对棒线材生产新工艺的分析与研究

对棒线材生产新工艺的分析与研究

尹钢

玉溪新兴钢铁有限公司玉溪云南653100

摘要：近年来，棒线材工艺在国内外都引起了广泛的关注，对于其生产所采用的新工艺得到了相关领域研究者的分析与研究，研究范围包括棒材低温轧制情况问题分析，成品组织性能和力学性能等情况，还有对该领域新出现的线材低温轧制、控冷、无头轧制、感应加热和无头连铸连轧等新技术的说明。研究所提出的问题如果得以解决，不仅会对新建厂房产生推动作用，还会对旧厂改建也提供帮助。

关键词：棒线材；生产；新工艺

线棒材的生产设备一直在随着时代的变迁而变迁，低温轧制等新工艺的出现，节约了更多的能源，降低了更多的损耗，同时还提高了成品组织性能和改善了力学性能，在生产和应用中都彰显着时代的进步和科技的发展。

一、生产现状

（一）低温轧制

低温轧制技术是在变形后通过再结晶，使得晶粒通过结晶温度的作用变得更加细化，从而生产出性能更好、质量更高的轧件。低温轧制要求温度比之前更低，始终控制在1040℃以下，有的时候甚至能达到950℃左右，坯料成分主要为钢坯，通过降低加热时的钢坯温度，使得终轧时的轧件温度也随之降低，从而生成更加细致的晶体，提高轧件的整体性能[1]。同时，由于加热温度降低，所以用于加热的电耗或者其他耗件成本也会随之降低。低温轧制技术对于节约生产成本、降低损耗都会起到积极作用。

（二）无头轧制技术

无头轧制技术是一种致力于提高生产效率、缩小加工成本和提高金属可得律和利用率的一种技术。在之间的时间里，轧钢的生产和制造采用传统的手段，使得堆钢的情况出现的也更为频繁。随之而来的，是因为同时咬入而产生的冲击负荷问题，会大大降低机器的使用寿命，进而产生生产率低下等问题[2]。无头轧制的优点在于显著提升了生产效率、降低了生产成本和提高金属可得率。从品质上来看，轧制时存在的面积越小，轧件的性能不均现象就会越轻，纵向尺寸就会越小，无头轧制就是利用了这点，轧制时只留一个头部来实现的。应用了此项技术后，可以预见的是每年的收益会直线上涨。

（三）热送热装

随着现代技术应用的越来越广泛，连铸技术已经达到了可以进行无缺陷铸坯的水准，这也使得应用了热送热装的机器更加的具有价值。如果一个工厂的设计合理，连铸坯的温度会比加热炉的能力更大，烧损量也会减少，燃料使用率降低，库存变得更少，使得原料库的存在价值大大降低，为企业多积累可用资金。热送热装技术的组织需要采用连铸连轧的管理方式，确保在线和离线协同进行，在全流程广泛进行应用，把控好时间和顺序与工序的节奏，提高匹配度[3]。

（四）感应加热

感应加热运用的原理是涡流发热，涡流产生的环境是钢坯，通过交流电而形成的。这种加热的方式使用更少的资金、采用最简单的技术、拥有最快的速度来实现最好的效果。感应电的强度是可以控制的，电流可以根据钢温和闭环反馈来实现控制。感应加热技术最具经济效益的应用就是作用在连铸连轧或者生产线上。从工艺生态学的角度来看，企业能够避免进行末端治理，都要得益于感应加热方式在热送热装生产线上的应用[4]。“绿色钢铁”工程的推进，也绝对离不开这项技术。

（五）棒材表面淬火及自回火工艺

这项工艺又被称作“QTB”或“QTR”工艺，是热轧钢筋生产未来会广泛应用的工艺。其原理是在终轧后，利用轧件自身的热量，通过装置来实现对轧件冷却速度的控制，从而在这个工程中进行必要的改造和加工。其优点在于利用这项工艺生产出来的轧件的韧性更强、强度更高，同时还具有可焊性和低温韧性。此项工艺的热处理可以分为三个阶段：淬火，回火和最终冷却三个阶段。淬火阶段是要使棒材与水接触时，表面的水达到汽化，回火温度是控制棒材表面温度，最终冷却阶段是得到铁素体和珠光体组织的最终过程[5]。

