棒材精整工序

棒材精整工序
1、棒材精整工序总体描述
精整包括在线精整和离线精整，在线精整一般指产品在轧制线上完成相关的精整处理的过程，棒材在线精整指轧制线上从冷床、冷剪、检查、成捆、打包、称重、收集入库的工序，而离线精整则独立于轧制生产线，是一条对钢材进行高级精整处理的工艺路线，根据不同钢材产品有不同的离线处理工艺，主要应用于特钢企业，这里所指的精整主要指离线精整。

精整是特钢产品质量控制的最后一道工序，是保证钢材质量、提高产品档次、打造精品的重要手段。

它是通过对特钢产品进行抛丸、矫直、倒棱、探伤、修磨、贴标、打捆、称重、热处理、表面扒皮等程序消除棒材表面和内部缺陷，使产品百分之百地符合标准和用户要求，同时也大大提高产品附加值。

离线精整的主要作用是对轧制后的钢材进行交货前的最终检查处理，对于不符合交货状态标准（例如：内外缺陷、直度、重量、标识、外观等）要求的货物进行分选和处理，不仅保证钢材的内在质量，同时也获得了更好的外观质量，达到产品100%合格；离线精整的处理材质种类主要以优钢特钢为主，如优碳钢、合结钢、齿轮钢、弹簧钢、易切钢、轴承钢、冷墩钢等；根据处理棒材的直径大小不同，精整线可以分为小棒（Φ16-Φ60）、中棒（Φ50-Φ160）、大棒（Φ150-Φ300）精整线，年处理能力分别约为：8-15万吨、20-25万吨、10-15万吨；处理棒材长度为2-12m；精整线主要是对棒材进行抛丸、矫直、倒棱、探伤、自动贴标、打捆、称重、收集处理，对于表面缺陷较少的棒材设有在线的人工修磨处理功能；对于内部缺陷和表面严重缺陷的棒材离线改尺或全剥皮处理；棒材精整线主要包括有抛丸机、矫直机、倒棱机、联合探伤机、人工在线修磨机组、自动贴标机、自动打捆机、称重系统等。

棒材经过抛丸机去除表面氧化铁皮，矫直机矫直处理，再用倒棱机进行棱角处理，利用无损联合探伤设备进行检测，可具备生产无缺陷钢材的能力，成品棒材以直条成捆状态交货，部分产品可根据国家标准和用户要求实现差异性交货。

2、棒材精整工序通用设备介绍
优特钢棒材精整线的通用工艺流程为：上料→抛丸→矫直→水清洗→倒棱→弯钢阻挡→漏磁探伤→超声波探伤→分钢→自动贴标一自动打包→称重、收集→入库。

抛丸、矫直、倒棱都可实现单机生产，单独进行。

针对工艺流程中的不同节点，都有相应的专属设备或装置
2.1 抛丸机
由于热轧棒材较差的表面和表面上次生的氧化铁皮对后序的表面及内部探伤非常不利，所以抛丸除鳞就非常必要。

抛丸机利用离心方式提供的高速丸粒打击棒材表面，高速丸粒有非常大的能量，可以有效地击碎并清除表面的氧化铁皮，根据棒材的不同材质，精确选择抛丸颗粒的大小、硬度及离心速度，可以改善热轧棒材表面的粗糙度。

经抛丸机对棒材进行非常彻底的喷射清理后，棒材表面在不放大的情况下进行观察时，表面将无可见油脂和污垢，并且没有氧化皮、铁锈、油漆涂层和异物。

任何残留的痕迹仅是点状或条纹状的轻微色斑，表面除锈标准达到GB892要求的Sa 2.5级，表面粗糙度达到GB6060要求的Ra12.5-25。

抛丸处理不仅可去除棒材表面氧化铁皮、铁锈、油脂、污垢油漆涂层和异物，而且还可消除钢材表面应力，提高钢材疲劳强度。

钢材通过抛丸机的形式一般分为两种：螺旋前进和不旋转，这种形式在实际使用过程中均常见，但第一种形式适合于小规格棒材，其产能因受输送速度的影响而较低，其设备的造价也相对较低些，因此在处理规格较大时（中棒或大棒）或要求产能较高的工艺中一般采用不旋转通过抛丸机的形式，这种形式抛丸机的抛头从棒材通过方向看，在360度的空间内呈环形布置。

