浅析棒线材轧制工艺技术

张燕青

摘  要：近年来，随着我国市场经济不断发展，各类生产技术已经取得突飞猛进的发展，尤其是棒线材轧制技术取得了新的进展。文章通过对现阶段棒线材发展现状进行分析，详细阐述了棒线材轧制的主要工艺技术。

关键词：棒线材;轧制工艺技术

近年来，我国钢铁行业有着突飞猛进的发展态势，在市场竞争中占据优势，尤其是随着棒线材轧制生产技术的不断发展，为我国轧钢企业发展奠定了良好的基础。我国的棒线材产量占钢铁产品总产量的40%-50%之间，2015年棒线材产量总和约为5亿吨，除了约10%出口外，其余产量均用于国内消化，可见棒线材产品在国民经济建设中起着相当重要的作用。棒线材产线量大面广，全国共有1000多条生产线。自20世纪80、90年代，我国陆续引进国外先进的棒线材技术、装备以来，通过消化—转化—提升这一技术路线，使我国的国产棒线材产线装备接近世界先进水平。棒线材产线能有效地使用新型设备和技术，提高市场占有力，促进棒线材轧制工艺朝着现代化、科学化的方向不断发展，在最大程度上提高鋼铁企业的经济效益。现对棒线材轧制工艺技术进行探究，具有至关重要的现实意义。

1 现阶段棒线材技术发展现状

目前，随着我国棒线材技术不断发展，能有效地对轧制过程及成品的力学性能进行全面改进。针对高碳钢和合金钢产品，它能有效地对钢坯的纯净程度进行控制，使其内部的化学成分更加均匀，让成品具备较高的使用性能，尤其是在小方坯生产、轧制过程中，能有效地对钢坯中心碳偏析系数进行全面把控，提高棒线材的韧性。除此之外，在产品性能方面，它能有效地提高材料组织结构的致密程度，对生产工艺进行全面优化，满足产品性能需求，在最大限度内对轧制工艺技术进行合理设计，才能满足高质量的要求。在进行轧制过程中，需要严格控制精轧温度，将其控制在合理的温度范围之内，避免出现过热变形现象，最终的温度应该小于1000摄氏度。现阶段，随着我国科学技术的不断发展，轧钢企业轧钢生产线也更加的科学，通过燃烧模型能有效地提高加热炉的效率，在一定程度上节约燃烧成本，对生产流程进行同步化的精细管理，满足材料的适用性。

2 棒线材轧制工艺技术

我国在20世纪90年代引进了世界上较为先进的棒线材生产线（详细见下图一）。它的功能比较广泛，设备配置较齐全，尤其是它具备计算机控制系统，能实现激光测径、在线探伤、多级控制，能够生产较为先进的合金结构钢、合金工具钢、弹簧钢、齿轮钢等钢种。对于产品的形态来说，它可以分为直条、盘卷两种方式。尤其是在棒线生产过程中，需要进行加热、轧制、冷却、剪切等工序，以此保证产品内外质量、尺寸精度达到相应的要求（详细见下图二）[1]。针对典型的、具有重要意义的棒线材工艺技术分析如下：

2.1连铸坯热装热送技术

连铸坯热送热装是20世纪80年代从国外兴起的一项钢铁生产新技术。我国从20世纪90年代，先从普碳钢企业开始，随着连铸比不断提高，一些企业开始尝试热送热装。90年代中期以后，我国棒线材大量采用了热送热装技术，但是距日本和一些欧美国家的水平还有较大差距，热装率超过60%以上的企业还不多。2000年之后，新建的一些钢铁企业，由于布置合理，热装率和热装温度均获得较大提高，个别企业热装温度达到了800℃。

2.2脱头轧制技术

棒线材轧线的布置型式经历了从单机架、半连轧式，发展到目前广泛应用的全连续式，但对于特殊钢棒线材轧制生产线完全应用全连续轧制尚存在一些不足，因此，脱头轧制在特殊钢棒线材厂得到了较多应用。脱头轧制指轧件在粗轧机组与中轧机组之间不发生连轧关系，在中间辊道上处于脱头状态。脱头轧制具有以下优点：1）可按需要选择合适的钢坯断面尺寸;2）能提高钢坯进入粗轧机组的入口速度，特殊钢坯进入粗轧机组的入口速度不应低于0.12 m/s。按不同的钢种可提高或降低精轧机成品终轧速度而不影响粗轧机组的速度，有些特殊钢的轧制速度不能过高，过高后所产生的高变形抗力，会使轧材出现芯部过热、芯熔。由于粗轧出来的中间坯长度较长，断面较小。当轧件头部进入中轧机组轧制时，尾部在辊道上将等待较长时间。为了保证成品头尾性能一致，必须做到轧件头尾温差小于30℃。因此，在中间辊道上设置保温罩或者增加感应加热器对轧件进行实时补温。

