一种高速线材生产工艺设备的制作方法
【专利摘要】一种高速线材生产工艺设备，包括加热炉、粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、精轧机组、MINI机组、吐丝机、精整，所述的加热炉、粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、精轧机组、MINI机组、吐丝机、精整依次连接，其特征在于：所述的MINI机组由2机架MINI减径机和2机架MINI定径机组成，MINI减径机和MINI定径机分别由两台电机直接驱动，且无换挡机构和离合机构。本发明实现了“同孔型轧制”和“控制轧制、控制冷却”，MINI减径机和MINI定径机采用电机调速实现整条生产线速度匹配，可生产速度范围可达20m/~110m/s，满足生产φ5.0mm~φ25mm规格需要。同时，本发明还具有成本低，设备维护技术要求低，维护难度小等特点。
【专利说明】一种高速线材生产工艺设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高线轧钢工艺，更为具体地，涉及一种高速线材生产工艺设备。
【背景技术】
[0002]当前高速线材生产主要有以下两种工艺型式:
1、加热炉_粗轧机组_中轧机组_预精轧机组_精轧机组_吐丝机_精整；
2、加热炉_粗轧机组_中轧机组_预精轧机组_精轧机组_减定径机组_吐丝机_精整；
这两种型式的主要差异在精轧区域，传统的精轧机组为10机架，产品规格为Φ 5.5mm~Φ 16mm,尺寸精度±0.2mm ;增加减定径机组的生产线,其精轧机组为8机架,减定径机组包含减径机和定径机，产品规格为Φ 5.0mnT Φ 25mm，尺寸精度±0.1mm，可以实现控制轧制和控制冷却，同孔型轧制，自由定径等工艺能力。
[0003]目前对钢筋强化主要有两种方法:合金强化和细晶强化。合金强化是添加合金(如Si,Mn, V, Ti等)。细晶强化就是采用控制轧制和控制冷却技术，细化钢材晶粒，达到提高强度和韧性的目的，传统轧制的钢材晶粒度一般在71级，晶粒尺寸约35um，采用“控制轧制和控制冷却”工艺生产的钢材晶粒度可达12~13级，晶粒尺寸5~6um。
[0004]据实验研究，属于(Q235+C)型成分设计范畴的35钢和45钢经过控制轧制，即使缓冷也可得到细小的铁素体+珠光体组织。其中，铁素体晶粒尺寸可细化到2~4 μ m，且数量明显超过平衡数量。由该结果可以就生产高级别(500MPa及以上级别)热轧带肋钢筋。
[0005]目前高速线材生产中，使用减定径机组的生产线具有明显的优点:
1、实现控制轧制和控制冷却(简称控轧控冷)，其主要特点有:(1)降低钢坯加热温度，节能而且还能减少脱碳，控制晶粒尺寸可以增大轧件穿过水冷段的刚度，减少事故发生率，提高轧机作业率，并为低温精密轧制创造了条件，以生产更高质量的产品；(2)得到具有最佳的变形特性的线材；(3)得到具有均匀的组织和稳定性能的线材；(4)线材表面生成的氧化铁皮薄，易于酸洗，以降低酸洗成本；(5)由于线材的头、尾与通条温度变化最小，性能均匀，减少了切头，切尾的圈数；(6)对于螺纹线材，预应力钢筋通过控温轧制和控制冷却工艺，不在增加微量合金元素的情况下，提高其钢筋强度级别；(7)工艺技术先进，生产可靠性大，有很高的利用率；(8)各种生产技术经济指标先进，能耗低。
[0006]2、实现“同孔型轧制”。为了生产所有的产品规格，10机架生产线轧钢工艺需要3套孔型才能满足，而使用减定径机组的生产线将只用一套孔型，所有规格都从减定径机组出成品，具有很多优点:生产备件准备量减少，更换规格时间缩短，生产备件消耗量下降，生产操作简化，提高生产线作业率。
