材料成型概论-第五讲-线棒材生产工艺

宝钢高线轧制工艺流程
BAOSTEEL Wire Rod Mill production process flow diagram
加热炉区 Furnace Area
粗轧机组 Roughing Mill
中轧机组 Intermediate Mill
保温辊道
Insulated Roller Table
夹送辊
椭圆-椭圆-圆孔型 弧菱-弧菱-圆孔型 椭-圆-椭-圆孔型 平-平-椭圆-圆孔型
5.3.2 线材生产特点
• 4.线材轧机形式及布置特点
• 二辊式或三辊式开坯机、平/立二辊式轧机，悬臂式 轧机、45°无扭轧机、Y型轧机、双机座复二重式。 开坯机 + 连轧机组的半连续式布置 粗轧连轧 机组 + 复二重围盘式的半连续式布置 全连续 式布置
• 40m/s是区分高低速轧机的分水岭
• 普线轧机:低于40m/s的轧制速度； • 高速线材轧机：高于40m/s轧制速度。
高速线材轧机的发展
• 1966年世界上第一套 高 速线材轧机诞生，轧 制 速度达46.6米/秒。
• 经过了40多年的发展 ， 目前，高线轧机已 经发 展到第六代，最 高速度 达到了140米/ 秒。
子!I二纯 rilJ1ÚI
高应力弹簧钢丝
焊丝用线材
飞雪 /
冷镦钢丝用线材：螺钉、螺帽、螺栓等紧固件
轴承钢丝用线材 滚珠、滚锥、滚针
5.3 线材的生产工艺及设备
5.3.1 线材热轧工艺一般流程
坯料→加热→粗轧→中轧→预精轧→精轧→控制冷 却→吐丝机→散卷控制冷却→集卷→钩式冷却→检 验→标记包装。
高线轧机的发展：按轧制速度分
• 第一代，1966～1969年，轧制速度43～50m/s • ； 第二代，1970～1975年，轧制速度50～ • 60m/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
20世纪40年代 横列式轧机
<10 m/s 人工喂钢，盘重80 ~ 90kg
20世纪50年代 半连续式轧机 连续式轧机
20世纪60年代 Y型轧机
15m/s 35m/s 60m/s
125kg 300kg ~ 350kg
20世纪70年代 摩根45°无扭 >100m/s >1000kg 轧机
普线与高线轧机的区分
令 按断面形状分： 圆、方、六角、扇形和异形断面 、螺纹钢(带肋钢筋) 令 按化学成分分：
1.软线（普通低碳钢）－ 2.硬线（中高碳素钢）－
80－90 ％
3.焊线（焊条用）－
4.合金钢线材－
Biblioteka Baidu4.不锈钢线材及特殊钢线材（轴承、工具、精密等）
5.2 线材的品种及分类
• 按用途分类
1.热轧状态直接使用—— 建筑螺纹钢筋和线材包装 用； 2.二次加工后使用—— 拔丝、制钉等金属制品生产 商品钢丝及专用弹簧钢丝、焊丝、冷镦钢丝、 镀 锌钢丝、通讯线、轮胎钢丝及钢帘线、 高强度钢 丝及钢绞线、轴承钢丝、工具钢丝、 不锈钢丝、 各种钢丝绳、钢钉、标准件等等。 发达国家线材 加工比在70％左右，我国为30％左右
夹送辊
Pinch Roll
往P/F线 to P/F Line
线材生产工序和车间布置
线材生产工序和车间布置
5.3.2 线材生产特点
口 由于线材断面小，长度大，并且要求的尺 寸精确和表面质量较高。生产特点如下： 1.坯料特点 2.加热特点 3.线材轧制的特点 4.线材轧机形式及布置特点 5.线材精整的特点
连铸坯因表面缺陷报废量约为钢锭的一半。严 格控制冶炼及浇注过程可以生产无缺陷连铸坯。
连铸坯的内部质量常以偏析、中心疏松和裂纹 的有无和轻重为判断依据。
5.3.2 线材生产特点
2.加热特点 加热温度尽量高，坯料尾部温度稍高 ； 加热氧化脱碳少，钢坯不发生扭曲，不产生 过热 过烧等；
加热炉采用端进侧出，或侧进侧出; 加热炉有：推钢式、步进式两种。
