【文章內容簡介】 頭后再進入有 6 架平立交替的短應力線二輥組成的中軋機組進行軋制。中軋機組16 / 69軋出的軋件經(jīng)飛剪切頭后由導管經(jīng)立活套進入預精軋機組，預精軋機組由 4 架平立交替的懸臂輥環(huán)式軋機組成。機架間設有立活套器，對軋件進行無張力軋制或微張力軋制。從預精軋機組出來的軋件經(jīng)中間水箱冷卻，以保證進精軋機組所需要的軋制溫度，再經(jīng)飛剪切頭，由側活套器進入無扭精軋機組進行軋制。精軋機組為8 架“V”型 45℃無扭軋機，對軋件進行高速、單線、微張，無扭軋制。為了提高軋機作業(yè)率和改善產(chǎn)品質量，在精軋機組后設置減定徑機組（2 臺減徑和 2 臺定徑軋機） ，可對軋件更加高效、高速、高精度，無扭軋制，終軋最大保證速度為 100 米/秒。 表 31 各種鋼軋制及吐絲溫度表序號鋼種名稱 代表鋼號第一架軋機入口溫度℃精軋機入口溫度℃減定機入口溫度℃吐絲溫度℃1 優(yōu)碳鋼 70 950177。30 850177。10 800177。10 840～8602 低合金鋼 20MnSi 1000177。30 880177。10 770177。20 800～840 從精軋機組和減定徑機組出來的線材進入水冷段。采用開環(huán)控制，以控制軋件合理的吐絲溫度和減少氧化鐵皮的生成。軋件由夾送輥進入吐絲機，成線環(huán)進入斯太爾摩冷卻線進行控制風冷。根據(jù)冷卻的鋼種、規(guī)格的不同，在各生產(chǎn)工藝軟件中對輥道速度、風量、開啟或關閉保溫罩進行設計，自動調節(jié)，以控制線材的冷卻速度，從而獲得適應于不同要求的線材。代表性線材控制冷卻的目的和控冷工藝如下：17 / 69表 32 各鋼種線材控制冷卻的目的和控冷工藝序號鋼種 最終目的 最終材質要求 最終組織要求 控冷工藝1 優(yōu)碳鋼 省去拉拔加工前的鉛浴淬火強度高、拉拔性能好，拉拔后韌性高索氏體 控制風冷2 低合金鋼 簡化球化退火 接近球化前組織 細珠光體 延遲冷卻 經(jīng)風冷后的線環(huán)在集卷站收集成盤卷后，經(jīng)芯棒旋轉、翻平，再由掛卷小車將盤卷掛至 P/F 線的形“C”鉤上，繼續(xù)冷卻，并進行表面和外形尺寸檢查，剪去超公差和未穿水冷卻的頭尾部，取樣，壓緊打捆，稱重及掛標牌，然后到卸卷站卸卷，排齊，由吊車吊至成品跨呈梯形存放，按合同計劃發(fā)貨。 、廢鋼及氧化鐵皮清除整個軋線共設有 6 臺剪機，其中 3 臺飛剪機分別設置在粗軋機組后、中軋機組后，精軋機組前，用于剪切軋件的頭部和尾部，并可起事故碎斷作用。3臺卡斷剪分別設置在 13機組前、精軋機組前和減定機組前。飛剪切下的頭尾及事故碎斷的廢鋼經(jīng)溜槽落入平臺下的收集筐中，由叉車堆料場整理存放；其他軋制廢品用火焰切割成小段裝入收集筐中，再由汽車運走。落入鐵皮溝的氧化鐵皮，經(jīng)水沖至沉淀池中，定期用抓斗抓出放到濾水池中，濾干后用汽車運走。細顆粒氧化鐵皮和廢油在水處理站凝結成沉淀，制成18 / 69泥餅，由汽車外運。 生產(chǎn)工藝流程圖連鑄坯 上料運送 坯料稱重 加熱連鑄坯熱裝 運送緩沖儲存高壓水除磷預精軋機軋制飛剪切頭（尾）中軋機軋制粗軋機軋制飛剪切頭（尾）水冷箱冷卻飛剪切頭（尾）無扭精軋機軋制在線測徑水冷箱控制冷卻Pamp。