一種高合金線棒材生產工藝流程和軋機機列的製作方法

2023-05-04 18:53:06 1

專利名稱：一種高合金線棒材生產工藝流程和軋機機列的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高合金線棒材生產工藝流程和軋機機列，屬於金屬軋制的方法或軋機，以及軋制車間的布置等領域。
現有的高合金線棒材的生產流程和線棒材軋機機列，以及其所存在的問題如下。我們所指的高合金材料不僅是那些難變形的高合金鋼，如各種牌號的高速鋼、合金工具鋼、高鎳鉻雙相焊條鋼、21-4N等一類閥門鋼、Cr25Ni20耐熱鋼等，還包括鐵基高溫合金、鎳基高溫合金。這類材料在國民經濟中很重要，但與普鋼相比，每一種材料每年需求量不是很多，具體到線棒材，每一種上述材料每年需求量大部分處於幾百噸到幾千噸的範圍內。然而，這些高合金線棒材料的售價很高，一般2～5萬元/噸，部分達到10～20萬元/噸。現代化生產這類高合金線棒材的特點是長流程，如現代化生產高速鋼線棒的成熟工藝流程，以德國TEW公司KREFELD廠的高速鋼線棒生產線為例冶煉(15噸電弧爐，30噸帶電磁攪拌電弧爐，化學分析用紅外線定碳、硫，直讀光譜分析W、Mo、Cr、V，微機控制，自動顯示數據)→下注法澆鑄(800、600、500公斤方、圓錠)→加熱(鋼錠紅轉)→一次開坯(2000噸快鍛開成220方坯、熱切割兩段)→加熱(紅轉入環形爐)→二次開坯(1000噸精鍛開成90～120方坯、熱切割)→去應力退火→矯直→拋丸去鱗→超聲波、渦流探傷→修磨、扒皮→步進爐加熱→平立輥軋機組(共22架分四組)連軋成中小型材及φ5.5～28mm盤卷→可控氣氛輥底爐和可控氣氛罩式爐退火。經四火成材。
21-4N等一類閥門鋼現代化生產工藝基本上和高速鋼相似，但由於熱軋成品不是精密圓鋼，熱軋後要退火、酸洗、冷拔、退火，生產流程更長、更複雜。此外，高鎳鉻雙相焊條鋼、耐熱鋼和高溫合金在連軋之前，依然要經過多火鍛造和修磨。
這種長流程工藝的不足在於1、由貴金屬組成的高合金材料在生產過程中由於切除帽口、多次切頭切尾、多次加熱燒損、多次修磨以及軋制中的中間廢品，造成總成材率低下(40～70％)和加工費高；2、多火加熱以及成材率低，造成單位產品總能耗高；3、鋼錠的內部顯微和粗視缺陷造成成品質量不高，如晶粒粗大不均勻、粗大網狀碳化物存在、氣體、夾雜等；4、連軋方式導致連軋參數不能適應所有鋼種、生產任意規格產品困難、生產各種規格精密線棒材困難、中間廢品多。總之，缺少生產各種高合金鋼材所要求的靈活性。
目前國內外高合金鋼和合金線棒材市場的發展方向是1、品種多樣化，規格、型號越來越多，難變形材料越來越多；2、質量要求越來越高；3、批次訂貨量越來越少，訂貨合同很多是幾百公斤到幾噸；4、交貨期越來越短；5、要求降低高合金材料價格。顯然，當前國內外生產高合金材料的工藝流程滿足不了這些要求。
當前生產高合金線棒材的軋機機列主要是1、連軋機列，它們分為平-立粗軋機組加摩根無扭微張精軋機組和Y形三輥連軋組，其共同點都是與大煉鋼和大單重、大規模生產相聯繫，與上述高合金材料市場的發展方向相矛盾，缺少靈活性。一套連軋參數固定孔型什麼都軋，什麼都軋不好，造成總成材率下降，就是Y形三輥軋機在實際生產中也只用來生產有限的鋼種，照顧合金鋼大路貨，而對具有非常高的熱強度的高合金材料來說，類似摩根機組懸臂輥根本無法順利生產；2、瑞典連續圍盤軋機，專門設計用來生產合金鋼，但事故頻繁，總成材率太低，已不再新建；3、老的橫列式軋機，在生產高合金線棒時有其靈活性高的優點，但單重小、效率低，也不符合當前高合金線棒材市場的要求。
