CN108246801B - 一种大规格非调质钢轧制设备及其轧制生产方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种大规格非调质钢轧制设备及其轧制生产方法，通过控温轧制，稳定控制大规格非调质钢棒材的终轧温度，实现低温变形，细化晶粒，从而使大规格非调质钢在保证高强度的同时，塑、韧性明显提高；通过轧后干预控制冷却，控制大规格非调质圆钢中微合金化元素的的沉淀强化、析出强化及显微组织的转变，得到稳定的金相组织和综合力学性能；该方法在保证产品表面质量的同时，避免了大规格圆钢生产线无法实现控轧控冷的不足；由该方法获得的大规格非调质圆钢，避免了传统水箱易对轧件表面产生划伤，控制氧化铁皮，提高轧材表面质量；且钢的力学性能稳定，满足非调质钢控轧控冷要求，从而稳定了大规格非调质钢的机械性能。
Description
技术领域
本发明涉及到钢轧制设备及其轧制方法，具体涉及到一种大规格非调质钢轧制设备及其轧制生产方法，属于钢铁材料轧制加工领域。
背景技术
非调质钢是一种新型的机械结构用钢。与传统的、经调质处理的机械结构钢相比较，其化学成分、生产工艺、力学性能、工艺性能和技术经济方面具有其特点。参考：董成瑞等，微合金调质钢，2000.1 5。
由于非调质钢在机加工过程中免去调质工序，所以在降本增效方面表现尤为突出，是汽车结构件用钢的发展方向，有重要的社会效益和经济效益。
汽车发动机连杆是发动机中的重要零件，为了保证发动机的可靠性，要求连杆材料剧透良好的综合力学性能，通常采用调质钢。近年国外开发了裂解连杆大小头结合面的工艺，该工艺不但解决了连杆的装配失圆问题，而且节省了机械加工工序，降低了生产成本，具有技术上的先进性，裂解连杆材料为高碳微合金非调质钢。参考：曹正、史万富等，高碳微合金非调质钢连杆研究，汽车工艺与材料，1003-8817（2000）12-0024-04。
现有的机械结构用钢生产，如涨断连杆、曲轴用大规格非调质钢的主要工艺流程为：转炉/电炉—LF+真空脱气精炼—连铸—加热—轧制成材，但由于轧钢工序由于坯料端面大，轧件温度高，传统设计无控轧控冷设施，这成为大规格非调质钢的组织和性能控制的难题，生产大规格非调质钢，主要存在以下难点：
1、为提高钢的易切削性，钢中加入了较高含量的S，FeS与Fe形成低熔点共晶体，使钢材变脆，弱加热、轧制工艺不当时，易出现表面裂纹。
2、为提高钢的强度，钢中加入了较高含量的N，裂纹敏感性强，降低钢的塑性、韧性，当氮与微合金元素不能完全固溶时，起不到强化、细化晶粒的作用，将会变成有害元素，影响钢材的力学性能和表面质量。
3、为保证大规格非调质钢的强度和韧性，轧制加热质量和控轧控冷是该钢生产与控制的难点和关键点，加热温度过低，微合金元素不能完全固溶，加热温度过高，晶粒粗化；大规格非调质钢，由于端面大，散热缓慢，过程温度和轧后冷速是控制难点。国内大规格棒材生产线采用常规工艺无法保证强度，塑性、韧性更无法保证。
4、国内现有的大规格圆钢生产线，不同于高线和螺纹钢生产线，都未配置穿水冷却装置，小规格棒材温降快，能达到组织转变的效果，而大规格棒材在无穿水冷却和正常轧制过程中，是无法控制过程温度，不能有效进行析出强化和细晶强化的，故大规格非调质钢靠传统轧制方法是无法保证组织和性能要求的。
发明内容
解决的技术问题：本申请主要解决的是现有技术中大规格非调质钢组织和性能控制的难题，和易出现表面裂纹、裂纹敏感性强、塑性、韧性和力学性能低、过程温度和轧后冷却速度难以控制，无法保证组织和性能要求的技术问题。
技术方案：
一种大规格非调质钢轧制设备，包括步进式加热炉、高压水除鳞机、粗轧机组、1#简易控制冷却装置、热连轧机组、精轧机组、2#简易控制冷却装置、切尾曲柄式飞剪、横移机构、热锯机、冷床和收集装置；所述步进式加热炉、高压水除鳞机、粗轧机组、1#简易控制冷却装置、热连轧机组、精轧机组、2#简易控制冷却装置、切尾曲柄式飞剪、横移机构、热锯机、冷床和收集装置依次连接，，所述热连轧机组中设有切头飞剪；所述1#简易控制冷却装置和2#简易控制冷却装置均由自制的3-8套穿水环组成，所述穿水环与轧钢生产线轧辊冷却水相连接，穿水环为方形通水管路，所述方形通水管路上设有喷水水嘴。