抛丸机可以根据钢材不同的材质和不同的表面粗糙度要求选择不同的钢丸，同时也可以根据棒材通过的速度选择不同的抛丸量，以达到经济节能的效果。

2.2 矫直机
热轧轧制后下线的棒材，会在生产中存在部分缺陷，主要的产品缺陷是棒材的弯曲度、椭圆度以及耳子、拉丝、折叠等，其中纵向弯曲度及横断面的椭圆度需要通过棒材成品矫直来消除，通过矫直机将棒材矫直和矫圆。

矫直和矫圆不仅是为了给无损检测设备提供适宜平直度和椭圆度的棒材和碾掉产品表面的薄氧化铁皮，同时也是为满足成品棒材的质量要求。

目前在棒材生产线上对棒材矫直的设备是棒材矫直机，其中应用最广泛是斜辊矫直机。

它能够同时消除棒材的弯曲和横断面的圆度误差，同时能够处理部分棒材耳子、折叠现象，使棒材质量达到出厂要求。

在棒材精整线中的矫直机目前主要有三种类型：多辊矫直机、二辊矫直机、压力矫直机。

多辊矫直机在我国使用非常普及，几乎在所有的钢厂中均能见到，根据三点矫直的原理，让棒材产生反弯达到弹性塑性变形，从而达到直度要求，但该矫直机矫直盲区较大，矫直精度较差，主要用于粗矫直，产品为黑皮材；二辊矫直机近几年在我国渐渐增多，从而代替多辊矫直机，特别是在产品质量要求较高的一些企业中。

二辊矫直机头尾的矫直盲区很小，最多只有几公分，矫直精度比多辊矫直机高，可达1/1000mm，另外在更换矫直辊的情况下，二辊矫直机具备辊光功能，与多辊矫直机相比，二辊矫直机具有矫直能力较大、矫直精度及质量较高，适用于大规格棒材的矫直。

二辊矫直机主要用于精矫直，成品为银亮材。

目前国内有部分企业掌握二辊矫直机的技术，能够设计并制造这种矫直机，其性价比高于多辊矫直机，因此越来越多的企业在精整线中配置二辊矫直机。

压力矫直机一般在对大棒材或方坯进行矫直，其矫直的效率低，操作原始，但投资低，对于产量不大的大棒材矫直较为经济适应。

2.3水清洗装置
棒材矫直机后配备有水清洗装置。

棒材经过矫直后，表面会残留部分乳化液等污物。

水清洗装置主要由高压水喷头、箱体、气吹装置等组成。

高压水清洗和吹干工序能提高棒材的表面清洁度，可满足后部探伤对棒材表面质量的要求。

2.4 倒棱机
棒材在轧线上利用飞剪或锯切切定尺时，端部可能产生大的毛刺和变形。

采用倒棱目的就是去除棒材端部的大的毛刺和变形，保护后序的探伤设备，防止刮伤探伤探头，当然也提高了棒材的外观质量。

另外，好的端部，也为自动标签机的自动贴签，提供基础。

同时，后序离线的扒皮装置的刀具也将大大延长使用寿命。

倒棱机根据不同的工作原理可以分为：金属倒棱机和砂轮倒棱机，金属倒棱机利用金属刀片对棒材进行切削，以达到规定的倒角要求，其倒角的尺寸可以得到精确的控制，外观整齐漂亮；金属倒棱机不仅能倒棱，同时还具备铣端面的功
能，但这样倒棱机的生产效率不高，因此金属倒棱机分为单头、双头、多头倒棱机，即同时可对单根、双根、多根倒棱，以满足全线生产节奏。

砂轮倒棱机利用砂轮对棱材的端部进行磨削，其倒棱的尺寸精度和效果不如金属倒棱机，但生产成本和投资略低于金属倒棱机。

不同用户可以根据企业实际情况以及客户的要求选择不同类型的倒棱机，目前国内主要特钢企业（如兴澄、东北特钢、淮钢、宝钢、冶钢等）均配有金属倒棱机。

2.5弯钢阻挡装置
棒材倒棱后，需要探伤机进行探伤看材料是否有表面缺陷和内部缺陷，但联合探伤机对棒材的弯曲度要求在2‰以下，因此在联合探伤机之前配备有弯钢阻挡装置，弯钢阻挡装置能有效剔除弯曲度大于2‰的棒材，对联合探伤机起到很好的保护作用。

2.6 联合探伤机
联合探伤机即表面和内部探伤机，其作用通过无损探伤的方式检测棒材是否有表面和内部缺陷，并做出缺陷标识。

表面探伤主要有涡流探伤、红外探伤和漏磁探伤，内部探伤主要是超声波探伤，表面探伤和内部探伤主要的组合形式有：涡流探伤+超声波探伤、红外探伤+超声波探伤、漏磁探伤+超声波探伤，第一种组合形式使用较多，性价比较高，后两种的探伤精度较高，但设备投资相应也高。

