CN217393314U - 一种优特钢高速线材生产线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种优特钢高速线材生产线，包括沿生产线布置的步进梁式加热炉、粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、第一控冷水箱组、10机架精轧机组、第二控冷水箱组、2机架迷你轧机、4机架减定径机组、第三控冷水箱组、夹送辊、吐丝机和斯太尔摩冷却线，10机架精轧机组、2机架迷你轧机和4机架减定径机组构成高速精轧区，不同生产规格使用不同轧机选型的“10+4”、“10+2”或“10+2+4”生产组织模式，可以有效的释放产能、提高作业效率，增大精轧区低温大压下量、实现低温大压下轧制技术，满足生产去热处理高强度冷镦钢、帘线钢、轴承钢、弹簧钢以及合金焊丝钢的技术要求，通过高产、高效、高经济效益的品种特钢、高附加值盘条，创造高经济效益。

Description

一种优特钢高速线材生产线

技术领域

本实用新型属于线材轧制技术领域，具体涉及一种优特钢高速线材生产线。

背景技术

现有技术中优特钢高速线材生产线为单机架、单线布置的平-立轧机，生产优钢主要品种有高品质冷镦钢、高碳硬线、合金焊丝钢、预应力制品用钢等，高速区采用国产10机架顶交45°精轧机，轧制

时成品速度可达83m/s，精轧机入口最低温度可控制在900-930℃，基本上能够满足市场需要，生产一些低端要求的优钢产品，但存在成品速度低、产能不足、盘条组织晶粒度大等缺点。对于市场上特别紧俏的高附加值、高技术含量的P91、T91特种合金焊丝、70～90级帘线钢丝、胎圈钢丝以及轴承钢GCr15、GCr15SiMn、弹簧钢60Si₂MnA、55SiCr以及10.9级非热处理冷镦钢等需要采取低温大压下技术的产品时，存在(1)单一布置限制生产组织方式，单一精轧机设备损坏后，无法维持生产；(2)高速线材生产线轧机精轧机组变形量为φ19.6mm圆到φ5.5mm圆，高速区的变形量难以满足精轧区低温大压量需求；(3)现场控制温度由于设备构型为集体布置，没有降温条件，精轧机入口温度无法满足低温轧制要求；(4)采用风机快速冷却或的加盖保温罩的单一冷却模型，不利于精确控制温度和相变等问题，暴露出设备功能精度不能满足产品需求的现象，导致生产停滞，影响生产效益。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一，本实用新型提供一种优特钢高速线材生产线。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种优特钢高速线材生产线，包括沿生产线布置的粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、第一控冷水箱组、10机架精轧机组、第二控冷水箱组、2机架迷你轧机、4机架减定径机组、第三控冷水箱组、夹送辊和吐丝机。

上述优特钢高速线材生产线，优选地，所述粗轧机组前设有加热炉。

优选地，所述加热炉采用步进梁式加热炉。

上述优特钢高速线材生产线，优选地，所述粗轧机组与中轧机组之间设有第一飞剪，所述中轧机组中设有第二飞剪，所述中轧机组与预精轧机组之间设有第一活套。

优选地，所述粗轧机组采用6机架水平轧机与立式轧机依次交替布置。

优选地，所述中轧机组采用8机架水平轧机与立式轧机依次交替布置。

上述优特钢高速线材生产线，优选地，所述预精轧机组包括依次交替布置的若干水平轧机和立式轧机，预精轧机组的相邻水平轧机与立式轧机之间设有第二活套。

上述优特钢高速线材生产线，优选地，所述第一控冷水箱与10机架精轧机组之间设有第三飞剪和第三活套。

上述优特钢高速线材生产线，优选地，所述10机架精轧机组采用顶交45°布置。

上述优特钢高速线材生产线，优选地，所述2机架迷你轧机采用哈飞2辊迷你轧机布置。

上述优特钢高速线材生产线，优选地，所述4机架减定径机组采用摩根轧机。

上述优特钢高速线材生产线，优选地，所述吐丝机后设有斯太尔摩冷却线。

上述优特钢高速线材生产线，优选地，所述斯太尔摩冷却线包括风冷线和保温罩。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)采用“10+2+4”精轧区布置型式：包括10机架精轧机组、2机架迷你轧机和4机架减定径机组构成高速精轧区，不同生产规格使用不同轧机选型的“10+4”、“10+2”或“10+2+4”生产组织模式，可以保证在任何状态下，都能维持生产的模式，灵活的生产组织可以有效的释放产能，提高生产线小时产量、成品轧制速度和作业效率。

