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(chǎng)逐漸由賣方市場(chǎng)向買方市場(chǎng)過渡。為了提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力,必須在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí),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(jìng)爭(zhēng)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(gè)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(duì)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(chǎng)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(gè)棒線材管工業(yè)的工藝和裝備水平將會(huì)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(chǎng)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(shí),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(jìng)爭(zhēng)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(shí)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(huì)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(jì)算機(jī)控制,并納入了軋鋼自動(dòng)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(duì)焊,最大可對(duì)焊規(guī)格達(dá)200mm×200mm。唐鋼對(duì)焊165mm方坯所需周期約為37-40s,其中焊接時(shí)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(shí)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(duì)鋼材的性能要求 ,或者采用常化軋制,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(shí)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(gè)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(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,自動(dòng)控制學(xué)科也呈現(xiàn)出高速發(fā)展的勢(shì)頭,其中以工業(yè)自動(dòng)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(jì)算機(jī)控制下完成。其關(guān)鍵是根據(jù)在線實(shí)測(cè)的軋件溫度值來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)水的流量,以使軋件在進(jìn)入精軋機(jī)時(shí),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(gè)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(gè)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(shí)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(gè)別品種外(鋼簾線用鋼、汽車彈簧鋼、高級(jí)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(huì)多樣化需求和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)棒線材生產(chǎn)提出了越來越高的要求。在當(dāng)前形勢(shì)下,不斷引進(jìn)和開發(fā)軋鋼棒線材生產(chǎn)新技術(shù),對(duì)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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