精密棒材:棒材轧制工艺和设备选择

日期: 2021-03-27 16:14 点击:

目前轧制高强钢筋的企业大都采用高刚度轧机,这类轧机一般具有比较大的轧制力能参数和轧制精度。特别是近年新增棒、线材生产线,粗轧、中轧区高刚度轧机(短应力线轧机、CCR轧机等)逐步取代传统的闭口牌坊式轧机,这正是由于棒、线材产品升级、新工艺需求和新型轧机的技术进步等因素共同作用而产生的必然结果。
在轧制小规格螺纹钢筋(盘螺)方面,国产高速线材装备的技术进步明显,已替代大部分进口装备。国产顶交重载精轧机组日趋完善,终轧速度已突破100m/s大关,达到世界先进水平,小时产量可达120t,轧线自动化水平稳定可靠。在钢筋轧制生产线上,高性能飞剪机已广泛应用,基本取代了进口产品。经我国冶金工程技术人员多年的努力,已开发出机型齐全、功能先进的各类飞剪机系列产品。
特别是进入21世纪以来,针对高等级螺纹钢筋生产线所开发出的低温倍尺飞剪、高速飞剪等已达到国际先进水平并投入了实际应用。长材轧制生产线的辅助设备均已实现国产化。开发了多种控制冷却线、多种结构形式的冷床、盘卷收集设备和直条收集设备。这些装置功能齐全、结构先进、使用可靠、自动化程度高,满足了我国长材轧制以高产、高效为特点的快节奏的生产需求。
 
目前我国仍有少量的横列式小型轧机,也有为数不多的半连续式小型轧机,但绝大多数是连续式的小型轧机。这类轧机的特点是:
(1)以连铸坯为原料,一火轧成,生产成本低。
(2)连铸与加热炉紧凑布置,连铸坯热送热装,节能达到30%—45%。
(3)步进式加热炉加热,加热均匀,自动化程度高。
(4)炉后设高压水除鳞装置,提高了表面质量。
(5)轧线18个机架平/立交替布置,全线采用无扭转轧制,生产事故少,效率高。
(6)轧机采用短应力线轧机,轧机刚度高,辊缝对称调整操作方便,机架整体更换,轧辊孔型和导卫在轧辊间调整,在线调整少。
(7)轧线主传动采用直流传动或交流调速传动,实现轧线速度无级调速。
(8)采用切分轧制工艺生产钢筋。
(9)采用步进式冷床,冷却效率高,冷却质量好。
 