(2)优化孔型、增大精轧区低温大压下量：2机架迷你轧机和4机架减定径机组选型有利于承受更大孔型轧制力，增大变形量为实现高速精轧区低温轧制的“大压下量”创造了有利条件。

(3)能够实现“低温大压下”的轧制技术：通过间隔式布置，2机架迷你轧机入口最低温度820℃和4机架减定径机组入口最低温度720-760℃，满足低温轧制要求，充分利用控轧控冷机理，为快速相变提供有利条件，且能保证满足大批量生产能力。

(4)快速冷却+延迟冷却的复合冷却模式：结合风冷线快速冷却与保温罩延迟冷却，细化冷却后钢的实际晶粒度和最终组织。

(5)通过生产线选型布置、具备了工艺条件和设备功能精度条件，满足生产去热处理高强度冷镦钢、帘线钢、轴承钢、弹簧钢以及合金焊丝钢的技术要求，通过高产、高效、高经济效益的品种特钢、高附加值盘条，创造高的经济效益。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型一实施方式的结构示意图。

图中：步进梁式加热炉1，粗轧机组2，第一飞剪3，中轧机组4，第二飞剪5，第一活套6，预精轧机组7，第一控冷水箱组8，第三飞剪9和第三活套10，10机架精轧机组11，第二控冷水箱组12，2机架迷你轧机13，4机架减定径机组14，第三控冷水箱组15，夹送辊16和吐丝机17，斯太尔摩冷却线18。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1所示，为本实用新型所述优特钢高速线材生产线的一种较佳实施方式，所述生产线包括沿生产线布置的粗轧机组2、中轧机组4、预精轧机组7、第一控冷水箱组8、10机架精轧机组11、第二控冷水箱组12、2机架迷你轧机13、4机架减定径机组14、第三控冷水箱组15、夹送辊16和吐丝机17。

上述优特钢高速线材生产线，优选地，所述粗轧机组2前设有加热炉。

优选地，所述加热炉采用步进梁式加热炉1，运料灵活，可较快地均匀加热。

上述优特钢高速线材生产线，优选地，所述粗轧机组2与中轧机组4之间设有第一飞剪3，所述中轧机组4中设有第二飞剪5，所述中轧机组4与预精轧机组7之间设有第一活套6。

优选地，所述粗轧机组2采用6机架水平轧机与立式轧机依次交替布置。

优选地，所述中轧机组4采用8机架水平轧机与立式轧机依次交替布置，所述第二飞剪5设置在中轧机组4的6机架与2机架之间。

上述优特钢高速线材生产线，优选地，所述预精轧机组7包括依次交替布置的若干水平轧机和立式轧机，预精轧机组7的相邻水平轧机与立式轧机之间设有第二活套。

优选地，所述预精轧机组7采用4机架结构。

上述优特钢高速线材生产线，优选地，所述第一控冷水箱与10机架精轧机组11之间设有第三飞剪9和第三活套10。

上述优特钢高速线材生产线，优选地，所述10机架精轧机组11采用顶交45°布置，10机架NTM轧机采用国产哈飞精轧机，轧制φ6.5mm规格时成品速度可达83m/s。

优选地，优选地，所述2机架迷你轧机采用哈飞2辊迷你轧机布置，迷你轧机即Mini轧机采用重载型轧机，选用230型，可以承受36吨的轧制力，较183型承受轧制力提高21％；迷你轧机即Mini轧机，是采用顶交45°布置双机架组成的Mini减定机、定径机或其组合，获得2017年中国钢铁工业协会、中国金属学会冶金科学技术奖，“国内首创双机架线材减定径机组的成套技术”获得二等奖，属于国内自制高效减定径机组的成功案例，轧制φ6.5mm规格时成品速度可达95m/s。

上述优特钢高速线材生产线，优选地，所述4机架减定径机组14采用摩根轧机，优选地摩根减定径机组RSM采用MORGEN第六代减定径机组，是国际最顶尖的轧制机组，具有高速、稳定、生产效率高等特点，轧制φ6.5mm规格时成品速度可达115m/s。

优选地，4机架减定径机组14RSM采用250+150型，可以承受45吨的轧制力，较230+150型承受轧制力提高18％，有利于承受更大轧制力，实现弹簧钢、去热处理冷镦钢以及高合金焊丝钢的低温轧制要求。

