軋制理論與工藝

RollingTheory

andTechnology11棒、線材生產(chǎn)

Chapter11Rodandwireproducing

軋制理論與工藝

RollingTheoryandTec2023/1/4211棒、線材生產(chǎn)1棒、線材的種類和用途2棒、線材生產(chǎn)特點及工藝3棒線材軋制的發(fā)展方向4棒線材軋機的布置型式5棒線材的控制冷卻和余熱淬火總結(jié)2022/12/26211棒、線材生產(chǎn)1棒、線材的種類和2023/1/43棒、線材生產(chǎn)現(xiàn)狀2011年，我國棒材、鋼筋、盤條(線材)產(chǎn)量合計為3.46億噸，同比增長15.06%。支撐棒線材生產(chǎn)的三大需求點：

公路建設(shè)、住宅建設(shè)和城鎮(zhèn)化建設(shè)國際原料價格上漲，成本壓力不斷加大棒線材生產(chǎn)廠家，要生存下來必須開發(fā)新的產(chǎn)品品種，貼近市場客戶需求，在生產(chǎn)中嚴格執(zhí)行工藝要求提高產(chǎn)品質(zhì)量，努力增加本廠產(chǎn)品的市場競爭力。2022/12/263棒、線材生產(chǎn)現(xiàn)狀2011年，我國棒材、2023/1/441棒、線材的種類和用途棒材：定義：一種簡單斷面型材，一般以直條狀交貨。斷面形狀：圓形、方形、六角形、螺紋鋼筋等斷面直徑：國外：9~300mm，國內(nèi)：10~50mm。線材：定義：熱軋產(chǎn)品中斷面面積最小，長度最長且成盤卷狀交貨的產(chǎn)品。斷面形狀：圓形、方形、六角形和異型。斷面直徑：國外：5~40mm，國內(nèi)：5~10mm。2022/12/2641棒、線材的種類和用途棒材：2023/1/45常見的棒、線材產(chǎn)品2022/12/265常見的棒、線材產(chǎn)品2023/1/46線材產(chǎn)品介紹（1）預(yù)應(yīng)力鋼絲鋼絞線目前的產(chǎn)品規(guī)格為Φ7.0-13.0SWRH82B、SWRH82B-1

按盤條的原始強度選擇不同鋼種面縮率高微合金化技術(shù)

2000MPa級鋼絞線用鋼

SWRS82B鍍鋅鋼絲用鋼2022/12/266線材產(chǎn)品介紹（1）預(yù)應(yīng)力鋼絲鋼絞線2023/1/47線材產(chǎn)品介紹（2）鋼簾線用鋼成功生產(chǎn)LX72、LX82B鋼簾線專用盤條夾雜物控制技術(shù)夾雜物無害化技術(shù)夾雜物寬度≤5μm的占80%以上，100%控制在10μm以下2022/12/267線材產(chǎn)品介紹（2）鋼簾線用鋼2023/1/48線材產(chǎn)品介紹（3）彈簧鋼55SiCr、50CrV、60Si2Mn60Si2Cr、65Mn用途：氣門簧、懸掛簧、普通用途夾雜物控制技術(shù)夾雜物最大寬度控制在15μm以內(nèi)盤條表面脫碳控制技術(shù)60Si2Mn疲勞壽命≥20萬次55SiCr疲勞壽命≥1000萬次2022/12/268線材產(chǎn)品介紹（3）彈簧鋼2023/1/49線材產(chǎn)品介紹（4）焊絲鋼CO2氣體保護焊絲、埋弧焊絲ER70S-6、H10Mn2G、H10Mn2等系列H10Mn2G低溫沖擊性能BH08MnMoTiB用于管線鋼焊接，適合高速拉拔2022/12/269線材產(chǎn)品介紹（4）焊絲鋼2023/1/410線材產(chǎn)品介紹（5）冷鐓鋼SWRCH6A-22A、SWRCH10K-50K、SCr440、SCM435、ML15MnVB等系列適于生產(chǎn)內(nèi)六角等復(fù)雜變形特點的冷頂鍛件應(yīng)用于汽車、大橋等重點項目與工程高級合金高強度螺栓用鋼2022/12/2610線材產(chǎn)品介紹（5）冷鐓鋼2023/1/411我國線材的主要用途2022/12/2611我國線材的主要用途2023/1/412鋼種用途一般結(jié)構(gòu)用鋼材一般機械零件、標準件建筑用螺紋鋼鋼筋混凝土建筑優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼汽車零件、機械零件、標準件合金結(jié)構(gòu)鋼重要得汽車零件、機械零件、標準件彈簧鋼汽車、機械用彈簧易切削鋼機械零件和標準件工具鋼切削刀具、鉆頭、模具、手工工具軸承鋼軸承不銹鋼各種不銹鋼制品冷拔用軟線材冷拔各種絲材、釘子、金屬網(wǎng)絲冷拔輪胎用線材汽車輪胎用簾線焊條鋼焊條棒、線材的產(chǎn)品分類和用途2022/12/2612鋼種用2023/1/413棒、線材的種類和用途建筑結(jié)構(gòu)用線材Q235制品原料用高碳鋼線材60#~80#、82B拉拔用線材10#~20#、Q195-Q235/F電焊條用線材H08、H10彈簧用線材60Si2Mn冷鐓鉚螺用線材BL2、BL3、ML10-45其它用途線材典型分類與代表鋼種2022/12/2613棒、線材的種類和用途建筑結(jié)構(gòu)用線材Q2023/1/414市場對棒、線材的質(zhì)量要求由于棒線材用途廣泛，因此，要求多種多樣。市場對棒線材質(zhì)量總的要求：提高內(nèi)部質(zhì)量；根據(jù)深加工的種類，材料本身應(yīng)具有合適的性能，以減少深加工的工序，提高最終產(chǎn)品的使用性能。建筑螺紋鋼：保證化學成分，可焊性，物理性能均勻，穩(wěn)定，利于冷彎，耐蝕等。拔絲線材：直徑較小，化學成分，物理性能均勻，穩(wěn)定，盡量索氏體化，尺寸精確，表面光潔，脫碳層深度、氧化鐵皮，夾雜物含量控制等。2022/12/2614市場對棒、線材的質(zhì)量要求由于棒線材用2023/1/415市場對棒、線材的質(zhì)量要求鋼種市場需求、發(fā)展動向?qū)?yīng)生產(chǎn)措施建筑用螺紋鋼筋高強度、低溫韌性、耐鹽蝕嚴格控制成分機械結(jié)構(gòu)用鋼淬火時省去軟化退火，調(diào)質(zhì)可以提高強度軟化材料（控制成分、控軋控冷）減少偏析彈簧鋼高強度、耐疲勞嚴格控制成分，減少夾雜易切削鋼提高車削效率和刀具壽命控制夾雜物冷加工材減少冷鍛開裂減少拉拔道次省略軟化退火消除表面缺陷高精度軋制軟化材料硬線、輪胎用線材減少斷線提高強度消除表面缺陷和內(nèi)部偏析控制冷卻嚴格控制成分市場對部分棒、線材產(chǎn)品的質(zhì)量要求和生產(chǎn)對策2022/12/2615市場對棒、線材的質(zhì)量要求鋼種市2023/1/416棒、線材的生產(chǎn)特點和生產(chǎn)工藝棒線材生產(chǎn)特點棒、線材的斷面形狀簡單，用量巨大，適于進行大規(guī)模的專業(yè)化生產(chǎn)。（國內(nèi)占總產(chǎn)量40％，世界最高）線材的斷面尺寸是熱軋材中最小的，所用的軋機是最小型的。軋件的總延伸非常大，需要的軋制道次很多。線材的特點是斷面小，長度大，尺寸精度和表面質(zhì)量要求高。但增大盤重、減少線徑與提高質(zhì)量、尺寸精度是矛盾的。2022/12/2616棒、線材的生產(chǎn)特點和生產(chǎn)工藝棒線材生2023/1/417棒、線材的生產(chǎn)工藝坯料：連鑄坯為主，初軋坯方坯：120~150mm，盡量截面小，坯料長Max：22m檢查與清理（線材坯料要求嚴于棒材）加熱與軋制冷坯加熱（連鑄坯熱裝加熱）→

