CN104307885A - 控制高碳钢盘条同圈力学性能波动的高线生产方法 - Google Patents

Abstract

一种控制高碳钢盘条同圈力学性能波动高线生产方法，属于轧钢技术领域。工艺为：吐丝机振动值波动控制在2‐3mm/s，吐丝圈径控制在9.5‐1.1m范围内，保证盘卷在风冷斯太尔摩辊道上的规格分布；辊道起步速率控制在0.6‐0.7m/s,控制搭节点和非搭接点的盘条疏密程度；根据盘条的规格调整斯太尔摩风冷辊道下风机的佳灵挡板角度：5.5‐8mm盘条佳灵挡板角度控制在10°，8‐12mm盘条佳灵挡板角度控制在8°，12‐16mm盘条佳灵挡板角度控制在5°；相变开始温度控制在20‐30℃以内。优点在于，有效的降低了盘条的同圈性能波动，提高了盘条的拉拔能力和钢丝性能的稳定性，工艺实用性强，适合高速线材厂高碳钢盘条质量的提升。高线厂82B盘条同圈力学性能波动控制在40Mpa以内。

Description

控制高碳钢盘条同圈力学性能波动的高线生产方法

技术领域

本发明属于轧钢技术领域，特别是提供了一种控制高碳钢盘条同圈力学性能波动的高线生产方法，有效的降低了盘条的同圈性能波动，提高了盘条的拉拔能力和钢丝性能的稳定性，工艺实用性强，适合高速线材厂高碳钢盘条质量的提升。

背景技术

线材同圈力学性能均匀性是指由于轧钢工艺的稳定性以及线材自身工艺特点造成的盘条性能的波动。线材的同圈性能的波动是针对盘条成型特点提出的，盘条由于在风冷辊道堆垛的疏密程度不同，造成盘条在冷却过程中的冷却参数不同，从而导致同圈组织性能的波动，这种力学性能的波动主要体现在抗拉强度的波动上，严重的达到100Mpa以上。这种力学性能的波动会明显的遗传给钢丝制品，从而导致深加工制品抗拉强度的波动。预应力钢丝制品用于跨海桥梁等重要工程项目中，作为主筋承受其公称抗拉强度的70％左右的载荷。由于要与锚夹片匹配使用，因此要求强度要与锚夹片的强度相匹配，但由于预应力钢材同一牌号同一规格产品强度波动大，采用同一工艺生产的预应力钢丝无法实现与锚夹片的最佳匹配，而出现滑丝的质量事故，对工程造成不利影响。同时盘条力学波动和组织不均匀性造成的成品钢丝扭转和松弛性能不稳定，严重影响建筑的安全系数和使用寿命，已经成为困扰国内预应力厂家以及桥梁、电站等主要建筑行业的主要问题。国内深加工的研究学者也指出，盘条同圈力学性能的波动，会造钢丝在拉拔过程拉丝模承受交变载荷，一方面降低了拉丝模的使用寿命，另一方面，拉丝过程的载荷变化会导致抗拉强度最低的部段出现拉拔断，这一现象在高碳钢生产领域尤为明显，最近深加工企业虽然在道次减免率方面进行了优化，通过增加拉拔道次降低由于性能波动造成的载荷变化，但是在很多特殊钢丝生产领域，单道次大变形的生产工艺依然存在，这种问题很难得到根本解决。

