【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 程建設(shè)和金屬制品行業(yè)。我國(guó) 1987 年開始生產(chǎn)高速線材，受消費(fèi)結(jié)構(gòu)不斷升級(jí)的影響和消費(fèi)市場(chǎng)強(qiáng)勁拉動(dòng)的作用，生產(chǎn)線越建越多，產(chǎn)量快速增長(zhǎng)，呈現(xiàn)了在裝備上追求高速、單線、無扭、微張力組合，在產(chǎn)品上追求高精度、高品質(zhì)、大盤重等特點(diǎn)。目前，我國(guó)已成為世界上擁有高速線材生產(chǎn)線最多、產(chǎn)量最大的國(guó)家，2022 年全國(guó)線材總產(chǎn)量 4007 萬 t，其中高速線材 萬 t，占 ％；2022 年線材總產(chǎn)量 4 940．98 萬 t，其中高速線材預(yù)計(jì)將占 75％左右。 概 況(1)至 2022 年底，我國(guó)已有 60 個(gè)高速線材生產(chǎn)廠共 77 條生產(chǎn)線在生產(chǎn)。主要設(shè)備靠引進(jìn)的有 32 條；引進(jìn)二手設(shè)備的有 17 條；我國(guó)自己設(shè)計(jì)制造的有28 條。這 77 條生產(chǎn)線中，20 世紀(jì) 80 年代建成的有 20 條；20 世紀(jì) 90 年代建成的有 36 條；21 世紀(jì)初建成的有 21 條。(2)按地域劃分，東北地區(qū)有 8 條；華北地區(qū)有 19 條；華東地區(qū)有 28 條；中南地區(qū)有 13 條；西南地區(qū)有 8 條；西北地區(qū)有 3 條。按省市劃分，河北省的高線產(chǎn)量最高，2022 年產(chǎn)量約占全國(guó)高線產(chǎn)量的 22％，其次為江蘇省、上 第 11 頁(yè)海市。沙鋼是我國(guó)目擁有高速線材生產(chǎn)線最多(4 條)產(chǎn)量最高(年產(chǎn)量 260 萬 t)的生產(chǎn)企業(yè)。(3)目前我國(guó)高速線材產(chǎn)品的主要品種有普碳鋼、優(yōu)碳鋼、焊條鋼、焊絲鋼、彈簧鋼、軸承鋼、碳結(jié)鋼、不銹鋼、高速工具鋼、冷墩鋼、低合金鋼等。寶鋼、武鋼、馬鋼、酒鋼等還可生產(chǎn)一部分鋼簾線。產(chǎn)品規(guī)格一般為 ～Φ12mm的圓鋼或螺紋鋼。包鋼、武鋼、杭鋼、馬鋼等可生產(chǎn) Φ5mm～Φ20mm 的圓鋼，邢鋼還可生產(chǎn)大規(guī)格的盤卷。目前我國(guó)高速線材產(chǎn)品大多數(shù)為建筑用材，其次為金屬制品、焊絲、焊條和各類標(biāo)準(zhǔn)件用鋼。(4)75 條生產(chǎn)線的平均成材率為 ％，其中唐鋼、酒鋼的成材率最高達(dá)％；平均單線年產(chǎn)量為 40 萬 t 左右，其中天鋼、湘鋼、宣鋼、酒鋼、昆鋼、沙鋼、萍鋼的單線年產(chǎn)量均已達(dá) 65 萬 t，有的已接近 70 萬 t。(5)目前各地正在籌劃和正在建設(shè)中的高速線材生產(chǎn)線還有不少，預(yù)計(jì)2022 年至 2022 年期間將有 26～30 條生產(chǎn)線陸續(xù)建成投產(chǎn)，新增產(chǎn)能將在l000 萬 t 以上，這對(duì)高速線材產(chǎn)品的市場(chǎng)將會(huì)產(chǎn)生較大影響。 當(dāng)前生產(chǎn)中應(yīng)用的主要新技術(shù)、新裝備 軋前工序?yàn)榱双@得優(yōu)質(zhì)的鋼水從而最終保證線材的質(zhì)量，不少生產(chǎn)廠盡量擴(kuò)大轉(zhuǎn)爐容量，增加精煉，鋼坯在進(jìn)加熱爐前設(shè)置或預(yù)留“ 拋丸一超聲波探傷” 或“磁粉探傷一修磨” 工序。