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一、车间情况介绍100万吨棒材车间定位为国内先进技术装备水平，广泛采用国内外成熟、先进、适用技术，工艺流程和工艺配置突出体现高效、优质、节能及环保的技术特点。车间布置形式为Φ550×4+Ф450×2/Ф450×4+Ф350×2/Ф350×6全连续式，全线18架轧机均采用短应力线高刚度轧机，并采用平立交替布置，实现全线无扭轧制。其中粗、中轧机组采用微张力轧制，精轧机组采用无张力活套轧制，中轧机组后与精轧机组间实现控冷；精轧机组后及3＃倍尺飞剪后配有2＃、3＃穿水冷却装置，实现轧后余热淬火加热芯回火处理工艺。100万吨棒材车间以150mm×150mm×12000mm连铸坯为原料并采用热装热送工艺，生产Ф12～Ф50mm热轧带肋钢筋、预应力钢筋、煤矿支架用高强度锚杆钢，并具备生产Ф14～Ф50mm热轧直条圆钢的能力，产品钢种为普通碳素结构钢、低合金结构钢、合金钢等。其中对小规格螺纹钢筋采用二、三、四切分轧制，有效平衡大小规格产品产量，生产率得以大大提高。在线主要设备有：侧进侧出空煤气双蓄热、上下供热步进梁式加热炉一座；Φ550×4+Ф450×2粗轧机组；粗轧后1#切头飞剪一台；Ф450×4+Ф350×2中轧机组；1＃穿水冷却装置一套；中轧后2#切头飞剪一台；Ф350×6精轧机组（机组前及机间设有立活套6台，机间设有穿水冷却装置）；2＃穿水冷却装置一套；3#倍尺飞剪一台；3＃穿水冷却装置一套；12×120㎡步进齿条式冷床一座；定尺剪一台；瑞典森德斯打捆机4台。二、工艺流程钢坯翻转冷床热连铸坯热送辊道输送横移提升冷坯上料辊道称重废坯剔除辊道入炉加热炉加热出炉废坯剔除粗轧1＃飞剪切头事故碎断中轧1＃穿水冷却2＃飞剪切头事故碎断精轧2＃穿水冷却3＃飞剪分段制动上冷床冷却、取样、齐头冷床下料冷剪定尺台架横移检查收集打捆短尺剔除称重、挂牌入库、发货3#穿水冷却三、连铸坯热送热装技术1、连铸坯热送热装的类型按照连铸坯装炉温度，可将连铸坯热送热装分为下列几种类型：1）直接轧制。连铸机生产的高温连铸坯切割后立即送入轧钢加热炉，装炉温度不低于950~1000℃，钢坯在加热炉内仅进行均温，有时采用通道式电感应加热炉加热钢坯，使钢坯表面和边角温度提高。直接轧制需要连铸和轧钢紧凑布置，连铸热钢坯用辊道直接送入加热炉，加热炉内应有一定的缓冲能力，以便轧机出现事故时储存热钢坯。这种类型需要连铸机和轧钢小时生产能力相匹配，轧机能力应大于连铸机能力15%～20%。2）高温热装两种类型：一种是装炉温度为连铸坯的装炉温度约为Ar3～900℃。这种类型要求轧钢车间紧邻连铸车间布置，连铸坯通过辊道或保温车送至轧钢车间加热炉，连铸机和轧机之间小时生产能力的匹配不如直接轧制要求严格，通常在连铸和轧钢车间设有保温炉或保温台架，用于连铸和轧钢之间能力不平衡和事故等情况下进行热连铸坯缓冲和保温。3）温装温装又分为Ar1～Ar3；另一种是装炉温度为400～Ar1。由于其钢坯装炉温度较低，一般称为温装。通常连铸车间与轧钢车间距离较远，热连铸坯用保温车运送到轧钢车间。3、连铸坯热送热装的必要条件1）可生产无缺陷连铸坯。目前，高温状态下的连铸坯表面缺陷快速检查和修磨技术尚不成熟。如要实现连铸坯热送热装，首先炼钢车间必须生产出无缺陷连铸坯和使生产过程稳定均衡。为此，应采用必要的先进工艺和技术，如炼钢炉采用挡渣器出钢，减少钢中非金属夹杂物；采用炉外精炼，喂线微调钢水成分和精确控制钢水温度。对于高级钢和特殊钢，还应采用真空脱气技术，减少钢中氢、氧和氮的含量，提高钢的纯净度。连铸过程中采用保护浇注、浸入式水口、气封中间包、结晶器液面控制、电磁搅拌、气雾冷却、多点矫直等技术。另外，对高级钢和特殊钢还应采用软压下技术。对于铝镇静钢，应在连铸机出口设置水冷淬火装置，对钢坯表面进行淬火，形成一定深度的淬火层，以避免氮化铝生成，从而避免表面裂纹出现。对于一些合金钢和特殊钢，对坯料的质量要求更高，必须保证连铸坯无缺陷。