聚焦世界最新棒线材生产工艺20110114.doc

聚焦世界最新棒线材生产工艺地域：国外 信息类别：行业动态 行业类别：钢材品种作者： 发布人：钢铁行业管理审核 发布时间：2011-01-14 08:28:56.0 线材的盐浴处理(DLP)工艺线材的在线熔融盐浴直接韧化处理（简称DLP）是新日铁最先开发的工艺, 应用品种主要是桥梁缆索用线材、高级弹簧钢线材、特殊用途钢丝绳用线材等高档线材。盘条在进入盐浴前的保温温度是800850, 盐浴温度是500600, 盐浴中的浸渍时间约为60秒。盐浴内两侧设有托轮, 盘条从盐浴通过时, 只有两边与托轮接触, 盘条是架空从盐浴中走过的。盐浴冷却线上盘条移动的速度为20m/min。盐浴的成分为NaNO3和KNO3，配比不详，采用电加热方式熔融混合盐, 通过模拟铅浴淬火等温转变过程使线材索氏体比例最大化(一般可达95%98%, 而斯太尔摩控冷后一般可达80%90%)。在性能波动性方面, DLP盘条也与铅浴淬火盘条接近而明显优于斯太尔摩控冷盘条。条材短流程和超短流程生产工艺当前钢铁厂都在积极寻找降低生产成本的各种方法。目前, 世界钢企正在研究条材(包括型材、线材、棒材) 短流程和超短流程生产新工艺, 以取代传统的长流程生产工艺, 其大致技术思路如下：第一，条材短流程工艺与薄板坯连铸连轧工艺大致类似, 并在连铸的凝固末端增加轻压下或重压下设备, 通过向后挤压易偏析元素经常聚集的液芯, 并切除每个浇次的尾坯, 明显改善方坯中心偏析和中心疏松。连铸连轧短流程工艺生产成本低于传统工艺, 效益优势明显, 且生产的线材质量更稳定。第二，条材超短流程工艺采用液芯轧制核心技术, 在铸坯还有液芯的状态下就进行近终形轧制,再通过精轧、控冷生产条材产品, 工艺流程极大简化, 生产节奏成倍提高。国外某研究机构已利用该工艺直接生产紧固件等终端产品。纳米材料在线材生产中的应用纳米材料又称为超微颗粒材料, 由纳米粒子组成。纳米粒子也叫超微颗粒, 一般是指尺寸为1nm100nm的粒子。由于尺寸小、比表面大和量子尺寸效应等原因, 它具有不同于常规固体的新特性。1991年, 碳纤维纳米管由日本电镜学家饭岛教授通过高分辨率电镜发现, 为黑色粉末状, 是由类似石墨的碳原子六边形网格所组成的管状物, 一般为多层, 直径为几纳米至几十纳米, 长度可达数微米甚至数毫米。其尺寸只有头发丝的十万分之一, 但强度是钢的100倍，而且质量密度只有钢的七分之一。它像金刚石那样硬, 却有柔韧性, 可以拉伸, 6000左右的熔点是已知材料中最高的。如果用碳纤维纳米管做绳索, 是唯一可以从月球挂到地球表面, 而不被自身重量所拉断的绳索。碳纤维纳米管成为纳米技术研究的热点, 其在钢铁领域的应用前景同样诱人。纳米材料的制备方法分为物理法和化学法。物理法包括真空冷凝法、物理粉碎法、机械球磨法；化学法包括化学沉淀法、化学还原法、溶胶-凝胶法、水热法、溶剂热合成法、微乳液法、高温燃烧合成法、模板合成法、电解法。目前, 相关人员已开始研究该项技术并已取得阶段性成果。在炼钢的出钢过程或精炼过程中, 加入压制后附有一定钝化层的碳纤维纳米管( 可防止其被高温氧化, 并提高了碳纳米管的收得率) 。经充分搅拌后, 碳纤维纳米管均匀分布在钢基中, 既起到弥散强化的作用, 还可在轧制过程中阻止奥氏体晶粒长大, 进而达到细晶强化的目的。该技术现已取得良好的应用效果, 添加微量碳纤维纳米管制成的线材强度平均增强了30MPa50MPa。影响碳纤维纳米管广泛应用的最大制约因素在于其制造成本高, 但随着其制造技术水平的提高, 可预见该技术在未来必定会普遍应用。纳米微粒还可用来作催化剂。