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2023年, 第40卷, 第6期 刊出日期:2023-12-28
  

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  • 丁波
    轧钢. 2023, 40(6): 1-1.
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  • 余伟
    轧钢. 2023, 40(6): 2-2.
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  • 余伟, 程知松, 徐言东
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    高速棒材生产是高精度棒材生产的一种重要方式,部分取代了传统的多线切分轧制棒材生产方式。随着新时代对生产减少碳排放、高效率、智能化的发展需求,低碳、少人化、无人化和智能化以及高效率是棒材生产企业面临的新发展方向。主要介绍了高速棒材的生产特点以及国内外高速棒材生产技术在绿色节能技术,高精度轧制,高效率生产,组织性能控制,少人、无人化操作与管理等技术领域的发展情况;同时,结合智能制造及产线的发展趋势,对高速棒材生产技术的发展进行了展望。
  • 杨勇强, 吕鹏, 王莉, 王京瑶
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    总结介绍了近年来长材生产线工艺、技术和设备的革新与进步,重点介绍了高棒单一孔型系统、带肋钢筋控轧控冷技术、棒线材柔性化轧制技术、物料逐支跟踪、在线精整和热处理等先进技术,以及高速飞剪、减定径轧机、轧钢智能化等关键设备的研发和应用情况,助力于我国长材生产向“高效、优质、智慧”方向发展。
  • 章军, 吴振平, 王卫东, 杨文兵, 唐劲松, 黄宗泽
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    随着双碳时代的到来,钢铁企业节能减排的形势越来越迫切,连铸直轧等高效短流程工艺也越来越受关注。介绍了长材连铸直轧工艺及其关键技术和工艺难点,调研了普瑞特WinLink和达涅利MIDA两类直轧技术的特点,分析了该技术在国内外棒线材连铸直轧工艺的应用情况;同时,结合宝武集团长材生产的发展,介绍了昆钢红钢高线和重庆钢铁双高棒连铸直轧技术的应用进展,为国内长材连铸直轧工艺的应用提供了借鉴。
  • 徐言东, 王晓晨, 程知松, 余伟, 张勇军, 白金龙
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    近年来,在市场压力下传统棒材生产线大多进行了升级改造,正在由局部设备的智能化、少人化向着整体智能化高速棒材生产线迈进。论述了高速棒材生产线智能化建设的创新需求,给出了按照生产过程智能控制、生产管理智能控制的“双智控”架构建设方案以及应用实例。北科工研、中冶京诚、中钢设备等设计供货单位通过对长治钢厂高线改高棒、福建三钢一棒改造、济源钢厂二棒改造、珠海粤裕丰棒材成品库、昆钢4580棒线材产线、建龙西钢双高棒产线等项目进行了智能化创新建设,都取得了较好的效果。这些信息化和智能化手段的应用可促进高速棒材生产线升级,增强企业市场竞争力。
  • 许宏安, 杜忠泽
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    为了推动棒线材免加热直接轧制生产工艺装备技术的发展,分析了在铸坯断面大温差条件下免加热直接轧制轧件晶粒细化的机理及其特点,亦即低温直接轧制时铸坯表面温度较低,心部温度较高,同一截面心表温差约166 ℃,铸坯心部变形抗力远小于表面,轧件易产生单鼓形不均匀变形;另外,开轧时轧制速度较低,轧制力有足够的时间渗透到轧件心部,使心部铸态组织被破碎和充分再结晶,形成细小晶粒组织,同时还可消除心部孔隙和疏松等铸造缺陷,可以极大地改善轧件组织,提高产品的性能和质量。同时,提出了用轧件中部、边部晶粒度的比值,即晶粒度中边比作为轧件晶粒细化的指标,阐述了实际应用中生产控制的关键点以及对装备的要求。以期为棒线材直接轧制改造的新设计及改造提供依据,为免加热直接轧制高强带肋钢筋生产质量控制提供参考。