上述优特钢高速线材生产线，优选地，所述吐丝机17后设有斯太尔摩冷却线18，斯太尔摩线是基于钢在冷却时组织的转变规律而设计出的一种控制冷却线。

优选地，所述斯太尔摩冷却线18包括风冷线和保温罩。

国内生产线最多有30架轧机，最大使用钢坯端面规格为150mm²，沙钢使用140mm²的钢坯，而上述生产线共计34架轧机，可以使用端面规格为165mm²，也可以采用160mm²钢坯生产盘条，采用不同生产规格使用不同轧机选型的模式，可以有效的释放产能、提高作业效率，具体地具有以下生产组织方式：

a：“10+4”模式：当轧制φ5.5-7.0mm规格，如采用160mm²钢坯轧制φ5.5mm盘条时，采用10机架精轧机组11与4机架减定径机组14组合生产；

b：“10+2”模式：当轧制φ7.5mm及以上规格，如采用160mm²钢坯轧制φ8.0mm盘条时，采用10机架精轧机组11与2机架迷你轧机13组合生产；

c：“10+2+4”模式：当采用165mm²钢坯轧制φ5.5mm盘条时，采用10机架精轧机组11、2机架迷你轧机13与4机架减定径机组14组合生产；

10机架精轧机组11、2机架迷你轧机13与4机架减定径机组14三种不同类型精轧机设备组合，轧制小规格盘条时，保证小规格φ≤7.0mm成品速度控制在120m/s，较大规格φ7.5mm～φ13.0mm盘条成品速度控制在83m/s以上，最大程度提高机时产量和生产效率。

上述生产线的工艺流程为：

S1：加热炉加热：钢坯入加热炉，使用加热炉对钢坯进行加热；

S2：粗轧机组2轧制：钢坯出加热炉，使用6机架平立交替粗轧机组2对经过钢坯进行孔型轧制，不同钢种对应的开轧温度为960～1100℃，使用第一飞剪3对轧制后的线材进行切头；

S3：中轧机组4轧制：使用8机架平立交替中轧机组4进行孔型轧制并在6机架和2机架之间使用第二飞剪5对轧制后的线材进行头尾剪切，通过第一活套6保证轧制精度；

S4：预精轧机轧制：使用4机架平立交替预精轧机组7预精孔型轧制线材，通过交替布置的3个第二活套保证轧制精度，预精轧后通过1#控冷水箱、2#控冷水箱组成的第一控冷水箱组8降温控冷、通过第三飞剪9进行头尾剪切；

S5：精轧机组轧制：线材通过第三活套10进入10机架顶交45°精轧机组进行精轧，采用精轧区低温大压下技术，最低入口温度900℃，通过3#控冷水箱、4#控冷水箱组成的第二控冷水箱组12降温控冷；

S6：“10+4”模式或““10+2”模式”或“10+2+4”模式：依照不同钢种选择使用2机架迷你轧机13和/或4机架减定径机组14进行孔型轧制，2机架迷你轧机13最低入口温度820℃，进入4机架减定径机组14前温度控制为750-770℃，4机架减定径机组14最低入口温度为720-760℃，通过5#控冷水箱、6#控冷水箱组成的第三控冷水箱组15降温控冷；

S7：将经过步骤S6的线材通过夹送辊16送入吐丝机17吐丝，吐丝温度为780-800℃，通过斯太尔摩冷却线18的风机控制风冷线快速冷却，随后关闭风机、加盖保温罩延迟冷却后，集卷、打包、入库。

基于上述生产线生产高合金焊丝钢P91、10.9级去热处理冷镦钢YML40Cr、悬架簧弹簧钢Y55SiCr以及帘线钢Y70LXA和Y80LXA等盘条，形成了专业生产高附加值盘条生产线，具体地：

实施例1：基于上述生产线生产高合金焊丝钢P91

基于P91焊丝钢生产主流规格为φ5.5mm，采用“10+4”模式即10机架精轧机组与4机架减定径机组组合生产流程，通过研究控制轧制、控制冷却工艺对显微组织、硬度及脱碳的影响研究，探寻最佳轧制工艺参数，上述步骤S6中4机架减定径机入口温度控制在两相区760℃，与斯太尔摩控冷配合，成品线材显微组织由脆性马氏体组织为主改善为具有较高塑韧性的贝氏体组织。

实施例2：基于上述生产线生产悬架簧弹簧钢Y55SiCrA

悬架簧弹簧钢Y55SiCrA由于含有很高的Si、Cr等元素，淬透性较强，其相变冷却的“C曲线”右移程度较高，规格Φ5.5～13mm盘条在轧后冷却过程中散热较快，导致组织中容易出现马氏体+贝氏体组织，拉拔、减径、归圆时产生内部裂纹或发生断裂，使用性能大大降低。

