◎唐國(guó)棟

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展推動(dòng)了鋼鐵需求量的上漲，為了進(jìn)一步滿足各行業(yè)對(duì)于鋼鐵的需求，就要加強(qiáng)對(duì)各類軋鋼技術(shù)工藝的有效應(yīng)用，滿足社會(huì)的發(fā)展需求。高端特殊鋼是鋼鐵材料皇冠上的明珠，是重大裝備制造和國(guó)家重點(diǎn)工程需要的關(guān)鍵材料，廣泛應(yīng)用于航天、航空、風(fēng)電、高鐵等眾多領(lǐng)域。其生產(chǎn)和應(yīng)用代表一個(gè)國(guó)家工業(yè)化發(fā)展水平和制造業(yè)的強(qiáng)弱，是立國(guó)之本、興國(guó)之基。

一、特殊鋼棒材軋制加工策略

1.鋼的均勻性控制。鋼的均勻性主要是指相同標(biāo)準(zhǔn)鋼種不同爐次之間的成分波動(dòng)范圍要小，即要達(dá)到窄成分控制；且同一爐鋼的成分要均勻，即要減少同一爐鋼材的成分偏析。鋼的成分波動(dòng)范圍大或偏析嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致工件在滲碳淬火熱處理過程中變形嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)開裂報(bào)廢，嚴(yán)重影響下游加工工序的連續(xù)性。

2.鋼材的純凈度控制。提高鋼的潔凈度主要從以下幾方面進(jìn)行控制：降低低熔點(diǎn)有害元素的含量，減少非金屬夾雜物的含量，細(xì)化夾雜物尺寸并使其均勻分布。鋼中的非金屬夾雜物產(chǎn)生于冶煉過程，主要來源于脫氧產(chǎn)物、二次氧化、卷渣、耐材侵蝕剝落和連鑄水口粘接物等。改進(jìn)冶煉工藝對(duì)于提高鋼的潔凈度具有重要意義。

3.鋼材的車削性控制。改善鋼材的車削性能需從這幾個(gè)方面進(jìn)行控制：一是控制鋼種硫化物的形態(tài)分布；二是精確控制再加熱過程中的加熱工藝，控制硫化物在加熱過程中的形變和分布；三是控制鋼材的熱軋態(tài)組織，降低鋼材的硬度。

4.表面質(zhì)量控制。下游制造業(yè)加工工藝的改進(jìn)，對(duì)鋼材表面質(zhì)量有了更高的要求，對(duì)表面微裂紋、劃傷、麻點(diǎn)、凹坑等零容忍，因此表面質(zhì)量控制技術(shù)相繼開發(fā)出來。

（1）連鑄坯表面裂紋控制技術(shù)。①使用新型曲面結(jié)晶器銅管，實(shí)現(xiàn)了鑄坯澆鑄過程中上部快補(bǔ)償、中下部緩補(bǔ)償，避免鑄坯偏離角區(qū)域產(chǎn)生熱裂紋。另外，低碳和包晶鋼大方坯連鑄生產(chǎn)過程中，鑄坯表面易產(chǎn)生間歇性橫向凹陷缺陷，主要為保護(hù)渣膜在結(jié)晶器振動(dòng)下間接性流入，并擠壓渣道形成?；诖耍ㄟ^優(yōu)化保護(hù)渣物性參數(shù)，使用新結(jié)晶器曲面銅管，以及調(diào)整結(jié)晶器振動(dòng)參數(shù)，消除了低碳和包晶鋼大方坯表面間歇性橫向凹陷的產(chǎn)生。②采用大倒角結(jié)晶器技術(shù)，正常澆鑄條件下鑄坯角部溫度比原直角提高了60℃以上，使鑄坯角部避開了極易出現(xiàn)橫裂紋的溫度區(qū)間，角部受力狀況發(fā)生了根本變化，避免了角部裂紋的發(fā)生。③結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際開展二冷配水工藝優(yōu)化研究，形成了超弱冷二冷配水工藝。②軋制過程表面控制技術(shù)。軋制過程工藝控制不當(dāng)易出現(xiàn)加熱裂紋、褶皺發(fā)紋、劃傷、折迭、麻點(diǎn)、凹坑等表面缺陷。①降低加熱爐預(yù)熱段的加熱速度，避免加熱過快造成加熱裂紋。）優(yōu)化孔型設(shè)計(jì)，避免變形量過大或孔型過度不合理形成表面褶皺或發(fā)紋。③采用坯料或中間坯火焰清理工藝，消除鑄坯皮下缺陷，進(jìn)一步提升產(chǎn)品表面質(zhì)量。④全線采用滾動(dòng)傳動(dòng)方式，軋機(jī)進(jìn)口采用滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)，出口導(dǎo)衛(wèi)安裝托輥，避免直接摩擦；冷床裙板安裝側(cè)立輥，保證軋件上冷床過程中不與裙板產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦。⑤冷床前的傳送輥道采用分體設(shè)計(jì)技術(shù)，軋件與輥道的接觸方式由一線接觸改為雙線接觸。

5.熱軋態(tài)組織控制。產(chǎn)品的顯微組織對(duì)下游工序的影響較大，因此，為了應(yīng)對(duì)鍛造工藝的發(fā)展，根據(jù)組織的遺傳性，將產(chǎn)品終態(tài)組織的控制前移到熱軋工序，以滿足用戶的產(chǎn)品需求。

