《棒线材轧制的发展方向》课件

《棒线材轧制的发展方向》2026/8/42连铸坯热装热送或连铸直接轧制；柔性轧制技术；高精度轧制；提高轧制速度；低温轧制；无头轧制；切分轧制。2026/8/43连铸坯热装热送或直接轧制目前，高档材也可以连铸坯生产，但不能提供无缺陷坯料；发展连铸无缺陷坯技术、坯料热状态表面缺陷和内部质量技术；连铸坯以650－800℃热装热送，提高加热炉能力30%－45％，同时减少钢坯的库存量，减少设备和操作人员，缩短生产周期，加快资金周转，有巨大的经济效益。2026/8/44连铸坯热装热送或直接轧制直接轧制定义：连铸坯不经过再加热而直接送至成品轧机轧制成材的一种方法；直接轧制可省掉钢坯冷却和清理仓库存放及中间加热工序；前提保证无缺陷钢坯，在线检查和在线清理；保证轧制温度。2026/8/45柔性轧制技术对于小批量、多品种的生产，改变规格和品种时，轧机停机时间增加。为了减少停机，采用无孔型轧制、共用孔型等迅速改变轧制规程，改变品种规格；长寿命、快速换辊等技术2026/8/462026/8/47提高轧制速度高速轧制盘重大、断面小小辊径、高轧速棒材轧机的终轧速度17-18m/s；线材轧机的终轧速度100-140m/s；2026/8/48切分轧制定义：轧制过程中把一根轧件利用孔型的作用轧成两个或两个以上形状相同的并联轧件，再利用切分设备或轧辊环将并联轧件沿纵向切分成两个或两个以上的单根轧件。将单条轧制变为多条轧制。切分方法：轮切法、辊切法、园盘剪法、火焰切分法切分轧制优点：大幅度提高产量；扩大产品规格范围；能耗、轧辊消耗减低。2026/8/49低温轧制好处：

轧制中温降小，甚至升温，可以低温轧制；可以降低能耗，提高产品质量，创造经济效益。两种规程：降低开轧温度降低开轧温度，同时降低终轧温度至再结晶温度以下。2026/8/4102026/8/411低温轧制技术冶金产品的成本，能源费用约占产品成本的30%。由连铸到精轧成成品过程中，总能耗的65%～90%用于加热炉的燃耗，用于轧制的能耗仅占10%～35%。可以通过降低坯料的再加热温度来实现节能。低温轧制就是通过降低坯料的再加热温度，节省加热能耗，减少烧损来实现轧钢节能的。低温轧制工艺可以确保产品具有更高的机械性能，更好的表面质量，更有利于冷加工，便于热处理。2026/8/412低温轧制低温轧制是轧钢领域实现节能降耗的新工艺，国内外很多厂家已将此技术应用到了棒线材的生产上，取得了明显的经济效益。瑞典的Fagersta公司将低温轧制用于碳钢棒线材的生产，在750℃时轧制比在1150℃时轧制节省能量约22.38kJ/t，在850～950℃低温轧制合金钢，可节省能量10.45~15.49kJ/t，且无咬入及生产表面缺陷问题。我国马钢、昆钢高线轧机和唐钢连续棒材轧机对部分产品也采用了低温轧制。2026/8/413低温轧制技术节能效果瑞典公司用φ70mm中碳钢坯经14道轧成10.5mm方钢时,750℃加热轧制比1150℃加热轧制节约能量约182KW·h/t。表1常规轧制与低温轧制的能耗KW·h/t2026/8/414低温轧制技术原理

低温轧制，在轧出成品前最后几道次的形变发生在正火轧制工艺或热机精轧工艺对应的温度范围内。

低温精轧工艺的温度范围研究表明，在棒线材的轧制中，2道次低温轧制的面缩率应控制在24%～31%，4道次低温轧制的面缩率应控制在46%～57%。在更多道次中采用大变形量的低温轧制，会导致晶粒尺寸的不均匀。