对于控制同圈性能波动的关键是如何保证盘条的同圈位置如何在风冷辊道上保证相对稳定的冷却工艺。众所周知，盘条在辊道上的搭接状态，造成边部搭节点位置盘条密度较高，而中间非搭接点位置密度较低，而且这种密度的分布特点根据规格、辊道速率、轧制速率等参数不同，所以如何将众多控制点量化，提出适合不同产线装备条件下的控制方法，总结不同规格盘条同圈性能波动和组织转变特性之间的关系，成为行业研究的重点。对于控制高碳钢盘条同圈力学性能的波动，国内各大钢厂也曾经提出过一些控制方法，鞍钢现场人员通过优化风冷工艺，控制佳灵装置控制参数，提出了控制同圈力学性能的方法，凡是在系统梳理轧速、辊道速率、密度分布方面缺少规律性的总结，在工艺推广上需要各厂根据自身的装备条件进行摸索。其他钢厂研究人员也有在冷却方式上进行创新的案例，通过风机携带水汽的方式，加快冷却速率，但是控制工艺的窗口很窄，工艺稍有波动，就会加重这种同圈性能波动。西马克通过设备改良提出了一种三风机的控制理念，改变了传统的一个风机，通过佳灵参数布风的技术思路，在控制同圈力学性能波动方面取得了一些效果，但是设备的投资和改造费用较大，在市场的推广需要国内众多企业的接受。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制高碳钢盘条同圈力学性能波动的高线生产方法，通过大量的实验，结合用户的使用效果，提出了一种控制高碳钢盘条同圈性能波动的高线生产工艺方法。其核心理念就是如何控制同圈相变温度的稳定。通过相变开始温度的控制，来控制同圈组织的差异，组织决定性能，组织稳定，性能稳定。首先，保证盘条同圈冷却均匀性的关键是盘条在辊道上堆垛的整齐性，事实上，由于吐丝机振动和轧制速率的波动都会影响盘条吐丝后在辊道上的堆垛的凌乱程度，如图1所示，尤其是在边部搭节点位置，其整齐程度严重影响盘条在冷却过程的冷却速率和组织性能；其次，必须根据控制搭节点和非搭接点盘条的堆垛密度，边部搭节点堆垛密度太高或者中间非搭接点布置密度太低，都会影响最后冷却的均匀性，而辊道速率的设置，则整体影响堆垛的厚度，只有将堆垛的厚度控制在合适的情况下，才能保护风机能够从盘条之间有效和顺畅的流出，既达到冷却盘条的目的，有保证了盘条在合适的冷却速率下发生组织转变，堆垛的太后，风不能顺畅的穿过堆垛的盘条，堆垛的太薄，会给佳灵装置的调节带来难度，所以轧速和辊道速率的匹配至关重要；再次，也是做关键的是佳灵装置的调节，只有控制好佳灵挡板的参数，才能有效做到对盘条同圈位置的风量布置，保证盘条冷却速率最小波动和相变开始温度的稳定控制。

本发明的工艺步骤如下：

a.吐丝机振动值波动控制在2-3mm/s，吐丝圈径控制在9.5-1.1m范围内，保证盘卷在风冷斯太尔摩辊道上的规格分布。

吐丝机的振动是吐丝过程设备普遍存在的问题，常规的吐丝机通过动平衡调整可以控制其振动情况，但是随着轧制速率的提高，高线的吐丝速率达到90m/s，吐丝机承受的冲击非常大。这种情况下统计了不同振动条件盘条吐丝圈径的波动情况。

当吐丝圈径波动＞0.2m时，盘条边部就会严重偏离正常的堆垛位置，这样这部分盘条在风冷过程的冷却速率是不可控的，冷却速率会明显变大。通过对现场的检测，吐丝圈径＞0.2m时，边部凌乱位置比正常的搭节点位置的冷却速率超过30％，5.5mm盘条的相变前冷却速率达到24℃/s以上，同圈抗拉强度波动达到100Mpa以上。

b.辊道起步速率控制在0.6-0.7m/s,控制搭节点和非搭接点的盘条疏密程度。

辊道速率控制盘条在辊道上的布置疏密程度。根据盘条在辊道上横向布置密度的不同，合理分配风机的风量，对辊道横向盘条密度进行计算：

W：圈间距

S：轧速

C：辊道速率

R：盘条圈径

d：盘条规格

ρ：相对密度

x：盘条在辊道横截面上的坐标位置，以辊道中心为原点

1/W＝s/cπR  公式1

公式1说明盘条的圈间距与盘条的轧速、辊速、规格、圈径等有关。盘条横向座标以辊道中心为坐标原点，其边部搭接点和非搭接点的密度计算公式不同，如公式2和公式3所示。

$\begin{array}{c}{\mathrm{\ρ}}_1=\frac{s}{\mathrm{c\πR}}(\sqrt{\frac{R^2}{4}-x^2}-\sqrt{{(\frac{R}{2}-d)}^2-x^2}),\\ -\frac{R}{2}+d\≤x\≤\frac{R}{2}-d\end{array}$    公式2

