长钢精品螺纹棒材生产工艺及设备的研究与应用可编辑.docx
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长钢精品螺纹棒材生产工艺及设备的研究与应用可编辑
长钢精品螺纹棒材生产工艺及设备的研究与应用(可编辑)
长钢精品螺纹棒材生产工艺及设备的研究与应用
工程与技术年第期
长钢精品螺纹棒材生产工艺及设备的研究与应用
王烈张征胡杨垒贾宇
北京首钢国际工程技术有限公司轧钢设计室,北京
摘要分析首钢长治钢铁公司万/精品螺纹棒材生产线的工艺流程设计及车间平面设计,
重点介绍该生产线采用的热送热装、蓄热步进炉、无槽轧制、在线热处理等先进.艺技术及设备;该生
产线成功投入生产,达到设计要求,取得了较好的经济效益和社会效益。
关键词棒材轧机热送热装切分轧制无孔型轧制.,,?
..;;;?
正如钢铁工业“十二五”发展规划提出的“坚西省重要的建材生产基地,年成功联合重组
持结构调整、坚持绿色发展、坚持自主创新是钢铁人首钢集团。
为实现长钢炼轧产能匹配和产品结
产业发展的基本原则”,特别是在面对原料价格上构调整,年开工建设了万/精品螺纹
涨、市场需求低迷的微利时代,钢铁企业要想生存棒材生产线,这也是长钢承载首钢优势平台、转移
发展必须创新工艺技术,提高产品附加值,同时节首钢先进技术、推动长钢
升级换代、实施转型跨越
发展的关键工程。
能降耗,拼成本赢市场。
首钢长治钢铁有限公司正是以此为方针,定位高端,采用先进工艺建设了一设计简述
条年产万/精品螺纹棒材生产线。
首钢长钢精品螺纹棒材工程设计年产量工程背景万。
产品为?
的热轧钢筋、预应力钢长治钢铁有限责任公司创建于年,是中筋、矿用锚杆和高铁用螺纹钢筋等。
产品钢种为普
国共产党在太行山革命根据地建设的第一个钢通碳素结构钢、优质碳素结
构钢、低合金钢等。
原
料全部采用连铸坯,综合
厂,经过半个多世纪的风雨历程,逐步发展成为山成材率为%。
.生产工艺流程
王烈工程师;年生;现从事轧钢工程设计;生产工艺流程见图。
.;收稿/?
?
年第期工程与技术
垫塑垫鲎塑塑
热坯下料冷坯上料废坯剔除
预水冷飞剪切头尾卜精轧机组轧制
穿水冷却飞剪分段穿水冷却
冷床下料冷剪切定尺台架横移检查计数
、打捆称重、入库【、打捆
一
二.二二?
二?
』
喷水淬火感应加热台架上料短尺剔除
图生产工艺流程图
.车间工艺平面布置,车间工艺平面布置见图。
一热送辊道,一热坯翻转冷床。
一横移台架。
一提升机,一冷坯上料台架,一废料剔除装置,一称重测长装置,
一加热炉。
一高压水除鳞装置预留。
一夹送辊,一粗轧机组架,一号飞剪,一中轧机组架。
一号预穿水装置。
?
号飞剪,一精轧机组架,‘?
号穿水冷却装置,?
号飞剪。
?