  • 郭新文, 张联兵, 徐兵伟, 张宏亮, 王卫卫, 冯光宏
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    连铸-轧钢界面衔接对铸坯直轧生产工艺流程有着非常重要的影响,连铸机生产过程中的拉速、流数和钢水量与轧钢线的生产节奏匹配非常密切,不同工艺参数之间存在着相互关联和制约,是铸坯直轧工艺铸-轧界面匹配计算的关键因素。以首钢长治钢铁有限公司的棒材直轧生产线为例,进行了铸-轧界面的铸坯匹配优化,当钢水量不足时,可以采用连铸机4流进行3 m/min拉速出坯的直轧生产;当钢水量满负荷生产时,可以采用连铸机6流进行3.2 m/min拉速出坯的直轧生产,保证了铸-轧界面直轧工艺的产量最大化,提高了铸-轧界面的衔接效率。
  • 蒲春雷, 姜嫄, 方实年, 沈存, 高心宇, 王永强
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    近年来,在带肋钢筋产业供给侧改革背景下,基于DIFT机制的高速棒材产线提质升级是该领域的主要技术进步方向。对于24架轧机布置,3组水箱控冷的高棒产线,调控水箱水量可确保轧件温度达到实现DIFT的条件,是确保成品组织性能的关键。在传热与温度场基本模型基础上,引入遗传算法、BP神经网络智能化算法,实现了高速带肋钢筋棒材轧制中水箱冷却参数的优化与组织性能预报。结果表明:未优化前基础温度模型能较好地反应出轧件由表面至心部温度的变化,但轧后冷速过快会形成不利组织;采用遗传算法成功实现了水冷参数优化,结合基于BP神经网络的组织性能预报,为高棒产线成品组织性能调控提供了基础。
  • 谭光耀, 周民, 池晨, 马靳江, 李和
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    随着轧钢发展由高产化向高质化、绿色化、柔性化、稳定化、可控化的方向转变,成材率更高、能耗更低的直接轧制、连铸连轧等新工艺具有更广阔的应用前景。基于传热学原理、物理冶金理论,建立了高速棒材轧制过程温度演变模型及组织转变模型,开发了具有工艺参数灵活配置、计算结果多元展示、历史数据即时查询等特点的B/S架构高速棒材组织性能预报系统。本系统可对包含直接轧制、连铸连轧等新工艺在内的高速棒材轧制全工序温度场进行模拟,并预测成品的组织及性能。工业应用结果表明:轧制过程温度误差控制在±10 ℃,成品强度误差控制在±10 MPa、断后伸长率误差控制在±4%时,模型预测精度在90%及以上,各指标预测值与实测值有较好一致性。
  • 周龙辉, 左岳, 汪盼盼, 隋凤利
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    为获得均匀细小的晶粒组织,对GH80A高温合金圆钢的热连轧工艺参数设计提出了较高的要求。针对已有轧辊孔型系统、压下规程,以实现GH80A圆钢热连轧过程的动态再结晶(DRX)为目标,把基于动态材料模型的加工图与基于有限元法的数值仿真技术相结合,对圆钢12个道次热连轧过程的轧制温度、轧制速度展开研究,构建了基于温度-应变-应变速率的三维加工图和关键节点在不同轧制工艺下的温度-应变速率-应变的空间轨迹线,通过二者的耦合,确定了GH80A圆钢12道次热连轧过程的合理工艺为:开轧温度1 150 ℃,第1机架轧制速度0.27 m/s。该方法为GH80A圆钢实际生产热连轧工艺的制定提供了依据。
  • 邓能辉, 石杰, 吴昆鹏, 杨朝霖
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    带肋钢筋表面质量是反应产品质量的重要指标。针对目前二维带肋钢筋表面缺陷检测缺乏对深度方向维度的考量,从而导致缺陷检测不准确以及对严重程度不明确等问题,设计了基于三维图像的带肋钢筋表面检测系统。该系统主要包括带肋钢筋的轮廓检测、表面缺陷检测、长度检测以及温度测量。首先通过面阵相机和激光搭建激光三角获取点云数据,采用罗德里格矩阵模型将不同相机采集到的单幅点云数据配准到同一坐标系下进行组合拼接,从而得到带肋钢筋的三维轮廓图像,利用异常三维点云判断带肋钢筋表面缺陷。实验结果表明:本系统能够实时采集带肋钢筋三维图像,缺陷检测准确率大于95%。目前该系统已经应用于国内某棒材产线,能够对带肋钢筋表面进行全方位检测,有助于现场生成质量管理。
