CN107803401B - 一种球扁钢的轧制装置及轧制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种球扁钢的轧制装置及轧制方法，所述轧制装置包括：粗轧机、精轧机组，在粗轧机上连续布置立轧孔、平轧孔、预成型孔；精轧机组位于粗轧机后，由3‑5架轧机组成，精轧机组上布置有精轧孔型；所述预成型孔的形状为两个球扁钢组合在一起的形状，该两个球扁钢的腹板连接在一起，球头分别位于相连腹板端部的两侧；所述精轧孔型与预成型孔的形状相同，且精轧孔型的孔型尺寸从第一架精轧机到最后一架精轧机逐步接近成品球扁钢尺寸。本发明轧制成本低，球扁钢易于剖分。
Description
技术领域
本发明涉及冶金机械设备技术领域，特别涉及一种球扁钢的轧制装置及轧制方法。
背景技术
球扁钢由扁平的腹板和球状的球头构成，是一种形状特殊的型钢，广泛应用于船舶、桥梁和机械领域，用来进行结构加强，近年来随着造船业的高速发展，球扁钢在船舶行业的应用越来月广泛，应用量也越来越大，已逐渐成为造船用钢除钢板外的第二大钢铁材料。粗略计算，球扁钢年需求量已达上百万吨。在此强劲需求下，国内球扁钢的生产企业也越来越多，生产方法也多种多样，但主要生产方法仍为轧制生产。
目前，常用的轧制方法为，采用矩形坯通过多个切分孔、预成型孔和成型孔组成，最终轧制成标准球扁钢形状，该工艺适合小型轧钢设备生产，但生产效率低，轧制孔型多，轧辊投入和消耗大，且由于球扁钢球头和腹板厚度差异大，轧后冷却不均，弯曲严重，给矫直和成品外形控制造成不良影响。
公开号为CN101190442A的中国专利公开了一种球扁钢生产工艺，钢坯→加热→对称轧制→矫直→剖分，其特点是采用对称轧制及矫直后加剖分工艺，轧机各道次孔型由两个对称相等的球扁钢孔型构成。该发明解决了目前大、中型轧机不能生产小型号球扁钢、对称轧制及剖分技术不能生产球扁钢的问题，能够显著提升产量。该专利由于采用轴对称轧制，两个球头位于腹板的同一侧，形成类似于槽钢的形状，不可避免会在轧制时产生槽钢轧制容易出现的轧件翘头、叩头问题，轻者冲击机后导卫或辊道，下一道次无法顺利咬入孔型导致轧制废品，重者造成本道次缠辊事故，导致轧机停车甚至断辊事故。
公开号为CN105478470A的中国专利公开了一种球扁钢的生产工艺，属于金属轧制领域，生产工艺步骤包括：(1)BD1轧制；(2)BD2轧制；(3)DRDF轧制；(4)初料冷却；(5)冷却好的初料进行剖分、矫直。与现有技术相比较具有钢坯、轧辊通用性好；终产品规格范围大、质量好的特点。该发明与公开号为CN101190442A的中国专利近似，但在两个球扁钢腹板连接位置有一凹陷，凹陷处厚度小于腹板厚度，从而使剖分更加容易。但该专利的不足之处在于，在剖分工序，为了防止剖偏，对中装置会从两侧夹紧轧件进行剖分，而该专利两个对称球扁钢腹板连接处有一凹陷，凹陷处厚度小于球扁钢腹板处的厚度，且两个对称球扁钢腹板上夹角小于180°，在夹紧力作用下，很容易在中间凹陷处弯曲变形，导致剖分废品。
发明内容
本发明的目的在于，提供了一种球扁钢的轧制装置，能够高效、稳定、低成本生产球扁钢。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种球扁钢的轧制装置，所述轧制装置包括：粗轧机、精轧机组，在粗轧机上连续布置立轧孔、平轧孔、预成型孔；精轧机组位于粗轧机后，由3-5架轧机组成，精轧机组上布置有精轧孔型；
