摘要：在社会经济的影响下，钢铁行业也在随之发展，而钢铁轧制工艺也显得尤为重要。金属材料可以被分为不同种类，根据不同要求不同分类。基于此，本文首先简单介绍了金属材料的基本概况，其次阐述了金属材料三大特性，最后对轧制工艺技术的应用研究进行了详细分析，从而实现金属材料的可持续发展，希望能为其他学者带来一定的启发。

关键词：钢铁；轧制工艺；金属材料

引言：我国对钢铁行业越来越重视，钢铁行业向智能化、自动化发展已成为必然趋势。钢铁企业就需要与时俱进，根据实际情况发展轧制工艺技术，从而有效提升轧钢产线的质量以及产量。由此可见，轧钢工艺技术的发展已成为必然，可以从轧辊—板形控制技术、氧化铁皮控制技术、柔性轧制技术、控制轧制技术等方面着手，从而满足社会所需。

1金属材料的概况介绍

1.1金属材料在我国的发展使用历程

作为大自然的恩惠，金属材料具有高硬度、光泽度、导电性、延展性，反映了人类的文化与科技的发展，在我国，早期就已经使用了大量的金属，比如青铜，并且在许多方面都达到了国际先进的程度。随着科学技术的进步，在运用金属的过程中，运用的技术和经验也在逐步累积，渐渐渗透到了国内大部分的工业领域，成为很有价值的原材料。与此同时，国内的金属浇铸技术也是国际先进水平。

1.2金属材料产品分类

金属材料根据用途可以分为黑色金属、有色金属和特种金属。其中，黑色金属和包含金属元素的有色金属最常见。特种金属很少见。

首先，黑色金属。黑色金属是一种十分普遍的工业原材料，用途广泛，在工业生产中已经得到了广泛的运用。黑色金属分为纯铁、纯钢等铁基合金和铬、钨、锰等合金。由于使用铁元素时，极易发生氧化反应生成铁锈，故适用比例不高。但在技术进步的情况下，运用新技术，可以将金属材料的特性改造成新型合金材料，从而达到良好的应用效果。不仅实现了实用价值，也为企业带来了一定的经济效益，特别是在门窗等建材的金属制品中其得到了广泛的使用。

其次，含有金属元素的有色金属，通常是指除了铁、锰、铬以外的其它金属和合金，有色金属包括如铝、铜、镁等及其合金。而青铜材质由于其高强度等优点，所以其得到了广泛的使用。

最后，特种金属。特种金属由于其特殊的构造和作用而与其它金属不同，通常是由高分子复合金属、纳米晶金属等在较晚阶段进行的合成金属。

2.金属材料的三大特性

2.1硬度

各种金属材料的主要性能是：硬度。因为金属材料具有很高的硬度，所以其在工业上有着非常广的使用范围。硬度作为一种金属的固有特性，同时也是一种重要的衡量指标。特别是，越是坚硬的金属材料，其耐磨性能就越是好。

2.2塑性

塑性是指在承受载荷时，金属材料会出现塑性变形。一般认为，截面收缩比和伸长比是一种重要的衡量指标。特别是截面收缩比和伸长比愈高的金属材料，其塑性强度就越强。

2.3疲劳

通常，将金属材料制成各种不同尺寸、各种形状的零件。但是，在实际应用中，金属材质的零配件也会受到不同程度的载荷。虽然该传统载荷不会超出金属的屈服极限，但是当载荷发生不规则的变化以及持续的使用寿命后，金属材料也很容易发生脆断现象。这是金属材料疲劳的重要特征。

3轧制工艺技术的应用研究

3.1轧辊—板形控制技术的应用

每一次的技术跨越，都源于对轧制装备的改造和技术理念的提升，比如，液压弯辊技术的问世，使板型控制从单一的依靠轧机负荷分布和初生的辊型配置转变为直接而有效的调节，从而完成了板形首次质的跨越。液压窜辊技术的提出，使其在轴向位移、可变凸等方面得到了持续发展，使其具有较强的板形控制力。由于改进轧机的横截面刚性和降低有害接触区思想的提出，使得HC轧机、UC轧机、变接触轧制技术等新型轧机模式和新工艺得到了发展。在轧机生产过程中，大量研究了辊型工艺，并形成了一套较为成熟的辊型工艺。