  • 赵铭, 方针正, 何巍巍
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    双高速棒材轧制工艺结合了普棒切分轧制工艺、单高速棒材轧制工艺的特点,具有产量高、产品外观质量好、负偏差控制精确、微合金含量低、成本低等优点,是近年来带肋钢筋棒材生产线首选的工艺方案。介绍了国内双高速棒材轧制工艺的发展历程,描述了传统精轧6机架集中传动布置方案、精轧6架 “4+2”双传或单传布置方案、精轧6架 “2+4”布置方案或精轧8架“4+4”布置方案、精轧4架双传或单传布置方案4种常见的双高速棒材工艺布置方案及其特点。同时指出,随着技术理念的不断进步和先进设备的研发应用,双高速棒材轧制工艺存在两线差、辊环崩裂、产品规格范围受限等问题都得到了解决,双高速棒材产线工艺装备也随之不断成熟完善,成为今后带肋钢筋棒材的发展方向,具有广阔的应用前景。
  • 白亚斌, 周民, 马靳江, 谭成楠
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    当前,双高速棒材轧制工艺已成为棒材生产的发展趋势。介绍了中冶赛迪以总承包模式为国内某厂建设的双高棒生产线工艺装备特点,包括:铸-轧匹配、孔型系统、高精度和高速轧制、控轧控冷、高效精整工艺以及步进梁式加热炉、模块化轧机、水冷温控系统、高速上钢系统等先进装备。该生产线设计定位于专业化建筑用棒材,设计过程中始终贯彻高产高效理念,全线新工艺及装备均立足于国产。目前该产线已实现低成本稳定运行,轧线速度、产量、成材率、作业率等各项生产指标已达到国内一流水平,产品实物质量也均优于国家标准。该产线成功运行符合全国产化双高棒生产线新工艺及装备低成本的发展趋势,对同行业具有重要的借鉴意义。
  • 罗显龙, 孙晓帆, 罗光政, 黄贞益, 黄华, 陈俊杰
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    针对棒材免加热直轧工艺,提出一种棒材多工序智能优化免加热全定尺直接轧制新技术。介绍了其工艺流程,开发了铸坯温度控制系统,能够对钢水温度、连铸速度、水冷强度等多参数进行优化,使钢水在切割点完全凝固;开发了全定尺轧制技术,通过轧件长度预测系统对铸坯的长度、粗轧末架轧件长度、中轧末架轧件长度、粗轧切头(尾)长度、中轧切头(尾)长度进行动态预测和修正,实现了全定尺轧制。该技术已在鞍山源鑫钢铁有限公司得到工业应用,应用于ϕ10~ϕ28 mm热轧带肋钢筋、耐蚀钢筋和热轧光圆钢筋的生产,累计产量达100万t,直轧率达99%,为免加热无头直轧技术探索出一条新途径。
  • 王莉, 吕鹏, 王京瑶
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    随着市场对带肋钢筋产量及质量的要求越来越高,高速棒材生产线因高生产效率、精确的负偏差控制、稳定的控轧控冷工艺等优点成为未来棒材生产的主流趋势之一。以新落成的昆钢双高棒生产线为例,介绍了双高棒生产线新工艺技术及核心设备。该产线采用了优化的工艺布置,更加灵活的生产工艺,避免了因切分带来的产品表面质量问题;单一孔型系统实现了多规格产品使用1套孔型生产的新模式,大大减少了更换孔型和换辊的时间,有效提高了生产作业率;分级控制冷却工艺效果强于传统方案,实现了热轧钢筋合金减量化生产。该产线配备了模块化精轧机、高速上钢系统、控轧控冷装置、智能操控支持系统及一线一室等一系列核心装备与先进技术,在保证产品质量及精度达到国际先进水平的基础上,实现了全线设备国产化,大大降低了投资与生产运行成本。
  • 毛娜, 王任全, 马志勇
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    梳理了模块化轧机的发展历程,对比分析了模块化轧机关键机型的结构和特点。详细介绍了模块化轧机的核心设备,即锥箱、辊箱和变速箱的结构和原理,阐明了模块化轧机在轧制工艺技术中的柔性应用。介绍了两种典型布置形式的高速棒材柔性轧制技术在生产线的实际应用,从模块化轧机机组布置、水冷装置的设置、投资成本、运行稳定性和工艺的柔性化5个方面进行了对比分析,模块化轧机高柔性、高精度、高品质,更高效、更低耗、更环保的优势明显,采用模块化轧机的两种高速棒材柔性轧制技术已在多个新建生产线得到实际应用,运行稳定可靠。
