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棒材——一種簡單斷面型材，一般以條狀交貨，斷面形狀有圓 形、方形和六角形，以及建筑用螺紋鋼筋（周期斷面）等； 線材——是熱軋產(chǎn)品中斷面面積最小，長度最長而且以盤卷狀 態(tài)交貨的產(chǎn)品，斷面形狀有圓形、方形、六角形和異型。國外一般將棒材的直徑定義為9~300毫米，線材的直徑定義為5~40毫米，呈盤卷狀態(tài)交貨的產(chǎn)品最大直徑規(guī)格為40 毫米（現(xiàn)在已突破60mm）。國內(nèi)一般定義為棒材直徑為10~50毫米，線材一般為5~10 毫米。 棒線材的用途十分廣泛，除了建筑用的螺紋鋼筋和線材等被直接用作成品外，一般都要經(jīng)過深加工才能制成產(chǎn)品。 表1.1 棒線材的產(chǎn)品分類和用途鋼種用途 | | | | | | | 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
一般機械零件、標準件鋼筋混凝土建筑汽車零件、機械零件、標準件重要得汽車零件、機械零件、標準件汽車、機械用彈簧機械零件和標準件切削刀具、鉆頭、模具、手工工具軸承各種不銹鋼制品冷拔各種絲材、釘子、金屬網(wǎng)絲汽車輪胎用簾線焊條。 表1.2 市場對部分棒、線材產(chǎn)品的質(zhì)量要求和生產(chǎn)對策 | | | | | | | 淬火時省去軟化退火，調(diào)質(zhì)可以提高強度 | | | | | | | | | | | | | 消除表面缺陷和內(nèi)部偏析、控制冷卻、嚴格控制成分 |
（1）端部剪切正直，可以滿足客戶采用套筒機 械聯(lián)接得要求；（3）國內(nèi)要求螺紋鋼表面不準存在回火馬氏體。（1）表面不得有裂紋、折疊、結(jié)疤和夾雜；（2）表面允許有局部發(fā)紋、拉裂、凹坑、麻點和刮痕，但不得超出允許得偏差；（3）表面缺陷允許清除，但是清除處應圓滑無棱角，不允許橫向清除，清除寬度不得小于清除深度得5倍，清除深度不得超過該尺寸圓鋼的允許負偏差；（4）不得有分層和縮孔殘余，不得有高度大于5毫米的毛刺，用壓力剪切的條鋼端部允許有局部變形。表面不應有裂紋、折疊、結(jié)疤、夾雜、分層及壓入得氧化鐵皮，鋼材得局部缺陷必須清除，清除時不應對鋼材的使用造成有害影響，清除后不應使鋼材小于允許得最小尺寸，清除寬度不應小于清除深度得5倍，允許有從實際尺寸算起不超過公稱尺寸公差一半的細小劃痕、壓痕、凹坑存在。鋼材表面不得有裂紋、折疊、撕裂和結(jié)疤。上述缺陷必須清除，清理深度不得超過公差之半。不得有超出公差之半的劃痕、黑斑和麻點，發(fā)紋深度不得大于公差的四分之一；表面不準出現(xiàn)目視可見的折疊、結(jié)疤、夾雜和深度大于0.2mm的裂紋。二、棒、線材的生產(chǎn)特點和生產(chǎn)工藝 棒、線的斷面形狀簡單，用量巨大，適合于大規(guī)模的專業(yè)化生產(chǎn)棒、線材的斷面小、長度大，要求尺寸精度和表面質(zhì)量高。由于軋件長度大，軋制時間長，軋件終軋溫降大，易造成軋件頭、尾尺寸公差不一致，并且性能不均。棒、線材的坯料現(xiàn)在各國都以連鑄坯為主，對于某些特殊鋼種有使用初軋坯的情況。目前生產(chǎn)棒、線材的坯料斷面一般為方形，邊長大多為120~150毫米，最長可以達到22米。