线材轧制是指生产线材的轧制技术。线材轧制是个复杂的变形过程,其主要设备是线材轧制机。
发展
自20世纪50年代以来,线材轧制是沿着高速、连续两个方向发展的。在线材原料成分、品种以及规格方面逐渐扩大。在新建现代化线材轧机的同时,对已有的线材轧机不断地挖掘其潜力,并进行改造和革新。其中具有代表性的精轧机有两种,一种是以美国摩根公司为代表的集体传动的二辊水平式轧机,其特点是多线轧制;另一种是以德国施罗曼公司为代表的单独驱动的平、立交替轧机,其特点是单线轧制。20世纪60年代中期,高速、单线、无扭、微张力的45°无扭精轧机和散卷冷却技术的开发,促进了线材轧制生产技术的飞跃发展。20世纪80年代,为提高线材产品的质量、降低消耗、降低成本,又涌现出了一批新的生产技术。近几十年来,线材轧制技术已实现轧机单独驱动、轧辊快速更换并且安装有张力控制系统、AGC
自动控制系统,能实现高压下定径控制等,使线材产品的尺寸公差以及产品的力学性能得到很大的改善。
由于轧制时具有高速度、产品高质量、设备高效率,高速线材轧机一出现就引起了线材领域的革命性变化。我国从1986年底建设第一条高速线材轧机开始,到2003年,我国的高速线材轧机生产线已达73条。我国已成为拥有高速线材生产线最多、产量最高的国家。
如今世界特殊轧制工艺技术的发展十分迅速,一些发达国家先后研究、开发了许多新技术、新工艺和新设备。其中,具有代表性的线材轧制新技术是:①
无头轧制技术;②高精度定径/减径机组;③
低温轧制技术;④控冷轧制技术;⑤在线热处理。而线材生产工艺及设备发展的总趋势为:①提高轧机的生产能力,降低原材料及动力消耗;②改善线材的物理性能和表面质量;③提高产品的尺寸精度;④提高
劳动生产率,改善劳动条件。
特点
线材轧制具有以下特点。
①机架多,分工细。从坯料到成品,总伸长率较大,每架
轧机只轧一道,因此,现代化的线材轧机一般为2l~28架,多数为25架。一般分为粗轧、中轧和精轧机组。由于产品断面单一,轧机的专业化程度较高。为平衡各机组的生产能力和保证产品的精度,粗轧多采用较大的伸长率、较低的转速和多线轧制,而精轧则采用较小的伸长率和较高的轧速以及多路单线的轧制方法。
②小辊径高转速。新式的线材精轧机的轧辊辊径仅为φ152mm,而转速则高达9000r/min以上。为解决小线径、大盘重和线材质量要求之间的矛盾,要求增加轧制速度。轧制速度的提高,有利于轧件温降的减小,并可充分利用轧件的高温塑性,提高轧件的内部质量。提高轧制速度要求有相应的机械化、自动化和较高的工艺技术水平。有色金属连续式线材轧机的轧制速度可达45~60m/s以上。
工艺流程
①半连续式线材轧机
分线→粗轧机组轧制→中轧机组轧制→切头→精轧机组轧制。
②连续式线材轧机
连续式轧机主要有3种形式:平-立式连续机,两辊与地面呈45°交叉连轧机和三辊Y形连轧机。由于在轧制过程中不需要翻转轧件,这三种连轧机轧制速度高,并且线材无扭转,轧件质量高,应用越来越广泛。该种轧机轧制的工艺流程为:分线→粗轧机组轧制→切头→第一中轧机组轧制→切头→分路→第二中轧机组轧制→分路→精轧机组轧制。
③横列式及复二重式线材轧机
粗轧机组轧制→分线(1线分2~4线)→中轧机组轧制→切头→精轧机组轧制。
孔型
线材的孔型设计是制定轧制工艺的重要组成部分。合理的孔型系统与合理的孔型设计,对顺利轧制,提高轧机生产能力及保证产品质量有很大作用。轧制线材时,所采用的孔型系统很多。在选择孔型系统时根据轧机结构形式和工艺特点,选用合适的延伸系数则能轧出符合尺寸公差和表面质量好的线材。孔型系统的选择与轧机类型,原料尺寸,轧机设备条件及生产操作条件有关。
粗、中轧机组的设备大多是水平
二辊轧机顺列式布置,轧机强度大。粗、中轧机组的轧制工艺采用单线或多线轧制,除中轧机组最末一两架外,其他各架的孔型对所有产品都是共用的。
由奇数道次组成的粗、中轧机组的延伸孔型系统,以选择箱(变态箱)-椭圆(双弧椭圆)-圆-椭圆-圆的组合孔型系统最理想,也可选用箱-椭圆-方-椭圆-圆的组合孔型系统。
由偶数道次组成的粗、中轧机组的延伸孔型系统,以选择椭圆-圆-椭圆-圆的组合孔型系统最理想,也可选用箱-箱-椭圆-方-椭圆-圆的组合孔型系统。
粗轧机为紧凑式轧机单线轧制的粗、中轧延伸孔型系统,则应选择箱(平)-箱(平)-(平)-六角-方-椭圆-圆的组合孔型系统。
在粗轧阶段,利用高温塑性好的特点采用较大的延伸系数1.3~1.45,紧凑式轧机为1.4~1.7,中轧机组采用中等的延伸系数1.25~1.38。
现代高速线材轧机的预精轧、精轧机组多采用椭圆一圆孔型系统。预精轧机组一般由4个机架组成,平均延伸系数为1.21~1.31。精轧机组一般由8~10个机架组成,多数为10个机架,精轧机组的平均延伸系数为1.215~1.255。