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1、1,线材生产,线材及其特点线材轧机种类及布置方式线材缺陷及防止高速线材生产控制冷却和控制性能,2,线材生产工艺及特点,一、线材生产工艺流程坯料准备 加热 粗轧 剪切 中轧 飞剪 精轧 冷却 形成线卷 输送冷却 检查 打捆 入库,3,二、线材生产特点,线材特点为断面小、长度大、要求尺寸精度和表面质量高。线材发展：大盘重、小线径、使线材生产有如下特点1、坯料特点1）断面小、尺寸长：有利于保证终轧温度，适应线材发展需要。目前，最大断面 150mm2，最长22米。,4,2）要求表面质量严格（线材成卷供应不便于轧后探伤、清理、轧前要求严格）：3）断面尺寸精度高，便于顺利操作，精确成型。2、加热特点：1）
2、在保证加热质量的前提下，加热温度尽可能高。2）各部温度均匀，尾部温度应稍高，以减少轧后的轧件首尾温差。,5,3）防过热、过烧，减少氧化铁皮、脱碳。4）加热炉尽量靠近轧机，减少轧件温降。 现代线材轧机多用步进式加热炉，为保证炉尾温度，一般采用侧进侧出。3、轧制特点1）小辊径、高转速：新式线材轧机精轧辊径152mm转速高达9000转/分以上,6,原因,、高速轧制能促使终轧时轧件首尾温差趋于均匀。、高速轧制使变形热来不及散失使轧件温度升高。、高速轧制过程中，温度低处，变形抗力大，产生变形热多，轧件温升多，而温度高处，变形抗力小，产生变形热少，相对温升较少。二者相互作用结果，使整条线材温度趋于一致。此
3、外，辊径小，有利于降低轧制压力，提高轧机刚度，产品精度提高。,7,2）机架多，分工细,线材车间产品断面比较单一，轧制专业化程度较高，一般用套连轧或直连轧方式生产。从坯料到成品总延伸大，每架轧机只轧一道。现代线材轧机，一般为2128架。为平衡生产能力，保证产品精度粗轧：多采用大延伸，较低转速和多槽轧制精轧：精轧用小延伸，较高转速和单槽多线轧制4、线材精整特点：一般采用成卷或散卷冷却。,8,横列式、复二重式线材轧机轧出的成品线材经导管进入成卷机，卷成圆盘，经运输链或挂钩运输机冷却，一边输送一边冷却，然后收集，这种方法也称成卷冷却。在冷却过程中盘卷内外的冷却速度不一样，因而造成线材沿长度方向性能不均
4、，影响产品的质量。由于冷却过程由高温到低温是自然空冷，表面氧化铁皮也较多。,9,高速线材轧机盘重大，采用散卷冷却。由精轧机轧出的线材，经水冷管进行强制冷却，在接近相变温度时由吐丝机将线材一圈一圈地平铺在运行的辊道上，进行冷却。在输送过程中可控制冷却速度，然后收集。散卷冷却，冷却均匀而且冷却速度可控制，产品质量好。通过 控制冷却，可以得到各种性能要求的线材。而且线材的通条性能均匀。,10,线材轧机种类及布置方式,线材的外形特点是断面小，长度大。所以轧制线材的轧机相应轧辊直径也较小。同时由坯料到成品，总的断面收缩率大，故轧制道次多，相应轧机机架数目也多。由此可知，线材轧机的一个主要特点就是辊径小、
5、机架多。线材轧机的结构型式、轧机的排列方式很多。不同结构和不同排列的轧机使生产能力及产品质量相差很大。,11,线材轧机布置方式,线材生产从坯料到成品断面尺寸变化较大，轧制道次多，轧机布置一般分为粗轧、中轧和精轧。(1)粗轧机组的布置形式1)横列式布置：横列式布置的粗轧机，一般为二辊轧机或二辊交替式轧机。机架数目和轧机大小根据所用坯料的大小来决定，辊径一般为400500mm，主传动电机一般用异步交流电机传动。,12,2）半连续式布置：半连续布置是指两个机座组成一组连轧机，由多组构成粗轧机组。每两组轧机轧件不形成连轧。一般每组两个机架由一台电机带动，其连轧关系由联合减速机配好速比，轧机为二辊轧机。