2）连铸机和轧机生成能力应基本匹配。3）轧钢车间应尽可能地接近连铸车间，并具有连铸坯热送条件。4）炼钢——连铸和轧钢工序应统一调度、相互协作。炼钢厂除将热钢坯尽快送到轧钢车间外，还应及时给出连铸坯检验合格单和钢坯重量等，因此工厂应有一套完整的、科学的标准化操作规程和较高的生成管理方式，连铸和轧钢应统一安排检修时间。5）轧钢车间应有一座冷、热连铸坯均可加热的加热炉，其燃烧系统调节灵活，能适应轧机小时产量的波动和经常性的冷、热坯交替装炉的情况。对于现代化的棒材生产线，还应设置完善的计算机控制系统，不仅对炼钢连铸和轧钢生成过程进行控制，而且用于炼钢连铸和轧钢之间的控制、坯料跟踪和生成协调。4、连铸坯热送热装工艺的优点1）可使加热燃料消耗降低消耗25%~75%。其节约的能量与连铸坯热装入炉温度有关。2）提高成材率，减少金属消耗。热装入炉缩短了加热炉的加热时间，减少了烧损，可使成材率提高0.5%~1.5%。3）简化了生成工艺流程，节约了生产费用。4）减少了工序，缩短了生产周期。连铸坯冷装入炉，从炼钢到轧材的生产周期为40小时左右；而铸坯热装入炉，从炼钢到轧材的生产周期为24小时左右；直接轧制从炼钢到轧材的生产周期为2小时以下。5）采用无缺陷连铸坯轧制，提高了产品质量。6）节约厂房面积和劳动力。热装和直接轧制取消了钢坯调整，减少了铸坯库存厂房面积，减小操作设备和人员，使基建和经营费用降低。四、轧制技术1、与轧钢厂现有设备做比较，100万吨棒材车间采用平立交替无扭轧制。优点是可以减少轧制事故，提高轧制速度；提高产品质量；有效降低备件消耗。2、无孔型轧制技术无孔型轧制又称平辊轧制，即将有轧槽的轧辊改为平辊，轧件不与孔型侧壁接触，具有轧制负荷小、通用性强、轧辊车削简易等优点。1）无孔型轧制技术的现状无孔型轧制技术最初应用于开坯机组或半连轧机组的粗轧机架，通过机前翻钢装置实现轧件道次间的翻转。在水平布置的全连轧机组，由于矩形轧件在机架间扭转翻钢困难，无孔型轧制技术仅在少数企业进行了研究和试验。随着平立交替布置连轧机组及无扭转轧制技术的出现和普及，无孔型轧制技术得到了快速的发展，在一些大规模的棒材生产企业，无孔型轧制技术已从粗轧机组推广到中轧机组及精轧机组的前两个道次，而在螺纹钢生产中，则实现了除K1、K2外的全线无孔型轧制。2）无孔型轧制技术的意义无孔型轧制只需改变辊缝即可调整轧件的断面尺寸，使轧件受力简化，变形均匀，并可改善轧材的表面质量，对不同坯料和轧制程序的适应性很强，尤其是棒材生产存在产品规格多、坯料不统一的问题，可获得明显的经济效益，与孔型轧制相比，采用无孔型轧制具有以下明显特点：a)轧制压力减小。在轧件断面积相同，变形量也相同的情况下，由于无孔型轧制变形均匀，可大幅度降低轧制压力，减少能源消耗。b)扩大轧辊直径的使用范围。由于轧制压力的降低，轧辊的实际直径可使用到很小，提高了轧辊的利用率。c)轧辊储备量减少。由于是平辊轧制，轧件变形及轧辊磨损均匀，所以轧辊车削简单，重车量减小，轧辊辊身利用充分，轧辊公用性强，可使备用轧辊的储备量降至最低。d)导卫装置形状简单，公用性强，加工容易，储备量少。e)产品质量易于控制。由于无孔型轧制有效的减少了不均匀变形及孔槽侧壁对轧件的影响，加之轧辊磨损均匀，使得料型尺寸更加简单容易，为进一步改善产品质量提供了可靠的保证。f)成材率高。由于均匀的变形减少了轧件的表面缺陷，可进一步降低生产过程中的切损，提高成材率。g)轧机作业率高。由于换辊槽次数的减少和轧辊使用寿命的延长，无孔型轧制技术可大幅度提高轧机的作业率。3）控制轧制技术控制轧制是指在调整钢的化学成分的基础上，通过控制加热温度、轧制温度、变形制度、冷却速度等工艺参数，控制奥氏体组织变化规律和相变产物的组织形态，达到细化组织、提高钢材强度与韧性的目的。控制轧制工艺可用于生产碳素钢、微合金化钢、低合金钢、高强度和超高强度钢及一些合金钢。控制轧制的基本类型及特点a)控制轧制工艺可分为奥氏体再结晶区轧制、奥氏体未再结晶区轧制和奥氏体与铁素体两相区轧制三类。