CN109092895A - 一种钢筋连铸连轧系统以及钢筋连铸连轧生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢筋连铸连轧系统，包括：熔炼炉、前液箱、双辊铸轧机组、切分机组、切分导卫和精轧机组，所述熔炼炉通过导流槽与所述前液箱密封连通，所述双辊铸轧机组、所述切分机组、所述切分导卫和所述精轧机组依次设置在所述前液箱后方；所述双辊铸轧机组包括上铸轧辊、下铸轧辊和铸嘴，所述铸嘴与所述前液箱的出液口密封相连，所述上铸轧辊和/或所述下铸轧辊为水冷式组合铸轧辊。本发明还公开了一种钢筋连铸连轧生产方法。通过开设一个或者多个冷水槽来实现冷却降温。这样从前液箱内流出的高温合金钢水进入双辊铸轧机组，在铸轧成型的同时温度迅速降低，钢坯形状被迅速固定，钢坯经微量轧制变形后，确保芯部钢液凝固，坯料组织致密，并确保钢坯形状及尺寸精确。
Description
技术领域
本发明涉及钢材铸轧技术领域，特别涉及一种钢筋连铸连轧系统，以及应用该钢筋连铸连轧系统铸轧钢筋的生产方法，旨在降低钢筋生产成本、开发优质高性能钢筋。
背景技术
近几十年来,国内外钢铁界一直围绕节省能源、提高生产效率、改进产品质量来开发新技术,以达到长期且持续地节省能源提高质量的目的。钢铁铸轧技术作为直接浇铸出形状、尺寸及质量尽可能接近最终产品的近终形铸造技术，是一个多世纪以来冶金及材料学家梦寐以求的目标。
20世纪50年代开始美国、日本、德国、法国、韩国、中国等国家相继组织力量开展了双辊铸轧钢铁薄带工艺的实验与理论的研究。到20世纪年90代初期,由于钢铁工业市场竞争激烈,于是在世界范围内掀起了一场带钢铸轧技术的实验研究的高潮。基于薄带铸轧技术的优越性,在过去的二十年间,世界范围内用于开发铸轧技术的投资总额约为一亿美元,约占每年用于钢铁工业的科技开发投资的1～2％。这一技术的工业化应用必将对冶金工业产生重大影响,对冶金工业的进步起到革命性的推动作用。目前,国际上广泛采用这项技术生产细晶均质的薄带,品种主要集中在不锈钢和普碳钢上。
目前国内外钢筋的生产方法主要为热轧法和冷轧法，铸轧法生产钢筋的资料还未见报道。钢筋热轧和冷轧生产方法存在生产流程长，能源消耗大，头尾料损耗较多，必须组织批量生产，且生产材料具有局限性等问题。铸轧法具有流程短，能耗低，低成本低投入，生产灵活，产品晶粒细小、性能独特等特点，具有广阔的发展前景；是实现钢铁行业资源节约，环境友好的有效途径之一。
双辊薄带连铸技术己经在国外取得了很大的成果。美国、澳大利亚、日本、韩国、法国、德国等国在双辊薄带连铸技术的研究处于领先地位，美国的Nucor公司已经将送一技术成功的应用于工业生产，而澳大利亚的BHP公司、日本的新日铁、韩国的浦项、法国的奇诺尔等公司也已经具有工业试验的生产技术能力。
20世纪80年代后，随着国外的双辊薄带连铸技术研究的兴起，我国又重新开始这方面研究的工作，先后在东北工学院、东北大学、上海钢铁研究所、宝钢等单位建造了多条实验研究铸轧生产线，虽然有了一些成果，但还处于试验性阶段，于国外先进水平相比，还存在较大差距。
鉴于此，克服上述现有热轧和冷轧技术所存在的缺陷，发明一种钢筋连铸连轧系统，以及应用该钢筋连铸连轧系统铸轧钢筋的生产方法，以解决钢筋生产流程长、能源消耗大的问题，是本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种钢筋连铸连轧系统，以及应用该钢筋连铸连轧系统铸轧钢筋的生产方法，以降低现有钢筋热轧或者冷轧加工成本，生产高质量的钢筋，同时提高钢筋的生产效率，延长钢筋连铸连轧系统的使用寿命。为了解决上述问题，本发明提供的一种钢筋连铸连轧系统，其技术方案如下：