F 線鉤式運輸機運輸及冷卻運卷小車卸卷、掛鉤集卷機集卷夾送輥吐絲機頭尾精整人工表面、尺寸質量檢查取樣 盤卷稱重壓緊打捆斯太爾摩運輸機冷卻發(fā)貨 入庫 掛標簽卸卷圖 31 高速線材車間工藝流程框圖 第四章 主要設備選擇19 / 69 高速線材軋機的發(fā)展趨勢是優(yōu)質高產(chǎn)，節(jié)能降耗。因此，目前的廠家均采用連鑄坯，以及提高軋制速度，減少線數(shù)，以達到優(yōu)質高產(chǎn)，節(jié)能降耗的目的。為此，根據(jù)這一要求和發(fā)展趨勢，以及為獲得高品質的優(yōu)質碳結鋼的線材，本設計選取保證速度為 100 米/秒，連續(xù)操作最大軋制速度為 120 米/秒。 根據(jù)國內外各高線廠的實際生產(chǎn)經(jīng)驗及技術的發(fā)展，其趨勢將以單線為主，具體原因為：1）隨著扎制速度的提高，單線也能高產(chǎn)；2）單線設備投資少，建廠快，能盡早收回成本，經(jīng)濟效益好；3）單線主廠房小，結構緊湊。結合本設計的需求產(chǎn)量，設備技術水平，并以生產(chǎn)優(yōu)碳鋼為主，為保證產(chǎn)品產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質量，本設計方案將采用單線。 由于本設計產(chǎn)品的最小規(guī)格為 ㎜，故在確定機架數(shù)時，應以 ㎜產(chǎn)品作為設計計算的基礎。根據(jù) GB/T1498194 可知 ㎜線材的斷面面積 F成 ＝㎜ 2，坯料圓角半徑取 8 計算斷面面積，坯料斷面面積 F 坯＝120 2－4（8 2－Π8 2/4）＝14345㎜ 2。對全連續(xù)高速線材軋機，平均延伸系數(shù)的范圍為 ～，取平均延伸系數(shù) μ＝，則軋制機架總數(shù)為20 / 69n＝（㏑F 坯 －㏑F 成 ）/㏑μ＝，取 n＝28 架本設計計算產(chǎn)品規(guī)格為 ㎜，根據(jù)標準得知 ㎜線材的斷面面積 F成 ＝㎜ 2，所以軋制道次總數(shù)為 n＝（㏑F 坯 －㏑F 成 ）/㏑μ＝，取n＝26 道次。 一個完整合理的高速線材生產(chǎn)主要由以下設備組成：加熱爐、粗中軋機、預精軋機、精軋機、減定徑機、斯太爾摩冷卻線等組成。要成功地設計一條高速線材生產(chǎn)線，合理的選擇生產(chǎn)設備十分重要。選擇設備的原則是在選擇成熟設備的基礎上考慮先進性，在保證工藝的條件下考慮經(jīng)濟性。以下就高速線材車間的主要設備的特點作較全面的討論。 熱 爐常見的加熱爐有推鋼式和步進式，步進式加熱爐又可分為步進梁式和步進底式。具體比較見下表. 表 41 幾種常見的加熱爐比較　 推鋼式 步進底式爐 步進梁式 梁底組合式損傷 重 少 無 無能耗 高 低 較低 低燒損 % % % %脫碳層 1~2mm ~造價 100% 115% 120% 115%21 / 69步進爐的特點： 1)產(chǎn)量高。坯料四面受熱，大大縮短加熱時間，能很好地滿足高線加熱坯料量較大的的要求。 2)加熱質量好。鋼坯在加熱爐內散開布置，加熱溫度均勻，不會出現(xiàn)一般推鋼式加熱爐爐底處水管產(chǎn)生的黑?。讳撆髋c步進梁無摩擦，避免鋼坯底面劃傷；加熱時間短，減少鋼坯氧化量及脫碳層；坯料芯部和底部溫差小，全長加熱均勻。3）操作靈活。操作不受鋼坯外形的限制，爐長不受推鋼長度限制，變換品種容易；步進梁可作“踏步”動作，使鋼坯溫度均勻；空爐出爐簡單，時間短，勞動強度低。進出料方式：出料采用側出料，進料有側進料（密封性好） 。