高速线材生产中的控轧控冷技术应用研究

罗培根

（阳春新钢铁有限责任公司，广东 阳春 529600）

在高速线材的生产中，控轧控冷技术的应用效果不仅关系着产品质量，同时也决定了线材的机械性能，是必须要重点研究控制的要点。在实际生产中，轧机设备组成不同，生产工艺之间也会存在一定的差异，最终线材产品的性能质量也会有所区别。高速线材生产中控轧控冷技术的应用分析，要以实际生产条件为基础，即确定生产设备类型与工艺参数，总结冷却工艺需要把控的要点，为线材产品的高质量、高性能生产提供保障，满足行业的发展需求。

1 高速线材产品特点

作为重要的钢铁材料，高速线材在工业生产中应用十分广泛。目前高速线材共分为螺纹钢与盘圆两种，通过高速轧钢机轧制生产获得，且根据生产的轧机设备不同，盘圆还可以进一步细分为高速线材与普通线材。对于高速线材来讲，需要有高速线材轧机设备作为支持，生产节奏比较快，盘大、包装紧匝。结合行业生产的现状来看，高速线材的轧制速度基本上可以保持80m/s～160m/s，每根重量（盘）为1.8t～2.5t，尺寸公差精度高，并且在生产过程中还可以及时对工艺参数进行调整，保证满足产品的不同要求[1]。对高速线材的特点进行总结，包括以下几个方面：①尺寸精度高，椭圆度小；②采用的是集散卷风冷却技术，线材成分均匀度更高，机械性能优良；③应用负公差轧制，可节省更多金属材料，相比同等重量的普通线材，高速线材长度更大；④每件只有一个头和尾；⑤价格高于普通线材。

2 控轧控冷技术应用现状

高速线材的生产中，控轧控冷技术的应用直接影响了产品的性能与质量。很多情况下，可以通过添加添加剂的方式来改善线材的强度与韧性，并严格控制好加工温度，确保钢材在是以一定的条件下从奥氏体逐渐转化为铁素体，实现钢材组织的大规模相变，使得钢材具有较大的强度。控制轧制在钢材轧制生产中应用十分普遍，其主要是通过精确控制轧制温度以及变形量的大小，促使热轧钢材的过程中组织结构能够一直维持最佳状态，这样热轧钢材即便是不经过热处理，依然可以具有良好的性能[2]。总结来讲，控制轧制技术可以进一步改善钢材性能，但同时也存在一定的缺陷，想要将技术的优势完全发挥出来，还需要与其他技术一同联合应用，可以说控制冷却技术也是影响线材产品性能的关键要素。

应用控制冷却技术进行高速线材的生产，相比单一控制轧制工艺，能够进一步解决相变组织存在的不足，提高线材质量的强度。实际生产中，通过对生产工艺的综合分析，灵活选择合适的方法控制线材的冷却速度，使得控制轧制环节线材热轧后预热的利用率增大，对产品组织与性能做更进一步的改善，保证可以达到设计标准[3]。

控轧控冷技术研究已经取得了一定成果，并且被有效的应用到高速线材生产中，相比单纯控制控轧工艺，能够对线材产品的强度和韧性进行改善。同时，控轧控冷技术的应用，还将传统工艺进行了简化，生产效率得到了进一步提升，以及需要投入的成本降低[4]。但是因为控轧控冷技术的应用还存在一定的不足，仍然需要在目前的基础上做更加全面深入的研究，争取可以更好的解决高速线材生产应用中的问题，通过对技术应用方法以及要点的研究管理，避免各种常见问题的发生，将技术所具有的优势充分发挥出来。

3 控轧控冷设备与技术

3.1 水冷区

水冷区水冷装置多是被安装在预精轧机组后面和精轧机组后面，共分为两个部位。处于预精轧机组后面的水冷装置，主要负责对终轧温度的控制，因为高速线材轧制环节会因为变形产生较高的温度，水冷箱的作用就在于对温度的灵活调控。而处于精轧机组后面的水冷装置，则负责对吐丝温度的控制，为线材组织转变创造条件，提高线材产品的机械性能。其中，所应用的生产钢材不同，高速线材进到精轧机前的温度也会有所差异，在实际生产中便需要联合所用材料的种类以及规格再进行分析确定。

另外，出口温度受轧制速度以及材料性能影响，在实际生产中就需要结合生产情况来确定各项参数。

3.2 成圈区

在此加工阶段，是以夹送辊、成圈器等设备为支持实现。夹送辊用于引导经过水冷的线材，保证能够按照设定顺利进入吐丝机。同时还可以控制线材头部、尾部的速度，促使吐丝机可以吐出均匀的线圈。

3.3 散卷控冷区

散卷控冷区分为风冷辊道、冷却风机以及保温罩盖三部分，其功能是运输吐丝机形成的线卷到集卷筒的入口位置，同时还会采取连续通风的方法来对线材做持续的冷却处理。

4 双高线控轧控冷技术应用

4.1 双高线生产工艺

双高线具有高效、高产的特点，并且在保持较高生产效率的同时，还可以节约资源。简单来讲，双高线即以全连续式来布置车间轧机，由加热炉出料口出来的坯料单根，采取单线布置单线轧制的方式进行粗轧，以及单线布置双线轧制的中轧，最后将中轧机组出来的钢坯通过分钢道岔，完成两个单线的单线轧制过程。建设规模：年产5.5mm～16mm（目前主要6.0、8、10、12 盘螺，6.5、8、10、12 光圆）高速线材120 万t。坯料：155*155*11500mm（155 截面11.5 米连铸方坯坯料）热送或者冷装。

