高速线材轧机产业概述

第一节 高速线材轧机产业界定及主要产品

一、产业定义

线材轧机(wirerodrollingmill)是指专门用于轧制盘条(即线材)的轧机。轧制速度大于40m/s的轧机为高速线材轧机。结构紧凑，转速高，扭矩大，装配精度高是高速线材轧机的主要特点。

高速线材轧机生产的线材称为高速线材，主要品种有碳素钢、焊条钢，低合金钢、弹簧钢等，以及用于建筑、预应力钢丝、钢丝绳、焊条等。

二、主要产品及应用情况

目前现代化的连续式线材轧机一般由21～28架轧机组成，分为粗轧机组、中轧机组和精轧机组，中轧机组有时还分为一中轧、二中轧两组。线材轧机的结构和布置方式一直朝着高速、连续、无扭、单线、组合结构、机械化、自动化的方向发展。

粗轧机组起开坯作用，常采用横列式、顺列式、连续式等几种布置形式，其中连续式布置的粗轧机组多由6～8架二辊水平式轧机组成，布置在紧靠加热炉的出口处，机架间采用扭转辊翻钢。在粗轧机组的入口处设有分料器和计数装置，以实现多槽轧制。在其出口处设有飞剪，以去除轧后可能产生的劈头，防止进下一机组时产生卡钢事故，同时当下一机组中出现生产故障时，对轧件进行连续剪断。生产合金钢或小批量、多品种普通钢的车间，有时还采用Y型轧机或45。轧机组成粗轧机组，此时机架间不需扭转翻钢，所使用的坯料断面尺寸亦比较灵活，但每次只能轧一根轧件。

中轧机组的作用是承上启下，既可生产粗直径的成品线材，又可调整进入精轧机组的轧件断面尺寸，保证精轧机组稳定轧制。中轧机组的布置形式有横列式、复二重式、连续式等形式，而连续式布置又分全连轧和半连轧两种形式。除全连轧外，轧制时轧件一般均形成一次以上的活套，以利于调整。中轧机可为二辊水平轧机、平-立交替布置的轧机、Y型轧机和45。轧机。一般采用光电控制活套长度，当采用下出套的活套挑时，还可采用电容或电感原理控制活套长度。中轧机组与精轧机组间一般要设飞剪，进行切头和事故剪切。

精轧机组的作用是保证生产合格的产品。其布置形式有复二重式、半连轧和全连轧等形式。全连轧又分采用全水平式机组、平-立交替机组、Y型精轧机组和45。精轧机组几种。中国线材车间采用复二重精轧机组的较多，它是由交流电机成组传动轧机，采用围盘进行多槽并列轧制，轧制时轧件有扭转翻钢，轧制速度多在15～20m／s以下，盘重不超过160kg(φ6.5mm线材)。半连轧均为二辊水平轧机，利用围盘操作和扭转翻钢进行1～2槽并列轧制，轧制速度一般在25～30m／s左右，此种轧机一般采用预应力轧机和滚动轴承，轧制产品的精度高，采用直流电机传动，各机架间均出活套，故调整方便，生产灵活，各中间机架均可轧出不同规格的产品，适于小批量、多品种的线材生产。水平式全连轧是集体传动，多线轧制，轧制速度为20～30m／s。平一立交替布置的直连轧精轧机组，各机架均由直流电机单独传动，采用悬臂式的立辊与水平辊轧机相互交替布置，进行多路单线轧制，轧制速度可达35m／s左右，盘重达800kg。Y型精轧机组轧制速度可达50m／s。45。精轧机组轧制速度已达到140m／s以上，实现了高速无扭轧制。在这种近代连续式线材轧机上，为平衡各机组的生产能力和保证产品精度，粗轧机组多采用较大延伸、较低转速和多槽轧制。而精轧机组则采用较小延伸、较高转速和单槽多路轧制方案，即设置多达4列的精轧机列，每列同时只轧一根线材。

三、产业基本属性

高速线材轧机产业属于装备制造业。装备制造业位居工业的核心地位，担负着为国民经济发展和国防建设提供技术装备的重任，是工业化国家的主导产业。

高速线材轧机生产的高速线材具有如下特点：

1、它的尺寸精度高，椭圆度小。

2、它采用集散卷风冷却，它成分均匀，机械性能好。

3、由于采用负公差轧制，它节约了金属，相同重量的高线要比普线长度更长。

4、每件只有一个头和尾。

第二节 高速线材轧机产业发展历程

线材轧机始于17世纪。19世纪中叶，随着大工业发展，对小型线棒材需求日益增加、碱性转炉炼钢法的出现为大规模轧钢生产创造了条件，小型线棒材轧机迅速发展。1860年前后出现了比利时式线材轧机，即横列式线材活套轧机。用一台电机带动一列3～5架轧机，人工围盘实行活套轧制，轧制速度可达4.6m/s。为提高轧制速度、并尽量减少活套长度，逐渐形成多列横列式轧机。1870年有人将比利时式线材轧机分为两段，各用一台电机传动。至1882年出现4列横列式轧机，即加林特式轧机，终轧速度可达8～9m/s。

几乎同时，在跟踪式轧机基础上串列式水平连轧机或平/立交替的连轧机也在发展。但平/立交替的无扭转连轧机发展并不顺利，1862年英国曾试验平/立交替的连轧机，当时轧机与导卫均不完善，尤其是立辊的安装及传动较困难，因此并未成功。

