年产80万吨高速线材开题报告

一、选题背景1题目的来源1.1线材的定义线材是断面周长很小，可以卷起来的金属材料称之为线材。

如铅丝等。

钢铁中的线材通常是指直径为5.5-14的盘成线圈状的钢线材料。

线材大多用卷材机卷成盘卷供应，故又称为盘条或盘圆。

线材一般用普通碳素钢和优质碳素钢制成。

按照钢材分配目录和用途不同，线材包括普通低碳钢热轧圆盘条、优质碳素钢盘条、碳素焊条盘条、调质螺纹盘条、制钢丝绳用盘条、琴钢丝用盘条以及不锈钢盘条等。

在我国一般直径在（5-9）毫米共八种规格的成卷供应的热轧圆钢称为线材。

线材因以盘卷交货又叫盘条。

国外对线材的概念和我国的略有不同，除了圆形断面外也有其他形状，其直径由于需求量和生产技术的水平不同而不同。

美国的标准规格规定线材的直径一般为（5.5-18.7）毫米，每个0.4毫米为一种规格。

英国标准规定线材直径为（5.38-25）毫米。

还有的国家把直径超过20毫米称为成卷圆钢[1]。

一般分为：拉丝用线材螺纹钢盘圆普线高线热轧带肋钢筋热轧光圆钢筋热轧螺纹钢硬线1.2线材的种类（1）按钢的化学成分，线材可分为两大类：一是碳素钢，按含碳量多少又可分为低碳钢，中碳钢和高碳钢；二是合金钢。

目前线材的钢种主要是普通低碳钢，优质碳素钢，焊条钢，钢丝绳钢，不锈耐酸钢，耐热钢，滚动轴承钢等三十多种[2]。

（2）按断面形状，线材有圆形，方形，椭圆形，梯形和异性等。

异性和方形的一般都较少而圆形的断面较多。

（3）按用途，线材可分为两种：一是直接做建筑材料用；二是做拔丝的原料。

1.3线材的品种与用途线材一般用普通碳素钢和优质碳素钢制成。

按照钢材分配目录和用途不同，线材包括普通低碳钢热轧圆盘条、优质碳素钢盘条、碳素焊条盘条、调质螺纹盘条、制钢丝绳用盘条、琴钢丝用盘条以及不锈钢盘条等。

（1）普通低碳钢热轧圆盘条（GB701-65），普通低碳钢热轧圆盘条由低碳普通碳素结构钢或屈服点较低的碳素结构钢轧制而成，是线材品种中用量最大、使用最广泛的盘条，故又称普通线材，简称普线。

主要用途：普线主要用于建筑钢筋混凝土结构作配筋用，也可冷拔拉制成钢丝，作捆扎等用。

（2）普通低碳钢无扭控冷、热轧盘条（ZBH4403-88），无扭控冷、热轧盘条由无扭高速线材轧机轧制后采取控制冷却制成，材质与普线相同，但无扭控冷、热轧盘条具有尺寸精度高、表面质量好、较高的力学性能等优点。