本發明的目的就是針對現有技術的缺陷和不足，提出一個全新的工藝流程，即一種高合金線棒材生產工藝流程和軋機機列，按照這個流程，可以實現短流程、高效率、低成本、高質量、靈活地生產各種各類高合金材料線棒材，從根本上解決當前國內外生產高合金材料線棒材存在的問題。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的。
本發明是一種高合金線棒材生產工藝流程和軋機機列，它包括4～10臺中頻感應電爐，提供高合金金屬液，2～4臺化渣爐，12～20臺液體金屬電渣半連續鑄造裝置，1～2座金屬錠加熱爐，在軋制線上有2～4架三輥螺旋斜軋機和一系列Y形三輥軋機或短應力線軋機，4～10臺中頻感應電爐煉出的高合金金屬液直接澆入液體金屬電渣半連續鑄造裝置，半連鑄成金屬錠，金屬錠經精整工段精整後，裝入加熱爐，加熱後的熱錠經輥道，由縱列的三架三輥螺旋斜軋機進行開坯，然後坯料進入橫列布置的復二重式無扭無張半連軋粗軋機列，由粗軋末架軋機組軋出合金棒材，或再經橫列布置的復二重式無扭無張半連軋精軋機列和精軋末架軋機組軋出合金線材，軋件從一個二重機組進入下一個二重機組時，由平圍盤引導。
復二重式無扭無張半連軋粗軋機列和復二重式無扭無張半連軋精軋機列以及粗軋末架軋機組和精軋末架軋機組，由Y形三輥軋機組成，每一組二重機組的第一道軋機均為上傳動Y形三輥軋機，第二道軋機均為下傳動Y形三輥軋機，各軋機機組間由平圍盤引導軋件，所有平圍盤均在一個水平面內，所有每一架軋機都單獨傳動，減速機的高速軸端一對錐形齒輪經過傳動軸將直流電機引出機列之外。
復二重式無扭無張半連軋粗軋機列和復二重式無扭無張半連軋精軋機列以及粗軋末架軋機組和精軋末架軋機組，還可由短應力線軋機機組組成，每一組二重機組中的第一架軋機和第二架軋機分別對應相互呈垂直布置，各與地面成45°夾角，各二重機組橫向交替布置以縮短機組間的橫向距離，通過聯軸器和液壓裝置，以移動軋機更換軋槽。
Y形三輥軋機機列中第一橫列的最後兩個機組為一組合，最後前機組為無序尺寸調整減徑機組，最後機組為精密圓鋼無序尺寸調整定徑機組，以生產高合金棒材(φ12～50毫米)，第二橫列的最後兩個機組為另一組合，最後前機組為無序尺寸調整減徑機組，最後機組為精密圓鋼無序尺寸調整定徑機組，以生產高合金線材(φ5～12毫米)。
短應力線軋機機列中，第一橫列的最後兩個機組為一組合，最後前機組為無序尺寸調整減徑機組，最後機組為精密圓鋼無序尺寸調整定徑機組，以生產高合金棒材(φ12～50毫米)，第二橫列的最後兩個機組為另一組合，最後前機組為無序尺寸調整減徑機組，最後機組為精密圓鋼無序尺寸調整定徑機組，以生產高合金線材(φ5～12毫米)，在換規格時，通過換軋槽，最多換軋輥，而不用換機座，即可實現無序調整尺寸。
新的工藝流程可以簡單表示如下0.5～1噸中頻感應爐冶煉→液體金屬電渣半連續鑄造錠子→步進式加熱爐加熱→三架螺旋斜軋機開坯出圓軋件→橫列復二重式無扭無張半連軋粗軋機列(Y形三輥軋機或短應力線軋機)軋出棒材→橫列復二重式無扭無張半連軋精軋機列(Y形三輥軋機或短應力線軋機)軋出線材成品→輥底爐熱處理。
