CN108555022A - 一种提高轧制线材通条性能均匀性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种提高轧制线材通条性能均匀性的方法，通过合理控制吐丝温度Ts及初始段辊道速度Vs，确保相变发生在保温罩内部，且相变充分；将斯太尔摩辊道的起始段改装为可垂直辊道前进方向做往复运动的辊道，使吐丝盘条落在辊道上后横向交错分布，控制辊道上盘条的疏密程度，减弱辊道上盘条的边部与中部冷却速度的差异；斯太尔摩冷却辊道的第四段两侧加装同时向中心夹紧的推动装置，该推动装置往复运动，使得盘条搭接点发生错动，进一步减弱盘条的边部与中部冷却速度的差异。本发明中盘条最高抗拉强度可降低20～40MPa，通条强度差异可控制在≤20MPa，拉丝断丝率可控制在≤0.1次/吨。
Description
技术领域
本发明属于轧钢生产技术领域，特别涉及一种提高轧制线材通条性能均匀性的方法。
背景技术
目前线材品种钢的合金化涉及到多种元素，其中C、Mn、Cr、Mo、B等合金元素的添加，能够大幅提高盘条的平均抗拉强度，同时，盘条的组织与抗拉强度对冷速的敏感性大幅提高，同一成分盘条在不同冷速下形成的组织有显著差异，导致盘条的通条抗拉强度波动较大，即盘条的抗拉强度及通条强度均匀性与盘条轧后的冷却方式密切相关。
现代的线材生产工艺中，多采用斯太尔摩控冷方式，轧制后的高速线材通过吐丝机形成不间断的盘卷，随后平铺在斯太尔摩冷却辊道上，通过控制辊道的前进速度来控制盘条的堆叠密度，并采用分段设置保温罩、调节风机风量的方式控制盘条冷却过程，调节辊道上盘条的冷却速度，达到控制盘条强度的目的。在焊丝钢生产中，出于降低盘条强度的目的，一般采用低的辊道速度、关闭保温罩、关闭风机的方式对盘条缓冷，此种冷却方式下，斯太尔摩冷却辊道上边部与中部盘条的堆叠方式存在显著不同，边部盘条搭接现象严重，堆叠密集冷却缓慢，而中部盘条排列疏松而冷却迅速，同一卷盘条不同位置的抗拉强度往往存在较大差异。对于抗拉强度在500MPa及其以上的合金钢，同一批次的盘条强度波动能够达到50～150MPa，甚至更高，而高的抗拉强度给后续盘条的拉拔制丝过程带来不利。不同抗拉强度的盘条在后续拉拔时的加工硬化程度不同，高抗拉强度盘条加工硬化程度会更高，在拉丝过程中，半成品及成品的抗拉强度差异会不断增大，严重时会导致拉拔时出现断丝，严重影响生产节奏，提高制丝成本。因此如何在控制吐丝后盘条的冷却过程，减小焊丝钢通条盘条的冷却差异，从而在保证盘条强度较低的同时提高通条强度均匀性，对于后续拉拔制丝过程意义重大。
专利CN 103406373 B公开的一种悬挂移动的高速线材冷却装置，在生产线中配备了专用吐丝管、盘卷钢运输线，盘卷钢收集装置等在内的一系列配套设备，将吐丝后的整卷盘条集中在收集装置中，在该装置中实现盘条的保温缓冷，从铺设在辊道上冷却，改变为挂在钢丝绳上冷却，解决斯太尔摩空冷线冷却不均导致的盘卷钢通条性差的问题。一方面该方法提供的生产线仅适用于需要进行延迟冷却的钢种，不具有同时生产其他需要标准型冷却、快速冷却方式的钢种的能力，另一方面该生产线的改造成本较高，设备复杂，不利于简化操作及降低成本。专利CN 104307885 A提到一种控制高碳钢盘条同圈力学性能波动的高线生产方法，该方法通过减小吐丝机振动，保证盘卷在斯太尔摩风冷线上的均匀分布，通过控制起步辊道的速度控制盘条的疏密程度，通过控制风机佳灵挡板控制冷却风速，综合上述方式控制盘条均匀冷却，以控制盘条强度均匀。但焊丝钢生产中，为了降低盘条强度。