軋鋼棒線材生產新技術探析

張凱

摘 要：鋼鐵工業的飛速發展，為用戶提供了充足的鋼鐵產品，使得國內鋼材市場逐漸由賣方市場向買方市場過渡。為了提高市場競爭能力，必須在提高產品質量的同時，降低生產成本 ，加大企業技術進步，大膽應用近年來出現的新技術、新設備、新工藝 ，這無疑是增強其 競爭能力的有效手段。棒線材生產已有 200 多年的歷史。盡管板帶鋼產品比重迅速增加，其生產技術日趨完善 ，生產成本顯著下降，但是棒線材產品仍然占據其獨有而不可取代的地位。正是由于這個原因 ，其生產技術發展水平正日新月異地飛速發展。本文主要針對軋鋼棒線材生產技術問題進行分析和討論，望與同行之間交流探討。

關鍵詞：鋼材生產;軋鋼技術;棒線材;新技術

一、軋鋼棒線材市場現狀

目前我國棒線管材行業企業的技術裝備水平得到較大提高，特別是二十世紀九十年代以來，我國鋼鐵工業獲得了長足進步：新建的一大批具有世界先進水平的大型高爐、大型轉爐和電爐、爐外精煉、連鑄、熱連軋、冷連軋、涂鍍層生產線、冷軋硅鋼生產線、高速線材軋機、連續小型棒材軋機的建成投產等，使我國棒線材管行業的裝備水平有了顯著提高。特別是我們正在進行的為配合我國家電、轎車、石油、建筑、造船等行業走向世界，鋼鐵行業“十五”技術改造完成后，再經過“十一五”的努力，我國整個棒線材管工業的工藝和裝備水平將會發生新的質的飛躍。隨著我國棒線材管工藝技術結構的改進，產品結構進一步優化，產品質量顯著改善，國內市場占有率進一步提高。鋼鐵企業連鑄比已達到95.53%，高于世界平均水平。而鋼鐵生產的板管比已達到45.3%，還將進一步提高。國民經濟各行業所需的棒線材管品種大多數可以國內生產，特別是國民經濟支柱產業所需的高性能高附加值品種的棒線材的產量和質量有了新的增長和改善。我國棒線材管的綜合自給率已達99.06%。其中線材、棒材自給率已超過100%。然而，在看到線材行業發展的同時，還要看到我們存在的問題。我國的棒線材管工業在近十年來，通過技術改造和技術進步，素質大大提高，我國棒線材管產品的國際競爭力有了質的飛越，我國棒線材管工業正在從棒線材管大國向棒線材管強國邁進。

二、軋鋼棒線材生產技術發展

1、無頭軋制技術

傳統的軋鋼生產過程，相鄰軋件間要有一定的間隔，以便給下游留出一定的緩沖時間。從而加大了因軋機頻繁咬鋼而出現堆鋼的幾率，咬入產生的沖擊載荷也會導致設備使用壽命降低，輥耗增大，有效作業率降低等問題。無頭軋制是一項適用于長材（包括板材）軋制的新技術。自從1998年3月在日本東京高松廠問世以來，有了快速的進展。該技術已經成功地服務在泰國、馬來西亞、墨西哥等長材生產廠。繼我國第一家采用該技術的唐鋼棒材廠之后，新疆八一鋼鐵公司和漣源鋼鐵公司也訂購了Danieli公司的設備。閃光焊機設在加熱工序之后，焊接過程由計算機控制，并納入了軋鋼自動化系統，因而焊接過程的穩定性和可重復性極好。任意斷面形狀和鋼種的鋼坯均能對焊，最大可對焊規格達200mm×200mm。唐鋼對焊165mm方坯所需周期約為37-40s，其中焊接時間約為10s。由于焊接技術的提高，焊口位置不但不存在內部缺陷，強度指標也不亞于軋件母體。

無頭軋制與常規軋制相比，生產效率提高12%，棒線材車間布置形式經歷了從單機架、棋盤式、跟蹤式和半連軋式，發展到了目前廣泛應用的全連續式。設備也從二輥、三輥式軋機發展到了懸臂式和平立可互換的短應力線軋機。

