CN103042054A - 异形钢材防止冷却弯曲装置及工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种异形钢材防止冷却弯曲的装置及工艺方法，该异形钢材防止冷却弯曲装置包括分别设置在异形钢材精轧机前和/或精轧机后的冷却机构，冷却机构包括管道、水箱和设置在管道末端且分别位于异形钢材球头的外侧和球头的下侧位置的冷却喷嘴，本发明异形钢材防止冷却弯曲装置及工艺方法通过控制非对称断面的异形钢材（如球扁钢）的断面温度分布，减少或消除球扁钢的球头与腹板的温差，球扁钢在轧制完成后能获得较好的冷却初始条件，从而有效控制球扁钢在长尺冷却后的弯曲幅度，顺利进入矫直机进行长尺矫直，达到提高异形钢材生产效率、有效提高异形钢材的塑性、韧性和成材率，降低异形钢材生产成本的目的。

Description

异形钢材防止冷却弯曲装置及工艺方法
技术领域
本发明属于冶金行业轧钢技术领域,具体是涉及一种异形钢材防止冷却弯曲装置及工艺方法。
背景技术
异形钢材如球扁钢、L型钢等的断面具有非对称性的特征，轧件在热轧成型后冷却过程中因断面温度分布不均、冷却条件不一致等因素引起轧件在冷却至室温后引起长度方向的弯曲，且弯曲幅度极大，比如球扁钢球头和腹板的尺寸差异极大，在轧制过程中球头和腹板温降不一致从而使得终轧成型后球扁钢球头的温度一般比腹板温度高100℃以上，球扁钢热态轧件在进入冷床冷却后由于球头和腹板的温度不一致，且冷却条件不一，轧件在冷却至室温后由于热胀冷缩发生全长方向的侧弯，在进入矫直工序时无法咬入进行矫直，对球扁钢正常生产产生极大影响，因此这种非对称断面的异形钢材冷却后的矫直工序带来极大困难，且无法实现长尺冷却、长尺矫直工艺，严重影响全线顺利生产。
为满足非对称断面的异形钢材如球扁钢、L型钢等在轧后进入冷床冷却至室温后顺利进入矫直机进行矫直，冷床入口处的热锯将进入冷床的全长轧件锯切成两段或多段长度，分段进入冷床冷却，从而将全长的弯曲幅度减小，这种传统的“短尺冷却、短尺矫直”生产工艺与现在先进的型钢“长尺冷却、长尺矫直”生产工艺相比，生产效率低、热锯切工序增加、矫直盲区增加、冷锯切工序增加、成材率降低。
据统计，现有球扁钢生产企业现行的生产成本由于长尺锯切成两段或多段后引起热锯、冷锯锯片成本增加、锯机电耗成本增加、产品切头/尾量增加、成材率下降等累积叠加，吨钢成本比长尺生产至少多20元/吨。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种异形钢材防止冷却弯曲装置及工艺方法，该异形钢材防止冷却弯曲装置及工艺方法通过控制非对称断面的异形钢材（如球扁钢）的断面温度分度，减少或消除球扁钢的球头与腹板间的温差，球扁钢在轧制完成后能获得较好的冷却初始条件，从而有效控制球扁钢在长尺冷却后的弯曲幅度，顺利进入矫直机进行长尺矫直，实现以球扁钢为代表的非对称断面的异形钢材先进的“长尺冷却、长尺矫直”的“长尺生产”技术，达到提高异形钢材生产效率、有效提高异形钢材的塑性、韧性和成材率，降低异形钢材生产成本的目的。
为了解决上述技术问题，本发明一种异形钢材防止冷却弯曲装置，包括分别设置在异形钢材精轧机前和/或精轧机后的冷却机构，所述冷却机构包括管道、水箱和设置在管道末端且分别位于异形钢材球头外侧和下侧位置的冷却喷嘴Ⅰ和冷却喷嘴Ⅱ。