由于轧件在连轧过程中超过6道次以后很容易产生劈头、鱼尾等不利于轧机轧制的因素,否则容易卡入口导卫、不易咬入以及卡出口导位造成轧制事故的发生。为了避免轧制事故的发生一般连轧线每6架轧机后要设置一台飞剪用来切头、切尾以及事故时碎断轧件防止事故进一步扩大。
中小型合金钢棒材连轧线一般在粗轧机组后设置一段脱头区,所以轧机布置过程中要考虑脱头区的布置。连轧脱头区设置主要是为了保证连轧机咬入速度和精轧轧出速度
为了保证产品尺寸精度小棒精轧机组间需要设置一定数量的活套来保证无张力自由轧制,在布置轧机时也要考虑活套的布置。为了保证产品质量,避免扭转轧制轧机一般采用立/平或者平/立交替布置。
剪 机 的 选 择
剪 机 一 般 根 据轧件断面和机组布置来选择 ,对 于 半 连 轧线在粗轧机后选择固定剪 ,对于连轧线一般选择飞剪 ,在 连轧的脱头区处也可选择固定剪 。
对 于 棒 材 飞 剪主要根据剪切断面来选择 ,飞 剪 剪 切 断 面 要 求 如 下 :
摆 剪:≥Φ80mm, V≤2m/s;
曲 柄 剪:≥Φ40mm, V≤4~3.5m/s;
组 合 剪:Φ10~80mm, V≤16~18m/s;
回 转 剪:Φ10~40mm, V≤16~18m/s。
在 线 测 径
一般轧线在线测径为开环,仅监视作用,目前SMS公司生产带有AGC大棒轧机可实现闭环控制产品精度。
SMS公司开发了小棒三辊减定径闭环控制。闭环控制可提高产品精度,是配置的发展趋势。
定 尺
合金钢棒材为了提高定尺产品端部质量一般采用锯切,小规格(Φ10~40mm)产品如满足用户要求和提高产量也可剪切定尺。合金钢棒材根据定尺温度一般分为热定尺和冷定尺。热定尺采用钢锯,冷定尺采用砂轮锯。钢锯锯切成本低、噪音大,锯切产品一般带有毛刺需要倒棱处理;砂轮锯锯切成本高有烟尘需要除尘,锯切产品端部质量好。
冷 却
合金钢棒材中的合工、弹簧、高工、滚珠轴承、不锈钢等需要缓冷钢种在冷床上冷却过程要求下冷床温度≥700℃,以满足装缓冷坑或者装缓冷箱要求。这要求冷床在根据生产的要求下既能满足一般冷却下冷床要求,又要能满足缓冷材快速通过下线要求。
根据产品规格大棒和小棒在冷却上选用也不同,因大棒规格大,快速移钢装置一次可以移动重量大,能满足生产节奏,且冷却速度低。故一般大棒冷床选用冷床带有快速移钢装置的多功能冷床来保证缓冷材快速下冷床,小规格棒材由于规格小冷却快且须成排下冷床,所以小棒冷床一侧设置快速输送链以满足缓冷材下线要求。
为了避免钢号互相混淆在棒材端部进行标识,小规格棒材目前无法在线标识(<Φ80mm产品)。大棒冷床上可在线标识,目前国内标识分为:人工打标和机械打标,机械打标又可分为一次冲压式,逐字冲印式、针式、高能等离子体标识。其中高能等离子体标识为非接触性标识,不受温度影响。接触性标识受温度影响,温度太高整个字符会凹陷进去,温度太低又会冲压不清晰,根据生产厂经验一般800℃左右比较理想。根据棒材产品规格可选择不同的标识设备,接触性标识最小字高达8mm,非接触性标识字高最小18mm。
热 轧 下 线 收 集
热轧下线收集分两种 收 集 方 式 ,一 种 是 堆 冷 材 ,另 一 种 是 缓 冷 材 ,对 于 堆 冷 材 下线收集只要进行捆扎后用吊车吊 离 轧 线 即 可 。对 于缓冷材大小棒收集方式也不一样 ,大 棒 一般采用链条 或 者 钢 圈吊入缓冷坑进行缓冷 ,小 棒 则 设 置 缓冷箱直接进行在线装箱 。大小棒缓冷收集不一样的原因 主 要 是 :缓 冷 箱 容 量 有 限大棒一般产量较高不满足生产节 奏 ;小棒直接热吊装易弯曲增加矫直负荷 。
布置方式一般为粗轧机组(4架或者6架轧机,一般优选4架轧机)、第一中轧机组、第二中轧机组、精轧机组、减定径机组布置。
轧制道次在选择过程中主要受到压缩比和平均延伸系数的限制,根据压缩比最大的轧件计算平均延伸系数,根据计算出的平均延伸系数来选择轧机数量。其它压缩比较小的在设计轧制道次的过程中也需要考虑品均延伸系数。
一般来说轧机尽可能机型(轧机大小型号)选择少一点,使备件数量减少。通常情况下一个机组选择一种轧机。轧机大小选择主要根据本机组最大通过轧件,最大轧件咬入方便为原则,但是不能选择过大避免浪费,同时也要预留一定富于量便于将来发展。轧机选择也不能过大主要在于大轧机轧制小规格轧件尺寸精度不好保证。
 轧辊长度
轧机轧辊长度一般考虑两个方面:第一,辊身刚度。辊身太长影响轧辊钢度,对轧件尺寸精度不利。第二,配辊。轧辊长可以多配轧槽数量,有利于降低轧辊吨钢消耗,节约轧辊
短应力线轧机是一种无牌坊轧机,这种轧机结构与传统的牌坊式轧机不同,通过轧机两个轴承座的四根拉杆来承受轧制力,这种新型布置,使轧制应力环线比传统轧机的环线更短,受力件的面积更大,负荷也相对均匀。通过轧机拉杆位置的优化可以保证轴承座具有较高的刚度,减小轧机和轴承座的变形。
短应力线轧机的主要特点包括:轧机应力回线短、刚性高,保证了产品的高精度,容易实现负公差轧制;能实现辊缝的对称调整,操作稳定,提高了导卫装置寿命;能实现线外调整组装,快速整体更换,提高了作业率;与相同规格的轧机相比较,短应力线轧机的重量较轻,整机外形尺寸较小,机架间距小,因此在作业线长度和厂房高度上都有节省投资的潜力。