$\begin{array}{c}{\mathrm{\ρ}}_2=\frac{s}{\mathrm{c\πR}}\sqrt{\frac{R^2}{4}-x^2},\\ -\frac{R}{2}\≤x\≤-\frac{R}{2}+d,\\ \frac{R}{2}-d\≤x\≤\frac{R}{2}\end{array}$    公式3

通过计算，得到盘条密度沿着横向分布，如图2所示，可以发现随着盘条规格的增加，辊道边部和中间盘条密度差逐渐减小，规格越小，边部盘条密度越大。

c.根据盘条的规格调整斯太尔摩风冷辊道下风机的佳灵挡板角度：5.5-8mm盘条佳灵挡板角度控制在10°，8-12mm盘条佳灵挡板角度控制在8°，12-16mm盘条佳灵挡板角度控制在5°。

佳灵设备的示意图如图3所示，通过调整佳灵挡板的角度，可以有效的控制在搭节点和非搭接点的风量。

d.相变开始温度控制在20-30℃以内。

影响力学性能波动的直接因素是组织，相变开始温度的差异直接影响高碳钢珠光体组织的片层间距的大小，只有通过一系列的工艺调整，将相变开始温度的波动控制在20-30℃范围内，盘条的同圈力学性能才能得到有效控制，通过优化工艺，可以发现同圈性能波动的变化，82B同圈波动由原来的100Mpa降低到40Mpa。

本发明的优点在于，有效的降低了盘条的同圈性能波动，提高了盘条的拉拔能力和钢丝性能的稳定性，工艺实用性强，适合高速线材厂高碳钢盘条质量的提升。高线厂82B盘条同圈力学性能波动控制在40Mpa以内。

附图说明

图1为直径5.5mm盘条的辊道相对密度。

图2为直径15mm盘条的辊道相对密度。

图3为佳灵装置的示意图。

图4工艺优化前后的同圈力学性能波动情况。

具体实施方式

实施例1

1.本工艺在首钢高线厂生产5.5mm帘线钢82A中得到实施，工艺步骤如下

a.吐丝机振动值波动控制在2mm/s，吐丝圈径控制在9.5m，保证盘卷在风冷斯太尔摩辊道上的规格分布。

b.辊道起步速率控制在0.6m/s,控制搭节点和非搭接点的盘条疏密程度。

c.根据盘条的规格调整斯太尔摩风冷辊道下风机的佳灵挡板角度：5.5mm盘条佳灵挡板角度控制在10°

d.相变开始温度控制在20℃以内。

实施例2

本工艺在首钢高线厂生产10mm硬线钢中得到实施，工艺步骤如下

a.吐丝机振动值波动控制在2.4mm/s，吐丝圈径控制在1m，保证盘卷在风冷斯太尔摩辊道上的规格分布。

b.辊道起步速率控制在0.65m/s,控制搭节点和非搭接点的盘条疏密程度。

c.根据盘条的规格调整斯太尔摩风冷辊道下风机的佳灵挡板角度：10mm盘条佳灵挡板角度控制在8°

d.相变开始温度控制在20℃以内。

实施例3

本工艺在首钢高线厂生产14mm82B中得到实施，工艺步骤如下

a.吐丝机振动值波动控制在3mm/s，吐丝圈径控制在1.1m，保证盘卷在风冷斯太尔摩辊道上的规格分布。

b.辊道起步速率控制在0.7m/s,控制搭节点和非搭接点的盘条疏密程度。

c.根据盘条的规格调整斯太尔摩风冷辊道下风机的佳灵挡板角度：14mm盘条佳灵挡板角度控制在5°

d.相变开始温度控制在30℃以内。

Claims (1)

1.一种控制高碳钢盘条同圈力学性能波动高线生产方法，其特征在于，工艺步骤如下

a.吐丝机振动值波动控制在2‐3mm/s，吐丝圈径控制在9.5‐1.1m范围内，保证盘卷在风冷斯太尔摩辊道上的规格分布；

b.辊道起步速率控制在0.6‐0.7m/s,控制搭节点和非搭接点的盘条疏密程度；

c.根据盘条的规格调整斯太尔摩风冷辊道下风机的佳灵挡板角度：5.5‐8mm盘条佳灵挡板角度控制在10°，8‐12mm盘条佳灵挡板角度控制在8°，12‐16mm盘条佳灵挡板角度控制在5°；

d.相变开始温度控制在20‐30℃。