材料成型概论-第五讲-线棒材生产工艺

第五讲线棒材生产5.1线棒材生产的一般概念5.2线棒材的品种及分类5.3线材生产工艺及设备5.4棒材生产工艺及设备5.1线棒材生产的一般概念线材：φ4.6～38mm热轧型材中断面最小。细长且成盘卷状态交货，称为线材或盘条。棒材：令常见的品种是圆断面和螺纹钢，以直条形式交货•除此之外还有其他现状的断面棒材，如：方形、扁形、六角形、八角形等•常见的规格φ14～28mm，最大的可达φ380mm•线材产量占钢材总产量的比例很大，一般线材产量占钢材总产量的8～10%，而我国占20％以上；5.1线棒材生产的一般概念线材轧制技术发展经历的4个阶段：热轧线材技术发展的回顾时间轧机类型轧制速度技术特点20世纪40年代横列式轧机10m/s人工喂钢，盘重80~90kg20世纪50年代半连续式轧机15m/s125kg连续式轧机35m/s300kg~350kg20世纪60年代Y型轧机60m/s20世纪70年代摩根45°无扭轧机100m/s1000kg普线与高线轧机的区分•40m/s是区分高低速轧机的分水岭•普线轧机:低于40m/s的轧制速度；•高速线材轧机：高于40m/s轧制速度。高速线材轧机的发展•1966年世界上第一套高速线材轧机诞生，轧制速度达46.6米/秒。•经过了40多年的发展，目前，高线轧机已经发展到第六代，最高速度达到了140米/秒。高线轧机的发展：按轧制速度分•第一代，1966～1969年，轧制速度43～50m/s；第二代，1970～1975年，轧制速度50～60m/s；第三代，1976～1978年，轧制速度61～75m/s；第四代，1979～1980年，轧制速度75～80m/s；第五代，1981～1985年，轧制速度80～100m/s；第六代，1986年以后，轧制速度100～120m/s。•••••高线轧制的优点•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）。•产品特点：盘重大、精度高、性能优。•好处：安全生产、调整方便、提高产量、质量优良。•目前市场上约80%的线材成品由高速线材轧机生产。目前我国拥有线材轧机近110套，其中复二重轧机占一半，横列式线材轧机有近30套（将逐步被淘汰）；其余40多套属于高速线材轧机，其中从国外引进的高水平线材轧机有20多套，国产高速线材轧机有近20套。2004年，全国线材生产中，高线比已经超过55%；但优质硬线比约10%，精炼比不到30％。从20世纪90年代开始，我国线材高速化改造达到了高潮，到2007年，我国已建成高速线材生产线58条。当前，由于普线市场竞争越来越激烈，利润空间越来越小，国内各高线厂都把目光投向利润空间相对较高的优线产品的开发与生产。我国线材轧机情况（l）1986年前，无高速线材轧机，高线比为零；线材自给率为60％。国内线材缺口很大，每年进口线材200～300万吨。国产线材质量较差，盘重小、化学成分不稳定、表面质量差、尺寸公差大、性能也较差等。（2）1988～1992年，国产线材有很大改观，高线比近30%，线材自给率达100%，进口逐年减少，出口逐年增加，历史性变化的1991年，线材出口大于进口。（3）1993～1994年，国产线材大幅增长，但满足不了国民经济迅猛增长的需求，造成线材大量进口，线材自给率降到历史最低点57％。（4）1995～1999年，国产线材年净增长200万吨以上，高速线材产量逐年大幅度提高，到1999年高线比达46.7%，这是一个可喜变化。我国线材轧机情况令按断面形状分：圆、方、六角、扇形和异形断面、螺纹钢(带肋钢筋)令按化学成分分：1.软线（普通低碳钢）－2.硬线（中高碳素钢）－3.焊线（焊条用）－4.合金钢线材－80－90％4.不锈钢线材及特殊钢线材（轴承、工具、精密等）5.2线棒材的品种及分类•按用途分类1.热轧状态直接使用——建筑螺纹钢筋和线材包装用；2.