高速线材轧制工艺提升与优化
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摘 要：传统的高速线材轧制工艺存在较多的问题，不能完全满足目前越来越先进的汽车、航天飞机等领域的要求，因此，必须对高速线材的轧制生产工艺进行提升与优化，通过提高精度满足工业生产的需求。该文通过对高速线材轧制参数的分析，合理的对其生产工艺进行优化，在提升高速线材轧制质量的基础上，有效节约生产成本，具有一定的推广意义。
关键词：高速线材轧制工艺 普通碳素钢线材 提升与优化
中图分类号：TG33 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）04（c）-0072-02
随着我国工业技术的进步，越来越多的新型材料不断涌现，线材的性能决定着工业品制造的水平。而在其生产的工艺流程中，高速线材的轧制性能控制是其中的关键。如何提高高速线材轧制的生产工艺，对其进行优化，对于生产出优质的高速线材具有重要作用。在进行高速线材轧制过程中，需要依据线材的轧制速度、温度等参数进行基本设定。然后利用模型，预测坯料在轧制后的宽度。从而对轧制的速度、线径和温度等参数进行精确的设定。在生产过程中，只有对每一道工序进行准确、精确的控制，才会使高速线材的轧制工艺达到最佳效果，以此获得优质的产品。通过设定高速线材轧制的合理宽度值，才能准确的控制轧制产品的尺寸规格以及生产节奏。因此，鉴定轧制区域宽度的预测模型，对于生产高质量的高速线材产品具有重要的意义。
1 高速线材轧制生产工艺
普通碳素钢材相对于其他钢材来讲，在强度、刚度、成本和耐久性等方面都具有较好的性能，而且其熔点也较高。普通碳素钢的提炼方法已经非常成熟，技术稳定，所以在汽车、航空等多种领域得到了广泛的使用。但是由于普通碳素钢的刚性较强，缺乏抗变形的能力，这就使得对其进行加工的过程中难度比较大，不利于轧制成型。另一方面，因为普通碳素钢在进行轧制的工艺时，容易受到温度等方面的影响。对于数量较小、种类较多的线材，其加工的难度就比较大，成本也相应的会得到大幅度的提升。因此，在现有的工艺当中，如何对普通碳素钢线材的工艺进行提升和优化，以满足不同产品的需求，提高普通碳素钢的加工水平是非常重要的，也是非常具有意义的，也拓展了轧制机的发展。现有比较常用的美国Morgan机组的工业进行分析，其轧制的钢件具有非常好的均匀压缩性。有效的改善了高速线材的塑性特点，改良了其加工难度大的缺点，这样对于普通碳素钢的轧制过程具有重要的意义。其轧制的钢材在精度和均匀程度上都有了较大的提升。通过对普通碳素钢进行加工，能够有效的提升该产品的工艺，从而生产性能优质的产品在高速线材。在轧制过程中，主要受到初轧、精轧和吐丝温度的影响。
2 高速线材轧制工艺的优化生产
普通碳素钢优先选用150×145mm见方，长度在12m左右的高速线材坯体，采用步进式混合加热炉基本能够满足线材轧制的温度需求。该加热炉在进行加热过程中可以实现智能化温度控制和人工操作调整。由于普通碳素钢的轧制温度范围不一，对温度较为敏感，因此会加大轧制的困难。所以在进行普通碳素钢线材轧制的过程中对于温度工艺的优化是最为重要的。普通碳素钢的轧制过程可以分为轧制准备、坯料加热、轧制和冷却等几个工艺流程，现就工艺流程具体优化方向进行介绍。
2.1 轧制准备
普通碳素钢的坯料需要经过熔炼、浇筑、开坯等过程的准备工作，加工为150×145mm见方，长度在12m左右的方坯，为下一步的工艺流程做准备。
2.2 加热坯料
普通碳素钢导热性能较差，因此对于其温度的控制，有着非常精密的要求。如果加热时断面温度过大，就会导致轧制的效果不佳。另一方面，普通碳素钢具有高度的活性，当温度差异较大时，会因为反应强烈而出现问题。因此，在对坯料进行加热的过程中，要严格控制温度。一般应加装感应温度器，实现内部温度的精准控制，使得普通碳素钢的受热更加均匀。