（六）高速线材的技术

高精度轧制技术、高线控冷技术和高速剪切技术都是高速线材技术。这个领域的发展趋势是使轧速继续提高、盘重继续增加、轧制精度继续提升和规模继续扩大。高精度轧制技术通常后置于精轧机后，以求持续不断地提高线材尺寸的精度；高线控冷技术在运输链上仍然需要解决风冷的问题；高速剪切技术能够更加精确地控制剪切的尺度问题，这些技术的应用都促进了钢铁工业的深层次发展[6]。

二、组织性能与力学性能

以低温轧制新工艺为例，通过建立模型和实验，在降低轧件的开轧温度的同时，降低终轧温度，可以发现轧件在终轧后直到相变的时间是大大减少了的，而且细化后的晶粒使得轧件更加的强韧。晶粒是否更加的细化，是压制后的奥氏体晶粒尺寸决定的，尺寸越小，晶体就越细化。而影响奥氏体晶粒的因素中，温度是非常重要的一方面。通过在热模拟试验机上的实验，将轧件进行不同温度的加热，然后经过保温、淬水、化学侵蚀等步骤后，观察不同温度下处理过的轧件，可以得出低温加热后的轧件可以得到更加细化晶体的结论，因为开轧温度始终保持在低于1040℃，甚至为了进行对照实验，研究时会将温度降至950℃，也就直接证明了低温轧制新工艺的优势性能。经过进一步的检测，结果显示，低温轧制技术可以使得轧件在保持延伸度的基础上，增加抗拉强度，同时出现魏氏组织的几率很小，也就是增强了材料的组织性能和力学性能。

三、结论

（一）因为低温轧制后的轧件晶体更加细化，所以经过低温轧制而加工出来的产品一般都呈现出强韧性高、晶粒细致和组织均匀的特点，且采用低温轧制的新工艺对于节约能源和降低损耗都作用显著。虽然低温轧制的温度低，负荷高，钢坯氧化低，但是轧辊的磨损却没有明显影响。所以，如果条件允许，低温轧制的工艺是对环境效益和经济效益都提供便利的一种新工艺，值得推广和广泛应用。

（二）对于采用无头轧制的轧件，要解决其咬入问题，如果解决了这个问题轧机的作业率和原件可用率都会大大提升，同时还可以降低能耗，延长机器的使用寿命。

（三）感应加热是一种非常有效的加热形式，它的污染少、发热率高、更加节约能源，符合我国可持续发展的要求，而且其加热过程更容易实现自动化控制。

（四）“QTR”或者是“QTB”工艺，是现在公认的未来生产热轧钢筋的发展模式。在这个技术使用的过程中，要把控好水流量、水压力、淬火时间和终轧温度参数。

（五）通过精轧机后置的RSM和TMB等机组，可以实现高精度的轧制技术。这项技术为产品的尺寸公差控制和表面质量提供保证。

（六）目前质量控制的一大难题仍然是高线产品在风冷辊道的控制效果问题。要是想解决线材性能的预报和控制问题，就要建立控冷模型。

（七）棒线材的无头轧制技术之所以可以得到应用，要得益于高速飞剪机的使用。它的剪切结构由电脑控制，在理论上甚至可以达到百分之百的整尺率。

参考文献：

[1]王猛.棒线材发展新技术[C]//第七届棒线材高效能工艺技术研讨会.2018.

[2]东飞，曹坤.棒线材轧制技术工艺研究[J].中国金属通报，2017（5）：45-46.

[3]罗光政，刘鑫，范锦龙，etal.棒线材免加热直接轧制技术研究[C]//钢铁流程绿色制造与创新技术交流会.2016.

[4]崔平.世界首套线材轧制设备[N].世界金属导报，1999-04-06（2）.

[5]G.Slavador.达涅利无头轧制在长材轧机中的应用[J].钢铁，1999（增刊）：645-646.

[6]任吉堂.高速热轧线材生产线用线卷旋转输送控冷辊道[J].中国专利公报，2001（29）.