CN107470352A - 一种圆钢的轧制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种圆钢的轧制方法。包括：将坯材加热至第一设定温度范围；对坯材进行至少两组的有效高温轧制：以第一压下比对坯材进行第一组有效高温轧制；以第二压下比对坯材进行第二组有效高温轧制；相邻两个道次有效高温轧制作用的坯材的表面不同；对坯材进行塑形轧制，将坯材轧制成圆钢。本发明的圆钢的轧制方法，在有效温度范围内，设计合适的压下比，并改变对坯材轧制过程中的轧制面，可控制钢材内部金属流动，将矩形的坯材轧制为正方形坯材，进而轧制形成宏观偏析小的圆钢，从而提高了圆钢轧制的合格率，降低成产成本。

Description

一种圆钢的轧制方法
技术领域
本发明涉及钢材轧制领域，尤其涉及一种圆钢的轧制方法。
背景技术
近年来，随着我国国民经济的快速发展，各行业对高品质钢材的需求越来越大，同时对钢铁材料的内在质量要求也越来越高。
目前，国内汽车行业对齿轮零件的精度控制提出了更高的要求：合格率控制在6σ，即缺陷率控制在百万分之3.4，这对原材料的质量提出了更高的要求。
齿轮制造过程形变与钢材原料有着密切的关系，原材料制造过程中，由于材料凝固在固液两相区原子重新发生分配及液相沿枝晶流动而引起的区域性偏析。这种宏观偏析随着连铸断面的形状形成不同形状的锭型偏析。矩形铸坯存在成矩形的锭型偏析，轧制圆钢时，圆钢截面上形成相似于矩形的锭型偏析，这种不成圆周对称的宏观偏析，对下游客户制造齿轮过程热处理形变有严重的影响，尤其，当压缩比不足时(≤6)，该缺陷影响尤为明显，且长宽比越大，影响越严重。
这种偏析一旦形成，无法消除，只能通过改善其对称性，改善齿轮热处理形成的影响。
圆钢轧制过程，各道次压下量设计，翻钢方式设计没有连续温度变化中、不同形变量下，金属流动规律理论基础，轧制过程钢材内部金属流动不可控制，成材圆钢宏观偏析不可控。
发明内容
为了克服现有技术中轧制圆钢的过程中容易形成宏观偏析的技术问题，本发明提供了一种圆钢的轧制方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种圆钢的轧制方法，包括：
将坯材加热至第一设定温度范围；
对所述坯材进行至少两组的有效高温轧制：
以第一压下比对所述坯材进行第一组有效高温轧制，所述坯材在进行所述第一组有效高温轧制过程中至少经过一道次的有效高温轧制；
以第二压下比对所述坯材进行第二组有效高温轧制，所述坯材在进行所述第二组有效高温轧制过程中至少经过一道次的有效高温轧制；
其中，压下比为进行每道次轧制前坯材的横截面积和经过该道次轧制后坯材的横截面积之比；相邻两个道次有效高温轧制作用的坯材的表面不同；
对所述坯材进行塑形轧制，将所述坯材轧制成圆钢。
进一步来说，所述的圆钢的轧制方法中，进行每组有效高温轧制过程中，每道次的有效高温轧制的压下比为1.0～1.6。
进一步来说，所述的圆钢的轧制方法中，所述第一设定温度范围为1050～1300℃。
进一步来说，所述的圆钢的轧制方法中，进行至少两组所述有效高温轧制的过程中总压下比不小于3.5。
进一步来说，所述的圆钢的轧制方法中，相邻两个道次有效高温轧制作用的坯材的表面不同包括：
所述坯材的放置方向不变，相邻两个道次的有效高温轧制方向不同；或
每道次的有效高温轧制的方向相同，进行每道次的有效高温轧制后，对所述坯材进行翻钢作业。
进一步来说，所述的圆钢的轧制方法中，对坯材进行塑形轧制，将所述坯材轧制成圆钢步骤具体包括：
待所述坯材的温度降低至第二设定温度范围；
以第三压下比及第三压下量对所述坯材进行所述塑形轧制，所述坯材在塑形轧制过程中经过三道次的塑形轧制，相邻两个道次的塑形轧制的坯材的表面不同。
进一步来说，所述的圆钢的轧制方法中，所述第二设定温度范围为860～1050℃。
进一步来说，所述的圆钢的轧制方法中，对所述坯材进行塑形轧制，将坯材轧制成圆钢步骤之后还包括：
对圆钢进行锯切定尺，以得到设定长度的圆钢；
将圆钢进行冷却后，对圆钢进行探伤；
对探伤后的圆钢进行精整。本发明的有益效果是：本发明的圆钢的轧制方法，在有效温度范围内，设计合适的压下比，并改变对坯材轧制过程中的轧制面，可控制钢材内部金属流动，将矩形的坯材轧制为正方形坯材，进而轧制形成宏观偏析小的圆钢，从而提高了圆钢轧制的合格率，降低成产成本。