2.3减定径机技术

棒材减定径轧机是安装在精轧机组后，用于提高产品尺寸精度、改善产品性能（通过控制温度轧制）的一种机型，主要用于优特钢棒材。减定径轧机区别于普通轧机主要表现在三点：一是采用带速比的离合器，使其能够适应所有产品不同轧制速度需要;二是采用最小轧机中心距，减少微张力轧制带来的尺寸影响;三是采用单一孔型的硬质合金辊环，轧辊为双支撑，保证足够的刚度以适应很宽的产品规格范围。线材精轧机组主流机型是摩根五代10架顶交45°重型机组，最高运行速度90m/s，基本能够满足大部分线材产品生产需要。同时引进了一些摩根六代8+4机型、西马克减定径机组及达涅利双模块机组，配合20°倾角吐丝机，最高运行速度达到120m/s。减定径机可以实现低温精轧、精密轧制、单一孔型轧制，特别适合优特钢线材生产。

2.4无孔型轧制技术

孔型轧制是在不刻轧槽的平辊上，通过方-矩形变形过程，完成延伸孔型的任务，并减小断面到一定程度，再通过数量较少的精轧孔型，最终轧制成方、圆、扁等简单断面轧件。与传统的孔型轧制相比，无孔型轧制技术最大的优点就是轧辊利用率高，生产成本降低。无孔型轧制最早应用在引进的紧凑式粗轧机上，采用贯穿式导卫，由于机架间距短，可借助轧制推力增大下游轧机咬入角，获得大的延伸变形。由于这种设计处理事故困难，在推广到普通轧机时，改为采用带导板尖的滚动导卫。目前无孔型轧制技术应用在钢筋生产线上，除成品机架外的所有轧机上，应用在线材生产线上的预精轧前所有轧机上。

2.5单一孔型轧制技术

棒线材单一孔型轧制技术是基于减定径机组的应用出现的，常规的孔型系统更换不同规格产品时，需要更换精轧机组乃至中轧机组的孔型及轧辊，而减定径机组可以轧制出所有规格的产品，根据来料需要，仅需甩开前面的若干个机架空过即

2.6高速棒材技术

我国的棒材标准中规定棒材产品规格下限为Φ6mm，而目前常规的多线切分工艺生产最小规格为Φ10mm，轧制速度13m/s时，四切分小时产量能够达到100t/h，四根棒材通过辊道和裙板制动上冷床。对于Φ6mm和Φ8mm棒材，由于断面小，在上冷床的通道上极易出现乱钢事故，导致无法进行正常生产。因此，小规格棒材不宜采用多线切分+裙板制动上冷床工艺。为了实现轧机产量均衡，就必须走单线高速工艺路线。高速棒材技术最高速度可达50m/s，采用顶交45°精轧机，连续运转工作制的圆盘飞剪，借助于剪前转辙器进行倍尺剪切控制，剪后棒材依次进入两个通道。剪区设备包括剪前夹送辊、转辙器及飞剪本体三部分。经过分段后的高速棒材由双通道分别送至冷床，在冷床入口，设置两台夹送辊用于夹尾制动，将高速运行的棒材制动到4m/s以下的速度，然后靠通道内的摩擦阻力制动，前后两根依次落入冷床齿条的不同齿上。轧线精轧如为双线生产，则冷床上钢装置应为四通道。

结语

根据以上文章内容，棒线材轧制技术不断优化的核心是提高产品质量、尺寸精度，严格控制生产成本，以此有效地提高产品效益。在进行棒线材产品性能提高过程中，必须要实施远程尺寸自动控制，才能保证成品的精度达到标准化的需求。在竞争日益激烈的今天，必须要应用各类新技术和新设备，才能实现棒线材轧制技术朝着现代化、科学化、精细化的方向不断发展，给企业带来更高的经济效益。

参考文献

[1]  刘相华，陈庆安，刘鑫，等.棒线材免加热直接轧制工艺的平面布置[J].轧钢，2018，33（2）：1-4.

[2]  陈庆安.棒线材免加热直接轧制工艺与控制技术开发[D].辽宁：东北大学，2016.