孫強(qiáng)，趙東記，蔡德鵬

（青島鋼鐵控股集團(tuán)有限責(zé)任公司，山東青島 266043）

生產(chǎn)技術(shù)

采用中等斷面連鑄坯軋制優(yōu)質(zhì)線材技術(shù)的分析

孫強(qiáng)，趙東記，蔡德鵬

（青島鋼鐵控股集團(tuán)有限責(zé)任公司，山東青島 266043）

分析了近年來出現(xiàn)的采用中等斷面連鑄坯一火成材軋制優(yōu)質(zhì)線材技術(shù)的工藝布置的特點(diǎn)、連鑄坯斷面選擇、開坯孔型系統(tǒng)及經(jīng)濟(jì)性。這種設(shè)計(jì)方式生產(chǎn)靈活方便，適合多品種多規(guī)格大規(guī)格線材的生產(chǎn)。

高速線材；中等斷面連鑄坯；一火成材；開坯

1 前言

生產(chǎn)優(yōu)特鋼棒線材一般需要較大的壓縮比和高質(zhì)量的連鑄坯。大斷面的連鑄坯在滿足壓縮比要求的同時(shí)，可減少連鑄坯內(nèi)的夾雜，改善連鑄坯內(nèi)部結(jié)晶形態(tài)，對提高連鑄坯質(zhì)量起到較為明顯的作用。但是為生產(chǎn)高附加值棒線材用優(yōu)質(zhì)小方坯專門新建開坯機(jī)不是太經(jīng)濟(jì)，因開坯機(jī)產(chǎn)能遠(yuǎn)大于高線軋機(jī)，會造成產(chǎn)能上的浪費(fèi)，同時(shí)二火成材也增加了能源和金屬的消耗。

隨著連鑄技術(shù)的提升，中等規(guī)格的連鑄坯斷面就能有效提高鑄坯質(zhì)量，目前在優(yōu)特鋼線材行業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)了采用中等斷面連鑄坯，經(jīng)大壓下量軋機(jī)一火成材的趨勢，如新日鐵室蘭廠將原用350 mm× 560 mm大連鑄坯經(jīng)初軋開成小方坯供棒線材軋機(jī)，改為用220 mm×220 mm連鑄坯經(jīng)2道次水平/立式大壓下量軋機(jī)軋制后直送線材連續(xù)軋制線的新工藝［1］。武鋼高線以及天津、青島、江陰新建設(shè)的部分精品高線也采用了中等規(guī)格斷面連鑄坯一火成材軋制優(yōu)質(zhì)線材的工藝。

2 工藝布置特點(diǎn)

傳統(tǒng)的高速線材軋機(jī)采用全連軋工藝，要保持各機(jī)架間金屬秒流量相等。采用通常的150 mm× 150 mm鋼坯斷面軋制Φ5.5 mm規(guī)格線材，一般需經(jīng)28～30道次，精軋出口的終軋速度為120 m/s。按軋鋼設(shè)計(jì)規(guī)范，限定軋件在第一架軋輥的咬入速度≥0.1 m/s，否則，會由于軋輥與軋件粘著時(shí)間過長而導(dǎo)致軋輥?zhàn)冃魏妄斄?，同時(shí)還可能造成軋制頭尾溫差大，導(dǎo)致成品通條力學(xué)性能波動(dòng)大。

為解決這個(gè)問題，采用了脫頭軋制工藝，在傳統(tǒng)連軋高線之前設(shè)置開坯機(jī)組，開坯機(jī)組和連軋機(jī)組之間設(shè)置保溫輥道，軋制的軋件全長通過開坯機(jī)組后即呈脫開連軋，再進(jìn)入后序的連軋機(jī)組。

