一种高合金线棒材生产工艺流程和轧机机列

摘要

本发明涉及一种高合金线棒材生产工艺流程和轧机机列,高合金金属液直接浇入电渣半连续铸造装置,半连铸成金属锭,加热后的热锭经2～4架三辊螺旋斜轧机开坯,然后进入横列布置的复二重式无扭无张半连轧粗轧机列,由粗轧末架轧机组轧出合金棒材,或再经横列布置的复二重式无扭无张半连轧精轧机列和精轧末架轧机组轧出合金线材,轧件由平围盘引导,该一火成材、短流程、高效而灵活的高合金线棒材生产模式可节能50～60%,提高成材率20～30%,降低成本30～40%。

说明书

本发明涉及一种高合金线棒材生产工艺流程和轧机机列，属于金属轧制的方法或轧机，以及轧制车间的布置等领域。

现有的高合金线棒材的生产流程和线棒材轧机机列，以及其所存在的问题如下。我们所指的高合金材料不仅是那些难变形的高合金钢，如各种牌号的高速钢、合金工具钢、高镍铬双相焊条钢、21-4N等一类阀门钢、Cr25Ni20耐热钢等，还包括铁基高温合金、镍基高温合金。这类材料在国民经济中很重要，但与普钢相比，每一种材料每年需求量不是很多，具体到线棒材，每一种上述材料每年需求量大部分处于几百吨到几千吨的范围内。然而，这些高合金线棒材料的售价很高，一般2～5万元/吨，部分达到10～20万元/吨。现代化生产这类高合金线棒材的特点是长流程，如现代化生产高速钢线棒的成熟工艺流程，以德国TEW公司KREFELD厂的高速钢线棒生产线为例：

冶炼(15吨电弧炉，30吨带电磁搅拌电弧炉，化学分析用红外线定碳、硫，直读光谱分析W、Mo、Cr、V，微机控制，自动显示数据)→下注法浇铸(800、600、500公斤方、圆锭)→加热(钢锭红转)→一次开坯(2000吨快锻开成220方坯、热切割两段)→加热(红转入环形炉)→二次开坯(1000吨精锻开成90～120方坯、热切割)→去应力退火→矫直→抛丸去鳞→超声波、涡流探伤→修磨、扒皮→步进炉加热→平立辊轧机组(共22架分四组)连轧成中小型材及φ5.5～28mm盘卷→可控气氛辊底炉和可控气氛罩式炉退火。经四火成材。

21-4N等一类阀门钢现代化生产工艺基本上和高速钢相似，但由于热轧成品不是精密圆钢，热轧后要退火、酸洗、冷拔、退火，生产流程更长、更复杂。此外，高镍铬双相焊条钢、耐热钢和高温合金在连轧之前，依然要经过多火锻造和修磨。

这种长流程工艺的不足在于：1、由贵金属组成的高合金材料在生产过程中由于切除帽口、多次切头切尾、多次加热烧损、多次修磨以及轧制中的中间废品，造成总成材率低下(40～70％)和加工费高；2、多火加热以及成材率低，造成单位产品总能耗高；3、钢锭的内部显微和粗视缺陷造成成品质量不高，如晶粒粗大不均匀、粗大网状碳化物存在、气体、夹杂等；4、连轧方式导致连轧参数不能适应所有钢种、生产任意规格产品困难、生产各种规格精密线棒材困难、中间废品多。总之，缺少生产各种高合金钢材所要求的灵活性。

目前国内外高合金钢和合金线棒材市场的发展方向是：1、品种多样化，规格、型号越来越多，难变形材料越来越多；2、质量要求越来越高；3、批次订货量越来越少，订货合同很多是几百公斤到几吨；4、交货期越来越短；5、要求降低高合金材料价格。显然，当前国内外生产高合金材料的工艺流程满足不了这些要求。

当前生产高合金线棒材的轧机机列主要是：1、连轧机列，它们分为平-立粗轧机组加摩根无扭微张精轧机组和Y形三辊连轧组，其共同点都是与大炼钢和大单重、大规模生产相联系，与上述高合金材料市场的发展方向相矛盾，缺少灵活性。一套连轧参数固定孔型什么都轧，什么都轧不好，造成总成材率下降，就是Y形三辊轧机在实际生产中也只用来生产有限的钢种，照顾合金钢大路货，而对具有非常高的热强度的高合金材料来说，类似摩根机组悬臂辊根本无法顺利生产；2、瑞典连续围盘轧机，专门设计用来生产合金钢，但事故频繁，总成材率太低，已不再新建；3、老的横列式轧机，在生产高合金线棒时有其灵活性高的优点，但单重小、效率低，也不符合当前高合金线棒材市场的要求。