對比新舊兩種工藝流程，可見本發明的優點1、流程短，電渣重熔錠子一火成材；2、靈活性大，冶煉方面小爐子可以迅速小批量地改換品種，軋制方面可以任意改換規格；在螺旋斜軋機上可出φ50～φ110毫米精密圓鋼，在粗軋機組上可出φ12～φ50毫米棒材，在精軋機組上可出φ5～φ12毫米線材；3、線棒材質量好，冶煉採用電渣新技術可保證冶金質量，軋制採用螺旋軋制和先進軋機，精軋圓鋼機組保證了最小尺寸公差和軋材內外質量；4、經濟效益顯著，噸產品總能耗至少下降50～60％，總成材率提高20～30％，總成本下降30～40％。
附

圖1是本發明的工藝流程及設備布置總示意圖；附圖2是三架螺旋斜軋機與Y形三輥軋機機列的布置圖；附圖3是復二重式無扭無張半連軋軋機一個機組的示意圖；附圖4-1是上傳動Y形三輥軋機機座及傳動系統的正視示意圖；(弧三角孔型)附圖4-2是上傳動Y形三輥軋機機座及傳動系統的俯視示意圖；(弧三角孔型)附圖5-1是下傳動Y形三輥軋機機座及傳動系統的正視示意圖；(圓孔型)附圖5-2是下傳動Y形三輥軋機機座及傳動系統的俯視示意圖；(圓孔型)附圖6是三架螺旋斜軋機與短應力線軋機機列的布置圖；附圖7是短應力線軋機(與地平面成45°)的安裝示意圖；附圖8是與附圖7所示短應力線軋機同一機組的另一短應力線軋機(與地平面成反45°)的安裝示意圖；附圖9是無扭無張短應力線軋機機組的正視圖(橢進圓)；附圖10是無扭無張短應力線軋機機組的俯視圖(橢進圓)；下面結合附圖介紹實施例
一種高合金線棒材生產工藝流程和軋機機列，它包括6臺中頻感應電爐(2)，提供高合金金屬液，2臺化渣爐(4),12臺液體金屬電渣半連續鑄造裝置(3),1座金屬錠加熱爐(6)，在軋制線上有三架三輥螺旋斜軋機(8、10、12)和輥道(7、9、11、13)，以及一系列Y形三輥軋機或短應力線軋機，在原料工段(1)備好冶煉所需的原料和輔料，送到中頻感應電爐(2)冶煉，煉出的高合金金屬液直接澆入液體金屬電渣半連續鑄造裝置(3)，半連鑄成金屬錠(φ80～130毫米)，2臺化渣爐(4)保證液渣供應，金屬錠經精整工段(5)精整後，及時紅裝進入加熱爐(6)，加熱後的熱錠經輥道(7)，由縱列的三架三輥螺旋斜軋機(8、10、12)進行開坯，軋出φ50～60毫米圓坯，然後坯料進入橫列布置的復二重式無扭無張半連軋粗軋機列(14～20)，由粗軋末架軋機組(21)軋出φ12～50毫米高合金棒材，送入棒材冷卻、緩冷區，或再經橫列布置的復二重式無扭φ5～12毫米高合金線材，送入線材冷卻、緩冷區，軋件從一個二重機組進入下一個二重機組時，由平圍盤(62～74、113～124)引導。
復二重式無扭無張半連軋粗軋機列(14～20)和復二重式無扭無張半連軋精軋機列(22～28)以及粗軋末架軋機組(21)和精軋末架軋機組(29)，由Y形三輥軋機組成，每一組二重機組的第一道軋機均為上傳動Y形三輥軋機(30、32、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60)，第二道軋機均為下傳動Y形三輥軋機(31、33、35、37、39、41、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61)，各軋機機組間由平圍盤(62～74)引導軋件，所有平圍盤均在一個水平面內，所有每一架軋機(75、132)都單獨傳動，減速機(77、134)的高速軸端一對錐形齒輪(78、79)和(84、146)經過傳動軸(80、147)將直流電機引出機列之外，可以縮短各軋機機組之間的橫向距離。
