淺析軋鋼技術傳統(tǒng)工藝

胡屈

【摘要】鋼鐵工業(yè)，在伴隨著中國經濟的不斷發(fā)展中，漸漸成為我國發(fā)展的中流砥柱。在冶金工業(yè)中，軋制工藝技術主要涉及冷軋工藝和熱軋工藝，鋼材生產與加工工藝中最重要的工序，就是對鑄造成型的材料進行軋鋼工藝處理，其工藝直接影響鋼材的質量。于是接下來本文將對我國冶金行業(yè)的冷軋工藝和熱軋工藝技術進行梳理和分析。

【關鍵詞】軋鋼工藝；鋼鐵；分析

伴隨現代化逐步加快的步伐，中國經濟持續(xù)發(fā)展，社會主義建設水平也隨之不斷提高，中國對鋼鐵產品的需求也隨之不斷增加。在冶金工業(yè)中，鋼鐵生產和加工過程中最關鍵的工藝是對鑄造材料進行軋鋼工藝處理。軋鋼工藝廣泛應用于重工業(yè)，在冶金工業(yè)中發(fā)揮著不可或缺的作用，該工藝涉及在生產所有機械部件的生產制造中。軋鋼技術可以根據公司的實際需求處理和整合原材料，從而完成從原材料到成品的過渡。在實際操作中，經常使用的是冷軋工藝和熱軋工藝。軋鋼工藝是指使用機器來改善鋼的內部品質和增強其他性能；而且也可以通過高壓將鋼鐵改變成工程上所需要的形狀。通常，在軋鋼過程中消耗能量的因素是用于塑形加工原材料，或是用于高溫加熱和低溫冷藏鋼材。

1軋鋼工藝的主要概述

為使鋼錠或鋼坯軋制成特定的形狀、尺寸和特性，就需要一系列加工工序來完成。鋼鐵制造需要很多步驟去完成生產鋼鐵，包括煉鐵、煉鋼到模鑄的幾個階段，使鋼鐵初具規(guī)模。主要過程是，鋼鐵原材料經過冶煉鋼鐵、模型鑄造、鑄造成型等，再通過軋鋼工藝，最終形成所需要的鋼材。從以上可知，鋼材成型的最后一步就是軋鋼，軋鋼的基本過程即為：給鋼坯適當恒定的壓力，使鋼錠形狀迫于壓力而發(fā)生變化，而后經過進行熱軋工藝和冷軋工藝之后，在提高鋼的內部質量的同時，也能變成我們生產中所預期的形狀。我們平常所見到的汽車、鍋爐、鋼筋等都是由此制造出來的。不同的產品所需要的軋制工藝不同，其生產工藝流程也千差萬別。軋鋼的生產流程的制定是在工廠設計領域最重要的項目之一。軋鋼工藝根據溫度進行分類則分為熱軋工藝和冷軋工藝，二者在工藝上既相互聯系又相互區(qū)別。

雖然冷軋工藝和熱軋工藝的是都是鋼鐵的生產工藝，但是確有著千差萬別。第一，熱軋過程在高溫加熱條件下完成加工，進行高溫軟化以及薄化鋼材，但它不會改變鋼材料自身的內部結構。然而冷軋鋼板進行處理卻是在拔管機上進行加工，其改變了鋼體的內部晶體結構，這樣的冷加工包括冷拉、冷拔、去銹等工藝。第二，冷軋工藝形成的產品，截面可能會出現一些的屈曲的情況，但它在生產過程中是被允許的，因為這類屈曲可以使產品充分利用桿件的屈曲承載力，反而會使桿件承受力只增不減；但熱軋型的鋼制品在生產過程中卻是不被允許產生部分屈曲的。第三，冷軋鋼板和熱軋鋼板在截面上的應力分布也有很大不同，其原因是二者殘余應力產生的緣由并不相同。冷軋鋼型的殘余應力分布是彎曲型的，而熱軋鋼型的殘余應力的分布是薄模型的。

