淺析棒線材軋制工藝技術(shù)

張燕青

摘 ?要：近年來(lái)，隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，各類生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，尤其是棒線材軋制技術(shù)取得了新的進(jìn)展。文章通過(guò)對(duì)現(xiàn)階段棒線材發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，詳細(xì)闡述了棒線材軋制的主要工藝技術(shù)。

關(guān)鍵詞：棒線材;軋制工藝技術(shù)

近年來(lái)，我國(guó)鋼鐵行業(yè)有著突飛猛進(jìn)的發(fā)展態(tài)勢(shì)，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)，尤其是隨著棒線材軋制生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，為我國(guó)軋鋼企業(yè)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。我國(guó)的棒線材產(chǎn)量占鋼鐵產(chǎn)品總產(chǎn)量的40%-50%之間，2015年棒線材產(chǎn)量總和約為5億噸，除了約10%出口外，其余產(chǎn)量均用于國(guó)內(nèi)消化，可見(jiàn)棒線材產(chǎn)品在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起著相當(dāng)重要的作用。棒線材產(chǎn)線量大面廣，全國(guó)共有1000多條生產(chǎn)線。自20世紀(jì)80、90年代，我國(guó)陸續(xù)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的棒線材技術(shù)、裝備以來(lái)，通過(guò)消化—轉(zhuǎn)化—提升這一技術(shù)路線，使我國(guó)的國(guó)產(chǎn)棒線材產(chǎn)線裝備接近世界先進(jìn)水平。棒線材產(chǎn)線能有效地使用新型設(shè)備和技術(shù)，提高市場(chǎng)占有力，促進(jìn)棒線材軋制工藝朝著現(xiàn)代化、科學(xué)化的方向不斷發(fā)展，在最大程度上提高鋼鐵企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)對(duì)棒線材軋制工藝技術(shù)進(jìn)行探究，具有至關(guān)重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 現(xiàn)階段棒線材技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

目前，隨著我國(guó)棒線材技術(shù)不斷發(fā)展，能有效地對(duì)軋制過(guò)程及成品的力學(xué)性能進(jìn)行全面改進(jìn)。針對(duì)高碳鋼和合金鋼產(chǎn)品，它能有效地對(duì)鋼坯的純凈程度進(jìn)行控制，使其內(nèi)部的化學(xué)成分更加均勻，讓成品具備較高的使用性能，尤其是在小方坯生產(chǎn)、軋制過(guò)程中，能有效地對(duì)鋼坯中心碳偏析系數(shù)進(jìn)行全面把控，提高棒線材的韌性。除此之外，在產(chǎn)品性能方面，它能有效地提高材料組織結(jié)構(gòu)的致密程度，對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行全面優(yōu)化，滿足產(chǎn)品性能需求，在最大限度內(nèi)對(duì)軋制工藝技術(shù)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，才能滿足高質(zhì)量的要求。在進(jìn)行軋制過(guò)程中，需要嚴(yán)格控制精軋溫度，將其控制在合理的溫度范圍之內(nèi)，避免出現(xiàn)過(guò)熱變形現(xiàn)象，最終的溫度應(yīng)該小于1000攝氏度?，F(xiàn)階段，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，軋鋼企業(yè)軋鋼生產(chǎn)線也更加的科學(xué)，通過(guò)燃燒模型能有效地提高加熱爐的效率，在一定程度上節(jié)約燃燒成本，對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行同步化的精細(xì)管理，滿足材料的適用性。

2 棒線材軋制工藝技術(shù)

我國(guó)在20世紀(jì)90年代引進(jìn)了世界上較為先進(jìn)的棒線材生產(chǎn)線（詳細(xì)見(jiàn)下圖一）。它的功能比較廣泛，設(shè)備配置較齊全，尤其是它具備計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)激光測(cè)徑、在線探傷、多級(jí)控制，能夠生產(chǎn)較為先進(jìn)的合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、彈簧鋼、齒輪鋼等鋼種。對(duì)于產(chǎn)品的形態(tài)來(lái)說(shuō)，它可以分為直條、盤卷兩種方式。尤其是在棒線生產(chǎn)過(guò)程中，需要進(jìn)行加熱、軋制、冷卻、剪切等工序，以此保證產(chǎn)品內(nèi)外質(zhì)量、尺寸精度達(dá)到相應(yīng)的要求（詳細(xì)見(jiàn)下圖二）[1]。針對(duì)典型的、具有重要意義的棒線材工藝技術(shù)分析如下：

