螺纹线材生产流程

一、钢材的性能和分类。

进入青铜时代以来，人类与金属材料及其制品的关系日益密切，可以说没有金属材料就没有人类的物质文明。在人类使用的所有金属材料中，钢铁是使用量最大、使用范围最广泛的基础材料。其主要原因是：

1. 铁的储藏量仅次于铝，且大多以巨大的铁矿床存在于自然界中；

2. 铁矿石的冶炼和加工与其他金属的生产相比，具有生产规模大、效率高、质量好、成本低等显著的优势；

3. 钢铁具有良好的物理、机械和工艺性能；

4. 将镍、铬、钒、锰等金属作为合金元素加入铁中，可获得具有各种性能的金属材料；

5. 钢铁通过热处理能调整其机械性能，可以满足国民经济各方面的需要；

6. 钢铁具有良好的可回收性。

尽管钢铁也存在较容易锈蚀、密度较大等缺点，但纵观材料的物理、机械和工艺性能，及其技术性、经济性和可回收性等因素，在人类未来发展的相当长时期内，钢铁的基础原材料地位仍无可替代。

(一) 钢材机械性能介绍

钢铁是以铁为基础，以碳为主要添加元素的铁碳合金。含碳量低于2.11% 的铁碳合金称为钢，其他主要元素还有硅、锰、硫、磷等。钢具有良好的物理、机械和工艺性能，主要表现在以下六个方面：

1. 屈服点（σs ）

钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。

2. 屈服强度（σ0.2）

有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度

3. 抗拉强度（σb ）

材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。它表示钢材抵抗断裂的能力大小。与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。

4. 伸长率（δs ）

钢材在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。

5. 屈强比（σs/σb ）

钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75 合金结构钢为0.84-0.86. 6. 硬度硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。

(二) 钢材的分类

钢的分类方法多种多样，其主要方法有如下七种：

1. 按品质分类：

1) 普通钢（P ≤0.045%，S ≤0.050%）

2) 优质钢（P 、S 均≤0.035%）

3) 高级优质钢（P ≤0.035%，S ≤0.030%）

2. 按化学成份分类

1) 碳素钢：a. 低碳钢（C ≤0.25% ）；b. 中碳钢（C ≤0.25～0.60% ）；c. 高碳钢（C ≤0.60% ）。

2) 合金钢：a. 低合金钢（合金元素总含量≤5%）；b. 中合金钢（合金元素总含量＞5 ～10% ）；c. 高合金钢（合金元素总含量＞10% ）。

3. 按成形方法分类：

1) 锻钢； 2) 铸钢；3) 热轧钢；4) 冷拉钢。

4. 按用途分类：

1) 建筑及工程用钢：a. 普通碳素结构钢；b. 低合金结构钢；c. 钢筋钢。

2) 结构钢：a. 机械制造用钢；b. 弹簧钢；c. 轴承钢。

3) 工具钢：a. 碳素工具钢；b. 合金工具钢；c. 高速工具钢。

4) 特殊性能钢：a. 不锈耐酸钢；b. 耐热钢；c. 电热合金钢；d. 耐磨钢；e. 低温用钢；f. 电工用钢。

5) 专业用钢，如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。

5. 综合分类

1) 普通钢：a. 碳素结构钢、b. 低合金结构钢、c. 特定用途的普通结构钢

2) 优质钢：a. 结构钢；b. 工具钢；c. 特殊性能钢

6. 按冶炼方法分类

7. 按金相组织分类

二. 钢铁生产工艺。

现代钢铁生产流程是将铁矿石在高炉中冶炼成生铁，将铁水注入转炉或电炉冶炼成钢，再将钢水铸成连铸坯或钢锭，经轧制等塑性变形方法加工成各种用途的钢材。

一个钢铁联合企业一般包括原料处理、炼铁、炼钢、轧钢、能源供应、交通运输等生产环节，是一个复杂而庞大的生产体系。我国的钢铁企业一般都是这样的全流程联合企业。

钢铁生产工艺流程图

(一) 冶炼原料

原料是高炉冶炼的物质基础，精料是高炉操作稳定顺行，获得高产、优质、低耗及长寿的基本保证。 高炉冶炼用的原料主要有铁矿石（天然富矿和人造富矿）、燃料（焦炭与喷吹燃料）、熔剂（石灰石和白云石等）。冶炼一吨生铁大概需要品位为63%的铁矿石1.60~1.65吨，0.3~0.6吨焦炭，0.2~0.4吨熔剂。

