高速线材生产工艺技术

概 述 线材一般是指直径为5 16mm的热轧圆钢或相 线材一般是指直径为5~16mm的热轧圆钢或相 当该断面的异型钢，因以盘卷状态交货， 当该断面的异型钢，因以盘卷状态交货，统称为线 材或盘条。国外线材规格已扩大到Φ50mm Φ50mm。 材或盘条。国外线材规格已扩大到Φ50mm。常见线 材多为圆断面，异型断面线材有椭圆形、 材多为圆断面，异型断面线材有椭圆形、方形及螺 纹形等，但生产数量很少。 纹形等，但生产数量很少。 线材品种按化学成分分类， 线材品种按化学成分分类，一般分为低碳线材 称软线) 中高碳线材(硬线) (称软线)、中高碳线材(硬线),还有低合金与 合金钢线材、不锈钢线材及特殊钢线材(轴承、 合金钢线材、不锈钢线材及特殊钢线材(轴承、工 精密等)几大类。 具、精密等)几大类。量大面广的品种属碳素钢线 占线材总量的80 90% 80~ 材，占线材总量的80~90%。



一般将轧制速度大于40m/s的线材轧机称为高 一般将轧制速度大于 40m/s的线材轧机称为高 40m/s 速线材轧机。 速线材轧机。 高速线材轧机的生产工艺特点： 高速线材轧机的生产工艺特点： 连续、 高速、无扭和控冷。 连续 、 高速 、 无扭和控冷 。 其中高速轧制是最 主要的工艺特点(此外，单线、微张力、组合结构、 主要的工艺特点 ( 此外 ， 单线 、 微张力 、 组合结构 、 碳化钨辊环和自动化 )。 高速线材产品特点： 高速线材产品特点： 盘重大、精度高、性能优。 盘重大、精度高、性能优。


 

线材在国民经济中的作用与地位较重要， 线材在国民经济中的作用与地位较重要 ， 是不 可或缺的重要品种。 可或缺的重要品种。 首先， 线材产量占钢材总产量的比例很大， 首先 ， 线材产量占钢材总产量的比例很大 ， 一 般线材产量占钢材总产量的8 10% 而我国占20 20% 般线材产量占钢材总产量的8~10%,而我国占20%以 上； 其次，线材用途遍布国民经济各个部门， 其次，线材用途遍布国民经济各个部门，除直接 用作建筑钢材外， 用作建筑钢材外，线材的深加工产品用途更为广泛和 重要，例如各类商品钢丝及专用弹簧钢丝、焊丝、 重要，例如各类商品钢丝及专用弹簧钢丝、焊丝、冷 激钢丝、镀锌钢丝、通讯线、轮胎钢丝及钢帘线、 激钢丝、镀锌钢丝、通讯线、轮胎钢丝及钢帘线、高 强度钢丝及钢绞线、轴承钢丝、工具钢丝、不锈钢丝、 强度钢丝及钢绞线、轴承钢丝、工具钢丝、不锈钢丝、 各

种钢丝绳、钢钉、标准件等等。 各种钢丝绳、钢钉、标准件等等。发达国家线材加工 比在70 左右，我国为30 左右。 70% 30% 比在70%左右，我国为30%左右。 

轧制速度是高速线材轧机发展水平的标志， 轧制速度是高速线材轧机发展水平的标志， 按照轧制速度可将现代轧机分为如下几代： 按照轧制速度可将现代轧机分为如下几代： 第一代，1966~1969年 轧制速度43 50m/s 43~ m/s; 第一代，1966~1969年，轧制速度43~50m/s; 第二代，1970~1975年 轧制速度50 50~ /s; 第二代，1970~1975年，轧制速度50~60 m/s; 第三代，1976~1978年 轧制速度61 61~ /s; 第三代，1976~1978年，轧制速度61~75m/s; 第四代，1979~1980年 轧制速度75 80m/s 75~ m/s; 第四代，1979~1980年，轧制速度75~80m/s; 第五代，1981~1985年 轧制速度80 100m/s 80~ m/s; 第五代，1981~1985年，轧制速度80~100m/s; 第六代，1986年以后 轧制速度100 120m/s 年以后， 100~ m/s。 第六代，1986年以后，轧制速度100~120m/s。