粗軋→中軋→（線材預(yù)精軋）

→精軋→冷卻→精整2022/12/2617棒、線材的生產(chǎn)工藝坯料：2023/1/418棒、線材的生產(chǎn)工藝加熱與軋制加熱棒、線軋制的加熱溫度較低；步進式加熱爐（側(cè)近側(cè)推）；軋制棒、線材的合適軋制方式是連軋；軋機平立（VH布置）交替布置；棒材軋機一般超過18架，線材軋機的機架數(shù)為21~28架；線材的盤重加大，線材直徑加大控制軋制（細化晶粒）2022/12/2618棒、線材的生產(chǎn)工藝加熱與軋制2023/1/419棒、線材的生產(chǎn)工藝冷卻和精整棒材：精軋→飛剪→控制冷卻（余熱淬火）→冷床→定尺切斷→檢查（探傷）→包裝（建筑鋼筋余熱淬火后，屈服強度可提高1/3）線材：精軋→吐絲機→散卷控制冷卻→集卷→檢查→包裝2022/12/2619棒、線材的生產(chǎn)工藝冷卻和精整2023/1/420棒線材軋制的發(fā)展方向連鑄坯熱裝熱送或連鑄直接軋制柔性軋制技術(shù)高精度軋制提高軋制速度切分軋制低溫軋制無頭軋制2022/12/2620棒線材軋制的發(fā)展方向連鑄坯熱裝熱送或2023/1/421連鑄坯熱裝熱送或連鑄直接軋制目前，高檔材也可以連鑄坯生產(chǎn)，但不能提供無缺陷坯料；發(fā)展連鑄無缺陷坯技術(shù)、坯料熱狀態(tài)表面缺陷和內(nèi)部質(zhì)量技術(shù)；連鑄坯以650~800℃熱裝熱送，提高加熱爐能力30%~45％，同時減少鋼坯的庫存量，減少設(shè)備和操作人員，縮短生產(chǎn)周期，加快資金周轉(zhuǎn)，有巨大的經(jīng)濟效益。2022/12/2621連鑄坯熱裝熱送或連鑄直接軋制目前，高2023/1/422連鑄坯熱裝熱送或連鑄直接軋制直接軋制定義：連鑄坯不經(jīng)過再加熱而直接送至成品軋機軋制成材的一種方法；直接軋制可省掉鋼坯冷卻和清理倉庫存放及中間加熱工序；前提保證無缺陷鋼坯，在線檢查和在線清理；保證軋制溫度。2022/12/2622連鑄坯熱裝熱送或連鑄直接軋制直接軋制2023/1/423柔性軋制技術(shù)對于小批量、多品種的生產(chǎn)，改變規(guī)格和品種時，軋機停機時間增加。為了減少停機，采用無孔型軋制、共用孔型等迅速改變軋制規(guī)程，改變品種規(guī)格；長壽命、快速換輥等技術(shù)。2022/12/2623柔性軋制技術(shù)對于小批量、多品種的生產(chǎn)2023/1/424高精度軋制影響軋件尺寸的因素：用戶要求越來越高；寬度上的尺寸；機架間的張力和軋件的頭尾溫差；提高軋件尺寸精度的辦法：采用真圓孔型和三輥孔型控制軋件的高和寬；在成品孔型后設(shè)置專門的定徑機組（規(guī)圓機）；采用尺寸自動控制AGC系統(tǒng)。棒線材尺寸精度達到±0.10mm2022/12/2624高精度軋制影響軋件尺寸的因素：2023/1/425提高軋制速度高速軋制盤重大、斷面小小輥徑、高軋速棒材軋機的終軋速度17-18m/s；線材軋機的終軋速度100-120m/s；2022/12/2625提高軋制速度高速軋制2023/1/426低溫軋制好處：軋制中溫降小，甚至升溫，可以低溫軋制；可以降低能耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量，創(chuàng)造經(jīng)濟效益。兩種規(guī)程：降低開軋溫度降低開軋溫度，同時降低終軋溫度至再結(jié)晶溫度以下。2022/12/2626低溫軋制好處：2023/1/427切分軋制定義：軋制過程中把一根軋件利用孔型的作用軋成兩個或兩個以上形狀相同的并聯(lián)軋件，再利用切分設(shè)備或軋輥環(huán)將并聯(lián)軋件沿縱向切分成兩個或兩個以上的單根軋件。