高速線材生產工藝技術的難點解析

朱國俊

（廣東省陽春新鋼鐵有限責任公司，廣東 陽春 529600）

1 目前我國市場上存在的主要線材品種及用途

目前在我國市場流通較為廣泛的線材種類，大致有15種。分別為低碳鋼，光圓鋼筋，帶肋鋼筋，優質碳素鋼、合金結構鋼，預應力鋼絲及鋼絞線，琴鋼絲、鋼簾線，易切割結構鋼，冷鐓鋼，焊接用鋼，彈簧鋼，軸承鋼，不銹鋼工具鋼。每一種線材都有其常用的規格和主要用途。我國作為工業大國，在日常生產過程中需要耗費大量的線材支撐相應的作業進行。在目前我國，線材中消耗品類最大的是中高碳鋼線材，該型材料的含碳量一般大于0.45%，其主要用途包括制作鋼絞線和鋼絲。其中鋼絞線和預應力鋼絲的生產占比最大。鋼絞線廣泛應用于基礎設施橋梁建設過程，而預應力鋼則在各類型建設工程中都有廣泛的應用，兩種都是目前我國建筑行業，消耗較大的鋼材。近幾年由于社會經濟的高速增長，建筑行業面臨了巨大的發展期，在全國各地都興建大型工程，在建設過程中需要消耗大量的鋼絞線和預應力鋼材，線材生產具有較為廣泛的市場。但是也要注意到目前很多類型的鋼材出現了供過于求，甚至產能過剩的情況，導致大量的同類型鋼材價格下跌導致相應的生產企業遭遇了巨大的經濟損失。這主要是由于企業在進行鋼材生產時沒有考慮到當前市場環境，我國作為世界第一產鋼大國，每年的線材產量位居全球第一，但并不是所有的線材在現有市場上都有巨大的需求量，且相應的生產工藝更新也決定了企業的成本控制和市場銷量。

2 高速線材軋機生產工藝特點

該型設備在進行線材生產過程中具備高速、連續、控冷等效果。生產成品，精度高，性能好，盤中大，整體生產質量要優于其他設備的生產效果[1]。

線材的使用相當廣泛，能夠應用于各類工業生產和建筑行業中。軋制速度是高速線材軋機發展水平的標志，截至目前，軋制技術以壓制速度作為標志，已經經過了7代的發展。在第1代壓制機器使用的過程中，其壓制速度一般為43～50米每秒，到上世紀70.年代中期已經進入到第2代，第2代的軋制速度平均能夠達到55米每秒。上世紀70年代后期壓制機器進入了第3代發展階段，此時軋制機器的平均軋制速度能夠達到70米每秒。其后軋制速度不斷發展到目前，相關設備的軋制速度已經能夠超過120米每秒。

目前全世界有近400條高速線材壓機，其中高速無扭線材壓機約占其中的80%，年產線材規模能夠超過1億噸。高線產量約占80%，目前線材產量占鋼材總產量的16%，各國的輸出量和輸入量平均在20%左右，目前美國是世界上最大的線材輸入國，每年的消耗量約1000萬噸，而每年生產的線材總量僅僅能達到700萬噸。日本是目前世界線材輸出量最大的國家，每年的產量能達到830萬噸，向外輸出220萬噸。中國是目前世界上線材產量最大的國家，中國每年的線材產量能夠超過8000萬噸，其中30%以上的線材是由復二重軋機進行生產。目前我國擁有全世界近一半的線材壓機數量，其中復二重軋機有占據我國擁有線材壓機數量的一半。傳統的橫列式線材壓機，正面臨逐漸被社會生產所淘汰的局面，目前尚存的機器數量較少。剩余的機器為高速線材軋機，由于我國在高速線材軋機的研究工作方面投入的時間較晚，所以目前我國尚未掌握相關軋機器的全部生產技術，大部分高速線材軋機都要從國外進口，這導致相應材料的采購和生產成本較高，影響到了生產企業進行更加靈活的定位決策。在上世紀80年代之前，我國沒有高速線材軋機，當時我國的高性比為0，線材自給率僅為60%，由于當時我國已經進入到了發展高速階段，所以國內各行業都需要大量的線材，線材市場的缺口較大，每年需要通過進口相應線材，來補充國內市場需求，每年的進口量約為200～300萬噸。與此同時，國內也開始進行相關線材的生產，但是由于設備質量較差，且缺乏相關經驗，當時我國的國產線材質量與國外進口線材相比，具有較大的差距，集中表現在化學成分不穩定，表面質量差，盤重輕，尺寸公差較大。到了上世紀90年代，國產線材的生產質量和生產效果都得到了較大的改進，此時我國的高線比已經從原本的零提升到30%，線材自給率達100%，我國逐年減少對國外線材的進口，且開始進行對外出口貿易。到1991年，我國的線材出口量已經大于同年的線材進口量。到1994年，雖然當時我國的國產線材產能已經大幅度提升，但是由于當時在全國范圍內經濟的高速發展，各地區都開展了大量的建設工程，導致線材供應不足，于是在當年我國的線材進口量大幅度提升，一度導致我國的線材自給率跌破60%。自1995年以后國產現財年增長值平均為200萬噸，高速線材的產量逐年提高，至1999年高線比已達到96.7%。