6、,13,3）连续式布置,连续式布置一般为二辊水平轧机，也有采取平-立交替布置的，二辊水平轧机可分为成组传动和集体传动。分组传动是一台电机带动两架轧机，粗轧机分成多组传动。集体传动是由一台电机带动多架轧机传动。平-立交替布置的轧机为单独传动，每架轧机由一台主电机经过减速机和齿轮机座来传动。,14,(2)中轧机组的布置形式,1）横列式布置：一般多采用交替二辊式机座，传动形式与粗轧机组相同。2）半连续式布置：半连续布置的中轧机组一般为复二重式轧机。轧机的传动由一台主电机带动，各架轧机的转速靠分减速机的速比配好，保持两机架间的连轧关系。,15,3）连续式布置,连续式布置的中轧机组，一般位于全连续轧制的
7、线材轧机部分。为便于控制和调整，连续式布置的中轧机组又可分为一中轧机组和二中轧机组(也有称中轧机组和预精轧机组)。一中轧机组多用二辊水平轧机，二中轧机组有使用二辊水平轧机的，也有使用平-立交替轧机的。也有的中轧机组全部使用平-立交替轧机。中轧机组位于粗轧机组之后，所轧制的轧件尺寸与粗轧机组相比较小，所以中轧机组轧辊直径一般要比粗轧机组小。,16,(3)精轧机组的布置形式,1）横列式布置：精轧机组采用横列式布置，这是最老式的布置，一般由57架轧机组成。其传动形式与横列式布置的中轧机组相同，可以是一台电机传动，也可以是两台电机从两侧传动，相邻机架的轧制速度靠轧辊直径的匹配来调节。2)半连续式布置：
8、精轧机组采用半连续布置主要是复二重布置。,17,3）连续式布置：精轧机组连续式布置一般都采用集体传动。这是因为精轧机组的轧制速度较高，为解决连轧过程中的动态速降而采用集体传动。连续式布置的精轧机组，有二辊水平轧机、平-立交替轧机和45高速无扭轧机。,18,对于线材轧机的整体布置，可以分为以下几类：,横列式线材轧机：横列式线材轧机一般不超过15架，可以布置成多列，实现多线轧制。同一机列各机架，轧件断面大时采用穿梭轧制，断面小时采用围盘轧制。这种轧机投资少、见效快，而且生产品种也较灵活。但是产品尺寸精度不高，盘重受到限制。活套多、温降快、头尾温差大，使产品质量提高受到限制。其布置形式如图所示。横列
9、式线材轧机一般使用50X5060X60mm的方坯为原料，精轧速度为6l0m/s，可生产6.512mm的盘圆。年产量为610万t。,19,20,复二重线材轧机：复二重线材轧机机架一般不超过17架，分为粗轧、中轧和精轧机组。粗轧机组可分为横列式，中轧机组为横列式或复二重式，而精轧机组为复二重布置。复二重轧机的传动速比是固定的，速度不可调，因此生产的品种规格较少。为提高产量可进行多条轧制。但采用多条轧制时轧机弹跳发生变化，所以轧制精度不高。复二重轧机与横列式轧机相比较，由于在机架内实现了连轧，头尾温差相应减小，盘重可增加，一般为80120kg。其布置形式如图所示。复二重线材轧机一般使用60X6090
10、X90mm方坯为原料，精轧速度为1012.5m/s，其产品为69线材，年产量为1015万t。,21,22,23,半连续式线材轧机：半连续线材轧机其粗轧机为连续式或跟踪式，中轧和精轧为复二重轧机。这种布置是在复二重的基础上发展起来的。这种布置与复二重轧机相比，盘重加大，精轧速度有所提高，产量也较高。其布置形式如图所示。半连续式线材轧机一般使用60X6O9OX9Omm方坯为原料，精轧速度为速度为12.516m/s,其产品为5.59线材，年产量为1525万t。,24,25,连续式线材轧机：1994年开始。连续式线材轧机在粗轧、中轧和精轧全部实现连轧，每架轧制一道。连续式线材轧机机械化、自动化装备水平