連鑄可以明顯節(jié)能、提高產(chǎn)品質(zhì)量和收得率，已經(jīng)在普通鋼種上得到了廣泛得應用，但是對于硬線產(chǎn)品和機械結(jié)構(gòu)用鋼，由于中心偏析和壓縮比不足連鑄質(zhì)量難以保證。但是隨著電磁攪拌、低溫鑄造等技術(shù)得進步，使這些鋼種也可以 采用連鑄坯進行生產(chǎn)了。現(xiàn)代化的棒、線材軋制生產(chǎn)中，軋制速度很高，軋制過程中溫降較小甚至出現(xiàn)升溫，所以棒、線材生產(chǎn)時坯料加熱溫度較低。加熱時要嚴防過熱過燒，盡量減少氧化鐵皮。對于易脫碳得鋼種，要嚴格控制高溫段停留時間，采用低溫、快熱、快燒等措施。現(xiàn)在棒、線材生產(chǎn)一般是用步進式加熱爐加熱，由于坯料較長，爐子較寬，為保證尾部溫度，采用側(cè)進側(cè)出的方式。步進式加熱爐相對于推鋼式加熱爐具有以下優(yōu)點：（1）勞動強度低，不易發(fā)生拱鋼、粘聯(lián)的事故；（2）生產(chǎn)能力大，爐長不受推料比的限制；（3）加熱質(zhì)量好，坯料在爐內(nèi)得運行速度可以精確控制，可以避免受熱不均和過燒得出現(xiàn)，當軋機發(fā)生故障時，可以將坯料退出爐膛，同時也可以有效得避免坯料表面劃傷；（5）自動化程度高，與現(xiàn)代軋機配合好。但步進式加熱爐也存在著結(jié)構(gòu)復雜，投資大的缺點。為提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，適合棒、線材的軋制方式是連軋。連軋時一根坯料同時在多機架中軋制，在孔型設(shè)計和軋制規(guī)程設(shè)定時要遵守各機架間金屬秒流量相等的原則。在棒、線材軋制過程中，前后孔型要交替得壓下軋件得高向和寬向，所以軋輥軸線全水平布置的連軋機，在軋制中將會出現(xiàn)前后機架間軋件扭轉(zhuǎn)得問題，這比較容易導致軋件表面被扭轉(zhuǎn)導衛(wèi)劃傷和軋制不穩(wěn)定得問題。所以較先進的棒、線材軋機一般采用平立交替的布置形式?，F(xiàn)代化得棒材車間機架數(shù)一般多于18架，線材軋制的機架數(shù)為21~28架。 由于棒材軋制時，軋件得終軋溫度較高，為了保證產(chǎn)品 質(zhì)量，所以要進行控制冷卻，冷卻得介質(zhì)有風、水霧等。即使對于一般得建筑用鋼材，冷床也需要較大得冷卻能力。線材精軋后得溫度很高，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量要進行散卷控制冷卻，根據(jù)產(chǎn)品得用途有珠光體型控制冷卻和馬氏體型控制冷卻。 棒、線材軋機布置經(jīng)歷了橫列式軋機、半連續(xù)式軋機、傳統(tǒng)連續(xù)式軋機、Y型三輥式線材精軋機組、現(xiàn)代棒線材軋機組五個發(fā)展階段。最早的棒線材軋機都是橫列式軋機。橫列式軋機有單列式和多列式之分，見圖3.1，單列式軋機是最傳統(tǒng)的軋制方法，單列式軋機由一臺電機驅(qū)動，軋制速度不能隨軋件直徑的減小而增加，這種軋機軋制速度低，線材盤重小，尺寸精度差，產(chǎn)量低。為了克服單列式軋機速度不能調(diào)整的缺點，出現(xiàn)了多列式軋機，各列的若干架軋機分別由一臺電機驅(qū)動，使精軋機列的軋制速度有所提高，盤重和產(chǎn)量相應增 大，列數(shù)越多，情況越好。