CN105665442A - 一种盘卷生产方法及其生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盘卷生产方法及其生产线，生产线包括加热炉，粗、中、预精轧、精轧机组、减定径机组、吐丝机、风冷线、集卷站等设备，坯料依次在上述设备上完成1)加热、2)粗轧及中轧、3)预精轧及精轧、4)减定径、5)吐丝、6)吐丝后快速冷却、7)风冷线控制冷却及8)集卷与打包步骤；本发明通过精准控制轧制温度，实现了临界奥氏体区控制轧制，实现了低温相变，减定径后轧件不经过水冷，直接进入吐丝机，有效避免了小规格穿水时的水堵现象，降低生产故障率，缩短了减定径至吐丝机间距，减少了冷却线长度；通过吐丝后两段水冷以及风冷结合，提高了冷却效率，实现了控制组织转变，降低了投资，提高了市场竞争力。

Description

一种盘卷生产方法及其生产线

技术领域

本发明属于冶金工业热轧盘条技术领域，具体涉及一种盘卷生产方法及其生产线。

背景技术

线材作为钢铁行业的重要产品之一，广泛用于建筑、机械及金属制品行业。近年来，产量持续增加，2014年产量达到1.54亿吨，达到中国粗钢总量的18.7％。

钢铁生产需消耗大量的能源，且对环境影响巨大，在当前能源与环境要求日益苛刻的条件下，降低生产能耗与提高钢材产品性能之间的矛盾愈演愈烈。

采用连铸连轧、热装热送、控轧控冷等方式可以有效降低能耗，同时可以在不添加微合金元素的前提下，通过低温大压下及快速冷却等生产方式，细化奥氏体晶粒，进而细化最终产品组织，通过细晶强化、相变强化等方式获得强度、塑性良好的产品。

采用低温大压下及快速冷却工艺可以有效细化晶粒，目前高速线材终轧工序主要通过摩根RSM减定径机组(Reducing&SizingMill)、达涅利TMB双模块机组(TwinModuleBlock)及西马克FRS柔性减定径机组(FlexibleReducing&Sizing)等装备来实现控制轧制的变形量。通过减定径前的水箱水量及水压变化控制减定径入口温度，通过减定径后的水箱水量及水压变化控制轧件进入吐丝机时的温度。

然而目前采用的减定径前后水冷方式控制线材温度存在如下问题：要保证线材进入减定径及吐丝机入口时的表面温度与截面温度梯度，轧件冷后需要较长的“回复段”，会增加生产线长度，使建设工程量增加，车间生产能耗增加、生产成本增加。如某高速线材生产线精轧机组出口至减定径入口间距为53m，减定径出口至吐丝机间距为24.5m。

为满足高速线材高品质钢生产需求，同时在目前钢铁产品的利润越来越薄的当下，该问题越发突出，在轧制生产工序不能减少的条件下，需要考虑优化整个车间其他工序环节，降低车间能耗及成本，提高车间生产效率和生产利润。

针对目前高速线材生产中存在的问题，本发明提出一种高强度高品质盘卷生产方法及生产线，有效减少轧线长度，减低工程投资和建设工程量，提高生产效率，减少生产运行中能耗，有效降低生产成本，提高生产利润，给企业带来显著经济效益，提升企业竞争力。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高强度高品质盘卷生产方法及其生产线，该生产方法与生产线投资及加工成本低，易于实现工业化生产，具有明显的经济效益，且能够显著提高线材性能。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种盘卷生产方法，依次包括以下步骤：

(1)加热：将钢坯加热到950℃～1250℃；

(2)粗轧及中轧：加热后的钢坯依次进入粗轧机组与中轧机组轧制，控制轧制温度，其中，钢坯粗轧温度控制在900℃～1200℃；

(3)预精轧及精轧：在预精轧机组间布置水箱，中轧后的轧件进入预精轧机组轧制，预精轧后轧件进行穿水冷却，后轧件进入精轧机组精轧，精轧机组入口温度控制在800～950℃；

