一种高速线材轧制线的制作方法

本实用新型属于线材轧制技术领域，具体涉及一种高速线材轧制线。

背景技术：

随着国内钢铁行业的迅猛发展，国内钢铁市场的需求扩张，高速线材轧线因国内设计院对国外设备、工艺技术的消化吸收、转化而得到了长足发展，以中冶京诚、西航、哈飞等设计制造单位为代表。据统计，目前国内高速线材轧线近500条，产能近2亿吨/年，其中国产线近400条，涌现了一批拥有多条高速线材产线的企业，如唐山九江高线19条、沙钢10条、中天钢铁8条、永钢7条等。

国产高线因设备轧制力低、承载负荷小，生产的品种主要以建筑和普通线材为主，无法满足特殊钢线材生产，高品质特殊钢的生产仍依赖进口产线为主，例如宝钢、兴澄、邢钢等均为进口工艺装备开发生产弹簧钢、轴承钢、帘线钢、工具钢、合金冷镦钢等特殊钢线材。国产高线受10机架精轧机组能力限制，以盘螺、普通冷镦钢、pc用钢、硬线为主，高品质特殊钢线材只能限于在进口线生产。

技术实现要素：

为了扩大优特钢比例，实现品种转型升级，避免同质化竞争，满足市场发展需求，本实用新型提供一种高速线材轧制线，在国产10机架精轧机生产流程线上进行创新设计，在10机架精轧机后增加双机架迷你(mini)轧机形成“10+2”生产工艺流程，用于开发高品质特殊钢线材产品。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种高速线材轧制线，包括沿着轧制线依次设置的粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、第一水箱组、10机架精轧机组、第二水箱组、双机架迷你轧机、第三水箱组、夹送辊及吐丝机。

进一步的，所述粗轧机组包括水平和立式依次交替布置的第一轧机(第一轧机为水平布置)、第二轧机、第三轧机、第四轧机、第五轧机及第六轧机轧机；

和/或，所述中轧机组包括水平和立式依次交替布置的第七轧机、第八轧机、第九轧机、第十轧机、第十一轧机、第十二轧机、第十三轧机及第十四轧机；

和/或，预精轧机组包括水平和立式依次交替布置的第十五轧机、第十六轧机、第十七轧机及第十八轧机。

进一步的，所述第六轧机与第七轧机之间设有一号飞剪，用于将经由第六轧机轧制出来的轧件切头和切尾；和/或，所述第十二轧机与第十三轧机之间设有二号飞剪，用于将经由第十二轧机轧制出来的轧件切头和切尾。

为了调整上游各机架的转速，实现机组间无张力轧制，进一步的，所述第十四轧机与第十五轧机之间设有第一活套；和/或，所述第一水箱组与10机架精轧机组之间沿着轧制线依次设有三号飞剪和第二活套。

为了便于控制轧件在10机架精轧机组入口温度，所述第一水箱组包括沿着轧制线依次设置的2个水箱；和/或，由于轧件变形热增加，为有效控制温度变化，所述第二水箱组包括沿着轧制线依次设置的3个水箱；和/或，为了便于控制轧件进入吐丝机的温度，所述第三水箱组包括沿着轧制线依次设置的2个水箱。

进一步的，所述10机架精轧机组采用顶交45°布置，和/或，所述双机架迷你轧机采用顶交45°布置。

相比于现有技术，本实用新型所取得的技术效果为：本实用新型的高速线材轧制线，冷加工性能好，成功用于直接拉拔冷镦生产多种紧固件，可用于开发高品质特殊钢线材产品，例如汽车悬架簧钢50crva、高性能工具钢s2(相当于国内牌号67sicrnimov)、免退火冷镦钢swrch35k等。

