轧制过程中为什么需要强力轧机进行低温高压截止阀大压下轧制

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[供应]轧钢机的冷轧辊在工作过程中要承受很大的轧制压力
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产品主要特点:
轧钢机的冷轧辊在工作过程中要承受很大的轧制压力,加上轧件的焊缝、夹杂、边裂等问题,容易导致瞬间高温,使工作辊受到强烈热冲击造成裂纹、粘辊甚
至剥落而报废。因此,冷轧辊要有抵抗因弯曲、扭转、剪切应力引起的开裂和剥落的能力,同时也要有高的耐磨性、接触疲劳强度、断裂韧性和热冲
击强度等。
  国内外冷轧工作辊一般使用的材质有GCr15、9Cr2、9Cr、9CrV、9Cr2W、9Cr2Mo、60CrMoV、80CrNi3W、8CrMoV、86CrMoV7、Mo3A等。
  20世纪50~60年代,这一时期的轧件多为碳素结构钢,强度和硬度不高,所以轧辊一般采用1.5%~2%Cr锻钢。此类钢的最终热处理通常采用淬
火加低温回火,常见的淬火方式有感应表面淬火和整体加热淬火。其主要任务是考虑如何提高轧辊的耐磨性能、抗剥落性能,并提高淬硬层深度,尽
量保证轧辊表面组织均匀,改善轧辊表层金属组织的稳定性。
  从20世纪70年代开始,随着轧件合金化程度的提高,高强度低合金结构钢(HSLA)的广泛应用,轧件的强度和硬度也随之增加,对轧辊材料的强度
和硬度也提出了更高的要求,国际上普遍开始采用铬含量约2%的Cr-Mo型或Cr-Mo-V型钢工作辊,如我国一直使用的9Cr2Mo、9Cr2Mov和86CrMov7、俄罗
斯的9X2MΦ、西德的86Cr2MoV7、日本的MC2等。这类材质的合金化程度较低,在经过最终热处理后,其淬硬层深度一般为12~15mm(半径),仅能满
足一般要求,而且使用中剥落和裂纹倾向严重,轧制寿命低。
  通过改进热处理方式,即进行重淬1~2次,提高了该类轧辊的淬硬层,但每次重淬不仅需要一定的热处理费用,而且会使轧辊直径都要损失5mm左
右,同时轧辊在经过多次热处理后容易变形,难以满足高精度轧辊的形位公差要求。因此,研制深淬硬层冷轧辊不仅可以大幅度地降低冷轧辊的消耗
,减少轧辊在使用过程中的重新淬火次数,延长轧辊寿命,具有重大的经济效益。
  为了减少重淬消耗,提高轧辊的淬硬层深度、接触疲劳强度、韧性,延长其使用寿命,从20世纪70年代后期到80年代中期,国内外开始研究使用
铬含量在3%~5%的深淬硬层冷轧工作辊钢。3%铬冷轧辊不需重淬,且有效淬硬层深度可达到25~30mm,5%Cr冷轧辊有效淬硬层深度则达到40mm,其耐
磨性和抗事故性能也有显著提高。在这一阶段,国内试制了9Cr3MoV钢,国外一些制造厂也先后开发推广了深淬硬层冷轧辊,如美国的3.25%Cr钢和5%
Cr钢,日本的KantocRP53、FH13、MnMC3和MC5等。这些钢都采用高碳高合金材料,具有良好的硬度和耐磨性,但轧辊淬硬表面脆性大,接触疲劳寿命
低,质量不稳定。
  为提高淬硬层深及接触疲劳寿命,降低淬硬层脆性及过热敏感性,同时也为满足轧件对冷轧工作辊力学性能和使用性能的进一步要求,自20世纪
80年代中、后期,国外轧辊生产厂对5%Cr冷轧辊钢进行了化学成分的优化工作,主要是在5%Cr钢中增加钼、钒的含量或加入钛、镍等元素。添加
0.1%左右钛的5%Cr钢轧辊中,钛以碳氮化合物(TiCN)形式在基体中微细析出,经过摩擦损耗后TiCN脱落,在轧辊表面形成划痕,使适度的粗度再生。