(4)减定径：轧件进入减定径机组前穿水冷却，进入温度控制在730℃～850℃之间，进入后采用单道次大压下轧制；

(5)吐丝：经过减定径机组轧制变形的轧件进入吐丝机吐丝，吐丝温度控制在650℃～850℃之间；

(6)吐丝后快速冷却：吐丝后的轧件进入穿水冷却或者水雾冷却线，以≥10℃/s的冷却速度快速冷却至450℃～550℃之间，任一轧件温差控制在±30℃范围内；

(7)风冷线控制冷却：而后轧件进入风冷线冷却，风冷线风机开启程度控制在0～100％之间，冷却速度为0.1℃/s～5℃/s；

(8)集卷与打包：成型的带盘卷经风冷线后进入集卷站卷曲，盘卷集卷温度为250℃～450℃，随后盘卷进入PF线冷却，打包，下线，入库。

进一步，所述步骤(2)中单道次粗轧轧制的延伸系数控制在1.15～1.4之间。

进一步，所述步骤(7)中经风冷后轧件发生回复且回复温度高于650℃时，再次重复步骤(6)，确保冷却后表层温度为450℃～550℃时再次进入风冷线进行控制冷却。

进一步，螺纹钢轧制时减定径轧制道次为两道次，其他线材轧制时减定径轧制道次为四道次。

进一步，螺纹钢盘卷成品组织为形变诱导铁素体+贝氏体，优钢盘卷成品组织为细晶珠光体、超细晶珠光体或索氏体组织。

本发明还提供了一种适用于上述盘卷生产方法的生产线，包括依次设置在轧制中心线上的加热炉、粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、精轧机组、减定径机组、吐丝机、集卷站、PF线与打捆机，所述中轧机组、预精轧机组与精轧机组前均设有切头飞剪，所述预精轧机组与精轧机组后均设有水箱，所述吐丝机与集卷站之间设有风冷线，所述预精轧机组间设有水箱，所述吐丝机与风冷线之间设有水箱或水雾冷却段。

进一步，所述加热炉为步进梁式加热炉。

进一步，所述吐丝机与风冷线之间的水箱或水雾冷却段有两组，分别设置在风冷线入口端及中部处。

进一步，两组水箱或水雾冷却段间的距离为10m～60m。

本发明的有益效果在于：

1)通过精轧前后穿水冷却精确控制轧件进入精轧机组及减定径机组入口温度，实现了临界奥氏体区控制轧制，通过低温大压下变形实现相变强化来提高线材强度、塑性及韧性，减少了合金的加入，进一步降低了企业生产成本，提高企业的经济效益；如生产普通碳素带肋钢筋，其屈服强度在500MPa以上，抗拉强度在650MPa以上，延伸率在20％以上，冷弯、反冷弯完全能满足GB1499.2-2007标准，具有良好的塑韧性、焊接性和抗震性能。如生产轴承钢、帘线钢等钢种，其显微组织为细晶甚至超细晶珠光体组织，其屈服强度、抗拉强度、低温韧性均完全能满足标准要求；

2)减定径后轧件不经过水冷，直接进入吐丝机进行吐丝，缩短了减定径至吐丝机间的距离，减少了冷却线长度，减少厂方投资，取消该工艺区间穿水冷却装置，有效避免小规格穿水时的水堵现象，降低生产故障率；

3)吐丝机后的两段水冷或水雾大大提高了冷却效率，更易实现自动控制，提高了成材率，同时采用水冷或水雾冷却可以减少冷却线长度，减少厂方投资，提高市场竞争力；

4)生产的线材性能优异，组织稳定，具有较好的发展前景，符合可持续发展战略。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图所示，本发明中的盘卷生产方法，依次包括以下步骤：

(1)加热：采用步进梁式加热炉将钢坯加热到950℃～1250℃。

(2)粗轧及中轧：加热后的钢坯依次进入粗轧机组与中轧机组轧制，控制轧制温度，其中，钢坯粗轧温度控制在900℃～1200℃，单道次粗轧轧制的延伸系数控制在1.15～1.4之间。

(3)预精轧及精轧：在预精轧机组间布置水箱，中轧后的轧件进入预精轧机组轧制，在预精轧机组间布置水箱对进入预精轧机组的轧件进行水冷，预精轧后轧件进行穿水冷却，后轧件进入精轧机组精轧，精轧机组入口温度控制在800～950℃。