11、高，轧机结构新，产品范围广。轧制速度高，盘重大。而且后部工序完整，年产量较高。其布置形式如图。连续式线材轧机一般使用8080110110mm方坯，精轧速度为2575m/s，其产品为512线材，而且中轧机组可生产425的盘圆，年产量可达2560万t。,26,27,连续式线材轧机的精轧机种类,水平二辊式：精轧机可分为12组，每组68架二辊水平轧机。轧件在每组精轧机中实现24线扭转轧制、轧制速度为2530m/s，盘重为5001000kg。平-立交替式：即精轧机是由水平辊和立辊交替布置的46架二辊轧机组成，轧机采用单独传动。轧件在精轧机组中实行多路单线无扭轧制，为与粗轧、中轧机组平衡，一般精轧分四路。
12、轧制速度为3045m/s，盘重为5001000kg。该轧机设备重量大，占地面积大，而且电控设备复杂。,28,45无扭轧机：该轧机实际上是平-立交替式轧机的变种。虽然前后两架轧机的轧辊轴线是垂直的，但均与地面交45角。由24路，每路由81O架二辊轧机组成，采用集体传动。该轧机又可分为框架式与悬臂式。该轧机与平立交替轧机相比，减振性能好，传动方便，可提高轧制速度。精轧速度已达75m/s，盘重达22.5t。,29,30,Y型轧机：一般由713架组成连轧机，每架轧机由三个互成120的盘状轧辊所组成。相邻两架倒置180，轧制时轧件不扭转，采用碳化钨辊环，高刚性机架。轧制速度达63m/s，多用于轧制特殊钢
13、与有色金属合金。,31,32,33,线材的缺陷及防止,线材缺陷的产生有多方面的原因，有的是由于原料带有缺陷以至轧后线材把缺陷保留下来；有的是由于在加热、冷却过程不当而产生缺陷；也有的是由于轧机、导卫调整不当等原因。分述如下：裂纹在线材表面形成的开裂，称为裂纹。根据裂纹在线材表面的分布位置可分为横向裂纹和纵向裂纹。,34,其产生原因有:坯料本身带有裂纹，轧后在线材表面形成裂纹；由于加热不当，也容易使坯料形成开裂以至线材表面存在裂纹；线材在冷却时局部骤冷也易产生小裂纹。,35,折叠,在线材表面形成分离金属的细线，称为折叠。折叠可以是连续的也可以是断续的。其产生原因主要是成品前孔出了耳子，进入成品孔
14、时耳子压弯而形成折叠。或者是在其他道次耳子严重，形成折叠后保留在成品线材表面。耳子线材表面沿长度方向形成的条状凸起叫耳子。耳子可分为双边耳子，单边耳子和错边耳子。,36,37,双边耳子一般是由于来料尺寸过大，造成金属在成品过充满而形成双边耳子。钢温低、轧件在成品孔中倒钢等原因也会产生双边耳子。为防止双边耳子，应调整好来料尺寸，使轧件正确进入成品孔。并把入口导卫装正，安牢，将轧件扶正。,38,单边耳子一般是由于入口夹板装偏所致。这时轧件进入成品孔时没有对正孔型，而是处于孔型的一侧。一般情况下出现单边耳子时另一侧则缺肉。这就要求夹板对正孔型，而且要使夹板与轧辊轴线处于垂直状态，以使轧件与孔型中部接
15、触。错牙耳子一般是由于上下辊孔型轧槽没有对正，或者是上下辊的轧槽宽度不等造成的。前者应轴向串动轧糟，使轧槽对正，后者则应换孔。,39,麻点,在线材表面形成的细小凹坑，称麻点。有零散分布的，也有成片分布的。其产生原因有:轧辊孔型磨损严重，轧槽磨损后出现非常粗糙的辊面；轧槽表面因冷却不好，粘有氧化铁皮；线材轧后表面氧化严重，氧化铁皮脱落后也易形成麻点。,40,刮痕,在线材表面形成的沟道称刮痕。刮痕的产生是线材在轧制过程中被硬而尖的物体刮伤形成的。线材断面小，轧制速度又高，在运行中要与导卫板、扭转管、围盘和输送导管等部件接触，如果这些部件不光滑，则很容易产生刮痕。同时导卫、围盘、扭转管安装正确也可避