目前这几种组合形式的探伤机均采用进口设备，国产探伤机的精度和速度还有待提高，因此探伤机作为为精整线最重要的设备，也是投资最高的设备，企业应根据实际情况慎重选择。

针对直径较大的大棒材（大于200mm）推荐表面缺陷和内部缺陷探伤采用磁粉探伤+超声波探伤，虽然效率不高，但设备投资低，况且大棒材探伤要求处理的量也是有限的。

表面缺陷漏磁探伤检测系统对具有热轧粗糙表面的半成品棒材具有较高的探测灵敏度。

这种方法的原理是，漏磁通在缺陷位置产生变化，漏磁探头检测到这种变化并将它转变为电信号，电子电路将缺陷信号从噪声信号中分离出来，进行评估，并与设定的门限值进行比较，判断。

漏磁旋转头高速旋转，棒材直线前进，探头螺旋形扫描以达到棒材表面100%覆盖。

为减少干扰，将使用强的AC磁化场对棒材进行局部磁饱和。

漏磁表面探伤的精度可以达到0.15mm。

经过表面漏磁探伤的棒材，根据探伤结果，有缺陷的部位将被自动喷漆。

被自动喷漆的棒材被分选到废料筐。

表面缺陷漏磁探伤系统根据磁力的作用可检测出产品表面及近表面的裂纹、白点、夹杂物等缺陷。

表面缺陷红外探伤系统则根据当钢材通过高频感应线圈时，钢材表面会产生感应电流，由于高频感应的趋肤效应，在有缺陷的区域感应电流受到缺陷的阻碍，因而只能从缺陷周围和下方流过，从而阻碍了电流的通路，导致在单位长度上的表面上产生更多的电能，这将引起棒材局部表面温度发生变化，经红外扫描仪检测通过计算机对信号处理可得到缺陷信号的曲线和图像，并驱动缺陷声光、打标等装置，根据缺陷信号的幅值对表面缺陷进行判断
表面缺陷涡流探伤系统以电磁感应理论为基础，由于电磁感应的作用，交变的激励磁场在导电试件中感应出漩涡状电流，而事件材料的缺陷，使涡流发生畸变，产生畸变的涡流磁场，有消弱和力图抵消激励磁场的作用，涡流磁场和激励磁场二者之间的相互作用形成合成磁场，又通过电磁感应使检测线圈的阻抗或电压发生变化，通过和标准值进行比较，对表面缺陷作出判断。

利用电磁感应的作用原理可检测产品表面及表层裂纹缺陷。

内部缺陷探伤系统主要采用超声波检测系统，超声探头产生的高频超声纵
波，经水耦合进人棒材内部，在缺陷处引起超声波的反射，探头将此种信号转换为电信号，经碳刷滑环系统将信号送人电子电路，电子电路将缺陷信号从噪声信号中分离出来，进行评估，并与设定的门限值进行比较，判断。

探伤过程超声旋转头高速旋转，棒材直线前进，探头螺旋形扫描以达到棒材内部100%覆盖。

探头与棒材不接触，声波的发射和接收都是通过水做耦合剂。

超声探伤的精度可以达到Φ2mm平底孔。

经过内部超声探伤的棒材，根据探伤结果，有缺陷的部位将被自动喷漆。

被自动喷漆的棒材被分选到废料筐。

棒材无损探伤自动控制系统的使用更加符合汽车用钢(包括齿轮钢、前桥用钢、曲轴钢等)、石油管线用钢(钻杆、连接套)等一系列高精度、高质量要求、高附加值产品生产的需要，对提高钢厂产品的整体质量，切实推进“精品战略”具有现实意义。

2.7分钢仪
企业在上探伤机时，最好配置一台分钢仪，分钢仪是利用材料电导率和磁导率的不同，将混入材料中的不同材料进行在线识别分选，主要是为了防止特钢生产和物流过程中出现混钢现象。

2.8 贴标机
贴标机即对棒材的端面自动贴标签，标签的内容包括：炉号、钢种、批次、规格等；所贴不干胶钙塑标签纸为圆形标签，一般分为22.5mm 、35mm和60mm 三种规格，钢棒表面温度要求 -30～50ºC，没有水珠和大量粉尘（如有，需要在贴标前事先除去），贴标端面与垂直面的角度不大于5度。