国内外线材生产现状 据不完全统计，目前世界上有近300 300条高速线材轧 据不完全统计，目前世界上有近300条高速线材轧 其中高速无扭线材轧机约260 260套 摩根式占170 机 ， 其中高速无扭线材轧机约 260 套 ( 摩根式占 170 年产线材约7000万吨。其中高线产量约占80 7000万吨 80% 套),年产线材约7000万吨。其中高线产量约占80% 以上， 线材产量占钢材总产量9 10% 以上 ， 线材产量占钢材总产量 9 ~ 10 % 。 各国的输出 量与输人量平均在20 左右。 20% 量与输人量平均在20%左右。美国是世界上最大的线 材输人国， 每年线材消费量约800万吨， 800万吨 材输人国 ， 每年线材消费量约 800 万吨 ， 而本国每年 只生产400 450万吨 输人量占40 50% 400~ 万吨， 40~ 只生产 400 ~ 450 万吨 ， 输人量占 40 ~ 50% ; 日本是世 界上线材输出量最大国， 每年线材产量约750万吨， 750万吨 界上线材输出量最大国 ， 每年线材产量约 750 万吨 ， 输出量约200万吨； 200万吨 输出量约 200 万吨 ； 世界上线材产量最大的国家是中 2004年线材实际产量为 4940万吨 其中1 年线材实际产量为4940万吨( 国 ， 2004 年线材实际产量为 4940 万吨 ( 其中 1/3 以上 的线材，是复二重轧机生产的) 的线材，是复二重轧机生产的)



 

目前我国拥有线材轧机近110套 目前我国拥有线材轧机近 110套， 110 其中复二重轧机占一半， 其中复二重轧机占一半，横列式线材 轧机有近30套 将逐步被淘汰) 轧机有近30套(将逐步被淘汰);其 30 40多套属于高速线材轧机 多套属于高速线材轧机， 余40多套属于高速线材轧机，其中从 国外引进的高水平线材轧机

有20多套， 国外引进的高水平线材轧机有20多套 20多套， 国产高速线材轧机有近20套 2004年 国产高速线材轧机有近20套。2004年， 20 全国线材生产中 ， 高线比已经超过 55% 但优质硬线比约10 10% 55%;但优质硬线比约10%,精炼比不 到30% 。 30%

1986年前 无高速线材轧机， 高线比为零； 年前， ( l ) 1986 年前 ， 无高速线材轧机 ， 高线比为零 ； 线 60% 国内线材缺口很大， 材自给率为 60 % 。 国内线材缺口很大 ， 每年进口线材 200~ 300万吨 国产线材质量较差， 盘重小、 万吨。 200 ~ 300 万吨 。 国产线材质量较差 ， 盘重小 、 化学成分 不稳定、表面质量差、尺寸公差大、性能也较差等。 不稳定、表面质量差、尺寸公差大、性能也较差等。 1988~ 1992年 国产线材有很大改观， ( 2 ) 1988 ~ 1992 年 ， 国产线材有很大改观 ， 高线比 30% 线材自给率达100 100% 进口逐年减少， 近30%,线材自给率达100%,进口逐年减少，出口逐年增 历史性变化的1991 1991年 线材出口大于进口。 加，历史性变化的1991年，线材出口大于进口。 1993~1994年 国产线材大幅增长， (3)1993~1994年，国产线材大幅增长， 但满足不了国民经济迅猛增长的需求， 但满足不了国民经济迅猛增长的需求， 造成线材大量进口， 造成线材大量进口，线材自给率降到 历史最低点57 57% 历史最低点57%。 1995~1999年 (4)1995~1999年，国产线 材年净增长200万吨以上， 200万吨以上 材年净增长200万吨以上，高速 线材产量逐年大幅度提高， 线材产量逐年大幅度提高， 1999年高线比达46. 年高线比达46 到1999年高线比达46.7%, 这又是一个可喜变化。 这又是一个可喜变化。