进一步，所述位于球头外侧和下侧位置的冷却喷嘴Ⅰ和冷却喷嘴Ⅱ的喷射冷却介质的方向均与异形钢材运行方向相对设置且喷射方向与异形钢材运行方向形成110°～160°的夹角。
进一步，所述位于球头外侧和下侧位置的冷却喷嘴Ⅰ和冷却喷嘴Ⅱ的喷射冷却介质的方向均垂直于球头表面的方向。
进一步，所述位于球头下侧位置的冷却喷嘴Ⅱ设置为不少于1组且安装在两个传送辊之间间隙位置上。
进一步，还包括分配器，所述分配器一端与总管道相连接，另一端与通过分支管道连接有冷却喷嘴Ⅰ和冷却喷嘴Ⅱ。
进一步，所述分支管道上分别设置有用于调节冷却介质流量大小的调节阀和/或检测冷却介质流量大小的流量检测装置。
本发明还包括一种异形钢材防止冷却弯曲的工艺方法，其包括以下步骤:
1）在异形钢材精轧前，通过控制冷却机构Ⅰ中冷却喷嘴喷出的冷却介质对异形钢材球头部分进行冷却；
2）在异形钢材精轧后，通过控制冷却机构Ⅱ中冷却喷嘴喷出的冷却介质对异形钢材球头部分进行进一步冷却。
进一步，在步骤1）和步骤2）中，均设置有用于检测异形钢材球头和腹板温度的测温装置，所述测温装置将检测到的异形钢材球头和腹板的温度信息传送给主机，主机通过控制冷却机构Ⅰ和冷却机构Ⅱ冷却喷嘴喷出的冷却介质流量大小使得球头与腹板的温度分布均匀。
进一步，所述冷却机构Ⅰ和冷却机构Ⅱ中冷却喷嘴喷出的冷却介质压力范围为0.4～3Mpa。进一步，所述冷却介质设置为冷却水、压缩空气或者冷却水和压缩空气混合物。
本发明的有益效果：
1、本发明一种异形钢材防止冷却弯曲装置及工艺方法通过控制非对称断面的异形钢材（如球扁钢）的断面温度分布，减少或消除球扁钢的球头与腹板间的温差，球扁钢在轧制完成后能获得较好的冷却初始条件，从而有效控制球扁钢在长尺冷却后的弯曲幅度，顺利进入矫直机进行长尺矫直，实现以球扁钢（此处L型钢提不提）为代表的非对称断面的异形钢材先进的“长尺冷却、长尺矫直”的“长尺生产”技术，达到提高异形钢材生产效率和降低异形钢材生产成本的目的。
2、本发明一种异形钢材防止冷却弯曲装置及工艺方法通过在线控制冷却装置，结合控制轧制工艺技术，实现非对称断面型钢的控制轧制和控制冷却工艺，有效提高材料的强度、韧性等机械性能。
附图说明
图1为本发明异形钢材防止冷却弯曲装置的结构示意图；
图2为本发明异形钢材防止冷却弯曲装置的主视图；
图3为本发明异形钢材防止冷却弯曲装置的俯视图；
图4为异形钢材生产工艺流程图。
附图说明：1-前工序单元；2-冷却机构Ⅰ；3-精轧单元；4-冷却机构Ⅱ；5-锯切单元；6-冷却单元；7-后工序单元；8-冷却喷嘴Ⅰ；9-冷却喷嘴Ⅱ；10-球头；11-腹板；12-测温装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明：
实施例一