(4)减定径：轧件进入减定径机组前穿水冷却，此段穿水冷却的目的为精确控制减定径轧制温度范围在Ar3(铁碳合金冷却时自奥氏体A中开始析出F的临界温度线)附近内，进入温度控制在730℃～850℃之间，进入后采用单道次大压下轧制，通过此阶段轧制，使轧件发生形变以诱导铁素体相变。

(5)吐丝：经过减定径机组轧制变形的轧件经过夹送辊进入吐丝机吐丝，吐丝温度控制在650℃～850℃之间。

(6)吐丝后快速冷却：吐丝后的轧件进入穿水冷却或者水雾冷却线，以≥10℃/s的冷却速度快速冷却至450℃～550℃之间，任一轧件温差控制在±30℃范围内。

(7)风冷线控制冷却：而后轧件进入风冷线冷却，保证轧件发生贝氏体转变，风冷线风机开启程度控制在0～100％之间，冷却速度为0.1℃/s～5℃/s；风冷线风机开启程度根据需要开启，当风冷线风机关闭时，此步骤相当于保温，当风冷线风机完全开启时，此步骤相当于另一个快速冷却步骤；经风冷或保温后轧件发生回复且回复温度高于650℃时，再次重复步骤(6)，确保冷却后表层温度为450℃～550℃，促进超细晶珠光体或者索氏体转变，而后轧件再次进入风冷线进行控制冷却。

(8)集卷与打包：成型的带盘卷经风冷线后进入集卷站卷曲，盘卷集卷温度为250℃～450℃，随后盘卷进入PF线冷却，打包，下线，入库。

作为上述方案的进一步改进，螺纹钢轧制时减定径轧制道次为两道次，其他线材轧制时减定径轧制道次为四道次。通过各工艺过程的控制，以实现在临界奥氏体区轧制、表层芯部均匀变形(主要是指表层、芯部温度均匀)及均匀快速冷却，实现细化组织、控制组织形态，提高强韧性的目的。

采用该方法生产螺纹钢，其成品的显微组织为形变诱导铁素体+贝氏体，均为细晶粒或超细晶粒，晶粒尺寸小于3μm，具有较高的强度和塑韧性，由于组织为铁素体+贝氏体的软硬相结合，因此组织具有较低的屈强比，如生产普通碳素带肋钢筋，其屈服强度在500MPa以上，抗拉强度在650MPa以上，延伸率在20％以上，冷弯、反冷弯完全能满足GB1499.2-2007标准，具有良好的塑韧性、焊接性和抗震性能。若生产轴承钢、帘线钢等钢种，其显微组织为细晶珠光体甚至超细晶珠光体组织，其屈服强度、抗拉强度、低温韧性均完全能满足标准要求。

本发明还提供了一种适用于上述盘卷生产方法的生产线，包括依次设置在轧制中心线上的加热炉1、粗轧机组2、中轧机组3、预精轧机组4、精轧机组5、减定径机组6、吐丝机7、集卷站8、PF线与打捆机，所述中轧机组3、预精轧机组4与精轧机组5前均设有切头飞剪9，所述预精轧机组4与精轧机组5后均设有水箱10，所述吐丝机7与集卷站8之间设有风冷线11，所述预精轧机组4间设有水箱10，所述吐丝机7与风冷线11之间设有水箱10或水雾冷却段。

本实施例一方面在预精轧机组间加设水箱10，通过增加一个轧件降温过程以缩短生产线长度，使轧件进入精轧机组入口处的温度得到有效控制；另一方面，减定径机组6直接与吐丝机7相接，从减定径机组6出来的轧件不经过水冷直接进入吐丝机7；该区间取消了穿水冷却装置，而是通过吐丝机后方的水箱及风冷线进行冷却，不仅提高了冷却效率，实现了控制组织转变，显著提高了盘卷的强度、塑性及韧性，更缩短了减定径机组至吐丝机间的距离，减少了冷却线长度，降低了投资；有效避免了小规格穿水时的水堵现象，降低了生产故障率。

本实施例中的加热炉为步进梁式加热炉。

作为上述方案的进一步改进，所述吐丝机7与风冷线11之间的水箱10或水雾冷却段有两组，分别设置在风冷线11入口端及中部处；为保证盘卷冷却效果，两组水箱10或水雾冷却段间的距离为10m～60m。

