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高速线材生产工艺
第八章 线材质量检验 第一节 生产工艺及设备简介 一、 概述 线材一般是指
直径为 513mm 热轧圆钢或相当该断面的异型钢因以盘卷状态交货统称为线材或盘条
由于制造标准件的需要许多冷拉坯料直接使用盘条盘条比直条拉拔头少连续性强拉
拔效率高国外线材规格已扩大到 Φ50mm。常见线材多为圆断面异型断面线材有椭
圆形、方形及螺纹形等但生产数量很少。 线材的钢种非常广泛因为钢种繁多在线
材生产中通常将线材分成以下四大类 1、软线系指普通低碳钢热轧圆盘条现用的牌
号主要是碳素结构钢标准中所规定的 Q235 系列和优质碳素结构钢中所规定的 10、
15、20 号钢等。 2、硬线系指优质碳素结构钢类的盘条如制绳钢丝用盘条针织布
钢丝用盘条轮胎钢丝、琴钢丝等专用盘条硬线一般碳含量偏高泛指 45 号以上的优
质碳素结构钢 40Mn70Mn、T10 等。 3、焊线系指焊条用盘条包括碳素焊条钢和合
金焊条钢的盘条 4、合金钢线材系指各种合金钢和合金含量高的专用钢盘条。如轴
承钢盘条、合金结构钢、不锈钢、合金工具钢盘条等。低合金钢线材一般划归为硬
线如有特殊性能也可划入合金钢类。 线材按用途分为两类一类是直接使用的多用
作建筑钢筋一类是深加工后使用的用来拉丝成为金属制品或冷镦制成螺钉、螺母
等。 二、 高速线材生产工艺 北京首钢股份有限公司高速线材厂于 2001 年 7 月由
原首钢第二线材厂和第三线材厂合并成立。高速线材厂现有 6 条生产线生产工装设
备是 1986 年由比利时引进的具有八十年代工艺技术水平的摩根三代高速线材生产
线。一区域原第二线材厂、二区域原第三线材厂分别于 1987 年 2 月和 1993 年 2 月
建成投产。多年来生产水平不断提高生产能力已由原设计的年产 135 万吨发展到
2007 年的 239 万吨。 1、 高速线材轧机的高速轧制 高速线材轧机的工艺特点可
以概括为连续、高速、无扭和控冷其中线材高速轧制是主要工艺特点。大盘重、高
精度、性能优良则是高速线材轧机的产品特点。 高速线材生产具有如下特点 ?小 : .
辊径高转速。高速线材的精轧机组一般采用碳化钨为材质的辊环作为轧制工具直径
为 8 或 6 英寸成品架次的辊环转速可达 9000r/min。 ?机架多、分工细。由于线材
的断面比较简单轧机生产的专业化程度高一般从坯料到成品总的延伸较大每架轧机
只轧一道因此现代化线材轧机一般为 2128 架分为粗轧、中轧、预精轧及精轧机组
且粗轧、中轧采用较大的延伸和多槽轧制而精轧采用较小的延伸和多线轧制实现既
平衡各机组的生产能力又保证产品的尺寸精度。 2、 高速线材二车间生产工艺 二
车间使用的坯料是连铸坯规格为断面尺寸 130 X 130 mm 长度 m 。 炼钢
的连铸坯经运输辊道送至轧钢车间。热钢坯上料时钢坯经回转台、辊道、热装上料
台架送至上料辊道进入加热炉当热送坯量超过轧制能力时卡整炉号从下料台架下料
码垛存储。冷钢坯上料由天车将钢坯吊入上料台架送至上料辊道进入加热炉。 钢
坯出炉时用推钢机将单根钢坯推出炉外经拉出机、分钢器送至粗轧机组当钢坯头部
有缺陷或钢温低时用 0 事故剪进行切头。 钢坯经粗轧机连续轧制 7 道次??当粗轧
机组发生故障时堆钢由粗轧机组前的 0 事故剪将钢坯切断剩余部分由拉出机返送回
炉。 轧件出粗轧机组后再经 7 剪切头发生事故时由 7 剪对来钢进行碎断??进入中
轧机组连续轧制 6 道次。粗中轧机组采用 4 线轧制??分别经 1 活套和预精轧卡断剪
向四线预精轧机组供料 。 二车间经 2001 年改造后每线预精轧机组由平立交替的
四架轧机组成每两架轧机间设有一个立活套作用是消除轧件上的张力利于轧件的尺
寸控制。轧件经预精轧机组后经过 3 水平活套、精轧机组前卡断剪进入摩根 45?无
扭精轧机组??进行 410 道次的轧制。根据成品规格的不同精轧道次不同成品规格越
小道次越多一般偶架次为出成品架次。 在轧制线中活套的作用
是消除粗中轧机组上的张力对成品头、中、尾尺寸影响提高成品尺寸精度和吐
丝速度的稳定性。在中轧机组后、精轧机组前每线共设置有 3 个或套。卡断剪是轧
机的保护装置当轧机内鳖钢或后部设备发生故障时卡断剪自动卡下防止轧件继续进
入轧机保护轧机等设备。 轧件出精轧机达到成品要求尺寸后进入水冷线进行冷却 : .
