生产培训-高速线材生产工艺培训教材(ppt 44页)

线材工艺 李洪杰 概述 线材一般是指直径为516mm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。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，但生产数量很 少。 线材品种按化学成分分类，一般分为低碳线材 （称软线）、中高碳线材（硬线），还有低合金 与合金钢线材、不锈钢线材及特殊钢线材（轴承 、工具、精密等）几大类。碳素钢线材的生产最 为广泛，占线材总量的8090。 高速线材轧机特点 一般将轧制速度大于40m/s（区分高线和普 线的一个基本特点）的线材轧机称为高速线 材轧机。 高速线材轧机的生产工艺特点： 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）。 高速线材产品特点： 盘重大、精度高、性能优良。 高速无扭精轧 高速无扭精轧工艺是现代线材生产的核心技 术之一，它是针对以往各种线材轧机存在诸 多问题，综合解决产品多品种规格、高断面 尺寸精度、大盘卷和高生产率的有效手段。 唯精轧高速度才能有高生产率。才能解决大 盘重线材轧制过程的温降问题。精轧的高速 度要求轧制过程中轧件无扭转，否则事故频 发，轧制根本无法进行。因此，高速无扭精 轧是高速线材轧机的一个基本特点。 高速线材轧机的发展过程 轧制速度是高速线材轧机发展水平的标志， 按照轧制速度可将现代轧机分为如下几代： 第一代，19661969年，轧制速度4350m/s； 第二代，19701975年，轧制速度5060 m/s； 第三代，19761978年，轧制速度6175m/s； 第四代，19791980年，轧制速度7580m/s； 第五代，19811985年，轧制速度80100m/s； 第六代，1986年以后，轧制速度100120m/s。 现在又出现了模块化轧机，进一步缩小了轧机体积，降 低轧机重心和传动轴高度，减小了轧机运转过程中的震 动等不利因素，使轧制速度达到更高水平。 线材生产线简介 XX线材厂05年3月投产，设计年产量100万吨，设计速度90米 /秒，采用150mm*150mm方形断面连铸坯，可生产5.516 规格光面盘圆钢筋和6、8、10 螺纹钢筋，目前我们 主要生产6.5、8、10的HPB235普通建筑用钢筋。 线材生产按其流程特点基本上划分为3大工序（可细分为6个 工序），即原料加热、轧制控冷、精整成品库。轧制工序的 区域包括从加热炉出口直至吐丝机区域。轧制区中最主要的 设备是轧线上的主轧机（包括传动装置），以及一些辅助设 备（飞剪、活套等），全轧线共42台轧机，双线布置，采用 仿摩根5代45顶交精轧机，水冷加风冷的斯太尔摩冷却工 艺。 工艺流程 钢坯垛上料台架入炉辊道称重推钢入炉加热出炉辊道1#卡断剪 粗轧（1） 分钢辊道导钢装置2#飞剪1#活套预精轧预水冷 P/F线 粗轧（2）1#飞剪中轧 集卷运卷上钩风冷运输夹送、吐丝水冷精轧5#活套3#飞剪 质量检查检验头尾修剪称重打包挂牌卸卷入库 碎断剪 各区域主要设备及工艺特点简介 加热炉：加热炉为端进侧出推钢式重油加热 炉，设计加热能力180吨/小时，采用两段式 加热制度，即根据炉内的供热分配分为加热 段和均热段，加热段的主要作用就是快速加 热钢坯，使其达到需要温度，因为升温速度 快，所以钢坯通体温度不均匀，这时均热段 的作用就得以发挥，通过均热段使钢坯表面 、心部及头尾温度达到一致。缺点：钢坯易 出现“黑印”（与炉底纵水管接触位置）， 炉内钢坯不能完全出净。 各区域主要设备及工艺特点简介 粗中轧：粗中轧共14台闭口式轧机，单机传动， 1#6#为550轧机、7#12#为450轧机、13# 14#为350 轧机。 其中1#4#为平立交替单机单线，不与后面机架连轧 ，4#轧机后设分钢辊道（3段），通过分钢辊道中的 拨料杆将轧件拨入A线或B线，喂入后续轧机进行轧 制。