目前我國是世界上唯一具有全部工業門類的生產大國，但是在線材生產方面仍然是存在一些短板，尤其是對于一些特種線材，仍然是需要通過進口來維持相應的生產，如高應力彈簧鋼，不銹鋼，冷鐓鋼，鋼簾線。雖然我國相關企業在相應產品的生產中也投入了大量的資源，但是由于起步較晚，所以目前與國外先進企業相比，仍然存在較大的差距，且在短時間內仍然無法追平。

3 理化性能差距

在化學成分方面，國外線材波動較少，整體穩定，國內的頭圍偏析較為嚴重，表面質量，國產的脫碳層深度一般為0.023至0.16毫米，最深可以達到0.35毫米。而國外同類型產品一般能達到0.3毫米。在組織對比中進口線材的實測奧氏體晶粒度為5～6級，整體分布較為均勻，索氏體達85%以上，而國產線材的奧氏體晶粒度為2～7級，分布較為分散，且索氏體只有少數能夠達到85%的標準。

4 高速無扭精軋工藝

高速無扭精軋工藝對于現代線材生產來說有非常重要的作用，針對各類型線材軋機存在的問題，綜合解決了諸多品種帶來的規格不同、高斷面尺寸精度，高生產率等問題。在現代線材生產中只有采用精軋高速，才能夠保證較高的生產率，同時解決在過去進行線材軋制過程中遭遇的溫降問題。再進行軋制過程中，必須要保證硬件不出現扭轉情況，否則就會出現相應的事故，并導致設備無法進行正常的軋制工作。

對線材壓機工藝參數進行判定的因素包括盤重和坯重，近些年盤中隨軋制速度提高，也得到了相應的增加，盤中的平均增長達到了1500千克，個別甚至可以達到2.5噸。隨著連續鑄鋼技術的發展和軋制速度的提升，壓機采用的坯料尺寸越來越大，目前已經可以容納邊長為200毫米的方坯。

5 高線軋機的控制要求

線材產品質量包括生產精度，表面質量，外形，化學成分，力學性能等幾方面。目前在生產直徑達5.5毫米線材尺寸時，相關機械已經能夠將生產精度控制在±0.1毫米之間，個別高精度生產設備甚至能夠達到，±0.05毫米范圍內。對外形尺寸精度的嚴格控制，一方面可以減少出現的廢料，另一方面提高得收率，生產金屬制品的質量提升有助于為金屬制品提供更多的優質原料，并提高拉膜壽命和拉絲效率，減少在拉拔過程中造成的動力消耗。面對含碳量高于0.3%的線材，要對其表面脫碳情況進行控制，否則在脫碳之后就會出現表面變軟疲勞強度降低等情況，影響線材的使用壽命。

6 相關控制手段

為了保證線材質量能夠達到標準，首先要對線材的原料質量進行檢查，要求原料在進入生產階段之前，首先由技術人員對其進行原料檢測，并對其表面雜質進行檢查和清理，使投入生產的原料能夠具有生產優質線材的先決條件。采用步進式加熱爐，以更加靈活的方式來調整加熱模式，適應不同線材的生產需求。在單線生產過程中出要采用平一立機組，以減少生產過程中出現的軋件刮傷情況。在生產過程中要盡可能采用滾動導衛及硬面軋輥，提高表面生產質量。

7 結束語

高速線材生產工藝技術與傳統生產技術相比，在成品質量控制，生產效率提升，成本控制，產品性能等方面都具有較大的優勢，隨著我國從業人員不斷對其生產難點進行解決，為了該工藝在我國還有廣闊的發展空間。