而焊丝钢生产中盘条堆叠密集，能够通过减小吐丝机振动来均匀盘条冷速的效果有限，且起步辊速与佳玲挡板的控制更是不适合在此使用。专利CN 103216789 A公开的一种低抗拉强度的焊丝钢制造方法，针对特定成分的焊丝钢，控制钢坯加热温度、开轧温度、精轧温度、吐丝温度及辊道速度，完成焊丝钢的缓冷。但该方法仅适用于某一特种焊丝钢，且强度波动高达40MPa。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高轧制线材通条性能均匀性的方法，通过控制吐丝参数、吐丝后辊道配置及吐丝管，改善盘条的缓冷过程，达到降低并均匀盘条强度的效果。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种提高轧制线材通条性能均匀性的方法，线材轧制步骤包括：步进式加热炉加热-高压水除磷-多道次高速轧制-吐丝-斯太尔摩延迟型冷却；其中：
吐丝温度Ts＝Fs+85℃+(Vs/0.3m/s)×30℃±10℃，
其中，Vs是初始段辊道速度，满足0.13m/s≤Vs≤0.3m/s，冷却过程保温罩全部关闭，风机全部关闭，冷却后集卷。
在线材盘条轧钢过程中，为了降低盘条强度，需要降低吐丝后盘条的冷却速率，使盘条在相变过程中形成更多的软相。本发明中，根据初始段辊道速度设计盘条吐丝温度，吐丝温度与相变开始温度的差值满足85℃+(Vs/0.3m/s)×30℃时，以保证盘条的相变发生在保温罩内部；初始段辊速0.13～0.30m/s，保证盘条堆积的密集程度，结合保温罩全部关闭、风机全部关闭，综合作用降低盘条冷速从而降低盘条抗拉强度。
斯太尔摩冷却辊道的起始段垂直于辊道前进方向做往复运动，长1.2～1.5m，往复运动频率50～60次/min，振幅0.10～0.15m。
传统焊丝钢盘条由于成圈密集堆积，存在中部盘条稀疏而边部盘条密集的现象，造成两处冷却速度的差异，引起强度的差异。通过改装长度1.2～1.5m的初始段辊道，使其以频次50-60次/min的垂直于辊道前进方向运动，控制盘条交错分布，使盘条搭接点分散开，减小盘条在冷却过程中的温度差异，有助于平衡盘条强度，保持振幅在0.10-0.15m，防止圈形混乱。
进一步所述的提高轧制线材通条性能均匀性的方法中冷却辊道第四段设置可同时向中心加紧的推动装置，长1.2～1.5m，往复运动频率15～20次/min，振幅0.05～0.10m。
在盘条向前运输的过程中，由于辊道速度不断加快，盘条间距稍拉大，温度不断降低，这时不同部位温差不断增大，搭接点处盘条温度偏高，非搭接点处盘条温度较低，控制盘条在前进中同时向中心靠近，盘条的初始搭接点得以错动，进一步均匀后续盘条冷却过程。夹紧装置长度1.2～1.5m，以15～20次/min的频率往复运动，振幅0.05～0.10m，使盘条在错动的同时不至于发生划伤，影响盘条表面质量。
进一步所述的提高轧制线材通条性能均匀性的方法中所用吐丝管预先生产过Ф6.0mm及其以上尺寸的线材，且吐丝管生产量在200～800t，吐丝圈径保持在0.9～1.1m。
吐丝过程中，其他条件不变时，吐丝管状态决定着吐丝圈形，预先生产过Ф6.0mm及其以上尺寸线材的吐丝管在管道内部能够形成一条确定的凹槽，在生产Ф5.5mm及其以下尺寸的焊丝钢时，盘条会沿既定的凹槽前进，吐丝轨迹得到充分控制，圈形整齐；保证吐丝管使用量在200～800t，减弱由于吐丝管不均匀磨损而引起吐丝机振动。上述两方面综合作用减弱由于吐丝质量不佳对盘条冷却不均匀的负面影响。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少体现在以下两个方面：
