CN109261714A - 一种大型造船用对称球扁钢的轧制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及球扁钢轧制技术领域，尤其涉及一种大型造船用对称球扁钢的轧制方法。采用斜轧法进行轧制，轧制设备包括1架二辊式型钢轧机，3～5架次的三辊式型钢轧机，各架次的三辊式型钢轧机按横列式布置，具体轧制过程包括如下步骤：1)粗轧；2)中间轧；3)设置摩擦环；4)精轧；5)轧后进行强制冷却，用水冷装置进行高压水喷雾，通过精确调整球头和腹板水雾流量进行精准冷却。采用斜轧法进行轧制，在解决辊身长度不足的前提下降低导卫板的安装难度，降低轧钢工的劳动强度；保证球头金属填充量以及腹板宽度精度；设置摩擦环，避免腹板波浪的产生；提高轧件表面质量。
Description
技术领域
本发明涉及球扁钢轧制技术领域，尤其涉及一种大型造船用对称球扁钢的轧制方法。
背景技术
球扁钢是一种主要应用于造船和造桥领域的中型材，其中船用球扁钢是造船用辅助中型材。船用球扁钢在船体结构中起着至关重要的作用，是建造万吨级船舶及各种远洋、沿海、内河船舶以及各类舰艇等不可缺少的专用型材。
目前，国内船用大规格民用对称球扁钢处于研发阶段，轧制工艺存在如下不足：导卫板安装困难，作业人员劳动强度高，球头金属填充量不足，腹板宽度精度不高；易产生腹板波浪。因此，开发新的造船用对称球扁钢轧制工艺已成为国内轧钢厂的重要攻关目标。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种大型造船用对称球扁钢的轧制方法。保证球头金属填充量以及腹板宽度精度，降低作业人员劳动强度，避免腹板波浪的产生。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种大型造船用对称球扁钢的轧制方法，采用斜轧法进行轧制，轧制设备包括1架次二辊式型钢轧机，3～5架次的三辊式型钢轧机，各架次的三辊式型钢轧机按横列式布置，具体轧制过程包括如下步骤：
1)粗轧：包括若干道次轧制过程；在该步骤中完成箱型孔型轧制，将大方坯经若干道次轧制成为球扁钢异型断面；根据大型对称球扁钢的断面形状采用帽形孔进行粗轧，帽形孔孔型的端部圆角为R15mm～R25mm，侧壁斜度为15％～25％；
2)中间轧：包括若干道次轧制过程；在该步骤中完成球头与腹板的金属量分配；将粗轧后的异型断面通过大压下量强迫展宽，完成球头与腹板的金属分配，球头与腹板的金属量配比参照球扁钢成品比例划分；轧辊的侧壁斜度为8％～12％，轧辊各边缘采用R10mm～R20mm圆弧过渡；
3)设置摩擦环：在第2架和第3架三辊式型钢轧机轧辊上设置摩擦环，摩擦环在相邻道次的球头和腹板连接处之间，摩擦环的侧壁斜度为5～15％，高度控制在30mm～50mm；
4)精轧：包括若干道次轧制过程；用于将经中间轧制道次轧出的类似于对称球扁钢成品的轧件进行精确轧制，进一步加工球头与腹板连接处的R圆弧以及腹板端部圆弧，经过该步骤后，保证成品轧件的规格尺寸符合标准的要求；
5)轧后控冷：轧后进行强制冷却，用水冷装置进行高压水喷雾，通过精确调整球头和腹板水雾流量进行精准冷却。
所述步骤4)中，轧件中心线与轧辊中心线单数道次成逆时针6°～12°角、双数道次成顺时针6°～12°角倾斜进入轧机，将单次轧辊的车修量控制在3mm～4mm，各道次轧辊孔型采用R0.5mm～R5mm的圆角对轧件端部进行成品前精修轧制，保证轧件各部位尺寸精度；成品道次的轧件中心线与轧辊轴线成顺时针4°～6°角倾斜进入轧机，对轧件各部位圆角进行最终加工，保证轧件的圆角为R2mm～R3mm。
与现有方法相比，本发明的有益效果是：
1)采用开坯机与三辊式横列式型钢轧机相结合的轧制工艺，开坯机通过人工翻钢机对轧件进行四面压力轧制，可消除连铸坯内部组织缺陷，提升轧件的机械性能以及力学性能，同一架轧机对轧件进行两向轧制，轧机无需反转，即可实现轧件往复多道次轧制。具有设备简单、投资少的特点；实际生产中可通过调速改善轧制条件，便于控制；
2)多架次三辊式型钢轧机采用横列式分布，可有效利用厂房空间，通用性强；