作为本发明的一种优选技术方案：所述穿水环由直径为50mm水管制作，制作为边长为300mm的方形通水管路，管路设计水压为0.3-0.6MPa，所述方形通水管路内侧上下左右四个面上各安装3组喷水水嘴。
作为本发明的一种优选技术方案：在1#简易控制冷却装置和2#简易控制冷却装置上均安装有测温装置。
作为本发明的一种优选技术方案：所述收集装置设在冷床的出口位置，收集装置由“U”槽和升降链组成。
一种大规格非调质钢轧制设备的轧制生产方法，步骤为：
第一步：将料坯移送进步进式加热炉，开启步进式加热炉，升温至1050-1150℃，控制高温区炉气温度在1180-1280℃之间，加热完成后通过高压水除鳞机表面除鳞，连铸坯加热均透后,微合金元素完全固溶，经粗轧机组，粗轧机组开轧温度为1030-1200℃,经粗轧机组轧制后,通过1#简易控制冷却装置冷却、降低轧制速度和脱头辊道待温工艺手段的结合,轧件温降在100-200℃,轧件在930-1000℃时进入热连轧轧机组和精轧机组完成轧制，并在轧制过程中轧件经切头飞剪完成切头，终轧温度控制在880-950℃；
第二步：终轧件经2#简易控制冷却装置后，轧件以0.30-2.0℃/s的速度进行控制冷却，实现组织和性能的控制；
第三步：冷却完成后通过切尾曲柄式飞剪进行倍尺剪切和切尾，然后通过横移机构，再经过热锯机进行定尺锯切，再经过冷床冷却最后经过收集装置收集、打包。
作为本发明的一种优选技术方案：所述轧制生产方法适用于碳含量为0.30-0.75%的非调质钢。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第一步中240方断面及同等面积以下的钢坯控制高温区炉气温度在1180-1230℃之间；240方断面及同等面积以上的钢坯控制高温区炉气温度在1230-1280℃之间。
作为本发明的一种优选技术方案：所述轧制生产方法适用于直径规格为50-200mm规格之间的圆钢。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第一步中经粗轧机组轧制后, 降低轧制速度具体为降速≥20%。
作为本发明的一种优选技术方案：所述轧制速度降速优选的轧制速度降低25-40%。
有益效果：
1、本申请通过钢种微合金化设计，稳定钢的力学性能，进而稳定了机械结构零件的机械性能。
2、本申请使的大规格非调质钢的开发生产，替代调质钢成为现实。
3、通过控轧控冷方法，提高了钢的强度和韧性，细化了钢的晶粒。
4、通过简易控制冷却装置与轧制工艺的结合，设计了一种新的大规格非调质钢的生产工艺办法，使的大规格非调钢的组织与性能有效可控，且现场操控方便。
5、通过控轧控冷操控思路，重新设计了一种简易控制冷却装置，替代了复杂的穿水箱装置，投入低，现场整改方便，技改成本大幅度下降，且空间占用少，拆装方便。
6、通过控轧控冷，有效去除表面氧化铁皮和穿水箱划伤缺陷的产生，钢材表面质量更好。
7、使钢材稳定达到高强度和较高塑、韧性的综合性能要求，省去调质热处理工序，直接加工零部件。
8、非调质钢中添加微合金元素和氮元素，在热轧加热过程中通过微合金元素的固溶强化、轧制变形过程中通过控制终轧温度在奥氏体和铁素体两相区，微合金元素所形成的氮化物充分实现沉淀强化、析出强化、细晶强化效果，使热轧态钢材的组织性能和综合力学性能到底非调质的要求。
9、通过加热温度控制，降低粗轧轧制速度工艺手段，并结合中、大规格棒材线的设备实际布局，设计、安装了简易控制冷却装置在线对轧件进行冷却降温，小投入高效率的弥补了生产线的涉及不足，通过两种手段的结合使用，实现两相区完成终轧的控制目标，进而控制组织转变及形态，钢材达到高强度、高塑韧性的技术要求指标。