本发明通过合理控制吐丝温度Ts及初始段辊道速度Vs，确保相变发生在保温罩内部，且相变充分；将斯太尔摩辊道的起始段改装为可垂直辊道前进方向做往复运动的辊道，使吐丝盘条落在辊道上后横向交错分布，控制辊道上盘条的疏密程度，减弱辊道上盘条的边部与中部冷却速度的差异；斯太尔摩冷却辊道的第四段两侧加装同时向中心夹紧的推动装置，该推动装置往复运动，使得盘条搭接点发生错动，进一步减弱盘条的边部与中部冷却速度的差异。使盘条的最高抗拉强度降低≥30MPa，通条强度波动≤20MPa，降低盘条抗拉强度，提高了盘条通条抗拉强度的均匀性，且简便易实施，适合多种气保焊丝钢的生产。且线材盘条在拉拔后断丝率可降低至0.1次/吨及以下，降低拉丝成本，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明实施例1中初始段辊道上盘条分布示意图；
图2为本发明对比例1中初始段辊道上盘条分布示意图；
图3为本发明实施例与对比例中线材的抗拉强度分布。
具体实施方式
下面结合实施例与对比例对本发明作进一步的具体说明。实施例与对比例均采用步进式加热炉-高压水除磷-多道次高速轧制-吐丝-斯太尔摩延迟型冷却技术路线，冷却过程保温罩全部关闭，风机全部关闭，冷却后集卷。
实施例1
在600MPa级线材中实行。吐丝管首次使用，吐丝温度满足Ts＝Fs+98℃±10℃，初始段辊道速度Vs＝0.13m/s，斯太尔摩冷却辊道的起始段可垂直于辊道前进方向做往复运动，长1.5m，往复运动频率50次/min，振幅0.15m；初始段辊道上盘条分布如图1所示，线材的抗拉强度如表1所示。
实施例2
在550MPa级线材中实行。吐丝管首次使用，吐丝温度满足Ts＝Fs+100℃±10℃，初始段辊道速度Vs＝0.15m/s，斯太尔摩冷却辊道的起始段可垂直于辊道前进方向做往复运动，长1.4m，往复运动频率52次/min，振幅0.13m，线材的抗拉强度如表1所示。
实施例3
在550MPa级线材中实行。吐丝管首次使用，吐丝温度满足Ts＝Fs+107℃±10℃，初始段辊道速度Vs＝0.22m/s，斯太尔摩冷却辊道的起始段可垂直于辊道前进方向做往复运动，长1.3m，往复运动频率57次/min，振幅0.12m，线材的抗拉强度如表1所示。
实施例4
在500MPa级线材中实行。吐丝管首次使用，吐丝温度满足Ts＝Fs+115℃±10℃，初始段辊道速度Vs＝0.30m/s，斯太尔摩冷却辊道的起始段可垂直于辊道前进方向做往复运动，长1.2m，往复运动频率60次/min，振幅0.10m，线材的抗拉强度如表1所示。
实施例5
在600MPa级线材中实行。吐丝管首次使用，吐丝温度满足Ts＝Fs+98℃±10℃，初始段辊道速度Vs＝0.13m/s，斯太尔摩冷却辊道的起始段可垂直于辊道前进方向做往复运动，长1.5m，往复运动频率50次/min，振幅0.15m；斯太尔摩冷却辊道第四段推动装置长1.5m，往复运动频率15次/min，振幅0.10m，线材的抗拉强度如表1所示。
实施例6
在550MPa级线材中实行。吐丝管首次使用，吐丝温度满足Ts＝Fs+100℃±10℃，初始段辊道速度Vs＝0.15m/s，斯太尔摩冷却辊道的起始段可垂直于辊道前进方向做往复运动，长1.4m，往复运动频率52次/min，振幅0.13m；斯太尔摩冷却辊道第四段的推动装置长1.4m，往复运动频率17次/min，振幅0.08m，线材的抗拉强度如表1所示。