号穿水冷却
装置。
一冷床,一冷剪,一定尺机,一移钢台架,一短尺剔除装置,一自动打捆机,一成品收集台架,
一热处理上料台架,一感应加热装置,一淬火装置,一加热回火装置。
一回火冷却装置,一下料台架
图车间平面布置图
.车间工艺及平面设计主要特点制,有效平衡轧机大小规格产品产量,轧机生产
长钢精品螺纹棒材工程采用国内外先进的效率大大提高;
工艺技术装备和合理的平面布置形式,坚持经济粗轧机组采用无孔型轧制
工艺,提高轧辊
发展、资源节约和环境保护的一体化战略,主要共用性,降低辊耗,有利于提高轧件表面质量;
特点如下:
精轧机组前配有预水冷装置,实现控轧控坯料采用热送热装工艺,钢轧界面紧凑
冷工艺,精轧机组设机间水冷和机后穿水装置,
布置,辊道运输,节省能源,减少钢坯库存量及
实现轧后余热淬火加芯热回火处理工艺,使轧件
库容;获得高屈服强度和高延展性的组织结构,从而为采用蓄热式步进加热炉,用工业微机和
低成本生产高等级钢筋提供必要的技术保证;构成控制系统,具有生产操作灵活、钢坯加全线选用台起停式飞剪,可对轧件进行
热均匀、减少能源消耗等优点;
切头、切尾、碎断和倍尺分段,号剪引进达涅利全线架轧机均采用短应力线高刚度轧高强低温倍尺剪,满足控轧控冷工艺,并采用倍
机,并采用平、立交替布置,实现全线无扭转轧尺优化剪切技术,提高成材率;
制,轧机选型先进,应力线短,弹跳小,为提高产冷床上料采用单裙板多位制动,可提高制
品质量提供有效保证;动效果,减少制动距离,有利于多切分轧制;冷床对小规格螺纹钢筋采用二、三、四切分轧本体为步进齿条式,产品平直度好,性能均匀,提工程与技术年第期
高产品内在质量;
此外,为提高热装率和生产稳定性,不仪对轧采用电子计数器配合全自动打捆机,提高钢孔型系统进行优化,提高孔型公用性,减少换辊
打捆效率和产品包装质量;次数;优化轧制工艺,采用切分轧制提高小规格产调质热处理线实现了高强度螺纹钢筋的品小时产量;而且,加热炉针对生产组织中出现的
低成本生产,提升了产品竞争力;冷热坯混装情况,采用预热一加热一均热三段式轧线主传动采用带直流公共母线的交直
结构,预热段设上下组合式窄煤气双蓄热烧嘴
交变频调速系统,速度控制准确,调速方便,运行对,冷坯人炉时增开烧嘴提高加热能力,热坯入炉
可靠。
轧机速度控制采用全线逆调,使轧制过程更时关闭烧嘴降低加热能力,保证加热段和均热段
加稳定;的稳定,使钢坯出炉温度满足生产要求。
通过生产主厂房结构简单,钢耗少,寿命长;公辅实践,热送热装工艺可降低燃料消耗%一
设施贴建于主厂房,缩短管网长度,提高能源利用%,烧损比冷装减少约.%。
.双蓄热步进式加热炉
效率,降低工程量;主轧线采用高架式结构,地下工程量小,小型连轧车间加热炉常用的炉型主要有推铡
便于生产管理及设备、管线的布置和维护;式和步进式;相对于推钢式加热炉,尽管步进式加水系统采用分质用水和循环利用,基本热炉有投资高,结构复
杂等不足,但其具有加热质
实现废水“零”排放,并对废渣等副产品加以回收量好、氧化烧损小、生产组织灵活、更加适应热送
热装工艺等优点,特别是随着加热炉技术的不断
循环利用;主轧线采用一字式布置,精整工序采用发展,更多的先进设计理念和节能环保措施被应
