第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
我國棒線材管技術(shù)經(jīng)過近些年的技術(shù)改進(jìn)及工藝研發(fā)，取得了顯著的成果。
1、連續(xù)式棒線材軋機(jī)的快速發(fā)展與應(yīng)用
老式棒線材軋機(jī)，特別是橫列式軋機(jī)由于軋制速度慢，軋件溫降快，頭尾溫差大，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，盡可能采用具有大延伸能力的孔型系統(tǒng)，如橢-方、六角-方孔型系統(tǒng)，以減少軋制道次。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，連續(xù)式棒線材軋機(jī)在我國得到了迅速發(fā)展，以上限制條件已不存在。當(dāng)軋制速度大于8～9m/s時，軋件還會產(chǎn)生溫升。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少孔型磨損和換孔次數(shù)，提高軋機(jī)作業(yè)率，不但不采用大延伸能力的孔型系統(tǒng)，反而采用延伸能力不大，但變形均勻的孔型系統(tǒng)，如橢圓-圓、橢圓-立橢圓孔型系統(tǒng)。
2、計(jì)算機(jī)輔助孔型設(shè)計(jì)進(jìn)一步發(fā)展
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）自20世紀(jì)80年代初應(yīng)用于軋輥孔型設(shè)計(jì)以來，由于其具有設(shè)計(jì)效率高、能夠同時發(fā)揮計(jì)算機(jī)和人各自優(yōu)勢等優(yōu)越性，近年來在國內(nèi)外得到較快發(fā)展。目前我國在棒線材管的設(shè)計(jì)當(dāng)中已經(jīng)將計(jì)數(shù)機(jī)輔助孔型設(shè)計(jì)軟件成功開發(fā)并應(yīng)用。目前這些CARD軟件基本上都是在Windows環(huán)境下，用Visual Basic高級語言進(jìn)行源程序編程，設(shè)計(jì)思路與孔型設(shè)計(jì)的思路完全一致，用戶使用軟件設(shè)計(jì)時與正常設(shè)計(jì)思路一樣，只是無需動筆。大量的計(jì)算、判斷、選擇都由計(jì)算機(jī)完成，用戶只需操作鼠標(biāo)，輸入必要的原始數(shù)據(jù)，在關(guān)鍵時刻進(jìn)行判斷和選擇即可。
3、先進(jìn)生產(chǎn)線建設(shè)現(xiàn)狀
1）中特集團(tuán)：棒線材精整熱處理生產(chǎn)線
2）寶鋼上五：高合金鋼棒材加工生產(chǎn)線
3）東特集團(tuán)：高精度合金鋼棒線材連軋生產(chǎn)線、精整熱處理生產(chǎn)線
第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程
1、工藝流程
棒線材管生產(chǎn)工藝流程圖
2、生產(chǎn)過程
1）鋼坯輸送
所有軋線設(shè)備均布置在+5.00m平臺上，軋線標(biāo)高為+5.80m。當(dāng)采用熱坯生產(chǎn)時，合格的連鑄鋼坯以單根方式從連鑄熱坯出坯臺架送入輸送輥道，輸送輥道將坯料向前輸送。坯料在輸送輥道運(yùn)輸過程中經(jīng)設(shè)在輥道中的坯料秤稱重，自動顯示紀(jì)錄每根坯料的重量。在輸送輥道上不合格的坯料（人工右眼檢查、表面缺陷、彎曲度過大和目測測長不符合要求的坯料），可由設(shè)在輸送輥道側(cè)面的剔除裝置剔出。合格的坯料經(jīng)提升機(jī)構(gòu)將其提升到+5.00m平臺的輥道上，通過入爐輥道送入加熱爐。熱送坯料進(jìn)入加熱爐的溫度約為~600°C左右。