在冶炼过程中,催化剂作用主要是控制反应时间、提高反应效率和加快反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低, 而且其制备是凭经验进行, 不仅造成生产原料的巨大浪费, 使经济效益难以提高, 而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多, 为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒子作催化剂, 可大大提高反应效率, 控制反应速度, 甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度高10倍15倍。线材超细晶钢的生产技术和超快速冷却工艺的应用20世纪50年代, Hall-Petch提出了晶粒尺寸和屈服强度关系。世界上目前生产的低碳钢, 铁素体晶粒度一般为ASTM No.89级, 即晶粒尺寸相当于14微米20微米,根据Hall-Petch公式, 现在大量生产的碳素结构钢, 只要把晶粒细化到小于5微米, 其强度就可以由200MPa增强到400MPa以上。把低合金钢晶粒细化至2 微米左右, 强度可增强到800MPa以上。因此, 实现晶粒超细化非常重要,而关键是探索细化的理论和工艺技术。现在线材超细晶钢的研究已完成实验室阶段工作, 正在推广应用中。其核心技术如下：利用大变形量细化加热后的粗大奥氏体晶粒；防止大变形量后晶粒再长大, 轧制过程中通过快速穿水冷却, 防止轧制升温(线材精轧和减定径过程均会产生此类问题) 引起奥氏体晶粒的回复长大；控制冷却速度和终轧温度, 以得到所期望的组织和性能。轧后超快速冷却(冷却速度达100/s400/s)是指快速通过网状碳化物或网状铁素体析出温度区间(700900)，避免生成网状组织, 显著提高冷拔深加工性能。采用普通碳锰钢, 通过控冷可轧出不同组织和性能的复相材料, 材料的屈服强度可以在463MPa933MPa的范围内变化,抗拉强度可以在570MPa1136MPa的范围内变化，总伸长率可以在7%22%的范围内变化，屈强比可以在0.5710.927的范围内变化。这一令人鼓舞的结果预示出利用超快速冷却技术进行TMCP和冷却路径控制, 有十分广阔的应用前景。在现代的连轧过程提供加工硬化奥氏体的基础上, 以超快速冷却为核心, 对轧后硬化奥氏体进行超快速冷却, 并在动态相变点终止冷却, 随后进行冷却路径控制。用这项技术可获得具有优良性能、节省资源和能源、利于循环利用的钢铁材料。超快速冷却工艺可明显增强线材强度, 提高钢材产品利用率。从2002年开始, 相关人员进行了线材控制轧制的研究。由于线材轧制速度快, 材料强烈变形后累积应变效应引起剧烈温升, 终轧温度高达9001000。如何利用线材轧制中的连续大变形, 与轧后冷却配合, 实现晶粒细化和强化, 是迫切须解决的问题。在此项研究中提出了新的工艺路线，即连续大变形、轧后超快速冷却、吐丝后水雾冷却的工艺路线。这一路线充分利用了线材轧机连续大变形的特点, 通过轧后的快速冷却过程抑制线材的再结晶, 最后通过相变过程的控制实现线材的细晶化。2003年该研究实现工业化，200MPa级的Q235可以用于生产HRB400的级钢筋, 实现了棒线材控轧控冷的突破，利用普通的20MnSi，通过连续高温大变形、超快速冷却、适宜温度终冷的新技术路线, 生产出性能合格的36mm以下的高性能级螺纹钢。超快速冷却工艺还可以有效减少二次碳化物在奥氏体晶界呈网状析出。例如轴承钢GCr15网状碳化物大量析出时的温度范围为700850, 轧后实行超快速冷却, 可以使材料迅速通过网状碳化物析出温度区间, 尽量减少在此区间的停留时间,从而避免碳化物呈网状析出, 只得到分散细小的碳化物。轧后快速冷却, 过冷度增大, 还有减小珠光体球团直径和细化珠光体片层间距的作用。结语目前, 世界上生产线材的新工艺和新技术层出不穷, 根据特性主要分为以下两大类：一是通过微合金