再经夹送辊、吐丝机将线材吐成均匀的散卷散落在斯太尔摩冷却运输线上。冷却后
的散卷进入集卷机收集成卷用钩式运输机送至精整区域的包装、在线称重、卸卷、
吊运入库等工序并完成在线检查。 三、 主要设备 1、加热炉 炉型三段式梁底结
合步进式加热炉 有效炉底面积 平方米 加热钢种碳素钢、优质碳素
钢、低合金钢 2、轧钢机 粗轧机二辊水平式 550 X 5 二辊水平式 450 X 2 中轧机
二辊水平式 450 X 3 二辊水平式 350 X 3 预精轧机 10〃平立交替悬臂式四架 精
轧机组摩根式 45 ?精轧机组 8〃X 2 、6 〃 X 8 3、主要辅设备 夹送辊 吐丝机
轧后水冷设备 全长 42 米、每线 3 个水箱、低压水 、高压水 。 斯太
尔摩冷却线 第二节 质量检查及常见缺陷 一、 线材产品的质量检验 高速线材轧
机生产的热轧盘条质量通常包含两个方面一是盘条的尺寸外形即尺寸精度及外表形
貌二是盘条的内部质量即化学成分、微观结构和各种性能前者主要由盘条轧制技术
控制后者则除去轧制技术之外还严重地受上游工序的影响。过去的老式线材轧机对
产品的尺寸外形注意得较多。现代高速线材轧机则不然除尺寸外形质量大大优于老
式轧机产品之外钢材的化学成分、微观组织结构及各种性能均可在一定程度内按用
户要求予以控制。 对线材进行质量检验的目的是验证线材产品能否满足技术条件
的要求并正确评定其质量水平检验的依据是有关标准、质量文件或用户提出的技术
协议。线材产品质量检验分现场检验和试验室检验。 根据在线材产品检验程序中
的分工不同线材检查站现设有四个检查岗位即成品、试验室、发货和包装检查岗
位。 1、成品检查岗位 此岗位位于车间精整区域散卷运输线附近为能尽快将检查
中的质量问题反馈给生产工序此岗位置应紧邻生产线。岗位职责是严格按技术标
准、订货合同和协议对线材成品的尺寸、表面质量进行检查判定。尺寸检查使用游
标卡尺对线材的头、中、尾的直径及相应位置同一截面的不圆度进行测量并依据标
准进行精度级别的判定表面质量的检查主要凭借肉眼进行对表面有不允许存在缺陷
的盘卷进行判废对表面有局部允许存在缺陷的盘卷进行级别评定。成品检查还需在 : .