綜上所述并結合生產(chǎn)優(yōu)碳鋼的質量與工藝要求，加熱爐選取步進梁式加熱爐。 中 軋 機粗軋機類型很多，有三輥行星式、平立交替式、水平二輥式等形式。平立交替式：可實現(xiàn)軋件無扭軋制，特別適合高級線材的生產(chǎn)，另外可實行無孔型軋制?，F(xiàn)已有平立可轉換軋機，可實現(xiàn)多線生產(chǎn)，但造價較高。以前用于高級鋼的生產(chǎn)，現(xiàn)也普遍應用于碳結鋼生產(chǎn)。水平二輥式：這種形式的粗軋機應用較普遍,尤其適用于以碳素結構鋼低合金鋼為主的多線軋制。軋機形式主要形式是閉口機架、短應力線軋機和預應力軋機。根據(jù)設計產(chǎn)品質量和工藝的需，粗、中軋機組均由交流電機單獨傳動的短應力線高剛度機架的平立交替式軋機組成，粗軋機與中軋機均為 6 架，軋機平立交替布置，立式軋機為上傳動。22 / 69 精 軋當前多采用平立交替布置，具有懸臂式軋輥的預精軋機，其主要優(yōu)點有以下幾個； 1） 由于機架平立交替布置，實現(xiàn)了活套軋制，可以消除粗軋和中軋軋制時不可避免產(chǎn)生的堆、拉鋼現(xiàn)象而造成的軋件尺寸不均勻，從而使精軋機組得到尺寸穩(wěn)定且均勻的軋件，這對獲得高精度的線材創(chuàng)造了極為有利的條件。 2） 機架間設有活套從而實現(xiàn)了無張力軋制，消除了由于堆拉鋼而造成的軋件頭、尾尺寸差，減少了切頭、切尾，提高了成材率。3）本機組采用懸臂軸，碳化鎢輥環(huán)，硬度高，每孔軋出量可成倍提高，更換輥環(huán)方便，提高了作業(yè)率。4）到預精軋軋件的斷面較小，為保證軋件斷面形狀正確、尺寸精確和工藝穩(wěn)定，道次變形小，懸臂式軋輥的預精軋機完全滿足要求，其以設備重量輕、占地小。 因此，采用 4 架平立交替布置的懸臂式預精軋機組是合理的，不僅提高了軋機作業(yè)率,更重要的是保證了產(chǎn)品質量，提高了金屬收得率，降低了生產(chǎn)成本。 軋 機精軋機組是高速線材軋機最重要的、最關鍵的設備之一。當今世界主要有四種流行機組：摩根、阿希洛、德馬克、達涅利。 23 / 69表 42 幾種機型的主要特點如下表所示主導機型序號 結構和參數(shù) 摩根型 德馬克 達涅利 阿希洛1 工作機座布置形式側交 450，后為頂交450側交 450，后改為150/750平立交替 頂交 4502 輥環(huán)直徑φ8 “5+φ6”5φ21010 φ2102+φ1658φ210103 輥縫調整機構偏心套式調整機構偏心套式調整機構偏心套式調整機構帶液壓平衡的擺臂式4 機架中心距800～750mm 800mm 750 及 650mm 920mm 本設計采用摩根第六代 V 型 8 架超重型軋機，因為它主要有以下幾個優(yōu)點：24 / 69 1)采用頂交 45176。機型，傳動軸至地面設備機組距離短小，設備重心低，傾動力矩小。機組穩(wěn)定性好，震動小，噪音低，重量小、剛性大。 2)操作視野開闊，便于操作管理。 3)主電機功率大，為進一步提高精軋操作速度和實現(xiàn)低溫軋制創(chuàng)造了條件。 4)機架承載能力大，提高了軋制精度，最高軋制速度可達 140m/s,成品范圍大,生產(chǎn)率極高，是目前無扭精軋機的主導機型。 定 徑 機泰克森軋機是摩根公司開發(fā)的一種定、減徑技術，泰克森的日語意思是“最佳尺寸” ，該技術有效地解決了改進產(chǎn)品質量、增加生產(chǎn)率和縮短交貨時間等問題。