田曉霞

(安陽鋼鐵股份有限公司)

0 引言

安陽鋼鐵股份有限公司(以下稱安鋼)高線于2001年7月30日建成并投產(chǎn)，軋線高速區(qū)主體設(shè)備引進美國摩根公司第六代軋機，布置有4 架預精軋機、8 架精軋機和4 架減定徑機，所有規(guī)格產(chǎn)品均通過減定徑機軋出，國內(nèi)較為先進。產(chǎn)品為φ5．5 mm ～20 mm 盤條，品種包括碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、冷鐓鋼、彈簧鋼、焊條鋼、軸承鋼和建筑用鋼八大系列［1］。

與其建設(shè)配套的煉鋼設(shè)備有100 t 交流豎式電弧爐1 座，100 t LF 鋼包精煉爐2 座，六機六流150 mm×150 mm 方坯連鑄機1 臺。2003年和2004年分別新增VD 真空脫氣裝置和100 t 頂?shù)讖痛笛鯕廪D(zhuǎn)爐1 座，2005年引進結(jié)晶器液面自動控制技術(shù)。精煉(LF、VD)、電磁攪拌和液面自動控制技術(shù)的應(yīng)用，為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)潔凈鋼奠定了基礎(chǔ)，具備了生產(chǎn)高品質(zhì)盤條的生產(chǎn)能力。

1 產(chǎn)品現(xiàn)狀

安鋼高線投產(chǎn)以來，大力開發(fā)新特產(chǎn)品，秉承“研發(fā)一批、穩(wěn)定一批、投產(chǎn)一批、儲備一批”的研發(fā)理念，技術(shù)科研部門和工程技術(shù)人員聯(lián)合進行“二次創(chuàng)新”和自主創(chuàng)新，截止2014年品種比達到99%以上，具體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局見表1。

從表1 可以看出，安鋼高線產(chǎn)品主要以高碳鋼盤條和冷鐓鋼盤條為主，彈簧鋼盤條、圓環(huán)鏈用盤條、焊接用盤條、鋼筋盤條等，生產(chǎn)比例相對較低。

2 產(chǎn)品技術(shù)特點

安鋼高線在研發(fā)過程中，結(jié)合自身的工藝裝備、工藝流程和產(chǎn)品技術(shù)要求，形成了以SWRH82B 預應(yīng)力鋼絲及鋼絞線用鋼、SWRCH35K 冷鐓鋼盤條為代表的優(yōu)質(zhì)拳頭產(chǎn)品，呈現(xiàn)出了較為科學的生產(chǎn)工藝和技術(shù)特點。

2．1 高碳鋼盤條

安鋼制品用高碳鋼盤條主要包括預應(yīng)力鋼絲及鋼絞線用盤條、鋼絲繩用盤條、鋼簾線用盤條和高壓膠管用鋼絲及胎圈鋼絲用盤條。

表1 2014年高線盤條產(chǎn)品一覽表

2．1．1 預應(yīng)力鋼絲及鋼絞線用盤條

該類產(chǎn)品主要是按日標JIS G 3506 生產(chǎn)的SWRH82B 盤條，一般用于制造橋梁懸索和鐵路、電力、礦山、隧道、高層建筑以及輸送管道等工程用預應(yīng)力混凝土用鋼絲及鋼絞線。要求產(chǎn)品具有穩(wěn)定的化學成分、較高的抗拉強度(1150 MPa ～1250 MPa)、優(yōu)良的組織(索氏體比例85 %以上)、良好的韌性及塑性(斷面收縮率35%以上)，另外對有害元素含量、成分偏析和非金屬夾雜物，以及盤條幾何尺寸、表面缺陷、脫碳層等均有明確要求。

安鋼在該產(chǎn)品研發(fā)期間，針對產(chǎn)品技術(shù)要求和技術(shù)特點，重點控制產(chǎn)品力學性能和拉拔、捻制工藝性能。為此，技術(shù)人員提出了穩(wěn)定控制碳、硅、錳等化學成分，添加微合金元素鉻，降低磷、硫和氮、氫、氧等元素含量，控制非金屬夾雜物含量，提高連鑄坯內(nèi)外部凝固質(zhì)量，改善盤條表面質(zhì)量和控制產(chǎn)品金相組織的研發(fā)思路。同時，技術(shù)部門進行了轉(zhuǎn)爐高碳出鋼技術(shù)、含鐵廢料利用技術(shù)、精煉吹氬攪拌制度、小方坯連鑄鑄坯質(zhì)量控制技術(shù)、保護渣合成技術(shù)、低溫軋制加熱技術(shù)、低溫軋制技術(shù)、斯太爾摩控制冷卻工藝和盤條拉拔、捻制過程組織和性能演變規(guī)律等項目的研究。

