棒材工艺教程(第二章第三节小型材轧制线工艺布置及工艺特点基础知识)

一、粗、中轧工艺布置及工艺特点二、精轧的工艺布置及工艺特点粗中轧的主要功能粗轧是使坯料得到初步压缩和延伸，得到温度合适、断面形状正确、尺寸合格、表面良好、断头规矩、长度合适工艺要求的轧件。中轧的作用是继续缩减粗轧机组轧出的轧件断面。粗中轧机组的布置方式A采用水平二辊串列式轧机布置这种形式的粗轧机组应用较普遍，尤其适合于以堂叔结构钢和低合金钢为主的轧制和多线轧制，其工作机座多采用闭口式轧机，亦有采用采用预应力轧机和短应力线轧机的。为实现水平二辊轧机扭转轧制，在轧件需要扭转的部位设置滚动出口扭转导位装置。水平二辊串列式粗轧机组一般纵向轧制线固定，采用工作机座横移的方式更换轧槽。（唐钢一棒）B采用平—立交替串列式轧机布置这种布置形式的轧机其轧件无扭转轧制，特别适合高牌号合金钢的生产，因为合金钢的扭转变形抗力大而且塑性差，易于在扭转轧制时出现轧制事故和扭转裂纹而造成轧废，而对于价格较为昂贵、轧制批量又较小的合金钢，任何轧废将严重影响其经济效应。平—立交替串列式轧机也常被多品种单线轧机所采用（国内大部分钢厂采用）采用平立交替式轧机机组与水平轧机机组相比有如下特点。机架间省去了滚动扭转导位，减少轧件咬钢冲击，整个轧制过程稳定；机架间轧件轧制不扭转，钢坯尺寸波动小；可避免扭转轧制时出现的轧制事故和扭转裂纹产生的废品，更适合生产合金钢；轧件不扭转，成品性能通条波动小。对粗、中轧轧后的轧件要求为保证成品尺寸的高精度，为保证生产工艺稳定和避免粗轧后工序的轧制事故，通常要求粗轧轧出的轧件尺寸偏差不大于±1mm；为减少精轧机的事故一般要求中轧轧出的相应轧件断面尺寸偏差不大于±0.5mm。粗轧后切头、尾粗轧后的切头切尾工序是必要的，因轧件头尾两端的散热条件不同于中间部位，轧件头尾两端温度较低，塑性较差；同时轧件端部在轧制变形时由于温度较低，宽展较大，同时变形不均造成轧件头部形状不规则，这些在继续轧制是都会导致堵塞入口导位或不能咬入。为此在经过几道次粗轧后，必须将端部切去。通常切头切尾长度为70～200mm。粗中轧区的设备布置与参数轧机虽然国内各棒材厂的粗、中轧机各有特点，但轧机的主要结构如牌坊、轧辊及其轴承、上辊平衡机构、压下机构、轧辊轴向压紧及调节机构等在原理上是大同小异的，在这里以二辊水平式轧机为例，介绍轧机各主要构成部分。A机架（牌坊）机架由两个框架状的轧机牌坊联结而成，轧机牌坊的敞开部分叫做“窗”在这个“窗”中安装轧辊的轴承座。通常小型材粗轧机采用闭式机架，这是因为闭式轧机具有钢性大的优点。二辊机架牌坊通常由铸钢铸造而成，也可用厚钢板焊接而成，后者的强度与刚性较好，并且具有体积小，重量轻的优点。B轧辊a轧辊基本结构分为3个部分即辊身、辊颈、辊头，棍身是轧辊与轧件直接接触的工作部分，型钢轧机的轧辊棍身是圆柱体，上面车有孔槽，辊颈是轧辊的支撑部分，轧辊是依靠棍身两侧的辊颈而支撑在轴承上。辊身和辊颈交界处由于断面变化可能成为应力集中的地方，容易断裂。所以，为了提高轧辊强度，交界处应有适当的过渡圆角。轧辊的辊头具有连接传动接轴、传递轧制力矩的作用。b轧辊直径粗、中轧机组轧辊辊身直径一般为轧件平均高度的4～5倍，这不仅是为了有足够的强度和刚度以及咬入能力，也是为了轧制时的变形渗透，以避免轧件端部出现由表面变形造成的双叉鱼尾状，而在继续轧制时发生顶撞入口导位的故障。