脫頭軋制以往在特殊鋼線材上應(yīng)用較多，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：可按需要選擇合適的鋼坯斷面尺寸；能提高鋼坯進(jìn)入開坯機(jī)組的入口速度，避免過低的入口速度造成軋輥表面龜裂，降低軋輥使用壽命，影響軋材質(zhì)量；避免過低的入口速度造成軋材的頭尾溫差大，最終影響產(chǎn)品質(zhì)量及尺寸公差；按不同的鋼種可提高或降低精軋機(jī)成品終軋速度而不影響粗軋開坯機(jī)組的速度；有些特殊鋼的軋制速度不能過高，過高后所產(chǎn)生的高變形抗力會使軋材出現(xiàn)芯部過熱、芯熔，如閥門鋼其目前最高速度只達(dá)35～45 m/s；可以在輥道后連軋機(jī)組前設(shè)置在線補(bǔ)充加熱裝置，使軋材溫度均勻，有利于溫度敏感性強(qiáng)的萊氏體組織的高速工具鋼、奧氏體鋼、馬氏體不銹鋼、易切削鋼的軋制［2］；可以在脫頭輥道區(qū)域安裝在線鋼坯火焰清理機(jī)，在生產(chǎn)高等級線材時(shí)，去除材料表面的缺陷和加熱后的脫碳層，提高鋼材的表面質(zhì)量。

3 連鑄坯的選擇

連鑄坯斷面的選擇涉及到冶煉設(shè)備、連鑄機(jī)和軋鋼機(jī)能否高效低成本運(yùn)行。其選擇依據(jù)如下：

1）提高鋼材產(chǎn)品質(zhì)量，能獲得均勻度、致密度高，表面質(zhì)量好的鑄坯，保證必需的、適度的壓縮比，使軋材獲得優(yōu)良的組織性能。2）形狀、截面尺寸和定尺長度最佳化。使產(chǎn)品綜合成材率最高，產(chǎn)品小時(shí)產(chǎn)量最佳化，滿足產(chǎn)品大綱與年產(chǎn)量的要求。3）冶煉設(shè)備與軋鋼機(jī)的匹配性。雙向適應(yīng)性好，同時(shí)鑄機(jī)適澆性好。4）能滿足熱送熱裝和熱直接軋制的要求，最大限度地節(jié)能降耗。5）綜合經(jīng)濟(jì)效益好，產(chǎn)品成本最低化。

目前采用的中等規(guī)格斷面連鑄坯主要有方坯、矩形坯和圓坯。這幾種斷面形狀的坯料各有特點(diǎn)，方坯是比較傳統(tǒng)的軋制線材的坯料，應(yīng)用廣泛。大中斷面的矩形坯近年來應(yīng)用較多，國內(nèi)外研究表明，寬厚比為1.2～1.5的鑄坯中心偏析、疏松等缺陷少，質(zhì)量最佳，而且可以減少軋制道次［3］。圓坯傳統(tǒng)上用于生產(chǎn)無縫鋼管，近年在高線行業(yè)開始有應(yīng)用，除為了滿足各種優(yōu)碳鋼的壓縮比要求外，還與企業(yè)本身的產(chǎn)品發(fā)展規(guī)劃有關(guān)。有些鋼廠根據(jù)現(xiàn)有的煉鋼資源，可能有多種坯料共存，可以綜合考慮進(jìn)行開坯系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過加熱爐雙排布料、開坯機(jī)組部分架次空過等手段，實(shí)現(xiàn)適應(yīng)多種規(guī)格坯料。表1是幾個(gè)采用中等斷面坯料軋制優(yōu)特鋼的典型高線廠情況。

表1 采用中等斷面坯料的典型高線廠

4 開坯孔型系統(tǒng)的選擇

開坯后的軋制中間坯常見的有兩種：方坯和圓坯。開坯孔型系統(tǒng)一般采用箱型孔型系統(tǒng)、橢圓—圓孔型系統(tǒng)或兩種孔型系統(tǒng)的組合。

箱型孔的平均延伸系數(shù)在1.15～1.4之間，孔型的特點(diǎn)是共用性好，通過改變輥縫的方法，可以覆蓋多種坯料和產(chǎn)品規(guī)格，在軋件整個(gè)寬度上變形均勻，因而孔型磨損均勻而且變形能耗少，與相等斷面積的其他孔型相比，箱型孔型在軋輥輥身上的切槽淺，軋輥強(qiáng)度較高，可以大壓下量軋制，而且在軋制大中型斷面時(shí)軋制比較穩(wěn)定。缺點(diǎn)是其孔型難以軋出幾何形狀精確的軋件，而且軋件側(cè)表面不易平直，甚至可能出現(xiàn)皺紋，同時(shí)還要防止調(diào)整不當(dāng)造成的扭轉(zhuǎn)。