  • 张月, 杨国际, 王任全, 朱凤民
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    高速上钢系统是高速棒材生产线的关键装备。针对现有高速上钢系统存在的轧件尾部弯曲、夹尾振动、横肋夹痕、齿轮箱漏油、处理堆钢困难、转毂冷却效果差等问题,对高速倍尺飞剪、夹尾制动器及转毂上钢系统均进行了优化改进,改进后的倍尺飞剪严格控制剪刃至双通道导槽的距离,并增设了飞剪齿轮侧隙调整机构,有效消除了轧件尾弯,同时降低了设备加工及装配难度;改进后的夹尾制动装置配备了两个独立的辊缝调节装置,并采用微夹痕辊环技术,解决了因为辊缝过大或过小造成的设备振动问题,降低了产品的不合格率;改进后的转毂上钢装置采用封闭的传动齿轮箱、增加了安全收集装置及冷却循环系统,有效解决了齿轮箱漏油的问题、降低了堆钢处理难度、提高了转毂水冷效果,设备运行更加稳定。元立高棒生产线应用了新一代高速上钢系统,实现了精确倍尺、准确制动、平稳上钢、便于维护的目标,保证了生产线的高速稳定运行,为用户创造了良好的经济效益。
  • 陈强
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    电感应加热具有节能、高效、清洁、可自动化生产控制等一系列优点,在国内外得到广泛的研究与应用。阐述了电感应加热的基本原理及其在直接轧制工艺应用中的特点与优势,介绍了常规电感应加热和超导感应加热技术的最新进展,以及电感应加热在高线生产过程中的实际应用情况和效果,总结了电感应加热在方坯加热上的使用要点。结果表明:电感应加热炉在降低氧化烧损,提高成材率方面有良好的效果,可使轧件的心表温差减小,有利于变形深入,产品通条性能更好。但是在实际生产过程中,还需要对工艺、设备及自动化控制进一步优化和改善。
  • 徐兵伟, 邸全康, 詹卫金, 刘德乾, 王伟, 冯江波
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    采用连铸坯直接轧制生产带肋钢筋时,由于连铸坯心部温度高于表面温度,在多线切分工艺状态下,表现出切分中线的温度高于边线温度,导致中线轧件的屈服强度偏低。为此,分析了直接轧制状态下连铸坯心表温差对产品尺寸、金相组织和屈服强度的影响,并提出了改进措施,最终实现钢筋产品力学性能的稳定。结果表明:多线切分直接轧制生产带肋钢筋时,相比于边线轧件,中线轧件的温度高30 ℃左右,使得其直径减小约0.1 mm,屈服强度降低5~10 MPa,晶粒度粗大且出现魏氏组织;通过优化多线切分孔型系统的预切分和切分孔型,增大中线轧件的孔型面积,实现了多线切分直接轧制中线和边线成品轧件尺寸均匀稳定;通过对多线切分中线轧件的轧后冷却,使得中线轧件与边线轧件温度趋于一致,保证了中线轧件晶粒均匀细小且避免出现影响性能的魏氏组织,将中线和边线轧件屈服强度差异控制在5 MPa之内。
  • 余强
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    当前钢铁行业面临着绿色转型、低碳发展的严峻挑战,为降低生产成本,减少钢坯的微合金含量,研究开发了无钒或降锰轧制ϕ16 mm HRB400E热轧带肋钢筋的生产工艺,结合其CCT曲线分析了20MnSi和20MnSiV钢坯中铁素体、珠光体、贝氏体、回火马氏体等微观组织的形成原理与特性,改造了水箱的布置,制定了合理的加热制度与控轧控冷工艺,并对比分析了所生产钢筋的组织与力学性能,成功开发了ϕ16 mm带肋钢筋微合金减量化生产工艺。结果表明:使用不含钒元素的20MnSi钢坯生产ϕ16 mm热轧带肋钢筋,开轧温度要降至980 ℃以下,而20MnSiV钢坯开轧温度要小于1 000 ℃,以避免晶粒在加热过程中过分长大;相比于20MnSi钢坯,降低了锰含量的20MnSiV(低Mn)钢坯CCT曲线左移,更不容易形成贝氏体,可以加快轧后冷却以细化晶粒;为了避免热轧带肋钢筋表面温度过低产生回火马氏体组织和大量贝氏体组织,要求控轧后冷却温度大于550 ℃,上冷床温度大于850 ℃,通过加大轧后冷却水箱间的距离,使钢筋在轧后处于降温-返温-降温-返温之间循环,可以获得理想的微观组织;采用20MnSi和20MnSiV钢坯生产的ϕ16 mm热轧带肋钢筋珠光体含量高、贝氏体含量少、没有形成回火马氏体,屈服强度达到430 MPa以上,满足最新国家标准的要求,相比于20MnSiV钢坯,采用20MnSi钢坯生产ϕ16 mm热轧带肋钢筋,虽然力学性能有所降低,但可以有效降低吨钢成本。