10、通过添加功能元素，通过轧制过程中组织转变的控制，进而控制性能，达到传统调质钢生产机械结构零件的性能要求，特别是大规格圆钢及其对应的大规格机械结构零件，机械厂在对其进行成型加工后免去调质处理工序，对化学成分和机械性能具有严格的要求。
11、根据不同的坯料端面，制定合理的加热温度可使钢中的微合金元素逐渐融入奥氏体中，在随后的冷却过程中析出微合金元素的碳氮化合物，起到强化基体的作用。要确保加热均透，但要防止奥氏体晶粒长大，使韧性下降。
12、开轧、终轧温度两者相辅相成，主要是为了得到较低的终轧温度，较低的终轧温度可使晶粒的破碎程度增加，细化晶粒，同时由于晶界增多，为先共析铁素体增加了更多的形核位置，有利于形成弥散的铁素体，从而改善钢的韧性。
13、合适的冷却速度将得到细小的、弥散度较高的沉淀相和较细的铁素体和珠光体轧后组织。为了获得细晶粒组织和足够量的先共析铁素体。控制思路为：终轧后在Ar3温度以上快速冷却，而后在Ar3-Ar1温度区间以较快的速度冷却，可细化铁素体晶粒，改变珠光体形态和片层间距，有效提高钢的韧性。
14、为控制大规格轧件的冷却及均匀性，对轧制工艺制度进行调整，在普通轧制速度的基础上，轧速降低25-40%，利用轧辊冷却水和缓慢变形过程降温，进而保证进精轧、终轧温度及轧后冷速。
附图说明：
图1为本申请大规格非调质钢轧制设备的典型大规格棒材轧钢生产线工艺平面布置示意图。
图2为本申请简易控制冷却装置结构示意图。
图3为本申请穿水环结构示意图。
图4为实施例3奥氏体晶粒度100X奥氏体金相组织图。
图5为实施例3带状组织形貌100X带状组织形貌图。
附图标记说明：
1、步进式加热炉；2、高压水除鳞机；3、粗轧机组；4、1#简易控制冷却装置；5、穿水环；6、切头飞剪；7、热连轧机组；8、精轧机组；9、2#简易控制冷却装置；10、切尾曲柄式飞剪；11、横移机构；12、热锯机；13、冷床；14、收集装置。
具体实施方式：
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。以下实施例中喷水水嘴型号为：PZ6090型，保证轧件四周均匀冷却。
实施例1：
如图1、2、3所示，一种大规格非调质钢轧制设备，包括步进式加热炉1、高压水除鳞机2、粗轧机组3、1#简易控制冷却装置4、热连轧机组7、精轧机组8、2#简易控制冷却装置9、切尾曲柄式飞剪10、横移机构11、热锯机12、冷床13和收集装置14；所述步进式加热炉1、高压水除鳞机2、粗轧机组3、1#简易控制冷却装置4、热连轧机组7、精轧机组8、2#简易控制冷却装置9、切尾曲柄式飞剪10、横移机构11、热锯机12、冷床13和收集装置14依次连接，所述热连轧机组7中设有切头飞剪6，收集装置14设在冷床13的出口位置，收集装置14由“U”槽和升降链组成，收集装置14低于冷床齿条平面，便于钢材的收集、打包；所述1#简易控制冷却装置4和2#简易控制冷却装置9均由自制的3-8套穿水环5组成，在1#简易控制冷却装置4和2#简易控制冷却装置9上均安装有测温装置，以保障控温轧制和控制冷却的实现。所述穿水环5与轧钢生产线轧辊冷却水相连接，所述穿水环5由直径为50mm水管制作，制作为边长为300mm的方形通水管路，管路设计水压为0.3-0.6MPa，所述方形通水管路内侧上下左右四个面上各安装3组喷水水嘴，当轧件在其中通过时，进行均匀喷水冷却。