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷和不足，提出一个全新的工艺流程，即一种高合金线棒材生产工艺流程和轧机机列，按照这个流程，可以实现短流程、高效率、低成本、高质量、灵活地生产各种各类高合金材料线棒材，从根本上解决当前国内外生产高合金材料线棒材存在的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明是一种高合金线棒材生产工艺流程和轧机机列，它包括4～10台中频感应电炉，提供高合金金属液，2～4台化渣炉，12～20台液体金属电渣半连续铸造装置，1～2座金属锭加热炉，在轧制线上有2～4架三辊螺旋斜轧机和一系列Y形三辊轧机或短应力线轧机，4～10台中频感应电炉炼出的高合金金属液直接浇入液体金属电渣半连续铸造装置，半连铸成金属锭，金属锭经精整工段精整后，装入加热炉，加热后的热锭经辊道，由纵列的三架三辊螺旋斜轧机进行开坯，然后坯料进入横列布置的复二重式无扭无张半连轧粗轧机列，由粗轧末架轧机组轧出合金棒材，或再经横列布置的复二重式无扭无张半连轧精轧机列和精轧末架轧机组轧出合金线材，轧件从一个二重机组进入下一个二重机组时，由平围盘引导。

复二重式无扭无张半连轧粗轧机列和复二重式无扭无张半连轧精轧机列以及粗轧末架轧机组和精轧末架轧机组，由Y形三辊轧机组成，每一组二重机组的第一道轧机均为上传动Y形三辊轧机，第二道轧机均为下传动Y形三辊轧机，各轧机机组间由平围盘引导轧件，所有平围盘均在一个水平面内，所有每一架轧机都单独传动，减速机的高速轴端一对锥形齿轮经过传动轴将直流电机引出机列之外。

复二重式无扭无张半连轧粗轧机列和复二重式无扭无张半连轧精轧机列以及粗轧末架轧机组和精轧末架轧机组，还可由短应力线轧机机组组成，每一组二重机组中的第一架轧机和第二架轧机分别对应相互呈垂直布置，各与地面成45°夹角，各二重机组横向交替布置以缩短机组间的横向距离，通过联轴器和液压装置，以移动轧机更换轧槽。

Y形三辊轧机机列中第一横列的最后两个机组为一组合，最后前机组为无序尺寸调整减径机组，最后机组为精密圆钢无序尺寸调整定径机组，以生产高合金棒材(φ12～50毫米)，第二横列的最后两个机组为另一组合，最后前机组为无序尺寸调整减径机组，最后机组为精密圆钢无序尺寸调整定径机组，以生产高合金线材(φ5～12毫米)。

短应力线轧机机列中，第一横列的最后两个机组为一组合，最后前机组为无序尺寸调整减径机组，最后机组为精密圆钢无序尺寸调整定径机组，以生产高合金棒材(φ12～50毫米)，第二横列的最后两个机组为另一组合，最后前机组为无序尺寸调整减径机组，最后机组为精密圆钢无序尺寸调整定径机组，以生产高合金线材(φ5～12毫米)，在换规格时，通过换轧槽，最多换轧辊，而不用换机座，即可实现无序调整尺寸。

新的工艺流程可以简单表示如下：

0.5～1吨中频感应炉冶炼→液体金属电渣半连续铸造锭子→步进式加热炉加热→三架螺旋斜轧机开坯出圆轧件→横列复二重式无扭无张半连轧粗轧机列(Y形三辊轧机或短应力线轧机)轧出棒材→横列复二重式无扭无张半连轧精轧机列(Y形三辊轧机或短应力线轧机)轧出线材成品→辊底炉热处理。

对比新旧两种工艺流程，可见本发明的优点：1、流程短，电渣重熔锭子一火成材；2、灵活性大，冶炼方面小炉子可以迅速小批量地改换品种，轧制方面可以任意改换规格；在螺旋斜轧机上可出φ50～φ110毫米精密圆钢，在粗轧机组上可出φ12～φ50毫米棒材，在精轧机组上可出φ5～φ12毫米线材；3、线棒材质量好，冶炼采用电渣新技术可保证冶金质量，轧制采用螺旋轧制和先进轧机，精轧圆钢机组保证了最小尺寸公差和轧材内外质量；4、经济效益显著，吨产品总能耗至少下降50～60％，总成材率提高20～30％，总成本下降30～40％。

附图1是本发明的工艺流程及设备布置总示意图；

附图2是三架螺旋斜轧机与Y形三辊轧机机列的布置图；

附图3是复二重式无扭无张半连轧轧机一个机组的示意图；

附图4-1是上传动Y形三辊轧机机座及传动系统的正视示意图；(弧三角孔型)

附图4-2是上传动Y形三辊轧机机座及传动系统的俯视示意图；(弧三角孔型)

附图5-1是下传动Y形三辊轧机机座及传动系统的正视示意图；(圆孔型)

附图5-2是下传动Y形三辊轧机机座及传动系统的俯视示意图；(圆孔型)