图1 车间生产工艺流程图

4.2 控轧控冷技术

从预精轧机组出来的轧件，首先要进行预水冷冷却（0 号水箱），然后在在3#飞剪处进行切头、切尾，处理后的轧件经过侧活套进入到精轧机组轧制。精轧机组出来的是成品尺寸的线材，会继续进入到水冷装置和风冷运输机共同组成的控制冷却作业线内做进一步的处理。水冷段一共设置有4 段水冷装置，用以对线材吐丝温度的控制。并且，每段水箱后面还分别设置了一段恢复段（1～4 水箱，1 号后无恢复段直接进2 号水箱），保证线材的表面与芯部的温度均匀。经过水冷处理后的线材，达到吐丝机位置的温度约为900℃。

经过水冷处理后的线材会通过夹送辊送入到吐丝机，保持高速前进状态的线材，在经过吐丝机后便会形成直径为1050mm的螺旋形线圈，并均匀的铺放在散卷风冷运输机辊道上。辊道式延迟型风冷运输机分成双线布置，同时设置有14 台大风量风机存在，每线可投入5 台风机，其中1-4 连续布置，5 号为单独布置，每台风机风量可以达到147000m3/h，辊道为交流变频调速传动。另外，还要根据钢材的型号、规格，来对风机开闭数量、风量大小以及辊道运行速度等参数进行灵活调节，保证线卷的冷却速度合适，为金相组织的转变提供保障，最终便可获得性能优良的线材产品。轧制所得的螺旋状线材，会在风冷运输辊道上按照设定的冷却速度完成金相组织的转变，最后在运输机的尾部位置由线圈分配器操作，以平稳的速度落入集卷筒内，最终获得外径为1250mm 内径为850mm 的盘卷。

4.3 控冷工艺技术

4.3.1 水冷装置

分为精轧前水冷装置与精轧后水冷装置两部分，前者分为一个水箱和一段恢复段，水箱为焊接式，内带环形喷嘴；恢复段为导槽结构。对轧件进入精轧机时的温度进行灵活控制。后者包括四个水冷箱和三段恢复段组成，水箱为焊接式，内带环形喷嘴；恢复段为导槽结构。用以对精轧机轧出的线材进行冷却，确保达到设定的吐丝温度，以此来控制晶粒的长大，为后续的控制冷却工艺执行做好准备，以及还能够减少氧化铁皮的产生数量。为提高冷却效果，需要结合所用钢材规格、种类，以及生产工艺要求，来设置水冷装置的各项参数。

4.3.2 技术参数

（1）A 线每个水箱各有六个冷却水喷嘴，一个清扫水喷嘴，0#、4#水箱还有一个空气清扫喷嘴。B 线每个水箱各有六个冷却水喷咀，一个清扫水喷咀，一个清扫气喷咀。轧∮5.5mm～∮8.0mm 的线材时，水箱导槽统一用Φ18mm 孔径。

（2）水冷箱冷却介质为中性的纯净工业用水，水中杂质含量要求50 毫克以下，杂质颗粒度不超过50 u，水温≤35℃。各段水箱冷却喷嘴水压为0.4MPa～0.6MPa，清扫喷嘴水压为0.8MPa～1MPa，空气清扫喷嘴压力为0.4MPa～0.6MPa。冷却能力：精轧前水箱最大冷却能力为～80℃，精轧后水箱最大冷却能力为～250℃。

4.3.3 工艺流程

（1）水箱。将水喷嘴、导槽以及导向管安装紧固，检查导向管定位杆是否存在松动，保证达到操作标准，且与轧线对中偏差应控制在0.5mm/m 以内。检查喷嘴、导向管端部以及导槽，各构件之间不得存在可触摸的磨损沟槽。注意检查轧件储水箱时表面是否有水，保证各水箱的水不会流入恢复段。如果发现水箱表面带水，需要对清扫水压力、喷咀间隙、三通换向阀做全面检查，必要时需要换新。生产过程中注意检查水咀和水压是否正常，且定期检查轧件的颜色。如发现显示出不均匀冷却的暗纹或斑纹，可能存在水压异常问题，水嘴堵塞；冷却水被带出水箱，水咀磨损，必要时更换水咀。

（2）恢复段。检查确认导槽安装紧固，并与轧线对中偏差应控制在0.5mm/m 以内。导槽内表面必须要保持光滑，不得存在砂眼或堵塞物，且当磨损达到2mm 时及时换新。除了要检查导槽外，还要对水箱做透光对中检查或用试棒检查。注意控制冷却导槽体的水量，过大会造成冷却水从箱体盖板缝隙处喷出溅到电磁阀上造成短路。另外，如果水箱含钢，要先关闭冷却导槽的冷却水，再将轧件剪断抽出，必要时拆卸导槽进行处理。卡钢处理完毕，必须按操作规程要求装好导槽和导向管。以及如果发现废品箱堆钢，必须对水箱进行透光检查，以防轧件头尾断头留在导槽内而造成卡钢。

5 结束语

线材产品质量以及性能主要受生产工艺的影响，虽然在控轧控冷技术理论的支持下，可以获得理想组织与性能的钢材，但是在实际生产中，因为各种因素的影响，并不能达到预期的效果。尤其是冷却控制难度较大，必须要综合生产的所有要素进行分析，在不断的实践中积累经验，对控轧控冷技术做更深层次的研究，争取将技术所具有的优势更大程度的发挥出来，为高速线材的高效、高质量生产提供保障。