2、低溫軋制技術

低溫軋制技術的目的是利用變形在再結晶溫度以下能使晶粒得到細化的原理，生產出具有更好的性能，更高的表面質量和更優越工藝性（含冷成型性）的軋件，同時可以避免傳統的離線熱處理工序。因低溫軋制技術的要點是在最后幾道次施以一定量的變形量 ，而軋制溫度的高低則取決于軋機能力，以及對鋼材的性能要求 ，或者采用常化軋制，或者采用機械熱處理軋制 （ 簡稱熱機軋制）。由于晶粒變形時被拉長 ，使得軋件的晶粒得到細化 ，進而改變了最終成品機械性能。在低溫軋制工藝中，加熱溫度和粗軋工序仍沿用傳統的工藝制度，但是經過粗軋變形之后得到的必須是完全再結晶組織。在采用低溫軋制的生產線，中軋機組與精軋機組之間必須設有水冷箱，以便準確控制軋件的精軋溫度，因此要求這兩個機組之間留有足夠的距離，以確保軋件進入精軋機之前，其斷面溫度分布均勻。

隨著計算機技術的發展，自動控制學科也呈現出高速發展的勢頭，其中以工業自動化技術的發展尤甚。為了保證工藝的穩定性，進而確保產品質量，軋件在水冷箱內的冷卻強度必須能在計算機控制下完成。其關鍵是根據在線實測的軋件溫度值來實時調節水的流量，以使軋件在進入精軋機時，其溫度在設定的范圍內。實現這一過程的關鍵是找到一個反映冷卻水流速、壓力與軋件斷面上溫度變化規律的數學模型 。

3、斯太爾摩控冷技術（棒材表面中淬火及自回火技術）

為了解決傳統軋制工藝中由于線材盤卷在終軋后溫度1000℃高溫下自然冷卻盤卷的內外卷溫差大，而導致的線材表面嚴重氧化、內部組織不合要求、機械性能低和拉拔性能差等問題，1964年加拿大Steleo公司與美國摩根Morgan公司聯合開發了該技術，因此稱為Stelmor（斯太爾摩）法，該技術又稱為棒材表面淬火及自回火工藝。棒材表面中淬火及自回火技術是利用終軋后軋件自身的熱量，使之通過專門的穿水冷卻水箱和風冷環節，準確控制軋件的冷卻速度，從而獲得所需要的組織和性能的一種工藝方法。此工藝可以利用普通低碳鋼來替代微合金鋼及低合金鋼，且軋件具有較高的強度、較好的韌性和可焊性及較滿意的低溫韌性，近年來被廣泛用于熱軋帶肋鋼筋生產，經過該工藝處理的鋼筋，其屈服強度可以提高150～230 MPa。此工藝包括三個熱處理階段：（1）淬火階段。精軋機組后設置一套水冷系統，使帶肋鋼筋表面淬火形成馬氏體，而芯部保持奧氏體組織，當表層下形成一定深度的馬氏體后，便停止淬火處理;（2）回火階段。淬火后，再在空氣中冷卻，由于棒線材各截面內外溫度梯度較大，熱量從芯部傳到表層，使表層馬氏體回火形成回火馬氏體組織或回火索氏體;（3）最終冷卻階段。棒線材在冷床上緩慢冷卻時芯部的奧氏體轉變成鐵素體和珠光體組織，或鐵素體、索氏體和貝氏體組織，使得碳和合金元素含量較低的鋼獲得較高的綜合力學性能，降低鋼材成本。

結束語

隨著我國國民經濟恢復到平穩發展階段，線材行業也在迅速發展，目前，除個別品種外（鋼簾線用鋼、汽車彈簧鋼、高級冷鐓鋼、超低碳鋼等），基本都能滿足用戶需求，自給率不斷上升。而社會多樣化需求和市場競爭對棒線材生產提出了越來越高的要求。在當前形勢下，不斷引進和開發軋鋼棒線材生產新技術，對于改善軋制工藝、提高產品品質及降低生產成本都具有重要的意義。

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