国内大多以（120mm×120mm）～（160mm×160mm）断面钢坯为原料的小型材粗轧机组前4架轧机轧辊辊身直径为Φ530~650mm，后3~5架轧机轧辊辊身直径Φ450~480mm（均指新辊），轧辊辊身长通常为轧辊直径的1.8~2倍，对于悬臂辊轧机辊环宽约为辊环直径的0.45倍。C轧辊平衡装置轧辊平衡装置起着平衡上辊及其轴承座重量的作用。我厂采用的是弹性阻尼器其具有体积小，寿命厂和使用方便等优点。D轧辊水平调整装置轧辊的水平调整包括轧机中心线的标高调整和上、下辊间距的调整。轧机中心线的标高通过改变下轧辊轴承座底部的垫块厚度来调整；上、下辊的最大间距（即备用轧辊在安装进入机架前的辊间距值）是由改变上辊平衡器的垫片厚度来设定。随着轧辊轧槽使用后的重新加工，轧辊直径递减，下轴承底部的垫块须逐渐垫高，而上辊平衡器的垫片则相应地要降低，以补偿辊径减小对轧机中心线标高的影响。这两种垫片的设定安装均在生产准备车间进行。在现场如发现下辊不水平或轧辊总成的高度过高，即上轴承座的上端过于接近机架窗口上沿，则可能是上述垫块高度设定不正确所致。E轧机的压下装置轧机的压下装置是实现上辊压下，调整辊缝的机构。压下装置的形式有电动压下、液压压下、气动压下、和手动压下几种。在小型钢轧机上多采用电动压下或者气动压下形式，辅以手动压下。电动和气动压下装置的压下调整速度快、省时省力，用于辊缝的粗调；而手动压下是用于对辊缝进行微量的精确调整。不论采取何种方式，均要求调整后，轧辊两侧的辊缝相等。粗轧机轧辊径向调整量较大，一般为轧辊直径的15%左右。F轧辊的轴向调整装置轴向调整的目的是使轧辊沿轴向移动，实现上下轧辊的孔型对中一致，消除辊错现象。轴向调整装置采用轴承座端头调节螺栓和侧压板两种。调整方法是以某一个轧辊为基准，给另一个轧辊以作用力，使其沿轴向移动达到孔型对中一致。粗轧机组的轧辊轴向调整量为±2~3mm。导卫装置及导槽导卫是引导轧件在轧制过程中始终按预定的方位进出孔槽的装置。导卫装置按用途可分为滑动导卫、辊式入口导卫、辊式出口扭转导卫等。滑动导卫用于方、圆轧件的导向；辊式入口导卫用于扶持椭圆轧件以正确方位进入轧槽；辊式扭转导卫用于水平布置的椭孔机架出口轧件的扭转导向（扭转90度）。切分导卫用于将辊切后的轧件正确导出。平—立交替布置的粗、中轧机组不需要扭转导卫。粗轧机组前机架的间距较大，因而设置有过桥导槽；此外，在剪机和机组之间也设置有过桥导槽来实现轧件导向。导辊润滑系统粗、中轧机辊式导卫的润滑通常采用油雾或油气润滑。油雾和油气润滑，是使用充分清除了水分、灰尘等异物的压缩空气将油雾化，然后使这种油雾与空气的混合物强制性的通过专门管路输入轴承内部的润滑方式。两者都具有省油、润滑效果好等优点，而后者又具有避免油雾外逸污染的优点。实际生产中，如果润滑油气供给不正常，就会损坏导辊轴承。现场统计数据表明：在导卫、导辊采用超硬合金制造后，导卫的更换常常不上因为导辊本身的寿命问题，而是又轴承寿命来决定的，因此，生产中经常检查导卫、导辊的润滑情况就尤为重要。冷却水系统轧槽和辊式导卫和导辊都长时间与高温轧件直接接触，故需要充足的冷却水带去热量，以保护轧槽表面和保证轧件的正常运行。操作工要定期点检冷却水压和各供水点的畅通情况。换辊装置粗、中轧机换辊基本上有三种方式：（1）采用整机架换辊的方式；（2）采用C形钩换轧辊的方式；（3）采用专用换辊小车换轧辊的方式；整机架换辊应用广泛，他的优点是换辊时间短，轧机作业率高，缺点是设备投资大，需要准备一定数量的备用机架，在准备车间实现将轧辊及导卫装置预装好。