在镀锡板轧机的实际操作中,有效利用粗糙度降低小的优点,从轧制初期就可高速轧制。
  在最终热处理过程中,对轧辊钢的淬火和加热限制在奥氏体中含碳量不超过0.6%的程度,然后进行尽可能强烈的冷却,这样就可以得到较深的淬
硬层。此时,轧辊的淬硬层组织除隐针马氏体(以板条为主)外,尚有约4%的碳化物和10%左右的残留奥氏体。轧辊的表面硬度(包括残余压应力的影响)
约为HS(D)95~99。最后,用低温回火将轧辊表面硬度调整到规定值,低温回火越充分,硬度偏低时韧性越好,抗热裂能力越高。钼、钒含量的增加导
致淬火后钢中含有较多的残余奥氏体,回火后大部分又转变为新马氏体,这样就有助于提高轧辊硬度,增强耐磨性并降低磨损面粗糙度。11
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2005年1月;中国冶金;第1期(总第86期);棒线材低温轧制技术发展;完卫国,;李祥才;(马鞍山钢铁股份有限公司技术中心,安徽马鞍山24;摘要:介绍了国内外棒线材低温轧制技术的发展情况;文献标识码:A;文章编号:1006―9356(2005)01―0;DevelopmentofLowTemperat;Technologyfor;Wire;andRod;WA
2005年1月中国冶金第1期(总第86期)棒线材低温轧制技术发展完卫国,李祥才(马鞍山钢铁股份有限公司技术中心,安徽马鞍山243000)摘要:介绍了国内外棒线材低温轧制技术的发展情况。叙述了低温轧制的节能效果、低温轧制过程的温度控制、低温轧制对成品质量及轧机负荷的影响。为国内在棒线材生产中进一步应用低温轧制工艺提供了有益的参考。关键词:低温轧制;棒材;线材;节能中图分类号:TG335.6文献标识码:A文章编号:1006―9356(2005)01―0011-06DevelopmentofLowTemperatureRollingTechnologyforWireandRodWANWei―guo,LIXiang―cai(TechnicalCentre,MaanshanIronandSteelCo.,Ltd.,Maanshan243000,China)Abstract:Thispaperintroducesthesavingrollingdevelopmentoflowtemperaturerollingtechnologyforwireandrod.Energyoneffect,temperaturecontrollingandinfluencearethequalityofproductsandrollingloadinlowtemperaturedesrcribed.TheseprovideusefulreferenceforapplinglowtemperaturerollingtechnologywidelyinwireandrodrollinginChina.Keywords:lowtemperaturerolling;rod;wire;energysaving节能降耗始终是钢铁工业的一项重要任务,国内外近年来的生产实践证明,在轧钢生产中可通过降低坯料的再加热温度来实现节能[1 ̄4]。国内采用低温轧制技术已呈发展趋势[5 ̄1…。低温轧制就是将钢坯加热到低于常规加热温度、在低于常规热轧温度下进行的轧制,更确切地说是中温轧制,其主要目的是为了大幅度降低坯料加热所耗燃料、减少金属烧损。