高速線材軋制工藝提升與優化
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摘 要：傳統的高速線材軋制工藝存在較多的問題，不能完全滿足目前越來越先進的汽車、航天飛機等領域的要求，因此，必須對高速線材的軋制生產工藝進行提升與優化，通過提高精度滿足工業生產的需求。該文通過對高速線材軋制參數的分析，合理的對其生產工藝進行優化，在提升高速線材軋制質量的基礎上，有效節約生產成本，具有一定的推廣意義。
關鍵詞：高速線材軋制工藝 普通碳素鋼線材 提升與優化
中圖分類號：TG33 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）04（c）-0072-02
隨著我國工業技術的進步，越來越多的新型材料不斷涌現，線材的性能決定著工業品制造的水平。而在其生產的工藝流程中，高速線材的軋制性能控制是其中的關鍵。如何提高高速線材軋制的生產工藝，對其進行優化，對于生產出優質的高速線材具有重要作用。在進行高速線材軋制過程中，需要依據線材的軋制速度、溫度等參數進行基本設定。然后利用模型，預測坯料在軋制后的寬度。從而對軋制的速度、線徑和溫度等參數進行精確的設定。在生產過程中，只有對每一道工序進行準確、精確的控制，才會使高速線材的軋制工藝達到最佳效果，以此獲得優質的產品。通過設定高速線材軋制的合理寬度值，才能準確的控制軋制產品的尺寸規格以及生產節奏。因此，鑒定軋制區域寬度的預測模型，對于生產高質量的高速線材產品具有重要的意義。
1 高速線材軋制生產工藝
普通碳素鋼材相對于其他鋼材來講，在強度、剛度、成本和耐久性等方面都具有較好的性能，而且其熔點也較高。普通碳素鋼的提煉方法已經非常成熟，技術穩定，所以在汽車、航空等多種領域得到了廣泛的使用。但是由于普通碳素鋼的剛性較強，缺乏抗變形的能力，這就使得對其進行加工的過程中難度比較大，不利于軋制成型。另一方面，因為普通碳素鋼在進行軋制的工藝時，容易受到溫度等方面的影響。對于數量較小、種類較多的線材，其加工的難度就比較大，成本也相應的會得到大幅度的提升。因此，在現有的工藝當中，如何對普通碳素鋼線材的工藝進行提升和優化，以滿足不同產品的需求，提高普通碳素鋼的加工水平是非常重要的，也是非常具有意義的，也拓展了軋制機的發展。現有比較常用的美國Morgan機組的工業進行分析，其軋制的鋼件具有非常好的均勻壓縮性。有效的改善了高速線材的塑性特點，改良了其加工難度大的缺點，這樣對于普通碳素鋼的軋制過程具有重要的意義。其軋制的鋼材在精度和均勻程度上都有了較大的提升。通過對普通碳素鋼進行加工，能夠有效的提升該產品的工藝，從而生產性能優質的產品在高速線材。在軋制過程中，主要受到初軋、精軋和吐絲溫度的影響。
2 高速線材軋制工藝的優化生產
普通碳素鋼優先選用150×145mm見方，長度在12m左右的高速線材坯體，采用步進式混合加熱爐基本能夠滿足線材軋制的溫度需求。該加熱爐在進行加熱過程中可以實現智能化溫度控制和人工操作調整。由于普通碳素鋼的軋制溫度范圍不一，對溫度較為敏感，因此會加大軋制的困難。所以在進行普通碳素鋼線材軋制的過程中對于溫度工藝的優化是最為重要的。普通碳素鋼的軋制過程可以分為軋制準備、坯料加熱、軋制和冷卻等幾個工藝流程，現就工藝流程具體優化方向進行介紹。
2.1 軋制準備
普通碳素鋼的坯料需要經過熔煉、澆筑、開坯等過程的準備工作，加工為150×145mm見方，長度在12m左右的方坯，為下一步的工藝流程做準備。
2.2 加熱坯料
