国内大规格棒材半连轧生产工艺特点g.doc

国内半连轧大规格棒材生产工艺特点陈志强 (中冶华天工程技术有限公司 马鞍山 243005)摘要：随着世界制造业向我国转移，以轧代锻的产品大增，特别是大规格棒材需求量剧增，催生了以半连轧方式来生产大规格合金棒材的轧钢工艺本文以国内新建的部分半连轧棒材生产线为例介绍了这种生产工艺的特点和优势关键词：半连轧，大规格棒材，初轧开坯1.前言随着国内汽车零部件制造、发电设备生产和工业机械制造等行业的迅猛发展，国内大规格棒材产品的需求也与日俱增过去，我国大规格棒材产品的生产主要集中在传统特钢行业通过锻造方式生产，而锻造生产在在成本和效率等方面都与轧制生产无法相比因而大规格棒材的生产方式的转变就迫在眉睫应运而生的就是以轧代锻的大规格棒材半连轧轧制生产从表1可以看出，目前，这种生产方式轧机的布置形式多为二辊或三辊初轧机加上数架连轧机组初轧开坯、大压缩比、大坯型和多坯型是其主要特点表 1 国内近年新建和改造的半连轧大规格棒材生产线序号轧机名称原料规格产品规格（mm）轧机组成投产时间改造时间1湘潭750初轧[1]240×240Φ50～150(Φ160～200)Φ750二辊可逆+Φ650×8连轧195820022大冶850初轧[1]连铸坯：460×350钢锭：3.6t、5.6tΦ70～250(300)Φ850二辊可逆+Φ750×6连轧195620013大冶特钢三轧厂650机组[2]Φ38～130Φ650三辊可逆+Φ550×4连轧+Φ400×2连轧+Φ350×4连轧+3架精轧机4宝钢1300初轧[1]连铸坯：320×425mm钢锭：10.3t、13.5t、19.8t、28.0t 140、160、75～160175～230（90）Φ1300双机架串列初+Φ800×2+Φ700×4连轧198520055兴澄大棒轧机[1]370×490Φ120～2501002～1802Φ1000二辊可逆+Φ760×3+Φ670×32006年新建6淮阴大棒轧机[1]Φ380mm、Φ450mm、Φ500mmΦ50～250Φ1000二辊可逆+Φ900×3+Φ750×3+Φ500×42006年新建7大连钢厂大棒轧机[1]380×490钢锭：2.1t、3.6t、5.6tΦ60～300150×150Φ1000二辊可逆+Φ850×4+Φ650×42007年新建8大连钢厂750初轧[3]钢锭： 3.5tΦ42～18030～90mm×350～450mm工模具扁钢Φ1000二辊可逆+Φ850×4+Φ650×419842003 9本溪特钢[3]Φ50～200Φ800二辊可逆+Φ650×410西宁特钢[3]Φ140～250750+6架平立联合11南京钢铁中型厂150×220180×240320×480Φ40～180mmΦ850/750二辊可逆+Φ750/650×4+Φ610/530×4+Φ480/420×2200812新兴铸管厂350×450Φ120～220mmΦ1100/950二辊可逆+Φ750/650×42009新建注：空白处为不祥。

2.典型生产工艺介绍大规格棒材半连轧生产主要以优质钢(优质碳素钢、合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、冷镦钢)的大矩形连铸坯(或方坯或圆坯)为原料少数合金钢厂同时以钢锭和连铸坯为原料这种工艺生产任务主要有二个：一是一火成材直接生产Φ70—250mm(经过开坯后的连轧机)的大圆钢；二是为线材轧机和棒材轧机提供部份的轧制坯(有特殊性能要求的产品)兴澄特钢的二轧分厂的大棒生产线是这一生产工艺的典型代表，其生产工艺流程如图l所示连铸坯步进炉加热高压水除鳞二辊轧机可逆轧制火焰清理切头切尾(钢坯切定尺)连轧机组连轧钢坯收集冷床冷却锯切定尺步进冷床冷却收集收集缓冷坑缓冷图1 兴澄特钢二轧分厂的大棒生产线生产工艺流程图2.1加热2.1.1坯料大规格棒材半连轧轧制工艺，主要使用的坯料为连铸坯和钢锭具体见表1可以看出，大断面和多断面连铸坯是其主要特点这是由产品规格范围宽，钢种以高合金钢为主，并且要求大压缩比决定的压缩比是为了保证最终产品的组织结构和机械性能所需要的最小变形量，是保证内在质量所需的一个经验数据，其数值与钢水和连铸的质量密切相关，因此，压缩比随着炼钢和连铸水平的提高产生一定的变化,但是随着含碳量和合金含量的升高，最小压缩比要求也逐渐增大。