低温轧制的优点是:减少加热能耗;减少氧化烧损、提高成材率;提高轧钢加热炉的加热产量、延长1低温轧制的节能效果我国冶金产品的成本构成中,能源费用约占产品成本构成的30%[11|。现代钢铁生产由连铸到精轧成成品过程中,大部分能量消耗在钢坯再加热过程中,即总能耗的65%~900,4用于加热炉的燃耗(即冷坯加热)。用于轧制的能耗仅占10%~35%。某厂开坯车间和线材车间的燃耗分别占总能耗的87.9%和66.0%,动力消耗只占总能耗的12.1oA和34%[12|。据介绍[13’14],普通棒线材轧机,每吨钢材生产能耗约为650kW?h,其中约需520kW?h的能量用于钢坯加热到1150℃,而用于轧制的能量仅为110kW?h,实际每吨钢坯在该温度的物理热仅为230kW?h,加热炉的热效率等各种热损失超过50%。因此,轧钢节能的潜力主要来源于加热炉,降低炉子加热温度、实现低温轧制可以节约燃料消耗、降低总能耗。随着加热温度降低,氧化铁皮量显著减少。低温轧制在燃料消耗和氧化铁皮量的降低等方面所获得的效益完全能克服并超过轧制功率增加造成的成本增加。加热炉的寿命;减少轧辊的热应力疲劳裂纹和断辊以及氧化皮引起的磨损;降低脱碳层深度;提高产品的表面质量;细化晶粒、改善产品性能。低温轧制的缺点是:加大了轧材的变形抗力,从而加大了轧制力和轧制功率;降低了轧制时轧材的塑性,从而影响轧材的咬入;有时需降低道次压下量,增加道次。在棒线材连轧机生产中,从开轧到终轧温降很小,甚至升温,这就为实现低温轧制提供了条件。从现代棒线材连轧机的设备和技术条件上看,通过制定合理的压下规程,大部分轧机都具有实现低温轧制的可能性。作者简介:完卫国(1964一),男,大学本科,高级工程师;E-mmi:weiguoxx@163.corn;修订日期:2004一10―13中国冶金表2常规轧制与低温轧制的能耗和成本比较钢坯加热温度/℃项目1150950750瑞典Fagersta公司用≯70mmSSl650中碳钢坯经14道轧成10.5mm方钢时,750℃加热轧制比1150℃加热轧制节约能量约182kW?h/t,见表1。瑞典年产22万t普通低碳钢线棒材轧机采用低温轧制的节能创效情况见表2。据报道[6],棒材开轧温度从1000~1100℃降低到950~1050℃时,虽然轧钢能耗有所提高,但由于加热炉燃料消耗大大减少,因而可综合节能20%左右。可在800950℃对弹簧钢、轴承钢、工具钢和不锈钢进行低温轧制,轧制过程正常稳定,可节能85~130kW?h/t[13]。采用意大利达涅利公司的ESC轧机把加热温度从1150℃降到1℃,可节能23kW?h/t。080采取精轧机架前采用侧加热烧嘴、大压下粗轧机等措施。有人认为低温轧制不仅可降低加热温度,而且表1常规轧制与低温轧制的能耗kW?h/t可将终轧温度降低至奥氏体再结晶温度以下,除节能外还可明显提高产品的性能[16|,当然,这对精轧机的要求更高了。低温轧制的最佳加热温度与轧材的品种、外形、产品性能、轧机及轧辊情况等因素有关。一般其终轧温度控制在Ar。以上,以防止轧机过载、避免出2低温轧制过程的温度控制低温轧制与低合金钢、微合金化钢的低温控轧现轧制裂纹等缺陷、保证产品的力学性能。表3给出了一些钢种低温轧制的推荐加热温度。在低温轧制中要保证有较高的终轧温度,就要求在精轧机组采用较高的轧制速度。一般认为,小型棒材轧机的轧制速度在8~12m/s,轧件的散热损失与轧制变形摩擦热基本平衡;轧制速度>12m/s后,轧件温度与轧制速度呈正比增加;当轧制速度>30m/s时,终轧温度几乎与加热温度无关。