秦建平-棒材技术讲座1课件

短流程棒线材生产线与紧凑式棒线材轧机

太原科技大学2011.6.2011年棒线材轧机新产品应用及技术交流会

1主要内容◆棒线材轧制技术进步◆棒线材轧制技术发展的思考◆短流程棒线材生产线◆紧凑式棒线材轧机◆工艺与设备设计理念◆结束语2棒线材轧制技术进步轧制技术进步：

高精度轧制、高速轧制、无头轧制、柔性轧制、轧制过程中的形变、相变与析出的综合控制理论与技术、现代轧制过程分析、控制及应用等；低温轧制工艺能够在线控制直条棒材和盘卷生产的晶粒度和工艺特性。由轧机最后道次中完成的低轧制温度下的形变组成，从而达到较高的产品质量高强度减量化生产技术在半连轧生产线采用的降低开轧温度、大压下、适当控温和控冷轧制、微合金化及高效冷却技术.提高了产品的综合性能,并使能耗减少,产量提高,成本降低.。

3加热炉无头焊接轧制轧机水冷系统卷筒EWR无头焊接轧制工字轮卷取作业线流程示意图5工字轮卷取滚筒无头轧制工字轮卷取作业线6轧制设备的进步：

高刚度化、高效率、灵活精确控制方式，以及设备的紧凑化、灵活方便的换辊系统等kocks/danieli的3辊减径定径机组，具有超级产品质量、严格的尺寸公差，轧机效率高、操作成本低的优点。使用极少量的精轧辊组和更换少数的机架，可以轧制任一规格的产品。即实现上游轧机的单一孔型系列轧制。CCR预精轧机，与悬臂式预精轧机相比，CCR轧机具有大范围的产品适应能力，具有机时产量高、维护费用低的特点。PRS精密轧机、顶交45°高速无扭轧机、加勒特大盘卷生产技术、测径仪、打包机。7冷却技术的进步：

超快速冷却、选择冷却、在线热处理等技术的开发应用大大提高了冷却效率和温度与组织的均匀性，不仅为高质量、高性能和高强度新品种开发提供了极其有效的手段，而且为节约合金含量、降低生产成本提供了新的可能性；控制技术的进步：连续监测轧制过程的物流量，高灵敏度：标称横断面的+0.2%取样频率高:500次/s线材的测量和控制可在100m/s的轧制速度下实现通过网络容易和现有的自动化系统统一与棒材无实际接触，无机械移动部件，维修极少8问题1：棒线材厂更加依附于主体钢铁厂，以保证原料和能源（热、电、汽等）的供应；必须保证较高的开工率和作业率，因此对市场和设备保障依赖程度高；由于产能高，对物流依赖程度高，物流占生产成本比重大。对环境影响大（水、热、尘）。10思考：能否建立独立的棒线材厂；能否开发柔性生产的棒线材厂，即较低的开工率亦可以获得较好经济效益；能否开发低产能生产线，减少对环境的影响。12问题棒线材厂布局现状与我国的自然、社会条件不适应，导致资源（煤、电、气、水）、原料、人员不合理地集中；棒线材厂布局现状与扩大内需的政策不适应；14思考是否应该改变棒线材厂布局现状；棒线材厂是一种可以灵活布局的轧钢厂，当前的钢材市场有改变现有布局的需求，符合国家的产业政策；如何改变棒线材厂现有布局；开发以废钢为原料或适合我国铁矿石条件的，产能适中、工艺短流程、能够经济地生产高质量产品的棒线材生产线。15短流程棒线材生产线

根据发达国家的经历和我国的现实状况，紧凑式电炉短流程生产线最适合于棒线材生产。这是与棒线材的产品特点、生产规模、市场需求所决定的。为了实现上述目的，需要建立主要以废钢为原料的钢铁生产系统，相应的技术保证是：（1）制定包括废钢冶炼-轧制的短流程生产工艺；（2）研制具有产能适中、高精度、自动化特征的轧制装备。16

