高速線材生產(chǎn)工藝技術(shù)的難點(diǎn)解析

朱國俊

（廣東省陽春新鋼鐵有限責(zé)任公司，廣東 陽春 529600）

1 目前我國市場上存在的主要線材品種及用途

目前在我國市場流通較為廣泛的線材種類，大致有15種。分別為低碳鋼，光圓鋼筋，帶肋鋼筋，優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼，預(yù)應(yīng)力鋼絲及鋼絞線，琴鋼絲、鋼簾線，易切割結(jié)構(gòu)鋼，冷鐓鋼，焊接用鋼，彈簧鋼，軸承鋼，不銹鋼工具鋼。每一種線材都有其常用的規(guī)格和主要用途。我國作為工業(yè)大國，在日常生產(chǎn)過程中需要耗費(fèi)大量的線材支撐相應(yīng)的作業(yè)進(jìn)行。在目前我國，線材中消耗品類最大的是中高碳鋼線材，該型材料的含碳量一般大于0.45%，其主要用途包括制作鋼絞線和鋼絲。其中鋼絞線和預(yù)應(yīng)力鋼絲的生產(chǎn)占比最大。鋼絞線廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施橋梁建設(shè)過程，而預(yù)應(yīng)力鋼則在各類型建設(shè)工程中都有廣泛的應(yīng)用，兩種都是目前我國建筑行業(yè)，消耗較大的鋼材。近幾年由于社會經(jīng)濟(jì)的高速增長，建筑行業(yè)面臨了巨大的發(fā)展期，在全國各地都興建大型工程，在建設(shè)過程中需要消耗大量的鋼絞線和預(yù)應(yīng)力鋼材，線材生產(chǎn)具有較為廣泛的市場。但是也要注意到目前很多類型的鋼材出現(xiàn)了供過于求，甚至產(chǎn)能過剩的情況，導(dǎo)致大量的同類型鋼材價(jià)格下跌導(dǎo)致相應(yīng)的生產(chǎn)企業(yè)遭遇了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。這主要是由于企業(yè)在進(jìn)行鋼材生產(chǎn)時(shí)沒有考慮到當(dāng)前市場環(huán)境，我國作為世界第一產(chǎn)鋼大國，每年的線材產(chǎn)量位居全球第一，但并不是所有的線材在現(xiàn)有市場上都有巨大的需求量，且相應(yīng)的生產(chǎn)工藝更新也決定了企業(yè)的成本控制和市場銷量。

2 高速線材軋機(jī)生產(chǎn)工藝特點(diǎn)

該型設(shè)備在進(jìn)行線材生產(chǎn)過程中具備高速、連續(xù)、控冷等效果。生產(chǎn)成品，精度高，性能好，盤中大，整體生產(chǎn)質(zhì)量要優(yōu)于其他設(shè)備的生產(chǎn)效果[1]。

線材的使用相當(dāng)廣泛，能夠應(yīng)用于各類工業(yè)生產(chǎn)和建筑行業(yè)中。軋制速度是高速線材軋機(jī)發(fā)展水平的標(biāo)志，截至目前，軋制技術(shù)以壓制速度作為標(biāo)志，已經(jīng)經(jīng)過了7代的發(fā)展。在第1代壓制機(jī)器使用的過程中，其壓制速度一般為43～50米每秒，到上世紀(jì)70.年代中期已經(jīng)進(jìn)入到第2代，第2代的軋制速度平均能夠達(dá)到55米每秒。上世紀(jì)70年代后期壓制機(jī)器進(jìn)入了第3代發(fā)展階段，此時(shí)軋制機(jī)器的平均軋制速度能夠達(dá)到70米每秒。其后軋制速度不斷發(fā)展到目前，相關(guān)設(shè)備的軋制速度已經(jīng)能夠超過120米每秒。