5#14#全为水平轧机且为单机双线。 粗中轧调整控制方式为手动控制速度和压下实现微 张力轧制，粗中轧机组作用是以较大的压下量实现 大的变形和延伸，为预精轧机组输送合适尺寸的轧 件。缺点是5#机架后椭圆轧件进入圆孔机架需要扭 转90，对导卫的安装、调整要求高。 各区域主要设备及工艺特点简介 预精轧：预精轧机组为单机传动，双线布置 ，每线4台285平立交替悬臂式轧机，工作辊 采用WC硬质合金辊环，在机组的前后设置水 平活套，机组机架间设有立活套。控制方式 为手动加活套自动调节实现无张力轧制。预 精轧机组的作用是轧件延伸，提高轧件表面 质量和尺寸精度，为精轧机组输送合适的轧 件 活 套 活套布置：线材轧线每线设有5个活套，分别为位于 预精轧机组和精轧机组前的1#和5#水平活套（我们 习惯称为侧活套）、位于预精轧机组各机架间的2# 3# 4#立式活套。之所以将活套都布置在该区域，是 因为预精轧机组轧制速度相对较高，单机传动，因 各种原因引起的秒流量较小的变化既有可能发生堆 钢事故。 活套作用：贮存多余轧件用以应对轧机转速突然升 高和降低引起的秒流量变化，实现无张力轧制，确 保轧件尺寸精度。 各区域主要设备及工艺特点简介 精轧机：精轧机组为集体传动，A、B双线布置，分 别由一台5500KW交流电机拖动，每线10架轧机（5架 230轧机和5架170轧机）交替与水平面成45和 135设置，即相临机架互相垂直，与平立交替布置 相当，轧件不需扭转，采用WC辊环。 控制方式为：精确的传动比、配辊及辊缝设定实现 微张力轧制。作用以小的压下使轧件逐渐减径延伸 ，得到表面质量和尺寸精度良好的成品。 生产过程中不是所有机架都会用到，根据规格不同 ，投入使用的机架数不同。 辅传动设备夹送辊、吐丝机 夹送辊位于吐丝机之前，水冷段之后，其作用是夹 持水冷后的线材顺利进入吐丝机布圈，对于小规格 （高速度）线材尾部脱离精轧机后控制其降速，对 于大规格（低速度）则控制其升速。 夹送辊使用的是与精轧机相同的辊环形式，利用专 用的装拆辊工具进行安装和拆卸。 夹送方式：按对线材的夹持部位分，有夹头、夹尾 和全夹3种，目前我们选用夹尾方式。 吐丝机：利用螺旋状的吐丝管以圆周运动将轧件盘 成直径为1050mm的线圈，吐在散卷冷却运输机（风 冷辊道）上。线材使用是15倾角的卧式吐丝机， 设计最大吐丝速度100m/s。 辅传动设备飞剪 线材轧线上总的来说布置有两种剪机，一种 是用于切头尾和事故碎断的剪机，即我们常 说的飞剪，由电机驱动，剪切过程中剪刃随 轧件同步前进，如轧线上的1#、2#、3#（组 合工作，由3#飞剪和碎断剪组成）飞剪；另 一种是用于事故时阻止后续轧件继续进入相 应机组的的剪机卡断剪，压缩空气驱动， 如布置在1#轧机前、预精轧机组和精轧机组 前的卡断剪（该两组剪机已取消使用） 生产工艺-原料检验 原料的检查： 钢坯进厂后要进行钢坯检验，检验依据执行冶金行 业标准YB/T2011-2004，首先要确保钢坯各尺寸偏差 、钢坯弯曲度、断面平整度、对角线之差等不得超 过相关规定，钢坯表面不得有肉眼可见的重接、翻 皮、夹杂、缩孔、裂纹等缺陷，有必要的话还要对 其内部成分组织进行检验。如果钢坯质量不能得到 良好的控制，生产过程中会造成倒钢、堆钢事故或 者出废品。所以只有原料质量得到保证才能确保生 产顺行和成品质量。 生产工艺-加热 加热：线材生产属于热轧一种形式，轧制之 前的钢坯原料需要先经过加热到一定温度。 加热目的：提高塑性，降低变形抗力，改善 内部组织，消除铸锭缺陷。 加热要求：严格执行加热制度，钢坯整体温 度均匀，无过热、过烧等现象。 生产工艺-开轧温度 开轧温度：咬入第一架轧机时的轧件温度。 我们经常把开轧温度和加热温度混为一谈，这是非 常错误的，加热温度是钢坯在加热炉加热时检测元 件检测到的炉膛温度。 