16、免产生刮痕、根据刮痕出现的地方，判断产生原因后，应及时更换有关部件，或进行调整。,41,尺寸超差,线材的直径或椭圆度超出标准规定的范围叫尺寸超差。线材产生尺寸超差的原因很多。主要有:(1)轧件的温度不均。轧件长度方向温度不均，会使轧件沿长度方向变形抗力不同，这样就会使轧机产生的弹跳值变化。这一变化量如果超出尺寸公差则将产生尺寸超差。因此要使轧件的温度尽量均匀，要提高烧钢质量，避免产生水冷黑印，并尽量减小头尾温差,42,(2)多条轧制的根数不同。在采用多条轧制时，由于轧制的根数不同，使得轧机产生的弹跳值也不同。多条轧制时，应该尽量保证同时轧制的根数相同，以使轧机弹跳值稳定。(3)拉钢轧制拉力太大
17、。在复二重线材轧机机架内以及连续式线材轧机常采用拉钢轧制。当拉钢轧制拉力过大时，轧件断面拉缩，这样容易使线材断面减小，造成尺寸超差。为保证恒微张力轧制，则要靠合理而精确的孔型设计及对来料尺寸的调整。,43,高速线材生产,影响高速轧制的因素一、轧机及其传动系统的振动从振动理论角度出发，减振措施如下：1、提高传动件的制造精度2、降低轧机高度，缩小轧机尺寸 降低所有运转部件到基础的距离，尽可能减小振动体的体积3、取消振动不可控的零件一般线材轧机常用万向接轴传动，并采用有键联接。,44,如果零件加工和安装精度不高，高速运转时就会产生振动，导致传动部件损坏，轧速难以提高。现代高速45、Y型无扭轧机Y型：
18、取消了万向接轴和轴键，用事先经过动态平衡实验的精密螺旋散齿轮传动，操作和噪音很小，可使轧速升高。45：电机由精密散齿轮和斜齿轮带动轧辊，各传动部件中无键联接。,45,二、轧辊轴承发热和密封漏油,一般线材轧机：n7000转/分时，轴承往往发热，而且密封漏油，结果必须降速轧辊。45无扭：轧辊采用承载能力很高的液体摩擦轴承或静压轴承。摩擦系数小，寿命长，抗振性好不发热，无噪音。,46,三、轧辊及导卫的磨损,一般线材轧机：采用球墨铸铁轧辊或冷硬轧辊，磨损很快，保证不了稳定轧制。Y型轧机：两架间装有极耐磨的滚动或滑动式导板，而轧辊由更耐磨的碳化钨辊片和锻钢辊轴组成。45无扭：轧辊由碳化钨制成碳化钨（质量
19、好）：良好导热性（热传系数为钢的2倍，在高温下硬度降低少，耐热、耐疲劳性好、耐磨性好、强度高）,47,四、电机动态速降,当采用直流电机单独传动，咬入瞬间因负荷突然增加，造成电机转速瞬时降，然后逐渐恢复到负载稳定状态，此过程中，原设计秒流量相等原则被破坏，时间虽不长，因速度高，往往因此产生卡钢。（但热轧带钢产生的堆钢可由活套控制）,48,高速无扭线材轧机的工艺特点,高速无扭线材轧机通常是指精轧机组。其型式有45无扭轧机和Y型轧机两种。目前一般认为轧制速度大于40m/s的轧机为高速。,49,高速轧制,高速无扭线材轧机轧制速度高。因为盘重增大，即线材长度增长，那么头尾温差就会加大。为解决这一问题，采
20、用高速轧制。高速轧制一方面缩短了轧制时间，另一方面由于变形速度高，变形热会使轧件的温度上升。,50,高速轧制是通过轧辊的高转速实现的。由于线材断面小，相应轧辊直径也小，所以高速线材轧机是通过小辊径，高转速而使轧制速度提高。主电机采用直流电机，经增速器、三联齿轮箱、上下接轴、精密伞齿轮和斜齿轮带动轧辊。为保证高速轧制，传动部件采用无键连接，轧辊轴承使用液体摩擦轴承，并使用滚动导板，油雾润滑。,51,无扭轧制,在轧制线材时，要从互相垂直的两个方向上不断压缩轧件，使其延伸而得到小断面的线材。横列式和复二重式线材轧机是通过不断地翻转轧件进行轧制，这种轧件扭转轧制限制了轧制速度的提高。因为轧制速度高，轧