附图说明
图1表示本发明实施例中圆钢的轧制方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
参照图1所示，本发明提供了一种圆钢的轧制方法，包括：步骤1，将坯材加热至第一设定温度范围。步骤2，对坯材进行至少两组的有效高温轧制：以第一压下比对坯材进行第一组有效高温轧制，坯材在第一组有效高温轧制过程中至少经过一道次的有效高温轧制；以第二压下比对坯材进行第二组有效高温轧制，坯材在第二组有效高温轧制过程中至少经过一道次的有效高温轧制；相邻两个道次有效高温轧制作用的坯材的表面不同。步骤3，对坯材进行塑形轧制，将坯材轧制成圆钢。
具体来说，本发明的圆钢的轧制的方法，设定利于轧制坯材的第一顶设温度，并将坯材加入至第一预设温度范围后进行有效高温轧制。加温后，对坯材进行多组有效高温轧制，以使得坯材最后被轧制成的圆钢的偏析减小。详细来说，对坯材进行多组有效高温轧制的过程中，每组有效高温轧制过程至少包括经过一道次的有效高温轧制，进行每组有效高温轧制均设定一个合适的压下比，这样最后得到的圆钢才能满足要求。为了实现塑形轧制过程中圆钢的偏析长宽比减少，在每组的每道次的有效高温轧制作用的坯材的表面与相邻道次的有效高温轧制作用的坯材的表面不同，这样能对坯材的不同表面进行轧制，并通过合适的压下比，以达到坯材进行有效高温轧制后得到偏析较小的方向坯材，进而得到偏析长宽比近似为1的圆钢。
进一步来说，进行每组效高温轧制过程中，每道次的有效高温轧制的压下比为1.0～1.6。其中，压下比为进行每道次轧制前坯材的横截面积和经过该道次轧制后坯材的横截面积之比。每组的每道次选择合适的压下比，能够将坯材轧制成偏析长宽比近似为1的圆钢。
另外，进行有效高温轧制之前，将坯材的温度加温到第一设定温度范围，即1050～1300℃之间，在此温度区间轧制的坯材的可加工性较高。
在进行高温有效轧制的过程中，总压下比不小于3.5；也就是说，进行第一组的第一道次的高温有效轧制之前坯材的横截面积S1与进行最后一组的最后一道次的高温有效轧制之后坯材的横截面积S2之比不小于3.5，这样才能将坯材轧制成合适加工圆钢的方坯材。
需要说明的是，根据不同的轧制工艺及轧制装备，可以通过不同方式实现相邻两个道次有效高温轧制作用的坯材的表面的改变。
第一种方式，轧制装备在进行有效高温轧制的过程中，坯材放于轧制的传送带上，坯材的放置状态不变，相邻两个道次的有效高温轧制方向不同。举例来说，第一组的第一道次的有效高温轧制时，辊机轧制坯材的上下两个表面；坯材的放置状态不进行变动，坯材在传送带上被传送到第一组的第二道次的轧机位置，进行第一组的第二道次的有效高温轧制时，辊机轧制坯材的左右两个表面；坯材的放置状态不进行变动，坯材在传送带上被传送到第二组的第一道次的轧机位置，进行第二组的第一道次的有效高温轧制时，辊机轧制坯材的上下两个表面；以后的轧制过程如此进行。
第二种方式，每道次的有效高温轧制的方向相同，进行每道次的有效高温轧制后，对坯材进行翻钢作业。也就是说，每道次的辊机均沿竖直方向设置，也就是沿竖直方向滚压坯材。进行每道次的轧制后，对坯材进行翻钢，也就是说，将坯材置于传送带的状态进行改变，将坯材沿其长度方向进行翻转。即进行第一组的第一道次的高温有效轧制后，将坯材的沿其长度方向翻转90度，以便下次轧制坯材不同的表面。
进行完高温有效轧制后，对坯材进行塑形轧制，以将方形坯材轧制成圆钢。对坯材进行塑形轧制，将坯材轧制成圆钢具体包括：待坯材的温度降低至第二设定温度范围第二设定温度范围为860～1050℃。以第三压下比及第三压下量对坯材进行塑形轧制，坯材在塑形轧制过程中经过三道次的塑形轧制，相邻两个道次的塑形轧制的坯材的表面不同。
进行完高温有效轧制后，坯材的温度降低至860～1050℃，以便对其进行塑形。进行每道次的塑形轧制过程中，为了获得最终的偏析长宽比近似为1的圆钢，需要对进行完效高温轧制的坯材再进行至少三道次的塑形轧制，进行塑形轧制的过程中，相邻两个道次的塑形轧制的坯材的表面不同，通过轧制坯材的不同表面，以使得最后的圆钢的横截面更接近圆形，达到更好的塑形效果。
对坯材进行塑形轧制，将坯材轧制成圆钢步骤之后还包括：对圆钢进行锯切定尺，以得到设定长度的圆钢，满足不同的需求；将圆钢进行冷却后，对圆钢进行探伤，避免圆钢的质量出现问题，影响后续加工；对探伤后的圆钢进行精整，并进行包装入库。