半連續(xù)軋機是由橫列式機組和連續(xù)式機組組成的。早期 的形式見圖3.2，其初軋機組為連續(xù)式軋機，中、精軋機組為橫列式軋機。粗軋機組是集體傳動，指導思想是：粗軋對成品的尺寸精度影響很小，可以采用較大的張力進行拉鋼軋制，以維持各機架間的秒流量，這種方式軋出的中間坯的頭尾尺寸有明顯差異。傳統(tǒng)的連續(xù)式軋機主要是集體傳動的水平輥底座，對線材進行多線軋制，其基本形式見圖3.3。由于這類軋機在軋制過程中存在著扭轉(zhuǎn)翻鋼，所以軋制速度一般不高在20~30米/秒。現(xiàn)在棒材生產(chǎn)中還常見這種軋機，但線材生產(chǎn)中已被淘汰。近年來國內(nèi)外新建棒材生產(chǎn)線大都采用平、立交替布置的全線無扭軋機。粗軋機組采用易于操作和換輥得機架，中精軋機采用短應力線高剛度軋機，電氣采用直流的單獨傳動或者交流變頻傳動。采用微張力和無張力控制，配合合理的孔型設(shè)計，使軋制速度提高，產(chǎn)品精度提高，表面質(zhì)量改善。圖3.4型、棒材一體化節(jié)能型軋機車間布置圖0-鋼包爐1-鋼包回轉(zhuǎn)臺，2-連鑄機，3-鋼坯冷床，4-熱儲存裝置，5-冷上料臺駕，6-步進式加熱爐，7-粗軋機組，8-中軋機組，9-精軋機，10水冷裝置，11-分段剪，12-冷床，13-多條矯直機和連續(xù)定尺冷飛剪，14-非磁性全自動堆垛機，15-打捆機和稱重裝置圖3.4示出了我國某鋼廠所建得型、棒材一體化軋機，它采用了直接熱裝的短流程節(jié)能軋機設(shè)備布置。圖中所示中廠房設(shè)備的主要參數(shù)為：原料規(guī)格：120*120*12000毫米和150*150*12000毫米；產(chǎn)品規(guī)格：圓鋼12~60毫米，螺紋鋼10~50毫米；扁鋼（25*5）毫米~（120*12）毫米；角鋼（45*28*4）毫米~（100*80*10）毫米；槽鋼（50*37）毫米~（126*74）毫米；六角鋼13 ~53毫米；方鋼12 ~50毫米；工字鋼100~126毫米。鋼種：低碳鋼、中碳鋼、低合金鋼、齒輪鋼和彈簧鋼；年產(chǎn)量：40萬噸。
1-加熱爐，2-粗軋機，3-中軋機，4-棒材無扭精軋機組，5-高速冷床上料系統(tǒng)，6-短尺收集，7-齒條式冷床，8-冷剪，9-移鋼臺架和計數(shù)裝置，10-打捆 機，11-卸料臺架（10） 棒材自動打捆機。年產(chǎn)60萬噸，使用165*165*12000毫米坯料，產(chǎn)品6~40mm
1-進梁式加熱爐；2-粗軋機組；6架懸臂式軋機；3-中軋機組，6架短應力線式軋機；4-精軋機組，6架短應力線式機；5-水冷裝置；6120*14.7米 步進式冷床；7-精整系統(tǒng)：多條連續(xù)矯直、連續(xù)冷剪切、自動堆垛、打捆和收集；8-短尺收集裝置該機組用于生產(chǎn)小型或者中型斷面型鋼（等邊、不等邊 角鋼，槽鋼，扁鋼，工字鋼），年產(chǎn)量約60萬噸。這種高度靈活的軋機可以有不同的組合方式（水平/垂直交替，萬能，可傾翻機架），最佳的利用18個道次的不同組合生產(chǎn)不同的產(chǎn)品。