小型棒材轧制技术的发展

小型棒材生产线技术发展1.小型棒材生产线概述 (2)2.生产线布置形式及主要技术 (2)2.1.布置形式 (2)2.2.目前应用的主要技术 (6)3.国内其它主要生产线简介： (8)3.1.河北唐钢 (8)3.2.安徽马钢 (9)3.3.河北承钢 (10)4.棒材发展的新技术 (11)5.参考文献 (13)1.小型棒材生产线概述棒材是热轧条状钢材中的一种。

根据它的断面形状，一般分为圆钢、方钢、扁钢、六角钢、八角钢等，也有周期断面型钢如螺纹钢。

特殊情况下，也有卷状棒材，而不是直条形式。

棒材广泛用于机械、汽车、船舶、建筑等工业领域，是现代经济生活中不可缺少的品种。

近20年来,小型棒材产量占钢材的总产量的23.5%～27.7%。

棒材生产线主要是以连续铸钢坯或轧制坯为原料，经加热、轧制、精整等工序，生产各类小型型钢钢材。

据说在14 世纪欧洲就有轧机。

1728年，英国设计出了第一台的生产圆棒材用的轧机。

1761年英国建造了第一套小型横列式轧机。

1882年欧洲建设了第一套半连续式小型轧机。

1945年以后，随着连铸技术的出现，在全世界范围发展了半连续式和连续式小型轧机。

中国于1871年在福州船政局所属拉铁厂(轧钢厂)建设了第一套横列式小型轧机。

20世纪50年代和60年代先后在石景山钢铁公司建设了一套普通碳素钢连续式小型轧机和在济南钢铁厂建设了一套可生产合金钢的半连续式小型轧机。

80年代又在上海第五钢铁厂和安阳钢铁厂建设了半连续式小型轧机。

90年代初在广州钢铁厂建设了平立交替布置的连续式小型轧机。

2.生产线布置形式及主要技术2.1. 布置形式小型轧机的种类较多，轧机的类型和布置方式多种多样，主要运行的有：连续式、半连续式和横列式小型轧机，其他如布棋式、串列式、跟踪式小型轧机等已比较少见，下面主要介绍几种比较典型的小型轧机。

2.1.1连续式小型轧机。

连续式小型轧机是当今世界上最为流行、用得最多的一种小型轧机。

它所采用的坯料规格为130mm*130mm，150mm*150mm，甚至180mm*180mm，坯料单重1.5-2.5t。

轧制线多为平立交替布置，实现全线的无扭转轧制，以利于提高产品的表面质量。

机架的多少按照一个轧机轧制一道的原则确定。

轧机多为偶数道次组合，对于不同的坯料规格和成品尺寸有18架、20架、22架甚至24架的小型轧机，但轧制线由18个机架组成的小型轧机是当今最典型的碳素钢小型轧机。

速度可调，微张力轧制和无张力轧制是现代全连续式小型轧机的明显特点。

粗轧和中轧的部分机架为微张力轧制，中轧的部分机架和精轧机组为无张力轧制，机架之间设有气动式上活套，以实现无张力轧制保证产品的尺寸精度。

活套的多少与产品的规格、孔型设计有关，一般设置6－10个活套。

50年代到60年代的小型轧机普遍采用双冷床，冷床设计的改进使其冷却能力大大提高，80年代后的小型轧机采用单面步进式冷床。

冷床后设有定尺剪，随后是精整和打捆装置。

速度快，生产能力大，适合品种少、批量大的普通商品钢材的轧制。

典型生产工艺流程为：加热炉→粗轧机组→中轧机组→飞剪→精轧机组(平立转换型)→穿水冷却装置→飞剪→冷床→冷剪→检查打捆台架→短尺收集装置→称重运输辊道→收集台架。