[0007]但是，减定径机组的技术难度很大，目前中国没有设备供货能力，全部需要进口，国际供货商也仅两家:西门子摩根公司和意大利达涅利公司。
[0008]由于减定径机组设计需要适应所有轧制规格的需要，轧制工艺对设备提出了很高的技术条件 :根据生产规格，成品速度范围很宽，10m/s^l20m/s机组需要在很大的调速范围，为了实现“同孔型轧制”，机组内部的机架间的速度还有微调的能力。西门子摩根公司采用一台电机驱动，一台联合传动变速箱传动，一台两机架减径轧机和一台两机架定径轧机的形式。联合传动变速箱十分复杂，包含16根轴系，9个离合器，变速箱总重达35.5吨。意大利达涅利公司采用两台电机分别驱动减径轧机和定径轧机，两种轧机都用变速箱传动，变速箱有3个档位，可以实现传动比配置，两台变速箱重量分别是17.8吨和8.5吨。
[0009]以上两种设备的设备造价高，交货周期长，安装调试难度大，设备维护技术难度大，维护成本高。而且变速箱设备结构复杂，操作机构多，设备维护技术要求高，维护难度大，故障率高。
【发明内容】
[0010]本发明是针对现有技术的不足，根据10机架精轧机组生产线和减定径机组生产线的特点，提供一种高速线材生产线，使其具有控制轧制和控制冷却及同孔型轧制的功能，同时具有结构简单、设备维护技术要求低、经济耐用等特点。
[0011]本发明的技术方案如下:
一种高速线材生产工艺设备，包括加热炉、粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、精轧机组、MINI机组、吐丝机、精整，所述的加热炉、粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、精轧机组、MINI机组、吐丝机、精整依次连接，其特征在于:所述的MINI机组由2机架MINI减径机和2机架MINI定径机组成，MINI减径机和MINI定径机分别由两台电机直接驱动，且无换挡机构和离合机构，精轧机组为10机架、8机架，或6机架。
[0012]所述的预精轧机组为悬臂式预精轧机组，其后设有飞剪切头尾。
[0013]所述的精轧机组前设有预水冷系统，精轧机组及MINI定径机后均设有闭环水冷系统。所述的吐丝机后设有可以较大幅度控制轧件温度的风冷运输机。
[0014]所述的MINI减径机和MINI定径机内部的工艺匹配采用配辊环直径的方式进行。
[0015]所述的MINI机组由2机架MINI减径机和2机架MINI定径机组成，其中，MINI减径机的传动系统包括电机、齿轮箱、主动齿轮、被动齿轮、轧棍轴，齿轮箱通过1#联轴器与电机连接，主动齿轮通过2#联轴器与齿轮箱连接，主动齿轮与被动齿轮相咬和，被动齿轮包括1#被动齿轮和2#被动齿轮,分别位于主动齿轮的两侧，其中1#被动齿轮连接有1#螺旋伞齿轮副，1#螺旋伞齿轮副为45°螺旋伞齿轮副，将轴线由水平方向转变为与水平成45°夹角，1#锥齿轮轴分别连接有惰轴及1#下轧辊轴，1#惰轴与1#上轧辊轴相连接。2#被动齿轮与2#螺旋伞齿轮副相连接，2#螺旋伞齿轮副为45°螺旋伞齿轮副，能够将轴线由水平方向转变为与水平成45°夹角，2#锥齿轮轴分别连接有2#惰轴及2#下轧辊轴，2#惰轴与2#上轧辊轴相连接。
