張凱

摘 要：鋼鐵工業(yè)的飛速發(fā)展，為用戶提供了充足的鋼鐵產(chǎn)品，使得國內(nèi)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(chǎn)品質(zhì)量的同時，降低生產(chǎn)成本 ，加大企業(yè)技術(shù)進(jìn)步，大膽應(yīng)用近年來出現(xiàn)的新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝 ，這無疑是增強(qiáng)其 競爭能力的有效手段。棒線材生產(chǎn)已有 200 多年的歷史。盡管板帶鋼產(chǎn)品比重迅速增加，其生產(chǎn)技術(shù)日趨完善 ，生產(chǎn)成本顯著下降，但是棒線材產(chǎn)品仍然占據(jù)其獨(dú)有而不可取代的地位。正是由于這個原因 ，其生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展水平正日新月異地飛速發(fā)展。本文主要針對軋鋼棒線材生產(chǎn)技術(shù)問題進(jìn)行分析和討論，望與同行之間交流探討。

關(guān)鍵詞：鋼材生產(chǎn);軋鋼技術(shù);棒線材;新技術(shù)

一、軋鋼棒線材市場現(xiàn)狀

目前我國棒線管材行業(yè)企業(yè)的技術(shù)裝備水平得到較大提高，特別是二十世紀(jì)九十年代以來，我國鋼鐵工業(yè)獲得了長足進(jìn)步：新建的一大批具有世界先進(jìn)水平的大型高爐、大型轉(zhuǎn)爐和電爐、爐外精煉、連鑄、熱連軋、冷連軋、涂鍍層生產(chǎn)線、冷軋硅鋼生產(chǎn)線、高速線材軋機(jī)、連續(xù)小型棒材軋機(jī)的建成投產(chǎn)等，使我國棒線材管行業(yè)的裝備水平有了顯著提高。特別是我們正在進(jìn)行的為配合我國家電、轎車、石油、建筑、造船等行業(yè)走向世界，鋼鐵行業(yè)“十五”技術(shù)改造完成后，再經(jīng)過“十一五”的努力，我國整個棒線材管工業(yè)的工藝和裝備水平將會發(fā)生新的質(zhì)的飛躍。隨著我國棒線材管工藝技術(shù)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化，產(chǎn)品質(zhì)量顯著改善，國內(nèi)市場占有率進(jìn)一步提高。鋼鐵企業(yè)連鑄比已達(dá)到95.53%，高于世界平均水平。而鋼鐵生產(chǎn)的板管比已達(dá)到45.3%，還將進(jìn)一步提高。國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)所需的棒線材管品種大多數(shù)可以國內(nèi)生產(chǎn)，特別是國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)所需的高性能高附加值品種的棒線材的產(chǎn)量和質(zhì)量有了新的增長和改善。我國棒線材管的綜合自給率已達(dá)99.06%。其中線材、棒材自給率已超過100%。然而，在看到線材行業(yè)發(fā)展的同時，還要看到我們存在的問題。我國的棒線材管工業(yè)在近十年來，通過技術(shù)改造和技術(shù)進(jìn)步，素質(zhì)大大提高，我國棒線材管產(chǎn)品的國際競爭力有了質(zhì)的飛越，我國棒線材管工業(yè)正在從棒線材管大國向棒線材管強(qiáng)國邁進(jìn)。

二、軋鋼棒線材生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展

1、無頭軋制技術(shù)

傳統(tǒng)的軋鋼生產(chǎn)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(jī)頻繁咬鋼而出現(xiàn)堆鋼的幾率，咬入產(chǎn)生的沖擊載荷也會導(dǎo)致設(shè)備使用壽命降低，輥耗增大，有效作業(yè)率降低等問題。無頭軋制是一項(xiàng)適用于長材（包括板材）軋制的新技術(shù)。自從1998年3月在日本東京高松廠問世以來，有了快速的進(jìn)展。該技術(shù)已經(jīng)成功地服務(wù)在泰國、馬來西亞、墨西哥等長材生產(chǎn)廠。繼我國第一家采用該技術(shù)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(shè)備。閃光焊機(jī)設(shè)在加熱工序之后，焊接過程由計算機(jī)控制，并納入了軋鋼自動化系統(tǒng)，因而焊接過程的穩(wěn)定性和可重復(fù)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(guī)格達(dá)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(shù)的提高，焊口位置不但不存在內(nèi)部缺陷，強(qiáng)度指標(biāo)也不亞于軋件母體。

