棒材-一种简单的截面型材，通常以条状交付，具有圆形、方形和六边形截面，以及建筑螺纹钢筋(周期性截面)等。
线材是热轧产品中横截面积最小、长度最长的产品，以成卷形式交货。横截面形状有圆形、方形、六边形和不规则形。在国外，棒材直径一般定义为9 ~ 300mm，线材直径定义为5 ~ 40mm，以成卷状态交货的产品最大直径规格为40mm(现在已经超过60mm)。国内一般定义为棒材直径10 ~ 50mm，线材直径5 ~ 10mm。
线材的用途非常广泛，除了建筑用的螺纹钢棒和盘条直接作为成品使用，一般都是深加工后才能制成产品。
表1.1棒材和线材的产品分类和用途；钢种的用途
钢的种类
使用方式
普通结构钢
通用机械零件和标准件
建筑钢筋
钢筋混凝土建筑
改进的碳素结构钢
汽车零件、机械零件、标准件
结构合金钢
获取重要的汽车零件、机械零件和标准件。
弹簧钢
汽车和机械用弹簧
易切削钢
机械零件和标准零件
工具钢
切割工具、钻头、模具、手工工具
轴承钢
轴承
不锈钢
各种不锈钢制品
冷拉用软钢丝
冷拉各种丝、钉、金属网。
冷拉轮胎用钢丝
汽车轮胎帘线
焊条钢
焊条
普通机械零件，标准件钢筋混凝土建筑汽车零件，机械零件，标准件重要汽车零件，机械零件，汽车标准件，机械弹簧机械零件，标准件切削工具，钻头，模具，手动工具轴承，各种不锈钢制品，各种钢丝，钉子，金属网线，汽车轮胎用软线焊条。
表1.2市场部分棒线材产品质量要求及生产对策
钢的种类，
市场需求
发展趋势对应生产措施。
建筑用螺纹钢筋
高强度、低温韧性、耐盐腐蚀性
严格控制成分
机械结构用钢
淬火时省略软化退火，淬火回火可以提高强度。
软化材料(控制成分、轧制和冷却)以减少离析
弹簧钢
高强度和抗疲劳性。
严格控制成分，减少夹杂物。
易切削钢
提高车削效率和刀具寿命。
控制夹杂物
冷加工材料
减少冷锻开裂，减少拉拔道次，省略软化退火。
消除表面缺陷，高精度轧制，软化材料。
硬线和轮胎用线
减少破损，提高强度。
消除表面缺陷和内部偏析，控制冷却，严格控制成分。
冷加工材料:硬线、轮胎用线。
我厂的产品类型和一些质量要求
1.钢筋:
(1)端部切割直立，可满足客户对套筒机械连接的要求；
(2)钢筋表面不允许有裂纹、伤痕和褶皱；
(3)国内要求禁止钢筋表面存在回火马氏体。
2.碳粘合钢:
(1)表面应无裂纹、褶皱、伤痕和夹杂物；
(2)表面允许有局部发丝、裂纹、凹坑、麻点和划痕，但不得超过允许偏差；
(3)允许去除表面缺陷，但去除的地方应光滑有棱角，不允许横向去除。切除宽度不应小于切除深度的5倍，切除深度不应超过该尺寸圆钢的允许负偏差；
(4)不得有分层、缩孔残留、高度大于5mm的毛刺，钢筋压切端部允许有局部变形。
(5)钢筋上的任何缺陷不得通过焊接进行修补和填充。
3.弹簧扁钢:表面应无裂纹、褶皱、伤痕、夹杂物、分层和压入氧化皮。必须去除钢的局部缺陷，并且该去除不应对钢的使用产生有害影响。切除后，钢材不应小于允许的最小尺寸，切除宽度不应小于切除深度的5倍。允许出现不超过实际尺寸公称尺寸公差一半的细微划痕、凹痕和凹坑。
4.易切削钢:钢的表面不应有裂纹、折叠、撕裂或伤痕。上述缺陷必须清除，清洗深度不得超过公差的一半。不得有超过公差一半的划痕、黑斑和麻点，发际线深度不得大于公差的四分之一；
5.管坯钢:表面不允许有可见的折叠、结疤、夹杂物和深度大于0.2毫米的裂纹。
二。棒线材的生产特点及生产技术
1.棒线材的生产特点
棒线材截面形状简单，消耗量巨大，适用于小截面、大长度的棒线材大规模专业化生产，对尺寸精度和表面质量要求高。由于轧制长度长，轧制时间长，轧件终轧温降大，容易造成轧件头尾尺寸公差不一致，性能不均匀。
2.1空白:
目前各国的棒线材坯料主要是连铸坯，一些特殊钢种有初轧坯料的使用。目前棒线材的毛坯截面一般为方形，边长多为120-150mm，最长可达22m。连铸可以明显节约能源，提高产品质量和产量，在普通钢种中得到了广泛应用。但对于硬线产品和机械结构用钢，由于中心偏析和压缩比不足，连铸质量难以保证。但随着电磁搅拌、低温铸造等技术的进步，这些钢种也可以用连铸坯生产。
2.2加热
在现代棒线材轧制生产中，轧制速度很高，轧制过程中的温降很小甚至有所增加，因此棒线材生产中钢坯加热温度较低。加热时，防止过热过烧，尽量减少水垢。对于易脱碳的钢种，应严格控制在高温下的停留时间，采取低温、快热、快烧等措施。