主要用途：无扭控冷、热轧盘条尺寸精度分A、B、C 三级。

A、B、C级精度适用于拉丝、建筑、包装和焊条等用途，B、C级精度适用于加工成螺栓、螺丝和螺母等。

（3）优质碳素钢盘条（GB4354-84），优质碳素钢盘条是用优质碳素结构钢轧制而成。

是线材品种中用量较大的品种之一[3]。

主要用途：优质碳素钢盘条主要用于加工制造碳素弹簧钢丝、油淬火回火碳素弹簧钢丝、预应力钢丝、高强度优质碳素结构钢丝、镀锌钢丝、镀锌绞线钢丝绳等。

（4）优质碳素钢无扭控冷、热轧盘条（ZBH44002-88），优质碳素钢无扭控冷、热轧盘条由无扭高速线材轧机轧制而成，轧制后采取控制冷却处理。

与优质碳素钢盘条相比，具有尺寸精度高、表面质量好，有较高的力学性能[4]。

主要用途：主要用途与优质碳素钢盘条相同。

常用于制造碳素弹簧钢丝、油淬火回火碳弹簧钢丝、预应力钢丝、优质碳素结构钢丝，镀锌钢丝等。

（5）制绳钢丝用无扭控冷、热轧盘条（ZBH44004-88），制绳钢丝用无扭控冷热轧盘和用优质碳素结构钢，在无扭线材轧机上轧制，轧制后控制冷却而制成。

这样轧成的盘条，尺寸精度高，表面质量好，力学性能优越。

主要用途：主要用于拉制制绳钢丝和钢绞线钢丝。

（6）碳素焊条钢盘条（GB3429-82），碳素焊条钢盘条由低碳优质碳素结构钢热轧制成。

主要用途：主要用于制造手工电弧焊焊芯。

（7）合金结构钢热轧盘条（GB3077-82），合金结构钢热轧盘条由合金结构钢作材质轧制而成。

合金结构钢共有26个钢组、78个钢牌号。

各生产厂依据需方要求及不同用途选用各牌号进行生产[5]。

主要用途：合金结构热轧盘条主要用于拉制钢丝、金属制品和结构件。

1.（8）碳素工具钢热轧盘条（GB1298-86），碳素工具钢由优质或高级优质高碳钢轧制而成。

加工性能与耐磨性能好，价格便宜。

主要用途：主要用于拉制钢比与制造工具等。

（9）弹簧钢热轧盘条（GB1222-84），弹簧钢是用于制造弹簧或其他弹性元件的钢种。

弹簧和弹性元件主要利用其弹性变性吸收与储存能量，达到缓和震动、冲击或使机件完成某些动作为目的。

由于它是在冲击、震动或长期均匀的周期交变应力条件下工作，因此要求弹簧钢具有高的屈服强度，尤其要有较高的屈强比（屈服强度与抗拉强度之比）和弹性高的疲劳强度、较高的耐高温和耐腐蚀等性能。

弹簧钢还应有良好的表面质量。

弹簧钢有碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类共17个牌号[6]。

主要用途：弹簧钢热轧盘条主要用于生产各种用途的螺旋弹簧。

（10）焊接用不锈钢盘条（GB4241-84），焊接用不锈钢盘条与一般不锈钢盘条在化学成分上有所不同。

为了保证其优良的焊接性能，提高焊缝质量，焊接用不锈钢盘条在成分上的显著特点是含碳量低、磷、硫等有毒杂质少、镍、铬含量较高。

主要用途：主要用于制造电焊条钢芯和焊丝[7]。

1.4高速线材生产特点高速线材轧机一出现就显示出极大的优越性，高速、无扭、控冷是现代高速线材轧机主要的工艺特点：(1)高速，普通线材轧机轧制速度很少超过35m/s，我国广泛应用的复二重轧机。

其轧制速度为16m/s左右，而目前使用的高速线材轧机的实际轧制速度一般为75m/s，最高轧制速度可达120m/s。

(2)无扭，摩根无扭轧机机组一般由10个机架组成，使用碳化钨辊环，轧辊为悬臂式，相邻机架的轧辊互成90度，这样就避免了轧件进入下一道时的扭转翻钢，实现了无扭轧制[8]。

(3)控冷，由于轧制速度高，盘重大(一般为1.2t)，已不可能采取普通轧机的集卷冷却方式。

线材从精轧机轧出后，首先进行芽水冷却，快冷至要求的温度范围，然后通过成圈器使线团散布在运输辊道上，进行散卷冷却。

一股采用风冷，水冷及散卷冷却，具体工艺根据不同钢种的要求确定，从而得到全长冷却均匀和性能良好的线材。

这种斯太尔摩冷却工艺生产线，后来又发展成为标准型、缓冷型、延迟型三种，根据不同钢种性能的要求，采用不同类型的冷却方式。

控制冷却工艺主要是控制终轧温度、吐丝温度、相变区冷却速度(通过调节运输机速度、风量大小及保温时间来控制)和集卷温度等。

随着科学技术的进步，对炼钢的生产率、成本、产品内在质量等都提出了愈来愈高的要求。

20世纪60年代、在世界范围内，传统的炼钢方法发生了根本性的创新，即由原来单一设备初炼及精炼的一步炼钢法，变成由传统炼钢设备初炼然后再进行炉外精炼的二步炼钢法．从而出现了各种各样的炉外精炼法[9]。