目前全世界有近400條高速線材壓機(jī)，其中高速無扭線材壓機(jī)約占其中的80%，年產(chǎn)線材規(guī)模能夠超過1億噸。高線產(chǎn)量約占80%，目前線材產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的16%，各國的輸出量和輸入量平均在20%左右，目前美國是世界上最大的線材輸入國，每年的消耗量約1000萬噸，而每年生產(chǎn)的線材總量僅僅能達(dá)到700萬噸。日本是目前世界線材輸出量最大的國家，每年的產(chǎn)量能達(dá)到830萬噸，向外輸出220萬噸。中國是目前世界上線材產(chǎn)量最大的國家，中國每年的線材產(chǎn)量能夠超過8000萬噸，其中30%以上的線材是由復(fù)二重軋機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)。目前我國擁有全世界近一半的線材壓機(jī)數(shù)量，其中復(fù)二重軋機(jī)有占據(jù)我國擁有線材壓機(jī)數(shù)量的一半。傳統(tǒng)的橫列式線材壓機(jī)，正面臨逐漸被社會生產(chǎn)所淘汰的局面，目前尚存的機(jī)器數(shù)量較少。剩余的機(jī)器為高速線材軋機(jī)，由于我國在高速線材軋機(jī)的研究工作方面投入的時(shí)間較晚，所以目前我國尚未掌握相關(guān)軋機(jī)器的全部生產(chǎn)技術(shù)，大部分高速線材軋機(jī)都要從國外進(jìn)口，這導(dǎo)致相應(yīng)材料的采購和生產(chǎn)成本較高，影響到了生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行更加靈活的定位決策。在上世紀(jì)80年代之前，我國沒有高速線材軋機(jī)，當(dāng)時(shí)我國的高性比為0，線材自給率僅為60%，由于當(dāng)時(shí)我國已經(jīng)進(jìn)入到了發(fā)展高速階段，所以國內(nèi)各行業(yè)都需要大量的線材，線材市場的缺口較大，每年需要通過進(jìn)口相應(yīng)線材，來補(bǔ)充國內(nèi)市場需求，每年的進(jìn)口量約為200～300萬噸。與此同時(shí)，國內(nèi)也開始進(jìn)行相關(guān)線材的生產(chǎn)，但是由于設(shè)備質(zhì)量較差，且缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)時(shí)我國的國產(chǎn)線材質(zhì)量與國外進(jìn)口線材相比，具有較大的差距，集中表現(xiàn)在化學(xué)成分不穩(wěn)定，表面質(zhì)量差，盤重輕，尺寸公差較大。到了上世紀(jì)90年代，國產(chǎn)線材的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效果都得到了較大的改進(jìn)，此時(shí)我國的高線比已經(jīng)從原本的零提升到30%，線材自給率達(dá)100%，我國逐年減少對國外線材的進(jìn)口，且開始進(jìn)行對外出口貿(mào)易。到1991年，我國的線材出口量已經(jīng)大于同年的線材進(jìn)口量。到1994年，雖然當(dāng)時(shí)我國的國產(chǎn)線材產(chǎn)能已經(jīng)大幅度提升，但是由于當(dāng)時(shí)在全國范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各地區(qū)都開展了大量的建設(shè)工程，導(dǎo)致線材供應(yīng)不足，于是在當(dāng)年我國的線材進(jìn)口量大幅度提升，一度導(dǎo)致我國的線材自給率跌破60%。自1995年以后國產(chǎn)現(xiàn)財(cái)年增長值平均為200萬噸，高速線材的產(chǎn)量逐年提高，至1999年高線比已達(dá)到96.7%。

目前我國是世界上唯一具有全部工業(yè)門類的生產(chǎn)大國，但是在線材生產(chǎn)方面仍然是存在一些短板，尤其是對于一些特種線材，仍然是需要通過進(jìn)口來維持相應(yīng)的生產(chǎn)，如高應(yīng)力彈簧鋼，不銹鋼，冷鐓鋼，鋼簾線。雖然我國相關(guān)企業(yè)在相應(yīng)產(chǎn)品的生產(chǎn)中也投入了大量的資源，但是由于起步較晚，所以目前與國外先進(jìn)企業(yè)相比，仍然存在較大的差距，且在短時(shí)間內(nèi)仍然無法追平。

