[发明专利]一种改善金属棒材低倍缺陷的轧制方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，涉及一种金属棒材及其轧制工艺，主要适用 于改善金属棒材低倍缺陷缩孔和疏松的轧制。

背景技术

棒材一般指横截面形状为圆形、方形、六角形、八角形等简单图形、长度 相对横截面尺寸来说比较大并且通常都是以直条状提供的一种材料产品。棒材 一般都可进行机械加工。能制成棒材的材料非常多，例如：钢棒、铝棒和铜棒 等金属棒材、木棒、橡胶棒、塑料棒、玻璃棒。棒材与丝材的区别主要有以下 几点：

1)丝材通常不是以直条状提供，而是以盘状提供；

2)丝材的长度相对其横截面尺寸来说一般非常大；

3)丝材的横截面方向一般不再加工。

金属棒材主要品种包括圆钢和螺纹钢，产品主要用于建筑、桥梁、公路、 机械加工、水利、石油等行业。

金属棒材的生产工艺流程主要包括：原料准备→钢坯加热浇铸形成钢锭→ 轧制→倍尺剪切→冷却→剪切→检验→包装→计量→入库。

原料准备主要是对原料钢坯进行验货。钢坯加热的目的是提高钢的塑性， 降低变形抗力，以便于轧制，正确的加热工艺，还可以消除或减轻钢坯内部组 织缺陷。轧制是利用金属的塑性使金属在两个旋转的轧辊之间受到压缩产生塑 性变形，从而得到具有一定形状、尺寸和性能的钢材的加工过程，是整个轧钢 生产工艺过程的核心，对产品质量起着决定性作用。轧制产品质量包括：产品 的几何形状、尺寸精确度、内部组织、工艺力学性能及表面光洁度等几个方面。 因此，轧制工序必须根据产品技术标准或技术要求，生产产品特点和生产技术 装备能力，以及生产成本和工人劳动条件等方面的要求，制定相应的轧制工艺 技术规程和工艺管理制度，以确保轧制产品质量和技术经济指标达到最优化。 精整主要包括钢材冷却、钢材剪切以及钢材验货，主要是通过合理的工艺得到 具有特定尺寸以及质量优良的棒材。

钢液在浇注形成钢锭后的冷凝过程中，由于体积收缩而得不到液态金属的 补充，逐步凝固时在钢锭的中心部位形成孔进而形成空洞状的缺陷。大而集中 的空洞称为缩孔，细小而分散的空隙则称为疏松，它们一般位于钢锭最后凝固 的部分，其内壁粗糙，周围多伴有许多杂质和细小的气孔。疏松分为一般疏松 和中心疏松。一般疏松指在横向低倍试片上表现的呈分散的小孔隙和小黑点， 孔隙多呈不规则的多边形或圆形，分布在边沿部分以外的整个断面上，呈现组 织不致密现象；中心疏松指在横向低倍试片上的中心部位呈集中的小孔隙和小 黑点，位于钢锭中心部位。棒材横向即棒材断面图从左至右的方向。缩孔、疏 松属于常见的金属棒材低倍缺陷。

为了减少低倍缺陷缩孔疏松，在钢液浇注、结晶过程中要采用合理的工艺， 例如可以采用较高的铸造温度和较慢的铸造速度相配合来减少缩孔和疏松的产 生，也可以采用适当的凝固方式和凝固方向。凝固方式主要包括逐层凝固、体 积凝固和中间凝固，凝固方向主要有顺序凝固和同时凝固。但是通过这些方式 并不能完全杜绝低倍缺陷缩孔和疏松的产生。

从热加工原理来讲，当轧制比足够(一般认为≥13)、温度合适、变形制度 合理时，一般疏松可在轧制过程中焊合，但轧制比并不是唯一的决定因素。例 如缩孔与外界贯通，则加热时被氧化，轧制后则不能焊合。而缩孔在轧制过程 中则不能焊合。

因此，在后续轧钢过程中，如果不能有效地控制，低倍缺陷缩孔和疏松残 留在钢材内，低倍检查时，就会显示出来。低倍即宏观检验，指用肉眼或借助 30倍以下的放大镜对金属的组织和缺陷进行检查。低倍是控制金属材料的产品 质量、研究铸造和加工工艺的一种重要而简便的方法。

低倍缺陷缩孔和疏松的存在减少了棒材的有效承载面积，造成应力集中， 降低了棒材的致密度、表面光洁度以及耐腐蚀性，使机械性能显著降低，并降 低了棒材的使用寿命，严重影响了棒材的质量。

在现有工艺、设备条件下，金属棒材按照既定的轧制制度进行，其轧制速 度、轧制温度等受到设备能力、工艺设计等因素制约，对金属尤其是一些特殊 要求品种的热应力加工变形极为不利，轧制后金属棒材低倍缺陷缩孔和疏松仍 会经常出现，严重影响了棒材的质量。因此，如何在金属棒材轧制过程中有效 控制低倍缺陷缩孔和疏松就显得尤为重要。

发明内容