实施例一

螺纹钢筋生产工艺具体如下：

(1)加热：采用步进梁式加热炉将钢坯加热到1000±50℃。

(2)粗轧及中轧：钢坯粗轧温度控制在1000℃～1100℃，轧制时每一架轧机前后均设有导卫，粗、中轧机组后设有飞剪，对轧制完成的钢坯进行切头，粗轧过程中控制每道次的延伸系数为1.25～1.3；控制温度，保证粗、中轧道次压下量，在此温度范围内轧制可以实现反复再结晶轧制，有利于细化奥氏体晶粒，还能降低粗、中轧机组轧辊损耗，提高利用率。

(3)预精轧及精轧：完成步骤(2)后的轧件进行预精轧机组轧制，预精轧机组间布置水箱进行穿水水冷，预精轧后轧件再次进行穿水冷却，而后轧件进入精轧机组进行精轧，另外精轧前设置精轧机入口温度控制在850℃；该阶段控制目的是为随后减定径区临界奥氏体区轧制提供基础。

(4)减定径：轧件进入减定径机组前穿水冷却，轧件进入减定径的温度控制在800±10℃，保证单道次大压下，采用两道次轧制成成品。通过此阶段轧制，轧件迅速发生形变诱导铁素体相变。

(5)吐丝：完成步骤(4)后的轧件不经水冷，直接进入吐丝机进行吐丝，轧件进入夹送辊吐丝机的温度控制在730±30℃之间。

(6)吐丝后水雾或喷水快速冷却：吐丝后，轧件进入穿水冷却或者水雾冷却线，保证轧件在此温度范围内以≥10℃/s的冷却速度快速冷却至贝氏体转变温度区间500±30℃，抑制先共析铁素体、珠光体转变。

(7)风冷线控制冷却(包含风冷及中间水冷)：轧件经水雾或者穿水冷却后，进入风冷线进行缓慢冷却，冷却速度1℃/s～5℃/s。在这一阶段，由于轧件发生贝氏体相变会产生大量的热量，导致轧件温升，因此为了保证最终轧件组织为形变诱导铁素体+贝氏体，且相变完成后的晶粒不再长大，风冷线风机开启程度控制在50％～100％范围。经风冷或者保温后，轧件发生回复，回复温度高于650℃时，再次进行穿水冷却或者水雾冷却线冷却，保证冷却后表层温度位于500±30℃，而后轧件在风冷线进行控制冷却。

(8)集卷及打包：成型的盘卷经风冷线后进入集卷站进行卷曲，集卷温度为350±50℃，随后盘卷进入PF线冷却，打包，下线，入库。

实施例二

优钢盘卷生产工艺具体如下：

(1)加热：采用步进梁式加热炉将钢坯加热到1000℃～1200℃。

(2)粗轧及中轧：钢坯粗轧温度控制在950℃～1150℃，轧制时每一架轧机前后均设有导卫，粗、中轧机组后设有飞剪，对轧制完成的钢坯进行切头，粗轧过程中控制每道次的延伸系数为1.2～1.35，控制温度，保证粗、中轧道次压下量，在此温度范围内轧制可以实现反复再结晶轧制，有利于细化奥氏体晶粒，还能降低粗、中轧机组轧辊损耗，提高利用率。

(3)预精轧及精轧：完成步骤(2)后的轧件进行预精轧机组轧制，预精轧机组间布置水箱进行穿水水冷，预精轧后轧件再次进行穿水冷却，而后轧件进入精轧机组进行精轧，另外精轧前设置精轧机入口温度控制在920℃；该阶段控制目的是为随后减定径区临界奥氏体区轧制提供基础。

(4)减定径：轧件进入减定径机组前穿水冷却，轧件进入减定径的温度控制在750±10℃，保证单道次大压下，采用四道次轧制成成品。

(5)吐丝：完成步骤(4)后的轧件不经水冷，直接进入吐丝机进行吐丝，轧件进入夹送辊吐丝机的温度控制在800±30℃之间。

(6)吐丝后水雾或喷水快速冷却：吐丝后，轧件进入穿水冷却或者水雾冷却线，保证轧件在此温度范围内以≥10℃/s的冷却速度快速冷却至贝氏体转变温度区间550±30℃，抑制先共析铁素体或二次渗碳体转变。

