(年产80万吨合金钢小型棒材生产车间工艺设计的综述.docVIP

年产80万吨合金钢小型棒材生产车间工艺设计的综述 1.引言 小型棒材一直是我国消费量最大的钢材品种，并且一直以较高速度增长，近20年来，小型棒材产量占钢材的总产量的23.5%~27.7%。本文综述了我国棒材生产工艺及设备状况，介绍了我国近年来棒材生产工艺及设备的发展，分析了我国棒材生产的需求和发展趋势。 我国棒材发展现状 钢铁材料以其所具有的特性—较高的强度和韧性、易加工成型性、绿色可循环性在未来时期内仍将是重要的结构材料。随着我国汽车制造、电气机械、船舶制造工业的发展，板材、管材在钢材中所占的比例将逐渐提高，线棒材所占比例将有所下降，但其绝对值仍在上升。我国目前线棒材生产有如下特点： （1）产能高 我国线棒材无论是轧机数量，还是产量居世界第一位，而且其产量还在以较快速度增长（年平均增长速度为15%左右），我国是小型、线材生产第一大国，也是消费第一大国，目前我国线棒材占钢铁总产量的48%~50%。与此同时，美国同期线棒材产量占钢铁总产量的22%左右，日本同期限棒材产量占钢铁总产量的27%左右，而且几年来产量相对平稳。因此我国线棒材无论是所占钢材总产量的比例还是绝对产量均高于美国和日本。 （2）管理水平逐年提高 近年来，我国线棒材厂总体生产管理水平不断提高，一般连续小型及高速线材轧机投产后两年左右即能达到或超过设计产量。 3 生产技术发展概况 国外棒线材生产工艺的发展集中在工艺的短流程、轧材性能的高品质化、品种规格的多样化、控制手段的智能化等方面。结合课题年产80万吨棒材计划，其生产工艺应主要考虑连铸坯直接热装、提高开坯及粗轧能力、增加坯料重量、实现低温轧制和控制轧制、逐步实现全线平/立交替无扭轧制、小规格多线切分轧制、轧后多段穿水冷却、高刚度轧机和高精度轧制以及轧制大盘卷。 (1)连铸坯热送 连铸坯热送连铸连轧是当今冶金工业的发展方向。实现热送热装可作为连铸连轧的第一步, 热送连铸坯的温度 400℃, 即能达到一定的节能效果。 采用直接热装的优点是: ①减少加热炉燃料消耗, 提高了加热炉的产量, 可降低燃料消耗30% ~ 45% 。中国钢铁工业10年来产量翻了一番, 而钢铁工业总能耗仅增加了34% , 这是10年来中国钢铁工业持续增长的一个重要原因。其中采用连铸连轧带来的能源大量节约是功不可没的。 ②减少加热时间及金属消耗, 一般可比冷装减少0. 1% ~ 0. 3%的金属消耗。 ③减少了钢坯库存量、厂房面积和起重设备, 减少人员、降低建设投资和生产成本。 ④缩短了生产周期。 ⑤生产实践经验表明, 直接热装还可以减少钢坯表面裂纹, 提高金属收得率。 (2)低温轧制 低温轧制是将钢坯加热到低于常规加热温度进行的轧制。现代钢铁生产由连铸到精轧过程中，大约总能耗的70%~80%用于加热炉的燃料（指冷坯加热）。采用低温轧制的主要目的是为了大幅度降低钢坯加热能耗，减少金属烧损。根据测算，在1100℃范围内，钢坯温度提高100℃，加热炉燃料提高18%~20%，金属烧损增加1%~2%。但降低加热温度，实现低温轧制，相应的加大轧机强度和增加电机功率，综合平衡后仍可节能20%。 实现低温轧制的关键是开坯轧机的能力问题。只要开坯轧机有足够的能力，在轧机塑性允许的范围内，适当降低钢坯的加热温度，实现轧钢节能是完全可行的，且经济效益较热送热装更为明显。 低温轧制的优点：结构组织的细化将生产细化的晶粒尺寸；避免碳钢发生正火;改善了低温韧度；可获得良好的力学性能；提高疲劳强度；较好的表面质量；并通过控制冷却工艺使钢材得到理想的内部组织结构。 （3）控制冷却工艺 控制冷却的任务是通过控冷辊道速度和集管水量的控制实现轧件的加速冷却控制及实现轧件所要求的开冷温度、终冷温度和冷却速率。控制冷却的基本策略是，根据轧件目标冷却速率，确定单位集管流量；根据目标开冷温度、终冷温度和冷却速率，迭代计算控冷辊道速度和开启的集管数目,其中辊道速度尽量大，以减少轧件长度方向的开冷温度不均匀性，但又需要考虑到控冷区前后辊道长度对轧件升降速的限制；开启的集管组数受到瞬时最大水量的限制。控制冷却工艺的应用可在减少成本的同时，显著提高产品质量。控冷处理后的普通低碳钢就能够替代微合金钢及低合金钢通过穿水淬火，通过穿水冷却，在线棒材表面形成粗大马氏体，然后通过线材内部残余热量进行自回火，从中心到表面逐渐扩散，最终在冷床上空冷。即经过3个热处理阶段：淬火阶段、回火阶段、最终冷却阶段。 (4)切分轧制 切分轧制是在轧制过程中，用轧辊或其他设备将轧件沿纵向分成两条或多条轧制，从而将延伸系数减小到原来的1/ 2，1/ 3 或1/ 4 与传统的单线轧制相比，生产同样的产量切分轧制的轧件长度短，延伸系数小，轧制道次减少，从而减少纯轧时间。 切分轧制的主要优点: ①可采用较大规格尺寸钢坯，直接轧制小