2.1連鑄坯熱裝熱送技術(shù)

連鑄坯熱送熱裝是20世紀(jì)80年代從國(guó)外興起的一項(xiàng)鋼鐵生產(chǎn)新技術(shù)。我國(guó)從20世紀(jì)90年代，先從普碳鋼企業(yè)開始，隨著連鑄比不斷提高，一些企業(yè)開始嘗試熱送熱裝。90年代中期以后，我國(guó)棒線材大量采用了熱送熱裝技術(shù)，但是距日本和一些歐美國(guó)家的水平還有較大差距，熱裝率超過(guò)60%以上的企業(yè)還不多。2000年之后，新建的一些鋼鐵企業(yè)，由于布置合理，熱裝率和熱裝溫度均獲得較大提高，個(gè)別企業(yè)熱裝溫度達(dá)到了800℃。

2.2脫頭軋制技術(shù)

棒線材軋線的布置型式經(jīng)歷了從單機(jī)架、半連軋式，發(fā)展到目前廣泛應(yīng)用的全連續(xù)式，但對(duì)于特殊鋼棒線材軋制生產(chǎn)線完全應(yīng)用全連續(xù)軋制尚存在一些不足，因此，脫頭軋制在特殊鋼棒線材廠得到了較多應(yīng)用。脫頭軋制指軋件在粗軋機(jī)組與中軋機(jī)組之間不發(fā)生連軋關(guān)系，在中間輥道上處于脫頭狀態(tài)。脫頭軋制具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）可按需要選擇合適的鋼坯斷面尺寸;2）能提高鋼坯進(jìn)入粗軋機(jī)組的入口速度，特殊鋼坯進(jìn)入粗軋機(jī)組的入口速度不應(yīng)低于0.12 m/s。按不同的鋼種可提高或降低精軋機(jī)成品終軋速度而不影響粗軋機(jī)組的速度，有些特殊鋼的軋制速度不能過(guò)高，過(guò)高后所產(chǎn)生的高變形抗力，會(huì)使軋材出現(xiàn)芯部過(guò)熱、芯熔。由于粗軋出來(lái)的中間坯長(zhǎng)度較長(zhǎng)，斷面較小。當(dāng)軋件頭部進(jìn)入中軋機(jī)組軋制時(shí)，尾部在輥道上將等待較長(zhǎng)時(shí)間。為了保證成品頭尾性能一致，必須做到軋件頭尾溫差小于30℃。因此，在中間輥道上設(shè)置保溫罩或者增加感應(yīng)加熱器對(duì)軋件進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)溫。

2.3減定徑機(jī)技術(shù)

棒材減定徑軋機(jī)是安裝在精軋機(jī)組后，用于提高產(chǎn)品尺寸精度、改善產(chǎn)品性能（通過(guò)控制溫度軋制）的一種機(jī)型，主要用于優(yōu)特鋼棒材。減定徑軋機(jī)區(qū)別于普通軋機(jī)主要表現(xiàn)在三點(diǎn)：一是采用帶速比的離合器，使其能夠適應(yīng)所有產(chǎn)品不同軋制速度需要;二是采用最小軋機(jī)中心距，減少微張力軋制帶來(lái)的尺寸影響;三是采用單一孔型的硬質(zhì)合金輥環(huán)，軋輥為雙支撐，保證足夠的剛度以適應(yīng)很寬的產(chǎn)品規(guī)格范圍。線材精軋機(jī)組主流機(jī)型是摩根五代10架頂交45°重型機(jī)組，最高運(yùn)行速度90m/s，基本能夠滿足大部分線材產(chǎn)品生產(chǎn)需要。同時(shí)引進(jìn)了一些摩根六代8+4機(jī)型、西馬克減定徑機(jī)組及達(dá)涅利雙模塊機(jī)組，配合20°傾角吐絲機(jī)，最高運(yùn)行速度達(dá)到120m/s。減定徑機(jī)可以實(shí)現(xiàn)低溫精軋、精密軋制、單一孔型軋制，特別適合優(yōu)特鋼線材生產(chǎn)。

2.4無(wú)孔型軋制技術(shù)