當(dāng)采用冷坯生產(chǎn)時，坯料以單根方式經(jīng)輸送輥道向前輸送，在輸送過程中進(jìn)行稱重，在輥道的另一側(cè)設(shè)有不合格鋼坯剔除裝置，經(jīng)人工檢查表面缺陷和彎曲度達(dá)不到要求的坯料在此剔出。坯料后經(jīng)提升機(jī)構(gòu)將坯料提升到+5.00m平臺的輥道上，通過入爐輥道送入加熱爐加熱。蓄熱推鋼式加熱爐按不同鋼種的加熱制度，將坯料加熱到980~1150°C。加熱好的鋼坯按照軋制節(jié)奏由出鋼機(jī)從加熱路側(cè)面單根推出，出爐后的鋼坯由輸送輥道運(yùn)送到粗軋機(jī)組第一架軋機(jī)中。不合格的鋼坯由鋼坯剔除裝置在此剔出。
2）鋼坯軋制
鋼坯首先進(jìn)入6機(jī)架軋機(jī)組（¢550x4+¢450x2）中軋制，然后經(jīng)1#飛剪切頭、尾后送往6機(jī)架中軋機(jī)組（¢450x4+¢350x2）中軋制。粗軋和中軋為微張力軋制。軋件從中軋機(jī)組出來經(jīng)2#飛剪切頭、尾后送往6機(jī)架精軋機(jī)組（¢350x6），精軋機(jī)組（13#~18#軋機(jī)）各機(jī)架之前設(shè)有活套，進(jìn)行無張力軋制，保證軋件的尺寸精度。為了Ⅲ級帶肋鋼筋的生產(chǎn)，在中軋機(jī)組后設(shè)置有預(yù)穿水冷卻裝置，控制軋件進(jìn)入精軋機(jī)組的溫度，即控制軋件的終軋溫度。
全部軋機(jī)為平立交替布置，并且精軋機(jī)組的16#、18#立式軋機(jī)可翻轉(zhuǎn)為水平軋機(jī)，即精軋機(jī)組中的2架平、立轉(zhuǎn)換軋機(jī)。這不但可對¢12~18mm的小規(guī)格帶肋鋼筋進(jìn)行切分軋制，而且為今后拓寬產(chǎn)品品種奠定了基礎(chǔ)。除切分產(chǎn)品外，軋件全線為無扭轉(zhuǎn)軋制，不同規(guī)格的產(chǎn)品從其相應(yīng)的機(jī)架軋出。最大軋制速度為18m/s。¢12的帶肋鋼筋采用3線切分發(fā)軋制，¢14、16、18mm的帶肋鋼筋采用2線切分發(fā)軋制，這時第16#、18#架軋機(jī)由立輥位置轉(zhuǎn)為平輥位置。當(dāng)軋線下游出現(xiàn)故障時，1#、2#飛剪自動啟動，進(jìn)行連續(xù)剪切，將軋件進(jìn)行碎斷處理，防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大。出精軋機(jī)帶肋鋼筋棒材立即進(jìn)入水冷裝置進(jìn)行在線余熱淬火處理，也就是將軋件經(jīng)過水冷箱強(qiáng)制水冷，使其表面溫度急劇降至300°C左右，形成馬氏體組織，出水冷箱后，軋件芯部的熱量散出對表面馬氏體組織進(jìn)行回火，最終獲得表面為回火馬氏體組織、芯部為細(xì)粒珠光體組織，這種組織的產(chǎn)品具有較高的抗拉強(qiáng)度，可使帶肋鋼筋強(qiáng)度提高一個等級。根據(jù)不同鋼種、規(guī)格的產(chǎn)品要求，對水冷裝置的使用段數(shù)、水量等進(jìn)行設(shè)定，以便達(dá)到要求的軋件溫度。
3）定尺寸、剪切
水冷或（或空過）的軋件被夾送輥夾住送入倍尺分段飛剪，由分段飛剪進(jìn)行長度優(yōu)化分段剪切，切成適應(yīng)冷床長度的倍尺。分段后的軋件由冷床輸入輥道及拋鋼裝置送到120×12.5mm的步進(jìn)齒條式冷床上，軋件在冷床上邊步進(jìn)邊自然冷卻。下冷床前由對齊輥道使軋件一端對齊到冷床輸出方向一端，然后由鏈?zhǔn)揭扑蜋C(jī)按一定間距和數(shù)量形成成排的鋼材組，用卸鋼裝置成排送到冷床輸出輥道上冷床輸出輥道將從冷床卸下的鋼材運(yùn)送到冷飛剪處，在行進(jìn)中切成定尺長度（其中≥25mm規(guī)格的軋件采用孔型飛剪）。
4）檢查、分選、捆扎入庫