(二) 炼铁工艺

高炉炼铁是以焦炭为能源基础的传统炼铁方法。它与转炉炼钢相配合，是目前生产钢铁的主要方法。高炉炼铁的这种主导地位预计在相当长时期之内不会改变。高炉炼铁的本质是铁的还原过程，即焦炭做燃料和还原剂，在高温下将铁矿石或含铁原料的铁，从氧化物或矿物状态（如Fe2O3 、Fe3O4 、Fe2SiO4 、Fe3O4.TiO2等）还原为液态生铁。

冶炼过程中，炉料（矿石、熔剂、焦炭）按照确定的比例通过装料设备分批地从炉顶装入炉内。从下部风口鼓入的高温热风与焦炭发生反应，产生的高温还原性煤气上升，并使炉料加热、还原、熔化、造渣，产生一系列的物理化学变化，最后生成液态渣、铁聚集于炉缸，周期地从高炉排出。上升过程中，煤气流温度不断降低，成分逐渐变化，最后形成高炉煤气从炉顶排出。

(三) 炼钢

钢与生铁都是以铁元素为主，并含有少量碳、硅、锰、磷、硫等元素的铁碳合金，二者差别就是C 元素的含量。

炼钢的主要任务包括以下几项：1) 脱碳；2）脱磷；3）脱硫；4）脱氧；5）脱氮、氢等；6

）去除非金

属夹杂物；7）合金化；8）升温；9）凝固成型。

炼钢工艺主要包括

1）铁水预处理；2）转炉或电弧炉炼钢；3）炉外精炼（二次精炼）；4）连铸。

炼钢过程是个氧化过程，其去除杂质的主要手段是向熔池吹入氧气并加入造渣剂形成熔渣出来。脱碳反应是炼钢过程的主要手段，硅、锰、磷、硫等元素也通过氧化反应去除。炼钢的原料有生铁、废钢、熔剂（石灰石等）、脱氧剂（硅铁、锰铁、铝等）、合金料等。

(四) 、连铸

连续铸钢是通过连铸机将钢液连续地铸成钢坯的工序。与模铸相比，连铸具有以下优越性：

1）简化工序、节能；2）铸坯切头率降低、金属收得率比模铸高7~12% ；3）高效凝固；4）优化成型。 连铸工艺的流程为：钢液通过中间包注入结晶器内，迅速冷却成具有一定厚度的凝固壳而内部仍为液态的铸坯。铸坯下部与伸入结晶器底部的引锭杆衔接，浇注开始后，拉坯机通过引锭杆把结晶器内的铸坯以一定速度拉出。铸坯通过连铸二次冷却区时，进一步是受到喷水冷却直到完全凝固。完全凝固后的铸坯通过拉矫机矫直后，切割成规定长度，由输送辊道运出。

(五) 、轧钢

轧制过程是轧件与轧辊之间的摩擦力将轧件拉进不同旋转方向的轧辊之间使之产生塑性变形的过程。

三、螺纹钢的生产工艺和用途

螺纹钢是表面带肋的钢筋，亦称带肋钢筋，通常带有2 道纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋。横肋的外形为螺旋形、人字形、月牙形3 种。用公称直径的毫米数表示。带肋钢筋的公称直径相当于横截面相等的光圆钢筋的公称直径。钢筋的公称直径为8-50毫米，推荐采用的直径为8 、12、16、20、25、32、40毫米。

(一) 、螺纹钢的生产工艺

带肋钢筋在混凝土中主要承受拉应力。带肋钢筋由于肋的作用，和混凝土有较大的粘结能力，因而能更好地承受外力的作用。带肋钢筋广泛用于各种建筑结构、特别是大型、重型、轻型薄壁和高层建筑结构。 螺纹钢是由小型轧机生产的，小型轧机的主要类型分为：连续式、半连续式和横列式。目前世界上新建和在用的以全连续式小型轧机居多。当今流行的钢筋轧机有通用的高速轧制的钢筋轧机和4 切分的高产量的钢筋轧机。

连续小型轧机所用坯料一般是连铸小方坯，其边长一般为130~160mm ，长度一般在6~12米左右，坯料单重1.5~3 吨。轧制线多为平-立交替布置，实现全线无扭转轧制。根据不同坯料规格和成品尺寸有18、20、22、24架的小型轧机，18架为主流。目前，棒材轧制多采用步进式加热炉、高压水除鳞、低温轧制、无头轧制等新工艺，粗轧、中轧向适应大坯料及提高轧制精度方向发展，精轧机主要是提高精度和速度（最

