高速線材生產中的質量控制策略

林日勝

（深圳市新業自動化科技有限公司，廣東深圳 518000）

在過去數十年中，線材在各行業中得到了廣泛應用，其產量在整體上保持著高精度的發展趨勢。尤其是線材產品的規格越來越大，品種也日益增多，如高強度鋼絲、鍍錫板和鍍鋅鋼板等。同時，隨著科學技術的不斷發展，對產品質量提出更高的要求。目前線材軋制速度已從20 世紀60 年代的40 m/s 提高到120 m/s，盤重也從過去的500 kg 提高到目前的2.0～2.5 t，直徑范圍也拓寬到5～25 mm。凡此種種，無不印證線材生產已獲得日新月異的進步。但是與發達國家相比，我國在線材質量上仍然處于落后地位。究其原因，主要是由于我國的線材生產技術落后于國外水平，特別是一些粗糙型的設備和工藝嚴重制約了國內線材生產的發展，同時也造成了大量人力、物力的浪費。所以加強對國內高速線材制造工藝的研發是不可缺少的。

1 國內高線所使用先進技術

（1）原料工序。為獲得優質鋼水很多廠家都加大轉爐容量以提高鋼水純度（圖1）。鋼坯在加熱爐內加熱后再進行探傷和打磨工序。目前我國生產的高速線材大多為連鑄坯，連鑄坯可以直接軋制成鋼板，也可以將其送至軋鋼廠后再制成成品鋼材。熱軋帶材一般為熱卷或冷卷取制，冷軋則多采用冷帶連鑄工藝。連鑄坯是將鋼水在連鑄機上軋制成初軋坯后再進入初軋機軋制而成。與連鑄坯相比，初軋坯的能耗要低很多，每生產80 kg 鋼可以節省標煤用量約占總消耗量的一半以上，且金屬獲得率高達10%左右。

圖1 原料工藝

（2）成材率高，可以達到99.5%以上，并且還能獲得較好的表面質量和尺寸精度。因此，連鑄坯被認為是一種最節能、最理想的材料。但是，其缺點也顯而易見。采用先進的蓄熱式燃燒技術和設備，由某大型工業爐公司生產出高質量的高速線材鋼坯。該技術具有預熱溫度低、對低熱值燃料適應性強和加熱時間短等優點，同時還可以節約能耗。與現有技術相比，本發明采用了新型的“雙道”式，是在傳統的“單道式結構”基礎上發展而來的，它將“雙道”與“單道”相結合，既可以實現“雙道”獨立生產，又能實現“單道”單獨生產，同時還可利用“雙道”對鋼坯進行加熱。本技術具有以下有益效果：采用首尾相連共同軋制的方式，降低截斷首尾的損耗，提高工作效率；降低堆鋼過程中產生的浪費；增大成品尺寸，精度；鋼材性能好；產品質量穩定、產量大、投資小、成本低、設備利用率高；自動化程度高；操作簡便。

2 國內高速線材生產線質量問題分析

2.1 合金鋼線材所占比例偏低

優質鋼材中的合金鋼線材和純凈鋼線材在品種類別上有很大差別。隨著國民經濟發展和人民生活水平的提高，對高品質合金鋼線材的需求量也越來越高。因此，必須大力發展優質合金鋼線材。同時應加強研究開發優質鋼種，以滿足國內需求，增加出口數量。

2.2 影響線材生產企業產品質量的主要因素

原料、設備、工藝和技術等，其中原料是決定通條力學性能的最重要因素之一，而原料中的含碳量又直接影響到軋線堆鋼及高速線材的質量。這些都是在生產工藝控制和管理等多方面因素共同作用下產生的結果。因此，要提高我國的高速線材生產技術就必須對這幾方面進行研究。只有這樣才能真正做到提高質量，降低成本。國內對線材質量水平的研究還不夠深入。我國大部分企業都沒有自己的生產線，導致產品質量參差不齊。目前國內對線材產品的研究還處于開發階段。國內高速線材硬件設備老化，壽命相對較低，儲備不充足，且故障頻發，極大的影響高速線材高效生產。

