關于棒線材低溫軋制技術的研究

張江濤

摘要：鋼鐵工業發展中要重視節能減排，降低各種資源的能耗。低溫軋制可以有效的減少加熱能耗，避免出現氧化燒損性問題，提升成材率，提高軋鋼加熱爐鋼材產量，有效延長加熱爐壽命;減少由于受到熱應力影響而出現的疲勞裂紋以及氧化磨損性問題，在一定程度上細化晶粒，有效的提升產品的性能。

關鍵詞：棒線材;低溫軋制技術;節能

1.棒線材低溫軋制技術

1.1低溫軋制技術的特點

傳統熱軋工藝是將鋼坯加熱到AC3線以上奧氏體區，再在高溫奧氏體再結晶區域進行軋制，鋼坯加熱溫度一般在1050℃以上，終軋溫度在AC3線以上。

低溫軋制技術有別于傳統熱軋工藝，顧名思義是一種通過調節溫度從而優化軋制工藝的一種技術手段，主要是通過降低鋼坯加熱溫度來實現棒線材軋制過程的節能降耗。一般狀況下，棒線材在低溫軋制過程中要加強溫降的控制，通過降低軋制負荷的方式可以有效的保障產品整體的性能。鋼坯通過將再加熱溫度降低后，利用精軋機組進行加速的軋制過程中產生的變形熱和摩擦熱或者粗軋制機組以及精軋機組增設高輥道隔熱保溫裝置的方式來進行熱補償處理。為了充分的保障終軋制的溫度，也可以利用精軋機架側加熱燒嘴等相關方式進行處理[1-2]。

1.2低溫軋制溫度的影響

低溫軋制最佳的加熱溫度與軋材的品種、外形以及其產品的性能參數等多種因素有著密切的關系，一般狀況下，要合理控制溫度，避免因為溫度控制不當而導致軋機出現裂紋等缺陷性問題，進而充分的保障產品的力學性能。低溫軋制要充分的保障其終軋溫度，通過精軋機組提升軋制速度的方式進行控制終軋溫度。

而根據棒線段、材料連軋機各機架軋件溫度以及低溫軋制的軋制溫度控制標準分析可以發現，通過低溫軋制工藝進行棒線材連軋機處理具有一定可行性[3]。由于在通過溫軋制之前要將軋機強度參數、電機能力以及材料塑性等多種因素系統協調分析，因此，低溫軋制溫度選擇會受到軋制材料塑性以及軋制設備強度、能力等因素的限制與影響[4]。

2.棒線材低溫軋制技術對成品質量的影響

2.1低溫軋制與力學性能

低溫軋制加熱溫度會小于常規軋制過程中的加熱溫度，鋼坯在加熱過程中會有效的減小奧氏體晶粒的尺寸。可能的原因是由于精軋階段中其低溫軋制與常規的軋制溫度趨于一致，而低溫軋制鋼材晶粒相對較為細小，在一般狀況中下，低溫軋制的鋼材性能更加接近與常規的軋制鋼材性能，或者在低溫雜質鋼材中其一些相關性能會得到顯著提升。

低溫軋制會受到加熱工藝、軋制工藝、鋼中合金元素的不同以及質量分數的差異等多種因素的影響。一些微合金化鋼不適宜進行低溫加熱處理，如果其加熱的溫度過低容易影響微合金化元素溶解到奧氏體中，使其充分的凸顯細化晶粒，產生一定的析出強化作用。

在實驗室條件下，分析20MnSi不同加熱溫度軋制兩種鋼材的性能，通過高溫以及低溫兩種條件進行軋制，主要數據如表1所示，通過低溫軋制，鋼性能提升明顯，可節省合金、降低成本作用。

2.4低溫軋制以及表面質量

低溫軋制對鋼材的表面質量會產生一定程度的影響。低溫軋制在一定程度上會降低鋼坯的加熱溫度，從而有效的減少鋼坯氧化燒損情況的發生。另外，低溫軋制可以在一定程度上轉變氧化皮中FeO，Fe2O3 ，Fe3O4三者的不同比例，導致氧化皮脫落，在一定程度上優化了鋼材的表面質量。

2.5臨界點溫度軋制和鐵素體區軋制對鋼材質量的影響

臨界點溫度軋制是一種處于或略高于臨界點溫度的一種軋制技術手段，利用奧氏體沒有結晶區的特點進行軋制處理可以獲得1～2μm的等軸細晶，從而獲得性能更為優異的產品。

鐵素體區軋制開軋的溫度與一般情況下低溫軋制的溫度相近，然而，其終軋溫度更低。通過在特定溫度條件下進行軋制處理，鐵素體區軋制的負荷相對來說較低，主要是由于相變而導致的位錯密度降低造成的。這種工藝主要是在一些工藝規格相對較薄的熱帶產品中應用[5-6]，這不僅可以有效的減少軋后的冷卻耗量，也可以有效的縮短水冷線的長度。