图1给出了国外某线棒材轧机上常规轧制与低温轧制时14个机架的温度变化[16|。从图1中看出是不同的概念。前者是通过降低钢坯加热温度实现节能降耗;后者是通过控制较低的终轧温度改善钢材的性能。一般采用低温轧制工艺时需控制轧制过程中的温降,以降低中、精轧机的轧制负荷、保证产品的性能。钢坯的再加热温度降低后,可以通过精轧机组加速轧制产生的变形热和摩擦热来补偿,也可通过粗轧机组和精轧机组间增设高效辊道隔热保温装置来实现热补偿[15|。为保证有较高的终轧温度,还可表3一些钢种低温轧制的推荐加热温度化学成分/%钢号坯料尺寸/mm产品尺寸/mmZ708变形道次0OO加热温度/℃OOA810C184C253L97北叫mM踮∞∞O∞OO,57510X1003O8R250R300A810100X100265X265265X265∞媚蚰一∞踮O∞O%O∞O≠34240X153中碳高碳240X153:o踮O第86期完卫国等:棒线材低温轧制技术发展1020000芝1魁980赙960p\02468lO121416机架号图3150越赠mill方坯轧制币16iron螺纹钢时各机架轧件温度1一常规轧制;图12一低温轧制常规轧制与低温轧制时各机架的温度变化750℃低温轧制时,整个轧制过程温度的变化较平稳,散失的热量与从变形和摩擦中得到的热量基本平衡。在精轧机组,常规轧制与低温轧制的温度比较接近。图2显示了普通轧机1150℃加热轧制和意大利达涅利公司ESC轧机l080℃加热轧制的各机架温度变化。8架以后轧件的温度是升高的,且终轧温终轧速度100m/s;1表面温度;2一中心温度;3一平均温度圈4线材轧机轧制币5.5mm线材的温降曲线后轧件温度已高于初始道次温度,后经过水冷使精轧温度有所降低。低温出钢时,加热炉滑轨和炉筋管造成的黑印程度以及钢坯温度的不均匀程度会随之增加,因此低温加热更应注意减轻钢坯加热温度不均匀现象。总之,从棒线材连轧机各机架轧件温度和低温轧制对轧制温度控制要求来看,棒线材连轧机采用低温轧制工艺是可能的。低温轧制时的温度选择,主要受轧制材料的塑性和轧制设备(特别是辊径)强度、能力的限制,故在采用低温轧制前要对轧机强度、电机能力和材料的塑性等进行仔细的核实。度与开轧温度基本无关,不同开轧温度轧件的终轧温度趋于一致。3低温轧制对成品质量的影响3.1低温轧制与力学性能低温轧制的加热温度低于常规轧制的加热温度,其钢坯加热时奥氏体晶粒尺寸大大减小了。由1一普通轧机;图22一ESC轧机ESC轧机1080℃加热与普通轧机r150℃加热轧制时轧件温度比较于精轧阶段低温轧制与常规轧制的温度逐渐趋于一致,低温轧制钢材的晶粒较细小,故一般而言,低温轧制钢材的性能与常规轧制钢材的性能相近,或低图3是国内某厂棒材连轧机将150mm方坯经17道次轧成庐16mm螺纹钢时,各机架轧件温度实测结果[17|。从图3可见,1020℃开轧、1030℃终轧过程中,只有中间几个道次的轧制温度略有下降,终轧温度过高使得产品晶粒粗大、成品孔咬入不好,生产中采取的措施是在成品孔前对轧件浇水冷却,使轧件温度稍下降。图4是国外某厂高速线材轧机轧制声5.5mm线材的温降曲线[1引,尽管出炉温度为950℃,但中轧机温轧制钢材的某些性能略有提高。具体低温轧制对性能的影响情况还与加热工艺、轧制工艺、钢中合金元素的种类、质量分数等多种因素有关。需要指出的是V、Nb、Ti等微合金化钢一般不宜进行低温加热,加热温度太低,将不利于微合金化元素溶人奥氏体中,发挥其细化晶粒和析出强化的作用。表4[1叩是实验室条件下不同加热温度轧制的25SiMn和AY。