高18m/s ）。产品规格一般为φ10-40mm ，也有φ6-32mm 或φ12-50mm 的。生产的钢种为市场大量需要的低中高碳钢、低合金钢；最高轧制速度为18m/s.其生产工艺流程如下：

步进式加热炉→粗轧机→中轧机→精轧机→水冷装置→冷床→冷剪→自动计数装置→打捆机→卸料台架。

(二) 、螺纹钢的特性与质量

1、螺纹钢的分类

螺纹钢常用的分类方法有两种：一是以几何形状分类，根据横肋的截面形状及肋的间距不同进行分类或分型，如英国标准（BS4449）中，将螺纹钢分为Ⅰ型、Ⅱ型。这种分类方式主要反应螺纹钢的握紧性能。二是以性能分类（级），例如我国标准（G B1499.2-2007）中，按强度级别（屈服点/ 抗拉强度）将螺纹钢分为3 个等级；日本工业标准（JISG3112）中，按综合性能将螺纹钢分为5 个种类；英国标准（BS4461）中，也规定了螺纹钢性能试验的若干等级。此外还可按用途对螺纹钢进行分类，如分为钢筋混凝土用普通钢筋及钢筋混凝土用热处理钢筋等。

我国的钢筋混凝土用热轧带肋钢筋按国家标准，牌号由HRB 和牌号的屈服点最小值构成。H 、R 、B 分别为热轧（Hotrolled ）、带肋（Ribbed ）、钢筋（Bars ）三个词的英文首位字母。热轧带肋钢筋分为HRB335（老牌号为20MnSi ）、HRB400（老牌号为20MnSiV 、20MnSiNb 、20Mnti ）、HRB500三个牌号。

2、螺纹钢的规格和质量。螺纹钢的定货原则一般是在满足工程设计所需握紧性能要求的基础上，以机械工艺性能或机械强度指标为主。

规格：螺纹钢的规格要求应在进出口贸易合同中列明。一般应包括标准的牌号（种类代号）、钢筋的公称直径、公称重量（质量）、规定长度及上述指标的允许差值等各项。我国标准推荐公称直径为8 、10、12、16、20、40mm 的螺纹钢系列。各项质量要求应满足GB1499.2-2007 《热轧带肋钢筋》的要求。 外观质量：①表面质量。有关国家标准中对螺纹钢的表面质量作了规定，要求端头应切得平直，表面不得有裂缝、结疤和折迭，不得存在使用上有害的缺陷等；②外形尺寸偏差允许值 .螺纹钢的弯曲度及钢筋几何形状的要求在有关国家标准中作了规定。如我国国家标准规定，直条钢筋的弯曲度不大于6mm/m ，总弯曲度不大于钢筋总长度的0.6%.

螺纹钢一般是裸装捆扎交货，存放时要注意防潮，锈蚀对螺纹钢的性能将产生不良影响。

3、螺纹钢的用途

螺纹钢广泛用于房屋、桥梁、道路等土建工程建设。大从高速公路、铁路、桥梁、涵洞、隧道、防洪、水坝等公用设施，小到房屋建筑的基础、梁、柱、墙、板，螺纹钢都是不可或缺的结构材料。

随着我国城镇化程度的不断深入，基础设施建设、房地产的蓬勃发展对螺纹钢的需求强烈。钢筋混凝土结构仍然是当前及未来相当长时期内我国建筑的主要结构形式。因此，可以预期螺纹钢需求量和产量仍将保持较高水平。

据统计，我国建筑业用钢量约占钢材消耗总量的50%左右。建筑业作为资源消耗量较大行业之一，要实现可持续发展，就必须调整建筑材料消耗结构，大力应用高强钢筋和高性能混凝土，走节约型发展道路。如果能够将目前使用的钢筋和混凝土提高一个强度等级，则可以给社会带来巨大节约。

根据测算，如果能够按照规范的要求，将钢筋混凝土的主导受力钢筋强度提高到400-500N/mm2，则可以在目前用钢量的水平上节约10% 左右。

四、线材的生产工艺和用途

一、线材的生产工艺

线材是指直径为5-22mm 的热轧圆钢或相当此断面的异形钢，因以盘卷形式交货，故又通称为盘条。常见的线材产品规格直径为5-13mm. 根据轧机的不同可分为高速线材（高线）和普通线材（普线）两种。 高线采用高速线材轧机上轧制，生产节奏快、盘较大（包中盘元通常是整根、最大盘重可达2500kg ）、包装通常比较紧匝、漂亮。