开轧温度过高容易发生堆钢事故，并且燃料消耗增 加，开轧温度过低又使轧机负载增大，致使电力消 耗变大，并切对轧辊、导卫等都带来不利。所以生 产过程中控制好开轧温度是非常关键的。 根据钢种不同开轧温度也不相同，例如我们现在生 产使用开轧温度为100050。 生产工艺-工艺参数设定 生产之前，主控台操作人员根据工艺要求将 各种工艺参数输入电脑，并检查其正确性。 生产过程中要根据实际情况对某些参数进行 适当调整以达到最优化。 工艺参数：轧制程序（包括轧制速度、规格 、进出口机架等参数）、轧辊直径、各辊道 参数、各飞剪参数、各活套参数、水冷参数 、夹送辊吐丝机参数等。 Q235热轧圆盘条主要工艺参数 项目单位 规格 6.5810 开轧温度100050 吐丝温度92060 出炉夹送辊速度m/s0.35 出炉夹送辊超前率%1.0 出炉辊道速度m/s0.32 分钢辊道速度m/s0.5-1.0 精轧机出口速度m/s707045 分钢辊道超前率%1.0 1#飞剪投入状态 切头，不切尾 1#飞剪切头超前系数 1.10-1.25 1#飞剪切头长度mm150 2#飞剪投入状态 切头，切尾 2#飞剪切头超前系数 1.10-1.15 2#飞剪切头长度mm200 2#飞剪切尾滞后系数 0.85-0.90 2#飞剪切尾长度mm300 3#飞剪投入状态 切头，不切尾 3#飞剪切头超前系数 1.10-1.20 3#飞剪切头长度mm700 碎断剪超前系数 1.10-1.15 Q235热轧圆盘条主要工艺参数 项目单位 规格 6.5810 头部不冷却段长度设定m20 预水冷箱开启 1#水咀1、3#水咀1、3、5#水咀 反吹水咀、反吹气咀 1#水冷箱开启 1#水咀1、3#水咀 反吹水咀、反吹气咀 2#水冷箱开启 1#水咀1、3#水咀1、3、5#水咀 反吹水咀、反吹气咀 3#水冷箱开启 1#水咀1、3#水咀1、3、5#水咀 反吹水咀、反吹气咀 吐丝机夹送辊投入状态 夹尾 夹送辊超前率%2.0-2.5 吐丝机夹送辊尾部滞后率%1.0-1.5 吐丝机超前率%2.5-3.0 风机开启台 122 夏季高温时分别可适当增开1台 风冷辊道速度m/s0.35-0.40 生产工艺-轧制 轧制：轧件在旋转的轧辊间产生塑性变形的过程。 轧制工序是轧钢生产中最关键的工序，它完成了从 原料到成品的延伸变形整个过程。 轧制过程中需要控制的主要工艺参数就是轧制速度 和料型。 这里说的速度与前面讲过的速度是不同的，这里所 说的速度是各架轧机的速度，也就是各架轧机间的 速度匹配关系，也就是我们常说的张力关系 生产工艺-轧制 轧制速度与轧制料型：之所以把轧制速度和料型放在一起来 说，是因为生产过程中速度与料型的控制是相辅相成的。前 面讲过，高速线材轧机有一个特点就是连轧，而形成连轧的 条件就是秒流量相等，即FV=C（常数），用语言表述就是单 位时间内流经每一架轧机的金属体积相等。 实现良好的速度和料型调整是有前提的：首先要有稳定的设 备；再者要有良好的孔型设计，也就是说要有一套完备孔型 系统（后面介绍）；最后要确保孔槽的加工精度和安装精度 。 只有具备了上述条件，才能通过速度与料型的调整，使生产 连续、稳定。 生产工艺-轧制 速度与料型调整：生产中轧制速度与料型是分别由 主控台和轧钢工进行控制调整的（速度调整只适用 粗中轧和预精轧机组），生产之前主控台和轧钢工 按照轧制程序对速度和料型进行预设定，其中料型 的设定在粗中轧使用压辊缝和试小样的方法、预精 轧和精轧因为轧机精度和刚性都较好直接采用压辊 缝方法（必要时可用铅棒试轧）。生产过程中，各 操作人员可以根据轧机电流、轧件张紧程度、轧件 交口宽度变化、测量飞剪切头尺寸等判断轧制速度 与料型是否合适，从而做出相应调整，使轧线处于 一个相对稳定的状态（不适用精轧调整）。 生产工艺-轧制 精轧机调整：精轧机是直接出成品的机组，对精轧 机的调整也就是对成品尺寸的调整，对精轧机的调 整水平直接关系到成品精度，集体传动方式决定了 无法通过速度调整各机架间关系，精轧机的出口速 度一经设定一般不会再做改变。