浅析轧钢技术传统工艺

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　　【摘要】钢铁工业，在伴随着中国经济的不断发展中，渐渐成为我国发展的中流砥柱。在冶金工业中，轧制工艺技术主要涉及冷轧工艺和热轧工艺，钢材生产与加工工艺中最重要的工序，就是对铸造成型的材料进行轧钢工艺处理，其工艺直接影响钢材的质量。于是接下来本文将对我国冶金行业的冷轧工艺和热轧工艺技术进行梳理和分析。
　　【关键词】轧钢工艺；钢铁；分析
　　伴随现代化逐步加快的步伐，中国经济持续发展，社会主义建设水平也随之不断提高，中国对钢铁产品的需求也随之不断增加。在冶金工业中，钢铁生产和加工过程中最关键的工艺是对铸造材料进行轧钢工艺处理。轧钢工艺广泛应用于重工业，在冶金工业中发挥着不可或缺的作用，该工艺涉及在生产所有机械部件的生产制造中。轧钢技术可以根据公司的实际需求处理和整合原材料，从而完成从原材料到成品的过渡。在实际操作中，经常使用的是冷轧工艺和热轧工艺。轧钢工艺是指使用机器来改善钢的内部品质和增强其他性能；而且也可以通过高压将钢铁改变成工程上所需要的形状。通常，在轧钢过程中消耗能量的因素是用于塑形加工原材料，或是用于高温加热和低温冷藏钢材。
　　1轧钢工艺的主要概述
　　为使钢锭或钢坯轧制成特定的形状、尺寸和特性，就需要一系列加工工序来完成。钢铁制造需要很多步骤去完成生产钢铁，包括炼铁、炼钢到模铸的几个阶段，使钢铁初具规模。主要过程是，钢铁原材料经过冶炼钢铁、模型铸造、铸造成型等，再通过轧钢工艺，最终形成所需要的钢材。从以上可知，钢材成型的最后一步就是轧钢，轧钢的基本过程即为：给钢坯适当恒定的压力，使钢锭形状迫于压力而发生变化，而后经过进行热轧工艺和冷轧工艺之后，在提高钢的内部质量的同时，也能变成我们生产中所预期的形状。我们平常所见到的汽车、锅炉、钢筋等都是由此制造出来的。不同的产品所需要的轧制工艺不同，其生产工艺流程也千差万别。轧钢的生产流程的制定是在工厂设计领域最重要的项目之一。轧钢工艺根据温度进行分类则分为热轧工艺和冷轧工艺，二者在工艺上既相互联系又相互区别。
　　虽然冷轧工艺和热轧工艺的是都是钢铁的生产工艺，但是确有着千差万别。第一，热轧过程在高温加热条件下完成加工，进行高温软化以及薄化钢材，但它不会改变钢材料自身的内部结构。然而冷轧钢板进行处理却是在拔管机上进行加工，其改变了钢体的内部晶体结构，这样的冷加工包括冷拉、冷拔、去锈等工艺。第二，冷轧工艺形成的产品，截面可能会出现一些的屈曲的情况，但它在生产过程中是被允许的，因为这类屈曲可以使产品充分利用桿件的屈曲承载力，反而会使杆件承受力只增不减；但热轧型的钢制品在生产过程中却是不被允许产生部分屈曲的。第三，冷轧钢板和热轧钢板在截面上的应力分布也有很大不同，其原因是二者残余应力产生的缘由并不相同。冷轧钢型的残余应力分布是弯曲型的，而热轧钢型的残余应力的分布是薄模型的。
　　2热轧轧钢工艺
　　2.1热轧工艺技术流程