基于上述生产线依据生产规格对应的流程：

①当轧制φ5.5-7.0mm规格采用“10+4”模式，采用10机架精轧机组与4机架减定径机组组合生产，上述步骤S4中精轧机组入口温度控制在880±10℃，步骤S6中4机架减定径机入口温度控制在760±10℃。

②当轧制φ7.5mm及以上规格采用“10+2”模式，采用10机架精轧机组与2机架迷你轧机组合生产，上述步骤S4中精轧机组入口温度控制在880±10℃，步骤S6中2机架迷你轧机入口温度控制在830±10℃。

在奥氏体未再结晶区+低温两相区累积大变形轧制，成功控制相变的开始温度、冷却速率和终冷温度，成功将盘条组织控制为100％“铁素体+珠光体”组织，其中，铁素体组织晶粒度可以达到10.0级，彻底消除了马氏体、贝氏体等异常组织，盘条硬度控制在220-260HB、面缩率≥53％，且可以省去退火工序，此举可以增加300-400元/吨的经济效益。

依据GB/T2975-2018标准方法检测，以GB/T1222-2016作为产品性能指标，测试上述流程制得的55SiCr弹簧钢性能，结果如下：

项目	国内标杆产品	国际标杆产品	实施例2	GB/T1222-2016
					无B+M比例/％	90	100	100	100
抗拉强度/Mpa	≤1200	880～980	880～1000	≤1450
					面缩/％	≥40	≥50	≥50	≥25
硬度/HB	240～330	240～280	240～290	≤321

由上表可知，55SiCr弹簧钢性能达到并超过国内标杆水平。

实施例3：基于上述生产线生产10.9级去热处理冷镦钢YML40Cr

基于10.9级去热处理冷镦钢YML40Cr生产规格主流规格为φ5.5-12.0mm，基于上述生产线依据生产规格对应的流程：

①当轧制φ5.5-7.0mm规格采用“10+4”模式，采用10机架精轧机组与4机架减定径机组组合生产；②当轧制φ8.0-12.0规格采用“10+2”模式，采用10机架精轧机组与2机架迷你轧机组合生产，首先通过控制轧制、采用部分结晶区精轧+迷你轧机低温两相区累积大变形轧制，大量晶体“缺陷”提供相变形核核心，通过低温大变形轧制及累积变形能量促进形变诱导铁素体相变，从而获得超过平衡态的铁素体含量，同时获得碳过饱和的奥氏体，并分解成退化珠光体组织，结合在线缓冷使退化珠光体发生球化。变形诱导铁素体形成促使碳向相界面富集，从富碳膜析出棒状或颗粒状退化珠光体。

上述步骤S7采用低温吐丝+缓冷的方式，将吐丝温度控制在780-800℃，然后红钢盘条进入到斯太尔摩冷却线辊道，并在辊道上面加盖保温罩冷却的缓冷模式，精确控制起点温度，控制冷却速率，促进超量铁素体+球状渗碳体+退化珠光体显微组织的相变。

采用控冷控轧工艺，所开发的免退火冷镦钢YML40Cr(10.9级)、SWRCH35K-N(8.8级)等钢号较普通ML40Cr、SWRCH35K铁素体比例大幅提高、强度硬度明显降低、1/3冷顶锻性能提高，首段斯太尔摩冷却线的风冷线辊速9m/min起步缓冷的铁素体含量最高达到83％。对ML40Cr的性能检验，平均抗拉强度515-530MPa、断后伸长率32-36％、断面收缩率55-65％，洛氏硬度HRB≤73，1/3冷顶锻合格率100％，为最佳工艺组合，性能指标达到并超过国内标杆水平。

上述生产线具有以下优点：

(1)采用“10+2+4”精轧区布置型式：包括10机架精轧机组、2机架迷你轧机和4机架减定径机组构成高速精轧区，不同生产规格使用不同轧机选型的“10+4”、“10+2”或“10+2+4”生产组织模式，避免单一精轧机设备损坏后，无法维持生产的局面，可以保证在任何状态下，都能维持生产的模式，可以最大化地创造经济效益，灵活的生产组织可以有效的释放产能，提高生产线小时产量、成品轧制速度和作业效率，可以有效提高产量约20～30％，年产量平均增加1.5～2.0万吨，创造可观的经济效益。

(2)优化孔型、增大精轧区低温大压下量：2机架迷你轧机和4机架减定径机组选型有利于承受更大轧制力，高速线材生产线轧机精轧机组变形量由φ19.6mm圆到φ5.5mm圆、增大至由φ24.5mm圆到φ5.5mm圆，变形量增大为原来的1.63倍，增大了高速区的变形量，为实现高速精轧区低温轧制的“大压下量”创造了有利条件。

