CN100372645C

CN100372645C - 热轧成品小圆钢表面耳子缺陷的消除方法

Info

Publication number: CN100372645C
Application number: CNB2005100273955A
Authority: CN
Inventors: 徐芗明; 杨伟宁; 王悦; 陆江帆
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baosteel Special Steel Co Ltd
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2025-06-30
Also published as: CN1709639A

Abstract

热轧小圆钢表面耳子缺陷的消除方法，其特征在于采用“二次矫直+磨床研磨”的三步法工艺，去除小圆钢的耳子缺陷：(1)一次矫直，使耳子形成偏向一面的人为压延，要点：矫直机辊缝＝D+0.5×H，D是小圆钢正公差的公称尺寸或负公差的实际尺寸，H是单面耳子的凸起厚度或双面耳子较小厚度的二倍；矫直速度0.25m/s；矫直机旋转角按常规进行；(2)二次矫直，剥离一次矫直形成的人为压延，要点：反向矫直；(3)砂轮无芯磨床的一次性研磨，要点：磨轮转速40转/min；道次最大磨削量单面0.25mm；棒材进给量50mm/s。本发明专利具有工艺新颖合理、可操作性强的特点，解决了低中碳、低合金结构钢热轧小圆钢耳子缺陷难处理的问题。生产效率高、成本低，产品合格率100%。

Description

热轧成品小圆钢表面耳子缺陷的消除方法

技术领域

本发明涉及冶金行业热轧圆钢(棒材)表面缺陷的消除方法，尤其是指低中碳结构钢、低合金结构钢热轧小圆钢(棒材)表面缺陷的消除方法。

背景技术

结构钢是常见的钢铁品种，结构钢主要可分为碳素结构钢、合金结构钢二大类。按钢中碳含量的不同，碳素结构钢可分为低碳结构钢、中碳结构钢、高碳结构钢；按合金含量的不同，合金结构钢可分为低合金结构钢、高合金结构钢等。按钢铁成品的形状分类，钢铁制品可分为圆钢(棒材)、带、丝、管、板材及异形件。按钢铁成品的成型工艺，可分为热轧钢材、冷轧钢材、锻件。

结构钢热轧圆钢(棒材)是常见的钢铁产品。低中碳结构钢、低合金结构钢小规格热轧直条圆钢(直径为Ф8mm～Ф20mm，用户定尺长度基本均为6000mm或7000mm。)生产时，经常发生耳子缺陷(一种因轧钢机孔型过充满而产生的圆钢表面缺陷，圆钢热轧生产过程中不可避免。耳子缺陷的特征是：热轧生产过程中，钢坯穿过同一个轧钢机相邻两个轧辊形成的孔型时，沿辊缝间隙方向单面或双面凸出，凸出物呈条形状，通长出现在直条圆钢的一侧或两侧，通长长度L小于直条圆钢的定尺长度，凸出物凸起厚度H一般约0.20mm，宽度B与辊缝间隙相当，大多不超过3mm)。

目前，消除小规格热轧圆钢耳子缺陷的常见方法有两种，且受到热轧圆钢的规格限制(规格小于≤Ф14mm的小规格热轧圆钢，无法消除，一般均予以报废处理。这是因为：在磨修台架磨修，当手提砂轮机20mm宽的砂轮与圆钢接触受力时，小圆钢易下垂弯曲，砂轮难以找准缺陷；特别是长度大于6000mm的热轧圆钢，要沿长度方向保证耳子缺陷完全磨清是很难做到的；往往缺陷未磨去，而合格部分却被砂轮磨去一块，造成圆钢外型或尺寸的局部不合格。)：(1)用手提砂轮机磨去耳子(适用于规格≥Ф16mm的小规格热轧圆钢)，它属于手工磨修方法，产量低，劳动强度大，工作条件恶劣，一般在耳子缺陷数量较少时使用；