C形钩换辊装置结构简单、成本低，以往设计的轧机一般采用此种装置，但不足之处是轧辊与机架的装配和轧辊辊头与传动周的装配过程中操作较困难和费时。换辊小车方法是将上、下轧辊及其轴承座当作一个整体来更换，由于小车使用方便，定位准确，操作时不会因吊运轧辊失误造成辊头与机架窗口等撞击而损伤设备，故得到普遍采用。换辊小车由轧辊托架滑到和驱动装置构成，不同规格的轧机使用不同规格的换辊小车，因此，每一种规格的机架须配置一台换辊小车。剪机在粗、中轧区，按照其工艺布置特点，一般设有两台剪机：一是粗轧机组后的飞剪、二是中轧机组后的飞剪飞剪的类型很多，目前应用较广泛的飞剪形式，有圆盘式飞剪、滚筒式飞剪、曲柄回转杠杆式飞剪、曲柄偏心式飞剪、摆式飞剪和曲柄摇杆式飞剪等。A目前在小型钢生产中应用在粗轧以曲柄回转杠杆式飞剪较为广泛，其作用是剪切轧件的头部和尾部，切头、尾创度一般为70-200mm（粗轧）以便轧件顺利轧入中轧机组，避免在粗轧后的轧制过程中出现轧制事故；在粗轧以后出现轧制事故时，将粗轧机组轧出的轧件连续切成小碎段，以防止事故扩大。对于易切削钢等容易劈裂的钢种则进行多次切头。飞剪事故的剪切动作为自动控制或主控台手动控制。B中轧后的飞剪一般采用摆式飞剪，其功能与粗轧机组后的飞剪共通。现场操作柜在粗、中、精轧机组操作侧，各设有现场操作柜，以进行轧机的调整操作控制。在操作柜上一般布置有轧机事故停车、冷却水开关、机架横移和固定以及传动接轴、点动、爬行、旋转等各种操作控制开关。精轧机组的布置形式国内棒材生产线精轧机组的轧机基本采用短应力线轧机，目前精轧机组的布置形式与粗中轧基本一致，其多出机架间活套装置、平立转换台、穿水冷却设备等装置。短应力线轧机及其特点轧机在轧钢过程中由轧制力引起的内力沿机座各承载零件分布的应力回线，简称应力线。为了提高轧机刚度，采取各种技术措施将应力线缩短了的轧机，就是短应力线轧机。短应力线轧机具有体积小、重量轻、轧机刚度大、轴承使用寿命长等优点。平立转换台平立转换台主要是为轧机平立交换所用，主要由平—立转换台，液压马达驱动板链和联轴器组成。平—立转换减速机就是通过两个减速箱的传动输出端的连接，可通过两个液压缸的作用，使它们整体通过导轮在两边的旋转臂上作两个不同位置的固定，确保其两个输出端都可以和地面减速机快速接手输出端作有效的连接，且输出的速比相等，有关水平和立式两个不同作用的减速机叫平—立转换减速机。活套装置现代棒材轧机为保证产品尺寸精度，采取微张力及无张力轧制，为了减少张力变化引起的精轧机组的轧件尺寸波动，在精轧机架间设置若干个活套，以消除连轧各机架的动态速度变化的干扰、保证轧件精度。活套是用来检测和调节相邻机架速度关系，从而实现无张力控制的设备。它一般用于轧制截面积较小的轧材。活套控制分为套高控制和起套辊控制。活套调节器是通过检测活套高度偏差，产生速度修正信号，去调节机架速度，以维持活套高度保持给定值不变，实现机架速度秒流量平衡。通过活套调节，使轧件在轧制过程中形成自由的弧形，保持轧制过程无张力。穿水冷却设备穿水冷却设备是在精轧机组最后一架轧机后设置一个由数个水冷箱组成的可调水冷段，其对应不同的牌号、规格螺纹钢筋可进行针对性调整穿水压力、穿水流量，从而对棒材进行急剧冷却，改变棒材组织结构，细化晶粒，从而提高棒材物理性能的装置。采用轧后穿水冷却有如下优点：A提高了产品的力学性能；B减少了产品表面二次氧化损失；C穿水冷却后，由于轧件温度低、刚度大，在冷床输入辊道上事故减少，轧件在冷床上冷却时塌腰弯曲减少，可以提高成材率和产品质量；D冷床长度可相应减少。