目前，棒线材生产一般采用步进式加热炉加热。由于钢坯较长，炉膛较宽，为保证尾部温度，采用侧进侧出的方式。与推钢式加热炉相比，步进梁式加热炉具有以下优点:
(1)劳动强度低，不易发生拱钢和粘结事故；
(2)生产能力大，炉长不受推比限制；
(3)加热质量好，钢坯在炉内的运行速度可以精确控制，避免加热不均匀和过烧。当轧机出现故障时，可将钢坯从炉中取出，同时可有效避免钢坯表面划伤；
(4)加热种类多，生产灵活；
(5)自动化程度高，与现代轧机协调性好。但步进梁式加热炉也有结构复杂、投资大的缺点。
2.3滚动
为了提高生产效率和经济效益，棒线材适宜的轧制方法是连轧。在连续轧制过程中，钢坯在多个机架上同时轧制。在设计孔型和制定轧制规程时，应遵循机架间金属秒流量相等的原则。在棒线材轧制过程中，前后道次要交替压下轧件的高度和宽度。因此，在所有辊轴水平的连轧机中，会出现轧件在前、后机架之间发生扭曲的问题，容易导致轧件表面被扭曲导向划伤，轧制不稳定的问题。因此，较先进的棒线材轧机一般采用水平和垂直交替的布置方式。现代棒材轧机的机架数一般在18个以上，线材轧制的机架数为21~28个。
2.4棒材和线材的冷却和精整
由于棒材轧制时轧件终轧温度高，为保证产品质量，需要进行控制冷却，冷却介质为风、水雾等。即使是一般的建筑钢材，冷床也需要很大的冷却能力。
精轧后的线材温度很高。为了保证产品质量，有必要对松卷进行控制冷却。根据产品的用途，有珠光控制冷却和马氏体控制冷却。
三。棒线材轧机的布局
1.棒线材轧机的发展历程
棒线材轧机的布置经历了卧式轧机、半连续轧机、传统连续轧机、Y型三辊线材精轧机和现代棒线材轧机五个发展阶段。
1.1卧式轧机
最早的棒材和线材轧机都是卧式轧机。卧式轧机有单排轧机和多排轧机两种，如图3.1所示。单排轧机是最传统的轧制方法。单排轧机由电机驱动，其轧制速度不能随着轧件直径的减小而提高。这种轧机轧制速度低，线卷重量小，尺寸精度差，产量低。为了克服单排轧机速度无法调节的缺点，出现了多排轧机，每排若干台轧机由一台电机驱动，使精轧机组的轧制速度提高，圆盘重量和产量也相应增加。行数越多，情况越好。
1.2半连续轧制
半连续轧机由水平机组和连续机组组成。早期形式如图3.2所示，其中初轧机组为连续轧机，中、精轧机组为卧式轧机。粗轧机组是集体传动，指导思想是:粗轧对成品尺寸精度影响不大，可以用较大的张力拉钢，维持机架间的秒流量。这样轧制的中间坯头尾尺寸明显不同。
1.3传统连轧机
传统连轧机主要是由集体驱动的水平辊座，对线材进行多线轧制，其基本形式如图3.3所示。这种轧机轧制速度一般不高于20~30 m/s，因为轧制时有扭转转动。
目前，这种轧机在棒材生产中仍很常见，但在线材生产中已被淘汰。
2.现代棒材轧机
近年来，国内外新建棒材生产线大多采用水平和垂直交替布置的全线无扭轧机。粗轧机组采用易于操作和换辊的机架，精轧机采用短应力线高刚度轧机，电气采用DC单驱动或交流变频驱动。通过采用微张力和无张力控制以及合理的孔型设计，提高了轧制速度、产品精度和表面质量。
图3.4四型棒材一体化节能轧机车间布局:0-钢包炉、1-钢包回转台、2-连铸机、3-钢坯冷床、4-蓄热装置、5-冷装台驱动、6-步进加热炉、7-粗轧机、8-中轧机、9-精轧机、10-水冷装置、11-工段。
图3.4为国内某钢厂建设的异型棒材一体化轧机，采用直接热装短流程节能轧机的设备布局。
图中所示厂房设备主要参数为:原料规格:120 * 120 * 12000mm和150 * 150 * 12000mm产品规格:圆钢12 ~ 60mm，螺纹钢10 ~ 50mm扁钢(25 * 5)mm ~(120 * 12)mm；角钢(45 * 28 * 4)mm ~(100 * 80 * 10)mm；槽钢(50*37)毫米至(126 * 74)毫米；13-53mm六角角钢；12-50毫米方钢；工字钢100~126 mm .钢种:低碳钢、中碳钢、低合金钢、齿轮钢、弹簧钢；年产量:40万吨。
图3.5高速圆钢钢筋小型轧机布置图1-加热炉、2-粗轧机、3-中轧机、4-棒材无扭精轧机、5-高速冷床送料系统、6-短尺收集、7-机架冷床、8-冷剪、9-移钢台及计数装置、10-打包机、11-出料台主要