2．1．2 高壓膠管用鋼絲及胎圈鋼絲用盤條

安鋼生產(chǎn)的高碳制絲用盤條主要是按GB/T 24242 生產(chǎn)的C72DA、C82DA，主要用于制作高壓膠管用鋼絲、胎圈鋼絲，一般拉拔直徑在0． 2 mm ～1．0 mm、拉拔后強度為1850 MPa ～3350 MPa ，對彎曲次數(shù)、扭轉(zhuǎn)次數(shù)、打結(jié)率有一定的要求。因此，對原材料提出了鋼質(zhì)純凈、成分穩(wěn)定、強度高、韌性好、塑性優(yōu)、通條性能均勻的技術(shù)要求［2－3］。該類產(chǎn)品研發(fā)期間，針對產(chǎn)品技術(shù)要求和技術(shù)特點，重點控制產(chǎn)品力學性能穩(wěn)定性和優(yōu)良的拉拔性能。

實際生產(chǎn)過程中，在高碳鋼生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，前期穩(wěn)定控制鐵水化學成分;轉(zhuǎn)爐冶煉工序重點優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)，提高一次點吹成功率，控制熔煉化學成分、轉(zhuǎn)爐出鋼溫度及有害元素、殘余元素含量;精煉工序重點應(yīng)用精煉渣和吹氬強度控制，降低有害元素含量和非金屬夾雜物;連鑄工序重點控制過熱度、結(jié)晶器冷卻強度、二冷配水制度與拉速的合理關(guān)系，控制連鑄坯內(nèi)外部凝固質(zhì)量;軋制工序應(yīng)用小規(guī)格盤條軋制生產(chǎn)技術(shù)，控制盤條尺寸精度;控冷工序控制軋后冷速，保證產(chǎn)品金相組織的索氏體化率［4－5］。

2．2 冷鐓鋼盤條

安鋼冷鐓鋼盤條主要包括碳素冷鐓鋼和合金冷鐓鋼盤條。

2．2．1 碳素冷鐓鋼盤條

安鋼高線碳素冷鐓鋼盤條主要是按JIS G 3507－1生產(chǎn)的SWRCH35K 和GB/T 28906 生產(chǎn)的ML35 產(chǎn)品，一般用于制作8．8 級標準件，該產(chǎn)品在國內(nèi)外均存在較大的市場空間。安鋼在該產(chǎn)品研發(fā)期間，針對產(chǎn)品的技術(shù)特點和要求，重點控制產(chǎn)品的化學成分穩(wěn)定性和冷鐓工藝性能。

在實際生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)爐冶煉工序通過優(yōu)化合金配比、使用含鐵廢料、出鋼二次擋渣等初步控制化學成分及有害元素;精煉工序通過微調(diào)化學成分、造還原性白渣、夾雜物改性、全程吹氬攪拌和控制吹氬強度等穩(wěn)定控制化學成分、有害元素含量和非金屬夾雜物;連鑄工序通過保護澆注、控制鋼水過熱度和鑄坯拉速、結(jié)晶器液面自動控制、合理二冷配水制度等措施控制連鑄坯中心縮孔、皮下夾雜、鼓肚和裂紋等內(nèi)外部凝固質(zhì)量;軋制工序通過控制各階段溫度、料型尺寸、機架間張力和備品備件使用等控制幾何尺寸和折疊、劃傷等表面缺陷，改善盤條表面質(zhì)量、降低冷鐓開裂率;冷卻工序通過吐絲溫度、冷卻速度合理設(shè)定等控制產(chǎn)品的金相組織［6－7］。

