CN110102729A - 一种连铸高合金模具钢圆坯的快速热送装置及热送方法 - Google Patents

一种连铸高合金模具钢圆坯的快速热送装置及热送方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种连铸高合金模具钢圆坯的快速热送装置及热送方法，所述装置包括：无喷淋冷却水区域、第一红外测温仪、拉矫机、火切机、切割辊道、横向移坯机、单流热送辊道、圆坯提升机、加热炉、第二红外测温仪、第三红外测温仪。所述热送方法包括如下步骤：高合金模具钢圆坯热送时，拉矫机前红外测温仪测温温度≥950℃，火切机(4)对模具钢圆坯进行火焰切割时，采用铁粉做助熔剂，热送辊道入口红外测温仪测温温度要求≥650℃，热送辊道传输速度为10m/min；圆坯提升机(8)提升高度5m，提升速度5m/min，加热炉入口红外测温仪测温温度要求≥550℃。本发明可实现连铸圆坯快速热送，节约能源消耗，有效的防止表面裂纹的形成。

Description

一种连铸高合金模具钢圆坯的快速热送装置及热送方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金的技术领域，特别涉及一种连铸高合金模具钢圆坯的快速热送装置及高合金模具钢圆坯在使用该装置热送时防止红送裂纹的热送方法。
背景技术
连铸坯通过辊道快速热送进入加热炉相对于通过车辆运输热送进入加热炉，可以缩短热送时间，相对于连铸坯缓冷之后再进入加热炉，可以缩短加热时间，减少连铸坯加热过程的煤气能源消耗，还可以稳定生产节奏，提高轧材产量，降低生产成本。
对一些高合金钢种进行热送时，如果热送工艺不合理，钢中的Al、Nb、Ti、V等元素会与N结合形成氮化物，在奥氏体向铁素体转变时，这些氮化物会从奥氏体中析出，存在于晶界之间，破坏晶界强度，当应力值超过晶粒之间亲和力，就产生了晶界裂纹。在轧制时就会扩展形成表面裂纹。
因此，需要合理的热送装置和热送工艺，加强连铸坯在运送过程中的保温控制，减少高合金模具钢热送时合金元素形成的氮化物的析出，从而减少裂纹形成。尽可能的减少铸坯热送时间，防止连铸坯在运送过程中的温降，充分利用连铸坯的热能，可以实现节能消耗。
发明内容
本发明的目的是，提供一种连铸高合金模具钢圆坯的快速热送装置及高合金模具钢圆坯在使用该装置热送时防止红送裂纹的热送方法，一方面可以实现连铸圆坯快速热送，节约能源消耗，另一方面，能够在高合金模具钢连铸圆坯热送时，有效的防止表面裂纹的形成。
为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种连铸高合金模具钢圆坯的快速热送装置，所述装置包括：无喷淋冷却水区域1、第一红外测温仪2、拉矫机3、火切机4、切割辊道5、横向移坯机6、单流热送辊道7、圆坯提升机8、加热炉9、第二红外测温仪10、第三红外测温仪11；
所述拉矫机3之前设置无喷淋冷却水区域1，且在拉矫机3的入口设置第一红外测温仪2，所述拉矫机3与火切机4之间通过辊道连接；火切机4与横向移坯机6之间为切割辊道5；横向移坯机6与单流热送辊道7连接，单流热送辊道7的入口设置第二红外测温仪10；单流热送辊道7通过圆坯提升机8与加热炉9连接，加热炉9入口设置第三红外测温仪11。
一种基于上述热送装置的热送方法，所述热送方法包括以下步骤：
步骤1)高合金模具钢圆坯出二冷区后经无喷淋冷却水区域1进入拉矫机3，第一红外测温仪2对高合金模具钢圆坯表面进行测温；