如图1所示为本发明异形钢材防止冷却弯曲装置的结构示意图；如图2所示为本发明异形钢材防止冷却弯曲装置的主视图；如图3所示为本发明异形钢材防止冷却弯曲装置的俯视图。本发明一种异形钢材防止冷却弯曲装置包括分别设置在异形钢材精轧机前和/或精轧机后的冷却机构，所示冷却机构包括管道和设置在管道末端且分别位于异形钢材球头10的外侧和球头10的下侧位置的冷却喷嘴Ⅰ8和冷却喷嘴Ⅱ9。本实施例通过在异形钢材球头10的外侧及球头10的下侧位置装有冷却喷嘴Ⅰ8和冷却喷嘴Ⅱ9，根据异形钢材头部10与腹板11的温度分布，冷却喷嘴Ⅰ8和冷却喷嘴Ⅱ9喷射相应流量的冷却介质至异形钢材球头10外侧及内侧，针对性的带走异形钢材球头10部分的热量，降低或消除异形钢材球头10与腹板11的温差，而有效控制异形钢材在长尺冷却后的弯曲幅度，顺利进入矫直机进行长尺矫直，实现以球扁钢为代表的非对称断面的异形钢材先进的“长尺冷却、长尺矫直”的“长尺生产”技术，达到提高异形钢材生产效率和降低异形钢材生产成本的目的。
进一步，所述位于球头10外侧和下侧位置的冷却喷嘴Ⅰ8和冷却喷嘴Ⅱ9的喷射冷却介质的方向均与异形钢材运行方向相对设置且喷射方向与异形钢材运行方向形成110°～160°的夹角，本实施例优选的冷却喷嘴Ⅰ8和冷却喷嘴Ⅱ9喷射方向与轧件运行方向相对且喷射角度与轧制线成110°～160°的夹角是为了使冷却喷嘴喷射能力得到充分发挥，减少冷却介质喷射量，达到最好喷射效果，同时可以根据现场实际情况灵活调整冷却介质的流量和方向。
进一步，所述位于球头10下侧位置的冷却喷嘴Ⅱ9设置为不少以1排且安装在两个传送辊之间间隙位置上。
进一步，还包括分配器，所述分配器一端与总管道相连接，另一端与通过分支管道连接有冷却喷嘴Ⅰ8和冷却喷嘴Ⅱ9，所述分支管道上分别设置有用于调节冷却介质流量大小的电磁阀和/或检测冷却介质流量大小的流量检测装置，本实施例中水雾喷嘴的数量和流量、喷射方向及角度均可根据轧件外形、断面温度的高低不同灵活调整，且喷射流量可以根据实际情况在线或离线控制调整，以便给断面温度不均的轧件提供不同冷却条件的水雾，从而使轧件断面各部分温度均匀。
实施例二
本实施例与实施例一相比较的区别在于：所述位于球头10外侧和下侧位置的冷却喷嘴Ⅰ8和冷却喷嘴Ⅱ9的喷射冷却介质的方向均垂直于球头10表面的方向，本实施例中球头表面形状为圆弧形或者直线型，冷却喷嘴Ⅰ8和冷却喷嘴Ⅱ9为圆弧或者直线安装设置。
本实施例的其他结构与第一实施例相同，不再一一累述。
本发明还包括一种异形钢材防止冷却弯曲的工艺方法，其包括以下步骤:
1）在异形钢材精轧前，通过控制冷却机构Ⅰ中冷却喷嘴喷出的冷却介质对异形钢材球头部分进行冷却；
2）在异形钢材精轧后，通过控制冷却机构Ⅱ中冷却喷嘴喷出的冷却介质对异形钢材球头部分进行进一步冷却。
如图4所示为异形钢材生产工艺流程图；本实施例中异形钢材通过经过由加热和粗轧组成前工序单元1加工的异形钢材轧件在进入精轧单元3前，先通过设置在精轧单元3入口段的冷却机构Ⅰ2对轧件球头部分进行控制冷却，然后在进入精轧单元3对轧件进行终轧成型，然后再进入精轧单元3出口侧的冷却机构Ⅱ4对球扁钢球头部分进一步进行控制冷却，冷却后的轧件通过锯切单元5对轧件进行头/锯切后进入冷却单元6进行冷却，冷却到室温的轧件随后进入包括矫直、锯切、检查堆垛和收集等后工序单元7进行后续加工并最终获得球扁钢成品。
进一步，在步骤1）和步骤2）中，均设置有用于检测异形钢材球头和腹板温度的测温装置12，所述测温装置12将检测到的异形钢材球头和腹板的温度信息传送给主机，主机通过控制冷却机构Ⅰ2和冷却机构Ⅱ4中冷却喷嘴喷出的冷却介质流量大小使得球头与腹板的温度分布均匀。