本发明的一种钢筋连铸连轧系统，所述系统包括：熔炼炉、前液箱、双辊铸轧机组、切分机组、切分导卫和精轧机组，所述熔炼炉通过导流槽与所述前液箱连通，所述双辊铸轧机组、所述切分机组、所述切分导卫和所述精轧机组依次设置在所述前液箱后方。所述双辊铸轧机组包括上铸轧辊、下铸轧辊和铸嘴，所述铸嘴与所述前液箱的出液口密封相连，所述上铸轧辊和/或所述下铸轧辊为水冷式组合铸轧辊。其中，熔炼炉通过导流槽与前液箱连通的方式可以是密封相连，也可以是敞开导槽相连。
本发明的钢筋连铸连轧系统，与现有技术中的钢筋的生产加工技术相比，开拓性地使用铸轧方式来加工钢筋，并且使用连铸连轧的方式，使得钢筋生产的流程大为缩短、能耗大大降低，并且不会产生很多头尾料的损耗。由于采用了铸轧方式，即通过设置铸轧机组、切分机组和精轧机组相连设置，钢液在经过铸轧机组后被铸轧成薄板式样的带状坯料，进而马上进入切分机组将带状坯料切分成若干条类圆形或者类椭圆形的线状钢坯，然后这若干条条状钢坯被导入至精轧机组进行一道或者多道的精轧，形成预定形状的钢筋，比如螺纹钢、圆钢、槽钢或者角钢等等。
作为本发明上述钢筋连铸连轧系统的改进，所述上铸轧辊和所述下铸轧辊同时为水冷式组合铸轧辊，所述上铸轧辊和所述下铸轧辊结构相同，包括辊套和辊芯，所述辊套与所述辊芯之间开设有至少一个水冷槽；或者，所述上铸轧辊和所述下铸轧辊其中之一为水冷式组合铸轧辊。
进一步地，所述水冷槽的进水端连接有进水管和进水调节阀，所述水冷槽的出水端连接有出水管，所述水冷槽在所述上铸轧辊和所述下铸轧辊的同一端进出水或者从一端进水另一端出水。每一个水冷槽都与一个单独的冷源相连接。其中，在水冷槽的出水端的出水管尾端也可以设置一个出水调节阀。
本发明的双辊铸轧机的铸轧辊设计为水冷式组合铸轧辊，通过开设一个或者多个冷水槽来实现冷却降温。这样从前液箱内流出的高温合金钢水进入双辊铸轧机组，在铸轧成型的同时温度迅速降低，钢坯形状被迅速固定，不会由于钢坯仍处于熔融状态而变形。同时，通过设置水冷槽，也使得铸轧辊在与高温合金钢水相接触铸轧时不至于迅速升温，而出现铸轧辊变形的现象，能够极大地延长铸轧辊的使用寿命。通过在水冷槽的端口设置进出水管以及对应的调节阀，可以通过调节冷水的流速和流量来调节铸轧时的温度，这样就可以进一步地根据需要或者前液箱内合金钢水的温度来调节铸轧温度。
作为本发明上述钢筋连铸连轧系统的进一步改进，所述前液箱内设置有加热装置、温度控制器和金属液面高度监测装置。这样可以实时地调节前液箱内的合金钢水的温度以及液面高度，调节温度以满足铸轧温度的需要；调节液面高度以确保合金钢水流经铸嘴的速度。
作为本发明上述钢筋连铸连轧系统的再进一步改进，在所述双辊铸轧机组与所述切分机组之间设置有一组或者多组导向辊，所述双辊铸轧机组的出轧口、所述导向辊、所述切分机组的入轧口处于同一水平面上。这样，导向辊将从双辊铸轧机组出来的带状坯料导向至切分机组，以使带状坯料能够准确地输入到切分机组的切分入口，同时可以避免还未完全硬固的带状坯料在从双辊铸轧机组到切分机组的过程中发生弯曲变形。
本发明还提供了一种钢筋连铸连轧生产方法，其技术方案如下：
本发明的一种钢筋连铸连轧生产方法，使用本发明上述的钢筋连铸连轧系统进行铸轧生产钢筋，所述生产方法包括以下步骤：