3 理化性能差距

在化學(xué)成分方面，國外線材波動較少，整體穩(wěn)定，國內(nèi)的頭圍偏析較為嚴(yán)重，表面質(zhì)量，國產(chǎn)的脫碳層深度一般為0.023至0.16毫米，最深可以達(dá)到0.35毫米。而國外同類型產(chǎn)品一般能達(dá)到0.3毫米。在組織對比中進(jìn)口線材的實(shí)測奧氏體晶粒度為5～6級，整體分布較為均勻，索氏體達(dá)85%以上，而國產(chǎn)線材的奧氏體晶粒度為2～7級，分布較為分散，且索氏體只有少數(shù)能夠達(dá)到85%的標(biāo)準(zhǔn)。

4 高速無扭精軋工藝

高速無扭精軋工藝對于現(xiàn)代線材生產(chǎn)來說有非常重要的作用，針對各類型線材軋機(jī)存在的問題，綜合解決了諸多品種帶來的規(guī)格不同、高斷面尺寸精度，高生產(chǎn)率等問題。在現(xiàn)代線材生產(chǎn)中只有采用精軋高速，才能夠保證較高的生產(chǎn)率，同時(shí)解決在過去進(jìn)行線材軋制過程中遭遇的溫降問題。再進(jìn)行軋制過程中，必須要保證硬件不出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)情況，否則就會出現(xiàn)相應(yīng)的事故，并導(dǎo)致設(shè)備無法進(jìn)行正常的軋制工作。

對線材壓機(jī)工藝參數(shù)進(jìn)行判定的因素包括盤重和坯重，近些年盤中隨軋制速度提高，也得到了相應(yīng)的增加，盤中的平均增長達(dá)到了1500千克，個(gè)別甚至可以達(dá)到2.5噸。隨著連續(xù)鑄鋼技術(shù)的發(fā)展和軋制速度的提升，壓機(jī)采用的坯料尺寸越來越大，目前已經(jīng)可以容納邊長為200毫米的方坯。

5 高線軋機(jī)的控制要求

線材產(chǎn)品質(zhì)量包括生產(chǎn)精度，表面質(zhì)量，外形，化學(xué)成分，力學(xué)性能等幾方面。目前在生產(chǎn)直徑達(dá)5.5毫米線材尺寸時(shí)，相關(guān)機(jī)械已經(jīng)能夠?qū)⑸a(chǎn)精度控制在±0.1毫米之間，個(gè)別高精度生產(chǎn)設(shè)備甚至能夠達(dá)到，±0.05毫米范圍內(nèi)。對外形尺寸精度的嚴(yán)格控制，一方面可以減少出現(xiàn)的廢料，另一方面提高得收率，生產(chǎn)金屬制品的質(zhì)量提升有助于為金屬制品提供更多的優(yōu)質(zhì)原料，并提高拉膜壽命和拉絲效率，減少在拉拔過程中造成的動力消耗。面對含碳量高于0.3%的線材，要對其表面脫碳情況進(jìn)行控制，否則在脫碳之后就會出現(xiàn)表面變軟疲勞強(qiáng)度降低等情況，影響線材的使用壽命。

6 相關(guān)控制手段

為了保證線材質(zhì)量能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，首先要對線材的原料質(zhì)量進(jìn)行檢查，要求原料在進(jìn)入生產(chǎn)階段之前，首先由技術(shù)人員對其進(jìn)行原料檢測，并對其表面雜質(zhì)進(jìn)行檢查和清理，使投入生產(chǎn)的原料能夠具有生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)線材的先決條件。采用步進(jìn)式加熱爐，以更加靈活的方式來調(diào)整加熱模式，適應(yīng)不同線材的生產(chǎn)需求。在單線生產(chǎn)過程中出要采用平一立機(jī)組，以減少生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的軋件刮傷情況。在生產(chǎn)過程中要盡可能采用滾動導(dǎo)衛(wèi)及硬面軋輥，提高表面生產(chǎn)質(zhì)量。

7 結(jié)束語

高速線材生產(chǎn)工藝技術(shù)與傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)相比，在成品質(zhì)量控制，生產(chǎn)效率提升，成本控制，產(chǎn)品性能等方面都具有較大的優(yōu)勢，隨著我國從業(yè)人員不斷對其生產(chǎn)難點(diǎn)進(jìn)行解決，為了該工藝在我國還有廣闊的發(fā)展空間。