2026/8/415低温轧制的优缺点减少加热能耗；减少氧化烧损；提高轧钢加热炉的加热产量；延长加热炉的寿命；减少轧辊的热应力疲劳裂纹以及氧化皮引起的磨损；降低脱碳层深度；提高产品的表面质量；细化晶粒；改善产品性能。缺点：加大了轧材的变形抗力,从而加大了轧制力和轧制功率；降低了轧制时轧材的塑性,从而影响轧材的咬入。2026/8/416低温轧制的温度控制

常规轧制与低温轧制时各机架的温度变化低温轧制不仅可降低加热温度，而且可将终轧温度降低至奥氏体再结晶温度以下，除节能外还可明显提高产品的性能。低温轧制的最佳加热温度与轧材的品种、外形、产品性能、轧机及轧辊情况等因素有关。一般其终轧温度控制在Ar3以上，以防止轧机过载、避免出现轧制裂纹等缺陷、保证产品的力学性能。2026/8/417低温轧制的温度控制ESC轧机1080℃加热与普通轧机1150℃加热轧制时轧件温度比较普通轧机1150℃加热轧制和意大利达涅利公司ESC轧机1080℃加热轧制的各机架温度变化。8架以后轧件的温度是升高的，且终轧温度与开轧温度基本无关，不同开轧温度轧件的终轧温度趋于一致。2026/8/418无头轧制提高轧机产量和金属收得率：提高转速、多线切分等技术；增大轧件重量；采用更大断面尺寸的坯料；采用更长的坯料。无头轧制优点：减少切损；100％定尺；生产率高；对导卫和孔型无冲击，不缠辊；尺寸精度高。2026/8/419棒线材生产新工艺和新技术通过微合金化强化或工艺强化机理,提高棒线材强度或塑性,如碳纳米管技术、超细晶钢生产技术、超快冷工艺、线材在线盐浴处理工艺等；通过流程简化和局部工艺优化,提高生产节奏,降低生产成本,如连铸连轧工艺、热装热送工艺、无头轧制技术和超短流程工艺等。2026/8/420碳纳米管技术纳米材料由纳米粒子组成,尺寸为1nm～100nm。由于尺寸小、比表面大和量子尺寸效应等原因,它具有不同于常规固体的新特性。1991年,碳纤维纳米管由日本饭岛教授通过高分辨率电镜发现,为黑色粉末状,由类似石墨的碳原子六边形网格所组成的管状物,一般为多层,直径为几纳米至几十纳米,长度可达数微米甚至数毫米。其尺寸只有头发丝的十万分之一,但强度是钢的100倍，而且质量密度只有钢的七分之一。像金刚石那样硬,却有柔韧性,6000℃左右的熔点是已知材料中最高的。2026/8/421碳纳米管技术