（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 是一个可喜变化。
5.2 线棒材的品种及分类
• HRB 455MPa • HRB 540MPa
335 400
— — 热轧带肋螺纹钢σb≥ — — 热轧带肋螺纹钢σb≥
( 20MnSi )
•
•
H冷R轧B带肋5 0钢0筋—CR—B热：轧C带oo肋l r螺ol纹led钢σRb≥ibbed
Bars
630MPa • CRB
550 ——冷轧带肋螺纹钢
预应力钢丝及钢绞线
沙钢 BS460B 碳结钢
线材牌号表示
线材牌号
热轧盘条φ6.5-C-V-GB/T14981-94/45-GB699-1999
45优质碳素结构钢，直径6.5mm热轧盘条，C级精度、第5级 盘重（大于2000kg）。
棒材牌号表示
口 热轧带肋钢筋HRB ：Hot rolled Ribbed Bars
口 《热轧带肋钢筋》新标准(GB1499.2-2007)
表5.1 棒线材的产品品种及用途
注：碳钢及低合金结构钢的碳当量 Wce
钢种
碳钢
中、高碳钢
焊接用钢 弹簧钢 滚动轴承钢 冷顶锻用钢 不锈钢
工具钢 低合金钢
制品名称及用途
混凝土配筋、镀锌低碳钢丝、制钉、螺丝、金属网、电缆、 通讯线 螺丝、自行车辐条、胶管钢丝、发条、钢丝床、伞骨、衣架、 钢丝绳、预应力钢丝、钢绞线 焊条、焊丝
产。
我国线材轧机情况
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％。
，轧制速度100～120m/s。
高线轧制的优点
• 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 ）。 • 产品特点：盘重大、精度高、性能优。 • 好处：安全生产、调整方便、提高产量、质量优
良。 • 目前市场上约80%的线材成品由高速线材轧机生
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。
• 轧机台数多、布置较复杂
料重<IOkg
川幽
晶晶 川忡
切
一+一--
a
3m/s
料重 40kg
ι
料重 150kg
料重2侧 kg
b 料重60kg
料重 500kg
向，.....6.5 52"""60mls
f
;6.5
IOm/s
c
;6-6.5 30......35m1s e
图 7-35 各种线材轧机的布置及轧制速度与盘重的关系
扁形、六角形、八角形等
• 常见的规格φ14～28 mm ，最大的可达φ380 mm
5.1 线棒材生产的一般概念
• 线材产量占钢材总产量的比例很大，一般线 材产量占钢材总产量的8～10%，而我国占 20 ％以上；
热轧线材技术发展的回顾
线材轧制技术发展经历的4个阶段
：时 间
轧机类型 轧制速度
技术特点
C&D剪
C&D Shear
侧活套 Sidelooper
水箱 Water Boxes
减定径机 Reducing and Sizing Mill
3#A 3#B 4#
吐丝机 Laying Head
STELMOR冷却线 STELMOR Cooling Line
集卷 Reform Station
水箱
Water Boxes
Pinch Roll
预精轧机组 Prefinishing Mill
侧活套 Sidelooper
1H 2V 3H 4V 5H 6V C&C剪
C&C Shear
7H 8V 9H 10V 11H 12V
13H 14V
立活套 Uploopers
精轧机组 Finishing Mill
2#A 2#B
水箱
Water Box
线材加热炉型式有两种
推钢式加热炉
通常为端进侧出 式，炉尾有推钢 机 ，炉头出钢机， 将钢坯推出加热炉
步进式加热炉
通常为侧进侧出 式，炉内进钢辊 道.