泰克森軋機由四架懸臂式軋機（兩架減徑機和兩架定徑機）組成，作為“二精軋機”安裝在“一精軋機”和吐絲機之間。增加泰克森軋機后，有以下優(yōu)點：1）可提高常規(guī)線材軋機的生產(chǎn)率；2）提高了產(chǎn)品的尺寸公差；3）具有“自由定徑”功能，即用單一的名義孔槽尺寸，通過微調來料尺寸和對不同方坯間隙調整泰克森軋機的輥縫，生產(chǎn)出一批不同尺寸的成品棒線材的自由尺寸軋制能力；4）實現(xiàn) 800℃低溫軋制，晶粒組織更細，通過控制晶粒尺寸和吐絲溫度促進相變或延遲相變，從而利用斯泰爾摩的最佳冷卻能力，可處理如軸承鋼、25 / 69冷鐓優(yōu)質鋼等鋼種，而不需要后續(xù)熱處理，提高了產(chǎn)品的冶金性能； 絲 機由于立式吐絲機主要適用終軋速度不大于 120 米/秒，而臥式吐絲機其重心低，振動小可適合于軋制高速線材?？紤]到本設計的實際情況，采用臥式吐絲機，其下傾角為 15176。，線圈平均直徑為 1075㎜，為保證軋出高質量的線材，應盡量減少其振動，故本設計在吐絲機上還設有振動檢測裝置。 太 爾 摩 冷 卻 線 控制冷卻線是高速線材生產(chǎn)的主要技術之一。為避免當線材盤卷在800℃～1050℃高溫下自然冷卻時，因盤卷內外溫差大而導致表面嚴重氧化、盤卷內部不符合要求、機械性能低、拉拔性能差等問題，為此目前新建的高線都選擇了斯太爾摩冷卻線，斯太爾摩冷卻線有三種形式:標準型、緩慢型、延遲型，具體比較見下表。表 43 三種斯太爾摩冷卻線的比較類型 標準型 延遲型 緩慢型設備特點鏈式或輥式運輸機，風冷，造價低有絕熱面板，側墻，頂蓋的運輸機，造價低，產(chǎn)量較大有絕熱面板，側墻、頂蓋、電熱燒嘴的運輸機，造價高，產(chǎn)量低冷卻速度~10C/s ~10C/s ~10C/s中碳鋼和高碳鋼冷鐓處理介于空冷和鉛浴處理之間、適用于中、比標準型好，用于緊固件的中碳鋼生產(chǎn)，抗拉強度可減少比延遲型好，比較接近鉛浴淬火處理水平26 / 69高碳鋼生產(chǎn) 10~15%有利于冷鐓加工合金鋼 適用于一般生產(chǎn)要求，比延遲型綜合性能差軟化退火比標準型好,有利于提高綜合機械性能,減少二次氧化鐵皮,提高表面質量軟化退火效果最好，綜合機械性能最好由于生產(chǎn)線材主要是優(yōu)碳鋼，以及根據(jù)以上三種斯太爾摩冷卻線的比較，本設計選用斯太爾摩延遲型冷卻線。 輸 線 的 選 擇 盤卷運輸設備有吊掛式和鉤式兩種，但吊掛式要求廠房高，生產(chǎn)操作不 方便。鉤式運輸設備分為單獨馬達傳動系統(tǒng)和集體傳動的驅動——游動系統(tǒng)。本設計從經(jīng)濟效益，應用實際條件出發(fā)，采用驅動——游動的“C”形鉤式的運輸設備。 輥軋輥最主要的出發(fā)點是保證線材的表面質量。耐磨性是軋輥最主要的指標（相對于其它軋鋼廠） 。粗軋：壓下量大，軋制條件惡劣，以強度、韌性為主。精軋：是保證產(chǎn)品質量的關鍵，以硬度和耐磨性為主。表 34 高線軋輥的選用方案粗軋 球墨鑄鐵中軋 球墨鑄鐵27 / 69預精軋 碳化鎢精軋 碳化鎢 機 的 選 型在軋鋼機的傳動方式上，近年來粗軋和中軋機組已逐漸由單獨傳動的方式取代了單獨與成組相結合的方式，原因為： 　　　 1）在粗軋機的第 1－3 架軋機上，采用單獨傳動可消除來料鋼坯的尺寸波動，可靈活地調節(jié)軋制斷面尺寸而不致