所述预成型孔的形状为两个球扁钢组合在一起的形状，该两个球扁钢的腹板连接在一起，球头分别位于相连腹板端部的两侧；
所述精轧孔型与预成型孔的形状相同，且精轧孔型的孔型尺寸从第一架精轧机到最后一架精轧机逐步接近成品球扁钢尺寸(也就是说，顺着轧制顺序，所布置的精轧孔型的孔型尺寸成梯度减少，直至最后一个精轧孔型轧制完成后，其所得产品的尺寸即为成品球扁钢尺寸，具体每一个精轧孔型的孔面积以及孔尺寸逐步减少多少，可以依据现有技术进行计算)。
优选地，所述立轧孔和平轧孔均为箱型孔。
优选地，所述精轧机组由3-5架轧机成横列或串列布置，每架轧机上布置1-3个精轧孔型。
本发明中，所述轧制装置还包括位于精轧机组后的气枪，气枪设置在辊道的上方，对准成品轧件，喷出高压空气，将流到轧件上面的轧机冷却水立即除去，防止轧件冷却不均。
本发明还提供了基于上述球扁钢的轧制装置的轧制方法，所述轧制方法包括以下步骤：连铸板坯、加热、除鳞、粗轧、二次除鳞、精轧、冷却；
其中，连铸板坯厚度为50-200mm；粗轧开轧温度1100-1200℃，粗轧结束温度为900-1050℃，往复轧制3-7道次，轧制出组合球扁钢外形；精轧开轧温度850-1000℃，精轧结束温度为800-900℃，轧制3-5道次，轧制出组合球扁钢成品。
优选地，连铸板坯厚度范围为80-150mm。
所述的立轧孔和平轧孔均为箱型孔，在生产较薄规格时，用于减小坯料的高度和宽度，为预成型孔提供合适的尺寸，这样就可以采用一套孔型生产多个规格的球扁钢。
所述的预成型孔的形状为两个球扁钢组合在一起的形状，如图1所示，该形状由三部分构成，下斜腿1、组合腹板2和上斜腿3，上斜腿3由下斜腿1围绕孔型中心点旋转180°形成，三部分的位置关系为，下斜腿1和上斜腿3分别位于组合腹板2的两端，下斜腿1位于组合腹板2的一侧，上斜腿3位于组合腹板2的另一侧，组合腹板2与水平方向有一夹角(比如2-15°)，使下斜腿1位置上升，上斜腿3位置下降。
所述的精轧孔型与预成型孔形状相似，但孔型尺寸从第一架精轧机到最后一架精轧机越来越接近成品尺寸，用于将粗轧成型的轧件精加工成精度高、形状规整的成品轧件。
所述的气枪位于连轧机后，辊道的上方，对准成品轧件，能够喷出高压空气，将流到轧件上面的轧机冷却水立即除去，防止轧件冷却不均，对性能造成不利影响。
本发明的有益效果是，通过预成型孔的设计，使轧制出的成品形状为两个球扁钢的组合结构，其形状为两个球扁钢的腹板端部对接，右半部分由左半部分旋转180°得到，本发明生产出的轧件可以通过后序剖分工艺剖分成两个球扁钢，但与现有技术相比，本发明采用非轴对称方法生产球扁钢，可彻底杜绝轴对称设计带来的轧制容易出现的轧件翘头、叩头、冲击导卫、断辊等问题。由于本发明的腹板为平面结构，且中间无凹陷，消除了剖分时对中夹紧导致的腹板弯曲变形，具有良好的对中效果。孔型腹板的倾斜设计(与水平方向夹角2°-15°)，可以减小两侧腿端的高度差，从而减小轴向力，提升孔型轧制精度，也能显著降低孔型磨损与修车量，降低轧辊消耗，节省成本。
采用连铸板坯的设计，基本不用或只用一道平轧，与现有技术比，能够减少3-7道平轧缩料和切分道次，实现快速成型，生产成本低，效率高。
综上，本发明提供一种球扁钢轧制装置及工艺，可以轧制出非轴对称的组合形球扁钢，与现有球扁钢生产技术比，具有轧制道次少，生产稳定不易出事故，生产成本低，效率高的特点。