目前，现代钢铁企业的棒线材生产大多实现了自动化、连续化和大型化。需要较大规模的钢铁冶炼设施为依托来提供原料。废钢是作为铁矿石的辅料参与冶炼的。随着我国社会钢材保有量增加，相应地废钢数量也逐年增多。在钢材消耗量大的地区，通常离废钢回收地较远，废钢的集散、运输成本高。开展废旧钢材的就地回收再生产是改变钢铁生产格局，降低钢材流通成本，减少物流消耗的重要措施，能够体现循环经济的特点，是符合国家的产业政策的。与传统流程相比，现有的以废钢为原料的短流程有以下特点：1)投资比高炉—转炉流程减少l／2以上。实际费用约为传统流程的l／4。2)生产成本低，劳动生产率高，能耗降低60％左右。3)在世界每年废钢产量为3亿多吨的情况下，电炉短流程的发展对于促进环保，消化废钢，净化冶金工厂的环境起到了良好的推动作用。

17电炉短流程18

典型的短流程棒线材生产线主要以生产建筑用钢材和金属制品用钢材。回收的废旧钢材采用电炉进行冶炼，然后通过半连续铸造工艺生产100X100mm规格以下的钢坯,然后热送到轧钢生产车间进行轧制。棒材轧制的生产工艺流程如下：坯料检查→加热→粗轧→中轧→精轧→切定尺（卷取）→冷却（热处理）→收集→检查→打捆→存放→入库根据产品的钢种、规格不同，加热炉将轧件加热到所需温度后，由输入辊道送入粗轧机组进行粗轧，轧件经过活套进入中轧机组和精轧机组完成轧制后，根据产品的具体情况，可选择进行切定尺或卷曲。经过输出辊道，送至冷床，冷却后送入成品库。20指标单位常规棒线材生产线短流程棒线材生产线年产量万吨608设备重量吨4320400装机容量kW238001600厂房面积M2210002500轧制速度m/s10012坯料尺寸mm2140x140x1600090x90x12000Φ120x12000估计投资亿元50.5常规生产线与短流程生产线指标比较

211．布置紧凑各工序布置在一个车间内，设备尽量靠近布置机架间距小，各机组分别设置在一个共用平台上效果：占地面积小、能量消耗少、物流距离短。2．全连续轧制全连续轧制是紧凑型布置的前提，也是降低能耗，保证轧制质量的必要方式。3．粗轧、中轧和精轧均采用三辊Y型轧机三辊Y型轧机结构紧凑，轧制精度高，轧件受力状态好，轧制过程中轧件不产生劈头，因此不需要切头，提高了成材率。4．直条和盘圆共线生产在一条生产线上可生产直条和盘圆，产品更换灵活。多条生产线相邻平行布置根据产能需要，可以在一个车间布置一条或多条生产线。与一条高产能生产线相比，生产组织更加灵活，效益更好。23短流程棒线材连轧线技术配备贯通式连续加热炉

•全连续三辊Y型轧机轧制；

•采用速度自动控制,实现无张力或微张力轧制；

•辊缝可微调,轧制多种规格产品；

•备用机架,快速更换；

•采用飞剪定尺和卷取机；

•采用在线温度检测；

•通过速度和温度控制实现控制轧制

•采用全数字式直流调速系统24贯通式棒材连续加热炉炉体为管状结构，坯料沿长度方向连续运行，根据坯料材质、尺寸和产量，速度可调烧嘴沿炉体的周向布置，与炉体内壁相切。有利于火焰的环向分布、均匀加热，炉温高，且受循环热气流强烈冲刷，所以坯料四周受热，传热量大，加热速度快；炉体密封性好，坯料氧化烧损少；炉子热惰性小，升温快，适于间断性生产；各炉节独立安装，可根据要求增减及整节更换和检修。根据每节炉体所在温度区间，可以选择不同的耐火材料和耐材厚度，从而节约材料，降低投资费用。换热效率高，能源消耗少26