将300*350矩形坯料移送进步进式加热炉1，开启步进式加热炉1，升温至1050-1150℃，控制高温区升温至1240-1270℃，加热完成后通过高压水除鳞机2表面除鳞，连铸坯加热均透后,微合金元素完全固溶，经粗轧机组3，粗轧机组3开轧温度为1100-1200℃，经粗轧机组3轧制后，通过1#简易控制冷却装置4冷却、轧制速度降低25-40%的工艺手段的结合，轧件温降在100-200℃，轧件在930-960℃时进入热连轧机组7和精轧机组8完成轧制，并在热连轧轧机组7中实现轧件切头，终轧温度控制在880-930℃。终轧件经2#简易控制冷却装置9后，轧件以0.30-2.0℃/s的速度进行冷却，实现组织和性能的控制；冷却完成后通过切尾曲柄式飞剪10进行倍尺剪切和切尾，然后通过横移机构11，再经过热锯12进行定尺锯切，再经过冷床13冷却最后经过收集装置14收集、打包。
本申请通过钢种微合金化设计，稳定钢的力学性能，进而稳定了机械结构零件的机械性能；通过控轧控冷方法，提高了钢的强度和韧性，细化了钢的晶粒；通过简易控制冷却装置与轧制工艺的结合，设计了一种新的大规格非调质钢的生产工艺办法，使得大规格非调钢的组织与性能有效可控，且现场操控方便；本申请使的大规格非调质钢的开发生产，替代调质钢成为现实；通过控轧控冷操控思路，重新设计了一种简易控制冷却装置，替代了复杂的穿水箱装置，投入低，现场整改方便，技改成本大幅度下降，且空间占用少，拆装方便；通过控轧控冷，有效去除表面氧化铁皮和穿水箱划伤缺陷的产生，钢材表面质量更好。
实施例2：
如图1、2、3所示，一种大规格非调质钢轧制设备，包括步进式加热炉1、高压水除鳞机2、粗轧机组3、1#简易控制冷却装置4、热连轧机组7、精轧机组8、2#简易控制冷却装置9、切尾曲柄式飞剪10、横移机构11、热锯机12、冷床13和收集装置14；所述步进式加热炉1、高压水除鳞机2、粗轧机组3、1#简易控制冷却装置4、热连轧机组7、精轧机组8、2#简易控制冷却装置9、切尾曲柄式飞剪10、横移机构11、热锯机12、冷床13和收集装置14依次连接，所述热连轧机组7中设有切头飞剪6，收集装置14设在冷床13的出口位置，收集装置14由“U”槽和升降链组成，收集装置14低于冷床齿条平面，便于钢材的收集、打包；所述1#简易控制冷却装置4和2#简易控制冷却装置9均由自制的3-8套穿水环5组成，在1#简易控制冷却装置4和2#简易控制冷却装置9上均安装有测温装置，以保障控温轧制和控制冷却的实现。所述穿水环5与轧钢生产线轧辊冷却水相连接，所述穿水环5由直径为50mm水管制作，制作为边长为300mm的方形通水管路，管路设计水压为0.3-0.6MPa，所述方形通水管路内侧上下左右四个面上各安装3组喷水水嘴，当轧件在其中通过时，进行均匀喷水冷却。
将220*260矩形坯料移送进步进式加热炉1，开启步进式加热炉1，升温至1050-1150℃，控制高温区升温至1180-1230℃，加热完成后通过高压水除鳞机2表面除鳞，连铸坯加热均透后,微合金元素完全固溶，经粗轧机组3，粗轧机组3开轧温度为1030-1100℃，经粗轧机组3轧制后，通过1#简易控制冷却装置4冷却、轧制速度降低25-40%和脱头辊道待温的工艺手段的结合，轧件温降在100-200℃，轧件在930-960℃时进入热连轧机组7和精轧机组8完成轧制，并在热连轧轧机组7中实现轧件切头，终轧温度控制在880-930℃。终轧件经2#简易控制冷却装置9后，轧件以0.30-2.0℃/s的速度进行冷却，根据不同钢种的化学成分，控制轧件在780-900℃之间按不同的冷却速度进行快冷，实现组织和性能的控制；冷却完成后通过切尾曲柄式飞剪10进行倍尺剪切和切尾，然后通过横移机构11，再经过热锯12进行定尺锯切，再经过冷床13冷却最后经过收集装置14收集、打包。
主要化学成分以质量百分比计为：C:0.30-0.75%、Si：0.20-0.65%、Mn：0.60-1.60%、S：0.020-0.070%、N：0.010-0.020%、Fe：余量，根据需要可添加Cr、V、Nb、Ti微量元素。