孔型軋制是在不刻軋槽的平輥上，通過(guò)方-矩形變形過(guò)程，完成延伸孔型的任務(wù)，并減小斷面到一定程度，再通過(guò)數(shù)量較少的精軋孔型，最終軋制成方、圓、扁等簡(jiǎn)單斷面軋件。與傳統(tǒng)的孔型軋制相比，無(wú)孔型軋制技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)就是軋輥利用率高，生產(chǎn)成本降低。無(wú)孔型軋制最早應(yīng)用在引進(jìn)的緊湊式粗軋機(jī)上，采用貫穿式導(dǎo)衛(wèi)，由于機(jī)架間距短，可借助軋制推力增大下游軋機(jī)咬入角，獲得大的延伸變形。由于這種設(shè)計(jì)處理事故困難，在推廣到普通軋機(jī)時(shí)，改為采用帶導(dǎo)板尖的滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)。目前無(wú)孔型軋制技術(shù)應(yīng)用在鋼筋生產(chǎn)線上，除成品機(jī)架外的所有軋機(jī)上，應(yīng)用在線材生產(chǎn)線上的預(yù)精軋前所有軋機(jī)上。

2.5單一孔型軋制技術(shù)

棒線材單一孔型軋制技術(shù)是基于減定徑機(jī)組的應(yīng)用出現(xiàn)的，常規(guī)的孔型系統(tǒng)更換不同規(guī)格產(chǎn)品時(shí)，需要更換精軋機(jī)組乃至中軋機(jī)組的孔型及軋輥，而減定徑機(jī)組可以軋制出所有規(guī)格的產(chǎn)品，根據(jù)來(lái)料需要，僅需甩開前面的若干個(gè)機(jī)架空過(guò)即

2.6高速棒材技術(shù)

我國(guó)的棒材標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定棒材產(chǎn)品規(guī)格下限為Φ6mm，而目前常規(guī)的多線切分工藝生產(chǎn)最小規(guī)格為Φ10mm，軋制速度13m/s時(shí)，四切分小時(shí)產(chǎn)量能夠達(dá)到100t/h，四根棒材通過(guò)輥道和裙板制動(dòng)上冷床。對(duì)于Φ6mm和Φ8mm棒材，由于斷面小，在上冷床的通道上極易出現(xiàn)亂鋼事故，導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行正常生產(chǎn)。因此，小規(guī)格棒材不宜采用多線切分+裙板制動(dòng)上冷床工藝。為了實(shí)現(xiàn)軋機(jī)產(chǎn)量均衡，就必須走單線高速工藝路線。高速棒材技術(shù)最高速度可達(dá)50m/s，采用頂交45°精軋機(jī)，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)工作制的圓盤飛剪，借助于剪前轉(zhuǎn)轍器進(jìn)行倍尺剪切控制，剪后棒材依次進(jìn)入兩個(gè)通道。剪區(qū)設(shè)備包括剪前夾送輥、轉(zhuǎn)轍器及飛剪本體三部分。經(jīng)過(guò)分段后的高速棒材由雙通道分別送至冷床，在冷床入口，設(shè)置兩臺(tái)夾送輥用于夾尾制動(dòng)，將高速運(yùn)行的棒材制動(dòng)到4m/s以下的速度，然后靠通道內(nèi)的摩擦阻力制動(dòng)，前后兩根依次落入冷床齒條的不同齒上。軋線精軋如為雙線生產(chǎn)，則冷床上鋼裝置應(yīng)為四通道。

結(jié)語(yǔ)

根據(jù)以上文章內(nèi)容，棒線材軋制技術(shù)不斷優(yōu)化的核心是提高產(chǎn)品質(zhì)量、尺寸精度，嚴(yán)格控制生產(chǎn)成本，以此有效地提高產(chǎn)品效益。在進(jìn)行棒線材產(chǎn)品性能提高過(guò)程中，必須要實(shí)施遠(yuǎn)程尺寸自動(dòng)控制，才能保證成品的精度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化的需求。在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天，必須要應(yīng)用各類新技術(shù)和新設(shè)備，才能實(shí)現(xiàn)棒線材軋制技術(shù)朝著現(xiàn)代化、科學(xué)化、精細(xì)化的方向不斷發(fā)展，給企業(yè)帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] ?劉相華，陳慶安，劉鑫，等.棒線材免加熱直接軋制工藝的平面布置[J].軋鋼，2018，33（2）：1-4.

[2] ?陳慶安.棒線材免加熱直接軋制工藝與控制技術(shù)開發(fā)[D].遼寧：東北大學(xué)，2016.