品种质量差距 我国虽然是线材生产大国，但还 我国虽然是线材生产大国， 不能说是线材生产强国。 不能说是线材生产强国。目前我国还 有部分线材品种仍然依靠进口维持生 如钢帘线、高应力弹簧钢、 产、如钢帘线、高应力弹簧钢、不锈 冷镦钢等线材。 钢、冷镦钢等线材。在重要用途线材 实物质量方面，与发达国家仍有较大 实物质量方面， 差距。 差距。



 

理化性能差距 差距主要表现在以下方面： 差距主要表现在以下方面： 化学成分。国外线材波动小且稳定，[C]%一般波动在 一般波动在3 (l)化学成分。国外线材波动小且稳定，[C]%一般波动在3 个范围；国内在6 个范围，头尾偏析更严重。 个范围；国内在6~8个范围，头尾偏析更严重。 表面质量主要表现在脱碳层深度方面， (2)表面质量主要表现在脱碳层深度方面，国产一般为 0.023~0.14mm,最深为0.23 0.35mm;国外一般0.02 0.05mm。 0.23~ 0.02~ 0.023~0.14mm,最深为0.23~0.35mm

;国外一般0.02~0.05mm。 (3)金相组织。进口线材实测奥氏体晶粒度为5 (3)金相组织。进口线材实测奥氏体晶粒度为5~6级，很均 索氏体一般85 以上。国产线材奥氏晶粒度2 85% 匀，索氏体一般85%以上。国产线材奥氏晶粒度2~7级，很不均 索氏体一般达不到85% 85%, 匀，索氏体一般达不到85%, (4)非金属夹杂。国产线材夹杂多且颗粒很大，尤其是A12O3 (4)非金属夹杂。国产线材夹杂多且颗粒很大，尤其是A12O3 颗粒最长达133μm 一般为≥50μm,进口国外线材最大≥30μm, 133μm, 颗粒最长达133μm,一般为≥50μm,进口国外线材最大≥30μm, 一般8μm左右。 8μm左右 一般8μm左右。 (5)钢中气体含量也普遍比国外线材高， (5)钢中气体含量也普遍比国外线材高，〔H〕、〔O〕、 一般比国外线材高1 倍甚至更高。 (N〕一般比国外线材高1~2倍甚至更高。



其它差距 主要表现为线材在钢材中的比例、 主要表现为线材在钢材中的比例 、 控 冷线材比、硬线比、合金线材比、 冷线材比 、 硬线比 、 合金线材比 、 制品用 线材比、线材直径、大规格盘条、盘重、 线材比 、 线材直径 、 大规格盘条 、 盘重 、 减面率、氧化铁皮量、散捆率、尺寸偏差、 减面率 、氧化铁皮量 、 散捆率 、 尺寸偏差 、 不圆度、通条屈服应力差、含碳量、 不圆度 、 通条屈服应力差 、 含碳量 、 含磷 含硫量等方面。 量、含硫量等方面。



 

二、高速线材轧机的发展

高线轧机的诞生 高速线材轧机与其他先进技术一样也是时代的产物， 高速线材轧机与其他先进技术一样也是时代的产物 ， 是冶金技术、电传电控技术、机械制造技术的综合产物。 是冶金技术、电传电控技术、机械制造技术的综合产物。 据记载，世界上第一台线材轧机问世于17世纪， 17世纪 据记载，世界上第一台线材轧机问世于17世纪，当时 是用锻坯轧制线材。18世纪中期出现了比较正规的线材轧 是用锻坯轧制线材。18世纪中期出现了比较正规的线材轧 由粗轧及精轧两列横列式轧机组成， 机 ， 由粗轧及精轧两列横列式轧机组成 ， 其轧速不超过 m/s。 8m/s。 20世纪初 开发了半连续式轧机。 世纪初， 20 世纪初 ， 开发了半连续式轧机 。 粗轧及中轧采用 连轧，精轧机组仍采用横列式轧机( 连轧，精轧机组仍采用横列式轧机(复二重轧机是半连续 式轧机的一个特例) 轧制速度提高到16m/s, 16m/s 式轧机的一个特例 ) 。 轧制速度提高到 16m/s , 盘重增加 100kg左右，尺寸精度较横列式为好， kg左右 到 100kg 左右 ， 尺寸精度较横列式为好 ， 但品种及质量未 有根本好转。 有根本好转。







































































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