21、件还需不断扭转，这样就容易发生卡钢、跑钢等事故。高速无扭轧机，顾名思义就是轧件在轧制过程中不扭转，这就为实现高速轧制创造了条件。轧件不扭转，轧机前后两架轧辊轴线互相垂直，以实现从互相垂直的两个方向加工轧件。,52,单根轧制,高速无扭线材轧机采用单根轧制。为使精轧机组与粗轧机组生产能力平衡，可采用多路轧制。单根轧制能够使轧制过程稳定，轧制精度高，便于调整，容易保证恒微张力轧制。复二重线材轧机采用多条轧制，轧辊的弹跳值波动大，轧件尺寸精度低，从设备结构上看，轧辊直径小，辊身长度短，也适合单根轧制。,53,恒微张力轧制,高速无扭线材轧机精轧机是多架连轧。在连轧过程中要保持秒流量绝对相等是达不到的，故
22、在设计过程中，依靠精确的孔型设计来保证在连轧时为恒微张力轧制。高速线材轧机采用高刚性轧机和耐磨的碳化钨辊环，使轧制钢料尺寸稳定。同时步进式加热炉烧钢温度均匀，轧件温度波动不大，这为实现恒微张力轧制提供了保证。,54,55,高速轧机线材生产的工艺流程,钢坯存放高速线材轧机所采用的钢坯通常较长，为便于存放和吊运，一般把钢坯顺仓库跨的长度方向成排地放在格架中。吊运工具常采用挠性挂梁电磁吊车。在格架内钢坯堆放高度为34m，格架内宽和电磁吊每次吊运最多的钢坯总宽度一致。用格架存放钢坯，有效面积的单位存放量为1825t/m2。当然，为避兔钢坯混号，要按钢种分别存放。,56,钢坯质量检查,钢坯主要检查表面质
23、量。碳素结构钢坯的检查多为人工目检，合金钢坯或特殊钢坯的检查多在表面除鳞后用涡流探伤检查。检查后合格钢坯投人生产，不合格钢坯将作处理。有人认为在线材生产线上布置钢坯表面清理设施是不合理的，因为钢坯作为连铸或开坯轧机的产品，应保证其质量合格。不合格钢坯应退货，只有这样才能促进钢坯质量的提高，才能从整体上解决钢坯质量问题。,57,钢坯称量,钢坯称量包括称重和测长。称量是轧机生产技术经济统计的需要；测长是为侧装步进式加热炉防跑偏对中系统提供控制信号，称重和测长又是物料跟踪系统所必须的输入参数。,58,钢坯加热,目前高速线材轧机均采用较低的开轧温度和相应的出炉温度。除特殊钢种外，碳素钢和合金钢依钢种不
24、同开轧温度一般在9001050。之所以采用较低的开轧温度和出炉温度是基于高速线材轧机的粗轧和中轧机组的轧件温降小，而且轧件在精轧机组还升温。降低加热温度可明显减少金属氧化损失和降低能耗。加热温度900比105O金属烧损低0.5%，而产品总能耗减少1.16l09J/t(加热能耗降低1.3109J/t，轧制电耗增加0.14x109J/t)。,59,钢坯热装,热装一直是一个诱人的工艺途径，但迄今为止在生产组织和技术上还有不少问题，主要是:供坯生产及线材生产的能力匹配，钢种及规格的对应，检修及工具更换时间的协调，故障处理时的缓冲，有缺陷钢坯的热态检查及清理，热装温度波动的控制对策等等。正因为这些问题尚