附图说明
图1为本发明的预成型孔结构示意图；
附图标记：1、下斜腿；2、组合腹板；3、上斜腿。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
实施例1：
一种球扁钢的轧制装置，所述轧制装置包括：粗轧机、精轧机组、气枪，在粗轧机上连续布置立轧孔、平轧孔、预成型孔；精轧机组位于粗轧机后，由3-5架轧机组成，精轧机组上布置有精轧孔型；
所述预成型孔的形状为两个球扁钢组合在一起的形状，该两个球扁钢的腹板连接在一起，球头分别位于相连腹板端部的两侧；
所述精轧孔型与预成型孔的形状相同，且精轧孔型的孔型尺寸从第一架精轧机到最后一架精轧机逐步接近成品球扁钢尺寸；气枪位于连轧机后。
立轧孔和平轧孔均为箱型孔，在生产较薄规格时，用于减小坯料的高度和宽度，为预成型孔提供合适的尺寸，这样就可以采用一套孔型生产多个规格的球扁钢。
预成型孔的形状为两个球扁钢组合在一起的形状，如图1所示，该形状由三部分构成，下斜腿1、组合腹板2和上斜腿3，上斜腿3由下斜腿1围绕孔型中心点旋转180°形成，三部分的位置关系为，下斜腿1和上斜腿3分别位于组合腹板2的两端，下斜腿1位于组合腹板2的一侧，上斜腿3位于组合腹板2的另一侧，组合腹板2与水平方向夹角为2°，使下斜腿1位置上升，上斜腿3位置下降。
精轧机组由3架轧机成横列或串列布置，每架轧机上布置1个精轧孔。
精轧孔与预成型孔形状相似，但孔型尺寸从第一架精轧机到最后一架精轧机越来越接近成品尺寸，用于将粗轧成型的轧件精加工成精度高、形状规整的成品轧件。
气枪位于连轧机后，辊道的上方，对准成品轧件，能够喷出高压空气，将流到轧件上面的轧机冷却水立即除去，防止轧件冷却不均，对性能造成不利影响。
本发明提供的轧制方法如下：
一种球扁钢轧制方法，其包括：连铸板坯、加热、除鳞、粗轧、二次除鳞、精轧、冷却。
连铸板坯厚度为100mm。
粗轧采用两辊可逆粗轧机，粗轧开轧温度1100℃，粗轧结束温度为1000℃，往复轧制3道次。精轧开轧温度900℃，精轧结束温度为850℃，轧制3道次。
实施例2：
一种球扁钢的轧制装置，所述轧制装置包括：粗轧机、精轧机组、气枪，在粗轧机上连续布置立轧孔、平轧孔、预成型孔；精轧机组位于粗轧机后，由3-5架轧机组成，精轧机组上布置有精轧孔型；
所述预成型孔的形状为两个球扁钢组合在一起的形状，该两个球扁钢的腹板连接在一起，球头分别位于相连腹板端部的两侧；
所述精轧孔型与预成型孔的形状相同，且精轧孔型的孔型尺寸从第一架精轧机到最后一架精轧机逐步接近成品球扁钢尺寸；气枪位于连轧机后。
立轧孔和平轧孔均为箱型孔，在生产较薄规格时，用于减小坯料的高度和宽度，为预成型孔提供合适的尺寸，这样就可以采用一套孔型生产多个规格的球扁钢。
预成型孔的形状为两个球扁钢组合在一起的形状，如图1所示，该形状由三部分构成，下斜腿1、组合腹板2和上斜腿3，上斜腿3由下斜腿1围绕孔型中心点旋转180°形成，三部分的位置关系为，下斜腿1和上斜腿3分别位于组合腹板2的两端，下斜腿1位于组合腹板2的一侧，上斜腿3位于组合腹板2的另一侧，组合腹板2与水平方向有15°夹角，使下斜腿1位置上升，上斜腿3位置下降。
精轧机组由3架轧机成横列或串列布置，每架轧机上布置1个精轧孔。
精轧孔与预成型孔形状相似，但孔型尺寸从第一架精轧机到最后一架精轧机越来越接近成品尺寸，用于将粗轧成型的轧件精加工成精度高、形状规整的成品轧件。