鐵素體區軋制產生的氧化皮的產量相對較低，具有較強的織構，可以在一定程度上提高酸洗的效率，從而增強沖壓用板整體的塑性應變比。

臨界點溫度軋制以及鐵素體區軋制都是在板帶產品中實驗，通過細化晶粒的處理從而達到提升產品整體性能的目的，有效的優化了產品的整體質量，對于棒線產品的工藝研究來說具有一定的借鑒研究價值。

3.棒線材低溫軋制技術關鍵工藝

分析棒線材連軋機各個機架軋件的具體溫度以及低溫軋制應用中的溫度控制可以發現，棒線材連軋機可以通過低溫軋制工藝進行處理。

3.1 控制加熱過程中的溫度

棒線材低溫軋制處理過程中，低溫出鋼時，會增加加熱爐中滑軌以及爐筋管而產生的黑印程度，也會增加鋼坯溫度不均勻程度，利用低溫加熱處理則要合理的控制鋼坯在加熱過程中的溫度不均勻問題。

3.2 合理的選擇低溫軋制溫度

低溫軋制效果會受到加熱工藝的影響，通過分析軋制材料塑性以及軋制設備強度參數，對其進行精準的核算分析[7]，從而選擇合適的低溫軋制溫度。

3.3對低溫軋制鋼材性能的影響因素

低溫軋制鋼材性能以及常規類型的鋼材性能參數接近，一些低溫軋制鋼材的性能也會有略微提升，通過低溫軋制工藝并不會對材料力學性能產生各種影響。但是，低溫軋制會受到其加熱工藝、軋制工藝、鋼中合金元素種類和含量等多種因素影響，合理的控制低溫軋制時的影響因素會在一定程度上改善鋼材的表面結構質量。

3.4熱潤滑軋制

熱潤滑軋制可以合理的控制軋制壓力以及軋制過程中的扭矩，軋制壓力下降約為20%左右，壓力降低可以在一定程度上合理的解決控制軋機彈跳變形等問題，為低溫軋制提供了有利的條件。

3.5粗軋機能力

低溫軋制過程中最為關鍵的就是粗軋機能力，保障粗軋機性能穩定，符合軋件塑性范圍，適當的控制鋼坯加熱溫度可以實現軋鋼節能的目的。

3.6低溫軋制過程中的軋機負荷

低溫軋制的過程中會增加軋材變形抗力，通過優化孔型設計以及壓下規程的方式可以合理的分配軋機中各個機架電機的負荷狀況，真正的實現低溫軋制處理。因此，做好軋機負荷的核算以及驗證分析，合理的進行各個機架的壓下量計算分析是非常重要的。低溫軋制過程中，首先，在粗軋機上要根據規范要求有序開展，在進行精軋機處理時，其軋件的溫度需要保持與常規軋制處理時沒有過多的波動，在軋機的軋輥強度符合要求，電機功率充足的狀態中可以進行低溫軋制。其計算可按照公式一進行計算。

4.結論

低溫軋制是一種具有節能作用的工藝手段，通過降低加熱溫度的方式可以有效的控制或減少材料燒損性問題的出現，進而達到提升成材率的目的，此種技術手段相對較為成熟，具有一定的可靠性。

參考文獻

[1]王猛.棒線材發展新技術[C].第七屆棒線材高效能工藝技術研討會.

[2]東飛，曹坤.棒線材軋制技術工藝研究[J].中國金屬通報，2017（5）：45-46.

[3]羅光政，劉鑫，范錦龍，等.棒線材免加熱直接軋制技術研究[C].鋼鐵流程綠色制造與創新技術交流會.

[4]侯潔，王濤，楊霞，等.基于軋制規程優化的帶鋼熱連軋產品的可軋范圍研究[J].鍛壓技術，2018，2：24-28，33.

[5]吳守民.極薄帶鋼軋制過程中最小可軋厚度的研究[J].中國冶金，2007（3）：10-12.

[6]李翔宇.極薄帶材軋制及最小可軋厚度研究[D].東北大學，2012.

[7]朱宇，王濤.帶鋼熱連軋軋制力計算研究[J].機械設計與制造工程，2013，42（6）：71-73.