CN1052925C - 连轧生产大规格圆钢的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连轧生产大规格圆钢的方法，适于用作直径200mm≤Φ≤300mm的大直径圆钢的生产。坯料为大圆角中间方，其具体尺寸选择：L＝Φ+Δ；r＝40～80mm，其中：L为坯料横断面的宽及高；Φ为成品直径；Δ为坯料横断面宽或高与成品直径之间的尺寸差，Δ＝10～30mm；r为坯料圆角半径。采用椭一圆孔型系统，经两机架连轧出成品。本发明通过采取以上工艺措施，解决了长期以来制约大规格圆钢生产连轧化的轧辊强度问题。

Description

连轧生产大规格圆钢的方法

本发明涉及一种连轧生产大规格圆钢的方法，适于用作直径200mm≤φ≤300mm的大直径圆钢的生产。

现有技术中，直径φ≥200mm的大规格圆钢通常是采用锻造方法生产出来的。由钢锭锻造成大规格圆钢，往往要经过2-4次加热，加热能耗大，烧损率可达3-5％、由于锻造生产延伸率低，因而即使不计中间加热过程，生产一根大规格圆钢也需15-30分钟，生产率低，加工能耗大；锻造生产头尾切损大，再加上多次加热的烧损，成材率仅为80％左右；对于某些用于制做各种轴类的大规格圆钢，因轴向尺寸较长，用锻造方法很难生产。

日本专利昭60-40603公开了一种《大直径圆钢的轧制方法》在非连轧机上生产大规格圆钢，解决了锻造方法生产大规格圆钢中存在的问题。发明的主要内容是：在进入成品道次前进行90°翻钢，坯料此时为两侧呈鼓形、上下平坦的可自立形状。其目的是简化轧机辅助设备，提高轧件在孔型中的稳定性和作业率。但是非连轧生产仍需要较多的移钢、翻钢等辅助机械设备，而且生产效率仍比较低。

从理论上分析，用连轧方法生产大规格圆钢有许多优点。但实践中，由于连轧机轧辊辊径较小，在连轧机上用常规方法生产大规格圆钢，往往因轧辊强度不够而造成断辊的问题一直没有得到解决，使得至今为止国内外均无采用连轧机生产大规格圆钢的先例。

本发明的目的是提供一种能保证轧辊强度的连轧生产大规格圆钢的方法，以简化轧制设备，充分发挥连轧生产的优势，提高生产效率及产品质品。

本发明的目的是通过以下措施实现的。

一种连轧生产直径200≤φ≤300mm的大规格圆钢的方法，坯料为大圆角中间方，其具体尺寸如下：

L＝φ+Δ

r＝40～80mm其中：L-坯料横断面的宽及高

φ-成品直径

Δ-坯料横断面的宽或高与成品直径之间的尺寸差，Δ＝10～30mm

r-坯料圆角半径采用椭一圆孔型系统，经两机架连轧出成品。

当成品直径250≤φ≤300mm时，所述坯料横截面宽或高与成品直径之间的尺寸差Δ＝10～20mm，坯料圆角半径r＝60～80mm。

当成品直径200mm≤φ＜250mm时，所述坯料横截面宽或高与成品直径之间的尺寸差Δ＝20～30mm，坯料圆角半径r＝40～60mm。同时，可在由椭一圆孔型系统构成的两机架连轧前面增加两个机架，采用箱-方-椭-圆孔型系统，经四机架连轧出成品。

椭圆孔型带有直线孔型侧壁，其孔型侧壁斜度角θ＝12～20°，直线侧壁与椭圆圆弧半径R₁之间采用圆弧R₂过渡。孔型侧壁为直线增加了轧件在孔型中的稳定性，避免了采用双半径椭圆孔型轧制时出现的倒钢现象，而且降低了轧辊加工难度。

圆孔型采用切线扩张，其张开角α＝20～30°。大规格圆钢相对而言精度要求较低，采用直线扩张的圆孔型，在满足加工精度要求的同时，降低了轧辊加工难度。

由于大断面圆钢的连轧过程更接近于表面成型变形，本发明采用横断面的宽及高与成品直径之间尺寸差只有10～30mm、圆角半径r＝40～80mm的大圆角中间方作为坯料，使得来料的尺寸与形状尽可能接近成品的形状尺寸。一般仅经椭一圆孔型两道次连轧即出成品，平均延伸率为1.10～1.30，而平均减面率仅为13％左右，比常规连续轧制的平均减面率低4～5％，以小变形来保证轧辊强度，而且轧制稳定性高。对于直径φ＜250mm的产品，由于其变形条件相对比较好，因此对坯料的断面形状与尺寸要求也可相对降低，并可采用由箱一方一椭一圆孔型系统构成的四机架连轧机进行轧制，以进一步降低对来料的形状尺寸要求，使材料的塑性变形能力得到充分发挥。实际生产中对坯料、延伸率及连轧道次的选择一般按表1进行。