2.3 改善高速線材制造質量的對策

針對性控制高速線材生產環節質量。在高速線材的生產過程當中，需要注意很多細節，如原料和設備、軋制工藝、軋輥以及冷卻潤滑系統都是影響產品質量的關鍵要素。所以為了提升產品的合格率，必須做好各個環節的把控工作。因為線材生產過程中涉及的環節很多，所以品質的提升還應該針對各個環節加以控制。坑坑洼洼是影響鑄坯表面質量的主要因素之一，在鑄坯表面存在大量的非金屬夾雜物及氣泡等缺陷，這些缺陷會造成導衛堵塞、導衛過高或過低以及氧化鐵皮過厚和過薄等現象，嚴重時甚至會導致軋槽報廢。通過針對不同環節采取應對措施控制高速線材質量，加強對崗位人員的管理。線材生產是一個復雜的過程，涉及很多方面。人員的技能水平直接影響著高速線材生產質量和產量。因此，要不斷提升崗位人員的綜合素質。線材公司應通過定期培訓來提升崗位人員的理論知識和實踐能力，同時建立科學有效的績效評估制度，加強企業自身管理，促進堆鋼與產品的發展。隨著國家經濟水平和科學技術的發展，人們生活水平不斷提升，對于鋼材的要求越來越嚴格，尤其是高品質鋼種，而我國是世界上最大的鋼鐵生產國之一。目前，我國生產的優質鋼品種單一、質量差、價格高，而國外產品具有較強的議價能力，所以國內生產的特種鋼以進口為主，尤其是線材。目前，世界各國都在大力發展本國的高端產品。但是中國在高速線材方面還處于起步階段，與發達國家相比差距較大。尤其是對于特殊鋼種來說，國內還沒有自主研發能力，所以增加投資生產中國產特種鋼勢在必行。

3 完善高速線材制造的具體技術

3.1 全線無扭軋制

軋機全線平立相間排列，實現了全軋線軋件不扭轉軋制，是目前高速線材制造公認的發展方向。鋼坯在無扭軋制過程中對軋機機架間距要求較低，而對扭轉軋制機架間距則有很高的要求，這就需要較大的車間總長度和較多的廠房投資。在相同的設備和工藝條件下，采用較低轉速（低于200 r/min）時，其生產率可提高一倍以上，同時也減少了軋輥磨損及潤滑等方面的問題。機架間距較小時，也有利于在粗中軋機組的機架之間使用微張力控制軋制技術。使用無扭軋制工藝，可大幅度降低軋件扭轉引起的表面與內部組織缺陷，降低卡鋼事故，提高成材率與軋機作業率，并能確保得到表面質量最優的線材。

3.2 增加軋制速度

如果把全連軋作為提高線材盤有效的工藝措施的話，提高軋制速度就是對連軋線的現實要求。大家都知道，大段連鑄坯既利于連鑄生產，確保連鑄坯的質量，又利于線材的品質。但如果終軋線的長度過長，會引起產品表面溫度過高而發生熱裂紋。反之則容易造成冷裂紋，否則會出現熱裂。因此，在連軋線中，坯料及成品的規格尺寸確定后，它的終軋速度便相應地確定下來。