气枪位于连轧机后，辊道的上方，对准成品轧件，能够喷出高压空气，将流到轧件上面的轧机冷却水立即除去，防止轧件冷却不均，对性能造成不利影响。
本发明提供的轧制方法如下：
一种球扁钢轧制方法，其包括：连铸板坯、加热、除鳞、粗轧、二次除鳞、精轧、冷却。
连铸板坯厚度为150mm。
粗轧采用两辊可逆粗轧机，粗轧开轧温度1150℃，粗轧结束温度为1020℃，往复轧制5道次。精轧开轧温度950℃，精轧结束温度为880℃，轧制4道次。
实施例3：
一种球扁钢的轧制装置，所述轧制装置包括：粗轧机、精轧机组、气枪，在粗轧机上连续布置立轧孔、平轧孔、预成型孔；精轧机组位于粗轧机后，由3-5架轧机组成，精轧机组上布置有精轧孔型；
所述预成型孔的形状为两个球扁钢组合在一起的形状，该两个球扁钢的腹板连接在一起，球头分别位于相连腹板端部的两侧；
所述精轧孔型与预成型孔的形状相同，且精轧孔型的孔型尺寸从第一架精轧机到最后一架精轧机逐步接近成品球扁钢尺寸；气枪位于连轧机后。
立轧孔和平轧孔均为箱型孔，在生产较薄规格时，用于减小坯料的高度和宽度，为预成型孔提供合适的尺寸，这样就可以采用一套孔型生产多个规格的球扁钢。
预成型孔的形状为两个球扁钢组合在一起的形状，如图1所示，该形状由三部分构成，下斜腿1、组合腹板2和上斜腿3，上斜腿3由下斜腿1围绕孔型中心点旋转180°形成，三部分的位置关系为，下斜腿1和上斜腿3分别位于组合腹板2的两端，下斜腿1位于组合腹板2的一侧，上斜腿3位于组合腹板2的另一侧，组合腹板2与水平方向有6°夹角，使下斜腿1位置上升，上斜腿3位置下降。
精轧机组由3架轧机成横列或串列布置，每架轧机上布置1个精轧孔。
精轧孔与预成型孔形状相似，但孔型尺寸从第一架精轧机到最后一架精轧机越来越接近成品尺寸，用于将粗轧成型的轧件精加工成精度高、形状规整的成品轧件。
气枪位于连轧机后，辊道的上方，对准成品轧件，能够喷出高压空气，将流到轧件上面的轧机冷却水立即除去，防止轧件冷却不均，对性能造成不利影响。
本发明提供的轧制方法如下：
一种球扁钢轧制方法，其包括：连铸板坯、加热、除鳞、粗轧、二次除鳞、精轧、冷却。
连铸板坯厚度为200mm。
粗轧采用两辊可逆粗轧机，粗轧开轧温度1200℃，粗轧结束温度为1000℃，往复轧制7道次。精轧开轧温度950℃，精轧结束温度为800℃，轧制5道次。
实施例4：
一种球扁钢的轧制装置，所述轧制装置包括：粗轧机、精轧机组、气枪，在粗轧机上连续布置立轧孔、平轧孔、预成型孔；精轧机组位于粗轧机后，由3-5架轧机组成，精轧机组上布置有精轧孔型；
所述预成型孔的形状为两个球扁钢组合在一起的形状，该两个球扁钢的腹板连接在一起，球头分别位于相连腹板端部的两侧；
所述精轧孔型与预成型孔的形状相同，且精轧孔型的孔型尺寸从第一架精轧机到最后一架精轧机逐步接近成品球扁钢尺寸；气枪位于连轧机后。
立轧孔和平轧孔均为箱型孔，在生产较薄规格时，用于减小坯料的高度和宽度，为预成型孔提供合适的尺寸，这样就可以采用一套孔型生产多个规格的球扁钢。
预成型孔的形状为两个球扁钢组合在一起的形状，如图1所示，该形状由三部分构成，下斜腿1、组合腹板2和上斜腿3，上斜腿3由下斜腿1围绕孔型中心点旋转180°形成，三部分的位置关系为，下斜腿1和上斜腿3分别位于组合腹板2的两端，下斜腿1位于组合腹板2的一侧，上斜腿3位于组合腹板2的另一侧，组合腹板2与水平方向有12°夹角，使下斜腿1位置上升，上斜腿3位置下降。