表1

圆钢规格φ(mm)	中间方坯料尺寸(mm)		平均延伸率μ	连轧道次
					宽或高L	圆角半径r
	200≤φ＜250	φ+25～30					40～60	1.15～1.30	2或4
250≤φ≤300			φ+10～20	60～80	1.10～1.20	2

下面结合附图以连轧生产φ300圆钢为例，对本发明进行详述。

图1为本发明连轧生产大规格圆钢的方法的成品前椭圆孔型的结构图。

图2为本发明连轧生产大规格圆钢的方法的成品圆孔型的结构图。

坯料选用310×315mm、圆角半径r＝70mm的大圆角矩形坯，加热后尺寸为314×319mm。坯料断面面积F₀＝95991mm²，成品断面面积F₂＝72583mm²。采用椭一圆孔型系统，经立辊轧机V₁、水平轧机H₂两架连轧出成品。则：

采用两道次出成品，平均延伸率为： $\mathrm{\μ}=\sqrt{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{\Σ}}}=\sqrt{1.32}=1.15$

成品机架H₂的孔型如图2所示，为采用切线扩张的圆孔型，取热膨胀系数为1.013，则孔型的主要尺寸参数如下：

孔型高度：H₂＝303.9mm

辊缝宽度：T₂＝30mm

张开角：α＝20°

孔型宽度：B₂＝312.6mm

成品前机架V₁的孔型如图1所示，为带有直线孔型侧壁的椭圆孔型，取宽展量β₁＝0.5、β₂＝0.3，则孔型主要尺寸参数如下：

孔型宽度：B₁＝336mm

孔型高度：H₁＝296mm

辊缝宽度：T₂＝30mm

孔型侧壁斜度角：θ＝15°

椭圆圆弧半径：R₁＝224mm

过渡圆弧半径：R₂＝85mm

根据现有技术情况，V₁及H₂机架的最大辊径可以达到815mm，按孔型吨位1万吨计算，12.5万吨的年产量需要重车孔型13次，取设计重车量为5mm/次，设想将轧辊报费直径定为750mm。表2给出本实施例的轧辊孔型尺寸及减面率等工艺参数。

表2

机架	辊径(mm)	孔型宽(mm)	孔型深(mm)	辊缝(mm)	轧速m/s	孔型面积mm2(轧件面积)	减面积(mm2)	减面率(％)	工作辊径(mm)	槽底辊径(mm)
											坯料	FO＝95991.4
V1新	815	336.00	296.0	30	.275	86177(85817)	10174	10.60	588.52	549.00
											旧	750	523.52	484.00
H2新	815								312.60	303.9					30	.320	73071(72583)	13234	15.42	611.25	541.10
		旧	750	546 25	476.10

由表2中给出的V₁及H₂机减的减面率可知本实施中两机架连轧的平均减面率仅为13.01％，与常规连轧方法18％的平均减面率相比，变形量减小了将近5％。根据《初轧初步设计》提供的轧机力能参数计算公式进行计算，结果表明V₁及H₂机架辊身危险断面处应力及辊径处应力均小于轧辊许用应力。现场轧制实验也证明，轧辊强度完全能够满足工艺要求。

与现有技术相比本发明所具有的优点是：本发明通过采取坯料尺寸形状选择及变形量控制等工艺措施，解决了长期以来制约大规格圆钢生产连轧化的轧辊强度问题，连轧生产使得机械设备得到了简化，轧制稳定性好，自动化程度高，生产效率、产品质量均获得大幅度提高。

Claims (6)

1.一种连轧生产直径200mm≤φ≤300mm的大规格圆钢的方法，其特征在于：坯料为大圆角中间方，其具体尺寸如下：

L＝φ+Δ

r＝40～80mm其中：L-坯料横断面的宽及高

φ-成品直径

Δ-坯料横断面的宽或高与成品直径之间的尺寸差，Δ＝10～30mm

r-坯料圆角半径采用椭一圆孔型系统，经两机架连轧出成品。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当成品直径250mm≤φ≤300mm时，所述坯料横截面宽或高与成品直径之间的尺寸差Δ＝10～20mm，坯料圆角半径r＝60～80mm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当成品直径200mm≤φ＜250mm时，所述坯料横截面宽或高与成品直径之间的尺寸差Δ＝20～30mm，坯料圆角半径r＝40～60mm。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于：当成品直径200mm≤φ＜250mm时，可在所述的由椭一圆孔型系统构成的两机架连轧前面增加两个机架，采用箱-方-椭-圆孔型系统，经四机架连轧出成品。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的椭圆孔型带有直线孔型侧壁，其孔型侧壁斜度角θ＝12～20°，直线侧壁与椭圆圆弧半径R₁之间采用圆弧R₂过渡。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的圆孔型采用切线扩张，其张开角α＝20～30°。

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