b)采用控制轧制工艺时，为了防止原始奥氏体晶粒过分长大，一般采用较低的加热温度和开轧温度。由于开轧温度高，变形后的奥氏体晶粒会发生再结晶而细化，如在这个阶段停止变形，轧件即随温度下降而产生相变。相变核在奥氏体晶界形成，奥氏体晶粒细化，使转变后的铁素体晶粒细化。这种控制轧制称为再结晶型控制轧制。c)随着轧制温度变低，变形奥氏体不会再结晶，随变形量的增加，奥氏体晶粒内部产生变形带，变形量越大，变形带越多。若这时变形终止，金属相变时这些变形带成为形核的优先位置，从而使铁素体细化，这就是未再结晶型控制轧制。d)而在铁素体相变后还进行变形，即在、铁素体两相区轧制，轧制变形将使相变后的铁素体晶粒内形成亚晶和位错。这样得到的组织主要是铁素体晶粒及亚晶组织，从而使韧性不降低而强度大幅度增加。这就是两相区控制轧制。4）切分轧制技术定义：在轧制过程中用轧辊或其他方法将轧件沿纵向剖分成两条或多条轧件。切分轧制技术一般可分为“一切二”、“一切三”、和“一切四”等不同类型。切分轧制技术的意义是：a)提高了小规格产品的产量，主要是小规格螺纹钢的产量。b)在不增加轧机数量的前提下，生产小规格与生产大规格采用相同断面的钢坯，可以减少原料的种类，简化粗中轧孔型系统。c)提高产量的同时，终轧速度并不随之提高，有的规格采用切分轧制后速度还要有所降低。d)无论是在现有连轧机上还是在新建连轧机上采用切分轧制技术，由于生产工艺仅局部变动，而且对主要工艺设备并无特殊要求，因此具有投入少、产量高、见效快的特点。切分轧制对于以生产热轧带肋钢筋为主的车间，尤其是小规格占较大比重的车间是必不可少的先进工艺措施，对提高产量、降低成本是极为有效的措施。五、控制冷却工艺及设备1、钢材轧制后控制冷却技术的理论基础热轧钢材轧后控制冷却是为了改善钢材组织状态，提高钢材性能，缩短钢材的冷却时间，提高轧机的生产能力。轧后控制冷却还可以防止钢材在冷却过程中由于冷却不均而产生的钢材扭曲、弯曲，同时还可以减少氧化铁皮。控制冷却钢的强化性能取决于轧制条件和水冷条件所引起的相变、析出强化、固溶强化以及加工铁素体回复程度等材质因素的变化，尤其是轧制条件和水冷条件对相变行为的影响很大。利用热轧钢筋轧后在奥氏体状态下快速冷却，钢筋表面淬成马氏体，随后其心部放出余热进行自回火，以提高强度和塑形，改善韧性，得到良好的综合力学性能。钢筋轧后淬火工艺简单，节约能源，且钢筋表面美观、条形直，有明显的经济效益。钢筋的综合力学性能和工艺性能，如屈服强度、反弯曲、冲击韧性、疲劳强度和焊接性能，同钢筋的最后组织状态有关。而获得何种组织取决于钢的化学成分、钢筋直径、变形条件、终轧温度、轧后冷却条件、自回火温度等。2、轧后钢筋控制冷却冷却方法一般分为以下两种：一种是轧后立即冷却，在冷却介质中快冷到规定温度，或者在冷却装置中冷却到一定时间后，停止快冷，随后空冷，进行自回火。另一种冷却方法是分段冷却，即先在高速冷却装置中在很短时间内，将钢筋表面过冷到马氏体转变点以下形成马氏体，并立即中断快冷，空冷一段时间，使表层的马氏体回火到A1以下温度，形成索氏体，然后再快冷一定时间，再次中断快冷进行空冷，使心部获得索氏体组织、贝氏体及铁素体组织。这种工艺叫二段冷却，采用该种方法获得的钢筋，抗拉强度及屈服极限略低，伸长率几乎相同，而腐蚀稳定性好，同时，对大断面钢材来说，可以减小其内外温差。3、影响控制冷却性能的因素:①加热温度。加热温度影响轧前钢坯的原始奥氏体晶粒大小、各道次的轧制温度及终轧温度，影响道次之间及终轧后的奥氏体再结晶程度及晶粒大小。当其他变形条件一定时，随着加热温度的降低，控制冷却后的钢筋性能明显提高。如果不能降低坯料的加热温度，又需要降低终轧温度，则可以在精轧前设置快冷装置，降低终轧前的钢温。②变形量。控制终轧前的前几次的变形量，并将道次变形量与终轧温度较好的配合，对钢筋快冷以前获得均匀的奥氏体组织、防止产生个别粗大晶粒以及造成混晶有重要作用，水冷之后可以得到均匀组织。