图表1某小型棒材连轧生产线平面布置图1-步进梁式加热炉2-550mm ×4+450mm ×3 粗轧机组3- 1#飞剪4-380mm ×4 中轧机组5- 2#飞剪6- 水平活套7-380mm ×2+320mm ×4 (HöV ) 精轧机组8-立式活套9-水冷装置10-倍尺飞剪11-变频辊道12-齿条步进冷床13- 4900kN冷剪14-定尺机15-检查台架16-打捆机17-辊道电子称18-集捆台架19-短尺剔除辊道20-分级定尺冷剪2.1.2半连续式小型轧机半连续式小型轧机的产品规格与全边续式的差不多，约为ф10-32mm或ф12-42mm，坯料尺寸与连续式的差不多，在130mm*130mm，150mm*150mm之间，坯料单1t左右。

连续式与半连续式的主要差别在于粗轧机组，一种形式为一架或两架三辊轧机，采用箱形共轭孔型轧制；另一种形式为机架横移的二辊可逆式轧机，进行单根轧制。

近年，随着技术的发展，一般采用三架二辊闭口式轧机的较多。

安钢小型厂的260机组为80年代建立的半连续式小型生产线，生产工艺流程为：加热炉→粗轧机组（3×Φ450）→一中轧机组（4×Φ350）→切头飞剪→二中轧机组（4×Φ300）→精轧机组（4×Φ260）→成品飞剪→冷床→冷剪→精整处理台架。

主要设备：（1）加热炉：连续推钢式加热炉，设计能力为65吨/小时，（2）粗轧机组：3架两辊闭口式450轧机，三架电机单独驱动，形成连轧。

（3）一中轧机组：4架两辊闭口式350轧机，电机通过长轴单独驱动，形成连轧。

（4）切头飞剪：气动离合器式飞剪。

（5）二中轧机组：4架两辊闭口式300轧机，电机通过长轴单独驱动，形成连轧。

（6）精轧机组：4架两辊闭口式260轧机，形成连轧，中间通过活套连接。

（7）成品飞剪：CVS-040-1300启停式飞剪。

（8）冷床：齿条步进式冷床（9）冷剪：300T定尺剪。

（10）精整台架品种规格为φ12～20圆钢，φ12～32螺纹钢，目前产量提高，最高时产达130吨/小时；终轧线速度可达19.8m/s，2007年产量达91万吨。

当前存在的问题主要是：（1）加热炉能力不足、加热质量差。

同根钢温差一般在80ºC，严重时达100ºC，无法实现低温轧制和微张力自动控制，采用控冷工艺钢材性能波动大，屈服强度波动140Mpa；只有空气预热器，预热温度约450ºC，预热温度低；没有煤气预热器，能耗高，现煤气单耗为140m3/t，折合标煤为48㎏/t，而国内先进指标为33㎏/t；坯料为端进料，炉子密封不好，热损失大。

（2）轧机全部为水平布置，不能全部实现无扭无张轧制；老式二辊闭口式轧机，辊跳大；产品尺寸精度低。

在轧制Ø22以上规格圆钢，尺寸波动达1mm。

大规格圆钢生无法正常生产。

螺纹钢同一只钢每米重量偏差为1.8%，不能实现均衡大负差生产。

换辊时间长，粗轧1个小时，中轧45分钟，不能实现备用机架快速换辊；不能实现轧制线对称调整；中轧轧机老化，牌坊磨损严重，底座变形，机架震动比较严重；成品轧机为260轧机，轧机小，换辊换槽频繁。

2.1.3横列式小型轧机。

从50年代到80年代，横列式小型轧机曾经是我国钢铁工业的主力军，在我国国民经济发展过程中起着重要的作用。

它一般包括一座推钢式连续加热炉，轧线由一架或两加三辊式400轧机和一列5架250轧机组成，在轧后仅有简易的冷床、冷剪和简易的收集台架。

多数轧机采用55-70小方坯（经650轧机开坯），产品为ф12mm－25mm的圆钢或螺纹钢。

安钢小型轧钢厂250机组（1958年建）的轧机是一个典型的横列式小型机。

轧线由两架三辊式400轧机和一列5架250轧机组成；原料为60方，长度3米；车间的主要设备如图：图表 2 某钢厂50年代的横列式生产线主要设备：（1）齿条式推钢机两台，最大推力40T；（2）加热炉：端进端出连续式加热炉一座；（3）三辊式400胶木瓦轧机两台；（4）160T热剪一台；（5）250轧机四架，电机功率1000KW;（6）成品250轧机一台，电机功率750KW。