2．2．2 合金冷鐓鋼盤條

合金冷鐓鋼盤條主要是按GB/T 6478 和JIS G 4053生產(chǎn)的鉻鋼、鉻鉬鋼盤條及參照ASTM A510M 微合金含硼鋼盤條，該類產(chǎn)品一般用于生產(chǎn)10．9 ～12．9 級高強度標準件或者冷鐓鋼絲。安鋼在該類產(chǎn)品研發(fā)期間，主要在碳素冷鐓鋼生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合產(chǎn)品的技術(shù)要求和用戶要求，除了重點控制產(chǎn)品的化學成分穩(wěn)定性外，分別對鉻鋼、鉻鉬鋼和含硼鋼提出了突出合金元素的強化作用、控制非金屬夾雜物形態(tài)、簡化退火工藝和軟化原始組織的研究方向，進一步穩(wěn)定力學性能，提高冷鐓性能。為此，技術(shù)部門進行了合金冷鐓鋼中合金元素的作用、非金屬夾雜物改性技術(shù)、球化退火工藝研究和控制軋制與控制冷卻工藝試驗等多項工藝研究，并取得了較好的效果［8－12］。

3 產(chǎn)品展望

近年來，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)布局和政策出現(xiàn)了一些變化。一是隨著我國改革開放的深入進行，國家產(chǎn)業(yè)政策進行了調(diào)整，比如“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略、“中原經(jīng)濟區(qū)”戰(zhàn)略，加大了內(nèi)地產(chǎn)業(yè)化的扶持力度;二是經(jīng)濟較為發(fā)達的沿海地區(qū)產(chǎn)業(yè)制造成本上升，一些勞動密集型產(chǎn)業(yè)向內(nèi)地轉(zhuǎn)移，比如“富士康”相繼在鄭州、武漢、天津建設(shè)制造基地與物流中心;三是內(nèi)地企業(yè)經(jīng)過多年的鍛煉，企業(yè)管理水平、產(chǎn)品質(zhì)量的市場競爭力、工藝技術(shù)的創(chuàng)新能力得到了突飛猛進的提高，如企業(yè)質(zhì)量體系認證和卓越績效模式的運行。上述因素使內(nèi)地汽車制造業(yè)、工程機械制造業(yè)、公路、鐵路、電力等基礎(chǔ)設(shè)施得到大發(fā)展。

3．1 產(chǎn)品定位與戰(zhàn)略方向

目前國內(nèi)鋼鐵行業(yè)出現(xiàn)產(chǎn)能過剩的局面，各鋼鐵廠之間產(chǎn)品同質(zhì)化競爭、低成本競爭比較突出。因此，今后的產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)規(guī)模優(yōu)勢，研發(fā)生產(chǎn)不同行業(yè)需要的鋼鐵材料。

安鋼地處中原，具有50 多年鋼鐵行業(yè)先進生產(chǎn)技術(shù)與管理經(jīng)驗的積累與沉淀，近年來隨著“三步走”戰(zhàn)略的實施，工藝技術(shù)裝備又得到了大幅度提升，安鋼高線作為較早引進的先進生產(chǎn)線，技術(shù)裝備完善、創(chuàng)新能力較強。

近年來，隨著河南及其周邊制造產(chǎn)業(yè)的不斷升級換代，涌現(xiàn)出了部分新興產(chǎn)業(yè)，比如新能源產(chǎn)業(yè)、大型機械和起重機械產(chǎn)業(yè)、橡膠制品產(chǎn)業(yè)和鐵路器材產(chǎn)業(yè)等涉及范圍較廣的行業(yè)，使用的產(chǎn)品包括高碳制絲用鋼、彈簧鋼、合金冷鐓鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼等。

3．1．1 精細鋼絲用盤條

精細鋼絲一般包括線切割用鋼質(zhì)電極絲、線鋸和多線鋸用高強切割絲、鋼琴用琴鋼絲、鋼簾線用鋼絲和高壓膠管用鋼絲。線切割多用于精密儀器制造行業(yè)，近年來逐步引進高強鋼質(zhì)(鋼芯)電極絲代替價格昂貴的鎢絲和鉬絲，鋼絲直徑一般為0．07 mm～0．1 mm;線鋸多用于事故救援，近年來發(fā)展較快;多線鋸多用于半導體行業(yè)和太陽能電池用的多晶硅和單晶硅錠的切割，鋼絲直徑一般為0． 08 mm ～0．13 mm，隨著我國太陽能光伏行業(yè)的發(fā)展，年需求量也在增長，約為20 萬t/a。鋼簾線多用于汽車輪胎、傳送帶等橡膠制品行業(yè)，鋼絲直徑一般為0．15 mm ～0． 38 mm，目前國內(nèi)盤條需求量約為200 萬t/a，均屬于高端產(chǎn)品。