贯通式连续加热炉27紧凑式全连续三辊Y型轧机轧制轧制精度高，通过不同数量的机架轧制，改变成品尺寸规格；操作维护方便，可灵活变更工艺规程，提高作业率；机架间距小，生产线短，轧件温降小；孔型共用性高，产品规格多；机架体积小，重量轻，调整和搬运方便，节省换辊时间，结构布置紧凑，占地面积小；通过直流调速器由PLC控制轧制过程的速度输出与反馈，调控程序简化，控制精度高，调整简便迅速；采用模块化设计，设备制造、维护方便，降低了设备造价和使用维护成本。2830

机组采用可编程控制器（PLC）为核心的自动化控制系统，采用操作站进行显示和操作的控制方案，并有多幅模拟画面显示整个机组的生产状态和设备运行情况。全数字直流调速控制系统具有性能好、可靠性高等特点，可以满足各种不同的控制要求，系统具有最佳自优化功能，并提供完备的监控保护和自诊断功能，同时还具有方便快捷的网络通讯功能，自动化系统可以通过网络对传动系统进行参数设定，并进行信息交换。3132紧凑式棒线材轧机紧凑式轧机结构紧凑轧机结构紧凑，体积小，精度高布置紧凑布置紧凑，占地面积小，能量消耗少；能够实现延伸变形轧制能够用于粗、中轧制，使全轧线采用同一轧机型式；实现小压下量，多道次轧制。

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顶交45°无扭轧机轧机为二辊式，辊轴中心线与水平成45°角，而相邻轧辊轴线成90°角交替配置,轧制中轧件没有扭转,轧机集体传动，一般简称为45°无扭线材轧机。34CCR(CompactCasetteRollingStands)轧机

即辊箱型紧凑式轧机。CCR轧机呈X型布置，奇数架与偶数架分别布置在轧制线两侧。为实现无张力轧制，各机架间均设有活套；CCR辊箱装配在传动箱上，换辊操作实际上是整个辊箱的更换。换辊箱时，将传动箱上的缩紧缸打开，取下轧辊联轴器上的固定锁，将辊箱整体吊走，直接安装预装好的新辊箱。35KOCKS轧机120度分布的三个轧辊。其孔型的变型有利于减小轧制温升和增加压下量，减小在孔型中的宽展同样带来相应所需的小的变型功。三辊高刚度机架的3根输入轴，所有机架都是同一可互换的。轴外有一个偏心套用于调节辊缝，轴向调节也一样，机架仅通过干油润滑。每个三辊机架的轧辊传动靠C模块完成。C模块每一个机架位置都是同一的且组合安装在通用基础底座上的一个紧凑整体。马达和减速机一高一低交替布置。36三辊Y型轧机

该轧机同样采用绕轧制线相互成120°布置的轧辊。用于轧制过程的延伸道次和精轧道次，轧辊可以微调。每组由多个机架组成，安装在整体机座上，采用单独直流传动。机架之间由导卫装置连接。机架牌坊为整体铸钢件，轧辊采用合金钢制造，滚动导卫，轧辊和导卫装置采用强制水冷，使其充分冷却。轧机按照机床的精度加工，能够充分保证高精度轧制的要求37特点1.结构紧凑,设备体积小,重量轻;2.模块化设计,制造和维护成本低;3.操作方便,便于生产组织;4.装机容量小,能量消耗低;5.厂房面积小,标高低，投资少。38394041工艺与设备设计理念1.小变形多机架轧制；2.模块化设计;3.经济断面坯料生产42小变形多机架轧制道次变形小在保证基本变形的前提下，不采用过大的变形量，以减小轧制力，从而使轧机轻型化，电机容量小型化。机架数量多采用较多的机架以保证轧制过程的总变形量，这样可以通过机架的数量调整变形量。43模块化设计设计参数系列化通过原料与产品分类计算，实现轧机设计参数系列化。机架结构模块化通过模块设计，降低制造和维护成本传动装置标准化传动装置标准配置，降低设备造价，减少备品备件数量。44经济断面坯料生产

连铸坯断面主要取决于：最终产品的尺寸范围；压缩比；卷重；设备的利用率；