將單條軋制變?yōu)槎鄺l軋制。切分方法：輪切法、輥切法、圓盤剪法、火焰切分法切分軋制優(yōu)點：大幅度提高產(chǎn)量；擴大產(chǎn)品規(guī)格范圍；能耗、軋輥消耗減低2022/12/2627切分軋制定義：軋制過程中把一根軋件利2023/1/428四線切分軋制K1~K7孔型圖2022/12/2628四線切分軋制K1~K7孔型圖2023/1/429無頭軋制提高軋機產(chǎn)量和金屬收得率：提高轉(zhuǎn)速、多線切分等技術(shù)；增大軋件重量；采用更大斷面尺寸的坯料；采用更長的坯料。無頭軋制優(yōu)點：減少切損；100％定尺；生產(chǎn)率高；對導(dǎo)衛(wèi)和孔型無沖擊，不纏輥；尺寸精度高。2022/12/2629無頭軋制提高軋機產(chǎn)量和金屬收得率：2023/1/430棒線材軋機的布置型式棒線材軋機的發(fā)展過程橫列式軋機單列式和多列式棒、線材軋機布置圖（a）單列式(b）多列式2022/12/2630棒線材軋機的布置型式棒線材軋機的發(fā)展2023/1/431棒線材軋機的布置型式棒線材軋機的發(fā)展過程半連續(xù)式軋機半連續(xù)式軋機1-粗軋機組，2-中軋機組，3-精軋機組，4-卷線機復(fù)二重式線材軋機布置示意圖(a)粗軋為橫列式；(b)粗軋為跟蹤式；(c)粗軋機為連續(xù)式2022/12/2631棒線材軋機的布置型式棒線材軋機的發(fā)展2023/1/432棒線材軋機的布置型式棒線材軋機的發(fā)展過程傳統(tǒng)連續(xù)式軋機連續(xù)式線材軋機布置示意圖1-加熱爐，2-粗軋機組，3-中軋機組，4-預(yù)精軋機組，5-精軋機組，6-卷線機20世紀40年代連續(xù)式軋機20世紀50年代精軋平立交替連續(xù)式軋機2022/12/2632棒線材軋機的布置型式棒線材軋機的發(fā)展2023/1/433棒線材軋機的布置型式棒線材軋機的發(fā)展過程Y型三輥式線材精軋機組Y型三輥式線材精軋機組孔型系統(tǒng)2022/12/2633棒線材軋機的布置型式棒線材軋機的發(fā)展2023/1/434棒線材軋機的布置型式現(xiàn)代化棒線材軋機現(xiàn)代化棒材軋機型、棒材一體化節(jié)能軋機現(xiàn)代化線材軋機摩根型軋機（2/3)、德馬克型、阿希洛型軋機、Y型軋機以及泊米尼型等。此外，還有克虜伯型、摩格斯哈瑪型、達涅利型和臺爾曼型等機組。2022/12/2634棒線材軋機的布置型式現(xiàn)代化棒線材軋機2023/1/435現(xiàn)代化線材軋機提高軋制速度的好處：大幅度提高產(chǎn)量提高產(chǎn)品質(zhì)量增大盤卷降低產(chǎn)品成本摩根公司第Ⅰ代至第Ⅵ代的三種速度列表2022/12/2635現(xiàn)代化線材軋機提高軋制速度的好處：摩2023/1/436摩根軋機發(fā)展摩根軋機發(fā)展2022/12/2636摩根軋機發(fā)展摩根軋機發(fā)展2023/1/437棒線材的控制冷卻和余熱淬火控制冷卻和余熱淬火是提高鋼材使用性能的行之有效、經(jīng)濟效益好的措施。線材控制冷卻的主要優(yōu)點：（1）提高了線材的綜合機械性能，改善了均勻性；（2）改善了金相組織，使晶粒細化；（3）減少氧化損失，縮短酸洗時間；（4）降低線材軋后溫度，改善勞動條件；（5）提高了產(chǎn)量，有利于線材二次加工。2022/12/2637棒線材的控制冷卻和余熱淬火控制冷卻和2023/1/438棒線材的控制冷卻和余熱淬火螺紋鋼筋軋后余熱淬火處理