復二重式無扭無張半連軋粗軋機列(14～20)和復二重式無扭無張半連軋精軋機列(22～28)以及粗軋末架軋機組(21)和精軋末架軋機組(29)，還可由短應力線軋機機組組成，每一組二重機組中的第一架軋機(81、83、85、87、89、91、93、95、97、99、101、103、105、107、109、111)和第二架軋機(82、84、86、88、90、92、94、96、98、100、102、104、106、108、110、112)分別對應相互呈垂直布置，各與地面成45°夾角，各二重機組橫向交替布置，可以明顯地縮短機組間的橫向距離，通過聯軸器(128～131)及(141～144)和液壓裝置(137、150)，以移動軋機更換軋槽。
Y形三輥軋機機列中第一橫列的最後前機組(42、43)和最後機組(44、45)為一組合，最後前機組(42、43)為無序尺寸調整減徑機組，最後機組(44、45)為精密圓鋼無序尺寸調整定徑機組，以生產高合金棒材(φ12～50毫米)，第二橫列的最後前機組(58、59)和最後機組(60、61)為另一組合，最後前機組(58、59)為無序尺寸調整減徑機組，最後機組(60、61)為精密圓鋼無序尺寸調整定徑機組，以生產高合金線材(φ5～12毫米)。
短應力線軋機機列中，第一橫列的最後前機組(93、94)和最後機組(95、96)為一組合，最後前機組(93、94)為無序尺寸調整減徑機組，最後機組(95、96)為精密圓鋼無序尺寸調整定徑機組，以生產高合金棒材(φ12～50毫米)，第二橫列的最後前機組(109、110)和最後機組(111、112)為另一組合，最後前機組(109、110)為無序尺寸調整減徑機組，最後機組(111、112)為精密圓鋼無序尺寸調整定徑機組，以生產高合金線材(φ5～12毫米)，在換規格時，通過換軋槽，最多換軋輥，而不用換機座，即可實現無序調整尺寸。具體來說，如附圖7～10所示，短應力線軋機座125、138中的軋輥126、127和139、140經與其相聯的可軸向移動的齒軸節130、131、143、144插入與連體機座相聯的齒套式聯軸節128、129和141、142中，減速和分軸聯體箱經聯軸節分別和直流電機相聯。兩軋機軋輥按45°交叉對準中心，依靠移動底座135、148和固定底座136、149以及軸向移動調整液壓裝置137、150，交叉移動更換孔型。
權利要求
1.一種高合金線棒材生產工藝流程和軋機機列，它包括4～10臺中頻感應電爐(2)，提供高合金金屬液，2～4臺化渣爐(4),12～20臺液體金屬電渣半連續鑄造裝置(3),1-2座金屬錠加熱爐(6)，在軋制線上有2～4架三輥螺旋斜軋機(8、10、12)和一系列Y形三輥軋機或短應力線軋機，其特徵在於中頻感應電爐(2)煉出的高合金金屬液直接澆入液體金屬電渣半連續鑄造裝置(3)，半連鑄成金屬錠，金屬錠經精整工段(5)精整後，裝入加熱爐(6)，加熱後的熱錠經輥道(7、9、11、13)，由縱列的2～4架三輥螺旋斜軋機(8、10、12)進行開坯，然後坯料進入橫列布置的復二重式無扭無張半連軋粗軋機列(14～20)，由粗軋末架軋機組(21)軋出合金棒材，或再經橫列布置的復二重式無扭無張半連軋精軋機列(22～28)和精軋末架軋機組(29)軋出合金線材，軋件從一個二重機組進入下一個二重機組時，由平圍盤引導。