3.3 連鑄坯熱裝工藝

近年出現的電爐煉鋼—連鑄—連軋短流程熱裝工藝（圖2），是在線材生產中起到了節能降耗作用的一項重大舉措，該技術是在煉鋼、連鑄技術不斷進步，鋼水、連鑄坯品質日益改善的情況下開發的。熱送熱裝就是將連鑄機產出的熱坯，通過保溫輥道和其他運輸機械，直接送入線材車間，經過緩沖保溫爐或者臺架，然后送入鋼坯加熱爐，升溫到開軋溫度，入爐后鋼坯溫度高于開軋溫度。連鑄坯熱送熱裝既能大大降低燃料消耗，又能因熱裝坯芯部的溫度均一，有利于塑性變形，因而也能減少電能消耗。還可以增加加熱爐的產量，縮短生產周期，減少金屬損耗，減小鋼坯堆放面積，提高產品質量及鋼材的收得率，從而較大幅度地降低了線材產品的綜合成本。因為高速線材軋機坯料的規格比較單一，所以比較容易實現熱裝過程。目前，國內外許多廠家在開發熱軋帶材時都將連鑄坯直接軋制成所需的鋼卷產品，從而簡化了生產工藝流程，提高了成材率和設備利用率，同時還能節約大量鋼材。這種新技術不僅在國外高速線材廠得到了廣泛的應用，而且在我國新建成的高線廠（如江蘇沙鋼集團）中，連鑄坯熱送熱裝的新技術得到了日益廣泛的應用。

圖2 生產工藝

3.4 低溫軋制技術

低溫軋制工藝作為高速線材調控軋制過程中的一部分，通過機械與冶金共同操作，可得到具有細晶粒金屬內部結構線材。由于近代高速線材軋機坯料斷面的逐漸增大，目前單線坯料斷面已達到要求，粗、中軋機軋制過程中，溫降也相應降低，精軋機組中軋件溫度會因終軋速度升高而大幅升高，造成晶粒過大，碳化物析出，晶界熔化，從而直接影響線材內在質量。另外，隨著線材規格和品種多樣化發展，對線材成品組織均勻性也提出了更高要求。如果不適當地增加熱軋終溫，則很難獲得優良產品。所以，進精軋機組軋件一定要控制好上限溫度，也就是說，開軋溫度的下降是由當代線材軋制的特點決定。

3.5 控制冷卻技術

高速線材控制冷卻技術又稱為在線熱處理技術，它是直接影響線材產品力學性能及通條均勻性至關重要的技術?，F代高速線材軋制速度非?？?，其變形熱導致軋件劇烈加熱，給產品力學性能造成不良影響，為克服這一缺點，控制冷卻工藝被廣泛應用于高速線材軋制中。文中介紹了國內外控冷技術的發展概況，分析了目前我國高速線材生產中所采用的幾種控冷方式及各自特點。其中包括：一次水冷與三次水冷、二段水冷以及三段水冷等?？乩涔に囍饕ǎ阂淮嗡浜投物L冷兩部分組成，前者由水冷箱及預精軋機組構成，后者由精軋機組或精軋機來實現，它是通過調節吐絲溫度達到所需的相變溫度。二次風冷線，又稱斯太爾摩線，位于吐絲機后方，針對不同鋼種，通過控制不同冷卻速率，使得分散于輸送機內的線卷冷卻時完成相變，從而獲得通條力學性能優良的高質量線材。利用控冷技術，可減少二次氧化鐵皮生成量，提高線材表面質量，減少金屬損耗，節約產品在后續處理之前的酸洗時間及損耗?？乩涔に嚢ㄔ诶芜^程中控制冷卻速度，以達到較好的珠光體轉變溫度，控制冷卻水量和保持合適的潤滑條件等。文中著重介紹了控冷的原理及其應用情況?？乩淠芊乐柜R氏體，貝氏體的出現，并能使金相組織索氏體化，進而改善其力學性能及變形系數，能得到強度高，塑性好，再加工性好的線材，對于鋼絲繩，鋼簾線，預應力鋼絞線，高強度螺栓及一些冷徽用線材等更為明顯。

4 結束語

在經濟飛速發展的今天，中國線材生產也得到了飛速的進步。目前，我國在高速線材方面已經達到了世界一流水平，并且擁有很多先進的技術工藝。在引進國外先進技術的同時，也開發出了自己特有的產品——線材。但是與發達國家相比，我國在高速線材方面還存在一定差距，缺乏競爭力。文中分析了當前我國線材生產中存在的問題和不足，并提出了一些對策建議，希望能夠對我國線材生產起到一定幫助作用。同時，可以推動我國線材產業向更高水平邁進，為了提升中國高速線材核心競爭力，國內相關行業人員要不斷努力確保該行業有一個質的進步。