無頭軋制與常規(guī)軋制相比，生產(chǎn)效率提高12%，棒線材車間布置形式經(jīng)歷了從單機(jī)架、棋盤式、跟蹤式和半連軋式，發(fā)展到了目前廣泛應(yīng)用的全連續(xù)式。設(shè)備也從二輥、三輥式軋機(jī)發(fā)展到了懸臂式和平立可互換的短應(yīng)力線軋機(jī)。

2、低溫軋制技術(shù)

低溫軋制技術(shù)的目的是利用變形在再結(jié)晶溫度以下能使晶粒得到細(xì)化的原理，生產(chǎn)出具有更好的性能，更高的表面質(zhì)量和更優(yōu)越工藝性（含冷成型性）的軋件，同時可以避免傳統(tǒng)的離線熱處理工序。因低溫軋制技術(shù)的要點(diǎn)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(jī)能力，以及對鋼材的性能要求 ，或者采用?；堉?，或者采用機(jī)械熱處理軋制 （ 簡稱熱機(jī)軋制）。由于晶粒變形時被拉長 ，使得軋件的晶粒得到細(xì)化 ，進(jìn)而改變了最終成品機(jī)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(tǒng)的工藝制度，但是經(jīng)過粗軋變形之后得到的必須是完全再結(jié)晶組織。在采用低溫軋制的生產(chǎn)線，中軋機(jī)組與精軋機(jī)組之間必須設(shè)有水冷箱，以便準(zhǔn)確控制軋件的精軋溫度，因此要求這兩個機(jī)組之間留有足夠的距離，以確保軋件進(jìn)入精軋機(jī)之前，其斷面溫度分布均勻。

隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，自動控制學(xué)科也呈現(xiàn)出高速發(fā)展的勢頭，其中以工業(yè)自動化技術(shù)的發(fā)展尤甚。為了保證工藝的穩(wěn)定性，進(jìn)而確保產(chǎn)品質(zhì)量，軋件在水冷箱內(nèi)的冷卻強(qiáng)度必須能在計算機(jī)控制下完成。其關(guān)鍵是根據(jù)在線實(shí)測的軋件溫度值來實(shí)時調(diào)節(jié)水的流量，以使軋件在進(jìn)入精軋機(jī)時，其溫度在設(shè)定的范圍內(nèi)。實(shí)現(xiàn)這一過程的關(guān)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(guī)律的數(shù)學(xué)模型 。

3、斯太爾摩控冷技術(shù)（棒材表面中淬火及自回火技術(shù)）

為了解決傳統(tǒng)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(nèi)外卷溫差大，而導(dǎo)致的線材表面嚴(yán)重氧化、內(nèi)部組織不合要求、機(jī)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(lián)合開發(fā)了該技術(shù)，因此稱為Stelmor（斯太爾摩）法，該技術(shù)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(shù)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(fēng)冷環(huán)節(jié)，準(zhǔn)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(qiáng)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(chǎn)，經(jīng)過該工藝處理的鋼筋，其屈服強(qiáng)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(jī)組后設(shè)置一套水冷系統(tǒng)，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(dāng)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(nèi)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(zhuǎn)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(xué)性能，降低鋼材成本。

結(jié)束語

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)恢復(fù)到平穩(wěn)發(fā)展階段，線材行業(yè)也在迅速發(fā)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(chǎn)提出了越來越高的要求。在當(dāng)前形勢下，不斷引進(jìn)和開發(fā)軋鋼棒線材生產(chǎn)新技術(shù)，對于改善軋制工藝、提高產(chǎn)品品質(zhì)及降低生產(chǎn)成本都具有重要的意義。

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