一些采用超高功率電爐的企業(yè)增加了 300m179。級(jí)別的高爐，將熱鐵水兌人廢鋼中冶煉，不僅改善了鋼質(zhì)的純凈度，而且減少了電耗。高線生產(chǎn)線采用連鑄坯為原料后與采用初軋坯相比，煉鋼到成材，能耗可降低 80kg／t 標(biāo)煤，金屬收得率提高 10％。由于節(jié)能的需要，有條件自供坯料的生產(chǎn)線均力求采用熱送鋼坯。 蓄熱式燃燒技術(shù)我國(guó) 20 世紀(jì) 90 年代初期以前建的用于高線生產(chǎn)線的加熱爐，大都采用步進(jìn)底式加熱爐，為了使鋼坯加熱溫度更均勻，90 年代中期以后建設(shè)的加熱爐大都采用側(cè)進(jìn)側(cè)出的全梁式步進(jìn)爐。它的主要特點(diǎn)是步距可調(diào)，采用新型的低NOx 型燒嘴，側(cè)燒嘴則采用帶中心風(fēng)的調(diào)焰燒嘴，調(diào)節(jié)比可達(dá) l:10。 第 12 頁(yè)20 世紀(jì) 90 年代中期，日本工業(yè)爐公司在開發(fā)新技術(shù)時(shí)使蓄熱體在單位體上的蓄熱能力取得突破性進(jìn)展，研發(fā)的蓄熱式燃燒技術(shù)在高線生產(chǎn)線鋼坯加熱過程中得到廣泛的應(yīng)用。目前，我國(guó)大部分全梁式步進(jìn)爐均運(yùn)用了蓄熱式燃燒技術(shù)。蓄熱式燃燒系統(tǒng)由蓄熱室和換向裝置組成，可將空、煤氣同時(shí)預(yù)熱至l000℃左右，可使用高爐煤氣等低熱值燃料。采用此項(xiàng)技術(shù)的加熱爐，不僅平均節(jié)能約 35％，且縮短了加熱時(shí)間，降低了燒損。 應(yīng)用先進(jìn)的軋機(jī)進(jìn)行精密軋制A 減定徑軋機(jī)為了提高線材的軋制精度，滿足用戶對(duì)產(chǎn)品尺寸精度、表面質(zhì)量、機(jī)械性能等的需求，20 世紀(jì) 90 年代初，美國(guó)摩根公司和意大利達(dá)涅利公司相繼開發(fā)了減定徑機(jī)組。它由 2 臺(tái)減徑、2 臺(tái)定徑機(jī)架與 1 套組合變速箱傳動(dòng)系統(tǒng)組成成組更換機(jī)架。用減定徑機(jī)進(jìn)行精軋的主要優(yōu)點(diǎn)在于：(1)采用小壓下量軋制，保證了產(chǎn)品尺寸的高精度，可達(dá)到177。 的精度偏差；(2)可以進(jìn)行 750℃～800℃的低溫軋制，改善了產(chǎn)品性能，達(dá)到細(xì)化晶粒的效果；(3)采用了快速換輥裝置，減小了換輥時(shí)間，可提高軋機(jī)利用率l0％～15％；(4)只需 1 套精軋機(jī)組孔型，即可生產(chǎn)中 ～Φ20mm 范圍內(nèi)的所有規(guī)格的產(chǎn)品；(5)減定徑機(jī)組軋制后，頭尾可不切除，提高了收得率。目前，我國(guó)引進(jìn)的具備世界領(lǐng)先水平的生產(chǎn)線如寶鋼、馬鋼、酒鋼、安鋼、杭鋼等都采用了此項(xiàng)裝備和技術(shù)。B 雙模塊軋機(jī) 該機(jī)是達(dá)涅利公司 20 世紀(jì) 90 年代中期開發(fā)的，它的主要特點(diǎn)是 4 個(gè)精軋機(jī)架分成獨(dú)立的 2 組，每組由單獨(dú)的電機(jī)變速齒輪箱傳動(dòng)，2 臺(tái)電機(jī)實(shí)現(xiàn)電氣聯(lián)鎖，設(shè)于無扭精軋機(jī)后的水冷裝置與吐絲機(jī)之間，通常將原有的 10 架無扭精軋機(jī)改為 8 架。雙模塊軋機(jī)與減定徑軋機(jī)采用的結(jié)構(gòu)不同，但兩者的優(yōu)越性基本相同。目前，我國(guó)約有 5 條生產(chǎn)線在精密軋制中采用的是雙模塊軋機(jī)技術(shù)，如具有世界領(lǐng)先水平的新疆八一鋼廠的高速線材生產(chǎn)線等。 