普通碳素鋼導熱性能較差，因此對于其溫度的控制，有著非常精密的要求。如果加熱時斷面溫度過大，就會導致軋制的效果不佳。另一方面，普通碳素鋼具有高度的活性，當溫度差異較大時，會因為反應強烈而出現問題。因此，在對坯料進行加熱的過程中，要嚴格控制溫度。一般應加裝感應溫度器，實現內部溫度的精準控制，使得普通碳素鋼的受熱更加均勻。
2.3 軋制普通碳素鋼
當普通碳素鋼的坯料在加熱爐中達到一定的溫度后，才能將其送至軋制機進行軋制。軋制保溫一般需要5min，普通碳素鋼在加熱時溫度不同，對其溫度要進行實時的調整。開軋溫度一般設定在850℃～900℃左右，精軋成品速度為1200轉/m左右。
2.4 普通碳素鋼的冷卻
當普通碳素鋼進行熱扎工作完成后，需要對其進行及時的冷卻，冷卻到室溫為止。對冷卻過程中的工藝控制也是非常嚴格的。如果冷卻過程不力，會導致出現內外部的裂紋。因此，一般采取水冷、空冷的方式進行施工。
2.5 軋制的速度
軋制速度是另一項對普通碳素鋼軋制工藝的重要影響因素。其軋制的速度與機器的使用功率有很大的關系。如果速度設定的過快，就會導致軋制的質量受到影響，同時造成機器的磨損，在成本升高的同時，產品的合格率受到影響。因此，選擇合適的機械設備和電力設備，對于高速線材軋制工藝的優化具有重要的作用。
3 普通碳素鋼線材軋制工藝流程提升計劃
通過以上普通碳素鋼的軋制工藝分析，通過實踐，可以在以下幾個方面進行工藝的優化和提升。
3.1 通過進一步的提升軋制速度，提高生產能力
目前，常見的高速線材軋制幾可以達到平均112m/s的速度，最高已經可以達到120m/s的速度。普通碳素鋼線材已經可以達到26mm的規格以上。如果在生產中，能將單線的軋制優化成雙線或者多線進行軋制的工藝，這樣就會大大提升高速線材的生產產量，有效地降低了工藝的成本，提升產品線的生產能力。
3.2 采用連鑄坯熱工藝技術代替傳統工藝
在進行高速線材軋制的過程中，可以使用鑄坯作為原料替代初軋坯的方式。這樣可以大大減少軋制過程中的能耗損失，可以達到10%左右的。這樣就可以大量的減少金屬在軋制過程中的損失，有效地提高加熱質量。為了生產可以具有高質量的高速線材，可以使用連鑄空坯工藝技術，這種最先進的技術可以不斷的提高軋制的技術水平，生產出高質量的鋼鐵。為了保證高速線材軋制的質量，要盡量降低開軋的溫度。目前，國外的機械設備增設了水冷箱，保證軋制的精軋溫度可以控制在900℃。也可在軋制機中設置冷水頭導管，這樣可以將終軋溫度控制在800℃。超重軋制機可以滿足700℃～750℃的軋制要求。
3.3 軋制形式的優化
由于軋制過程采用了單線的方式進行，這樣對于生產線的效率造成不良的影響，可以采用全線無扭的方式，可以減少因為高速線材生產中因為扭轉造成的缺陷。為了實現無扭的增速，將機器側交45°改為頂交45°，然后向下旋轉90°，使得整個軋制機的重心向下移。傳動軸更加接近基礎面，扭矩也會逐漸減少。同時，軋制線整體的高度下降了45mm，使得設備的重心整體下移。這樣就可以減少軋制過程中的振動幅度，同時減少噪音，能夠生產出更加高質量的鋼材。
4 結語
由于普通碳素鋼高速線材在軋制的過程中，傳統上存在著很多的問題。該文在充分析普通碳素鋼軋制工藝的基礎上，提出了高速線材軋制過程中的優化和提升手段，以此進一步提升產品加工的精度和質量。彌補我國對于高質量高速線材軋制生產工藝的不足，結合先進的技術，為優化生產高速線材流程提供了技術參考。同時通過工藝的改善降低了整體成本，為我國航天、汽車等工業中優質鋼材的使用創造了良好的條件。
參考文獻
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