(2)用砂轮无芯磨床研磨去除耳子(适用于规格≥Ф14m的小规格热轧棒材)，可改善工况条件，它采用沿圆周机械研磨的方法，多道次、小磨削量、均匀磨削(耳子缺陷造成圆钢棱角，使圆钢椭圆度严重出格，造成粗磨实际上的磨削不均匀性。)，消除0.20mm左右的耳子缺陷：磨床在第一道粗磨时，直径磨削量为0.15mm，即圆钢单面的0.07mm(以减缓圆钢不圆度带来的机械磨削震动。)；而后进行第二道修磨，直径磨削量较大，为0.30mm；最后进行精磨(一方面，由于磨修工序道次多，又因缺陷受轧制温度、电气及轧制张力等因素的影响，耳子沿圆钢长度方向的高度或厚度是不均匀的，故耳子缺陷彻底消除的同时，圆钢尺寸往往已超出允许偏差极限；另一方面，虽然机械磨修使得小圆钢表面质量光洁，但多道次磨削，生产成本高，生产效率低下；从经济角度分析，机械磨修小规格直条圆钢是得不偿失。)。

另外，从纯技术的工艺措施来看，个别企业采用的机械车削方法，可以较好的消除(解决)热轧圆钢的耳子缺陷，但该技术存在机械加工金属损耗大、生产成本高的不足，多用于高附加值钢铁材料的表面缺陷处理，不合适附加值相对较低的低中碳结构钢、低合金结构钢材料。

综上所述，小规格热轧直条圆钢的耳子缺陷，若不是必须完成供货合同量，冶金厂采取的对策只能是报废(耳子缺陷产品数量较大时，报废的质量损失与磨修相比，还是报废来得经济。)。

发明内容

本发明开发一种热轧小圆钢表面耳子缺陷的消除方法，利用中、小型多辊斜辊式矫直机(矫直机是用于圆钢弯曲缺陷的专用机械设备)，二次矫直具有耳子缺陷的热轧小圆钢(第一次矫直，使圆钢表面耳子经矫直压扁全部形成偏向一面的人为压延；第二次矫直，剥离第一次矫直形成的人为压延，大大减少耳子缺陷的数量。达到简化热轧低中碳结构钢、低合金结构钢小圆钢棒耳子缺陷机械磨修工序)，再经砂轮无芯磨床研磨技术，一次性磨去热轧小圆钢的耳子表面缺陷。解决了低中碳结构钢、低合金结构钢热轧小圆钢耳子缺陷的处理问题，生产效率高，产品合格率达100％。满足了钢铁制造商(钢铁厂)低中碳结构钢、低合金结构钢热轧小圆钢的正常生产要求。

本发明开发的热轧小圆钢表面耳子缺陷的消除方法，其特征是：采用三步法工艺，通过中、小型多辊斜辊式矫直机对具有耳子缺陷的热轧小圆钢进行二次矫直，及其后的砂轮无芯磨床研磨处理，去除低中碳结构钢、低合金结构钢热轧小圆钢的耳子表面缺陷(通长或间断性混杂出现在直条圆钢一侧或两侧的条形状金属凸出物，凸起厚度H＝0.05～0.25mm，宽度B＝0.5～3.0mm，长度L＝100～7000mm)，得到表面光滑、尺寸符合规格要求的成品小圆钢：

第一步，采用中、小型多辊斜辊式矫直机(多辊斜辊式矫直机通常用做直条圆钢弯曲缺陷的校直作业。常规操作是：根据待矫产品实际尺寸，进行辊缝和旋转角调整；矫直速度0.5m/s；最小矫直规格Ф12mm；矫直后精度f≤1‰。)对具有耳子缺陷的热轧小圆钢进行第一次矫直，使圆钢表面耳子经矫直压扁全部形成偏向一面的人为压延，要点是：

(1)旋转角调整：不考虑耳子(单面或双面耳子)凸起厚度的影响，仅根据小圆钢的实际直径，按矫直机常规工艺调整旋转角；

(2)矫直机辊缝调整，也就是金属压下量调整：

(A)对双面耳子缺陷而言：当小圆钢的实际尺寸是正公差时，辊缝=D_公称+(0.8～1.4)×H1；当小圆钢的实际尺寸是负公差时，辊缝＝D_实际+(0.8～1.4)×H1；D公称是圆钢公称直径，D实际是圆钢实际直径，H1是双面耳子(2个耳子)较小的凸起厚度；