第 13 頁(yè) 低溫軋制技術(shù)低溫軋制技術(shù)主要是指軋件在軋制時(shí)，將溫度控制在?；瘻囟然驘釞C(jī)軋制溫度范圍內(nèi)。低溫軋制技術(shù)一方面可降低燃料消耗，減少脫碳，減少燒損；另一方面軋件在低溫條件下軋制、變形、延伸使晶粒產(chǎn)生細(xì)化，可獲得更均勻、更細(xì)的微觀組織，使產(chǎn)品的屈服強(qiáng)度，抗疲癆強(qiáng)度大大提高。低溫軋制通常在最后 2 道次或 4 道次進(jìn)行，采用 2 道次時(shí)，最后 2 道次累積壓下率為 24％～31％；采用 4 道次時(shí)，最后 4 道次累積壓下率為46％～57％。由于低溫軋制時(shí)對(duì)軋機(jī)的軋制速度、強(qiáng)度、電機(jī)功率等要求高，軋制負(fù)荷增大，所以低溫軋制技術(shù)需在 20 世紀(jì) 90 年代中期開發(fā)的重型或超重型精軋機(jī)上進(jìn)行。我國(guó)近幾年引進(jìn)美國(guó)摩根公司的幾套 100m／s 級(jí)精軋機(jī)均為重負(fù)荷型，適應(yīng)了低溫軋制技術(shù)對(duì)軋機(jī)的要求。 無頭軋制技術(shù)應(yīng)用于高線生產(chǎn)的無頭軋制技術(shù)是 20 世紀(jì) 90 年代中期分別由當(dāng)時(shí)日本的NKK 公司和意大利的達(dá)涅利公司開發(fā)的。該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)在于可提高成材率，降低消耗并使軋制過程中各項(xiàng)參數(shù)處于穩(wěn)定狀態(tài)。其要點(diǎn)是將剛出加熱爐的鋼坯頭部與前一根在粗軋機(jī)第一架的鋼坯的尾部焊接起來進(jìn)行無頭軋制，提高了軋機(jī)生產(chǎn)效率，減少了切頭和軋廢，即使在盤條打捆時(shí)也不需要切去頭尾，提高了成材率。 其 他(1)大部分生產(chǎn)線配置了輥道式大風(fēng)量延遲型控冷線，輥道分段有加速與落差，使線圈冷卻更均勻。(2)在精軋機(jī)后或定徑機(jī)后設(shè)置了熱態(tài)在線測(cè)徑儀及渦流探傷裝置，對(duì)線材產(chǎn)品從頭到尾的尺寸精度和表面情況進(jìn)行檢測(cè)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)軋制配件的缺陷和不合格品。(3)采用性能更好的夾送輥和吐絲機(jī)。夾送輥可進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整夾送壓力并提供全長(zhǎng)、頭部、尾部的加減速夾送。吐絲機(jī)的吐絲管結(jié)構(gòu)與形狀較 20 世紀(jì) 90代年末時(shí)有了新的改進(jìn)，主要表現(xiàn)為振動(dòng)減小，吐絲管壽命延長(zhǎng)并能快速更換； 第 14 頁(yè)在吐絲管人口設(shè)置了用壓縮空氣吹掃氧化鐵皮裝置，可及時(shí)對(duì)吐絲管進(jìn)行清理，在吐絲機(jī)前設(shè)置了可監(jiān)視溫度和振動(dòng)狀況的儀器，確保了吐絲機(jī)處于正常良好的工作狀態(tài)。(4)集卷裝置增加了密實(shí)收集線圈系統(tǒng)。生產(chǎn) Φ14mm 以下產(chǎn)品時(shí)，集卷筒設(shè)置線圈分配器可密實(shí)收集線圈；生產(chǎn) Φ14mm 以上產(chǎn)品時(shí)，采用吐絲機(jī)驅(qū)動(dòng)的 WOB 系統(tǒng)功能來密實(shí)集卷。