余熱淬火處理的基本原理

在鋼筋(棒材)終軋后的組織仍處于奧氏體狀態(tài)時，利用其本身的余熱在軋鋼作業(yè)線上直接進行熱處理，將熱軋變形與熱處理有機結(jié)合在一起，通過對工藝參數(shù)的控制，有效地挖掘出鋼材性能的潛力，獲得熱強化的效果。2022/12/2638棒線材的控制冷卻和余熱淬火螺紋鋼筋軋2023/1/439螺紋鋼筋余熱淬火處理工藝特點余熱淬火處理工藝特點（1）可以在軋制作業(yè)線上，通過控制冷卻工藝，強化鋼筋，代替重新加熱進行淬火、回火的調(diào)質(zhì)鋼筋。（2）選用碳素鋼和低合金鋼，采用軋后控制冷卻工藝，可生產(chǎn)不同強度等級的鋼。（3）設(shè)備簡單，不用改動軋制設(shè)備，只需在精軋機后安裝一套水冷設(shè)備。（4）在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)終軋后快冷的余熱強化鋼筋在使用性能上存在一個缺點，即應(yīng)力腐蝕開裂傾向較大。2022/12/2639螺紋鋼筋余熱淬火處理工藝特點余熱淬火2023/1/440余熱淬火的工藝過程余熱淬火的工藝過程鋼筋的余熱淬火工藝是首先在表面生成一定量的馬氏體（要求不大于總面積的33%，一般控制在10-20%之間），然后利用心部余熱和相變熱使軋材表面形成的馬氏體進行自回火。根據(jù)冷卻的速度和斷面組織的轉(zhuǎn)變過程，可以分為三個階段：2022/12/2640余熱淬火的工藝過程余熱淬火的工藝過程2023/1/441余熱淬火的工藝過程的三個階段第一階段為表面淬火階段（急冷段），鋼筋離開精軋機在終軋溫度下，盡快地進入高效冷卻裝置，進行快速冷卻。芯部溫度很高，仍處于奧氏體狀態(tài)。表層則為馬氏體和殘余奧氏體組織。第二階段為空冷自回火階段，鋼筋通過快速冷卻裝置后，在空氣中冷卻。此時鋼筋截面上的溫度梯度很大，芯部熱量向外層擴散，傳至表面的淬火層，使已形成的馬氏體進行自回火，可以轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體或回火索氏體，表層的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，同時鄰近表層的奧氏體根據(jù)鋼的成分和冷卻條件不同而轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w、屈氏體或索氏體組織，而芯部仍處在奧氏體狀態(tài)。第三階段為心部組織轉(zhuǎn)變階段，芯部奧氏體發(fā)生近似等溫轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物根據(jù)冷卻條件可分為鐵素體和珠光體或鐵素體、索氏體和貝氏體。

2022/12/2641余熱淬火的工藝過程的三個階段第一階段2023/1/442線材控制冷卻根據(jù)軋后控制冷卻所得到的組織不同，線材控制冷卻主要分為兩個類型：珠光體型控制冷卻在冷卻過程中使鋼材獲得索氏體組織馬氏體型控制冷卻通過軋后淬火回火處理，得到中心索氏體，表面是回火馬氏體的組織2022/12/2642線材控制冷卻根據(jù)軋后控制冷卻所得到的2023/1/443珠光體型控制冷卻原理為了獲得有利于拉拔的索氏體組織，線材軋后應(yīng)由奧氏體化溫度急冷至索氏體相變溫度下進行等溫轉(zhuǎn)變，可得到索氏體組織。w(C)=0.5%鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線w(C)=0.5%，w(Si)=0.53%，w(Mn)=0.23%2022/12/2643珠光體型控制冷卻原理為了獲得有利于拉2023/1/444馬氏體型控制冷卻原理線材軋后以很短的時間進行強烈冷卻，使線材表面溫度急劇降至馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度以下，使鋼的表面層產(chǎn)生馬氏體，在線材出冷卻段以后，利用中心部分殘留的熱量以及由相變釋放出來的熱量使線材表面層的溫度上升，達到一個平衡溫度，使表面馬氏體回火。最終得到中心為索氏體，表面為回火馬氏體的組織。2022/12/2644馬氏體型控制冷卻原理線材軋后以很短的2023/1/445馬氏體型控制冷卻原理穿水冷卻線材斷面溫度的變化簡圖2022/12/2645馬氏體型控制冷卻原理穿水冷卻線材斷面2023/1/446線材控制冷卻方法軋后穿水冷卻方法斯太爾摩法施勞曼法2022/12/2646線材控制冷卻方法軋后穿水冷卻方法2023/1/447線材控制冷卻方法軋后穿水冷卻方法線材軋后的溫度常高達1000~1100℃，使線材在高溫下迅速穿水冷卻，具有細化鋼材晶粒，減少氧化鐵皮并改變鐵皮結(jié)構(gòu)使之易與清除，改善拉拔性能等優(yōu)點。線材穿水冷卻的效果主要取決于冷卻的形式、冷卻介質(zhì)、以及冷卻系統(tǒng)和控制等等。2022/12/2647線材控制冷卻方法軋后穿水冷卻方法2023/1/448線材控制冷卻方法斯太爾摩法線材出成品軋機通過水冷套管快速冷卻至接近相變溫度，然后經(jīng)導(dǎo)向裝置引入線圈形成器（吐絲機），線材在成圈的同時陸續(xù)落在連續(xù)移動的鏈式運輸機上，使每圈相隔一定距離而成散圈。視鋼種不同，在運輸過程中可用鼓風機強制冷卻，或自然空冷，或加罩緩冷，以控制線材組織性能。為了上述目的，運輸機速度可調(diào)。當線圈冷卻至相變完成溫度（約550~4500℃）后，通過集卷器收集并打捆。

