什么是线材轧制?

什么是线材轧制?

[拼音]：xiancai zhazhi

[外文]：rolling of wire rod

热轧最小直径为 5mm圆形或其他简单断面形状的成卷钢材及铜材、铝材的工艺过程。

线材俗称“盘条”或“盘元”。线材轧制的特点是总的延伸率大，轧件的温降快。因此，线材轧机的机架数目多，最多的达到27架，轧制速度快，每秒钟高达100多米。

铜线坯、铝线坯主要用于拔制，电线用丝材。钢线材的用途较广，除大量用作拔丝原料外，还直接作为建筑材料和制作机械零件。线材品种繁多，按钢种可分为碳素钢线材和合金钢线材，而碳素钢线材又有软线和硬线之分。按断面形状分，线材绝大部分为圆形，少量为方形、六角形等。多数直径为5.5～13mm;也有大到38mm的和50mm的，称“成卷棒材”。

轧制线材用的原料有轧制坯和连铸坯两种，一般的断面尺寸为80×80～130×130mm，长度为3～22m，坯料单重由几十公斤到二吨半。坯料的尺寸主要根据轧机的形式、最高轧制速度、每条轧线机架总数和采用的平均延伸系数来确定。

最早出现的活套式线材轧机是1838年建成的二列式轧机，第一列为一架三辊粗轧机，第二列为五架精轧机。此后，经历了平立辊连续式、多列式、半连续式以及适合于生产合金钢线材的小活套无张力多列式等形式线材轧机，到1966年，美国设计建造了摩根式45°无扭整体机座的高速线材轧机，成为高速线材轧机的主要形式。70年代世界上已有45°无扭线材轧机约100套（见表）。

线材轧机的发展趋势是以提高效率、节约能源、改善产品质量、扩大品种、节约各种消耗为主要目的，将继续发展无头轧制、高速无扭轧制和控制冷却等技术。

轧机布置

线材轧机多为二辊式，布置形式很多，主要有如下四种：

横列式

轧机架数一般不超过15架，布置成二列或多列式如图1a、 b，以穿梭和活套方式轧制。使用横列式轧机劳动强度大、终轧温度低、头尾温差大、产品质量低。但投资少，灵活性大，适合于多品种小批量生产。

复二辊式

中国采用这种形式比较多，粗轧为横列式或连续式，而中轧和精轧多为复二辊式，采用多线(2～5线)轧制，如图2所示。年生产能力可达35万吨，比横列式前进了一步。

连续式

一般以串列式布置，粗轧和中轧机组采用平辊同时轧四根钢，而精轧机组采用平立辊单线、平辊多线或多列控制活套单线轧制。1862年英国人贝德森(G.Bedson)取得平立辊配置连续式线材轧机的专利权。1877年美国人摩根(C.H.Morgan)设计了单线平辊连续式线材轧机。瑞典一家公司也设计出多列控制活套的连续式线材轧机，能轧制出尺寸精度高的线材，并适合于合金钢线材的生产。连续式线材轧机的年生产能力可达到30万吨以上。但这种轧机在一个相当长的时期里，由于轧制速度低，只能采用小坯料带张力单线轧制，因此产量较低，而平立辊连续式线材轧机的生产质量也较差，目前都已很少采用。图3为四线平立辊连续式线材轧机的布置情况。

高速无扭整体式

摩根式45°无扭整体机座的高速线材轧机为二辊式，辊轴中心线与水平成45°角，而相邻轧辊轴线成90°角交替配置，轧制中轧件没有扭转，轧机集体传动，一般简称为45°无扭线材轧机。相类似的还有其他传动形式的45°无扭轧机和三辊式Y型轧机。Y型轧机由三个盘式轧辊组成孔型，每个盘辊成120°，各架交替呈“Y-憱”配置，这种轧机适合于生产高精度的合金钢和有色金属线材，但因设备比较复杂，换辊和维修不便，到60年代才有一定的发展。

45°无扭线材轧机的特点是精轧机组为无扭整体机座，精轧机组之后，布置有控制冷却线。整体机座由8～10个辊组组成，集体传动，辊组配置极为紧凑（图4），并采用悬臂式小直径碳化钨轧辊。由于高速塑性变形产生的热量，精轧不但不降温，反可升温，所以线材终轧温度可高达1000℃，头尾温差也小。这样既可加大坯料的断面尺寸和单重，又可提高线材的尺寸精度、表面质量和轧机的生产能力。这是60年代以来轧钢技术发展的一项重大成就，改变了世界上线材生产面貌，1979年中国上海第二钢铁厂建造了45°无扭精轧机组（图5）。

线材控制冷却线

是现代线材生产技术的重要组成部分，也是60年代发展起来的一项生产线材的新工艺。线材从精轧机轧出后穿过水冷段进行快冷，再入线材散卷冷却运输带，按不同钢种控制冷却速度，以达到所要求的结晶组织和沿线材全长的均匀性能；另外，氧化铁皮可减少1％左右，拔丝前酸洗周期缩短了50％以上。由于线材性能更加均匀，提高了此后拔制加工的总延伸率，减少了退火的次数，提高了冷加工性能，有显著节能效果。

线材生产工艺流程

首先将钢坯进行无损探伤，表面清理并经称量后送入加热炉加热，沿钢坯全长的加热温度应均匀一致，然后进行轧制。产品尺寸不同，孔型与轧制速度也不一样，生产φ5.5～12.7mm线材的孔型系统见图6。轧后经控制冷却、检查与打捆，最后收集入库。铜线坯、铝线坯的生产工艺与钢线坯的生产工艺基本相似，但坯料尺寸、加热温度及孔型等不同。现广泛应用连铸连轧生产铜及铝线坯。(见彩图)

参考书目

王廷溥主编：《轧钢工艺学》，冶金工业出版社，北京，1981。