钢坯表面距离贴标位置的误差不超过±10mm。

这种贴标机最近几年才开始在冶金行业使用，代替了原来人工贴标，减少工人劳动量及强度。

2.9自动打包机
打包机是对成捆的棒材按相关要求进行捆轧，方便吊运和存储。

这种设备在钢厂使用较多，特别在轧线的精整收集区要配有此设备。

打捆用的钢丝直径：Ф6.5mm；含碳量：0.02-0.08％；延伸率：≥40%；断裂强度：250-350N/mm2；捆结形式：双绕、单节。

捆包重量：2-5t；捆包直径：Φmax= 380mm；Φmin= 200mm。

捆扎时间（单道次）：≤10S（成型完毕开始捆扎起至捆扎结束的时间）。

打包机成捆的松紧程度与成型器有很大的关系，只有成型器将要成捆的棒材抱得越紧越圆，这样钢丝才能捆得更紧。

目前四点抱紧式的成型器使用越来越多，成捆后的效果也非常好。

2.10 称重装置
对精整后的合格产品进行称重计量，并配合标牌打印机将货物的合同号、牌号、炉号、规格、长度、重量、支数、热处理炉号、捆号、目的地、订货方、日期等打印成标牌。

称重装置实际就是一台地磅；这种称重装置一般均设计为独立的形式，成捆的棒材轻放于称台上，这样可以保证计量更加准确；不建议将称重装置与输送棒材的辊道组合，因为棒材在输送过程中会产生一定的冲击，影响计量精度。

2.11 控制系统
精整线上还有其它一些辅助设备，在电、液、气的配合下完成各种不同的功能。

在精整线系统设计时，一般对于重要的主机均有独立使用功能，以满足不同棒材的精整工艺要求。

随着精整技术不段的发展，精整线的基础自动化也得到全面的发展，有些企业甚至将精整线纳入到二级管理系统。

3、具体钢种所需要的精整设备介绍
根据标准分析来看，特殊钢的工艺路线如下。

优碳钢精整工艺路线：产品下线→45钢以上的中高碳钢需进缓冷坑→热处理（如用户有要求）→抛丸→矫直→倒棱→漏磁探伤/涡流探伤→超声波探伤→银亮处理（如用户有要求）→贴标→打包→称重、收集→入库
合金结构钢精整工艺路线：产品下线→缓冷坑→热处理（如用户有要求）→抛丸→矫直→倒棱→漏磁探伤/涡流探伤→超声波探伤→剥皮处理（压力加工用圆钢如用户有要求）→贴标→打包→称重、收集→入库
保证淬透性钢（主要指齿轮钢）精整工艺路线：产品下线→缓冷坑→热处理（如用户有要求）→抛丸→矫直→倒棱→漏磁探伤/涡流探伤→超声波探伤→剥皮处理（压力加工用圆钢如用户有要求）→贴标→打包→称重、收集→入库
弹簧钢精整工艺路线：产品下线→缓冷坑→热处理（如用户有要求）→抛丸→矫直→倒棱→漏磁探伤/涡流探伤→超声波探伤→剥皮、磨光处理（如用户有要求）→贴标→打包→称重、收集→入库
轴承钢精整工艺路线：产品下线→缓冷坑→热处理（如用户有要求）→抛丸→矫直→倒棱→漏磁探伤/涡流探伤→剥皮、磨光处理（如用户有要求）→贴标→打包→称重、收集→入库
抽油杆用钢精整工艺路线：产品下线→缓冷坑→抛丸→矫直→倒棱→漏磁探伤/涡流探伤→超声波探伤→贴标→打包→称重、收集→入库
非调质钢精整工艺路线：产品下线→缓冷坑→抛丸→矫直→倒棱→漏磁探伤/涡流探伤→超声波探伤→银亮处理（如以银亮钢交货）→贴标→打包→称重、收集→入库
易切削钢精整工艺路线：产品下线→缓冷坑→抛丸→矫直→倒棱→漏磁探伤/涡流探伤→银亮处理（如以银亮钢交货）→贴标→打包→称重、收集→入库
冷镦钢精整工艺路线：产品下线→缓冷坑（部分牌号冷镦钢）→热处理（如用户有要求）→抛丸→矫直→漏磁探伤/涡流探伤→贴标→打包→称重、收集→入库从标准工艺路线分析来看，特殊钢几乎均要进行缓冷处理，当然也有部分牌号不需进行缓冷处理，也就是说这部分钢种需要缓冷设备。

优特钢、合金结构钢、保证淬透性钢、弹簧钢、轴承钢、冷镦钢标准规定如果用户有要求可以以热处理状态交货，也就是说对这部分钢种根据客户要求需要进行热处理，热处理就需要热处理炉。