检查后的盘卷上进行标记便于车间分选。 2、试验室检查岗位 线材试验室岗位的
主要职责是负责线材产品的性能检验其工作内容还包括在成品检查处按生产批制取
试验样、在试验室对试样进行不同项目的检验、登记原始台帐、数据处理、开报
告、将产品的力学性能录入 ERP 系统对于有外委项目的产品还要开具试验委托单。
3、发货检查岗位 岗位位于车间的一端紧邻经销人员。其工作内容主要包括线材产
品的成分性能数据登帐、依据发货清单核销合同依据技术标准、订货合同和协议对
线材质量进行判定和开具线材产品的质量证明书。在接经销库现场人员通知后发货
检查员还要协同库工进行监装发货。 4、包装检查岗位 此岗位位于钩式运输线的
卸卷工序之前。主要负责对盘条的包装质量进行检查检查内容包括盘条是否四道包
装捆扎是否牢固在包装过程中是否造成了盘条外观的破坏。由于近年来包装质量的
迅速提高目前线材二车间已基本取消了此岗位改为由班长在班中随时抽检。 二、
线材产品的常见缺陷 高速轧机生产的线材表面缺陷与普通轧机生产的线材表面缺
陷基本相同表面缺陷一是原料带来的二是加热轧制或精整过程造成的。 表面质量
的控制首先要严格控制坯料质量严格检查、正确判定、
认真清理修磨。要特别强调的是对坯料的隐形缺陷应引起注意如针孔、潜伏的
皮下气泡等这些缺陷直接影响到成品盘条的性能。 我国标准规定的表面质量要求
又分为表面、截面基氧化铁皮三项。GB/T701 对普通低碳钢热轧盘条表面质量有明
确规定“盘条应将头尾有害缺陷部分切除盘条的截面不得有分层和夹杂表面应光滑
不得有裂纹、折叠、耳子、结疤及其它有害缺陷” GB/T4354 对优质碳素钢热轧盘
条表面质量是这样规定的“盘条应将头尾有害缺陷部分切除盘条的截面不得有分层
和夹杂表面应光滑不得有裂纹、折叠、耳子、结疤、分层及夹杂允许有压痕及局部
的凸块、划痕、麻点其深度或高度从式及尺寸算起 B、C 级精度不得大于 毫米
其它级精度不得大于 毫米。” 下面简述各种线材缺陷的特征及各自的产生原
因。 一、耳子 1、缺陷特征 盘条表面沿轧制方向的条状凸起称为耳子有单边耳子 : .
也有双边耳子。在高速线材轧机连轧生产中最终产品头尾两端很难避免耳子的产
生。 2、产生原因 ?轧槽、导卫安装不使轧件产生耳子。 ?轧制温度波动或局部不
均匀影响轧件的宽展量、产生耳子。 ?坯料的缺陷如缩孔、偏析、分层及外来夹杂
物影响轧件的正常变形形成耳子。 3、预防及消除方法 ?正确安装和调整入口导
卫。?提高钢坯加热质量确保钢材轧制温度。 4、检查判断 肉眼检查头尾耳子应切
尽通长耳子应整盘判废。 二、折叠 1、缺陷特征 盘条表面沿轧制方向平直或弯曲
的细线在横断面上与表面呈小角度交角状的缺陷称为折叠。折叠两侧伴有脱碳层或
部分脱碳层折缝中间常存在氧化铁夹杂。 2、产生原因 ?前道次的耳子及其他纵向
凸起物折倒轧入本体所造成再轧形成折叠。 ?导卫板安装不当有棱角或粘有铁皮使
轧件产生划痕再轧形成折叠。 ?坯料表面存在处理不当的深沟轧制形成折叠。 3、
预防及消除方法 ?找出耳子产生的原因消除耳子。 ?正确安装导卫板发现问题及时
修磨或更换。 4、检查判断 肉眼检查发现折叠应判废。 三裂纹 1、缺陷特征 盘
条表面沿轧制方向平直或弯曲、折曲的细线这种缺陷多为裂纹。由于钢坯上的缺陷
经轧制后形成的裂纹常伴有氧化圆点、脱碳现象裂纹中间常存在氧化亚铁。由于轧
后控冷不当形成的裂纹无脱碳现象伴生裂缝中一般无氧化亚铁。 2、产生原因 ?钢
坯上未消除的裂纹无论纵向或横向皮下气泡及非金属夹杂物都会在盘条上造成裂纹
缺陷。 ?钢坯上的针孔如不清除经轧制被延伸、氧化、熔接就会造成成品的线状发
纹。 ?高碳钢盘条或合金含量高的钢坯加热工艺不当预热速度过快加热温度过高等
以及盘条轧成后冷却速度过快也可能造成成品裂纹后者还可能出现横向裂纹。 3、
预防及消除 ?加强钢坯验收和装炉前的质量检查。 ?钢坯加热温度尽量均匀并确保
开轧和终轧温度。 ?根据钢种合理的调整控冷工艺。 4、检查判断 肉眼检查发现
裂纹应予以判废。 四结疤 1、缺陷特征 在盘条表面与盘条本体部分结合或完全未
结合的金属片层称为结疤。源于钢坯表面及表层的缺陷高倍组织常表现为缺陷处钢
基有氧化特征伴随有氧化圆点、脱碳组织及氧化亚铁。 2、产生原因 ?铸坯表面及 : .