(B)对单面耳子缺陷而言：当小圆钢的实际尺寸是正公差时，辊缝＝D_公称+(0.3～0.7)×H2；当小圆钢的实际尺寸是负公差时，辊缝＝D_实际++(0.3～0.7)×H2；H2是单面耳子(1个耳子)的凸起厚度；

(3)矫直速度为0.20～0.35m/s进行矫直操作(全速矫直，也就是说矫直速度为0.5m/s时，会产生如下问题：A、具有耳子缺陷的热轧小圆钢沿圆周凸起，矫直后小圆钢表面形成螺旋间隙耳子和耳子矫直压扁形成的压延；B、沿热轧小圆钢圆周凸起的金属使矫直抖动，矫直受力不均匀而引起拱钢，引起矫直后圆钢长度缩短，造成定尺缺陷；C、矫直后平直度达不到技术要求。相对全速矫直的减速矫直，矫直速度较小，仅为0.20～0.35m/s，如0.25m/s，对规圆椭圆度效果显著，圆钢椭圆度明显改善；且圆钢矫后平直度基本达到技术要求。)。低速矫直相对全速矫直抖动小，矫直力均匀，可充分利用斜辊型钢矫直机规圆、校直功能对缺陷圆钢进行强迫规圆；同时，迫使耳子缺陷偏向一边，形成人为压延(避免了全速矫直带来螺旋状间隙耳子及其不完全矫直造成的耳子矫直压扁形成的压延)。

第二步，采用中、小型多辊斜辊式矫直机对热轧小圆钢进行第二次矫直，剥离第一次矫直形成的人为压延(偏向一面)，使具有单面或双面耳子缺陷的小圆钢仅存个别缺陷(明显减轻圆钢的耳子缺陷)，并改善圆钢的不圆度(为下一步砂轮无芯磨床的一次性磨削加工创造条件)，要点是：

(1)对热轧小圆钢进行反向矫直，也就是说，第一次矫直的圆钢头部是第二次矫直的圆钢尾部；可以用天车将圆钢吊起进行换向作业，将一次矫直的尾部调为二次矫直的头部；

(2)矫直机旋转角、辊缝调整及矫直速度，与第一次矫直的工艺参数相同。效果是：1、调头咬入(相反方向)将一次人为形成的压延强制翻起，造成缺陷剥离；未除根的缺陷茬由矫直机精矫段工作辊压向一边；达到去处人为压延的效果。2、再次规圆，减小不圆度。3、松弛一次矫直带来的拱钢现象，释放出了因一次矫直拱钢而缩短的长度，解决了一次矫直缩短长度的问题。

第三步，采用砂轮无芯磨床对二次矫直的圆钢进行一次性磨削加工(在未采用二次矫直方法前，原生产工艺是“一次矫直+三次磨削”：经一次矫直后，第一次磨削因弯曲度和不圆度大及棒材表面经矫直后形成螺旋状间隙耳子和耳子被矫直压扁形成的压延造成磨削面高低不平，磨削不平衡。工艺规定单面磨削量≤0.15mm；第二次磨削量工艺规定单面≤0.25m，基本消除了耳子缺陷，手感有不圆度棱角存在，但实际尺寸合格。第三次精磨，直径磨削进给量≤0.15mm。磨削工序完成后，圆棒定尺长度不一，短料达25％左右。)，得到表面光滑、尺寸符合规格要求的成品小圆钢，要点是：

(1)砂轮无芯磨床磨轮转速30～40转/min；

(2)每道次最大磨削量单面≤0.25mm(在不改变装备参数的情况下，因经过二次矫直基本剥除了圆棒表面的凸起金属，不圆度明显改观，平直度达到技术要求，圆棒表面满足了均衡磨削要求。所以，磨削量可一次达到单面0.25mm。经宽度300mm砂轮面磨削后圆棒表面达到精磨水平，不圆度无手感。磨后长度全部合格。达到了缩短生产周期，降低生产成本的简捷磨修目的。)；