2.根據權利要求1所述的生產工藝流程和軋機機列，其特徵在於所述的復二重式無扭無張半連軋粗軋機列(14～20)和復二重式無扭無張半連軋精軋機列(22～28)以及粗軋末架軋機組(21)和精軋末架軋機組(29)，由Y形三輥軋機組成，每一組二重機組的第一道軋機均為上傳動Y形三輥軋機(30、32、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60)，第二道軋機均為下傳動Y形三輥軋機(31、33、35、37、39、41、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61)，各軋機機組間由平圍盤(62～74、113～124)引導軋件，所有平圍盤均在一個水平面內，所有每一架軋機(75、132)都單獨傳動，減速機(77、134)的高速軸端一對錐形齒輪(78、79)和(84、146)經過傳動軸(80、147)將直流電機引出機列之外。
3.根據權利要求1所述的生產工藝流程和軋機機列，其特徵在於所述的復二重式無扭無張半連軋粗軋機列(14～20)和復二重式無扭無張半連軋精軋機列(22～28)以及粗軋末架軋機組(21)和精軋末架軋機組(29)，還可由短應力線軋機機組組成，每一組二重機組中的第一架軋機(81、83、85、87、89、91、93、95、97、99、101、103、105、107、109、111)和第二架軋機(82、84、86、88、90、92、94、96、98、100、102、104、106、108、110、112)分別對應，相互呈垂直布置，各與地面成45°夾角，各二重機組橫向交替布置以縮短機組間的橫向距離，通過聯軸器(128～131、141～144)和液壓裝置(137、150)，可以移動軋機更換軋槽。
4.根據權利要求1所述的生產工藝流程和軋機機列，其特徵在於所述的Y形三輥軋機機列中第一橫列的最後前機組(42、43)和最後機組(44、45)為一組合，最後前機組(42、43)為無序尺寸調整減徑機組，最後機組(44、45)為精密圓鋼無序尺寸調整定徑機組，以生產高合金棒材(φ12～50毫米)，第二橫列的最後前機組(58、59)和最後機組(60、61)為另一組合，最後前機組(58、59)為無序尺寸調整減徑機組，最後機組(60、61)為精密圓鋼無序尺寸調整定徑機組，以生產高合金線材(φ5～12毫米)。
5.根據權利要求1所述的生產工藝流程和軋機機列，其特徵在於所述的短應力線軋機機列中，第一橫列的最後前機組(93、94)和最後機組(95、96)為一組合，最後前機組(93、94)為無序尺寸調整減徑機組，最後機組(95、96)為精密圓鋼無序尺寸調整定徑機組，以生產高合金棒材(φ12～50毫米)，第二橫列的最後前機組(109、110)和最後機組(111、112)為另一組合，最後前機組(109、110)為無序尺寸調整減徑機組，最後機組(111、112)為精密圓鋼無序尺寸調整定徑機組，以生產高合金線材(φ5～12毫米)，在換規格時，通過換軋槽，最多換軋輥，而不用換機座，即可實現無序調整尺寸。
全文摘要
本發明涉及一種高合金線棒材生產工藝流程和軋機機列,高合金金屬液直接澆入電渣半連續鑄造裝置,半連鑄成金屬錠,加熱後的熱錠經2～4架三輥螺旋斜軋機開坯,然後進入橫列布置的復二重式無扭無張半連軋粗軋機列,由粗軋末架軋機組軋出合金棒材,或再經橫列布置的復二重式無扭無張半連軋精軋機列和精軋末架軋機組軋出合金線材,軋件由平圍盤引導,該一火成材、短流程、高效而靈活的高合金線棒材生產模式可節能50～60%,提高成材率20～30%,降低成本30～40%。
文檔編號B21B1/16GK1214967SQ9812485
公開日1999年4月28日 申請日期1998年11月23日 優先權日1998年11月23日
發明者方崇實, 方鈞 申請人:方崇實, 方鈞