2.3 轧制普通碳素钢
当普通碳素钢的坯料在加热炉中达到一定的温度后，才能将其送至轧制机进行轧制。轧制保温一般需要5min，普通碳素钢在加热时温度不同，对其温度要进行实时的调整。开轧温度一般设定在850℃～900℃左右，精轧成品速度为1200转/m左右。
2.4 普通碳素钢的冷却
当普通碳素钢进行热扎工作完成后，需要对其进行及时的冷却，冷却到室温为止。对冷却过程中的工艺控制也是非常严格的。如果冷却过程不力，会导致出现内外部的裂纹。因此，一般采取水冷、空冷的方式进行施工。
2.5 轧制的速度
轧制速度是另一项对普通碳素钢轧制工艺的重要影响因素。其轧制的速度与机器的使用功率有很大的关系。如果速度设定的过快，就会导致轧制的质量受到影响，同时造成机器的磨损，在成本升高的同时，产品的合格率受到影响。因此，选择合适的机械设备和电力设备，对于高速线材轧制工艺的优化具有重要的作用。
3 普通碳素钢线材轧制工艺流程提升计划
通过以上普通碳素钢的轧制工艺分析，通过实践，可以在以下几个方面进行工艺的优化和提升。
3.1 通过进一步的提升轧制速度，提高生产能力
目前，常见的高速线材轧制几可以达到平均112m/s的速度，最高已经可以达到120m/s的速度。普通碳素钢线材已经可以达到26mm的规格以上。如果在生产中，能将单线的轧制优化成双线或者多线进行轧制的工艺，这样就会大大提升高速线材的生产产量，有效地降低了工艺的成本，提升产品线的生产能力。
3.2 采用连铸坯热工艺技术代替传统工艺
在进行高速线材轧制的过程中，可以使用铸坯作为原料替代初轧坯的方式。这样可以大大减少轧制过程中的能耗损失，可以达到10%左右的。这样就可以大量的减少金属在轧制过程中的损失，有效地提高加热质量。为了生产可以具有高质量的高速线材，可以使用连铸空坯工艺技术，这种最先进的技术可以不断的提高轧制的技术水平，生产出高质量的钢铁。为了保证高速线材轧制的质量，要尽量降低开轧的温度。目前，国外的机械设备增设了水冷箱，保证轧制的精轧温度可以控制在900℃。也可在轧制机中设置冷水头导管，这样可以将终轧温度控制在800℃。超重轧制机可以满足700℃～750℃的轧制要求。
3.3 轧制形式的优化
由于轧制过程采用了单线的方式进行，这样对于生产线的效率造成不良的影響，可以采用全线无扭的方式，可以减少因为高速线材生产中因为扭转造成的缺陷。为了实现无扭的增速，将机器侧交45°改为顶交45°，然后向下旋转90°，使得整个轧制机的重心向下移。传动轴更加接近基础面，扭矩也会逐渐减少。同时，轧制线整体的高度下降了45mm，使得设备的重心整体下移。这样就可以减少轧制过程中的振动幅度，同时减少噪音，能够生产出更加高质量的钢材。
4 结语
由于普通碳素钢高速线材在轧制的过程中，传统上存在着很多的问题。该文在充分析普通碳素钢轧制工艺的基础上，提出了高速线材轧制过程中的优化和提升手段，以此进一步提升产品加工的精度和质量。弥补我国对于高质量高速线材轧制生产工艺的不足，结合先进的技术，为优化生产高速线材流程提供了技术参考。同时通过工艺的改善降低了整体成本，为我国航天、汽车等工业中优质钢材的使用创造了良好的条件。
参考文献
[1] 邸全康，王福明，王晓晨，等.高速线材轧制全程温度曲线有限元模拟[J].工程科学学报，2016，38（2）：276-282.
[2] 李冬清.一种防止高速线材尾部留在吐丝机里的控制方法[J].安徽冶金科技职业学院学报，2017，27（2）：32-34.
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