(1)步进梁式加热炉；
(2)悬臂轧机与粗轧机组“水平/垂直”布置；
(3)中型轧机组、预应力高刚度套筒轧机；
(4)无扭钢筋精轧机组；
(5)冷床高速送料系统；
(6)高速下料的齿条冷床；
(7)棒材最佳剪切和短尺收集系统；
(8)冷剪切设备；
(9)棒材计数装置；
(10)自动棒材打捆机。年产量60万吨，采用165 * 165 * 12000mm毛坯，产品为6 ~ 40 mm。
图3.6多品种轧机设备布局图1-梁式加热炉；2-粗轧机组；6悬臂轧机；3-中型轧机组，6台短应力线轧机；4-精轧机组，6台短应力线轧机；5-水冷装置；620 * 14.7m行走式冷床；7-精整系统:多次连续矫直、连续冷剪、自动堆垛、捆扎、收集；8-短尺收集装置该机组用于生产中小型型钢(等径或不等径角钢、槽钢、扁钢、工字钢)，年产量约60万吨。这种高度灵活的轧机可以有不同的组合(水平/垂直交替，通用，倾斜机架)，并充分利用18个道次的不同组合来生产不同的产品。网格:150*150*10000mm连铸坯；产品规格:圆钢18~80mm，螺纹16(2分体)~ 59mm等边角钢36 * 36mm ~ 100 * 100mm；槽钢50 ~ 100mm；扁钢50 * 6 ~ 150 * 10毫米；钢:低碳、中碳、高碳、低合金、弹簧钢；年产量:60万吨；最大轧制速度:15m/s。步进梁式加热炉:
以上机组均采用步进梁式加热炉，上下对称加热。在这种类型的加热炉中，钢坯在整个加热过程中基本处于对称加热状态。钢坯加热温度均匀，质量好，无阴阳面，加热速度快，底部强度高。
与步进梁式或梁底式组合加热炉相比，步进梁式加热炉具有以下特点:
1.适用于加热各种钢种和型钢的钢坯；
2.钢坯在炉内加热时间短，脱碳少，氧化少，炉底积渣容易清除。
3.炉底强度高，同等产量情况下炉长短。
在炉子的设计中采用了以下措施:
1.采用最佳的控温段数和合理的燃烧器选择和配置，使钢坯加热温度均匀；
2.步进梁采用分段结构，前后步进梁通过调整不同步距离，可以满足热装、冷装和轴承钢脱碳减少的要求；
3.采用双轮斜轨步进机构，具有良好的升降框架和平移对中装置，调整方便。维护量少，运行可靠；
4.采用悬臂辊出料，操作方便可靠，减少了出钢炉门的开启时间和热量损失；
5.金属管空燃气加热器和金属管燃气预热器$用于预热空燃气到450度左右，燃气到250度左右，有效节省油耗。
悬臂研磨机
悬臂轧机是一种广泛应用于小型材生产的轧机。其结构如图3.7所示。这种轧机有自己独特的优势，尤其是初期投资限制在空之间。
图3.7悬臂轧机悬臂轧机的辊环安装在直径特别大的悬臂辊轴上，由合金钢经热处理和磨床加工而成。这种设计可以使滚子轴承承受很大的轧制力，而挠度很小。轧辊轴承由低压油膜轴承支撑，由于厚度小，可以增大辊轴直径，从而使悬臂磨特别坚固。虽然是悬臂，但刚性可以和双支点相比，不增加辊环直径。辊环由辊环套上的螺钉机械定位，辊环与轴的对中由液压泵操纵的锥形套完成。这种设计可以消除传动轴的轴套和辊环之间的任何间隙！在整个轧制过程中保持轧机良好的刚性。
这种轧机的优点是:
(1)设备质量轻，投资低，运行所需备件费用远低于常规双辊磨机。备件成本与常规轧机成本之比为1: 5，除了导轨。
(2)设备布局紧凑，厂房长度缩短。
(3)设备维护少，在轧机出口断面不变的情况下，这是一种很好的生产方法。但在粗轧机轧制硬钢和要求不同断面形状时，悬臂轧机的使用受到限制。很少用于轧制特殊钢。
预应力高刚度轧机
最新一代预应力高刚度轧机具有以下优点:
(1)拉杆承受预载预应力，在滚动载荷下不产生任何进一步的应变；
(2)轴承座之间的中心线是固定的，不随滚轮的运转速度而移动。实际上是通过偏心套筒传动获得的。换句话说，垂直拉杆/轴承座系统就像一个整体刚性系统，当然，轴承座在承受滚动载荷时仍能摆动以减少轴承磨损；
(3)轧制载荷沿轴承宽度均匀分布，给定直径的辊颈能承受较大的轧制力；
(4)这种支架具有简单的结构，并且需要较少的维护。作为一种机架形式，它可用于各种组合(水平、垂直、通用、倾斜)。
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