3．1．2 高強度焊接用盤條

高強度焊接用盤條一般指60 kg 級以上的盤條產(chǎn)品，包括ER60、ER70、ER80 等。主要用于Q420以上級別鋼板的焊接，在機械制造行業(yè)該類產(chǎn)品的一般消耗量為30 kg/t，具有較大的市場容量和市場潛力。在河南地區(qū)的煤機行業(yè)、起重行業(yè)和其他制造業(yè)需求量較大，屬于高效產(chǎn)品。

3．1．3 彈簧鋼盤條

彈簧鋼用量最大的行業(yè)是汽車和鐵路，約占彈簧鋼總量的70% ～80%。主要牌號有60Si2Mn、60Si2MnA、60Si2CrA、55SiCrA 和50CrVA 等，安陽及其周邊地區(qū)，承接京廣和隴海2 大鐵路線，鐵路器材用彈簧扣件產(chǎn)量較大，僅安陽地區(qū)需求約為5 萬t/a;另外，隨著中部地區(qū)制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，汽車懸掛簧用彈簧鋼市場潛力日益凸顯。

3．1．4 合金冷鐓鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼

合金冷鐓鋼主要用于汽車、橋梁、鐵路、公路、高層建筑和重型機械的連接與固定;合金結(jié)構(gòu)鋼主要用于汽車、機械、工具等行業(yè)的零部件制造。該類產(chǎn)品由于訂單批量較小、生產(chǎn)工藝較為復雜，一般附加值較高。

3．2 生產(chǎn)工藝與研究重點

對于新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，在鋼鐵材料本身要進行生產(chǎn)工藝的研究和開發(fā)，另外還要注重低成本生產(chǎn)的研究等內(nèi)容。

3．2．1 新產(chǎn)品生產(chǎn)工藝研究

對于高端產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣決定了產(chǎn)品的價值和市場競爭力，因此在新產(chǎn)品開發(fā)過程中要注重以下內(nèi)容的研究。

(1)鑄坯質(zhì)量。鑄坯質(zhì)量是鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)和使用的關(guān)鍵因素，特別是高碳鋼盤條使用的鑄坯。鑄坯外部的表面裂紋、深振痕、夾渣、表面增碳、氣泡和凹坑、重皮，內(nèi)部的裂紋和中心偏析、縮孔、疏松以及鑄坯形狀缺陷等［14］，在產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用中會帶來遺傳性和機理性的缺陷，造成質(zhì)量問題。因此，強化鑄坯質(zhì)量的研究具有重要的意義。

(2)鋼質(zhì)純凈度。鋼質(zhì)純凈度是對鋼中非金屬夾雜物含量的評價，夾雜物 會影響鋼鐵產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和使用疲勞壽命。隨著“純凈鋼”概念的提出，鋼中非金屬夾雜物的研究成為冶金行業(yè)單獨存在的一個課題，研究范圍甚至涉及煉鐵、預處理、煉鋼(精煉)和連鑄等多個工序;研究內(nèi)容包括了實驗室的夾雜物性質(zhì)研究、夾雜物的冶金機理研究和大生產(chǎn)的合金材料選擇、耐材和澆注設(shè)備的選用等。

(3)極限規(guī)格盤條生產(chǎn)工藝。極限規(guī)格盤條多用于特殊用途產(chǎn)品，市場上一般供給量不足，產(chǎn)品價格也相對較高，因此極限規(guī)格盤條的生產(chǎn)具有產(chǎn)品差異化的競爭力和規(guī)格效益的特點。由于極限規(guī)格產(chǎn)品對機械電器設(shè)備能力、工藝參數(shù)設(shè)計要求較高，因此生產(chǎn)組織難度較大、機時產(chǎn)量也受限，加強極限規(guī)格生產(chǎn)的研究，具有較強的現(xiàn)實意義。

3．2．2 低成本生產(chǎn)研究

成本是決定產(chǎn)品價格的關(guān)鍵因素，低成本產(chǎn)品的市場競爭力是不言而喻的，新產(chǎn)品的研究與開發(fā)伴隨著產(chǎn)品成本的設(shè)計與預算，應(yīng)從工藝路線、鋼鐵料消耗、合金料結(jié)構(gòu)等方面進行研究。

(1)工藝路線選擇。同類型的產(chǎn)品有不同的工藝路線，比如在寶鋼鋼簾線的生產(chǎn)中，初期在冶煉工序摸索了預處理工藝、轉(zhuǎn)爐與電爐、LF 與VD、RH 等的正交復合試驗;在軋制工序試驗了3 種工藝路線，分別是模鑄—開坯—高線、大方坯—開坯—高線、小方坯—高線。