总结来说，本发明的圆钢的轧制方法中，坯材在第一设定温度范围，塑性较好，发生形变时，钢材内部发生金属方向性流动。通过实验摸索计算处在第一设定温度范围，即1050～1300℃之间，钢材形变过程中金属流动规律，发现通过控制每组的每个道次的有效高温轧制的压下量及翻钢方式，可以对轧制过程中金属的流动进行有效的控制，从而改善圆钢材料截面的宏观偏析的对称性，改善钢材的偏析情况，从而改善材料对热处理形变的影响。
下面以实际生产的轧制过程为例，来详细介绍本发明的圆钢的轧制方法。
本实施例中，详细介绍了连铸坯280mm×320mm轧制直径为160mm圆钢的轧制过程。参照表1所示，计算设定在高温有效轧制过程中坯材的设计温度，通过设定计算每组高温有效轧制的每个轧制道次下压比的分布，每个道次压下比的控制直接影响到每个道次的下压量，每个道次轧制后均进行翻钢作业。本实施例的轧制过程中，高温有效轧制过程分为3组，每组轧制过程包括两个道次的轧制。每组轧制的压下比即为该组进行高温有效轧制前坯材的横截面积与进行完该组轧制后的坯材的横截面积的壁纸。在高温区(≥1100℃)轧制前六个道次的下压比的分布及翻钢方式，已经通过实验，证实了设计方案的可行性。圆钢经锻打为齿轮，热处理形变严重，一次合格率97％，可满足正常生产需求，减少了不良的产品率，降低了生产成本。
表1圆钢轧制过程的道次部分设计表
1组 2组 3组 4组
轧制道次 2 2 2 3
压下比 1.1～1.4 1.2～1.7 1.2～1.6 1.50～1.90
设计温度℃ 1100～1300 1100～1300 1100～1300 860～1050
压下量mm 70～120 80～140 70～130 90～180
翻钢方式 翻钢2次 翻钢2次 翻钢2次 翻钢3次
根据矩形坯低倍检验的锭型偏析长宽比，在有效温度范围内，设计矩形坯压下比及翻钢方式，可控制坯材内部金属流动，将矩形的坯材轧制为正方形，从而得到圆钢的锭型偏析较小，为后续加工齿轮的合格率提供了保证。
以上的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种圆钢的轧制方法，其特征在于，包括：
将坯材加热至第一设定温度范围；
对所述坯材进行至少两组的有效高温轧制：
以第一压下比对所述坯材进行第一组有效高温轧制，所述坯材在进行所述第一组有效高温轧制过程中至少经过一道次的有效高温轧制；
以第二压下比对所述坯材进行第二组有效高温轧制，所述坯材在进行所述第二组有效高温轧制过程中至少经过一道次的有效高温轧制；
其中，压下比为进行每道次轧制前坯材的横截面积和经过该道次轧制后坯材的横截面积之比；相邻两个道次有效高温轧制作用的坯材的表面不同；
对所述坯材进行塑形轧制，将所述坯材轧制成圆钢。
2.如权利要求1所述的圆钢的轧制方法，其特征在于，进行每组有效高温轧制过程中，每道次的有效高温轧制的压下比为1.0～1.6。
3.如权利要求1所述的圆钢的轧制方法，其特征在于，所述第一设定温度范围为1050～1300℃。
4.如权利要求1所述的圆钢的轧制方法，其特征在于，进行至少两组所述有效高温轧制的过程中总压下比不小于3.5。
5.如权利要求1所述的圆钢的轧制方法，其特征在于，其特征在于，相邻两个道次有效高温轧制作用的坯材的表面不同包括：
所述坯材的放置方向不变，相邻两个道次的有效高温轧制方向不同；或
每道次的有效高温轧制的方向相同，进行每道次的有效高温轧制后，对所述坯材进行翻钢作业。
6.如权利要求1所述的圆钢的轧制方法，其特征在于，对坯材进行塑形轧制，将所述坯材轧制成圆钢步骤具体包括：
待所述坯材的温度降低至第二设定温度范围；
以第三压下比及第三压下量对所述坯材进行所述塑形轧制，所述坯材在塑形轧制过程中经过三道次的塑形轧制，相邻两个道次的塑形轧制的坯材的表面不同。
7.如权利要求6所述的圆钢的轧制方法，其特征在于，所述第二设定温度范围为860～1050℃。
8.如权利要求1所述的圆钢的轧制方法，其特征在于，对所述坯材进行塑形轧制，将坯材轧制成圆钢步骤之后还包括：
对圆钢进行锯切定尺，以得到设定长度的圆钢；
将圆钢进行冷却后，对圆钢进行探伤；
对探伤后的圆钢进行精整。
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