  • 单元胜
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    带肋钢筋的低温精轧多线切分生产工艺直接影响产线的经济效益。为此,介绍了普通带肋钢筋生产工艺的典型技术方案,包括“6+6+6”“6+4+6+2”“6+8+4”“6+4+(3+3)+2”和“6+4+6+3”工艺方案,比较和分析了不同低温精轧多线切分生产工艺的特点,并对未来低温精轧多线切分生产工艺技术的发展提出了展望。结果表明:“6+6+6”传统工艺方案,不易满足低温精轧技术需求;“6+4+6+2”和“6+8+4”(中轧切分)工艺方案,以ϕ18~ϕ40 mm带肋钢筋单线和二线切分生产为主,可实现低温精轧;“6+8+4”(精轧切分)、“6+4+(3+3)+2”和“6+4+6+3”工艺方案,以ϕ12~ϕ40 mm带肋钢筋单根和多线切分生产为主,“6+8+4”(精轧切分)和“6+4+6+3”相较“6+4+(3+3)+2”工艺方案,在三线切分以上的生产较不易实现低温精轧,但三线切分以上生产工艺较简单可靠。各种生产工艺方案均有其优缺点和适用性特点,制定生产工艺时,在满足具体工况需求的同时,可考虑各工艺方案的互相借鉴和融合。
  • 梁世勇, 宋梦杰, 赵陈生
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    小规格45优碳圆钢广泛用于制作各种机械零件。结合高速棒材产线轧制速度快、成材率高、能耗低等特点,为提升45圆钢生产的经济效益,设计了符合国标的化学成分体系,在高速棒材产线上试制了ϕ20~ϕ22 mm规格的45圆钢,并对其力学性能、热顶锻性能、显微组织和夹杂物进行了分析。结果表明:第1阶段(开轧温度980~1 000 ℃,上冷床温度930~940 ℃)试制的45圆钢力学性能符合控制要求,但出现了热顶锻开裂的现象,裂纹较深且沿圆钢纵向分布,开裂深度和宽度不均匀,主要是由于铸坯内部夹杂物及轧制过程中形成的折叠和划伤等缺陷造成的;基于第1阶段试制经验,在轧制前对高速棒材全线进行了孔型设计调整,修复了一定量的跑槽辊道,第2阶段(开轧温度980~1 000 ℃,上冷床温度900~915 ℃)试制的45圆钢力学性能和热顶锻性能均符合控制要求。利用高速棒材产线成功实现了ϕ20、ϕ22 mm规格45圆钢的小批量生产。
  • 刘权, 张敏科, 张元, 董富利, 王哲明
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    采用直接轧制工艺生产棒线材具有节约能源消耗、降低金属损耗、减少废气排放、降低生产成本、提高市场竞争力等优势,但直轧工艺对铸坯温度有较高的要求。为此,研究了小方坯连铸技术对铸坯温度的影响及实际应用效果。实践表明:在小方坯连铸高效结晶器技术开发的基础上,通过采用提高拉速、输送辊道增加保温罩、输送辊道提速、减弱二冷区水冷强度等措施,在保证连铸坯表面质量及内在质量的同时,有效提高了铸坯温度;当拉速由3 m/min提高到4.2 m/min,铸坯整体温度可提高约50 ℃;在铸坯切割前辊道上增加保温罩,铸坯整体温度可提高约40 ℃;当拉坯速度在3.15 m/min时,减弱二冷区水冷强度,比水量由1.2 L/kg降为0.7 L/kg,可使铸坯整体温度可提高约60 ℃。通过一系列措施的实施,满足了铸坯直轧对连铸生产铸坯质量和温度的要求,达到了优化工艺流程、节能减排的目的。
  • 于宏朋, 杨锡红, 王正刚
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    无加热炉连铸直轧技术的自主开发和应用对推进我国轧钢行业节能减排具有重大意义。结合实际工程,介绍了长材无加热炉连铸直轧技术的发展,并对常见的3种直轧技术,即铸坯入轧低温且温差大时提速快送技术、铸坯入轧高温且温差较小时封闭保温技术、铸坯入轧高温且无温差时在线补热技术的特点和应用情况进行了阐述,分析了直轧技术在应用中的各种问题和解决方法,为企业选择不同的连铸直轧技术方式提供了参考,同时对未来连铸直轧技术进行了展望。