定尺材由剪后輥道運(yùn)走，在冷飛剪后輥道的端部設(shè)置有短尺收集裝置，將冷飛剪最后剪切的非定尺長的成品收集剔除。合格的定尺材緊雙輥道制動、齊頭后，由升降橫移機(jī)橫移至移送臺架上再由移送臺架送到成品跨內(nèi)。移送臺架欲3組鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)組成，定尺材在移送臺架運(yùn)送的過程中進(jìn)行檢查、分選、人工計(jì)數(shù)，然后落在帶有立輥的收集輥道上收集成束，然后人工進(jìn)行捆扎，最后送到收集臺架上進(jìn)行鋼材捆的稱重、掛標(biāo)牌和收集。成品料捆由成品庫內(nèi)的雙鉤吊車吊到堆放區(qū)成“井”字形堆放。軋制過程由人工在冷床上取尺寸試樣，檢驗(yàn)用試樣在冷剪處選取。主車間內(nèi)全部軋機(jī)為平/立交替布置，除切分軋制因工藝要求、部分道次需扭轉(zhuǎn)外，其余均實(shí)現(xiàn)無扭轉(zhuǎn)軋制，不同規(guī)格的產(chǎn)品從相應(yīng)的機(jī)架軋出。軋制過程中產(chǎn)生的切頭及軋廢料首先由切頭箱收集，然后再由吊車吊走、由汽車運(yùn)出車間或直接由叉車運(yùn)出車間，設(shè)計(jì)中同時具備這兩種方式。
第三節(jié) 國內(nèi)外技術(shù)未來發(fā)展趨勢 分析
當(dāng)前，我國軋鋼技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)是繼續(xù)堅(jiān)持品種結(jié)構(gòu)調(diào)整的方針，樹立精品意識，努力開發(fā)市場急需的高附加值產(chǎn)品，把主要精力放在產(chǎn)品更新?lián)Q代上。因此采用下列新技術(shù)、新工藝改造現(xiàn)有合金鋼生產(chǎn)線，提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本，已成為棒線管材生產(chǎn)廠家未來的發(fā)展方向。
1、連鑄坯熱送熱裝技術(shù)
連鑄坯熱送熱裝工藝具有節(jié)能降耗、提高加熱爐產(chǎn)量、降低二次燒損、減少鋼坯庫存量和堆存面積、縮短生產(chǎn)周期等優(yōu)點(diǎn)，所以，熱送熱裝工藝也是合金鋼軋機(jī)建設(shè)考慮的課題之一。
現(xiàn)在新建的很多鋼廠都采用了煉鋼-精煉-連鑄-軋鋼緊湊式布置生產(chǎn)工藝，軋鋼與連鑄間通過熱送輥道、提升裝置及保溫輸送輥道，直接熱送熱裝，這在一般棒線材生產(chǎn)線中已成為共同的實(shí)踐。
2、精密軋制技術(shù)
棒線材減定徑機(jī)組作為合金鋼在線尺寸精度控制的精密軋制技術(shù)，也越來越受到更多廠家的重視，其主要特點(diǎn)如下：產(chǎn)品尺寸精度高，表面質(zhì)量好；自由尺寸軋制；單一孔型系統(tǒng)，容易操作。實(shí)現(xiàn)控制軋制。
棒材減定徑機(jī)組通常為3~5架，前幾架軋機(jī)起延伸變形作用，后2架軋機(jī)起定徑作用。4機(jī)架軋機(jī)的孔型為橢-圓-圓-圓系統(tǒng)。使用減定徑機(jī)組后，產(chǎn)品的尺寸公差可以控制在±0.1mm內(nèi)，甚至達(dá)到±0.5mm，橢圓度控制在60~80%內(nèi)，這樣可以達(dá)到二次冷加工中達(dá)到的公差值，因此可以省略或簡化一些機(jī)械加工工序。
3、低溫精軋技術(shù)
低溫軋制（開軋溫度~950℃）是一種能節(jié)約能源、細(xì)化晶粒、減少燒損和金屬脫碳的一種有效軋制方法，但是，低溫軋制由于對機(jī)械強(qiáng)度和傳動能力要求很高，金屬組織在變形中形成“帶狀組織”更趨嚴(yán)重，材料性能趨向性增大，對疲勞韌性影響較大，所以，低溫軋制技術(shù)受設(shè)備等因素的制約正處在推廣中。
低溫精軋是在粗中預(yù)精軋機(jī)組采用與常規(guī)軋制工藝相同的軋制溫度，在成品軋制的最后2~4道次內(nèi)，控制軋件溫度和變形量，改善產(chǎn)品組織和性能的一種控制軋制方法。