第一，将铁及铁合金放入熔炼炉中熔炼，控制熔炼温度在1500℃～1750℃，并对钢液进行除氧和除渣。
第二，熔炼好的钢液经过导流槽输送至前液箱中，所述前液箱内钢液温度保持在1450℃～1650℃，控制所述前液箱内液位高于双辊铸轧机组的铸嘴5mm～20mm。
第三，所述熔炼炉内熔炼好的钢液经所述前液箱、所述铸嘴进入所述双辊铸轧机组的所述上铸轧辊和所述下铸轧辊之间进行铸轧，铸轧时温度控制在1450℃～1650℃，铸轧速度为2m/min～120m/min，铸轧制成厚度为5mm～30mm的带状钢坯。
第四，铸轧后的带状钢坯经切分机组多道次轧制后导入至切分导卫被切分成多条线状钢坯。
第五，线状钢坯再经过一个或者多个精轧机组精轧制得所需的成品钢筋。
进一步地，步骤二中钢液进入所述前液箱内后，其温度的上下浮动控制在±20℃内。
本发明提供的钢筋连铸连轧系统的有益效果是：
通过使用铸轧方式来加工钢筋，使得钢筋生产的流程大为缩短、能耗大大降低，并且不会产生很多头尾料的损耗。由于采用了铸轧方式，即通过设置铸轧机组、切分机组和精轧机组相连设置，钢液在经过铸轧机组后被铸轧成薄板式样的带状坯料，进而马上进入切分机组将带状坯料切分成若干条类圆形或者类椭圆形的线状钢坯，然后这若干条条状钢坯被导入至精轧机组进行一道或者多道的精轧，形成预定形状的钢筋，比如螺纹钢、圆钢、槽钢或者角钢等等。
通过开设一个或者多个冷水槽来实现冷却降温。这样从前液箱内流出的高温合金钢水进入双辊铸轧机组，在铸轧成型的同时温度迅速降低，钢坯形状被迅速固定，钢坯经微量轧制变形后，确保芯部钢液凝固，坯料组织致密，并确保钢坯形状及尺寸精确。同时，通过设置水冷槽，也使得铸轧辊在与高温合金钢水相接触铸轧时不至于迅速升温，而出现铸轧辊变形的现象，能够极大地延长铸轧辊的使用寿命。通过在水冷槽的端口设置进出水管以及对应的调节阀，可以通过调节冷水的流速和流量来调节铸轧时的温度，这样就可以进一步地根据需要或者前液箱内合金钢水的温度来调节铸轧温度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明第一实施例钢筋连铸连轧系统的结构示意图；
图2是本发明第一实施例钢筋连铸连轧系统中前液箱的结构示意图；
图3是本发明第一实施例钢筋连铸连轧系统中铸轧辊的结构示意图；
图4是本发明第一实施例钢筋连铸连轧系统中铸轧辊A-A向的截面示意图。
图中标记如下：
1-熔炼炉；12-导流槽；2-前液箱；21-加热装置；22-温度控制器；23-金属液面高度监测装置；3-双辊铸轧机组；31-上铸轧辊；32-下铸轧辊；33-铸嘴；311-辊套；312-辊芯；313-水冷槽；314-进水管；315-进水调节阀；316-出水管；317-出水调节阀；4-切分机组；5-切分导卫；6-精轧机组；7-导向辊。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例一
请参考图1，本实施例的一种钢筋连铸连轧系统，该系统包括：熔炼炉1、前液箱2、双辊铸轧机组3、切分机组4、切分导卫5和精轧机组6，熔炼炉1通过导流槽12与前液箱2连通，双辊铸轧机组3、切分机组4、切分导卫5和精轧机组6依次设置在前液箱2后方。其中，熔炼炉1通过导流槽12与前液箱2的连通方式可以是密封连通或者敞口方式连通。
继续结合参考图3和图4，其中，双辊铸轧机组3包括上铸轧辊31、下铸轧辊32和铸嘴33，铸嘴33与前液箱2的出液口密封相连，上铸轧辊31和下铸轧辊32为水冷式组合铸轧辊。作为另外的实施方式，上铸轧辊31为水冷式组合铸轧辊，下铸轧辊32为非水冷式铸轧辊；或者，上铸轧辊31为非水冷式铸轧辊，下铸轧辊32为水冷式组合铸轧辊。