二次加工后使用——拔丝、制钉等金属制品生产商品钢丝及专用弹簧钢丝、焊丝、冷镦钢丝、镀锌钢丝、通讯线、轮胎钢丝及钢帘线、高强度钢丝及钢绞线、轴承钢丝、工具钢丝、不锈钢丝、各种钢丝绳、钢钉、标准件等等。发达国家线材加工比在70％左右，我国为30％左右5.2线材的品种及分类表5.1棒线材的产品品种及用途注：碳钢及低合金结构钢的碳当量Wce钢种制品名称及用途碳钢混凝土配筋、镀锌低碳钢丝、制钉、螺丝、金属网、电缆、通讯线中、高碳钢螺丝、自行车辐条、胶管钢丝、发条、钢丝床、伞骨、衣架、钢丝绳、预应力钢丝、钢绞线焊接用钢焊条、焊丝弹簧钢弹簧、钢丝滚动轴承钢滚珠、滚柱冷顶锻用钢铆钉、螺栓、螺帽不锈钢防腐金属网、不锈钢焊条、耐热及非磁弹簧、高级铆钉、医用缝合针工具钢量具、刀具、模具、制针、钟表用钢丝、工具、琴弦低合金钢螺纹钢筋口棒材：•全部是传统型式的轧机设备，最新建设的生产线平、立交替布置，精轧部分的轧机可旋转位置，呈水平和垂直两种状态布置。水平布置可切分轧制；平、立交替为单根轧制。•高速棒材：•精轧机组为高线机型，即辊环悬臂式轧机。•大棒材：•在传统轧机前面加开坯机，用于生产更大规格的产品5.2棒材的品种及分类棒线材的规格和牌号举例《热轧带肋钢筋》新标准(GB1499.2-2007)沙钢BS460B碳结钢SAE1008冷拔丝用材，美国汽车工程师协会标准；10表示Mn含量低于1%；08表示碳含量。线材牌号热轧盘条φ6.5-C-V-GB/T14981-94/45-GB699-199945优质碳素结构钢，直径6.5mm热轧盘条，C级精度、第5级盘重（大于2000kg）。线材牌号表示口热轧带肋钢筋HRB：HotrolledRibbedBars口《热轧带肋钢筋》新标准(GB1499.2-2007)•HRB335——热轧带肋螺纹钢σb≥455MPa•HRB400——热轧带肋螺纹钢σb≥540MPa•HRB500——热轧带肋螺纹钢σb≥630MPa(20MnSi)•冷轧带肋钢筋CRB：Coolrolled•CRB550——冷轧带肋螺纹钢RibbedBars棒材牌号表示预应力钢丝及钢绞线子!I二纯rilJ1ÚI高应力弹簧钢丝焊丝用线材飞雪/冷镦钢丝用线材：螺钉、螺帽、螺栓等紧固件轴承钢丝用线材滚珠、滚锥、滚针5.3.1线材热轧工艺一般流程坯料→加热→粗轧→中轧→预精轧→精轧→控制冷却→吐丝机→散卷控制冷却→集卷→钩式冷却→检验→标记包装。5.3线材的生产工艺及设备加热炉区FurnaceArea保温辊道InsulatedRollerTable夹送辊PinchRoll粗轧机组RoughingMill1H2V3H4V5H6VC&C剪C&CShear中轧机组IntermediateMill立活套Uploopers7H8V9H10V11H12V13H14V预精轧机组PrefinishingMill侧活套Sidelooper精轧机组FinishingMill水箱WaterBoxC&D剪C&DShear2#A2#B水箱WaterBoxes侧活套Sidelooper减定径机ReducingandSizingMill吐丝机LayingHeadSTELMOR冷却线STELMORCoolingLine夹送辊PinchRoll水箱WaterBoxes集卷ReformStation往P/F线toP/FLine3#A3#B4#宝钢高线轧制工艺流程BAOSTEELWireRodMillproductionprocessflowdiagram线材生产工序和车间布置线材生产工序和车间布置5.3.2线材生产特点口由于线材断面小，长度大，并且要求的尺寸精确和表面质量较高。生产特点如下：1.坯料特点2.加热特点3.线材轧制的特点4.线材轧机形式及布置特点5.线材精整的特点5.3.2线材生产特点1.坯料特点要求：终轧温度、小线径5.5～22mm,大盘重采用：初轧坯连铸坯,尺寸：90x90～160x160mm最大断面160mm,最长22m坯料表面/内部质量高（1）初轧坯对钢坯表面质量的要求是：(1)钢坯端面不得有缩孔、尾孔和分层；(2)钢坯表面应无裂缝、折叠、耳子、结疤、拉裂和夹杂等缺陷；(3)钢坯表面缺陷必须沿纵向加工清除，清除处应圆滑、无棱角，清除宽度不得小于清除深度的5倍，表面清理深度不大于公称厚度的8％。