附图说明

图1为本实用新型的高速线材轧制线的结构示意图。

图2为利用deform软件模拟计算不同初始入口温度下双机架迷你轧机两道次温度云图。

图3为轧机载荷随不同双机架迷你轧机入口温度的变化情况。

图4为基于本实用新型的高速线材轧制线制得的高档工具钢盘条s2的显微组织图。

图中附图标记为：1.粗轧机组，2.一号飞剪，3.中轧机组，4.二号飞剪，5.第一活套，6.预精轧机组，7.第一水箱组，8.三号飞剪，9.第二活套，10.10机架精轧机组，11.第二水箱组，12.双机架迷你轧机，13.第三水箱组，14.夹送辊，15.吐丝机，16.风冷辊道线。

具体实施方式

本实用新型不局限于下列具体实施方式，本领域一般技术人员根据本实用新型公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本实用新型的，或者凡是采用本实用新型的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本实用新型的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的具体实施例如图1所示，一种高速线材轧制线，包括沿着轧制线依次设置的粗轧机组1、中轧机组3、预精轧机组6、第一水箱组7、10机架精轧机组10(采用顶交45°布置)、第二水箱组11、双机架迷你轧机12(采用顶交45°布置)、第三水箱组13、夹送辊14及吐丝机15。具体的：

粗轧机组1包括水平和立式依次交替布置的第一轧机、第二轧机、第三轧机、第四轧机、第五轧机及第六轧机，其中第一轧机为水平轧机；中轧机组3包括水平和立式依次交替布置的第七轧机、第八轧机、第九轧机、第十轧机、第十一轧机、第十二轧机、第十三轧机及第十四轧机；预精轧机组6包括水平和立式依次交替布置的第十五轧机、第十六轧机、第十七轧机及第十八轧机。

第六轧机与第七轧机之间设有一号飞剪2，用于将经由第六轧机轧制出来的轧件切头和切尾。第十二轧机与第十三轧机之间设有二号飞剪4，用于将经由第十二轧机轧制出来的轧件切头和切尾。为了调整上游各机架的转速，实现机组间无张力轧制，第十四轧机与第十五轧机之间设有第一活套5。第一水箱组7与10机架精轧机组10之间沿着轧制线依次设有三号飞剪8和第二活套9。为了便于控制轧件在10机架精轧机组10入口温度，第一水箱组7包括沿着轧制线依次设置的2个水箱。为了能保证增加迷你轧机后轧制速度提高，配套设置进口夹送辊14及吐丝机15，满足高速需求。常规工艺迷你轧机入口温度不低于900℃，而根据高品质特殊钢开发的工艺要求，迷你轧机入口温度需要尽可能降低，特殊钢种要求迷你入口温度低到800℃，甚至更低，为了避免轧件因变形热增加，而无法达到双机架迷你轧机12入口低温要求，双机架迷你轧机12前设置3个水箱(即第二水箱组11包括沿着轧制线依次设置的3个水箱)，为了便于控制轧件进入吐丝机15的温度，第三水箱组13包括沿着轧制线依次设置的2个水箱。

基于上述的高速线材轧制线，使用时，先利用deform软件模拟计算不同初始入口温度下双机架迷你轧机12两道次温度云图，如图2所示，并得到轧机载荷随不同双机架迷你轧机12入口温度的变化情况，如图3。结合模拟计算结果，为了实现控冷控轧技术，采用变通办法，在相同钢种同一规格生产时，为了实现低的迷你轧机入口温度轧制，采用降速生产(降速以不超过主电机电流的极限值为基准)等变通措施，在确保设备稳定、有效运行的前提下，跟踪摸索不同的温度和速度关系，确保控轧控冷工艺技术的顺利开发。

具体应用例如下：

1)高档工具钢盘条s2的生产

基于本实施例的高速线材轧制线的设备能力进行工艺设计，研究控制轧制、控制冷却工艺对显微组织、硬度及脱碳的影响研究，摸索了最佳轧制工艺参数。对比不同迷你轧机入口温度分别为900℃、850℃、800℃下盘条的显微组织、脱碳及硬度，迷你终轧温度控制在两相区800℃+斯太尔摩控冷配合，成品线材显微组织由脆性马氏体组织为主改善为具有较高塑韧性的贝氏体组织。