炉外精炼是近年来发展起来的一项炼钢新技术，无论转炉、电炉都可采用各种各样的炉外精炼方法。

国外经炉外精炼的普通钢已占其总量的70％以上，特殊钢几乎100％经过炉外精炼。

炉外精练这种新技术得到迅猛发展的原因是：(1)提高韧烁炉生产率。

电弧炉生产率提高25%左右，可提高超高功率电炉生产率50%—10%。

(2)降低产品成本。

对于精炼超低碳不锈钢，可降低成本500—1000元/吨；(3)提高产品内在质量、扩大产品品种。

当钢中氢含量低于某含量时可以避免白点的形成：钢的纯治度大大提高、同时钢的化学成分均匀稳定，偏析减轻；钢的综合力学性能得到显著提高，品种也得到扩大，从而满足了用户的要求。

1.5 国内外线材生产的兴起与发展线材制品的品种与质量，不仅决定于其本身的生产工艺技术与装备水平，而且在很大程度上更有赖于其原料——线材的冶炼与轧制技术。

也就是说，线材品种质量的提高，将大大促进线材制品行业的发展与进步，否则线材制品行业的发展将受到制约，甚至处于落后状态。

这是100多年来线材制品行业发展历史所证实的．因此线材与其制品的关系是密不可分的。

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约6.50mm。

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，但生产数都很少。

线材在国民经济中的作用与地位是非常重要的，首先，线材产量占钢材总产量的比例很大、一般国家线树产量占钢材总产量的8%——10%，而我国却占20%以上；其次，线材用途十广泛，除直接用作建筑钢材外，线材的深加工产品用途更为广泛和重要。

例如各类商品钢丝及专用弹簧钢丝、焊丝、冷缴钢丝、镀锌钢丝、通讯线、轮胎钢丝及钢帘线、高强度钢丝及钢纱线舶承钢丝、模具钢丝、不锈钢丝、各种钢丝绳、钢钉、标谁件等等，可以说遍布国民经济各个部门，是不可或缺的重要品种。

国外先进工业国家线材加工比在70%左右，我国为30%左右。

线材生产的兴起与发展是随着科技进步、国民经济的发展而发展起来的。

线材轧机的开发与创新是线材生产发展的首要条件。

据记载，世界上第一台线材轧机在16世纪已经问世．当时是用锻坯轧制线材而比较正规的线材轧机在18世纪中期才出现，由粗轧及精轧两列横列式轧机组成[10]。

因为采用反围盘及人工喂钢轧制，其轧速度超过8m/s，同时受头尾温差大的影响，线材存在着尺寸精度差、盘重小、性能不稳定等致命缺点，限制了横列式轧机的发展。

为了保证产品质量并提高产量，同时也为了降低生产成本，必须提高轧制速度，所以20世纪初开发了半连续式轧机。

该轧机由粗、中、精轧机组组成，粗轧及中轧采用连轧，精轧机组仍采用横列式轧机，即活套轧制；复二重轧机是半连续式轧机的一个特例，中轧及桔轧机列在两个正围盘之间采用连轧，实现了机械化操作，轧制速度提高到16m/s，生产能力有很大提高，盘重增加到200kg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，在轧制速度不断提高的同时也解决丁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，内层的线村长时间在高温下停留生成粗大的晶粒，使内外线材的力学性能差别很大，表面氧化铁皮厚等问题。

为了进一步解决产品品种及质量问题，英国在1862年建成了第一台连续式轧机[11]。

该轧机机座采用串列式布置形式，轧件同时在几个机架中轧制，各道次的金属秒流量相等。

可单机驱动，有较高的调整精度，实现微张力或无张力轧制：由于没有穿唆轧制，没有大活套，所以头尾温差小，产品性能得到改善。

到20世纪50年代，随着机械制造、电气传动及控制水平的提高，线材轧制速度达36m/s，尺寸公差(0.3—0.4)mm，盘重为500kg左右，一套轧机年广量在30—50万吨。

当时典型的连续式线材轧机是两线8架集体传动的美国摩根型轧。

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厂。