一、钢坯加热温度
钢坯的加热温度主要根据Fe-C相图中组织转变温度 来 确定，同时，必须满足轧钢工艺的要求，一般钢坯在 1050～1250℃ 。具体确定加热温度还要看钢种、钢坯 断面规格、控冷开始温度和轧钢工艺及设备的条件。
• 高速棒材： • 精轧机组为高线机型，即辊环悬臂式轧机。 • 大棒材： • 在传统轧机前面加开坯机，用于生产更大规格的
产品
棒线材的规格和牌号举例
SAE1008 冷拔丝用材， 美国汽车工程师协会标 准；10表示Mn含量低 于1%；08表示碳含量。
《热轧带肋钢筋》新标
准(GB1499.2-2007)
弹簧、钢丝
滚珠、滚柱
铆钉、螺栓、螺帽
防腐金属网、不锈钢焊条、耐热及非磁弹簧、高级铆钉、医 用缝合针 量具、刀具、模具、制针、钟表用钢丝、工具、琴弦
螺纹钢筋
5.2 棒材的品种及分类
口 棒材：
• 全部是传统型式的轧机设备，最新建设的生产线平、 立交替布置，精轧部分的轧机可旋转位置，呈水平和 垂直两种状态布置。水平布置可切分轧制；平、立交 替为单根轧制。
3. 线材轧制的特点
1.小辊径、高转速 线材小线径、大盘重和线材质
量之间矛盾
增大
轧制速度，100m/s
2.机架多、分工细 (一般21～25架) 粗轧机组
：大延伸、低转速、多槽轧制 中轧机组：
精轧机组：小延伸、高转速、单槽多线轧制
3. 线材轧制的特点
3.高速无扭转轧机具有特殊的孔型系统
三角-弧边三角-圆孔型
（1）初轧坯
对钢坯内部质量的要求是： (1)钢坯低倍组织不得有肉眼可见的缩孔、分层、 气泡、裂缝、白点等； (2)对优质碳索结构钢和弹簧钢、轴承钢、冷撤钢 等合金钢种，根据需方要求做高倍检验，检查脱碳 层，检查钢中非金属夹杂，检查晶粒度是否达到规 定的要求。
（2）连铸坯
连铸坯最常见的表面缺陷是针孔及氧化结疤。 针孔要求磨去，严重时报废。100mm×100mm的 高碳 钢方坯允许有2mm深的针孔。氧化结疤局部 磨光即 可清除。
a一横列式人工操作; b一二列式围盘操作; c一半连续式围盘操作; d一半连续复二重 e一连续式平·立粗轧机组; f一连续式 450 无扭精轧机组
高线轧机种类: 按轧辊的组装形式分
Y型轧机由7～13 架组成连轧机组 每架均由三个互 成120°布置的盘 状轧辊成。 相邻 倒置布置， 轧制 时无须扭转 翻钢。
高线轧机种类: 按轧辊的组装形式分
从 20 世 纪 90 年 代 开 始 ， 我 国 线 材 高 速 化 改 造 达 到 了 高 潮，到2007年，我国已建成高速线材生产线58条。当前 ，由 于普线市场竞争越来越激烈，利润空间越来越小，国 内各高 线厂都把目光投向利润空间相对较高的优线产品的 开发与生 产。
我国线材轧机情况
（l）1986年前，无高速线材轧机，高线比为零；线材
第五讲 线棒材生产
5.1 线棒材生产的一般概念 5.2 线棒材的品种及分类 5.3 线材生产工艺及设备 5.4 棒材生产工艺及设备
5.1 线棒材生产的一般概念
线材：φ4.6～38 mm 热轧型材中断面最小。
细长且成盘卷状态交货，称为线材或盘条。
棒材：
令 常见的品种是圆断面和螺纹钢，以直条形式交货 • 除此之外还有其他现状的断面棒材，如：方形、
5.3.2 线材生产特点
1.坯料特点 要求：终轧温度、小线径5.5
～22mm,大盘重 采用：初轧坯 连铸坯, 尺 寸：90x90～160x160 mm
最大断面160mm,最长 22m 坯料表面/内部质量高
（1）初轧坯
对钢坯表面质量的要求是： (1)钢坯端面不得有 缩孔、尾孔和分层； (2)钢坯表面应无裂缝、折 叠、耳子、结疤、拉裂 和夹杂等缺陷； (3)钢坯表面缺陷必须沿纵向加工清除，清除处应 圆滑、无棱角，清除宽度不得小于清除深度的5 倍，表面清理深度不大于公称厚度的8％。