，螺纹钢Ø10~Ø50毫米；
扁钢（25*5）毫米~（120*12）毫米； 角钢（45*28*4）毫米~（100*80*10）毫米； 槽钢（50*37）毫米~（126*74）毫米； 六角钢13 ~53毫米； 方钢12 ~50毫米； 工字钢100 ~126毫米。 钢 种：低碳钢、中碳钢、低合金钢、齿轮钢和弹簧钢； 年产量：40万吨。
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2.3轧制
为提高生产效率和经济效益，适合棒、线材的轧制方式 是连轧。连轧时一根坯料同时在多机架中轧制，在孔型设计 和轧制规程设定时要遵守各机架间金属秒流量相等的原则。
在棒、线材轧制过程中，前后孔型要交替得压下轧件得 高向和宽向，所以轧辊轴线全水平布置的连轧机，在轧制中 将会出现前后机架间轧件扭转得问题，这比较容易导致轧件 表面被扭转导卫划伤和轧制不稳定得问题。所以较先进的棒、 线材轧机一般采用平立交替的布置形式。现代化得棒材车间 机架数一般多于18架，线材轧制的机架数为21~28架。 2.4 棒、线材的冷却和精整