作为主要优选的实施方式，当上铸轧辊31和下铸轧辊32同时为水冷式组合铸轧辊时，上铸轧辊31和下铸轧辊32结构相同，包括辊套311和辊芯312，辊套311与辊芯312之间开设有至少一个水冷槽313。
作为替代的实施方式，上铸轧辊31和下铸轧辊32其中之一为水冷式组合铸轧辊。
水冷槽313的进水端连接有进水管314和进水调节阀315，水冷槽313的出水端连接有出水管316，水冷槽313在上铸轧辊31和下铸轧辊32的同一端进出水或者从一端进水另一端出水。作为另外的实施方式，在出水管316的尾端还设置有一个出水调节阀317。
继续参考图2，前液箱2内设置有加热装置21、温度控制器22和金属液面高度监测装置23。
继续参考图1，在双辊铸轧机组3与切分机组4之间设置有一组或者多组导向辊7，双辊铸轧机组3的出轧口、导向辊7、切分机组4的入轧口处于同一水平面上。
实施例二
请参考图1、图2、图3和图4，本实施例的一种钢筋连铸连轧生产方法，使用如实施例一所述的钢筋连铸连轧系统进行铸轧生产钢筋，该生产方法包括以下步骤：
第一，将铁及铁合金放入熔炼炉1中熔炼，控制熔炼温度在1500℃～1750℃，并对钢液进行除氧和除渣；
第二，熔炼好的钢液经过导流槽12输送至前液箱2中，前液箱2内钢液温度保持在1450℃～1650℃，控制前液箱2内液位高于双辊铸轧机组3的铸嘴33的上嘴口5mm～20mm；
第三，熔炼炉1内熔炼好的钢液经前液箱2、铸嘴33进入双辊铸轧机组3的上铸轧辊31和下铸轧辊32之间进行铸轧，铸轧时温度控制在1450℃～1650℃，铸轧速度为2m/min～120m/min，铸轧制成厚度为5mm～30mm的带状钢坯；
第四，铸轧后的带状钢坯经切分机组4多道次轧制后导入至切分导卫5被切分成多条线状钢坯；
第五，线状钢坯再经过一个或者多个精轧机组6精轧制得所需的成品钢筋。
优选地，步骤二中钢液进入前液箱2内后，其温度的上下浮动控制在±20℃内。
实施例三
本实施例提供了铸轧生产HRB400螺纹钢筋Φ18mm规格产品。
将熔炼好的HRB400钢液经导流槽12输送至前液箱2中，控制前液箱2内钢液温度在1530℃±20℃内，前液箱2内钢液液位高度在铸嘴以上5mm～18mm。
双辊铸轧机组3中的上铸轧辊31和下铸轧辊32均为水冷式组合铸轧辊，上铸轧辊31和下铸轧辊32的水冷槽313中均通水冷却，进水管314中的水温控制在5℃～60℃，水压控制为0.3MPa。
钢液经双辊铸轧机组3铸轧成型得到尺寸为30mm×300mm的带状钢坯，控制双辊铸轧机组3的铸轧速度为5m/min，带状钢坯经导向辊7导入到切分机组4。
制备Φ18mm螺纹钢筋需三台切分机组4、一台精轧机组6。第一切分机组4轧辊设计为椭圆形孔型，长轴长22mm、高6.5mm；第二切分机组4轧辊设计为椭圆形孔型，长轴长24mm、短轴半径9.3mm；第三切分机组4轧辊设计为类圆孔型形长轴长25.2mm、短轴半径12mm。经切分机组4轧制后的坯料导入切分导卫5后被分切成12条Φ25mm类圆形的线状钢坯，精轧机组6的轧辊开有Φ18mm的螺纹钢孔槽将线状钢坯轧制成Φ18mm成品螺纹钢筋。
实施例四
本实施例提供了铸轧生产HRB400螺纹钢筋Φ28mm规格产品。
将熔炼好的HRB400钢液经导流槽12输送至前液箱2中，控制前液箱2内钢液温度在1530℃±15℃内，前液箱2内钢液液位高度在铸嘴以上5mm～15mm。