对成品尺寸的调整 是通过调整第一架和最后一架（成品机架）的压下 量以及来料尺寸（预精轧出口尺寸）实现，生产过 程中，为了不破坏中间各机架间的配比关系，精轧 机组中间机架料型是不允许调整的。 保证高速轧制的主要工艺条件 主要条件是保证原料质量、轧件温度、轧件精度。 必须严格控制钢坯尺寸精度，钢坯尺寸的波动对粗轧前 几道影响较大。为此粗轧机组都采用单独传动，以便及 时灵活地调节轧制速度，保证微张力轧制。 要保障轧件精度，必须保证轧件温度均匀稳定，要求加 热温度均匀、控冷设施灵敏。 要保证轧件精度，轧机精度必须高，必须减少槽孔加工 误差和轧机部件间不可控制的配合间隙等造成的偏差误 差。 应保证进人精轧机的轧件偏差不大于0.30mm。当成品 精度要求小于0.15mm时，进入精轧的轧件偏差不应大 于成品尺寸偏差的2倍；中轧轧件偏差不大于0.50mm 粗轧不大于1.0mm 。 要保证轧件精度，生产操作人员的经验和技能必须达到 一定水平，确保对各机组的轧机及导卫的安装、料型和 速度的预设定的正确性，并在生产过程中能够进行灵活 调整。 生产工艺-控制冷却 以高速连续、大盘重方式生产的高线产品， 终轧温度比普线轧机更高，必须采用轧后控制冷 却工艺。 控制冷却是分阶段控制自精轧机轧出的成品 轧件的冷却速度，尽量降低轧件的二次氧化量， 可根据钢的化学成分和使用性能要求，使散卷状 态下的轧件从高温奥氏体组织转变成与所要求性 能相对应的常温金相组织。 轧后控制冷却工艺已成为高速线材轧机不可 分割的组成部分，是高线轧机区别于老式线材轧 机的特点之一。 生产工艺-控制冷却 线材冷却工艺采用的是水冷加风冷的标准型斯太尔 摩冷却工艺（该工艺是由加拿大斯太尔柯钢铁公司 和美国摩根公司于1964年联合提出的，所以称斯太 尔摩冷却工艺）。 控制冷却：水冷段位于精轧机组和夹送辊之间由4段 水冷箱和3段恢复段构成（不同厂家有所不同），生 产过程中由主控台根据不同钢种、规格设定相应参 数，通过调节水阀开启度和水嘴投入数量控制冷却 速度；风冷线位于吐丝机之后由多段辊道组成，辊 道下设有7台大功率风机，在3CS操作台由专业人员 根据工艺规定通过调整辊道速度、风机开启数量和 开启程度控制冷却效果。 生产工艺-精整 头尾修剪：高速无扭线材精轧机组采用微张力轧制 ，轧件头部及尾部失张段断面尺寸大于公称断面尺 寸，而且常常带有耳子、劈裂等缺陷。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 ，通常要将此超偏差段切除后交货。超差段可以在 风冷辊道上用人工切除，但实际操作起来比较困难 ，一是虽然经过冷却但温度仍然较高，一般在4、5 百度，而且切除头部时容易造成线圈拉乱变形，集 卷困难。所以我们头尾修剪是在集卷后打捆前的运 输过程中进行的，采用人工用断线剪或液压剪切去 轧件头部和尾部的超差段。 生产工艺-质量检查 线材的成品质量检查设在P/F运输线上，打包之前。 线材的质量检查包含两方面内容：一是盘条的尺寸 和外形，即尺寸精度（直径偏差、不圆度）及外表 形态（不得有耳子、折叠、结疤等有害缺陷），该 部分内容在现场直接用工具测量和肉眼观察；二是 盘条的内部质量，即化学成分（主要是C、S、Mn、P 、S的含量不能超标）和机械性能（屈服强度、抗拉 强度、断后伸长率），该部分需取样后送检验室做 相关试验获得数据。 质量检验执行标准：GB1499.1-2008 。 生产工艺-精整 打包：线材从生产线上下来是呈散卷状态， 为了便于运输，需要进行打捆，打包设备为 打包机，打包线使用自行生产的6.5线材， 打包时先将散卷压紧，要求4道捆扎。 称重、挂牌。 卸卷、入库。 