從工藝路線選擇不難看出產(chǎn)品制造成本的優(yōu)勢與劣勢，選擇合適的工藝路線有利于產(chǎn)品成本的降低。比如安鋼生產(chǎn)系列鋼簾線用鋼，可以根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求和價格情況，進行動態(tài)的開發(fā)管理，普通級產(chǎn)品選擇常規(guī)工藝路線，較高級別的產(chǎn)品(精細鋼絲用鋼、高級別彈簧鋼)投用VD、修磨等設(shè)備進行控制。

(2)鋼鐵料消耗。鋼鐵料消耗是煉鋼成本管理的關(guān)鍵因素，在新產(chǎn)品的研發(fā)過程中，要結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)工藝優(yōu)化鋼鐵料的消耗指標。冶煉控制合理的吹氧時間、終點碳含量和含鐵廢料的利用，連鑄要結(jié)合產(chǎn)品要求對頭爐和尾爐的鋼坯進行精細管理，合理控制鋼鐵料消耗。

(3)合金料結(jié)構(gòu)優(yōu)化。冶金合金料和輔料是煉鋼生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，其加入的品種結(jié)構(gòu)不僅影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且影響產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。在新產(chǎn)品的研發(fā)過程中，尤其要重視冶金新材料和新技術(shù)的應(yīng)用，關(guān)注新技術(shù)的進展，進而優(yōu)化產(chǎn)品成本，比如安鋼在ER50 －6 的生產(chǎn)中，通過合金料結(jié)構(gòu)的新材料應(yīng)用，產(chǎn)品成本帶來了較大幅度的降低。因此，今后可以根據(jù)產(chǎn)品的要求，在新產(chǎn)品開發(fā)和常規(guī)產(chǎn)品的生產(chǎn)中加大新材料和新技術(shù)的應(yīng)用，以期進一步控制產(chǎn)品成本。

4 結(jié)語

安鋼高線機組經(jīng)過近十年的發(fā)展，冷鐓鋼和高碳鋼系列產(chǎn)品的研發(fā)已經(jīng)站在高端位置，具備了研發(fā)精細鋼絲用鋼、彈簧鋼等高品質(zhì)盤條的技術(shù)創(chuàng)新能力，今后可以結(jié)合區(qū)域優(yōu)勢行業(yè)，在新產(chǎn)品生產(chǎn)工藝、低成本等方面加強研究，進一步開發(fā)附加值較高的產(chǎn)品。

［1］趙自義，李子林．安鋼高速線材軋機孔型系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用［J］．軋鋼，2002，19(5):33 －35．

［2］曹樹衛(wèi)，王新江，康永林．膠管鋼絲用C72DA 熱軋盤條的開發(fā)與應(yīng)用［J］．軋鋼，2010，27(4):65 －67．

［3］孫汝林，曹樹衛(wèi)，鄒文輝．C72DA 盤條在高壓膠管鋼絲生產(chǎn)中的應(yīng)用［J］．河南冶金，2009，17(6):45 －47．

［4］曹樹衛(wèi)，孫汝林，趙祥梅，等．高速線材軋制斷絲原因分析與控制［J］．鋼鐵研究，2011，39(4):30 －35．

［5］陳雷．連續(xù)鑄鋼［M］．冶金工業(yè)出版社，2004．6(5):123 －143，114 －123．

［6］雍志文，韓云平，楊永寧，等． 安鋼SWRCH35K 冷鐓鋼盤條的開發(fā)［J］．河南冶金，2006，14(增刊):100 －101，109．

［7］馬志軍，趙賢平，踞艷軍，等．SWRCH35K 盤條冷鐓開裂原因探討［J］．河南冶金，2005，13(5):24 －26．

［8］雍治文．SCM435 合金冷鐓鋼線材研制［J］．金屬制品，2007，33(6):44 －46．

［9］趙賢平，馬輝，于志華．SCM435 冷鐓鋼線材球化退火工藝探討［J］．金屬制品，2009，35(4):40 －43．

［10］王建安，馬志軍，曹樹衛(wèi)，等．SCM435 冷鐓鋼線材的控冷工藝研究［J］．金屬制品，2007，33(5):37．

［11］申勇．ML40Cr 合金冷鐓鋼線材的開發(fā)［J］． 金屬制品，2008，34(4):20 －21．

［12］段貴生．含硼高強度冷鐓鋼ML20MnTiB 組織性能控制［J］．煉鋼，2009，25(3):16 －18，73．