双辊铸轧机组3中的上铸轧辊31和下铸轧辊32均为水冷式组合铸轧辊，上铸轧辊31和下铸轧辊32的水冷槽313中均通水冷却，进水管314中的水温控制在5℃～55℃，水压控制为0.3MPa。
钢液经双辊铸轧机组3铸轧成型得到尺寸为45mm×400mm的带状钢坯，控制双辊铸轧机组3的铸轧速度为4m/min，带状钢坯经导向辊7导入到切分机组4。
制备Φ28mm螺纹钢筋需三台切分机组4、一台精轧机组6。第一切分机组4轧辊设计为椭圆形孔型，长轴长34mm、高12mm；第二切分机组4轧辊设计为椭圆形孔型，长轴长37mm、短轴半径16.5mm；第三切分机组4轧辊设计为类圆孔型形长轴长40.2mm、短轴半径19.5mm。经切分机组4轧制后的坯料导入切分导卫5后被分切成10条Φ40mm类圆形的线状钢坯，精轧机组6的轧辊开有Φ28mm的螺纹钢孔槽将线状钢坯轧制成Φ28mm成品螺纹钢筋。
实施例五
本实施例提供了铸轧生产HPB300光圆钢筋Φ20mm规格产品。
将熔炼好的HPB300钢液经导流槽12输送至前液箱2中，控制前液箱2内钢液温度在1530℃±15℃内，前液箱2内钢液液位高度在铸嘴以上5mm～15mm。
双辊铸轧机组3中的上铸轧辊31和下铸轧辊32均为水冷式组合铸轧辊，上铸轧辊31和下铸轧辊32的水冷槽313中均通水冷却，进水管314中的水温控制在5℃～45℃，水压控制为0.3MPa。
钢液经双辊铸轧机组3铸轧成型得到尺寸为25mm×300mm的带状钢坯，控制双辊铸轧机组3的铸轧速度为5m/min，带状钢坯经导向辊7导入到切分机组4。
制备Φ20mm光圆钢筋需三台切分机组4、一台精轧机组6。第一切分机组4轧辊设计为椭圆形孔型，长轴长22mm、高6.5mm；第二切分机组4轧辊设计为椭圆形孔型，长轴长24mm、短轴半径9.3mm；第三切分机组4轧辊设计为类圆孔型形长轴长25.2mm、短轴半径12mm。经切分机组4轧制后的坯料导入切分导卫5后被分切成12条Φ25mm类圆形的线状钢坯，精轧机组6的轧辊开有Φ20mm的圆形孔槽将线状钢坯轧制成Φ20mm成品光圆钢筋。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。
以上结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行的多种变化、修改、替换和变型均仍落入在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种钢筋连铸连轧系统，其特征在于，所述系统包括：熔炼炉(1)、前液箱(2)、双辊铸轧机组(3)、切分机组(4)、切分导卫(5)和精轧机组(6)，所述熔炼炉(1)通过导流槽(12)与所述前液箱(2)连通，所述双辊铸轧机组(3)、所述切分机组(4)、所述切分导卫(5)和所述精轧机组(6)依次设置在所述前液箱(2)后方；
所述双辊铸轧机组(3)包括上铸轧辊(31)、下铸轧辊(32)和铸嘴(33)，所述铸嘴(33)与所述前液箱(2)的出液口密封相连，所述上铸轧辊(31)和/或所述下铸轧辊(32)为水冷式组合铸轧辊。
2.根据权利要求1所述的钢筋连铸连轧系统，其特征在于，所述上铸轧辊(31)和所述下铸轧辊(32)同时为水冷式组合铸轧辊，所述上铸轧辊(31)和所述下铸轧辊(32)结构相同，包括辊套(311)和辊芯(312)，所述辊套(311)与所述辊芯(312)之间开设有至少一个水冷槽(313)；或者，