2022/12/2648線材控制冷卻方法斯太爾摩法2023/1/449控制軋制和Stelmor控制冷卻工藝預(yù)精軋機組1#側(cè)活套精軋機組2A2B水箱2#側(cè)活套減定徑機組吐絲機斯太爾摩冷卻線水箱集卷站3A3B4#水箱1#立活套2022/12/2649控制軋制和Stelmor控制冷卻工藝2023/1/450Stelmor水冷系統(tǒng)閉環(huán)反饋式水冷系統(tǒng)水冷段＋恢復(fù)段獨特的噴嘴形式和布置精軋機機架間水冷2022/12/2650Stelmor水冷系統(tǒng)閉環(huán)反饋式水冷2023/1/451Stelmor風冷系統(tǒng)“佳靈”裝置風量分配技術(shù)輸送機速度控制獨立、方便運輸機設(shè)有固定落差有利于改善盤條性能的均勻性中心邊緣邊緣2022/12/2651Stelmor風冷系統(tǒng)“佳靈”裝置風2023/1/452Stelmor控制冷卻方式水箱閉環(huán)式水箱系統(tǒng)+帶有風機和保溫罩的Stelmor線2022/12/2652Stelmor控制冷卻方式水箱閉環(huán)式2023/1/453施羅曼法與斯太爾摩法不同，它強調(diào)在水冷帶上控制冷卻，而在運輸機上自然空冷。其作用是線材出精軋機后經(jīng)環(huán)型噴嘴冷卻器冷至620~650℃。然后，經(jīng)臥式吐絲機成圈并先垂直后水平放倒在運輸鏈上，通過自由的空氣對流冷卻，而不附加鼓風，冷卻速度為2~9℃/s。

2022/12/2653施羅曼法與斯太爾摩法不同，它強調(diào)在水2023/1/454施羅曼法施羅曼冷卻線5種形式1型適合于普碳鋼；2型適合于要求冷卻速度較慢的鋼種；3型在運輸帶上加一個罩子，適合于要求較長轉(zhuǎn)變時間的特殊鋼種；4型適合于要求低溫收卷的鋼種；5型適合于合金鋼。2022/12/2654施羅曼法施羅曼冷卻線5種形式1型適合2023/1/455總結(jié)棒、線材的種類和用途棒、線材生產(chǎn)特點及工藝棒、線材軋機的布置型式棒、線材的控制冷卻2022/12/2655總結(jié)棒、線材的種類和用途2023/1/456思考題棒、線材生產(chǎn)的特點是什么？棒線材軋制的發(fā)展方向？棒線材軋機的布置型式有哪些？簡述螺紋鋼余熱淬火原理和工藝過程。簡述線材軋后控制冷卻原理。2022/12/2656思考題棒、線材生產(chǎn)的特點是什么？軋制理論與工藝

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Chapter11Rodandwireproducing

軋制理論與工藝

RollingTheoryandTec2023/1/45811棒、線材生產(chǎn)1棒、線材的種類和用途2棒、線材生產(chǎn)特點及工藝3棒線材軋制的發(fā)展方向4棒線材軋機的布置型式5棒線材的控制冷卻和余熱淬火總結(jié)2022/12/26211棒、線材生產(chǎn)1棒、線材的種類和2023/1/459棒、線材生產(chǎn)現(xiàn)狀2011年，我國棒材、鋼筋、盤條(線材)產(chǎn)量合計為3.46億噸，同比增長15.06%。支撐棒線材生產(chǎn)的三大需求點：

公路建設(shè)、住宅建設(shè)和城鎮(zhèn)化建設(shè)國際原料價格上漲，成本壓力不斷加大棒線材生產(chǎn)廠家，要生存下來必須開發(fā)新的產(chǎn)品品種，貼近市場客戶需求，在生產(chǎn)中嚴格執(zhí)行工藝要求提高產(chǎn)品質(zhì)量，努力增加本廠產(chǎn)品的市場競爭力。2022/12/263棒、線材生產(chǎn)現(xiàn)狀2011年，我國棒材、2023/1/4601棒、線材的種類和用途棒材：定義：一種簡單斷面型材，一般以直條狀交貨。斷面形狀：圓形、方形、六角形、螺紋鋼筋等斷面直徑：國外：9~300mm，國內(nèi)：10~50mm。線材：定義：熱軋產(chǎn)品中斷面面積最小，長度最長且成盤卷狀交貨的產(chǎn)品。斷面形狀：圓形、方形、六角形和異型。斷面直徑：國外：5~40mm，國內(nèi)：5~10mm。2022/12/2641棒、線材的種類和用途棒材：2023/1/461常見的棒、線材產(chǎn)品2022/12/265常見的棒、線材產(chǎn)品2023/1/462線材產(chǎn)品介紹（1）預(yù)應(yīng)力鋼絲鋼絞線目前的產(chǎn)品規(guī)格為Φ7.0-13.0SWRH82B、SWRH82B-1

按盤條的原始強度選擇不同鋼種面縮率高微合金化技術(shù)