（1）組織遺傳工藝技術(shù)。所謂鋼的組織遺傳，是指鋼發(fā)生一種相變或組織轉(zhuǎn)變時(shí)，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物保留了原始組織的某些宏觀及顯微特征。例如，軸承鋼的網(wǎng)狀組織能夠遺傳到后續(xù)退火或淬回火過程中，并影響壽命。

以圓環(huán)鏈鋼23MnNiMoCr54為例說明組織的遺傳性。當(dāng)熱軋態(tài)組織為珠光體時(shí)，在680℃退火10h后，珠光體區(qū)的碳化物發(fā)生了球化，但碳化物顆粒尺寸不均勻；而鐵素體區(qū)中幾乎沒有碳化物，這樣不均勻的組織對(duì)最終的熱處理具有不利影響。當(dāng)熱軋態(tài)組織為貝氏體時(shí)，退火過程碳化物可以發(fā)生一定程度地球化，但微觀組織、成分不均勻性仍然不能消除。當(dāng)熱軋態(tài)組織為馬氏體時(shí)，對(duì)獲得均勻的球狀碳化物最有利，且退火前組織為馬氏體時(shí)，退火時(shí)間可以縮短為8h。

（2）熱軋態(tài)組織控制技術(shù)。為了精準(zhǔn)控制熱軋態(tài)組織，首先要對(duì)目標(biāo)鋼種進(jìn)行CCT曲線測(cè)定，根據(jù)CCT曲線和用戶要求設(shè)定冷卻工藝，從而對(duì)最終組織進(jìn)行控制。當(dāng)冷卻速度為0．1℃/s時(shí)，顯微組織由珠光體和鐵素體組成；當(dāng)冷卻速度為1℃/s時(shí)，顯微組織以貝氏體為主，此時(shí)仍存在一些珠光體和鐵素體；當(dāng)冷卻速度繼續(xù)增大至3℃/s時(shí)，組織開始出現(xiàn)馬氏體；冷速為3～10℃/s時(shí)，組織以貝氏體和馬氏體為主；當(dāng)冷速≥10℃/s時(shí)，組織均為馬氏體。

（3）網(wǎng)狀組織控制工藝。網(wǎng)狀碳化物是高碳合金鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物，其厚度和分布形態(tài)與冷卻速度有著密切的聯(lián)系。以軸承鋼GCr15為例說明，在連續(xù)冷卻過程中，由于C含量較高，隨著溫度的降低，C從過飽和奧氏體中析出，形成富鉻的碳化物。這種先共析二次碳化物一般會(huì)優(yōu)先在晶界上以仿晶界型網(wǎng)狀形式排列形核長(zhǎng)大。

二、我國(guó)軋鋼工藝的節(jié)能發(fā)展方向

隨著我國(guó)科技水平的迅速提高，軋鋼自動(dòng)化生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量越來越多，隨著軋鋼加熱爐應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，相應(yīng)的自動(dòng)化系統(tǒng)卻仍然局限于預(yù)留系統(tǒng)，所以導(dǎo)致在應(yīng)用過程中其能耗較高，不符合當(dāng)前我國(guó)綠色可持續(xù)發(fā)展的觀念，所以新時(shí)代就要提高軋鋼工藝的節(jié)能化水平，適用于當(dāng)前新時(shí)代節(jié)能環(huán)保的發(fā)展要求。

首先，環(huán)保型燃燒器，其可以有效地保證節(jié)能效果，尤其是在新環(huán)境保護(hù)法實(shí)施后，環(huán)保型燃燒器成為發(fā)展主流，其可以有效地保證燃料的燃燒效率，提升爐溫的均勻性；其次，低成本換熱器，該設(shè)備應(yīng)用于軋鋼加熱爐時(shí)，可以有效地將煙氣余熱回收，降低對(duì)環(huán)境的污染；再次，高熱阻水管爆炸技術(shù)，該技術(shù)由于有著較高的絕熱效果，而且遮蔽效果、耐久性較為突出；最后，輻射傳熱技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用主要是將高溫節(jié)能涂料涂抹于爐表面內(nèi)，從而在有效地節(jié)約燃料的同時(shí)保護(hù)內(nèi)壁。隨著我國(guó)科技的快速發(fā)展，節(jié)能涂料技術(shù)愈發(fā)成熟，將其應(yīng)用于加熱爐中，可以有效地增強(qiáng)加熱爐的節(jié)能效果，對(duì)我國(guó)的節(jié)能工作發(fā)展來說推動(dòng)作用較為明顯。

三、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，軋鋼工藝對(duì)我國(guó)鋼鐵企業(yè)發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用，提高工藝節(jié)能化水平可以有效降低能源消耗量，提高能源利用率，對(duì)提高我國(guó)鋼鐵行業(yè)高速發(fā)展也有著較大的幫助作用。在軋鋼工藝節(jié)能化發(fā)展過程中要注重對(duì)新技術(shù)的研發(fā)，提高我國(guó)的自主設(shè)計(jì)能力，推動(dòng)我國(guó)軋鋼工藝的節(jié)能化發(fā)展，促進(jìn)我國(guó)鋼鐵行業(yè)迅速發(fā)展。