与同行标杆企业生产的同类产品对比，s2盘条的脱碳层深度及贝氏体组织比例达到领先水平，有效满足用户的加工及工具的疲劳性能。和相关企业的显微组织对比表见表1，具体的显微组织见图4。

表1s2显微组织与标杆产品对比情况

2)免退火冷镦钢swrch35k的生产

基于本实施例的高速线材轧制线的设备能力进行工艺设计，采用非再结晶区精轧+迷你轧机低温两相区累积大变形轧制，大量晶体“缺陷”提供相变形核核心，通过低温大变形轧制及累积变形能量促进形变诱导铁素体相变，从而获得超过平衡态的铁素体含量，同时获得碳过饱和的奥氏体，并分解成退化珠光体组织，结合在线缓冷使退化珠光体发生球化。变形诱导铁素体形成促使碳向相界面富集，从富碳膜析出棒状或颗粒状退化珠光体。因此轧后采用“低温吐丝+缓冷”的方式，精确控制起点温度，控制冷却速率，促进超量铁素体+球状渗碳体+退化珠光体显微组织的相变。

开发生产中，设计了不同工艺参数，摸索最有的工艺参数，获得了最有的综合性能，完全满足下游的直接拉拔冷镦要求。

目前，基于本实施例的高速线材轧制线的，采用控冷控轧工艺，所开发的免退火冷镦钢swrch35k较普通swrch35k铁素体比例大幅提高、强度硬度明显降低、1/3冷顶锻性能提高。其中一个工艺迷你机组前温度750±20℃、吐丝温度780±15℃、辊速7m/min起步缓冷的铁素体含量最高达到82％，平均抗拉强度521mpa、断后伸长率32％、断面收缩率57％，洛氏硬度hrb≤76，1/3冷顶锻合格率100％，为最佳工艺组合，性能指标达到并超过国内标杆水平。

3)高品质汽车用弹簧钢50crva的生产

由于弹簧钢50crva钢种cr和v元素含量高，淬透性较强，小规格φ5.5～13mm盘条在轧后冷却过程中易出现马氏体+贝氏体组织，用户拉拔时产生内部裂纹或发生断裂，是目前行业普遍存在的问题，因钢种淬透性、规格小等因素，传统控冷控轧工艺，无法避免小规格及中心偏析区存在m+b组织，极易导致拉拔断丝，因此需经球化退火工艺。

基于本实施例的高速线材轧制线的装备能力的提升，具备低温轧制的能力，优化工艺设计优化，动态未再结晶区精轧+迷你轧机低温两相区累积大变形轧制，通过晶体“缺陷”提高铁素体相变形核率，以及变形储能增加相变驱动力，轧后采用缓冷冷却方式，结合cct曲线，精确控制起讫点温度、冷却速率，实现精细的冷却路径控制，以改善50crva的组织及性能，消除贝氏体b和马氏体m组织，以解决因马氏体、贝氏体组织引起的拉拔断裂。

当采用本实施例的高速线材轧制线生产轧件时，根据精轧机设备能力，在保证未超出额定电流的条件下(固定进精轧机温度840～860℃，处于未再结晶区轧制)，逐步降低进迷你轧机温度，从860℃降低至760℃，检测相应轧材组织，可见，当进迷你轧制温度≥820℃时，显微组织中出现m+b，说明变形存储能δgd不足以提供足够驱动力促使在保温罩内完成f+p相变。当迷你轧机的轧制温度在820℃以下时，可获得100％的f+p组织，轧材检测均未发现m+b组织。

产品实物质量与国内外同类产品小规格(φ5.5mm～φ13mm)主要技术指标对比，如表2。可见，本流程产品控制组织和力学性能的效果优于国内标杆产品，断面收缩率及硬度波动均优于国内标杆产品。

表250cra主要技术指标与标杆产品对比

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。