轧辊及其加工 线材采用两种轧辊形式：1、轧辊，2、辊环 轧辊是生产过程中直接与轧件接触的设备，在生产过程中不 断的磨损，在轧制量到达一定的吨位后，就无法通过调整获 得所需料型及尺寸，所以在生产中要根据轧辊的轧制量和实 际情况合理安排轧辊轧槽的更换，在一对轧辊的轧槽全部使 用过后就必须进行再加工重新装配使用，轧辊辊环的修磨和 装配全部在车间内的特定区域（轧辊间）进行 轧辊辊环的加工：线材轧辊辊环是分别在专用的车床、磨床 上使用成型车刀或砂轮进行车磨，根据规定的车削量和轧辊 辊环实际磨损程度决定车削量大小。轧辊加工完毕后由要用 专用的孔型样板和测量工具进行检查，确认各尺寸正确无误 。轧辊辊环都是成对加工的，要保证尺寸一致。 轧辊装配 轧辊辊环的装配：轧辊辊环上线使用之前要进行预 装配，轧辊预装是将轧辊及各种辊系部件（轴承、 轴承座、平衡装置等）安装到一起，并加注润滑介 质；辊环预装就是按照规格及配辊要求将加工后的 辊环和锥套组装起来。 轧辊辊环的线上安装：预装好的轧辊辊环吊到轧线 上即可安装至轧机。粗中轧的轧辊安装（拆卸）采 用换辊小车形式；预精轧、精轧辊环的安装（拆卸 ）采用专用的装（拆）辊工具，靠液压将锥套压紧 在辊轴上并涨紧辊环。 安装要求：孔型对中，轧线对中，连接可靠。 线材轧辊 轧辊配置：上1备2（对）；辊环配置：预精轧上2备 2，精轧6.5上2备1、 8.0上2备2、 10.0上2备0 辊环 轧辊 轴承 座 轴承 座 锥 套 辊轴精轧、预 精轧轧机 面板 平 衡 装 置 线材导卫 导卫：安装在轧机的进出口，引导轧件按正确的形 态和方向进出孔型的装置。 线材的导卫及各种零部件有几百种之多。导卫装置 在轧钢生产中起着极其重要的作用，生产中所发生 的各种堆钢事故有大半是因为导卫问题造成的。 分类：线材使用的导卫基本可划分为两种，一种是 滑动导卫（进口、出口）、另一种是滚动导卫（进 口滚动、出口扭转）。各机组使用的导卫装置有一 定差别，但大同小异。 导卫的安装与调整：线下预装、线上安装。 扭转导卫 滚动 导卫 出口 滑动 进口 滑动 椭 圆 线材导卫配置 粗中轧：上1备2（上2备4）；预精轧：上2备6； 精轧：上2备8。 轧辊 轧辊 轧辊 轧辊 椭 圆 孔型系统及其特点 线材的孔型系统：箱方 椭圆圆 椭圆圆， 即除了第一和第二道次外都是椭圆与圆交替布置的孔型系统 。 箱型孔和方型孔：通过这种孔型系统轧出的轧件断面为矩形 或方形。该孔型系统的主要优点是：沿轧件宽度方向变形均 匀，速度差小、可以适应来料断面尺寸波动；在同一孔型中 通过调整压下量，可以得到不同断面的尺寸的轧件；轧件无 尖锐的棱角，截面温度较均匀切氧化铁皮易于脱落。缺点： 孔型侧壁斜度大，轧件的方形或矩形断面不够规整；当进入 孔型的轧件高宽比 较大，而孔型槽底又较宽时，轧件在孔 型中的稳定性不好，易发生倒钢或歪扭（我们现场第二道次 的方孔即容易出现该现象）。 孔型系统及其特点 椭圆圆孔型：顾名思义，通过该孔型系统轧出的 断面为椭圆形和圆形，该孔型系统优点：轧件可以 从一种断面平稳的转换成另一种断面，避免了由于 剧烈不均匀变形而产生局部应力，减少了轧件劈头 ；没有较尖的棱角，轧件冷却均匀，减少裂纹的产 生；有利于去除轧件表面氧化铁皮。缺点：椭圆轧 件在圆孔中轧制不稳定，因而对导卫装置的安装调 整要求严格；圆孔型对来料轧件尺寸波动适应性差 ，调整要求严格。 粗中轧、预精轧孔型系统 B02-01 B01-01 R04-01 E05-01 R06-01 E07-01 R08-01 E11-01 R12-01 E13-01 R14-01 E17-03 E03-01 E09-01 R10-01 R18-03 E15-04 R16-04 E15-01 E17-01 R16-01 R18-01 E15-01 E17-01 R16-01 R18-01 E15-01 R16-01 E17-03 R18-03 E17-03 R18-03 E15-04 R16-04 1H 2V 3H 4V 5H 6H 7H 8H 9H 10H 11H 12H 13H 14H 15H 16V 17H 18V 断面面积 224.3 246.