（7）步进式冷床一台6*60m；（8）下剪刃固定式冷剪机一台，200T。

其主要优点是：（1）设备简单、建厂快、投资少；（2）由于无张力轧制，便于生产断面形状复杂的产品；（3）操作简单、适应性强、产品灵活多样，适于小批量多品种产品的生产。

主要缺点是：（1）产品尺寸精度不高，品种规格受到限制(如难于轧制很宽的产品)；（2）间隙时间长、轧件温降大，因而轧件长度和壁厚均受限制；（3）各架轧机轧制速度不能单独调整，因而影响产品的产量和质量；（4）人工或围盘喂钢劳动强度大。

由于横列式轧机的轧制为有扭转轧制，它的终轧速度不超过8m/s，超过这一速度事故较多，轧制速度提高受到限制，其它的一切改进较为有限。

目前，此类生产线属于国家淘汰项目，在各大钢厂已不复存在。

2.2. 目前应用的主要技术2.2.1连铸坯热装热送目前小型轧机都以连铸坯为原料一般使用的坯料断面为130*130mm-150*150mm，单重的增加，使切头切尾量相对减少，定尺率提高，有利于提高金属的收复率。

有些生产线采用180*180。

连铸技术的进步是推动小型轧机在内的整个冶金技术发展的重要动力，连铸坯以650～800的温度下，直接装入小型轧机的加热炉中加热，可使加热燃料消耗降低25%－75%。

同时直接热装还可减少加热的氧化烧损，减小或取消中间存储面积，减少操作设备和人员。

此外，直接热装使投料至成品的生产周期缩短至几小时。

因此，直接热装是当间小型机节约能耗，减少生产成本的有效的措施之一。

2.2.2采用步进式加热炉可供选择的小型轧钢机钢坯加热炉炉型有推钢式加热炉和步进式加热炉。

推钢式加热炉是各种类型轧机选用的传统炉型，由于其具有结构简单，机械设备少、操作简单、投资少等优点曾被广泛使用。

但采用推钢式加热炉生产时，加热钢坯断面温差大，无法水除水冷“黑印”，加热时间长，氧化和脱碳严重，容易产生粘钢、拱钢和钢坯划伤事故。

为保证加热质量，满足小型轧机对钢坯断面和长度方向上温度梯度的要求，新多采用步进式加热炉，加热均匀，断面温差小于20度。

2.2.3高压水除鳞为了保证小型材的表面质量，在加热炉后粗轧机组前设置高压水除鳞装置，以去除加热产生的表面氧化铁皮。

2.2.4低温轧制和控制轧制旧式轧机的轧制速度低，在轧制过程中轧件的温降大，因此把开轧温度提得很高。

新式连轧机轧制速度提高，轧件在轧制过程中产生的变形热使得轧件温度基本保持不变甚至升温，这就为低温轧制创造了条件。

轧件的开轧温度从1000-1100降低至900-950，这需要提高轧机的强度，增加电机功率和轧制能耗，但由于加热温度的降低，仍可综合节约能源20%左右。

2.2.5切分轧制切分轧制的原理是在轧制过程中用轧辊或其它方法将轧持久战沿纵向剖分成两条或多条轧体，变单条轧制为多条轧制。

70年代，加拿大钢铁公司国际公司首先应用和发展切分轧制技术。

切分轧制采用的方法主要有两种：（1）切分轮法：先用特殊的孔型将轧件轧成准备切成的形状，再在轧机的出口处安装不传动的切分轮，利用其侧向分力将轧件切开。

这种方法在连轧机上普遍应用，是目前切分轧轧制的主要方法。

（2）辊切法：利用轧辊孔型的特殊设计，在变形过程中将轧件分开，这种方法不需要其它的设备，操作简单，但要求轧辊的强度和韧性，要求轧辊孔型设计合理准确。