2熱軋軋鋼工藝

2.1熱軋工藝技術流程

熱軋工藝是將煉制成型的鋼坯轉化為成品的第一個環(huán)節(jié)。第一，把連鑄坯投入到加熱的爐中，經過初軋機軋制后進入到精軋環(huán)節(jié)。第二，要將鋼坯不斷的推進與擠壓，使得鋼坯越來越薄，把完成了初步軋制的軋坯加熱，從而使其軟化，并被輥道送入軋機，進行尺寸上的軋型。最后，熱軋的成品就是錠式板和鋼卷。通過熱工藝的鋼坯厚度基本上是保持在幾毫米之內的。因鋼材本身具有力學特性，經過熱軋軋鋼工藝得到的鋼材產品，其可塑性與材料韌性相比較冷軋軋鋼工藝得到的鋼材都要更好。因為這個特點，熱軋軋鋼工藝鋼材成品比冷軋軋鋼工藝鋼材成品應用范圍更廣。但是在實際工業(yè)生產中，熱軋軋鋼工藝取得的鋼材如果有特殊用途，還需要再次進行冷軋軋鋼工藝才能達到使用標準。

2.2熱軋工藝技術要點

由于熱軋軋鋼過程自身的工藝難度比冷軋軋鋼過程簡單得多，因此注意以下幾點就足以獲得優(yōu)質的熱軋鋼。第一，保持軋機本身的實際壓力的均勻分布；第二，使軋機本身保持在合理適當的壓力下；第三，隨時觀察軋輥磨損狀況，如若磨損嚴重及時更換軋輥；第四，經常移動軋件以防止在一個位置長時間過長，而導致的局部溫度過高；第五，為避免軋制線太低，在更換軋輥期間也要適當調整支撐軋輥的墊料；第六，使用蒸汽清潔軋件的表面，以避免鋼表面上過多的氧化鐵殘留物。在熱軋過程中，只要保證上述六點，就可以獲得優(yōu)質的熱軋鋼。

3冷軋軋鋼技術

冷軋鋼與熱軋鋼相比是有一定區(qū)別存在，熱軋鋼的有序性、連貫性都比較強，而冷軋鋼則較為分散。冷軋鋼的原材料是在經過熱扎、粗軋、精軋等工藝后的鋼卷，這種鋼卷厚度往往在2到4毫米之間，而后使用鹽酸進行酸洗和退火處理，將鋼卷轉化成坯料，然后進行多輥軋機對鋼卷進行進一步的薄化處理，將鋼卷軋成厚度在0.8毫米以內的薄板。在消除殘余應力方面，熱處理比冷處理要強大的多，因為冷軋鋼很容易在加工過程中出現受力不均勻，導致產品變形。因此，當前除了生產限定的薄板或者小號型鋼運用冷軋工藝，大多產品都是以熱軋工藝為主要煉制手段。

冷軋鋼軋制工藝是坯料在初步熱軋和軋制工藝后的，其產品有特殊使用條件要求的工藝，需要進一步加工鋼材。該過程主要包括以下工藝流程：首先，冷軋過程進行潤滑加工。其次，進行冷軋過程的退火過程，最后進行冷軋工藝氧化膜處理。下面針對上述三個流程進行分析。

3.1冷軋工藝的潤滑加工分析

當多輥軋機用于加工時，由于并非進行高溫加工，冷金屬的抗變形能力使冷軋機的軋制力非常高，軋制速度接近2500m/s，使金屬在高速和高壓下變形。在該過程中，金屬內部的摩擦產生大量的熱能，并且軋制材料的變薄引起軋輥和軋制材料的相對運動。在這個過程中，為了減少軋制力和功率消耗，控制軋制過程中的溫度，進一步提高軋制鋼產品的質量，使其更容易延伸，則需要減少兩種材料的摩擦，解決方法是必須在接觸面上涂抹潤滑冷卻劑，這稱為冷軋鋼工藝潤滑，這是冷軋過程中鋼鐵工藝的一個重中之重的部分。添加潤滑劑的過程可稱為潤滑處理。這個過程在冷軋和軋制過程中非常重要。潤滑過程的成敗直接影響冷軋軋制過程中成品鋼材的質量。首先，必須在潤滑過程中控制潤滑劑在鋼材上的油性，以確保軋機和鋼之間擁有的良好潤滑效果。第二是確保潤滑劑具有優(yōu)異的冷卻能力，冷卻能力越好表明散熱效果越好。由于軋機和鋼之間的多余熱量可以消散，因此鋼可以在理想的溫度環(huán)境下冷軋軋制。此外，冷軋鋼軋制過程中使用的潤滑劑除了需要具有一定的過濾性之外還需要一定的清潔性。而潤滑劑本身的過濾性能還可以去除潤滑劑中的其他雜質，防止多余的雜質吸附到鋼的表面，滿足清潔需要。該過程有利于鋼的進一步退火。