所述上铸轧辊(31)和所述下铸轧辊(32)其中之一为水冷式组合铸轧辊。
3.根据权利要求2所述的钢筋连铸连轧系统，其特征在于，所述水冷槽(313)的进水端连接有进水管(314)和进水调节阀(315)，所述水冷槽(313)的出水端连接有出水管(316)，所述水冷槽(313)在所述上铸轧辊(31)和所述下铸轧辊(32)的同一端进出水或者从一端进水另一端出水。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的钢筋连铸连轧系统，其特征在于，所述前液箱(2)内设置有加热装置(21)、温度控制器(22)和金属液面高度监测装置(23)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的钢筋连铸连轧系统，其特征在于，在所述双辊铸轧机组(3)与所述切分机组(4)之间设置有一组或者多组导向辊(7)，所述双辊铸轧机组(3)的出轧口、所述导向辊(7)、所述切分机组(4)的入轧口处于同一水平面上。
6.一种钢筋连铸连轧生产方法，使用如权利要求1至5中任一项所述的钢筋连铸连轧系统进行铸轧，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：
第一，将铁及铁合金放入熔炼炉(1)中熔炼，控制熔炼温度在1500℃～1750℃，并对钢液进行除氧和除渣；
第二，熔炼好的钢液经过导流槽(12)输送至前液箱(2)中，所述前液箱(2)内钢液温度保持在1450℃～1650℃，控制所述前液箱(2)内液位高于双辊铸轧机组(3)的铸嘴(33)5mm～20mm；
第三，所述熔炼炉(1)内熔炼好的钢液经所述前液箱(2)、所述铸嘴(33)进入所述双辊铸轧机组(3)的所述上铸轧辊(31)和所述下铸轧辊(32)之间进行铸轧，铸轧时温度控制在1450℃～1650℃，铸轧速度为2m/min～120m/min，铸轧制成厚度为5mm～30mm的带状钢坯；
第四，铸轧后的带状钢坯经切分机组(4)多道次轧制后导入至切分导卫(5)被切分成多条线状钢坯；
第五，线状钢坯再经过一个或者多个精轧机组(6)精轧制得所需的成品钢筋。
7.根据权利要求6所述的钢筋连铸连轧生产方法，其特征在于，步骤二中钢液进入所述前液箱(2)内后，其温度的上下浮动控制在±20℃内。
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Denomination of invention: The invention relates to a reinforcement continuous casting and rolling system and a reinforcement continuous casting and rolling production method Effective date of registration: 20211026 Granted publication date: 20200221 Pledgee: China Construction Bank Co.,Ltd. Loudi branch Pledgor: HUNAN 3T NEW MATERIAL Co.,Ltd. Registration number: Y2021430000063 |
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