折返式布置,保证生产顺畅,节省厂房占地;精整用到该炉型上,使其成为目前国内轧钢厂广泛采
区设备采用燕翅阵型布置,保证各线的相对独立,用的一种先进炉型。
长治棒材线采用了空煤气双
蓄热、侧进侧出上下加热步进梁式加热炉,不仅生
同时利用辊道贯通,即互不干涉又可互为补充。
产运行符合高产、优质、低耗、节能和生产操作自
采用的新工艺、新技术
动化的工艺要求,而且还具有以下特点:
.连铸坯热送热装工艺
采用自主研发的双蓄热上下组合式低随着连铸技术的不断发展,高温无缺陷连铸
调焰烧嘴和分散换向技术,保证炉压稳定,减少
坯的连续生产和热送热装已成现实,这不仅能够
钢坯氧化烧损和炉膛散热损失。
蓄热体采用换
减少燃料消耗,缩短生产周期,而且还能降低氧化
热效率高、体积小的蜂窝体,使空煤气蓄热温度铁皮损耗,提高成材率,是轧钢车间节能降耗的重达到,烟气温度在以下,最大限
要措施之一。
长钢棒材线在设计之初就充分考虑度回收热量,提高炉子效率,减少和排
了热送热装工艺的实现,不仅在平面布置上轧钢放量。
车间与炼钢车间仅一路之隔,实现了钢轧界面的炉温自动控制段分为三段,保证钢坯加热温短距离对接;而且在工艺设备设计中,还充分考虑度的均匀性,提高钢坯加热质量并适应冷热混装了热装热送的可能。
工艺。
各段炉膛温度采用双交叉限幅控制,保证热
炼钢车间为转炉配流连铸机,铸机后
负荷变化时的合理燃比,提高系统的响应速度使设长度为的热坯台架作为热送的缓冲,在台之适应热负荷周期快速变化的需要。
架出口热坯通过地下隧道进入轧钢车间后经横移采用双层框架斜坡滚轮式炉底步进机械,令和提升机构进入平台,称重测长后由人炉辊液压驱动,配备自有专利技术的节能型液压系统,道送入加热炉,入炉温度在?
之间。
当
降低装机容量和系统规模,实现低速运行,“轻托
轧钢车间进行换槽、换班等短时间操作时,热坯可轻放”,节约能耗。
同时设有可靠的防跑偏装置,易在台架上进行缓冲;当轧钢车间出现事故、换辊等于安装调试,运行可靠,维护量少。
长时间停产时,热坯可在炼钢车间由天车下线也高合金耐热垫块与炉底纵梁均采用错位技可在轧钢车间通过热坯翻转台架下线进入原料库术,减少钢坯“黑印”。
合理配置炉底纵梁,采用大储存,作为冷料等待组坯人炉;当炼钢车间出现事跨度立柱支撑,在保证所有钢坯运行平稳的条件故、检修等停产时,轧钢车间采用冷坯生产。
轧钢下力求减少冷却水管的表面积。
车间与炼钢车间设有生产通讯,通过生产调度和配备完善的热工自动化控制系统,确保严格组织,实现高热装率。
的空燃比和合理的炉压等控制,使热损失减少到年第期工程与技术
最小。
采用实用、可靠、先进的电控仪控,保证炉子件变形区,保证轧件稳
定。
同时使用耐磨合金提高
的安全正常生产,实现操作自动化。
使用寿命。
出口导卫的扩张角度尽可能
大,形成对
轧件入口导卫的包绕状,防止轧件窜移。
立式轧机.无孔型轧制和多线切分工艺
..无孔型轧制入口采用抽拉旋转组合式的新型落地导卫,方便
更换和调整。
此外生产中对轧机的预装和导卫的
无孔型轧制是指使用不带轧槽或孔型的平辊
调整规程进行严格要求,减少工艺事故的发生。
自
轧制高宽比较小的轧件,也称为无槽轧制?