2000MPa級鋼絞線用鋼

SWRS82B鍍鋅鋼絲用鋼2022/12/266線材產(chǎn)品介紹（1）預(yù)應(yīng)力鋼絲鋼絞線2023/1/463線材產(chǎn)品介紹（2）鋼簾線用鋼成功生產(chǎn)LX72、LX82B鋼簾線專用盤條夾雜物控制技術(shù)夾雜物無害化技術(shù)夾雜物寬度≤5μm的占80%以上，100%控制在10μm以下2022/12/267線材產(chǎn)品介紹（2）鋼簾線用鋼2023/1/464線材產(chǎn)品介紹（3）彈簧鋼55SiCr、50CrV、60Si2Mn60Si2Cr、65Mn用途：氣門簧、懸掛簧、普通用途夾雜物控制技術(shù)夾雜物最大寬度控制在15μm以內(nèi)盤條表面脫碳控制技術(shù)60Si2Mn疲勞壽命≥20萬次55SiCr疲勞壽命≥1000萬次2022/12/268線材產(chǎn)品介紹（3）彈簧鋼2023/1/465線材產(chǎn)品介紹（4）焊絲鋼CO2氣體保護焊絲、埋弧焊絲ER70S-6、H10Mn2G、H10Mn2等系列H10Mn2G低溫沖擊性能BH08MnMoTiB用于管線鋼焊接，適合高速拉拔2022/12/269線材產(chǎn)品介紹（4）焊絲鋼2023/1/466線材產(chǎn)品介紹（5）冷鐓鋼SWRCH6A-22A、SWRCH10K-50K、SCr440、SCM435、ML15MnVB等系列適于生產(chǎn)內(nèi)六角等復(fù)雜變形特點的冷頂鍛件應(yīng)用于汽車、大橋等重點項目與工程高級合金高強度螺栓用鋼2022/12/2610線材產(chǎn)品介紹（5）冷鐓鋼2023/1/467我國線材的主要用途2022/12/2611我國線材的主要用途2023/1/468鋼種用途一般結(jié)構(gòu)用鋼材一般機械零件、標準件建筑用螺紋鋼鋼筋混凝土建筑優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼汽車零件、機械零件、標準件合金結(jié)構(gòu)鋼重要得汽車零件、機械零件、標準件彈簧鋼汽車、機械用彈簧易切削鋼機械零件和標準件工具鋼切削刀具、鉆頭、模具、手工工具軸承鋼軸承不銹鋼各種不銹鋼制品冷拔用軟線材冷拔各種絲材、釘子、金屬網(wǎng)絲冷拔輪胎用線材汽車輪胎用簾線焊條鋼焊條棒、線材的產(chǎn)品分類和用途2022/12/2612鋼種用2023/1/469棒、線材的種類和用途建筑結(jié)構(gòu)用線材Q235制品原料用高碳鋼線材60#~80#、82B拉拔用線材10#~20#、Q195-Q235/F電焊條用線材H08、H10彈簧用線材60Si2Mn冷鐓鉚螺用線材BL2、BL3、ML10-45其它用途線材典型分類與代表鋼種2022/12/2613棒、線材的種類和用途建筑結(jié)構(gòu)用線材Q2023/1/470市場對棒、線材的質(zhì)量要求由于棒線材用途廣泛，因此，要求多種多樣。市場對棒線材質(zhì)量總的要求：提高內(nèi)部質(zhì)量；根據(jù)深加工的種類，材料本身應(yīng)具有合適的性能，以減少深加工的工序，提高最終產(chǎn)品的使用性能。建筑螺紋鋼：保證化學成分，可焊性，物理性能均勻，穩(wěn)定，利于冷彎，耐蝕等。拔絲線材：直徑較小，化學成分，物理性能均勻，穩(wěn)定，盡量索氏體化，尺寸精確，表面光潔，脫碳層深度、氧化鐵皮，夾雜物含量控制等。2022/12/2614市場對棒、線材的質(zhì)量要求由于棒線材用2023/1/471市場對棒、線材的質(zhì)量要求鋼種市場需求、發(fā)展動向?qū)?yīng)生產(chǎn)措施建筑用螺紋鋼筋高強度、低溫韌性、耐鹽蝕嚴格控制成分機械結(jié)構(gòu)用鋼淬火時省去軟化退火，調(diào)質(zhì)可以提高強度軟化材料（控制成分、控軋控冷）減少偏析彈簧鋼高強度、耐疲勞嚴格控制成分，減少夾雜易切削鋼提高車削效率和刀具壽命控制夾雜物冷加工材減少冷鍛開裂減少拉拔道次省略軟化退火消除表面缺陷高精度軋制軟化材料硬線、輪胎用線材減少斷線提高強度消除表面缺陷和內(nèi)部偏析控制冷卻嚴格控制成分市場對部分棒、線材產(chǎn)品的質(zhì)量要求和生產(chǎn)對策2022/12/2615市場對棒、線材的質(zhì)量要求鋼種市2023/1/472棒、線材的生產(chǎn)特點和生產(chǎn)工藝棒線材生產(chǎn)特點棒、線材的斷面形狀簡單，用量巨大，適于進行大規(guī)模的專業(yè)化生產(chǎn)。（國內(nèi)占總產(chǎn)量40％，世界最高）線材的斷面尺寸是熱軋材中最小的，所用的軋機是最小型的。軋件的總延伸非常大，需要的軋制道次很多。線材的特點是斷面小，長度大，尺寸精度和表面質(zhì)量要求高。但增大盤重、減少線徑與提高質(zhì)量、尺寸精度是矛盾的。2022/12/2616棒、線材的生產(chǎn)特點和生產(chǎn)工藝棒線材生2023/1/473棒、線材的生產(chǎn)工藝坯料：連鑄坯為主，初軋坯方坯：120~150mm，盡量截面小，坯料長Max：22m檢查與清理（線材坯料要求嚴于棒材）加熱與軋制冷坯加熱（連鑄坯熱裝加熱）→