3.2冷軋工藝的退火處理分析

退火處理冷軋過程中的一步，這是冷軋過程中的重要加工步驟之一。退火處理基本上是一種不對坯料進行脫脂而直接退火的方法。在正常情況下，如果潤滑劑在退火過程之前的潤滑過程中使用不當，則會在鋼的表面上產生大量的斑點。因此，有必要確保在退火之前使用的是高質量的潤滑劑，從而可以優(yōu)化退火過程。使用高質量的潤滑劑可以減少退火后在鋼表面上形成的斑點的數量。

3.3冷軋工藝氧化膜處理分析

氧化膜處理是冷軋鋼軋制過程中的最后一道加工步驟。該工藝的主要目的對經過熱軋軋鋼工藝處理的坯材再次進行不間斷進行5次氧化膜處理，使坯料具有下一步驟冷軋鋼的加工條件。在氧化膜處理過程中，需要氧化劑，并且用氧化劑處理該材料以實現的氧化膜效果。

冷軋鋼軋制工藝對比熱軋鋼軋制工藝，工藝本身具有一定的局限性，因為根據鋼材本身的力學性能，冷軋鋼軋制工藝會在鋼材表面留下一些應力，從而導致冷軋鋼軋制過程的形成的產品的穩(wěn)定性和韌性略差于熱軋工藝。所以在冶金工業(yè)的生產中，冷軋工藝用于生產鋼材厚度相對較薄或體積較小的鋼材。

4軋鋼工藝的發(fā)展方向

雖然軋鋼工藝對中國鋼鐵工業(yè)產生了深遠的影響，但其能耗卻過高卻不容忽視。有了成熟的技術之后，下一步是優(yōu)化技術并實現節(jié)能。節(jié)能是一項涉及范圍廣泛的綜合技術，節(jié)約能源是確定科研項目的基本條件之一，軋鋼的節(jié)能將對軋鋼過程產生深遠的影響。新型軋鋼技術、新技術和新設備的開發(fā)是基于節(jié)能。目前，煉鋼節(jié)能工作已經轉移到軋制過程，從節(jié)能的角度改革現有的軋鋼工藝不僅可以獲得節(jié)能效果，而且可以促進快速改善軋制過程的水平。從節(jié)能的角度來看，現在所大量使用的加熱爐的熱效率低于50%，即超過一半的燃料白白損失，沒有加以利用；從加熱的角度來看，連鑄坯可以直接送到軋機軋制成成品而無需再加熱，從而滿足軋溫度要求。但現在由于與連鑄配合不當，大多數中國的軋機都無法實現直接軋制，甚至熱軋的熱裝工藝仍然很少，目前工廠都是將大部分連鑄坯都冷卻下來后，再到加熱爐內加熱，這一過程浪費了大量燃料。目前，還存在許多軋制工藝中的不足之處，例如工藝間斷開、加熱溫度不合理、軋制工藝和設備陳舊以及軋后熱處理等過剩等問題，因此鋼軋節(jié)能的潛力是很巨大的。節(jié)約軋鋼能量的主要方法是減少消耗，回收余熱廢熱。減少消耗從長遠利益出發(fā)，只有從軋制技術出發(fā)，煉鋼節(jié)能工作才能取得明顯成效。日本的軋鋼工藝消耗的能源更少。除了先進的設備，軋制過程中的大膽改革也是主要原因。而回收余熱廢熱則需要回收鋼錠、鋼坯、軋制產品、成品以及從爐膛排出的煙氣中來回收廢熱。

5結束語

鋼鐵工業(yè)作為我國不可或缺的一門行業(yè)，其加工過程更是值得我們關注和改進的地方。軋鋼工藝的研究和發(fā)展，對我國未來發(fā)展有著深刻的意義以及深遠的影響。但是我們也不得不面對研究中出現的很多問題，對于這些問題，相信相關領域的人才將在不遠的將來改進這方面的技術，從而使得這項技術可以自給自足，打破發(fā)達國家的技術封鎖，為建設現代化的強國獻出自己的一份貢獻。

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