　　热轧工艺是将炼制成型的钢坯转化为成品的第一个环节。第一，把连铸坯投入到加热的炉中，经过初轧机轧制后进入到精轧环节。第二，要将钢坯不断的推进与挤压，使得钢坯越来越薄，把完成了初步轧制的轧坯加热，从而使其软化，并被辊道送入轧机，进行尺寸上的轧型。最后，热轧的成品就是锭式板和钢卷。通过热工艺的钢坯厚度基本上是保持在几毫米之内的。因钢材本身具有力学特性，经过热轧轧钢工艺得到的钢材产品，其可塑性与材料韧性相比较冷轧轧钢工艺得到的钢材都要更好。因为这个特点，热轧轧钢工艺钢材成品比冷轧轧钢工艺钢材成品应用范围更广。但是在实际工业生产中，热轧轧钢工艺取得的钢材如果有特殊用途，还需要再次进行冷轧轧钢工艺才能达到使用标准。
　　2.2热轧工艺技术要点
　　由于热轧轧钢过程自身的工艺难度比冷轧轧钢过程简单得多，因此注意以下几点就足以获得优质的热轧钢。第一，保持轧机本身的实际压力的均匀分布；第二，使轧机本身保持在合理适当的压力下；第三，随时观察轧辊磨损状况，如若磨损严重及时更换轧辊；第四，经常移动轧件以防止在一个位置长时间过长，而导致的局部温度过高；第五，为避免轧制线太低，在更换轧辊期间也要适当调整支撑轧辊的垫料；第六，使用蒸汽清洁轧件的表面，以避免钢表面上过多的氧化铁残留物。在热轧过程中，只要保证上述六点，就可以获得优质的热轧钢。
　　3冷轧轧钢技术
　　冷轧钢与热轧钢相比是有一定区别存在，热轧钢的有序性、连贯性都比较强，而冷轧钢则较为分散。冷轧钢的原材料是在经过热扎、粗轧、精轧等工艺后的钢卷，这种钢卷厚度往往在2到4毫米之间，而后使用盐酸进行酸洗和退火处理，将钢卷转化成坯料，然后进行多辊轧机对钢卷进行进一步的薄化处理，将钢卷轧成厚度在0.8毫米以内的薄板。在消除残余应力方面，热处理比冷处理要强大的多，因为冷轧钢很容易在加工过程中出现受力不均匀，导致产品变形。因此，当前除了生产限定的薄板或者小号型钢运用冷轧工艺，大多产品都是以热轧工艺为主要炼制手段。
　　冷轧钢轧制工艺是坯料在初步热轧和轧制工艺后的，其产品有特殊使用条件要求的工艺，需要进一步加工钢材。该过程主要包括以下工艺流程：首先，冷轧过程进行润滑加工。其次，进行冷轧过程的退火过程，最后进行冷轧工艺氧化膜处理。下面针对上述三个流程进行分析。
　　3.1冷轧工艺的润滑加工分析
　　当多辊轧机用于加工时，由于并非进行高温加工，冷金属的抗变形能力使冷轧机的轧制力非常高，轧制速度接近2500m/s，使金属在高速和高压下变形。在该过程中，金属内部的摩擦产生大量的热能，并且轧制材料的变薄引起轧辊和轧制材料的相对运动。在这个过程中，为了减少轧制力和功率消耗，控制轧制过程中的温度，进一步提高轧制钢产品的质量，使其更容易延伸，则需要减少两种材料的摩擦，解决方法是必须在接触面上涂抹润滑冷却剂，这称为冷轧钢工艺润滑，这是冷轧过程中钢铁工艺的一个重中之重的部分。添加润滑剂的过程可称为润滑处理。这个过程在冷轧和轧制过程中非常重要。润滑过程的成败直接影响冷轧轧制过程中成品钢材的质量。首先，必须在润滑过程中控制润滑剂在钢材上的油性，以确保轧机和钢之间拥有的良好润滑效果。第二是确保润滑剂具有优异的冷却能力，冷却能力越好表明散热效果越好。由于轧机和钢之间的多余热量可以消散，因此钢可以在理想的温度环境下冷轧轧制。此外，冷轧钢轧制过程中使用的润滑剂除了需要具有一定的过滤性之外还需要一定的清洁性。而润滑剂本身的过滤性能还可以去除润滑剂中的其他杂质，防止多余的杂质吸附到钢的表面，满足清洁需要。该过程有利于钢的进一步退火。 　　3.2冷轧工艺的退火处理分析