粗軋→中軋→（線材預(yù)精軋）

→精軋→冷卻→精整2022/12/2617棒、線材的生產(chǎn)工藝坯料：2023/1/474棒、線材的生產(chǎn)工藝加熱與軋制加熱棒、線軋制的加熱溫度較低；步進式加熱爐（側(cè)近側(cè)推）；軋制棒、線材的合適軋制方式是連軋；軋機平立（VH布置）交替布置；棒材軋機一般超過18架，線材軋機的機架數(shù)為21~28架；線材的盤重加大，線材直徑加大控制軋制（細化晶粒）2022/12/2618棒、線材的生產(chǎn)工藝加熱與軋制2023/1/475棒、線材的生產(chǎn)工藝冷卻和精整棒材：精軋→飛剪→控制冷卻（余熱淬火）→冷床→定尺切斷→檢查（探傷）→包裝（建筑鋼筋余熱淬火后，屈服強度可提高1/3）線材：精軋→吐絲機→散卷控制冷卻→集卷→檢查→包裝2022/12/2619棒、線材的生產(chǎn)工藝冷卻和精整2023/1/476棒線材軋制的發(fā)展方向連鑄坯熱裝熱送或連鑄直接軋制柔性軋制技術(shù)高精度軋制提高軋制速度切分軋制低溫軋制無頭軋制2022/12/2620棒線材軋制的發(fā)展方向連鑄坯熱裝熱送或2023/1/477連鑄坯熱裝熱送或連鑄直接軋制目前，高檔材也可以連鑄坯生產(chǎn)，但不能提供無缺陷坯料；發(fā)展連鑄無缺陷坯技術(shù)、坯料熱狀態(tài)表面缺陷和內(nèi)部質(zhì)量技術(shù)；連鑄坯以650~800℃熱裝熱送，提高加熱爐能力30%~45％，同時減少鋼坯的庫存量，減少設(shè)備和操作人員，縮短生產(chǎn)周期，加快資金周轉(zhuǎn)，有巨大的經(jīng)濟效益。2022/12/2621連鑄坯熱裝熱送或連鑄直接軋制目前，高2023/1/478連鑄坯熱裝熱送或連鑄直接軋制直接軋制定義：連鑄坯不經(jīng)過再加熱而直接送至成品軋機軋制成材的一種方法；直接軋制可省掉鋼坯冷卻和清理倉庫存放及中間加熱工序；前提保證無缺陷鋼坯，在線檢查和在線清理；保證軋制溫度。2022/12/2622連鑄坯熱裝熱送或連鑄直接軋制直接軋制2023/1/479柔性軋制技術(shù)對于小批量、多品種的生產(chǎn)，改變規(guī)格和品種時，軋機停機時間增加。為了減少停機，采用無孔型軋制、共用孔型等迅速改變軋制規(guī)程，改變品種規(guī)格；長壽命、快速換輥等技術(shù)。2022/12/2623柔性軋制技術(shù)對于小批量、多品種的生產(chǎn)2023/1/480高精度軋制影響軋件尺寸的因素：用戶要求越來越高；寬度上的尺寸；機架間的張力和軋件的頭尾溫差；提高軋件尺寸精度的辦法：采用真圓孔型和三輥孔型控制軋件的高和寬；在成品孔型后設(shè)置專門的定徑機組（規(guī)圓機）；采用尺寸自動控制AGC系統(tǒng)。棒線材尺寸精度達到±0.10mm2022/12/2624高精度軋制影響軋件尺寸的因素：2023/1/481提高軋制速度高速軋制盤重大、斷面小小輥徑、高軋速棒材軋機的終軋速度17-18m/s；線材軋機的終軋速度100-120m/s；2022/12/2625提高軋制速度高速軋制2023/1/482低溫軋制好處：軋制中溫降小，甚至升溫，可以低溫軋制；可以降低能耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量，創(chuàng)造經(jīng)濟效益。兩種規(guī)程：降低開軋溫度降低開軋溫度，同時降低終軋溫度至再結(jié)晶溫度以下。2022/12/2626低溫軋制好處：2023/1/483切分軋制定義：軋制過程中把一根軋件利用孔型的作用軋成兩個或兩個以上形狀相同的并聯(lián)軋件，再利用切分設(shè)備或軋輥環(huán)將并聯(lián)軋件沿縱向切分成兩個或兩個以上的單根軋件。將單條軋制變?yōu)槎鄺l軋制。切分方法：輪切法、輥切法、圓盤剪法、火焰切分法切分軋制優(yōu)點：大幅度提高產(chǎn)量；擴大產(chǎn)品規(guī)格范圍；能耗、軋輥消耗減低2022/12/2627切分軋制定義：軋制過程中把一根軋件利2023/1/484四線切分軋制K1~K7孔型圖2022/12/2628四線切分軋制K1~K7孔型圖2023/1/485無頭軋制提高軋機產(chǎn)量和金屬收得率：提高轉(zhuǎn)速、多線切分等技術(shù)；增大軋件重量；采用更大斷面尺寸的坯料；采用更長的坯料。無頭軋制優(yōu)點：減少切損；100％定尺；生產(chǎn)率高；對導(dǎo)衛(wèi)和孔型無沖擊，不纏輥；尺寸精度高。2022/12/2629無頭軋制提高軋機產(chǎn)量和金屬收得率：2023/1/486棒線材軋機的布置型式棒線材軋機的發(fā)展過程橫列式軋機單列式和多列式棒、線材軋機布置圖（a）單列式(b）多列式2022/12/2630棒線材軋機的布置型式棒線材軋機的發(fā)展2023/1/487棒線材軋機的布置型式棒線材軋機的發(fā)展過程半連續(xù)式軋機半連續(xù)式軋機1-粗軋機組，2-中軋機組，3-精軋機組，4-卷線機復(fù)二重式線材軋機布置示意圖(a)粗軋為橫列式；(b)粗軋為跟蹤式；(c)粗軋機為連續(xù)式2022/12/2631棒線材軋機的布置型式棒線材軋機的發(fā)展2023/1/488棒線材軋機的布置型式棒線材軋機的發(fā)展過程傳統(tǒng)連續(xù)式軋機連續(xù)式線材軋機布置示意圖1-加熱爐，2-粗軋機組，3-中軋機組，4-預(yù)精軋機組，5-精軋機組，6-卷線機20世紀40年代連續(xù)式軋機20世紀50年代精軋平立交替連續(xù)式軋機2022/12/2632棒線材軋機的布置型式棒線材軋機的發(fā)展2023/1/489棒線材軋機的布置型式棒線材軋機的發(fā)展過程Y型三輥式線材精軋機組Y型三輥式線材精軋機組孔型系統(tǒng)2022/12/2633棒線材軋機的布置型式棒線材軋機的發(fā)展2023/1/490棒線材軋機的布置型式現(xiàn)代化棒線材軋機現(xiàn)代化棒材軋機型、棒材一體化節(jié)能軋機現(xiàn)代化線材軋機摩根型軋機（2/3)、德馬克型、阿希洛型軋機、Y型軋機以及泊米尼型等。此外，還有克虜伯型、摩格斯哈瑪型、達涅利型和臺爾曼型等機組。2022/12/2634棒線材軋機的布置型式現(xiàn)代化棒線材軋機2023/1/491現(xiàn)代化線材軋機提高軋制速度的好處：大幅度提高產(chǎn)量提高產(chǎn)品質(zhì)量增大盤卷降低產(chǎn)品成本摩根公司第Ⅰ代至第Ⅵ代的三種速度列表2022/12/2635現(xiàn)代化線材軋機提高軋制速度的好處：摩2023/1/492摩根軋機發(fā)展摩根軋機發(fā)展2022/12/2636摩根軋機發(fā)展摩根軋機發(fā)展2023/1/493棒線材的控制冷卻和余熱淬火控制冷卻和余熱淬火是提高鋼材使用性能的行之有效、經(jīng)濟效益好的措施。線材控制冷卻的主要優(yōu)點：（1）提高了線材的綜合機械性能，改善了均勻性；（2）改善了金相組織，使晶粒細化；（3）減少氧化損失，縮短酸洗時間；（4）降低線材軋后溫度，改善勞動條件；（5）提高了產(chǎn)量，有利于線材二次加工。2022/12/2637棒線材的控制冷卻和余熱淬火控制冷卻和2023/1/494棒線材的控制冷卻和余熱淬火螺紋鋼筋軋后余熱淬火處理