表层缺陷轧后残留或暴露在钢材表面上。 ?外界金属物落在轧件上经轧制后压人轧
件表面而产生结疤这种结疤是不生根的分布无规律。 3、预防及消除方法 ?提高钢
坯质量。 ?加强钢坯验收和装炉前的质量检查。 4、检查判断 肉眼检查发现结疤
判废。 五倒钢 1、缺陷特征同耳子一般轧件的“上下面”尺寸小于成品公称尺
寸。 2、产生原因 ?由于导卫原因磨损、松旷椭圆轧件进成品孔时发生扭转。 ?来
料椭圆轧件断面形状不规范进圆孔发生扭转。 3、预防及消除方法 ?更换故障导
卫。 ?调整、规范轧件尺寸。 4、检查判断 肉眼检查发现倒钢判废。 六折疤 1、
缺陷特征同结疤。 2、产生原因
成品前某一道次发生辊裂或产生凸块经以后道次轧制形成折疤。一般呈周期性
分布。 3、预防及消除方法 查找发生辊裂或掉肉的道次更换辊环。 4、检查判断
肉眼检查发现折疤判废。 七凸块及凹坑 1、缺陷特征 盘条表面呈现一些连续性、
周期性的凸起或凹下的印痕某些印痕无规律性缺陷形状、大小相似。 2、产生原
因 ?成品轧糟表面碰伤后剥落掉块线材表面形成凸块。 ?成品辊坏或导轮上粘钢线
材表面形成形成有规则的凹坑。 3、预防及消除方法 经常检查成品孔轧槽是否有
掉肉滚动导轮是否有粘钢结瘤现象一旦发现及时处理或更换。 4、检查判断 肉眼
检查高度或深度未超过标准规定时降级否则判废。 八尺寸超差 1、缺陷特征线材
成品除头尾外的直径或椭园度超出标准规定的允许范围叫尺寸超差。如现场检验中
出现的“扁”废品。 2、产生原因 ?红还调整不当。 ?拉钢轧制的影响。 钢质影
响钢的强度大宽展量大延伸量小。钢种不同应安排相应的压下制度。 由于市场对
产品质量要求的日益提高线材产品的外观质量近来受到更多的重视特别是在出口产
品的生产中要求线材的盘卷必须捆扎牢固外观必须整齐这样才能满足出口过程中的
长途运输。为了保证外发产品的质量技术质量部门及生产单位制定了有关质量控制
规定因此又出现了一些新的线材缺陷名称如多头、乱卷在此不再分析。 第三节 产
品常用标准 一、 线材产品的质量要求 1. 尺寸精度 线材尺寸精度要求包括两个 : .
方面内容即断面尺寸的公差要求和线材沿长度方向上的一致性。国家标准
GB/T14981 有详细的规定。 2. 表面质量 表面质量包括三个方面即线材的表面状
况、脱碳层深度以及氧化铁皮数量和结构形状。 一般线材表面不应有结疤、折
叠、裂纹、划痕等缺陷在生产中应使表面缺陷减至最少在加热和轧制过程中都要防
止表面缺陷的产生。 3、内部组织与性能 线材的组织与性能主要指的是线材的金
相组织、晶粒大小、各种力学性能指标即抗拉强度、屈服强度、断面收缩率和延伸
率等以及这种性能在线材全长上的均匀性。 3、 盘卷外观好 盘卷外观必须整齐、
包装结实。 二、 线材产品主要技术标准 1、GB/T14981 热轧盘条尺寸、外形、重
量及允许偏差 本标准规定了热轧盘条尺寸、外形、重量及允许偏差。 本标准适用
于直径 mm 各类钢的圆盘条。 本标准尺寸偏差包括允许偏差和不圆度两方
面各分成 A、B、C 三级精度。如 盘条其允许偏差分 A 级? B 级?