如果用碳纤维纳米管做绳索,是唯一可以从月球挂到地球表面,而不被自身重量所拉断的绳索。碳纤维纳米管成为纳米技术研究的热点。纳米材料的制备:物理法:真空冷凝法、物理粉碎法、机械球磨法；化学法:化学沉淀法、化学还原法、溶胶-凝胶法、水热法、溶剂热合成法、微乳液法、高温燃烧合成法、模板合成法、电解法。2026/8/422碳纳米管技术在炼钢的出钢过程或精炼过程,加入压制后附有一定钝化层的碳纳米管。经充分搅拌后,碳纳米管均匀分布在钢基中,既起到弥散强化的作用,还可在轧制过程中阻止奥氏体晶粒长大,进而达到细晶强化的目的。现取得良好的应用效果,添加微量碳纳米管后制成的线材强度平均提高30～50MPa。影响碳纳米管广泛应用的最大制约因素在于其制造成本高,但随着其制造技术的提高,可预见添加纳米碳纤维管提高钢的强度在未来必定会普遍应用。2026/8/423超细晶钢生产技术目前低碳钢,晶粒度一般为8～9级,即晶粒尺寸相当于14～20μm。若把普碳钢晶粒细化到小于5μm,其强度就可以由200MPa提高到400MPa以上。对低合金钢晶粒细化至2μm左右,强度可提高到800MPa以上。超细晶核心技术：利用大变形量细化加热后的粗大奥氏体晶粒；防止大变形量后晶粒再长大,轧制过程中通过快速穿水冷却,防止轧制升温引起奥氏体晶粒的回复长大；控制冷却速度和终轧温度,以得到优良的组织和性能。2026/8/424网状组织：主要是在晶界上，沿晶界分布，由于这种碳化物的存在，大大降低了晶格之间的延续性，降低了产品的性能，使产品耐冲击韧性下降脆性增加，容易使工件在使用中疲劳失效。控制网状碳化物析出常规的一种作法是:采用低温控轧控冷工艺。在生产中采用的方法是低温轧制实际效果并不好：1）轧制不方便，2）质量不稳定控制网状碳化物析出2026/8/425控制网碳析出的超快冷工艺轧后超快冷,可快速通过网状碳化物或网状铁素体析出温度区间(700～900℃),有效减少二次碳化物在奥氏体晶界呈网状析出，避免生成网状组织,显著提高冷拔深加工性能。例如轴承钢GCr15网状碳化物大量析出时的温度范围为700～850℃,轧后实行超快冷却,可以使材料迅速通过网状碳化物析出温度区间,尽量减少在此区间的停留时间,从而避免碳化物呈网状析出,只得到分散细小的碳化物。轧后快速冷却,过冷度增大,还有减小珠光体球团直径和细化珠光体片层间距作用。950℃终轧后水冷到715℃950℃终轧后空冷轴承钢控制网状碳化物析出2026/8/427超快冷工艺采用普通碳锰钢,通过控冷可轧出F+P、B+M、B、M+F、M等不同组织和性能的复相材料,材料的屈服强度可以在463～933MPa变化,抗拉强度可以在570～1136MPa变化,总伸长率可以在7%～22%变化,屈强比可以在0.571～0.927变化。利用超快速冷却技术,进行TMCP和冷却路径控制,可明显提高线材强度,提高钢材产品利用率，有十分广阔的应用前景。利用了线材轧机连续大变形的特点,通过轧后的快速冷却过程抑制线材的再结晶,最后通过相变过程的控制实现线材的细晶化。2026/8/428盐浴控冷工艺

线材的在线熔融盐浴直接韧化处理(简称DLP)是新日铁最先开发的工艺,应用品种主要是桥梁缆索用线材、高级弹簧钢线材、特殊用途钢丝绳用线材等高档线材。盘条在进入盐浴前的保温温度是800～850℃,盐浴温度是500～600℃,盐浴中的浸渍时间约为60s。盐浴的成分为NaNO3和KNO3,采用电加热方式熔融混合盐,通过模拟铅浴淬火等温转变过程使线材索氏体比例最大化(一般可达95%～98%,而斯太尔摩控冷后一般80%～90%)。在性能波动性方面,DLP盘条也与铅淬火盘条接近而明显优于斯太尔摩控冷盘条。2026/8/429不同处理工艺的冷却过程DP—Stelmor冷却DLP—熔盐处理LP—铅浴处理2026/8/430调整冷却案例－DLP盐浴处理离心分离机第一盐浴池第二盐浴池喷水清洗卷取离心分离机风扇吐丝机融盐冷却器第一盐浴池第二盐浴池第一盐浴池卷取第二盐浴池第一盐浴池将盐加热、融化（约550℃），线材在其中通过，控制强度，如果在线材生产中使用，用户可以省略一个工序。减量化的生产方法。将高温奥氏体在导热性良好的恒温金属液体中进行快速冷却，得到铁素体－渗碳体片层间距细小、均匀的珠光体组织。片层间隔越小，强度越高。如果冷却不当，片层间距不均匀，则线材加工性降低，强度也降低。2026/8/431盐浴后钢丝的组织铁素体、渗碳体的晶体方向随机、不规则2026/8/432珠光体的片层间距珠光体的片层间距铁素体相（软质）渗碳体相（硬质）线材强度是由珠光体片层间距决定的。为了提高线材的强度，需要均匀、微细的片层间距2026