(3)能够实现“低温大压下”的轧制技术：通过10+2+4并设置第二控冷水箱组间隔式布置，升温不集中，将原来10机架哈飞精轧机入口最低保证温度900℃降低到2机架迷你轧机入口最低温度820℃和4机架减定径机组入口最低温度720-760℃，满足低温轧制要求；

充分利用控轧控冷机理，温度升高的幅度不大，但降温快，在水冷作用下、红钢由原来的奥氏体区轧制改变为在部分再结晶区轧制即接近两相区上线轧制温度，实施多道次、大压下变形，增加了变形区形变带的相变动能，有利于吐丝后快速进入到727℃以下的相变区域，有利于晶粒的快速形核以及形核后的结晶，增大了晶粒界面的长度，细化了变形区的原始晶粒和相变区的初始晶粒、增加了变形带比例，为快速相变提供有利条件，且能保证满足大批量生产能力。

通过GLEEBL实验机检验结果表明：在轧制相同规格、相同钢种、使用相同工艺的前提下，同比常规配置的轧线，盘条的晶粒度较原来生产平均细化约1.0-1.5级。盘条强度平均增加30～50MPa，面缩率增加约5～8％，延伸率平均增加1.0～1.5％，细化晶粒的结果非常明细，细化晶粒可以同比增加50-80MPa的力学强度。

(4)快速冷却+延迟冷却的复合冷却模式：吐丝温度780-800℃，通过斯太尔摩冷却线的风机风冷线快速冷却，随后关闭风机加盖保温罩延迟冷却，替代现有单一冷却模式，通过控制不同钢种、不同阶段的冷却速度，细化红钢晶粒、增加激变能、增加相变能量，通过多晶界抑制晶粒的吞并和长大，细化冷却后钢的实际晶粒度和最终组织。

(5)满足生产去热处理高强度冷镦钢、帘线钢、轴承钢、弹簧钢以及合金焊丝钢的技术要求，通过生产线选型布置、具备了工艺条件和设备功能精度条件，实现了生产高效合金特钢的必要条件，按照“品种规格对生产流程分工”，将焊丝钢、帘线钢以及小规格弹簧钢、去热处理冷镦钢安排在“10+4”模式生产；将大规格弹簧钢、去热处理冷镦钢和轴承钢安排在“10+2”模式生产，既能保证生产技术要求，也能保证轧机设备功能精度和承受的轧制负荷，还能保证有较高的成品轧制速度，实现了效率和质量的最大化，开发出高品质特殊钢，通过高产、高效、高经济效益的品种特钢、高附加值盘条，创造高的经济效益。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种优特钢高速线材生产线，其特征在于，包括沿生产线布置的粗轧机组(2)、中轧机组(4)、预精轧机组(7)、第一控冷水箱组(8)、10机架精轧机组(11)、第二控冷水箱组(12)、2机架迷你轧机(13)、4机架减定径机组(14)、第三控冷水箱组(15)、夹送辊(16)和吐丝机(17)。

2.根据权利要求1所述的一种优特钢高速线材生产线，其特征在于，所述粗轧机组(2)前设有加热炉。

3.根据权利要求1所述的一种优特钢高速线材生产线，其特征在于，所述粗轧机组(2)与中轧机组(4)之间设有第一飞剪(3)，所述中轧机组(4)中设有第二飞剪(5)，所述中轧机组(4)与预精轧机组(7)之间设有第一活套(6)。

4.根据权利要求1所述的一种优特钢高速线材生产线，其特征在于，所述预精轧机组(7)包括依次交替布置的若干水平轧机和立式轧机，预精轧机组(7)的相邻水平轧机与立式轧机之间设有第二活套。

5.根据权利要求1所述的一种优特钢高速线材生产线，其特征在于，所述第一控冷水箱与10机架精轧机组(11)之间设有第三飞剪(9)和第三活套(10)。

6.根据权利要求1所述的一种优特钢高速线材生产线，其特征在于，所述10机架精轧机组(11)采用顶交45°布置。

7.根据权利要求1所述的一种优特钢高速线材生产线，其特征在于，所述2机架迷你轧机(13)采用哈飞2辊迷你轧机布置。

8.根据权利要求1所述的一种优特钢高速线材生产线，其特征在于，所述4机架减定径机组(14)采用摩根轧机。

9.根据权利要求1～8任意一项所述的一种优特钢高速线材生产线，其特征在于，所述吐丝机(17)后设有斯太尔摩冷却线(18)。

10.根据权利要求9所述的一种优特钢高速线材生产线，其特征在于，所述斯太尔摩冷却线(18)包括风冷线和保温罩。

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