本申请使钢材稳定达到高强度和较高塑、韧性的综合性能要求，省去调质热处理工序，直接加工零部件；非调质钢中添加微合金元素和氮元素，在热轧加热过程中通过微合金元素的固溶强化、轧制变形过程中通过控制终轧温度在奥氏体和铁素体两相区，微合金元素所形成的氮化物充分实现沉淀强化、析出强化、细晶强化效果，使热轧态钢材的组织性能和综合力学性能到底非调质的要求；通过加热温度控制，降低粗轧轧制速度工艺手段，并结合中、大规格棒材线的设备实际布局，设计、安装了简易控制冷却装置在线对轧件进行冷却降温，小投入高效率的弥补了生产线的涉及不足，通过两种手段的结合使用，实现两相区完成终轧的控制目标，进而控制组织转变及形态，钢材达到高强度、高塑韧性的技术要求指标；通过添加功能元素，通过轧制过程中组织转变的控制，进而控制性能，达到传统调质钢生产机械结构零件的性能要求，特别是大规格圆钢及其对应的大规格机械结构零件，机械厂在对其进行成型加工后免去调质处理工序，对化学成分和机械性能具有严格的要求；根据不同的坯料端面，制定合理的加热温度可使钢中的微合金元素逐渐融入奥氏体中，在随后的冷却过程中析出微合金元素的碳氮化合物，起到强化基体的作用。要确保加热均透，但要防止奥氏体晶粒长大，使韧性下降；开轧、终轧温度两者相辅相成，主要是为了得到较低的终轧温度，较低的终轧温度可使晶粒的破碎程度增加，细化晶粒，同时由于晶界增多，为先共析铁素体增加了更多的形核位置，有利于形成弥散的铁素体，从而改善钢的韧性；合适的冷却速度将得到细小的、弥散度较高的沉淀相和较细的铁素体和珠光体轧后组织。为了获得细晶粒组织和足够量的先共析铁素体。控制思路为：终轧后在Ar3温度以上快速冷却，而后在Ar3-Ar1温度区间以较快的速度冷却，可细化铁素体晶粒，改变珠光体形态和片层间距，有效提高钢的韧性；为控制大规格轧件的冷却及均匀性，对轧制工艺制度进行调整，在普通轧制速度的基础上，轧速降低25-40%，利用轧辊冷却水和缓慢变形过程降温，进而保证进精轧、终轧温度及轧后冷速。
实施例3：
如图1、2、3所示，一种大规格非调质钢轧制设备，包括步进式加热炉1、高压水除鳞机2、粗轧机组3、1#简易控制冷却装置4、热连轧机组7、精轧机组8、2#简易控制冷却装置9、切尾曲柄式飞剪10、横移机构11、热锯机12、冷床13和收集装置14；所述步进式加热炉1、高压水除鳞机2、粗轧机组3、1#简易控制冷却装置4、热连轧机组7、精轧机组8、2#简易控制冷却装置9、切尾曲柄式飞剪10、横移机构11、热锯机12、冷床13和收集装置14依次连接，所述热连轧机组7中设有切头飞剪6，收集装置14设在冷床13的出口位置，收集装置14由“U”槽和升降链组成，收集装置14低于冷床齿条平面，便于钢材的收集、打包；所述1#简易控制冷却装置4和2#简易控制冷却装置9均由自制的3-8套穿水环5组成，在1#简易控制冷却装置4和2#简易控制冷却装置9上均安装有测温装置，以保障控温轧制和控制冷却的实现。所述穿水环5与轧钢生产线轧辊冷却水相连接，所述穿水环5由直径为50mm水管制作，制作为边长为300mm的方形通水管路，管路设计水压为0.3-0.6MPa，所述方形通水管路内侧上下左右四个面上各安装3组喷水水嘴，当轧件在其中通过时，进行均匀喷水冷却。
将300*350矩形坯料移送进步进式加热炉1，开启步进式加热炉1，升温至1050-1150℃，控制高温区升温至1230-1250℃，，高温扩散时间≥2h，加热完成后通过高压水除鳞机2表面除鳞，连铸坯加热均透后,微合金元素完全固溶，经粗轧机组3，粗轧机组3开轧温度为1130-1170℃，粗轧咬钢速度0.2m/s，经粗轧机组3轧制后，通过1#简易控制冷却装置4冷却、降低粗轧咬钢速度为0.15m/s的工艺手段的结合，轧件温降在100-200℃，轧件在940-960℃时进入热连轧机组7和精轧机组8完成轧制，并在热连轧轧机组7中实现轧件切头，终轧温度控制在880-940℃。通过降低中轧和精轧机组速度，成品机架降速10%，终轧件经2#简易控制冷却装置9后，轧件以0.30-2.0℃/s的速度进行冷却，到600℃冷速为0.83m/s，实现组织和性能的控制；冷却完成后通过切尾曲柄式飞剪10进行倍尺剪切和切尾，然后通过横移机构11，再经过热锯机12进行定尺锯切，轧材在冷床13上大空步数散开步进空冷，最后经过收集装置14收集、打包，产材后入保温坑缓冷，入坑温度≥400℃。