实施例7
在550MPa级线材中实行。吐丝管首次使用，吐丝温度满足Ts＝Fs+107℃±10℃，初始段辊道速度Vs＝0.22m/s，斯太尔摩冷却辊道的起始段可垂直于辊道前进方向做往复运动，长1.3m，往复运动频率57次/min，振幅0.12m；斯太尔摩冷却辊道第四段的推动装置，长1.3m，往复运动频率19次/min，振幅0.07m，线材的抗拉强度如表1所示。
实施例8
在500MPa级线材中实行。吐丝管首次使用，吐丝温度满足Ts＝Fs+115℃±10℃，初始段辊道速度Vs＝0.30m/s，斯太尔摩冷却辊道的起始段可垂直于辊道前进方向做往复运动，长1.2m，往复运动频率60次/min，振幅0.10m；斯太尔摩冷却辊道第四段的推动装置，长1.2m，往复运动频率20次/min，振幅0.05m，线材的抗拉强度如表1所示。
实施例9
在600MPa级线材中实行。所用吐丝管预先生产过800tФ6.0mm的60#钢线材。吐丝温度满足Ts＝Fs+98℃±10℃，初始段辊道速度Vs＝0.13m/s，斯太尔摩冷却辊道的起始段可垂直于辊道前进方向做往复运动，长1.5m，往复运动频率50次/min，振幅0.15m；斯太尔摩冷却辊道第四段推动装置长1.5m，往复运动频率15次/min，振幅0.10m，线材的抗拉强度如表1所示。
实施例10
在550MPa级线材中实行。所用吐丝管预先生产过600tФ6.5mm的60#钢线材。吐丝温度满足Ts＝Fs+100℃±10℃，初始段辊道速度Vs＝0.15m/s，斯太尔摩冷却辊道的起始段可垂直于辊道前进方向做往复运动，长1.4m，往复运动频率52次/min，振幅0.13m；斯太尔摩冷却辊道第四段的推动装置长1.4m，往复运动频率17次/min，振幅0.08m，线材的抗拉强度如表1所示。
实施例11
在550MPa级线材中实行。所用吐丝管预先生产过500tФ6.5mm的60#钢线材。吐丝温度满足Ts＝Fs+107℃±10℃，初始段辊道速度Vs＝0.22m/s，斯太尔摩冷却辊道的起始段可垂直于辊道前进方向做往复运动，长1.3m，往复运动频率57次/min，振幅0.12m；斯太尔摩冷却辊道第四段的推动装置，长1.3m，往复运动频率19次/min，振幅0.07m，线材的抗拉强度如表1所示。
实施例12
在500MPa级线材中实行。所用吐丝管预先生产过200tФ6.0mm的60#钢线材。吐丝温度满足Ts＝Fs+115℃±10℃，初始段辊道速度Vs＝0.30m/s，斯太尔摩冷却辊道的起始段可垂直于辊道前进方向做往复运动，长1.2m，往复运动频率60次/min，振幅0.10m；斯太尔摩冷却辊道第四段的推动装置，长1.2m，往复运动频率20次/min，振幅0.05m，线材的抗拉强度如表1所示。
对比例1
在600MPa级线材中实行，吐丝温度Ts＝Fs+140℃±10℃，其中Vs＝0.3m/s，斯太尔摩冷却辊道的起始段可垂直于辊道前进方向做往复运动，长1.2m，往复运动频率60次/min，振幅0.10m；初始段辊道上盘条分布如图2所示，线材的抗拉强度如表1所示。
对比例2
在550MPa级线材中实行，吐丝温度Ts＝Fs+100℃±10℃，其中Vs＝0.3m/s，斯太尔摩冷却辊道的起始段可垂直于辊道前进方向做往复运动，长1.5m，往复运动频率50次/min，振幅0.15m，线材的抗拉强度如表1所示。
对比例3
在550MPa级线材中实行，吐丝温度Ts＝Fs+125℃±10℃，其中初始段辊道速度Vs＝0.4m/s，斯太尔摩冷却辊道的起始段可垂直于辊道前进方向做往复运动，长1.3m，往复运动频率54次/min，振幅0.13m，线材的抗拉强度如表1所示。