3.2氧化铁皮控制技术的应用

在热轧和钢材锻烧过程中，钢铁与大气中的氧气发生化学反应，往往会产生大量的氧化铁，产生沉积，从而导致资源的浪费。若能妥善地使用相应资源，不仅可以降低成本，还可以达到保护环境的目的。氧化铁皮的组成为Fe2O3、Fe3O4、FeO。在上述材料中，氧化铁皮最外层的是Fe2O3，大约占据10%的厚度，起到阻碍氧化的效果；Fe3O4在中间，大约50%，最内侧的与铁接触的是 FeO，大约40%。

目前，氧化铁皮的用途如下：

1、化工行业

氧化铁皮可以供应氧化铁红、氧化铁黄等。在此基础上，利用氧化铁皮作为基础材料对其进行液相沉积，可以得到不同色相的铁红。

2、制造硅铁合金

生产硅铁合金的原材料为钢屑，目前国内每年需要用到两百万吨的硅铁合金，采用氧化铁皮代替钢屑来生产硅铁合金的技术已发展并得到了广泛的运用。采用氧化铁皮、冶金焦炭粒、硅石等基础材料，通过还原反应生成硅铁。我国每年生产的氧化铁皮大约有一千万吨，能够供应足够的原材料。

3、烧结原料

氧化铁皮作为烧结材料，第一，氧化铁皮具有比较大的颗粒尺寸，能够使烧结料层透气性得到有效提高；第二，由于氧化铁皮中的 FeO经燃烧氧化生成Fe2O3，会放出大量热量，从而减少了固体燃料的消耗量，并增加了烧结生产率，实践证明8%的氧化铁皮可以增加2%的产量。

目前，我国已经有了以氧化铁皮作为烧结材料的批量生产。以氧化铁皮为原料制备硅铁合金，其工艺流程简便易行，并且具有规模化的发展前景。

3.3柔性轧制技术的应用

在应用柔性轧制工艺时，可以对部分劣质材料进行高品质的处理，从而使炼钢工序得到实际的简化，可实现批量轧制生产，能够有效保证材料组织性能、外形尺寸轧制质量。由于用户对材料强度会存在不同要求，所以为了适应不同市场需要，需要合理调整金属配比。由于金属配比和成分的变化，会导致生产成本的上升，制造工艺也会越来越复杂，此时可以采用柔性轧制技术，让同一成份的原料在轧制过程中发生性能的差异，从而合理地解决组织的管理问题，从而为大批量的生产带来更多的可能性。

3.4控制轧制技术的应用

3.4.1热轧带钢

热轧带钢轧制技术广泛应用于钢铁生产，属于常见的一种轧钢技术，在应用时，经过高温，促使钢材形状改变，经过冷却结晶，使得其内部结构发生变化，从而满足相应的要求。热轧带钢轧制技术常应用于汽车车身制造，但实际上，其在生产中有很大的冷却系统需求，因此在使用这种技术的时候，必须要提高对超冷装置的重视程度，防止引起冷却不均匀，从而提高产品的性能。

3.4.2棒、线材

线棒长材产品规格和钢种繁多，使用领域宽广，如运用在紧固件、钢筋混凝土、子午线轮胎和桥梁钢缆等。很多长材轧机装备老旧，生产受到一定的限制，近20年来建设的轧机增加了产能，但是轧制的产品范围仍然受到限制，特别是在低温轧制的条件下轧件的变形抗力大，设备难以承受。

上个世纪90年代初期，摩根10机架无扭机组（NTM）投入使用，提高了精轧速度和棒线材尺寸精度。由于轧件在精轧机组内轧制升温，不可能得到理想的轧制温度，需要使用水冷装置，当轧件离开无扭机组后以合适的温度进入MFB（迷你精轧机组）机组或者RSM（定径机组）机组定径精轧。