坯料格：150*150*10000mm連鑄坯；產(chǎn)品規(guī)格：圓鋼18~80mm，螺紋16(2切分）~59mm；等邊角鋼36*36mm ~100*100mm；槽鋼 50 ~100mm；扁鋼 50*6 ~150*10mm；鋼 種：低碳、中碳、高碳、低合金和彈簧鋼；年產(chǎn)量：60萬噸；最高軋速：15m/s。以上機組都采用了上下對稱加熱的步進梁式加熱爐，這種形式的加熱爐，鋼坯在整個加熱過程中基本處于對稱加熱狀態(tài)。鋼坯加熱溫度均勻、質(zhì)量好、無陰陽面、 加熱速度快、爐底強度高。與步進底式或梁底組合式加熱爐相比步進梁式加熱爐具有以下特點：2.鋼坯在爐內(nèi)的加熱時間短、脫碳少、氧化少、易于清除爐底積渣。3.爐底強度高，在產(chǎn)量相同的條件下，爐子的長度短。1.采用最佳數(shù)量的溫度控制段及合理的燒嘴選型和配置，使坯料加熱溫度均勻；2.步進梁采用分段結(jié)構(gòu)，前后步進梁通過不同步距的調(diào)整，能滿足熱裝、冷裝和軸承鋼減少脫碳得要求；3.采用雙輪斜軌式步進機構(gòu)，帶有良好的升降框架和平移的定心裝置，易于調(diào)整。維修量少，運行可靠；4.采用懸臂輥出料，操作方便可靠，減少出鋼爐門開啟時間，降低熱損失；5.采用金屬管狀空氣加熱器和金屬管狀煤氣預熱器$將空氣預熱到約450度，煤氣預熱到約250度，有效地節(jié)約燃料消耗。 懸臂式軋機是一種廣泛應用于小型材生產(chǎn)中的軋機，結(jié)構(gòu)如圖3.7所示，這種軋機有其特有的優(yōu)越性，尤其是在空間和初期投資都受限制的情況下更顯優(yōu)勢。
圖3.7 懸臂式軋機懸臂式軋機的輥環(huán)裝在一個直徑特別大、由合金鋼經(jīng)熱 處理和磨床加工而成的懸臂輥軸上，這種設(shè)計能使輥軸承受大的軋制力而撓度很小。輥軸軸承由低壓油膜軸承支撐，由于這種軸承的厚度很小，因此能使輥軸的直徑增加，進而使懸臂式軋機特別堅固。雖為懸臂但其剛度卻能與雙支點相比美，而不需要增加輥環(huán)的直徑。輥環(huán)借助一個在輥環(huán)套上的一個螺絲機械定位，輥環(huán)和軸的對中是由一個液壓泵操作的錐形套來完成的，這樣的設(shè)計能消除傳動軸軸套與輥環(huán)之間的任何間隙!在整個軋制過程中保持軋機很好的剛性。（1）設(shè)備質(zhì)量輕、投資少，運行所需的備件費用大大低于常規(guī)的雙支軋機。除去導衛(wèi)外其與常規(guī)軋機備件費用比值達1：5；（3）設(shè)備維修少，在軋機的出口斷面為恒定時，是一種很 好的生產(chǎn)辦法。但是在軋制硬鋼和要求在粗軋機出不同形狀的斷面時，懸臂式軋機的使用受到限制。在軋制特殊鋼時用得比較少。
最新一代的預應力高剛度軋機還有如下的優(yōu)點：（1）拉桿承受預載荷預應力，在軋制載荷下不產(chǎn)生任何進 一步的應變；（2）軸承座間的中心線固定，不隨軋輥的操作調(diào)速而動， 實際上它是偏心套傳動而獲得的。換句話說立拉桿/軸承座系統(tǒng)像是一個整體的剛性系統(tǒng)，當然在受軋制載荷時軸承座 仍可擺動以減少軸承磨損；（3）軋制載荷沿軸承寬度上均勻分布，對于給定直徑的輥頸可以承受更大的軋制力；
（4）這種機架結(jié)構(gòu)簡單，要求的維護較少。作為一種機架形式可以用于各種形式的組合布置（水平、垂直、萬能、可傾翻）。