典型钢种的应用：
（1）化学成分：
化学成分（%）
（2）规格：Ф70mm、Ф90mm
钢材质量检验步骤：
（1）金相组织：
如图4和图5所示，图4为奥氏体金相组织图，图5为带状组织形貌图，从金相组织看，经本申请所生产的大规格非调质钢，为P+F组织，其中P组织占比约在91-92%之间，达到该钢组织控制设计要求，晶粒度控制都在7.5级。由于采取了有效的高温扩散，带状组织很轻，基本上不存在。
（2）力学性能
| 规格（mm） | ReL(N/mm2) | Rm(N/mm2) | A% | Z% |
| 标准 | ≥ 550 | 950- 1080 | ≥10 | ≥20 |
| 90 | 634 | 953 | 13.0 | 22 |
| 70 | 682 | 968 | 12.0 | 23 |
可见，通过本申请办法生产的大规格非调质钢，组织均匀可控，性能良好，完全达到了产品设计需求。
综上所述，本申请通过钢种微合金化设计，稳定钢的力学性能，进而稳定了机械结构零件的机械性能；通过控轧控冷方法，提高了钢的强度和韧性，细化了钢的晶粒；通过简易控制冷却装置与轧制工艺的结合，设计了一种新的大规格非调质钢的生产工艺办法，使得大规格非调钢的组织与性能有效可控，且现场操控方便；本申请使的大规格非调质钢的开发生产，替代调质钢成为现实；通过控轧控冷操控思路，重新设计了一种简易控制冷却装置，替代了复杂的穿水箱装置，投入低，现场整改方便，技改成本大幅度下降，且空间占用少，拆装方便；通过控轧控冷，有效去除表面氧化铁皮和穿水箱划伤缺陷的产生，钢材表面质量更好。
本申请使钢材稳定达到高强度和较高塑、韧性的综合性能要求，省去调质热处理工序，直接加工零部件；非调质钢中添加微合金元素和氮元素，在热轧加热过程中通过微合金元素的固溶强化、轧制变形过程中通过控制终轧温度在奥氏体和铁素体两相区，微合金元素所形成的氮化物充分实现沉淀强化、析出强化、细晶强化效果，使热轧态钢材的组织性能和综合力学性能到底非调质的要求；通过加热温度控制，降低粗轧轧制速度工艺手段，并结合中、大规格棒材线的设备实际布局，设计、安装了简易控制冷却装置在线对轧件进行冷却降温，小投入高效率的弥补了生产线的涉及不足，通过两种手段的结合使用，实现两相区完成终轧的控制目标，进而控制组织转变及形态，钢材达到高强度、高塑韧性的技术要求指标；通过添加功能元素，通过轧制过程中组织转变的控制，进而控制性能，达到传统调质钢生产机械结构零件的性能要求，特别是大规格圆钢及其对应的大规格机械结构零件，机械厂在对其进行成型加工后免去调质处理工序，对化学成分和机械性能具有严格的要求；根据不同的坯料端面，制定合理的加热温度可使钢中的微合金元素逐渐融入奥氏体中，在随后的冷却过程中析出微合金元素的碳氮化合物，起到强化基体的作用。要确保加热均透，但要防止奥氏体晶粒长大，使韧性下降；开轧、终轧温度两者相辅相成，主要是为了得到较低的终轧温度，较低的终轧温度可使晶粒的破碎程度增加，细化晶粒，同时由于晶界增多，为先共析铁素体增加了更多的形核位置，有利于形成弥散的铁素体，从而改善钢的韧性；合适的冷却速度将得到细小的、弥散度较高的沉淀相和较细的铁素体和珠光体轧后组织。为了获得细晶粒组织和足够量的先共析铁素体。控制思路为：终轧后在Ar3温度以上快速冷却，而后在Ar3-Ar1温度区间以较快的速度冷却，可细化铁素体晶粒，改变珠光体形态和片层间距，有效提高钢的韧性；为控制大规格轧件的冷却及均匀性，对轧制工艺制度进行调整，在普通轧制速度的基础上，轧速降低25-40%，利用轧辊冷却水和缓慢变形过程降温，进而保证进精轧、终轧温度及轧后冷速。