(5)近幾年投產(chǎn)的不少生產(chǎn)線，采用了全交流傳動(dòng)，電機(jī)測(cè)速裝置為無聯(lián)軸器型，由全數(shù)字控制系統(tǒng)對(duì)電機(jī)速度進(jìn)行閉環(huán)控制。 現(xiàn)有生產(chǎn)線裝備水平目前，我國(guó)正在生產(chǎn)的 77 條高速線材生產(chǎn)線的裝備水平大致可劃為四個(gè)等級(jí)，即具有世界領(lǐng)先水平的生產(chǎn)線，世界二流水平的生產(chǎn)線，一般水平的生產(chǎn)線，較落后水平的生產(chǎn)線。 具有世界領(lǐng)先水平的生產(chǎn)線這類生產(chǎn)線主要以寶鋼、馬鋼、新疆八一、安鋼、酒鋼、杭鋼、青鋼等高速線材生產(chǎn)線為代表，其主要特點(diǎn)是：(1)均從德國(guó)西馬克或意大利達(dá)涅利或美國(guó)摩根或奧鋼聯(lián)引進(jìn)。或以點(diǎn)菜拼盤方式匯集了 20 世紀(jì) 90 年代后期世界線材生產(chǎn)的最新裝備而建成。大都在 21世紀(jì)初正式投產(chǎn)。(2)坯料采用連鑄坯短流程熱裝熱送工藝，熱裝溫度可達(dá) 500～750℃，加熱爐采用蓄熱式燃燒技術(shù)。(3)軋制的保證速度達(dá) 110～120m/s。(4)采用超重型精軋機(jī)組和減定徑機(jī)組，實(shí)現(xiàn)了完全意義上的精密軋制。(5)采用了溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的控軋控冷。 (6)采用了全數(shù)字控制及交流變頻調(diào)速，并設(shè)有在線測(cè)徑和在線探傷裝置。(7)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量都能得到保障，完全具備了生產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)品的條件。 具有世界二流水平的生產(chǎn)線這類生產(chǎn)線的主要特點(diǎn)是： 第 15 頁(yè)(1)大都是 20 世紀(jì) 90 年代中期建成，部分生產(chǎn)線全引進(jìn)，部分生產(chǎn)線中的主要裝備引進(jìn)。(2)部分生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)了熱送，采用了先進(jìn)的蓄熱式加熱爐。(3)軋制的保證速度在 90～105 m/s。(4)精軋機(jī)前設(shè)有冷卻水箱并采用延遲型風(fēng)冷線，能實(shí)現(xiàn)控溫軋制。(5)精整裝備較先進(jìn)，自動(dòng)化程度較高。(6)生產(chǎn)線整體裝備能滿足高品質(zhì)產(chǎn)品的工藝要求。這類生產(chǎn)線主要以沙鋼、包鋼、湘鋼、武鋼、昆鋼、天鋼、北臺(tái)、邢鋼、鄂鋼、萍鄉(xiāng)等高速線材生產(chǎn)線為代表。 一般水平的生產(chǎn)線這類生產(chǎn)線的主要特點(diǎn)是：(1)大都是在 20 世紀(jì) 80 年代末期至 90 年代初期建成或由經(jīng)過改造的二手設(shè)備組成。(2)軋制速度一般在 70～90 m/s 左右。(3)采用熱裝熱送工藝的少。(4)基本上沒有采用 20 世紀(jì) 90 年代興起的各種裝備和技術(shù)。(5)采用了延遲型或標(biāo)準(zhǔn)型風(fēng)冷段，能生產(chǎn)一般等級(jí)的產(chǎn)品。(6)由于投產(chǎn)時(shí)期都在 15 年以上，所以對(duì)這類生產(chǎn)線的設(shè)備使用，工藝應(yīng)用等方面都很熟練，且積累了一套行之有效的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，目前，這類生產(chǎn)線運(yùn)行成本較低，生產(chǎn)效率較高。