3)大型对称球扁钢属于左右不对称断面型材，本发明采用的轧制方法道次明晰，从粗轧开始严格控制金属切分，在2～3道次即一次性完成球扁钢球头与腹板部的金属分配；
4)通过合理分配每个轧制道次的压下量，严格控制每个道次轧件球头和腹板金属量分配，保证每一道次金属量延伸率相等，实现轧件咬入顺畅，出钢平稳，消除；
5)本发明的轧制道次较少，可以有效的降低轧件温度流失，有利于控制轧件表面氧化情况，有效的提高了轧件表面质量；
6)通过强制冷却装置，解决了大型对称球扁钢冷却变形大、腹板波浪缺陷；
7)通过减少轧制道次提升了轧制节奏，能够提高生产效率，为企业赢得效益。
附图说明
图1是本发明40#对称球扁钢结构示意图。
图2是本发明摩擦环结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明，但不用来限制本发明的范围：
本发明所述一种大型船用对称球扁钢的轧制方法，30#以上造船用对称球扁钢即为大型船用对称球扁钢，采用斜轧法进行轧制，轧制设备包括1架次二辊式型钢轧机，3～5架次的三辊式型钢轧机，各架次的三辊式型钢轧机按横列式布置，具体轧制过程包括如下步骤：
1)粗轧，包括若干道次轧制过程；在该步骤中完成箱型孔型轧制，将大方坯经若干道次轧制成为球扁钢异型断面；
2)中间轧，包括若干道次轧制过程；在该步骤中完成球头与腹板的金属量分配；将粗轧后的异型断面通过大压下量强迫展宽，完成球头与腹板的金属分配，球头与腹板的金属量配比参照球扁钢成品比例划分；
3)设置摩擦环：在第2架和第3架三辊式型钢轧机轧辊上设置摩擦环，摩擦环在相邻道次的球头和腹板连接处之间，摩擦环的侧壁斜度为5～15％，高度控制在30mm～50mm；
4)精轧，包括若干道次轧制过程；用于将经中间轧制道次轧出的类似于对称球扁钢成品的轧件进行精确轧制，进一步加工球头与腹板连接处的R圆弧以及腹板端部圆弧，经过该步骤后，保证成品轧件的规格尺寸符合标准的要求。
5)轧后控冷，由于大型船用对称球扁钢的断面球头腹板金属量分配极其悬殊，因此在轧后进行强制冷却，运用水冷装置进行高压水喷雾，通过精确调整球头和腹板水雾流量进行精准冷却。
所述步骤1)中，根据大型对称球扁钢的断面形状采用帽形孔进行粗轧，帽形孔孔型的端部圆角为R15mm～R25mm，侧壁斜度在15％～25％，便于轧件的咬入和轧后的脱槽。
所述步骤2)中，轧辊的侧壁斜度为8％～12％，轧辊各边缘采用R10mm～R20mm圆弧过渡，通过轧辊辊环的大斜度保证导卫板的方便安装以及降低轧制调整难度。
所述步骤4)中，轧件中心线与轧辊中心线单数道次成逆时针6°～12°角、双数道次成顺时针6°～12°角倾斜进入轧机，将单次轧辊的车修量控制在3mm～4mm，并且有效利用轧辊侧壁侧压力，提高轧辊的咬入和脱槽能力，并便于端部圆角的精轧；各道次轧辊孔型采用R0.5mm～R5mm的圆角对轧件端部进行成品前精修轧制，保证轧件各部位尺寸精度；成品道次的轧件中心线与轧辊轴线成顺时针4°～6°角倾斜进入轧机，对轧件各部位圆角进行最终加工，保证轧件的圆角在R2mm～R3mm之间。
所述步骤5)中，通过布置在辊道上的喷嘴对球头和腹板进行精确水雾冷却，以便在冷床预弯前对球扁钢进行强制冷却，在提高球扁钢力学性能的前提下减小球扁钢的冷却变形，消除因球头和腹板金属量分配悬殊而造成的腹板波浪缺陷。
【实施例】
一种40#造船用对称球扁钢的轧制方法。
如图1所示，一种40#造船用对称球扁钢。轧制设备选取1架次轧机，3架次轧机。3架次轧机采用横列式分布方式，轧件采用18道次轧制。各道次在四架次轧机轧辊上的分布为：11道次、3道次、3道次、1道次。采用这种分配方式能够实现最大限度利用开坯机，以最少架次轧机，最少消耗轧辊量，完成大型对称球扁钢产品轧制。
第一架轧机完成粗轧过程，通过箱型孔以及帽形孔型进行较大压下量轧制，轧出异型断面，后续为球头和腹板切分出足够的金属量。