目前不同钢种要求的最小压缩比的参考值见表2表2　不同钢种要求的最小压缩比[4]钢　　种最小压缩比低碳钢和低碳合金钢6∶1中碳钢和中碳合金钢6∶1高碳钢和高碳合金钢(8～12)∶1轴承钢(非滚动体)和不锈钢等高合金钢(12～15)∶1滚珠轴承钢(滚动体)(30～50)∶12.1.2加热设备以连铸坯为原料的几条新建的大规格棒材半连轧生产线，加热设备采用步进式加热炉，同时采用钢锭和连铸坯的生产线，加热设备既有均热炉，又有步进式加热炉[1]同时有均热炉和步进式加热炉的工厂，炉子能力的选择和操作方式的配合都是问题[1]对于连铸坯用量占主导的生产线，为保证轧机的均衡生产，步进式加热炉的小时产量要与轧机机时产量相匹配均热炉的加热能力按其年能力与年轧制的钢量平衡实际生产时，只能一个均热坑加热好后集中出炉，此时步进炉不出钢，待一个或二个均热坑的钢锭轧完后，再由步进炉出钢2．2 轧制2.2.1开坯轧制二辊可逆轧制，每道次调整压下量，机前移钢翻钢现在压下量的控制改程序控制，移钢、翻钢可以程序控制，但人工操作仍比自动操作显示出巨大的优势表3 国内新建粗轧开坯机性能表[1]厂名轧机名称辊径×辊身长mm辊颈直径电机功率kW转数r/min电机型式兴澄Φ1000两辊可逆轧机Φ1100/Φ890×250057048000/50/120AC淮阴Φ1000两辊可逆轧机Φ1100/Φ890×250057048000/50/120AC大连Φ1060两辊可逆轧机Φ1060/Φ940×250057150000/60/120AC轧机的规格和性能如上表所列。

同以前的初轧机相比有以下变化1）只用连铸坯为原料的开坯机，因原料比较长可以取消传统的机架辊，需要求兼轧钢锭者仍需要机架辊，上辊的提升高度减小了，只有700mm2）现在的初轧—开坯机产量在100万吨左右，30年前相同规格的初轧机产量在150—200万吨以上，产量和效率都远不如旧时高，因此，不需要那么高的电机功率和传动效率旧时的初轧机是每一根轧辊由一个电机(或二个三个电机)单独传动，中间不设齿轮机座现在则由一台4800kw(或5000 kw)交—交变频电机，通过齿轮机传动上下两个轧辊3）机前机后设有推床，前后推床的移动和开合同步操作，在设计上除电气同步外还设有机械同步，以确保前后推床的操作绝对同步机前设有钩式的翻钢机，只在机前翻钢，机后不设翻钢机(只是在轧制H型钢时机前机后都设翻钢机)辊式抱紧半环旋转的翻钢机在以前用可逆式轧机轧制圆式用过，如苏州钢厂引进英国80年代的二手设备(810二辊轧机)，其它新老初轧机用的都是翻钢钩提升式翻钢机[1]4）机前机后的工作辊道由过去的集体传动，现改为每个辊由一个电机单独传动，提高了工作的可靠性由于锭重减小，加热均匀，轧制过程中轧件对辊道的冲击相对减少，辊子的结构也由过去的实心锻钢辊改为厚壁钢管的空心辊。

2.2.2 火焰清理2005年新建的江阴兴澄大棒生产线，在可逆轧机后安装了火焰清理机，据现场观察，使用火焰清理后的中间坯表面如镜面光滑火焰清理对表面质量确有好处，代价是金属消耗大大增高以370mm×490mm坯料轧至180mm×180mm后进行清理，清理深度以2mm计算，金属损耗4.4％2.2.3 剪切设备中间坯切头和分段的剪切设备，考虑中间坯料断面尺寸较大，主要有热剪剪切和火焰切割机切割两种方式国内大多数半连轧棒材生产线都采用热剪剪切因为相对与热剪剪切使剪切部位的变形，火焰切割对切割部分性能的影响更大2.2.4 连轧机现在连轧机的功能主要是轧制大规格圆钢因为现在下游的线材或棒材轧机用的坯料规格已扩大至150mm×150mm～160mm×160mm，除少数高速钢等热硬型钢种外已不需要规格更小的钢坯连轧机一般为6架或8架，平／立交替布置，单独电机传动除宝钢的连轧机仍是老式的闭口式机架外，大部分改造或新建都采短应力线轧机主要产品为大圆钢，换孔槽和换辊的次数增多，整体机架更换的短应力线轧机更适合频繁更换小规格的棒线材为实现无张力轧制，机架间设置活套，机架间的立式活套在设计和操作上更方便，采用椭圆—圆孔型系统，这样要在水平机架出椭圆，其机架的布置型式为平／立布置。

在大棒的轧制中由于规格大，不能设置活套因此就不一定需要平／立布置，有的厂家提出立／平布置更好，因为从平辊出圆的精度比立辊要好但是这种方式却需要在精轧机组前设计一台翻钢机和一个夹送辊用于将轧件准确顺利的进入第一架精轧机日本公司比较喜欢立／平布置，如采用日本技术的宝钢、兴澄都是立／平布置，而Danieli、Pomini等欧洲的公司仍坚持平／立布置，淮钢和大连就还是平／立布置表4宝钢连轧机组性能[1]连轧 机组轧辊尺寸 mm辊颈mm电机kW转速rpm速比V1Φ800×130046011000/400/80044.5H2Φ800×120046011000/400/80034.5V3Φ700×120044013000/400/80023.5H4Φ700×120044013000/400/80017.5V5Φ700×120044014000/400/80013.6H6Φ700×120044014000/400/80010.3表5 大连金牛750初轧车间连轧机组性能[2]机组序号轧辊尺寸 mm电机kW转速rpm速比最大轧制力最大轧制力矩中轧机组1HΦ700/620×800600480/120055.2045004502VΦ700/620×800600480/120042.6035004203HΦ700/620×800600480/120033.0045003504VΦ700/620×800600480/120025.803500270精轧机组5HΦ430/360×750600480/120020.3712001456VΦ430/360×750500480/120016.8812001457HΦ430/360×750600480/120013.291200958VΦ430/360×750500480/120011.301200959H。