】。
世界
上最早的无孔型轧制概念是年瑞典投产后,前架的无孔型轧制很稳定,但第架轧
教授在解决热轧细铜线拉拔时发生严重断裂问题机由于是矩形进椭圆孔,主电机负荷居高不下,有
待下一步改善。
提出的。
随后美、英、日、德、澳大利亚等国相继开
..切分轧制
展了研究。
我国的无孔型轧制技术是在世纪
切分轧制技术起源于世纪年代,首钢年代后期发展起来的,首钢、唐钢、鞍钢钢铁学
院、东北大学等厂矿和科研院所都进行了大量实总公司年从加拿大引进该技术并成功应用,
验,直到年,新疆八一钢铁公司开发了棒材成为当时应用切分轧制技术最早、生产规格最多、
全连续无孔型轧制技术,后经不断改进,成为国内产量最大的企业【】。
目前,该项技术已得到广泛应
用,并逐步发展出“一切四”、“一切五”等多线切分
首家实现除成品有孔型轧制外所有道次均为无
孔型轧制的棒线生产企业。
技术。
切分轧制能够极大提高小规格产品的产量,
与常规孔型轧制相比,无孔型轧制具有如下平衡轧机能力,提高孔型系统公用性,特别是该技
优点:
术对主要工艺设备无特殊要求,具有投入少、产出节能:
由于无孔型轧制变形均匀,同样变高、降能耗的特点。
但切分轧制中轧件易受到料
形量的情况下轧制力小,电机负荷小,据八钢高线型、温度、速度和导卫等因素影响而变得不稳定,
不仅易出现折叠、缺肉等表面质量问题,还会导致
厂年生产数据,轧制能耗降低约%;辊耗低:
无孔型轧制时轧辊原始辊径小,后部工序的咬入困难和跑钢堆钢。
同样辊身长度利用率更高,轧辊车削量小,加工简长钢棒材生产线在设计中对小规格产品分别
采用了四切分、中三切分、?
二切
单,使用寿命可提高?
倍;因轧辊无孔型,改变坯料尺寸和产品规格分的轧制工艺,投产后还开发了四切分和
时仅需调节辊缝和进出口导卫即可实现,提高了二切分工艺。
为加强切分轧制的稳定性,对轧
辊、导卫、活套等各环节进行了精细工作。
一方面
轧机作业率;由于变形均匀,轧件头尾部质量好,理论对轧辊辊缝调整精度和孔槽的过钢量严格控制,
增加轧辊和导卫的冷却水量和水压,适应多路冷
上切损减少,成材率高。
无孔型轧制也有自身的缺点:
由于轧件在平却,降低轧辊磨损和崩槽。
对部分精轧机轧辊材质
辊间轧制,失去孔型侧壁的夹持作用,易出现歪由无限冷硬铸铁改选用碳化钨硬质合金轧辊;另
一
扭脱方歪扭使轧件进入下游轧机时对导卫磨损方面选择成熟可靠的导卫产品,改进立式活套
严重,轧辊磨损不均;脱方导致下游轧机负载增结构,提高耐磨性和稳定性。
对后部冷却、精整工
加,轧件角部出现尖角裂纹,易产生折叠等表面序采用标准规程操作,确保稳定顺产。
.热处理工艺
缺陷。
通过对八钢等国内钢铁企业的调研和与百全面推广使用及以上高强度螺纹钢
胜、东方等导卫制造厂的交流,长钢棒材工程设计筋,促进建筑钢材升级换代和减量应用已成为国
确定了粗轧前架采用无孔型轧制工艺的成熟方家钢铁工业“十二五”发展规划中加快产品升级的
案,并对其他架次预留后期开发的条件。
重要任务之一。
而在高强度钢筋生
产中,微合金化
为解决无孔型轧制过程中易出现的问题,实和控轧控冷是两条主要的技术路线。
微合金化是
现稳定生产,首先对轧制规程进行优化,在实现通过在炼钢过程中加入微量、、等元素,实%的大变形条件下用充分宽展的方法形成带圆现细晶强化和沉淀强化,进而提高钢筋的综合机
械性能,但合金元素的加入增加了钢筋的成本。
而
弧的方坯,避免角部尖锐。
然后,对导卫装置进行
改进。
在精度上对导卫提出更高要求,进口导卫间控制轧制和控制冷却则是在不添加或少添加合金
元素的前提下,通过在轧制过程中对轧件的变形
隙的大小设定更加接近料型尺寸,限制轧件扭转,
而且直线段长度加长,尽可能接近轧辊辊缝和轧温度和冷却速度进行控制,得到下转第页
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