對于要求質(zhì)量的產(chǎn)品，同時也要求高的生產(chǎn)率和高的收得率，這意味著要提高精軋速度或加大坯料質(zhì)量。在制動式的冷床中，由于空間所限在制動的距離內(nèi)要將從軋機中高速軋出的軋件停下來，這樣軋制速度只能限制在15～18m/s。高速上冷床系統(tǒng)克服了這個問題，在有限的空間內(nèi)精軋速度高達40m/s。每一線的設(shè)備組成是：一個雙轉(zhuǎn)鼓裝置，兩個轉(zhuǎn)鼓交替與夾送輥配合使用，這種高速上料系統(tǒng)可以用于單線、雙線 軋制或多線切分軋制的上冷床。 在打捆之前，鏈式運輸機將每一層的軋件橫移。棒材對齊并且達到所要求的數(shù)量時，特殊設(shè)計的傳感器檢測到每一批棒材的數(shù)量，并傳送到顯示裝置的加法器。不重疊不重讀。在這一層操作的時候被下面的電磁鐵牢牢地吸住。當達到每一捆所要求的數(shù)量后，一個升降的隔離板將棒材層分開。在切成定尺后計數(shù)，并成排地將棒材運送到打捆站，打捆、稱重、貼標牌、入庫存貯等。工作全部是自動化操作。雖然對于高檔鋼材也可以使用連鑄坯生產(chǎn)，但是連鑄坯還無法保證穩(wěn)定得提供無缺陷坯料，需要在冷狀態(tài)下對坯料進行表面和內(nèi)部質(zhì)量檢查。隨著精煉技術(shù)、連鑄無缺陷坯技術(shù)、坯料熱狀態(tài)表面缺陷和內(nèi)部質(zhì)量檢查技術(shù)的進步，連鑄坯熱裝熱送將很快得用于實踐并普及。對于一般材質(zhì)以及高檔鋼材的棒線材連鑄坯直接軋制技術(shù)仍在研究之中。連鑄坯熱裝熱送可以節(jié)約大量的人力、物力，以連鑄坯650~800度熱裝熱送為例，可以提高加熱爐能力20%~30%，減少坯料氧化損失0.2%~0.3%，節(jié)約熱能耗30%~45%,有巨大得經(jīng)濟效益。 嚴格控制軋件的高向和寬向尺寸，或者在成品孔型后設(shè)置專門得定徑機組以及采用尺寸 自動控制AGC系統(tǒng)等。棒線材產(chǎn)品的尺寸精度目前可以達到 0.1mm，發(fā)展得目標是使棒線材得尺寸精度達到0.05mm棒、線材得低溫軋制規(guī)程一般有兩種，一種是利用連軋機軋件溫降小或者升溫的特點，降低開軋溫度，從1050~1100度降至850~950度，終軋溫度與開軋溫度相差不大，主要目的是為了節(jié)能，在排除了增加的電能消耗后，可以節(jié)能約20%。第二種是不僅降低開軋溫度，還降低終軋溫度，將終軋溫度降低到再結(jié)晶溫度（700~800度）以下，除節(jié)能外，還可以提高產(chǎn)品得機械性能，效果優(yōu)于任何傳統(tǒng)的熱處理方法。軋鋼知識講座采用快速焊接技術(shù)實現(xiàn)無頭軋制，無頭軋制的優(yōu)點有目前切分軋制得主要方法是輪切法和輥切法，輪切法是用特殊孔型將軋件軋成預備切分的形狀，在軋機出口安裝不傳動得切分輪，利用側(cè)向力將軋件切開。輥切法是利用特殊得孔型在變形得同時將軋件切開。（2）擴大產(chǎn)品規(guī)格范圍，最小規(guī)格為14mm時，采用切分軋制可以生產(chǎn)10mm規(guī)格的。（3）在相同條件下，切分軋制可以將鋼坯加熱溫度降低40度左右，燃料消耗可以降低15%左右，軋輥消耗可以降低15%左右。
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