（1）初轧坯对钢坯内部质量的要求是：(1)钢坯低倍组织不得有肉眼可见的缩孔、分层、气泡、裂缝、白点等；(2)对优质碳索结构钢和弹簧钢、轴承钢、冷撤钢等合金钢种，根据需方要求做高倍检验，检查脱碳层，检查钢中非金属夹杂，检查晶粒度是否达到规定的要求。（2）连铸坯连铸坯最常见的表面缺陷是针孔及氧化结疤。针孔要求磨去，严重时报废。100mm×100mm的高碳钢方坯允许有2mm深的针孔。氧化结疤局部磨光即可清除。连铸坯因表面缺陷报废量约为钢锭的一半。严格控制冶炼及浇注过程可以生产无缺陷连铸坯。连铸坯的内部质量常以偏析、中心疏松和裂纹的有无和轻重为判断依据。5.3.2线材生产特点2.加热特点加热温度尽量高，坯料尾部温度稍高；加热氧化脱碳少，钢坯不发生扭曲，不产生过热过烧等；加热炉采用端进侧出，或侧进侧出;加热炉有：推钢式、步进式两种。线材加热炉型式有两种步进式加热炉通常为侧进侧出式，炉内进钢辊道.推钢式加热炉通常为端进侧出式，炉尾有推钢机，炉头出钢机，将钢坯推出加热炉钢坯的加热温度主要根据Fe-C相图中组织转变温度来确定，同时，必须满足轧钢工艺的要求，一般钢坯在1050～1250℃。具体确定加热温度还要看钢种、钢坯断面规格、控冷开始温度和轧钢工艺及设备的条件。一、钢坯加热温度3.线材轧制的特点1.小辊径、高转速线材小线径、大盘重和线材质量之间矛盾增大轧制速度，100m/s2.机架多、分工细(一般21～25架)粗轧机组：大延伸、低转速、多槽轧制中轧机组：精轧机组：小延伸、高转速、单槽多线轧制3.线材轧制的特点3.高速无扭转轧机具有特殊的孔型系统三角-弧边三角-圆孔型椭圆-椭圆-圆孔型弧菱-弧菱-圆孔型椭-圆-椭-圆孔型平-平-椭圆-圆孔型•4.线材轧机形式及布置特点•二辊式或三辊式开坯机、平/立二辊式轧机，悬臂式轧机、45°无扭轧机、Y型轧机、双机座复二重式。开坯机+连轧机组的半连续式布置粗轧连轧机组+复二重围盘式的半连续式布置全连续式布置•轧机台数多、布置较复杂5.3.2线材生产特点料重IOkgι切晶忡晶川幽川一+一--3m/sa料重40kgb料重60kg;6.5IOm/sc料重150kg料重2侧kg向，.....6.55260mlsf料重500kg;6-6.530......35m1se图7-35各种线材轧机的布置及轧制速度与盘重的关系a一横列式人工操作;b一二列式围盘操作;c一半连续式围盘操作;d一半连续复二重e一连续式平·立粗轧机组;f一连续式450无扭精轧机组高线轧机种类:按轧辊的组装形式分Y型轧机由7～13架组成连轧机组每架均由三个互成120°布置的盘状轧辊成。相邻倒置布置，轧制时无须扭转翻钢。高线轧机种类:按轧辊的组装形式分45°轧机由8～10架组成连轧机组每对轧辊均与地平面成45°角，前后两架轧辊轴线互成90°布置轧制时无须扭转翻钢。由1台或2台直流电机带动5.线材精整的特点口成卷冷却：卷取机、钩式冷却运输机和收集打捆装置。口散卷冷却：水冷带，吐丝机、散卷冷却带、集卷装置和自动打捆机。精整•夹持程序有四种：•整根轧件全夹•夹头•夹尾•头尾夹夹送辊卧式吐丝机斯太尔摩冷却线分为三种：标准型、缓慢型、延迟型标准型延迟型精整区域集卷站钩式运输机挂卷盘卷秤卸卷机全自动液压式打捆机机械压紧机打捆机精整区域线材吐丝与控冷工艺口棒材工艺流程一般为：令坯料→加热→粗轧→中轧→精轧→控制冷却→飞剪倍尺→冷床冷却→冷剪定尺→检验→标记包装。5.4棒材的生产工艺及设备棒材与线材工艺的异同之处相同部分：•原料、加热、轧机部分的工艺布置、机械设备、电气控制相同棒材与线材工艺的异同之处不同部分：•就是精整部分，夹尾器，上钢装置，锯齿型冷床，齐头辊道，有两个剪机：倍尺飞剪、定尺冷剪，输送链，计数器，打捆机