本申请的大规格非调质钢主要应用于机械结构用钢。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和及其优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制。需要说明的是，上述实施实例不以任何形式限制本发明，凡采用等同或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种大规格非调质钢轧制设备，其特征在于：包括步进式加热炉（1）、高压水除鳞机（2）、粗轧机组（3）、1#简易控制冷却装置（4）、热连轧机组（7）、精轧机组（8）、2#简易控制冷却装置（9）、切尾曲柄式飞剪（10）、横移机构（11）、热锯机（12）、冷床（13）和收集装置（14）；所述步进式加热炉（1）、高压水除鳞机（2）、粗轧机组（3）、1#简易控制冷却装置（4）、热连轧机组（7）、精轧机组（8）、2#简易控制冷却装置（9）、切尾曲柄式飞剪（10）、横移机构（11）、热锯机（12）、冷床（13）和收集装置（14）依次连接，所述热连轧机组（7）中设有切头飞剪（6）；所述1#简易控制冷却装置（4）和2#简易控制冷却装置（9）均由自制的3-8套穿水环（5）组成，所述穿水环（5）与轧钢生产线轧辊冷却水相连接，穿水环（5）为方形通水管路，所述方形通水管路上设有喷水水嘴；所述大规格非调质钢轧制设备的轧制生产方法，步骤为：
第一步：将料坯移送进步进式加热炉（1），开启步进式加热炉（1），升温至1050-1150℃，控制高温区炉气温度在1180-1280℃之间，加热完成后通过高压水除鳞机（2）表面除鳞，连铸坯加热均透后,微合金元素完全固溶，经粗轧机组（3），粗轧机组（3）开轧温度为1030-1200℃,经粗轧机组（3）轧制后,通过1#简易控制冷却装置（4）冷却、降低轧制速度和脱头辊道待温工艺手段的结合,轧件温降在100-200℃,轧件在930-1000℃时进入热连轧轧机组（7）和精轧机组（8）完成轧制，并在轧制过程中轧件经切头飞剪（6）完成切头，终轧温度控制在880-950℃；
第二步：终轧件经2#简易控制冷却装置（9）后，轧件以0.30-2.0℃/s的速度进行控制冷却，实现组织和性能的控制；
第三步：冷却完成后通过切尾曲柄式飞剪（10）进行倍尺剪切和切尾，然后通过横移机构（11），再经过热锯机（12）进行定尺锯切，再经过冷床（13）冷却最后经过收集装置（14）收集、打包；所述轧制生产方法适用于直径规格为50-200mm规格之间的圆钢。
2.根据权利1所述一种大规格非调质钢轧制设备，其特征在于：所述穿水环（5）由直径为50mm水管制作，制作为边长为300mm的方形通水管路，管路设计水压为0.3-0.6MPa，所述方形通水管路内侧上下左右四个面上各安装3组喷水水嘴。
3.根据权利1所述一种大规格非调质钢轧制设备，其特征在于：在1#简易控制冷却装置（4）和2#简易控制冷却装置（9）上均安装有测温装置。
4.根据权利1所述一种大规格非调质钢轧制设备，其特征在于：所述收集装置（14）设在冷床（13）的出口位置，收集装置（14）由“U”槽和升降链组成。
5.根据权利1所述一种大规格非调质钢轧制设备，其特征在于：所述轧制生产方法适用于碳含量为0.30-0.75%的非调质钢。
6.根据权利1所述一种大规格非调质钢轧制设备，其特征在于：所述第一步中240方断面及同等面积以下的钢坯控制高温区炉气温度在1180-1230℃之间；240方断面及同等面积以上的钢坯控制高温区炉气温度在1230-1280℃之间。
7.根据权利1所述一种大规格非调质钢轧制设备，其特征在于：所述第一步中经粗轧机组（3）轧制后, 降低轧制速度具体为降速≥20%。
8.根据权利7所述一种大规格非调质钢轧制设备，其特征在于：所述轧制速度降速优选的轧制速度降低25-40%。
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