(3)棒材允许弯曲度≤2.5mm/m；

(4)棒材进给量45～60mm/s。

和现有技术相比，本发明具有下列优点：

1、工艺新颖、合理；

2、现场可操作性强；

3、解决了低中碳结构钢、低合金结构钢热轧小圆钢的耳子缺陷，工业化规模处理困难的技术难题；

4、产品合格率高；

5、生产成本低，生产效率高。

具体实施方案

某钢铁公司轧钢分厂实施本发明专利，采用三步法工艺(二次矫直加一次砂轮无芯磨床研磨处理)，消除低中碳结构钢、低合金结构钢热轧小圆钢的耳子缺陷：(案例1)中碳结构钢S45C钢，圆钢公称直径Ф20mm，定尺6000mm，6吨双面耳子缺陷的不合格品；(案例2)低碳结构钢SWRCH10A钢，圆钢公称直径Ф12mm，15吨单面、双面及间断性混杂耳子缺陷的不合格品，定尺7000mm，耳子缺陷厚度0.20mm左右，最高点0.25mm；(案例3)低合金结构钢12CrlMoV钢，圆钢公称直径Ф16mm，定尺6000mm，9吨双面耳子缺陷的不合格品。

第一步，采用10辊斜辊式型钢矫直机(中、小型多辊斜辊式型钢矫直机)对具有耳子缺陷的热轧小圆钢进行第一次矫直，使圆钢表面耳子经矫直压扁全部形成偏向一面的人为压延，要点是：

(2)矫直机辊缝调整，也就是金属压下量调整：

(A)对双面耳子缺陷而言：当小圆钢的实际尺寸是正公差时，辊缝＝D公称+(0.8～1.4)×H1＝D公称+H1；当小圆钢的实际尺寸是负公差时，辊缝＝D实际+(0.8～1.4)×H1＝D实际+H1；

(B)对单面耳子缺陷而言：当小圆钢的实际尺寸是正公差时，辊缝＝D公称+(0.3～0.7)×H2＝D公称+0.5×H2；当小圆钢的实际尺寸是负公差时，辊缝＝D实际+(0.3～0.7)×H2＝D实际+0.5×H2；

(3)矫直速度为0.20～0.35m/s＝0.25～0.30m/s进行矫直操作(低速矫直相对全速矫直抖动小，矫直力均匀，可充分利用斜辊型钢矫直机规圆、校直功能对缺陷圆钢进行强迫规圆；同时，迫使耳子缺陷偏向一边，形成人为压延。避免了全速矫直带来螺旋状间隙耳子及其不完全矫直造成的耳子矫直压扁形成的压延)；

(4)矫直后效果：以案例1为例：直径Ф20mm的S45C钢，耳子缺陷全部偏向矫直辊旋转方向，形成压延，不圆度是公称直径的0.30mm，平直度1.5～2.5mm/m不等，沿长度方向手感有轻度波浪感，长度实测为5963mm。

第二步，采用10辊斜辊式型钢矫直机对热轧小圆钢进行第二次矫直，剥离第一次矫直形成的人为压延，使具有单面或双面耳子缺陷的小圆钢仅存个别缺陷(明显减轻圆钢的耳子缺陷)，并改善圆钢的不圆度，要点是：

(1)对热轧小圆钢进行反向矫直，也就是说，第一次矫直的圆钢头部是第二次矫直的圆钢尾部；具体操作时，可以用天车将圆钢调起进行换向作业，将一次矫直的尾部调为二次矫直的头部；

(3)矫直后效果检验：以案例1为例：直径Ф20mm的S45C钢，不圆度实测为0.12m，平直度1.5mm/m以内，圆周手感轻微棱角，长度实测为6009mm。

第三步，采用砂轮无芯磨床(砂轮标宽300m)对二次矫直的圆钢进行一次性磨削加工，得到表面光滑、尺寸符合规格要求的成品小圆钢，要点是：

(1)砂轮无芯磨床磨轮转速30～40转/min＝34转/min;