[0016]所述的MINI定径机的传动系统包括电机、齿轮箱、主动齿轮、被动齿轮及轧辊轴，齿轮箱通过1#联轴器与电机连接，1#螺旋伞齿轮副通过2#联轴器及主动齿轮与齿轮箱连接，主动齿轮与被动齿轮相咬和，1#螺旋伞齿轮副为45°螺旋伞齿轮副，能够将轴线由水平方向转变为与水平成45°夹角，1#锥齿轮轴分别连接有1#惰轴及下轧辊轴，1#惰轴与1#上轧辊轴相连接。2#被动齿轮连接有2#螺旋伞齿轮副，2#螺旋伞齿轮副为45°螺旋伞齿轮副，轴线由水平方向转变为与水平成45°夹角，2#锥齿轮轴分别连接有2#惰轴及2#下轧辊轴，2#惰轴与2#上轧辊轴相连接。
[0017]本发明的有益效果如下:
本发明实现了 “同孔型轧制”，MINI减径机和MINI定径机采用电机调速实现整条生产线速度匹配，可生产速度范围可达20m厂110m/s，满足生产Φ 5.0mnT Φ 25mm规格需要，减径机和定径机内部的工艺匹配采用配辊环的方式进行，同现有10机架生产线比较:生产备件准备量减少，更换规格时间缩短，生产备件消耗量下降，生产操作简化，提高生产线作业率。符合现代工业企业生产管理的需要。同时，本发明还具有成本低，设备维护技术要求低，维护难度小等特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明的工艺流程图。
[0019]图2为本发明所述的MINI减径机结构示意图。
[0020]图3为本发明所述的MINI定径机结构示意图。
[0021]图4为本发明所述的MINI减径机改进后结构示意图。
[0022]图5为本发明所述的MINI定径机改进后结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明:
如图1所示，一种高速线材生产线，包括加热炉、粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、精轧机组、MINI机组、吐丝机、精整，所述的加热炉、粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、精轧机组、MINI机组、吐丝机、精整依次连接，MINI机组由2机架MINI减径机和2机架MINI定径机组成，MINI减径机和MINI定径机分别由两台电机直接驱动，且无换挡机构和离合机构。其中，精轧机组可以是10机架、8机架，或6机架，精轧机组前设有预水冷系统，在精轧机组后和MINI机组后设有闭环水冷系统，精轧机组与MINI机组之间设有飞剪切头尾，吐丝机后设有大风量风机的风冷运输机，可以较大幅度控制轧件温度，实现“控制轧制和控制冷却”。
[0024]在本发明中，MINI减径机和MINI定径机内部的工艺匹配采用配辊环直径的方式进行。如图2所示，MINI机组由2机架MINI减径机和2机架MINI定径机组成，其中，MINI减径机的传动系统包括电机1、齿轮箱3、主动齿轮5、被动齿轮、轧辊轴，齿轮箱3通过1#联轴器2与电机I连接，主动齿轮5通过2#联轴器4与齿轮箱3连接，主动齿轮5与被动齿轮相咬和，被动齿轮包括1#被动齿轮6和2#被动齿轮12,分别位于主动齿轮5的两侧,其中1#被动齿轮6连接有1#螺旋伞齿轮副7，1#螺旋伞齿轮副7为45°螺旋伞齿轮副，能够将轴线由水平方向转变为与水平成45°夹角，1#锥齿轮轴8分别连接有惰轴9及1#下轧辊轴10，1#惰轴9与1#上轧辊轴11相连接。2#被动齿轮12与2#螺旋伞齿轮副13相连接，2#螺旋伞齿轮副13为45°螺旋伞齿轮副，能够将轴线由水平方向转变为与水平成45°夹角，2#锥齿轮轴14分别连接有2#惰轴15及2#下轧辊轴16，2#惰轴15与2#上轧辊轴17相连接。