由于產(chǎn)品的市場(chǎng)是分層次和等級(jí)的，在對(duì)應(yīng)等級(jí)的市場(chǎng)中，這類生產(chǎn)線生產(chǎn)的產(chǎn)品銷路仍然看好。 較落后的生產(chǎn)線這類生產(chǎn)線是對(duì)原有的復(fù)二重軋機(jī)改造而成，或是 20 世紀(jì) 80 年代末至 90年代初建成，由于當(dāng)時(shí)的起點(diǎn)和市場(chǎng)定位就不高，所以裝備水平和技術(shù)水平都低。軋制速度一般在 50～70m/s 左右，只能生產(chǎn)一般水平的建筑用鋼。這類生產(chǎn)線目前約占 77 條生產(chǎn)線中的 1/6 左右，隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐的加快和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力的增大，以及裝備精良的新生產(chǎn)線在近幾年將不斷地投人使用，這類落后的生產(chǎn)線退出舞臺(tái)將是必然的。 存在的主要問題 第 16 頁(yè)我國(guó)的高速線生產(chǎn)雖然取得了較好的成績(jī)，但仍然存在著一些問題，主要表現(xiàn)為：(1)普碳鋼線材品種中 Q215 和 Q235 比重仍然較大，優(yōu)質(zhì)鋼線材中合金鋼線材的比例仍然偏低。(2)部分產(chǎn)品的質(zhì)量仍有較大問題，如鋼的純凈度不高，線材通條性能不夠穩(wěn)定，含碳量的偏差較大。(3)雖然我國(guó)已有多條世界一流的生產(chǎn)線，但產(chǎn)品的品種質(zhì)量還達(dá)不到世界一流水平。如鋼簾線，雖然寶鋼、武鋼等已能生產(chǎn)，但產(chǎn)量偏低供應(yīng)不足，尤其是產(chǎn)品質(zhì)量還不能令用戶十分滿意，不能完全替代進(jìn)口。冷墩鋼的沖廢率還較高，高強(qiáng)度低松弛的繩索用鋼產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)的需求。(4)一些高質(zhì)量的合金鋼線材，純凈鋼線材，易切鋼線材如合金彈簧鋼、不銹鋼等還存在著品種和質(zhì)量方面的諸多問題，每年仍需進(jìn)口。(5)我國(guó)高線的日歷作業(yè)率和機(jī)時(shí)產(chǎn)量與先進(jìn)國(guó)家的生產(chǎn)線相比，普遍有較大的差距，造成日歷作業(yè)率和機(jī)時(shí)產(chǎn)量低的原因除坯料供應(yīng)不足外，主要是生產(chǎn)準(zhǔn)備和更換尺寸所用的工時(shí)較長(zhǎng)，設(shè)備備件壽命低且儲(chǔ)備不足，設(shè)備維護(hù)監(jiān)測(cè)手段不夠完善，從而造成故障停機(jī)和檢修工時(shí)長(zhǎng)。(6)生產(chǎn)中熱裝率、燃耗、電耗等方面與先進(jìn)國(guó)家的生產(chǎn)線相比也同樣存在著一定的差距。(7)產(chǎn)品表面質(zhì)量方面的主要問題：①由于自動(dòng)檢測(cè)裝置的失準(zhǔn)以及軋件溫度不均，調(diào)整不及時(shí)或方法不當(dāng)?shù)仍蛟斐僧a(chǎn)品尺寸超差。②．由于輥環(huán)破缺，軋槽磨損或是坯料表面缺陷等原因造成產(chǎn)品表面產(chǎn)生折疊。③．由于連鑄坯皮下氣泡嚴(yán)重或是軋槽嚴(yán)重磨損致使軋件凸起部分被疊軋?jiān)斐僧a(chǎn)品表面結(jié)疤。④．由于軋輥質(zhì)量差，表面硬度不一或吐絲溫度過高，冷卻速度過慢，盤條表面受到嚴(yán)重氧化或鋼坯加熱不當(dāng)，局部或全局嚴(yán)重脫碳等原因造成產(chǎn)品表面麻面。 高速線材的發(fā)展及其需要解決的問題