对比例4
在500MPa级线材中实行，吐丝温度Ts＝Fs+125℃±10℃，其中初始段辊道速度Vs＝0.4m/s，采用传统斯太尔摩冷却辊道，线材的抗拉强度如表1所示。
表1实施例及对比例中线材的抗拉强度统计
| 最高抗拉强度 | 最低抗拉强度 | 强度波动区间 | 断丝率(次/ | |
| 实施例1 | (M63P1a) | (M61P1a) | (M2P0a) | 0.吨1)0 |
| 实施例2 | 569 | 549 | 20 | 0.08 |
| 实施例3 | 567 | 552 | 15 | 0.09 |
| 实施例4 | 519 | 505 | 14 | 0.07 |
| 实施例5 | 621 | 602 | 19 | 0.10 |
| 实施例6 | 557 | 544 | 13 | 0.09 |
| 实施例7 | 561 | 549 | 12 | 0.08 |
| 实施例8 | 506 | 496 | 10 | 0.07 |
| 实施例9 | 609 | 593 | 16 | 0.09 |
| 实施例10 | 555 | 544 | 11 | 0.07 |
| 实施例11 | 549 | 539 | 10 | 0.06 |
| 实施例12 | 503 | 493 | 10 | 0.05 |
| 对比例1 | 671 | 613 | 58 | 0.90 |
| 对比例2 | 582 | 552 | 30 | 0.55 |
| 对比例3 | 589 | 556 | 33 | 0.40 |
| 对比例4 | 537 | 508 | 29 | 0.19 |
实施例与对比例的抗拉强度范围如表1所示，抗拉强度分布如图3所示，对比可知，实施例中盘条的最高抗拉强度降低≥30MPa，通条强度波动≤20MPa，盘条通条抗拉强度的均匀性得到提高，且线材盘条在拉拔后断丝率可降低至0.1次/吨及以下。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。本领域的技术人员在本发明构思的启示下对本发明所做的任何变动均落在本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种提高轧制线材通条性能均匀性的方法，其特征在于：线材轧制步骤包括：步进式加热炉加热-高压水除磷-多道次高速轧制-吐丝-斯太尔摩延迟型冷却；其中：
吐丝温度Ts＝Fs+85℃+(Vs/0.3m/s)×30℃±10℃，
其中，Vs是初始段辊道速度，满足0.13m/s≤Vs≤0.3m/s；
斯太尔摩冷却辊道的起始段垂直于辊道前进方向做往复运动，长1.2～1.5m，往复运动频率50～60次/min，振幅0.10～0.15m；
冷却过程保温罩全部关闭，风机全部关闭，冷却后集卷。
2.根据权利要求1所述的提高轧制线材通条性能均匀性的方法，其特征在于：所述的斯太尔摩延迟型冷却中冷却辊道第四段设置可同时向中心加紧的推动装置，长1.2～1.5m，往复运动频率15～20次/min，振幅0.05～0.10m。
3.根据权利要求2所述的提高轧制线材通条性能均匀性的方法，其特征在于：所述的吐丝过程中所用吐丝管预先生产过Ф6.0mm及其以上尺寸的线材，且吐丝管生产量在200～800t，吐丝圈径保持在0.9～1.1m。
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