橢圓—圓孔型系統(tǒng)在開坯機(jī)的最大平均延伸系數(shù)在1.25～1.29比較合適，孔型的特點(diǎn)是變形比較均勻，軋制前后軋件的斷面形狀能平滑地過渡。由于軋件沒有明顯的棱角，冷卻比較均勻。缺點(diǎn)是延伸系數(shù)較小，橢圓件在圓孔型中軋制不穩(wěn)定，對入口導(dǎo)衛(wèi)的要求高。

軋制中間坯選用方坯，在進(jìn)入后部連軋機(jī)組時(shí)孔型咬入條件比較好，如果軋制中間坯選用圓坯，在下道次咬入時(shí)，因與孔型接觸面小，摩擦力小，咬入條件差，應(yīng)設(shè)立夾送輥輔助咬入。同樣若開坯機(jī)前采用圓坯，在軋機(jī)入口也應(yīng)設(shè)立夾送輥。

5 經(jīng)濟(jì)性分析

1）選用中等斷面連鑄坯軋制優(yōu)質(zhì)高線，可以利用冶煉和連鑄的新工藝新技術(shù)提高鑄坯質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)一火成材，提高最終線材產(chǎn)品質(zhì)量，相比設(shè)立開坯車間軋坯二火成材要經(jīng)濟(jì)；可以在不增加坯料長度的情況下使單重增加，使盤元的單重達(dá)到3 t左右，滿足金屬制品行業(yè)的需求。2）由于開坯機(jī)組軋制斷面較大，而且一般采用閉口機(jī)架軋機(jī)或短應(yīng)力線軋機(jī)平立交替布置，天車軌道及廠房高度要高，投資較一般高線車間高。3）在高線產(chǎn)品大綱里，由于開坯機(jī)組能力按最高產(chǎn)能設(shè)計(jì)，在軋制較大規(guī)格線材時(shí)，產(chǎn)能和速度比較匹配，軋制Φ5.5 mm等小規(guī)格材時(shí)，開坯機(jī)組空轉(zhuǎn)時(shí)間長，消耗較高。

6 結(jié)束語

1）采用中等斷面的連鑄坯一火成材軋制優(yōu)特鋼線材，是一種提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)靈活方便、相比二次開坯更經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方式；可以在不增加坯料長度的情況下提高盤重，滿足下游用戶對盤條大盤重的需求。2）這種設(shè)計(jì)方式比較適合多品種多規(guī)格大規(guī)格線材的生產(chǎn)，生產(chǎn)小時(shí)產(chǎn)量低的小規(guī)格品種時(shí)，開坯機(jī)組的空轉(zhuǎn)消耗較大。3）脫頭輥道區(qū)域可以針對有特殊要求的鋼種設(shè)置在線補(bǔ)熱或在線火焰清理設(shè)施，生產(chǎn)高檔次線材產(chǎn)品。

［1］王定武.世界特殊鋼棒線材軋機(jī)建設(shè)近況和前景［J］.特殊鋼，1999，20（5）：40-43.

［2］劉劍恒.特殊鋼棒線材軋制工藝技術(shù)的發(fā)展［J］.上海鋼研，2005（2）：3-7.

［3］蔡唯成.連鑄方坯形狀及截面尺寸的分析研究［J］.軋鋼，2000，17（1）：22-25.

Technology of Rolling High Quality Wire Rod with Medium Section Continuous Casting Billet

SUN Qiang,ZHAO Dongji,CAI Depeng

（Qingdao Iron and Steel Group Co.,Ltd.,Qingdao 266043,China）

This article introduced the technology that medium section continuous casting billet was rolled as high quality wire rod with heating just once.It analyzed the characteristics of the process layout,selecting the section of continuous casting billet,cogging pass system and the economy.This design for production is flexible and convenient,suitable for many varieties and specifications of large size wire production.

high speed wire rod;medium section slab;roll in one heat;cogging

TG335.6+3

B

1004-4620（2015）03-0009-02

2015-02-03

孫強(qiáng)，男，1973年生，1995年畢業(yè)于重慶大學(xué)金屬壓力加工專業(yè)?，F(xiàn)為青島鋼鐵控股集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)中心高級工程師，從事軋鋼工藝技術(shù)工作。