(2)每道次最大磨削量单面≤0.25mm;

(3)棒材允许弯曲度≤2.5m/m;

(4)棒材进给量45～60mm/s＝50mm/s。

(5)检验：以案例1为例：直径Ф20mm的S45C钢，经千分尺实测，圆钢实际尺寸：Ф19.88mm，表面达到精磨要求，实测长度6012mm。案例2的SWRCH10A钢(直径Ф12mm)、案例3的12CrlMoV钢(直径Ф16mm)，圆钢表面质量和尺寸规格，都达到标准要求，产品合格率100％。

本发明专利具有工艺新颖合理、可操作性强的特点，解决了低中碳结构钢、低合金结构钢热轧小圆钢的耳子缺陷工业化规模处理困难的技术难题。实施本发明专利方法消除低中碳结构钢、低合金结构钢热轧小圆钢的耳子缺陷，生产效率高、成本低、效果佳，同时，圆钢的不圆度、平直度明显改观，产品合格率达100％。满足了钢铁制造商(钢铁厂)低中碳结构钢、低合金结构钢热轧小圆钢的正常生产要求。

Claims

1.热轧成品小圆钢表面耳子缺陷的消除方法，其特征是：采用三步法工艺，通过中、小型多辊斜辊式矫直机对具有耳子缺陷的热轧小圆钢进行二次矫直，及其后的砂轮无芯磨床研磨处理，去除低中碳结构钢、低合金结构钢热轧小圆钢的耳子表面缺陷，得到表面光滑、尺寸符合规格要求的成品小圆钢；耳子表面缺陷是出现在直条圆钢一侧或两侧的条形状金属凸出物，耳子表面缺陷出现在圆钢的整个轴向方向或是间隔地出现在圆钢的轴向方向，凸起厚度H＝0.05～0.25mm，宽度B＝0.5～3.0mm，长度L＝100～7000mm；

第一步，采用中、小型多辊斜辊式矫直机对具有耳子缺陷的热轧小圆钢进行第一次矫直，使圆钢表面耳子经矫直压扁全部形成切向方向上偏向一面的人为压延，要点是：

(1)旋转角调整：不考虑单面或双面耳子的凸起厚度影响，仅根据小圆钢的实际直径，按矫直机常规工艺调整旋转角；

(2)矫直机辊缝调整，也就是金属压下量调整：

(A)对双面耳子缺陷而言：当小圆钢的实际尺寸是正公差时，辊缝＝D_公称+(0.8～1.4)×H1；当小圆钢的实际尺寸是负公差时，辊缝＝D_实际+(0.8～1.4)×H1；D_公称是圆钢公称直径，D_实际是圆钢实际直径，H1是双面耳子中较小耳子的凸起厚度；

(B)对单面耳子缺陷而言：当小圆钢的实际尺寸是正公差时，辊缝＝D_公称+(0.3～0.7)×H2；当小圆钢的实际尺寸是负公差时，辊缝＝D_实际+(0.3～0.7)×H2；H2是单面耳子的凸起厚度；

(3)矫直速度为0.20～0.35m/s进行矫直操作；

第二步，采用中、小型多辊斜辊式矫直机对热轧小圆钢进行第二次矫直，剥离第一次矫直形成的、切向方向上偏向一面的人为压延，使具有单面或双面耳子缺陷的小圆钢仅存个别缺陷，并改善圆钢的不圆度，要点是：

(2)矫直机旋转角、辊缝调整及矫直速度，与第一次矫直的工艺参数相同；

第三步，采用砂轮无芯磨床对二次矫直的圆钢进行一次性磨削加工，得到表面光滑、尺寸符合规格要求的成品小圆钢，要点是：

(1)砂轮无芯磨床磨轮转速30～40转/min；

(2)每道次最大磨削量单面≤0.25mm；

(3)棒材允许弯曲度≤2.5mm/m；

(4)棒材进给量45～60mm/s。