国内高速线材生产已有近30年历史,产量从几十万t发展到超过5000万t,最大轧制速度从10m/s进步到120m/s以上,尺寸精度的控制从±0.30mm进步到±0.10mm,强度波动范围从±50MPa减小到±10MPa。近些年国内外又出现了很多新的线材生产工艺及技术。

　　棒线材生产新工艺和新技术主要分两类：一是通过微合金化强化或工艺强化机理,进步棒线材强度或塑性,如碳纳米管技术、超细晶钢生产技术、超快冷工艺、线材在线盐浴处理工艺等;二是通过流程简化和局部工艺优化,进步生产节奏,降低生产本钱,如连铸连轧工艺、热装热送工艺、无头轧制技术和超短流程工艺等。

　　下面扼要先容其中的添加碳纳米管进步强度技术、超细晶钢生产技术、控制网碳析出的超快冷工艺、盐浴控冷工艺和条材短流程工艺等几种最新工艺和技术。

　　纳米材料又称为超微颗粒材料,由纳米粒子组成。在炼钢的出钢过程或精炼过程,加进压制后附有一定钝化层的碳纳米管(可防止其被高温氧化,并进步了碳纳米管的收得率)。经充分搅拌后,碳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。现取得良好的应用效果,添加微量碳纳米管后制成的线材强度均匀进步30～50MPa。影响碳纳米管广泛应用的最大制约因素在于其制造本钱高,但随着其制造技术的进步,可预见添加纳米碳纤维管进步钢的强度在未来必定会普遍应用。纳米微粒还可用来作催化剂。冶炼过程中,催化剂作用主要是控制反应时间、进步反应效率和反应速度。

　　我国目前所生产的低碳钢,铁素体晶粒度一般为ASTMNo.8～9级,即晶粒尺寸相当于14～20μm,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5μm,其强度就可以由200MPa进步到400MPa以上。对低合金钢晶粒细化至2μm左右,强度可进步到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。轧后超快冷(冷速达100～400℃/s),可快速通过网状碳化物或网状铁素体析出温度区间(700～900℃),避免天生网状组织,明显进步冷拔深加工性能。采用普通碳锰钢,通过控冷可轧出F+P、B+M、全B、M+F、全M等不同组织和性能的复相材料,材料的屈服强度可以在463～933MPa的范围内变化,抗拉强度可以在570～1136MPa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0.571～0.927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,有十分广阔的应用远景。超快冷工艺可明显进步线材强度,进步钢材产品利用率。由于线材轧制速度高,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900～1000℃。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,是非常迫切的题目。在此项研究中提出了新的工艺路线：连续大变形加轧后超快速冷却加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。通过连续高温大变形加超快速冷却加适宜温度终冷的新的技术路线,利用普通的20MnSi可生产出性能合格的直径36mm以下的高性能三级螺纹钢。

　　超快冷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700～850℃,轧后实行超快冷却,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作用。

　　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。盘条在进进盐浴前的保温温度是800～850℃,盐浴温度是500～600℃,盐浴中的浸渍时间约为60s。盐浴内两侧设有托轮,盘条从盐浴通过期,只有两边与托轮接触,盘条是排挤从盐浴中走过的。盐浴冷却线上盘条移动的速度20m/min。盐浴的成分为NaNO3和KNO3,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80%～90%)。在性能波动性方面,DLP盘条也与铅淬火盘条接近而明显优于斯太尔摩控冷盘条。