进一步，所述冷却机构Ⅰ2和冷却机构Ⅱ4中冷却喷嘴喷出的冷却介质压力范围为0.4～3Mpa，该冷却机构不同于除磷装置。
进一步，所述冷却介质设置为冷却水、压缩空气或者冷却水和压缩空气混合物，本实施中可以根据所需降温速度的不同可选用不同喷射冷却介质，即可单独喷射压缩空气或冷却水，也可同时喷射冷却水和压缩空气的混合介质，即水雾，本实施例优选的喷射冷却介质设置为冷却水和压缩空气混合介质，喷射出的高压空气把水打成雾状喷射到轧件表面，因喷射出的水雾速度高，可以很快带走喷射目标部位的热量。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本发明的技术方案不仅适用于球扁钢和L型钢，而且同样适用于槽钢、角钢等型钢产品，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种异形钢材防止冷却弯曲装置，其特征在于：包括分别设置在异形钢材精轧机前和/或精轧机后的冷却机构，所述冷却机构包括管道、水箱和设置在管道末端且分别位于异形钢材球头外侧和下侧位置的冷却喷嘴Ⅰ和冷却喷嘴Ⅱ。
2.如权利要求1所述的异形钢材防止冷却弯曲装置，其特征在于：所述位于球头外侧和下侧位置的冷却喷嘴Ⅰ和冷却喷嘴Ⅱ的喷射冷却介质的方向均与异形钢材运行方向相对设置且喷射方向与异形钢材运行方向形成110°～160°的夹角。
3.如权利要求1所述的异形钢材防止冷却弯曲装置，其特征在于：所述位于球头外侧和下侧位置的冷却喷嘴Ⅰ和冷却喷嘴Ⅱ的喷射冷却介质的方向均垂直于球头表面的方向。
4.如权利要求2或3所述的异形钢材防止冷却弯曲装置，其特征在于：所述位于球头下侧位置的冷却喷嘴Ⅱ设置为不少于1组且安装在两个传送辊之间间隙位置上。
5.如权利要求4所述的异形钢材防止冷却弯曲装置，其特征在于：还包括分配器，所述分配器一端与总管道相连接，另一端与通过分支管道连接有冷却喷嘴Ⅰ和冷却喷嘴Ⅱ。
6.如权利要求5所述的异形钢材防止冷却弯曲装置，其特征在于：所述分支管道上分别设置有用于调节冷却介质流量大小的调节阀和/或检测冷却介质流量大小的流量检测装置。
7.一种异形钢材防止冷却弯曲的工艺方法，其特征在于：其包括以下步骤:
1）在异形钢材精轧前，通过控制冷却机构Ⅰ中冷却喷嘴喷出的冷却介质对异形钢材球头部分进行冷却；
2）在异形钢材精轧后，通过控制冷却机构Ⅱ中冷却喷嘴喷出的冷却介质对异形钢材球头部分进行进一步冷却。
8.如权利要求7所述的异形钢材防止冷却弯曲的工艺方法，其特征在于：在步骤1）和步骤2）中，均设置有用于检测异形钢材球头和腹板温度的测温装置，所述测温装置将检测到的异形钢材球头和腹板的温度信息传送给主机，主机通过控制冷却机构Ⅰ和冷却机构Ⅱ中冷却喷嘴喷出的冷却介质流量大小使得球头与腹板的温度分布均匀。
9.如权利要求8所述的异形钢材防止冷却弯曲的工艺方法，其特征在于：所述冷却机构Ⅰ和冷却机构Ⅱ中冷却喷嘴喷出的冷却介质压力范围为0.4～3Mpa。
10.如权利要求7～9任一项所述的异形钢材防止冷却弯曲的工艺方法，其特征在于：所述冷却介质设置为冷却水、压缩空气或者冷却水和压缩空气混合物。
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