F钢材的性能,采用高温和低温条件14中国冶金轧制,成品性能都符合国家标准。前苏联乌克兰特钢研究所对冷镦用的15―40Cr结构钢进行了控制轧制和直接低温轧制对比试验。结果表明,800~1000℃低温加热后直接轧制可使晶粒明显细化和碳化物球化,强度虽稍有下降但提高了塑韧性,因而可直接冷镦而不需要再先球化退火,金属烧损也明显降低,见表5。表425SiMn和A。F钢常规轧制和低温轧制成品性能表515-40Cr钢不同加热温度轧制后的性能3.2低温轧制与表面质量低温轧制使钢坯加热温度明显降低,从而显著减少了钢坯的氧化烧损。同时可改变氧化皮中FeO、Fe。O。、Fe。O。的比例,使氧化皮易脱落,改善了钢材表面质量[9]。3.3临界点温度轧制[19]与铁素体区轧制[20]临界点温度轧制与铁素体区轧制已试验用于板带产品,通过细化晶粒提高了产品的性能,改善了产品质量。此对棒线产品新工艺研究有一定借鉴价值。临界点温度轧制是在略高于或恰处临界点Ar3温度轧制的技术。通过在奥氏体未再结晶区轧制,可获得尺寸为1~2tzm的等轴细晶,获得性能优异的产品。铁素体区轧制的开轧温度与一般低温轧制相当,而终轧温度更低。其在一定的温度条件下轧制负荷更低,这是由于相变引起位错密度降低所致。此工艺可生产更簿规格的热带产品,还可减少轧后冷却水耗量,或缩短水冷线长度。铁素体区轧制产品氧化皮生成量低(见图5),随后的酸洗效率也得以改善,可获得较强的(111}织构(见图6),从而有利于提高冲压用板的塑性应变比。12毒1:萋6终轧温度840℃,卷曲温度660℃薜:/‘终轧温度780℃查些望堡680。0温度700℃,卷曲温度400℃01020304050时间,s图5不同终轧温度和卷取温度对氧化皮厚度的影响图6轧制温度对{111}织构取向密度的影响4低温轧制与轧机负荷降低轧制温度必然导致轧材变形抗力增加,进行低温轧制时,必须对轧机负荷进行仔细的核算和验证,孔型设计时应合理地分配各机架的压下量。低温轧制首先在粗轧机上进行,而精轧机的轧件温度与常规轧制的基本一致。只要轧机的轧辊强度和电机功率足够大,就可进行低温轧制。不同轧制温度轧制25SiMn钢时轧制力的变化见图7,Formaster-Press和Gleeble模拟试验机试验与轧制试验结果见表6[1…。从图7和表6可见,轧制温度降低后,变形抗力增加了,表6中模拟试验与轧制试验的结果有所差异。Gleeble模拟试验机试验得出的变形程度与变形抗力的关系见图8[21|,从图8可见,当变形程度从35%增加到50%时,变形抗力增加较平缓。图9是热模拟试验机上测得的20MnSi钢的变形抗力随变形温度的变化,变形速度为lO/s,850℃变形抗力约是1150℃的1.8倍,900℃变形抗力约是1050℃的1.8倍。在不改变设备条件下优化孔型设计和压下规程可使轧机各机架电机负荷合理分配,实现低温轧制[17】。棒材低温轧制时采用相对等负荷法进行孑L型设计,可改变轧件尺寸、均衡轧制负荷,避免出现“尖峰”负荷[22】。选取轧机额定功率相对利用系数时,第86期完卫国等:棒线材低温轧制技术发展表6Formaster-Press和Gleeble模拟试验机试验与轧制试验结果注:材料25SiMn,r一35.o%;e一3.836/s;分子为变形抗力(MPa),分母为相对于1150℃轧制所增加的百分比。