抛丸、矫直、倒棱对特殊钢来说是通用工序，只是对冷镦钢来说不需进行倒棱。

优特钢、合结钢、保证淬透性钢、弹簧钢、抽油杆用钢、非调质钢均需进行联合探伤，也就是说这些钢种对表面质量和内在质量要求都很高，而轴承钢、易切削钢、冷镦钢只需进行漏磁探伤/涡流探伤，也就是说这部分钢种对表面质量要求高，也许是该部分钢材对内在缺陷有检验要求，只要内在缺陷满足标准规定级别，即可判定钢材合格，没必要进行超声波探伤来探测内在缺陷。

优特钢、非调质钢、易切削钢如客户有要求，可以以银亮状态交货，需进行银亮处理，银亮处理就需要银亮设备；合结钢、保证淬透性钢、弹簧钢、轴承钢如果客户有需要的话，需进行剥皮、磨光处理，满足客户要求，剥皮、磨光就需要剥皮机和磨光设备，抽油杆用钢只需进行特殊钢通用工序进行处理后就可进行交货，冷镦钢热轧或热处理后经通用精整工序后即可满足交货要求。

针对上述特殊钢要求，作为精整处理的需要，需要增加的设备有缓冷设备缓冷箱或缓冷坑、热处理炉、银亮设备、剥皮机和磨光设备。

3.1缓冷箱或缓冷坑
根据实践经验，45钢以上的中高碳钢和合金结构钢（包括非调质钢）、含
Ni、Cr的合金结构钢(包括保证淬透性钢种齿轮钢、抽油杆用圆、部分牌号冷镦钢)、弹簧钢、轴承钢等一般都不能在成品冷床上均匀冷却，应快速收集吊装人缓冷坑或缓冷箱中缓冷，其目的是为了消除钢材中的白点、防止产生表面裂纹、降低钢材硬度等。

在大型棒材生产线上，一般采用缓冷箱或缓冷坑对产品进行缓冷。

缓冷箱一般不能做得过大，否则吊运较麻烦若缓冷效果不好时还需增加后续热处理工序，因此，采用缓冷坑相对比较合理，缓冷坑大概可按产量的30%进行配置。

但当生产直径大于Φ80mm、钢种为一般优质碳素结构钢、低碳合金结构钢时，即可在成品冷床上进行冷却。

3.2热处理设备
优特钢、合金结构钢、保证淬透性钢、弹簧钢、轴承钢、冷镦钢标准规定如果用户有要求可以以热处理状态交货，也就是说对这部分钢种根据客户要求需要进行热处理，热处理就需要热处理炉。

为了提高产品的附加值，并且为了客户的需要，钢厂可以增加热处理设备，对上述钢材按照用户要求进行热处理，满足客户需求。

大规格棒材的热处理设备主要有车底式炉和辊底式炉两种。

车底式炉的热处理能力较小，约为8000-10000t/a，且处理后产品表面质量较差，氧化铁皮较多，钢材易弯曲，后续精整量大，但投资少，占地面积小；辊底式炉在炉辊上面和下面的炉膛上都可布置烧嘴，加热均匀，加热速度较快，广泛应用于常化、退火、淬火、回火等热处理工艺。

无论是车底式炉还是辊底式炉，都要求严格控制炉温和炉内气氛。

加热方式主要有明火加热和辐射管加热两种，其中明火加热以气体燃料为主，而辐射管加热既可采用气体燃料加热又可采用电感应加热。

由于目前对节能、环保和提高钢材热处理质量等方面的要求越来越高，因此采用电感应加热方式的炉子逐渐增多，而气体燃料加热方式的炉子比例逐渐减少。

3.3剥皮机、银亮设备、磨光机
一旦表面缺陷探伤系统探测出钢材表面有裂纹、压痕等缺陷时，为了能去除探伤检测出的产品表面缺陷，根据实际需要，需要在精整线上配置剥皮机组，采用砂轮打磨剥皮去除棒材表面裂纹等缺陷，加工出高光洁、高精度的大棒材，以满足产品表面质量的要求。

合结钢、保证淬透性钢、弹簧钢、轴承钢标准规定如果客户有需要的话，需进行剥皮、磨光处理，满足客户要求。

优特钢、非调质钢、易切削钢标准规定如客户有要求，可以以银亮状态交货。

钢材在矫直过程采用两辊矫直机矫直，成品即是银亮材，因此矫直过程采用两辊矫直机矫直，好处很多。

此外，有的厂家有专门生产银亮材的设备，将矫直过程和银亮材生产过程分开，采用带状砂布对钢材进行打磨生产银亮材，也不失为一种选择。