高线是指用“高速无扭轧机”轧制的盘条。轧制速度在80-160米/ 秒，每根重量（盘）在1.8-2.5 吨，尺寸公差精度高（可达到0.02mm ），在轧制过程中可通过调整工艺参数（特别是在冷却线上）来保证产品的不同要求。

普线是指用“普通轧机（一般是横列式复二重轧机）”轧制的盘条。轧制速度20-60 米/ 秒，每根重量（盘）在0.4-0.6 吨（市场上见到的一般是三根六头为一大盘），在轧制过程中仅可通过冷却线上风冷或空冷来保证产品性能。普线是用普通轧机轧制、一般盘重较小，一包通常由几段盘元包装而成、包装较松、较凌乱。普通线材扎机已被列为落后产能，将被逐步淘汰。

线材的特点是断面小、长度大，对尺寸精度和表面质量要求较高。主要的轧制工序有：

1）坯料线材的坯料以连铸小方坯为主，其边长一般为120~150mm ，长度一般在6~12米左右。在实际生产中，采用目测、电磁感应探伤和超声波探伤等方式检验连铸小方坯的质量；

2）加热一般采用步进式加热炉加热。加热的要求是氧化脱碳少、钢坯不发生扭曲、不产生过热过烧等。现代化的高速线材轧机坯料大且长，这就要求加热温度均匀、温度波动范围小。

3）轧制线材的断面比较单一，因此轧机专业化程度较高。由于坯料到成品，总延伸较大，因此轧机架数较多，一般为21~28 架，分为粗、中、精轧机组。目前高速线材轧机成品出口速度已达100m/s以上。

4）精整由于现代线材轧制速度较高，轧制中温降较小甚至是升温轧制，因此线材精轧后的温度很高，为保证产品质量，要进行散卷控制冷却。根据产品用途有珠光体控制冷却和马氏体控制冷却。

其生产工艺流程如下：钢坯运入→成批称重→入库存放→炉前上料→钢坯质量检查→单根称重→加热→粗轧→切头尾→中轧→预精轧（轧间水冷）→切头尾→精轧（轧间水冷）→穿水冷却→吐丝成圈→散卷冷却→集卷→切头尾→压紧打捆→称重挂牌→卸卷→入库。

二、线材的特性与质量

１、线材的分类随着工业的发展，线材的应用领域越来越广，对线材品种质量的要求越来越严格，也越来越专业化。

线材的钢种非常广泛，有碳素结构钢、弹簧钢、碳素工具钢、合金结构钢、轴承钢、合金工具钢、不锈钢、电热合金钢等。凡是需要加工成丝的钢种大都经过热轧线材扎机生产成盘条再拉拔成丝。因为钢种、钢号繁多，所以在线材生产中通常将线材分为以下四大类：

（1）软线。软线指普通低碳钢热轧圆盘条。

（2）硬线。硬线指优质优质碳素结构钢类的盘条，如制绳钢丝用盘条，轮胎钢丝等专用盘条。

（3）焊线。系指焊条用盘条。

（4）合金钢线材。系指各种合金钢和合金含量高的专用盘条。

2、线材的用途

线材用途十分广泛，除直接用作建筑钢筋外，还可加工成各类专用钢丝，如弹簧用钢丝、焊丝、镀锌丝、通讯线、钢帘线、钢绞线等；还可加工成其他金属制品，如铆钉、螺钉、铁钉等。根据资料统计，一般国家线材产量占钢材总产量的5-15%。

我国目前处在经济发展时期，城市建设和解决居民居住条件仍需要大量线材。此外，国内对金属制品需求量增加，国际贸易出口量也不断扩大，我国线材产量占钢材总产量的比例达到15%左右。

近几年来，作为制品生产的基础原材料，我国深加工用优质线材以10% 左右的速度发展，其总量和大部分品种已能满足市场需求。2007年线材深加工产品总量超过2000万吨。线材产品质量明显提高主要表现为：作为制品主要品种的低松弛钢绞线和优质钢丝绳所用线材，无论是从化学成分、物理性能、尺寸及表面精度，还是成材率等指标评价，都可与进口线材相媲美。不仅能满足国内市场需求，而且部分产品已出口。宝钢、武钢、沙钢、鞍钢等钢厂生产的钢帘线用线材也已在国内钢帘线生产厂使用。绝大部分制品用线材已能满足生产需要。

线材的钢种非常广泛，有碳素结构钢、优质碳素结构钢、弹簧钢、碳素工具钢、合金结构钢、轴承钢、合金工具钢、不锈钢、电热合金钢等。因为线材钢种、钢号繁多，在线材生产中通常将线材分为软线、硬线、焊线和合金钢线材4类。