余熱淬火處理的基本原理

在鋼筋(棒材)終軋后的組織仍處于奧氏體狀態(tài)時，利用其本身的余熱在軋鋼作業(yè)線上直接進行熱處理，將熱軋變形與熱處理有機結(jié)合在一起，通過對工藝參數(shù)的控制，有效地挖掘出鋼材性能的潛力，獲得熱強化的效果。2022/12/2638棒線材的控制冷卻和余熱淬火螺紋鋼筋軋2023/1/495螺紋鋼筋余熱淬火處理工藝特點余熱淬火處理工藝特點（1）可以在軋制作業(yè)線上，通過控制冷卻工藝，強化鋼筋，代替重新加熱進行淬火、回火的調(diào)質(zhì)鋼筋。（2）選用碳素鋼和低合金鋼，采用軋后控制冷卻工藝，可生產(chǎn)不同強度等級的鋼。（3）設(shè)備簡單，不用改動軋制設(shè)備，只需在精軋機后安裝一套水冷設(shè)備。（4）在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)終軋后快冷的余熱強化鋼筋在使用性能上存在一個缺點，即應(yīng)力腐蝕開裂傾向較大。2022/12/2639螺紋鋼筋余熱淬火處理工藝特點余熱淬火2023/1/496余熱淬火的工藝過程余熱淬火的工藝過程鋼筋的余熱淬火工藝是首先在表面生成一定量的馬氏體（要求不大于總面積的33%，一般控制在10-20%之間），然后利用心部余熱和相變熱使軋材表面形成的馬氏體進行自回火。根據(jù)冷卻的速度和斷面組織的轉(zhuǎn)變過程，可以分為三個階段：2022/12/2640余熱淬火的工藝過程余熱淬火的工藝過程2023/1/497余熱淬火的工藝過程的三個階段第一階段為表面淬火階段（急冷段），鋼筋離開精軋機在終軋溫度下，盡快地進入高效冷卻裝置，進行快速冷卻。芯部溫度很高，仍處于奧氏體狀態(tài)。表層則為馬氏體和殘余奧氏體組織。第二階段為空冷自回火階段，鋼筋通過快速冷卻裝置后，在空氣中冷卻。此時鋼筋截面上的溫度梯度很大，芯部熱量向外層擴散，傳至表面的淬火層，使已形成的馬氏體進行自回火，可以轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體或回火索氏體，表層的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，同時鄰近表層的奧氏體根據(jù)鋼的成分和冷卻條件不同而轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w、屈氏體或索氏體組織，而芯部仍處在奧氏體狀態(tài)。第三階段為心部組織轉(zhuǎn)變階段，芯部奧氏體發(fā)生近似等溫轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物根據(jù)冷卻條件可分為鐵素體和珠光體或鐵素體、索氏體和貝氏體。

2022/12/2641余熱淬火的工藝過程的三個階段第一階段2023/1/498線材控制冷卻根據(jù)軋后控制冷卻所得到的組織不同，線材控制冷卻主要分為兩個類型：珠光體型控制冷卻在冷卻過程中使鋼材獲得索氏體組織馬氏體型控制冷卻通過軋后淬火回火處理，得到中心索氏體，表面是回火馬氏體的組織2022/12/2642線材控制冷卻根據(jù)軋后控制冷卻所得到的2023/1/499珠光體型控制冷卻原理為了獲得有利于拉拔的索氏體組織，線材軋后應(yīng)由奧氏體化溫度急冷至索氏體相變溫度下進行等溫轉(zhuǎn)變，可得到索氏體組織。w(C)=0.5%鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線w(C)=0.5%，w(Si)=0.53%，w(Mn)=0