4、單一孔型軋制和“自由尺寸”軋制技術(shù)
配置有減定徑機(jī)組的棒線材生產(chǎn)線，一般采用成品都從減定徑機(jī)組軋出。更換規(guī)格時，只需調(diào)整或更換減定徑機(jī)的軋輥和孔型，其上游軋機(jī)依次空過，實(shí)現(xiàn)單一孔型系統(tǒng)軋制。
單一孔型軋制的主要特點(diǎn)如下：更換產(chǎn)品規(guī)格時，減定徑機(jī)上游軋機(jī)空過，不需要調(diào)整，只對減定徑機(jī)進(jìn)行調(diào)整，更換規(guī)格時間短，效率高；所有規(guī)格都從減定徑機(jī)軋出產(chǎn)品精度高；導(dǎo)衛(wèi)和生產(chǎn)備件少，簡化了生產(chǎn)準(zhǔn)備工作。
“自由尺寸”軋制：當(dāng)采用減定徑機(jī)軋制時，僅通過調(diào)整減定徑機(jī)的輥縫，而不需要其它軋機(jī)作任何變化，就可以生產(chǎn)相鄰規(guī)格產(chǎn)品，這樣可大大縮短更換產(chǎn)品規(guī)格時的停機(jī)時間。對于KOCKS三輥軋機(jī)，產(chǎn)品直徑調(diào)整范圍達(dá)到產(chǎn)品名義直徑的9%，對于線材TEKISUN減定徑機(jī)，“自由軋制”尺寸范圍達(dá)±0.3mm。
“自由尺寸”軋制的特點(diǎn)如下：大大減少孔型的數(shù)量和機(jī)架更換的次數(shù)；減少備用軋輥和導(dǎo)衛(wèi)的數(shù)量；軋機(jī)生產(chǎn)率得到很大提高；繼續(xù)保持較高的產(chǎn)品精度。
單一孔型軋制和“自由尺寸”軋制技術(shù)都是從工藝操作方面改進(jìn)和提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，適合合金鋼多品種生產(chǎn)的需要，可供實(shí)際生產(chǎn)借鑒。
5、直條棒材在線緩冷技術(shù)
在國內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)車間中，有一種新穎的直材在線緩冷技術(shù)。該技術(shù)是在軋件上冷床時用較短的倍尺長度，然后快速通過冷床后由冷剪或砂輪鋸定尺分段，直接由設(shè)在定尺機(jī)后的緩冷收集箱收集緩和冷。
根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，在入冷床軋件溫度為950℃，定尺長度6.0m，倍尺長度36.0m的情況下，直徑≥20mm棒材進(jìn)緩冷箱軋件溫度可保持在~470℃，即可滿足馬氏體棒材緩冷的要求。
6、線材在線散卷固溶處理
對于最終使用質(zhì)量要求不是很嚴(yán)格的奧氏體不銹鋼，如彈簧、鋼繩和一些要求強(qiáng)度高而韌性不是很高的場合，及作為最終熱處理的預(yù)處理工序，都可直接利用軋制余熱進(jìn)行在線散卷固溶處理，以節(jié)省能耗，降低生產(chǎn)成本。
散卷固溶處理方式為在擺動段輥道后的輥道上下方各設(shè)置一段高壓水噴嘴或冷卻水槽，長度~10m，當(dāng)線圈進(jìn)入水冷段后，噴嘴同時噴水或進(jìn)水槽，使奧氏體線圈快速冷卻而達(dá)到固溶的要求。固溶后的冷卻水在輥道下方收集后由泵提升送至水處理站循環(huán)使用。
7、奧氏體不銹鋼盤卷在線環(huán)型爐固溶處理
為充分利用軋制余熱，節(jié)省離線固溶處理二次加熱的能耗，降低生產(chǎn)成本，并得到良好固溶狀態(tài)的奧氏體不銹鋼盤卷，設(shè)置在線環(huán)型爐處理工藝。環(huán)型熱處理爐能力應(yīng)與軋機(jī)生產(chǎn)能力相匹配。
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