重主蚕堪1r=36.40%;2一r一27.85%;3一r―19.40%图7不同轧制温度轧制25SiMn钢时轧制力的变化重爨蓑图8变形程度与变形抗力的关系(s=3.836/s)重羹蓑图920MnSi钢的变形抗力随变形温度的变化1~4架按额定功率的85oA、5~8架按额定功率的75%、9~12架按按额定功率的80%作为优化设计的目标。各机架额定功率相对利用系数的计算值与实测值见图10。试验表明[2¨,用油一水润滑剂进行热润滑轧制可使单位轧制压力和轧制扭矩平均下降20%左右,因压力降低还可减少轧机的弹跳变形。5结论(1)低温轧制是轧钢领域实现节能的新工艺,降低加热温度还可明显减少材料的烧损,提高成材率。该技术成熟可靠,在国外已有取得明显经济效益的实例。(2)从棒线材连轧机各机架轧件温度和低温轧制对轧制温度控制要求来看,棒线材连轧机采用低温轧制工艺是可能的。低温出钢时,加热炉滑轨和炉筋管造成的黑印程度以及钢坯温度的不均匀程度会随之增加,因此低温加热更应注意减轻钢坯加热温度不均匀现象。低温轧制时的温度选择,主要与轧制材料的塑性和轧制设备(特别是辊径)强度、能力有关,故在采用低温轧制前要对轧机强度、电机能力和材料的塑性等进行仔细的核算。(3)低温轧制钢材的性能与常规轧制钢材的性能相近,或低温轧制钢材的某些性能略有提高。采用低温轧制工艺不会对材料的力学性能产生不良影响。具体低温轧制对性能的影响情况还与加热工艺、轧制工艺、钢中合金元素的种类、含量等多种因逞95辍帕85髓*七靛75罂嚣65蚤黎55图10各机架额定功率相对利用系数的计算值与实测值包含各类专业文献、中学教育、行业资料、应用写作文书、幼儿教育、小学教育、外语学习资料、16棒线材低温轧制技术发展等内容。 
 唐钢、邢钢、涟钢、八一钢厂等曾尝试过用焊接法进行棒线材的无头轧制,也有厂家也尝 试过棒线材的低温轧制, 虽然取得了一些节能效果,但是一直未能成为主流轧制 技术...  (4) 全部产品可实现低温轧制,产品性能好,并可节能降耗。 2 国内高速线材生产技术的发展及现状(全面了解) 2.1 国内高速线材轧机的研制及使用情况 自 70 年代...  中国高速线材轧制生产技术... 2页 5财富值 棒线材低温轧制技术发展 6页 免费...前言 近 10 年来日本的轧钢生产虽随钢产量起伏而发生波动,但轧钢技术仍在不断...  完卫国, 李祥才 棒线材低温轧制技术发展 马鞍山钢铁股份有限公司 技术中心,安徽马鞍山.李泽武 高速线材的轧后控制冷却技术 11.练瑞民 1, 2 ,刘静 2 ...  在我国的技术发展与现状;简介高速线材轧机的发展。 ...1990 年投产的巴西Belgo 厂棒线材轧机, 生产φ 5....4) 低温轧制、控轧挖冷、热装热送等技术的采用...  国际轧制技术发展_能源/化工_工程科技_专业资料。轧制技术国际轧制技术发展 曾经国际...棒线材低温轧制技术发展 6页 免费 控制轧制技术的高度发展 6页 免费 国外厚板...  低温轧制技术在钢铁工业中的应用浅谈_建筑/土木_工程科技_专业资料。钢铁方面论文...棒线材低温轧制技术发展 6页 免费 低温轧制技术在棒线材生... 4页 1下载券...  总体思路我国棒线材现代化的总体思路是: (1)我国地域广大,经济发展不平衡,对...(3)实施棒材低温轧制技术 据统计,棒材开轧温度从 ℃降低到 950~...  关键词 棒线材 特殊钢 发展 当今世界特殊钢工业生产技术发展十分迅速,工业发达国家相继开发了许 多新工艺、新技术和新设备,特殊钢的棒线材轧制工艺也发生了质的...

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