精轧机组由3架轧机成横列或串列布置，每架轧机上布置1个精轧孔。
精轧孔与预成型孔形状相似，但孔型尺寸从第一架精轧机到最后一架精轧机越来越接近成品尺寸，用于将粗轧成型的轧件精加工成精度高、形状规整的成品轧件。
气枪位于连轧机后，辊道的上方，对准成品轧件，能够喷出高压空气，将流到轧件上面的轧机冷却水立即除去，防止轧件冷却不均，对性能造成不利影响。
本发明提供的轧制方法如下：
一种球扁钢轧制方法，其包括：连铸板坯、加热、除鳞、粗轧、二次除鳞、精轧、冷却。
连铸板坯厚度为150mm。
粗轧采用两辊可逆粗轧机，粗轧开轧温度1100℃，粗轧结束温度为900℃，往复轧制7道次。精轧开轧温度850℃，精轧结束温度为800℃，轧制3道次。
综上所述，本发明通过预成型孔的设计，使轧制出的成品形状为两个球扁钢的组合结构，使生产出的轧件可以通过后序剖分工艺剖分成两个球扁钢，避免了现有技术存在的轧制容易出现的轧件翘头、叩头、冲击导卫、断辊剖分对中变形等问题，提升了孔型轧制精度，显著降低了孔型磨损与修车量，节省成本效果显著。本发明采用连铸板坯的轧制方法，基本不用或只用一道平轧，与现有技术比，能够显著减少平轧缩料和切分道次，实现快速成型，生产成本低，效率高。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照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该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种球扁钢的轧制装置，所述轧制装置包括：粗轧机、精轧机组，在粗轧机上连续布置立轧孔、平轧孔、预成型孔；精轧机组位于粗轧机后，由3-5架轧机组成，精轧机组上布置有精轧孔型；其特征在于，
所述预成型孔的形状为两个球扁钢组合在一起的形状，该两个球扁钢的腹板连接在一起形成组合腹板，球头分别位于相连腹板端部的两侧；
所述精轧孔型与预成型孔的形状相同，顺着轧制顺序，所布置的精轧孔型的孔型尺寸成梯度减少，直至最后一个精轧孔型轧制完成后，其所得产品的尺寸即为成品球扁钢尺寸；
组合腹板与水平方向有2-15°的夹角，减小两侧腿端的高度差；连铸板坯厚度范围为80-150mm。
2.根据权利要求1所述的球扁钢的轧制装置，其特征在于，所述立轧孔和平轧孔均为箱型孔。
3.根据权利要求1所述的球扁钢的轧制装置，其特征在于，所述精轧机组由3-5架轧机成横列或串列布置，每架轧机上布置1-3个精轧孔型。
4.根据权利要求1所述的球扁钢的轧制装置，其特征在于，所述轧制装置还包括位于精轧机组后的气枪，气枪设置在辊道的上方，对准成品轧件，喷出高压空气，将流到轧件上面的轧机冷却水立即除去，防止轧件冷却不均。
5.基于权利要求1-4任一项所述球扁钢的轧制装置的轧制方法，所述轧制方法包括以下步骤：连铸板坯、加热、除鳞、粗轧、二次除鳞、精轧、冷却；
其中，粗轧开轧温度1100-1200℃，粗轧结束温度为900-1050℃，往复轧制3-7道次，轧制出组合球扁钢外形；精轧开轧温度850-1000℃，精轧结束温度为800-900℃，轧制3-5道次。
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