[0025]如图3所示，MINI定径机的传动系统包括电机1、齿轮箱2、主动齿轮5、2#被动齿轮12及轧辊轴，齿轮箱3通过1#联轴器与电机I连接，1#螺旋伞齿轮副7通过2#联轴器4及主动齿轮5与齿轮箱3连接，主动齿轮5与2#被动齿轮12相咬和，1#螺旋伞齿轮副7为45°螺旋伞齿轮副，能够将轴线由水平方向转变为与水平成45°夹角，1#锥齿轮轴8分别连接有1#惰轴9及下轧辊轴10，1#惰轴9与1#上轧辊轴11相连接。2#被动齿轮12连接有2#螺旋伞齿轮副13，2#螺旋伞齿轮副13为45°螺旋伞齿轮副，能够将轴线由水平方向转变为与水平成45°夹角，2#锥齿轮轴14分别连接有2#惰轴15及2#下轧辊轴16，2#惰轴15与2#上轧辊轴17相连接。
[0026]作为发明的进一步改进，可以对所述的MINI减径机的传动结构做以下改进:
如图4所示,被动齿轮包括1#被动齿轮6和2#被动齿轮12,齿轮箱3通过1#联轴器
2与电机I连接，2#被动齿轮12通过2#联轴器4及2#螺旋伞齿轮副13的轴承与齿轮箱3连接，1#被动齿轮6和2#被动齿轮12相咬和，2#螺旋伞齿轮副13与另一个一端设有2#锥齿轮轴14的2#螺旋伞齿轮副13连接，两个2#螺旋伞齿轮副13相咬和将轴线由水平方向转变为与水平成45°夹角，2#锥齿轮轴14分别连接有2#惰轴15及2#下轧辊轴16，2#惰轴15与2#上轧辊轴17相连接。
[0027]作为发明的进一步改进，可以对所述的MINI定径机的传动结构做以下改进:
如图5所示，被动齿轮包括1#被动齿轮6和2#被动齿轮12，齿轮箱3通过1#联轴器
2与电机I连接，2#被动齿轮12通过2#联轴器4及2#螺旋伞齿轮副13的轴承与齿轮箱3连接，1#被动齿轮6和2#被动齿轮12相咬和，2#螺旋伞齿轮副13与另一个一端设有2#锥齿轮轴14的2#螺旋伞齿轮副13连接，两个2#螺旋伞齿轮副13相咬和将轴线由水平方向转变为与水平成45°夹角，2#锥齿轮轴14分别连接有2#惰轴15及2#下轧辊轴16，2#惰轴15与2#上轧辊轴17相连接。
[0028]本发明的工作原理如下:
轧件经过粗轧机组、中轧机组到达Φ350轧机，再经过悬臂式预精轧机组和精轧机组的轧制后，其间设有飞剪切头尾，断面尺寸和温度合适的轧件进入MINI减径机和MINI定径机；在精轧机组前设有预水冷系统，在精轧机组后和MINI定径机后设有闭环水冷系统，吐丝机后的风冷运输机设有大风量的风机，可以较大幅度控制轧件温度，从而这种工艺布置的生产线实现了 “控制轧制和控制冷却”。
[0029]MINI减径机两个机架由一台交流变频电机驱动，齿轮箱和主动齿轮将动力传递到两个机架的被动齿轮，然后采用45°螺旋伞齿轮副将轴线由水平方向转变为与水平成45°夹角，锥齿轮轴和惰轴再将动力传递到轧辊轴，实现了水平安装的电机到工作部位成45°的动力传递，并实现了轧钢工艺需要的轧辊轴旋转方向(即轧制方向)。
[0030]MINI定径机两个机架由一台交流变频电机驱动，齿轮箱将动力传递到1#轧机主动齿轮，然后采用45°螺旋伞齿轮副将轴线由水平方向转变为与水平成45°夹角，锥齿轮轴和惰轴再将动力传递到轧辊轴，实现了水平安装的电机到工作部位成45°的动力传递，并实现了轧钢工艺需要的轧辊轴旋转方向(即轧制方向)。
[0031]MINI减径机和MINI定径机的传动主电机为交流变频电机，可以满足生产大范围调整轧制速度的要求，最高速度和最低速度相差可达4.5倍，如120m/iT24m/S。MINI减径机和MINI定径机的辊环直径配置的设计可以使所有生产规格都从MINI减径机和MINI定径机出成品，且可使喂送到MINI减径机和MINI定径机的来料尺寸符合预精轧机组和精轧机组的型铁尺寸，即可实现“同孔型系统”工艺功能。