25、未圆满解决，热装工艺还处在小规模试验阶段，还不能作为主要工艺方式用于生产。,60,轧前除鳞,由于在高速线材轧机生产中，轧件至少要经过19次以上的两个方向反复轧制压缩，钢坯加热时产生的氧化铁皮早已脱落干净，并在总延伸系数不低于71的延伸变形中彻底消除了氧化铁皮脱落斑痕，因而生产碳素结构钢在轧制前无需设置氧化铁皮清除工序和设施，亦不会因此产生产品表面质量问题。只有在生产合金钢等有特殊要求的产品时，才设置高压水除鳞设施,61,轧后切头及切尾,由于高速无扭线材精轧机组是采用微张力轧制，在轧件头部及尾部失张段将出现断面尺寸大于公称断面尺寸偏差。失张段长度和张力值大小、机架间距以及精轧延伸系数成正比，同所
26、要求公称断面尺寸偏差成反比。通常要将此超偏差段切除后交货。超差段可以在散卷空冷运输机上用人工切除，但在延迟型控制冷却过程中因为无保温罩段过短操作困难，而且切除头部时容易造成线圈拉乱变形，集卷困难。,62,线材盘卷的压紧捆扎,由于高速线材轧机所生产的线材多是大盘重产品，又经过控制冷却在较低温度(一般低于400)集卷，盘卷较为膨松。成品盘卷要保证捆扎密实，外形规整，必须实行压紧捆扎。对于线圈直径1050mm，盘卷直径1250/850mm的盘卷，未压实前每100kg高为120mm(光面盘条)和130mm(螺纹盘条);压紧捆扎后应为每100kg高100mm。施加的压紧力每100kg约100kN。,63
27、,盘卷称重和挂标牌,高速线材轧机产品盘重较大，故均单盘称重，在现代化自动生产线上多用电子秤称重，自动记录、累计并打出标牌。标牌由人工绑挂在盘卷上，作为出厂标记和供生产统计用。,64,高速线材轧机的高质量控制,高速线材轧机中的无扭精轧机是生产线材工艺最完备的轧机，它比以往任何轧机都更合理。高速线材轧机工艺灵活、控制手段齐全，适应线材品种、规格十分广泛，能生产各种高质量的线材。在车间设计的质量控制上需要各工序都具备生产高质量线材的能力，即：,65,保证原料质量。要求原料段具有原料检测、检查与清理修磨的手段，使投入的原料具有生产优质线材的条件采用步进式加热炉，以保证灵活的加热制度在单线生产时粗轧采用
28、平一立机组，减小轧件刮伤尽可能使用滚动导卫及硬面轧辊，保证轧件表面质量。,66,控制冷却和控制性能,线材控冷高速线材轧机轧后的线材终轧温度较高，必须控制冷却速度和冷却温度，以得到所要求的金相组织和性能。目前线材控制冷却方式和装备有多种，但是控制冷却的基本原理相同。由精轧机轧出的线材，通过冷却水管快速冷却到转变温度，然后由吐丝机将线材布置成散卷状态，通过控制冷却速度，使线材均匀冷却，达到所要求的组织性能。,67,控制冷却的特点：,1）提高线材的综合机械性能，大大改善了其在长度方向上的均匀性；2）改善了金相组织，使晶粒细化；3）减少氧化损失，缩短酸洗时间4）降低线材轧后温度，改善劳动条件；5）提高
29、了产品质量，有利于线材二次加工。,68,斯太尔摩法(Stelmor)(水冷加风冷）,由精轧机轧出的线材，其温度可达10401080。通过水冷管使其快速冷却到750850。然后通过夹送辊使线材进入成圈器，使线材均匀地落在连续输送的运输机上。运输机有链板式、链式和辊式三种，常见的是辊式和链式。辊式运输机辊子的速度可调，可改变线圈与线圈的接触位置，便于均匀冷却。运输机下面一般设有35个风室，风量可根据不同冷却速度的要求进行调节。可采用自然空冷、吹风冷却或加罩缓冷，以控制线材的组织性能。冷却至相变完成温度后，通过集卷器收集，然后包装。,69,斯太尔摩控冷示意图,70,施洛曼法(Schlomann),在斯太尔摩法的基础上发展起来。主要特点:在精轧机后的水冷段上通过水管控制冷却线材，而在运输机上进行自然冷却，经吐丝机形成的散卷由侧面导向链立着运送，然后放平，使线材冷却更为均匀。根据不同要求也可在冷却线上加罩或喷水。,71,施洛曼法控冷示意图,