第1道次至第11道次为粗轧道次，在这11个道次完成箱型以及帽形孔孔型轧制，将轧件轧制出球扁钢异型断面，孔型端部圆角采用R10mm～R25mm尺寸，便于异形坯顺利进出轧机，有利于轧件脱槽，前5个道次利用轧件高温进行大规格压下量变化，各道次压下量控制在40mm～60mm，并按道次顺序递减。
第一架轧机上的轧辊设计摩擦环环(如图2所示)，通过对轧辊的固定防止轧辊窜动导致球扁钢腹板宽度方向出现波动；轧件通过第二架轧机后，实现球扁钢产品规格尺寸精轧，按照产品标准预先分配球头与腹板的金属量，在通过第15道次离开轧机时，已完成球头部位与腹板部位宽高比的轧制。
第12道次～第14道次为中间轧制道次，在这3个道次中完成球头与腹板部位的金属量分配；其中第13道次为关键道次，第13道次为切分道次，靠侧壁斜度为12％的摩擦环将上中下三个轧辊的轴向锁定，并且有效利用轧辊侧压力一次性将球头部分金属量切分出来，将粗轧后的异形的轧件通过大压下量强迫展宽，完成球头与腹板的金属分配，金属量配比参照球扁钢成品比例划分，轧辊各边缘采用R15～R25圆弧过渡，便于轧辊轧辊车削，降低轧辊消耗，此阶段轧件温度明显降低，适当降低压下量分配，各道次压下量控制在10～20mm，并按道次顺序递减。
在第15道次～第18道次进行轧件精轧，经过第17道次通过成30°角的上下辊将轧件轧制出符合标准要求的球头，并保证球头与腹板的成品宽高比。经过这几道次轧制后，成品轧件的规格尺寸符合标准要求。通过第15道次～第18道次闭口与开口轧制，对上下两个对称的球头进行精轧，有效利用轧辊侧壁侧压力，加工出端部圆角。孔型采用R2mm～R8mm小尺寸圆角对轧件端部进行成品前精修轧制，保证轧件各部位尺寸精度。
最后通过第三架进行成品轧制，保证球扁钢端部圆角饱满，同时对成品规格进行进一步精加工，保证产品质量、规格符合产品标准。第18道次为成品道次，在增加成品孔个数的前提下，采用顺时针8°角倾斜进入轧机，对第17道次轧件各部位侧壁圆角进行最终加工，轧出合格轧件，此阶段轧件温度进一步流失，各道次压下量控制在1mm～5mm，并按道次顺序递减。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种大型造船用对称球扁钢的轧制方法，其特征在于，采用斜轧法进行轧制，轧制设备包括1架次的二辊式型钢轧机，3～5架次的三辊式型钢轧机，各架次的三辊式型钢轧机按横列式布置，具体轧制过程包括如下步骤：
1)粗轧：包括若干道次轧制过程；在该步骤中完成箱型孔型轧制，将大方坯经若干道次轧制成为球扁钢异型断面；根据大型对称球扁钢的断面形状采用帽形孔进行粗轧，帽形孔孔型的端部圆角为R15mm～R25mm，侧壁斜度为15％～25％；
2)中间轧：包括若干道次轧制过程；在该步骤中完成球头与腹板的金属量分配；将粗轧后的异型断面通过大压下量强迫展宽，完成球头与腹板的金属分配，球头与腹板的金属量配比参照球扁钢成品比例划分；轧辊的侧壁斜度为8％～12％，轧辊各边缘采用R10mm～R20mm圆弧过渡；
3)设置摩擦环：在第2架和第3架三辊式型钢轧机轧辊上设置摩擦环，摩擦环在相邻道次的球头和腹板连接处之间，摩擦环的侧壁斜度为5～15％，高度控制在30mm～50mm；
4)精轧：包括若干道次轧制过程；用于将经中间轧制道次轧出的类似于对称球扁钢成品的轧件进行精确轧制，进一步加工球头与腹板连接处的R圆弧以及腹板端部圆弧，经过该步骤后，保证成品轧件的规格尺寸符合标准的要求；
5)轧后控冷：轧后进行强制冷却，用水冷装置进行高压水喷雾，通过精确调整球头和腹板水雾流量进行精准冷却。
2.根据权利要求1所述的一种大型造船用对称球扁钢的轧制方法，其特征在于，所述步骤4)中，轧件中心线与轧辊中心线单数道次成逆时针6°～12°角、双数道次成顺时针6°～12°角倾斜进入轧机，将单次轧辊的车修量控制在3mm～4mm，各道次轧辊孔型采用R0.5mm～R5mm的圆角对轧件端部进行成品前精修轧制，保证轧件各部位尺寸精度；成品道次的轧件中心线与轧辊轴线成顺时针4°～6°角倾斜进入轧机，对轧件各部位圆角进行最终加工，保证轧件的圆角为R2mm～R3mm。
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