[0032]使用时，根据生产规格需要，可以调整齿轮箱传动比使电机速度和轧速度匹配，可以取消MINI定径机。如生产螺纹盘条和生产尺寸精度要求不高的产品。同时也可以根据需要，配置两台MINI减径机。
[0033]以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种高速线材生产工艺设备，包括加热炉、粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、精轧机组、MINI机组、吐丝机、精整，所述的加热炉、粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、精轧机组、MINI机组、吐丝机、精整依次连接，其特征在于:所述的MINI机组由2机架MINI减径机和2机架MINI定径机组成，MINI减径机和MINI定径机分别由两台电机直接驱动，且无换挡机构和离合机构，精轧机组为10机架、8机架或6机架。
2.根据权利要求1所述的高速线材生产工艺设备，其特征在于:所述的预精轧机组为悬臂式预精轧机组，其后设有飞剪切头尾。
3.根据权利要求1所述的高速线材生产工艺设备，其特征在于:所述的精轧机组前设有预水冷系统，精轧机组及MINI定径机后均设有闭环水冷系统。
4.根据权利要求1所述的高速线材生产工艺设备，其特征在于:所述的吐丝机后设有可以较大幅度控制轧件温度的风冷运输机。
5.根据权利要求1所述的高速线材生产工艺设备，其特征在于:所述的MINI减径机和MINI定径机内部的工艺匹配采用配辊环直径的方式进行。
6.根据权利要求1或5所述的高速线材生产工艺设备，其特征在于:MINI减径机的传动系统包括电机、齿轮箱、主动齿轮、被动齿轮、轧棍轴，齿轮箱通过1#联轴器与电机连接，主动齿轮通过2#联轴器与齿轮箱连接，主动齿轮与被动齿轮相咬和，被动齿轮包括1#被动齿轮和2#被动齿轮,分别位于主动齿轮的两侧,其中1#被动齿轮连接有1#螺旋伞齿轮副，1#螺旋伞齿轮副为45°螺旋伞齿轮副，将轴线由水平方向转变为与水平成45°夹角，1#锥齿轮轴分别连接有惰轴及1#下轧辊轴，1#惰轴与1#上轧辊轴相连接，2#被动齿轮与2#螺旋伞齿轮副相连接，2#螺旋伞齿轮副为45°螺旋伞齿轮副，能够将轴线由水平方向转变为与水平成45°夹角，2#锥齿轮轴分别连接有2#惰轴及2#下轧辊轴，2#惰轴与2#上轧辊轴相连接。
7.根据权利要求1或5所述的高速线材生产工艺设备，其特征在于:MINI定径机的传动系统包括电机、齿轮箱、主动齿轮、被动齿轮及轧棍轴，齿轮箱通过1#联轴器与电机连接，1#螺旋伞齿轮副通过2#联轴器及主动齿轮与齿轮箱连接,主动齿轮与被动齿轮相咬和，1#螺旋伞齿轮副为45°螺旋伞齿轮副，能够将轴线由水平方向转变为与水平成45°夹角，1#锥齿轮轴分别连接有1#惰轴及下轧辊轴，1#惰轴与1#上轧辊轴相连接，2#被动齿轮连接有2#螺旋伞齿轮副，2#螺旋伞齿轮副为45°螺旋伞齿轮副，轴线由水平方向转变为与水平成45°夹角，2#锥齿轮轴分别连接有2#惰轴及2#下轧辊轴，2#惰轴与2#上轧辊轴相连接。
【文档编号】B21B35/12GK104070063SQ201310107701
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年3月31日 优先权日:2013年3月31日
【发明者】成西平 申请人:汉威广园(广州)机械设备有限公司