　　退火处理冷轧过程中的一步，这是冷轧过程中的重要加工步骤之一。退火处理基本上是一种不对坯料进行脱脂而直接退火的方法。在正常情况下，如果润滑剂在退火过程之前的润滑过程中使用不当，则会在钢的表面上产生大量的斑点。因此，有必要确保在退火之前使用的是高质量的润滑剂，从而可以优化退火过程。使用高质量的润滑剂可以减少退火后在钢表面上形成的斑点的数量。
　　3.3冷轧工艺氧化膜处理分析
　　氧化膜处理是冷轧钢轧制过程中的最后一道加工步骤。该工艺的主要目的对经过热轧轧钢工艺处理的坯材再次进行不间断进行5次氧化膜处理，使坯料具有下一步骤冷轧钢的加工条件。在氧化膜处理过程中，需要氧化剂，并且用氧化剂处理该材料以实现的氧化膜效果。
　　冷軋钢轧制工艺对比热轧钢轧制工艺，工艺本身具有一定的局限性，因为根据钢材本身的力学性能，冷轧钢轧制工艺会在钢材表面留下一些应力，从而导致冷轧钢轧制过程的形成的产品的稳定性和韧性略差于热轧工艺。所以在冶金工业的生产中，冷轧工艺用于生产钢材厚度相对较薄或体积较小的钢材。
　　4轧钢工艺的发展方向
　　虽然轧钢工艺对中国钢铁工业产生了深远的影响，但其能耗却过高却不容忽视。有了成熟的技术之后，下一步是优化技术并实现节能。节能是一项涉及范围广泛的综合技术，节约能源是确定科研项目的基本条件之一，轧钢的节能将对轧钢过程产生深远的影响。新型轧钢技术、新技术和新设备的开发是基于节能。目前，炼钢节能工作已经转移到轧制过程，从节能的角度改革现有的轧钢工艺不仅可以获得节能效果，而且可以促进快速改善轧制过程的水平。从节能的角度来看，现在所大量使用的加热炉的热效率低于50%，即超过一半的燃料白白损失，没有加以利用；从加热的角度来看，连铸坯可以直接送到轧机轧制成成品而无需再加热，从而满足轧温度要求。但现在由于与连铸配合不当，大多数中国的轧机都无法实现直接轧制，甚至热轧的热装工艺仍然很少，目前工厂都是将大部分连铸坯都冷却下来后，再到加热炉内加热，这一过程浪费了大量燃料。目前，还存在许多轧制工艺中的不足之处，例如工艺间断开、加热温度不合理、轧制工艺和设备陈旧以及轧后热处理等过剩等问题，因此钢轧节能的潜力是很巨大的。节约轧钢能量的主要方法是减少消耗，回收余热废热。减少消耗从长远利益出发，只有从轧制技术出发，炼钢节能工作才能取得明显成效。日本的轧钢工艺消耗的能源更少。除了先进的设备，轧制过程中的大胆改革也是主要原因。而回收余热废热则需要回收钢锭、钢坯、轧制产品、成品以及从炉膛排出的烟气中来回收废热。
　　5结束语
　　钢铁工业作为我国不可或缺的一门行业，其加工过程更是值得我们关注和改进的地方。轧钢工艺的研究和发展，对我国未来发展有着深刻的意义以及深远的影响。但是我们也不得不面对研究中出现的很多问题，对于这些问题，相信相关领域的人才将在不远的将来改进这方面的技术，从而使得这项技术可以自给自足，打破发达国家的技术封锁，为建设现代化的强国献出自己的一份贡献。
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