(7)风冷线控制冷却(包含风冷及中间水冷)：轧件经水雾或者穿水冷却后，进入风冷线进行缓慢冷却，冷却速度1℃/s～5℃/s。在这一阶段，由于轧件发生珠光体相变会产生大量的热量，导致轧件温升，因此为了保证最终轧件组织为为细晶甚至超细晶珠光体或者索氏体组织，且相变完成后的晶粒不再长大，风冷线风机开启程度控制在50％～100％范围。经风冷或者保温后，轧件发生回复，回复温度高于650℃时，再次进行穿水冷却或者水雾冷却线冷却，保证冷却后表层温度位于550±30℃，而后轧件在风冷线进行控制冷却。

(8)集卷及打包：成型的盘卷经风冷线后进入集卷站进行卷曲，集卷温度为400±50℃，随后盘卷进入PF线冷却，打包，下线，入库。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种盘卷生产方法，其特征在于依次包括以下步骤：

(1)加热：将钢坯加热到950℃～1250℃；

(2)粗轧及中轧：加热后的钢坯依次进入粗轧机组与中轧机组轧制，控制轧制温度，其中，钢坯粗轧温度控制在900℃～1200℃；

(3)预精轧及精轧：在预精轧机组间布置水箱，中轧后的轧件进入预精轧机组轧制，预精轧后轧件进行穿水冷却，后轧件进入精轧机组精轧，精轧机组入口温度控制在800～950℃；

(4)减定径：轧件进入减定径机组前穿水冷却，进入温度控制在730℃～850℃之间，进入后采用单道次大压下轧制；

(5)吐丝：经过减定径机组轧制变形的轧件进入吐丝机吐丝，吐丝温度控制在650℃～850℃之间；

(6)吐丝后快速冷却：吐丝后的轧件进入穿水冷却或者水雾冷却线，以≥10℃/s的冷却速度快速冷却至450℃～550℃之间，任一轧件温差控制在±30℃范围内；

(7)风冷线控制冷却：而后轧件进入风冷线冷却，风冷线风机开启程度控制在0～100％之间，冷却速度为0.1℃/s～5℃/s；

(8)集卷与打包：成型的带盘卷经风冷线后进入集卷站卷曲，盘卷集卷温度为250℃～450℃，随后盘卷进入PF线冷却，打包，下线，入库。

2.根据权利要求1所述的盘卷生产方法，其特征在于：所述步骤(2)中单道次粗轧轧制的延伸系数控制在1.15～1.4之间。

3.根据权利要求1所述的盘卷生产方法，其特征在于：所述步骤(7)中经风冷后轧件发生回复且回复温度高于650℃时，再次重复步骤(6)，确保冷却后表层温度为450℃～550℃时再次进入风冷线进行控制冷却。

4.根据权利要求1～3任一项所述的盘卷生产方法，其特征在于：螺纹钢轧制时减定径轧制道次为两道次，其他线材轧制时减定径轧制道次为四道次。

5.根据权利要求4所述的盘卷生产方法，其特征在于：螺纹钢盘卷成品组织为形变诱导铁素体+贝氏体，优钢盘卷成品组织为细晶珠光体、超细晶珠光体或索氏体组织。

6.一种应用于权利要求5所述盘卷生产方法的生产线，包括依次设置在轧制中心线上的加热炉、粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、精轧机组、减定径机组、吐丝机、集卷站、PF线与打捆机，所述中轧机组、预精轧机组与精轧机组前均设有切头飞剪，所述预精轧机组与精轧机组后均设有水箱，所述吐丝机与集卷站之间设有风冷线，其特征在于：所述预精轧机组间设有水箱，所述吐丝机与风冷线之间设有水箱或水雾冷却段。

7.根据权利要求6所述的盘卷生产线，其特征在于：所述加热炉为步进梁式加热炉。

8.根据权利要求6或7所述的盘卷生产线，其特征在于：所述吐丝机与风冷线之间的水箱或水雾冷却段有两组，分别设置在风冷线入口端及中部处。

9.根据权利要求8所述的盘卷生产线，其特征在于：两组水箱或水雾冷却段间的距离为10m～60m。