附图6是三架螺旋斜轧机与短应力线轧机机列的布置图；

附图7是短应力线轧机(与地平面成45°)的安装示意图；

附图8是与附图7所示短应力线轧机同一机组的另一短应力线轧机(与地平面成反45°)的安装示意图；

附图9是无扭无张短应力线轧机机组的正视图(椭进圆)；

附图10是无扭无张短应力线轧机机组的俯视图(椭进圆)；

下面结合附图介绍实施例：

一种高合金线棒材生产工艺流程和轧机机列，它包括6台中频感应电炉(2)，提供高合金金属液，2台化渣炉(4),12台液体金属电渣半连续铸造装置(3),1座金属锭加热炉(6)，在轧制线上有三架三辊螺旋斜轧机(8、10、12)和辊道(7、9、11、13)，以及一系列Y形三辊轧机或短应力线轧机，在原料工段(1)备好冶炼所需的原料和辅料，送到中频感应电炉(2)冶炼，炼出的高合金金属液直接浇入液体金属电渣半连续铸造装置(3)，半连铸成金属锭(φ80～130毫米)，2台化渣炉(4)保证液渣供应，金属锭经精整工段(5)精整后，及时红装进入加热炉(6)，加热后的热锭经辊道(7)，由纵列的三架三辊螺旋斜轧机(8、10、12)进行开坯，轧出φ50～60毫米圆坯，然后坯料进入横列布置的复二重式无扭无张半连轧粗轧机列(14～20)，由粗轧末架轧机组(21)轧出φ12～50毫米高合金棒材，送入棒材冷却、缓冷区，或再经横列布置的复二重式无扭φ5～12毫米高合金线材，送入线材冷却、缓冷区，轧件从一个二重机组进入下一个二重机组时，由平围盘(62～74、113～124)引导。

复二重式无扭无张半连轧粗轧机列(14～20)和复二重式无扭无张半连轧精轧机列(22～28)以及粗轧末架轧机组(21)和精轧末架轧机组(29)，由Y形三辊轧机组成，每一组二重机组的第一道轧机均为上传动Y形三辊轧机(30、32、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60)，第二道轧机均为下传动Y形三辊轧机(31、33、35、37、39、41、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61)，各轧机机组间由平围盘(62～74)引导轧件，所有平围盘均在一个水平面内，所有每一架轧机(75、132)都单独传动，减速机(77、134)的高速轴端一对锥形齿轮(78、79)和(84、146)经过传动轴(80、147)将直流电机引出机列之外，可以缩短各轧机机组之间的横向距离。

复二重式无扭无张半连轧粗轧机列(14～20)和复二重式无扭无张半连轧精轧机列(22～28)以及粗轧末架轧机组(21)和精轧末架轧机组(29)，还可由短应力线轧机机组组成，每一组二重机组中的第一架轧机(81、83、85、87、89、91、93、95、97、99、101、103、105、107、109、111)和第二架轧机(82、84、86、88、90、92、94、96、98、100、102、104、106、108、110、112)分别对应相互呈垂直布置，各与地面成45°夹角，各二重机组横向交替布置，可以明显地缩短机组间的横向距离，通过联轴器(128～131)及(141～144)和液压装置(137、150)，以移动轧机更换轧槽。

Y形三辊轧机机列中第一横列的最后前机组(42、43)和最后机组(44、45)为一组合，最后前机组(42、43)为无序尺寸调整减径机组，最后机组(44、45)为精密圆钢无序尺寸调整定径机组，以生产高合金棒材(φ12～50毫米)，第二横列的最后前机组(58、59)和最后机组(60、61)为另一组合，最后前机组(58、59)为无序尺寸调整减径机组，最后机组(60、61)为精密圆钢无序尺寸调整定径机组，以生产高合金线材(φ5～12毫米)。

短应力线轧机机列中，第一横列的最后前机组(93、94)和最后机组(95、96)为一组合，最后前机组(93、94)为无序尺寸调整减径机组，最后机组(95、96)为精密圆钢无序尺寸调整定径机组，以生产高合金棒材(φ12～50毫米)，第二横列的最后前机组(109、110)和最后机组(111、112)为另一组合，最后前机组(109、110)为无序尺寸调整减径机组，最后机组(111、112)为精密圆钢无序尺寸调整定径机组，以生产高合金线材(φ5～12毫米)，在换规格时，通过换轧槽，最多换轧辊，而不用换机座，即可实现无序调整尺寸。具体来说，如附图7～10所示，短应力线轧机座125、138中的轧辊126、127和139、140经与其相联的可轴向移动的齿轴节130、131、143、144插入与连体机座相联的齿套式联轴节128、129和141、142中，减速和分轴联体箱经联轴节分别和直流电机相联。两轧机轧辊按45°交叉对准中心，依靠移动底座135、148和固定底座136、149以及轴向移动调整液压装置137、150，交叉移动更换孔型。