1878年建立了16架串列式水平连轧机（旧摩根式轧机），由蒸汽机成组传动，以轧辊直径变化来调节各架轧机速度，扭转导管翻钢，终轧速度可达15m/s。为提高生产效率，实行在一架轧机上双条或多条轧制。此后若干年，工艺布置上没有新的突破，但在轧机完善上有较大进步。如滚动轴承的应用，精轧机座单独传动的采用等，使轧制速度接近20m/s，盘重增至200kg。

值得提出的是，横列式轧机易于调整、无张力、速度控制要求不严，出现了粗轧为旧摩根式水平连轧机，精轧机为横列式或复二重式（又称苏埃科式轧机，轧制速度16～20m/s）的半连续式轧机。

二战后，由于控制技术、机械制造技术的发展，小型轧机技术水平又得到了进一步提高。为改变横列式轧机活套无控制的状况，逐渐向更多列乃至单机传动发展。20世纪50年代，瑞典推出法格斯塔型轧机。精轧机组每两架一个直流电机传动，用光电系统测定小活套位置控制各列转速。每列两架间以不同的轧辊直径来获得不同的轧制速度，以减少大活套长度。轧制速度可达20～27m/s，实际上仍属于半连续轧制范围。60年代初又发展为莫格沙玛型轧机，即所谓的“活套连轧机组”，其各架均有一台直流电机拖动，用围盘连接，可精确控制活套长度，实现连轧，特别适合小批量、多品种轧制，至70年代中期仍活跃在世界线材生产中，直至高速摩根轧机问世才转向合金钢领域。

与此同时，跟踪式连轧机（串列式连轧机）也在发展，50年代末，扭转导管改为辊式扭转装置，达涅利式组合机架取代了独立机架，使串列水平连轧机速度达到了40m/s，而平立交替式串列连轧机由于轧机振动问题与电机动态性能所限，速度也停顿在40m/s左右，加之造价过高不能大量建造。由此可见，一般线材轧机的最大轧制速度提高到40m/s以后就无法再提高了，故称轧制速度大于40m/s的轧机为高速线材轧机。

轧制速度进一步的提高是20世纪60年代中期，美国摩根（Morgan）公司结合了组合式轧机结构与平/立连轧机布置形式，采用了微张力轧制工艺，发明了世界最早的高速线材轧机机型之一——摩根式轧机，即45°轧机。1966年9月美国摩根公司设计的第一套二辊悬臂式轧机，投产于加拿大钢铁公司汉密尔顿厂。该型轧机是多机架连轧（8架）且组合式轧机结构。轧辊轴线与地面成45°角，相邻机架两对轧辊轴线交叉成90°角，故称为45°轧机。由于避免了轧件进入下一道时的扭转翻钢，又以螺旋齿轮直接啮合取代了轧辊前的传动连接轴，因而消除了震动。实现了无扭、振动小，轧制速度突破35～40m/s,达到50m/s。后期为进一步提高轧制速度，就要进一步降低传动轴的高度，在侧交45°轧机的基础上又推出了顶交45°轧机。为控制轧件温升还加大了轧机间距，以便配置水冷喷嘴。这种轧机一问世便获得50m/s的轧制速度（第一代），70年代初60m/s（第二代），70年代中、后期75m/s（第三代），70年代末80年代初90m/s（第四代），80年代中期100m/s（第五代）。80年代末至今，重负荷和超重负荷精轧机组、减径定径机组、高速飞剪等技术在线使用，使轧制速度达到120m/s（设计速度达140m/s），保证速度达到110～115m/s（第六代）。自1966年至今相继出现了摩根、德马克、阿希洛、达涅利、施罗曼、克虏伯和摩哥斯哈玛等机型。

综上所述，线材轧机的发展经历了横列式、顺列式、布棋式、半连续式、跟踪式（水平辊）连续式、平立交替式串列连续式和45°或Y型高速连续式等阶段。横列式和复二重线材轧机已在我国明令淘汰并禁止新建。

我国1987年开始引进生产高速线材，随着结构不断升级和消费市场强劲拉动，生产线越建越多，产量快速增长，呈现了在装备上追求高速、单线、无扭、微张力组合，在产品上追求高精度、高品质、大盘重等特点。

第三节 高速线材轧机产业在国民经济中的地位

目前，我国已成为世界上拥有高速线材生产线最多、产量最大的国，2008年线材总产量8024万t，其中高速线材预计将占90%左右。

我国线材产品品种和规格范围在不断地扩大，线材产品质量有了飞跃性的提高，满足了经济发展的需要，我国已经成为线材最大的生产国和出口国，生产技术和装备水平也属世界一流。一些钢铁企业正准备建设高速线材轧机替代老式线材轧机，也有一些早期建设的高速线材轧机在酝酿更新改造。高速线材轧机技术在线材 行业 里正在得到迅速普及。

即使在信息社会中，装备制造业的基础战略产业地位仍不会动摇。发达国家的发展经验充分证明，没有强大的装备制造业，就无法完成工业化，更不可能实现现代化。进入21世纪，发达国家把装备制造业置于更为优先发展的重要地位，不仅体现在装备制造业占本国工业总量的比重、资本累积、就业贡献等指标上均居前列，更体现在装备制造业为新技术、新工艺、新产品的开发、设计和生产提供了重要的物质基础。装备制造业的发展水平直接影响其他产业的竞争力，决定着各国现代化的进程。

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