使用RSM定径机组来生产特殊钢和冷镦钢等钢种，不仅仅提高了产量和生产效率，而且对于材料的冶金组织控制也带来极为有利影响。在同一生产线上达到组织处理的目的，减少了材料的后续工序，降低了成本。对于其它的产品来说，通过改善内部的组织来达到性能的要求，从而避免使用昂贵的合金带来的高成本。为了达到特定的性能，轧件必须进行热机轧制，进入最终道次的轧件必须以较低的温度轧制，无扭精轧机组和后续的定径机组成功组合充分证明了此工艺的成熟，业已安装了70多套这样的机组，使用了MFB/RSM机组，从目前的2线棒材轧机到新的高速，高生产率单线轧机，都可以采用这个技术。

3.5性能预报技术的应用

在过去的一百多年，钢铁工业在不断变化的技术革新和激烈的市场竞争中，还从未出现过像现在这样的混乱与变革。传统的钢铁企业观念和经营管理思维，因技术革新而受到严重的冲击。目前，钢铁企业对其产品品质的稳定性以及生产线的灵活性日益受到人们的重视。这两方面已经逐步形成了影响我国钢铁行业能否持续发展的根本因素。钢铁企业的结构特性预测是实现该技术目标的重要途径。

钢材组织性能预报技术是一种具有多个应用领域的交叉技术。其研究方向包括：热传导、压处理、金属结构工程、数字分析、智能技术、电脑编程等。钢材组织性能预报是以现代化钢铁设备的自动化程度为前提，综合运用了现代信息化技术的先进技术。现代冶金设备、钢材组织性能预报技术和现代信息化技术的有机融合，将使冶金产品定量、可控、柔性化的制造和应用成为现实。热连轧工艺的组织性能预测系统通常包括加热炉、热塑性变形、层流冷却和卷带等仿真模型。该方法的基本思想是通过对控制过程中各个可控制过程的参数与钢材组织演化的相互影响进行分析，建立相应的可控制参数与钢材组织性能之间的量化关系。其主要工作是对以上几种工艺过程的热、机械及物理冶金过程进行数值模拟。

3.6易切削钢生产技术的应用

按含易切削成分，可分成硫、铅、钙等易切削钢。（1）硫易切削钢。在钢中，硫和锰、铁会生成硫化锰夹杂，其可以切断基材的连贯性，并在切割过程中促进锯片产生较小的弯曲，同时容易排除，减少了刀具的磨耗度，降低了加工表面的粗糙度，延长了刀具的使用年限。一般情况下，随着含硫量的增加，钢材的抗剪性能也会随之增加。但其纵向和横向拉伸强度差异较大，横向塑性、韧性差，且疲劳及抗腐蚀能力下降。高含硫率会引起钢材的热脆性，给钢材的热处理带来一定的难度，使其机械性能下降。一般情况下，含硫0.08%～0.30%，部分可增加至0.4%，而易切削工具钢与不锈钢的硫含量则处于0.06%～0.10%之间。磷也会掺杂其中，一般磷的含量为0.04%～0.12%，磷在铁素体中固溶会增加硬度、强度，切屑容易发生断裂和清除，可改变加工表面的粗糙度，但过量的磷会降低塑性，增加硬度，并对钢材的切削性能产生不利影响。（2）铅易切削钢。在钢中，铅以微细的微粒形式存在，并在其表面均匀地粘附于硫化物表面。铅本身熔点比较低，熔化渗出具有润滑的功能，减少了摩擦力的影响，增加了切削性。通常，钢的含铅率为0.10%～0.35%。由于高比例的铅会导致较大的偏折，并会产生较大的杂质，从而削弱了对金属的切割效果。在低碳钢中添加铅、硫化物后，对提高其切割性能有明显效果。（3）钙易切削钢。在钢中，钙与铝、硅结合生成复合氧化物，其熔点比较低。在高速切割过程中，切削工具表面会附着钙系氧化物，以达到润滑、减少摩擦的目的，延长刀具的使用年限。若同时含有硫、铅等元素，其复合作用可提高切割效率。

结束语

综上所述，金属材料在我国历史悠久，早在秦朝时期，就已经发发展了青铜技术，一直处于领先地位。金属材料具有硬度、塑性、疲劳三大特性。在钢铁行业中，轧制工艺技术可以分为轧辊——板型控制技术、氧化铁皮控制技术、柔性轧制技术、控制轧制技术以及性能预报技术、易切削钢生产技术等，有助于实现钢铁行业的可持续发展。

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