步骤2)高合金模具钢圆坯出拉矫机3后，通过辊道运送到火切机4，根据要求的定尺进行火焰切割；
步骤3)高合金模具钢圆坯切割完毕后进入切割辊道5；
步骤4)高合金模具钢圆坯到达切割辊道5末端后，通过横向移坯机6将多流高合金模具钢圆坯横移到单流热送辊道7，单流热送辊道入口设置第二红外测温仪10对高合金模具钢圆坯进行测温；
步骤5)高合金模具钢圆坯由单流热送辊道送至爬坡斜辊道，通过圆坯提升机8将单流模具钢圆坯从爬坡斜辊道提升到加热炉前辊道，等待进入加热炉9，加热炉9入口配备第三红外测温仪11，对模具钢圆坯进行测温。
高合金模具钢的成分标准C：0.32-0.45％，Si：0.80-1.20％，Mn：0.20-0.60％，P≤0.015％，S≤0.010％，Cr：4.75-5.50％，Mo：1.10-1.75％，V：0.80-1.20％，Ni≤0.25％，Cu≤0.25％，Al≤0.03％，N≤0.009％。在模具钢圆坯热送温度区间范围内，会发生由奥氏体向铁素体的相变转变，Al、Nb、Ti、V等元素与N结合形成氮化物，破坏晶界强度，形成红送裂纹。为了避免红送裂纹形成，要求V按照成分下限0.8％控制，要求N按照≤0.008％控制，Al、Nb、Ti等元素按照≤0.005％控制。
优选地，所述步骤1)中，第一红外测温仪测温温度≥950℃。
优选地，所述步骤2)中，火切机4对高合金模具钢圆坯进行火焰切割时，采用铁粉做助熔剂。
优选地，所述步骤3)中，切割辊道5的传输速度为8m/min。
优选地，所述步骤4)中，第二红外测温仪测温温度要求≥650℃，单流热送辊道传输速度为10m/min。
优选地，所述步骤5)中，圆坯提升机8提升高度5m，提升速度5m/min，第三红外测温仪测温温度要求≥550℃。
优选地，所述步骤3)到步骤5)中，高合金模具钢圆坯从切割辊道5通过辊道运送加热炉9的总时间≤20min，出现设备故障原因导致无法热送或热送总时间＞20min时，高合金模具钢圆坯终止热送，由天车吊入缓冷坑进行缓冷。
根据本发明的一个优选实施例，一种高合金模具钢圆坯在热送时防止红送裂纹的工艺方法，具体包括：
步骤1)：高合金模具钢的成分要求V按照成分下限0.8％控制，要求N按照≤0.008％控制，Al、Nb、Ti等元素按照≤0.005％控制；
步骤2)：模具钢圆坯出二冷区后到第一架拉矫机前为无喷淋冷却水区域1，第一架拉矫机前配备第一红外测温仪测温2，对模具钢圆坯表面进行测温，测温温度≥950℃，测温温度通过二级传输到主控电脑；
步骤3)：模具钢圆坯出拉矫机3后，通过中间辊道运送到达火切机4，根据要求的定尺进行火焰切割，火切机4对模具钢圆坯进行火焰切割时，采用铁粉做助熔剂，每支圆坯可以减少火焰切割时间1min，可以提高热送铸坯温度10℃；
步骤4)：模具钢圆坯切割完毕后进入切割辊道5，全长16m，切割辊道传输速度为8m/min；
步骤5)：模具钢圆坯到达切割辊道末端后，通过横向移坯机6将多流模具钢圆坯横移到单流热送辊道7，热送辊道入口配备第二红外测温仪测温，对模具钢圆坯进行测温，测温温度要求≥650℃，测温温度通过二级传输到火切主控电脑。热送辊道附近门窗全部关闭，不得有穿堂风进入热送辊道；热送辊道全长35m，热送辊道传输速度为10m/min；
步骤6)：模具钢圆坯由热送辊道送至爬坡斜辊道，通过圆坯提升机8将模具钢圆坯从爬坡斜辊道提升到加热炉前辊道，圆坯提升机8提升高度5m，提升速度5m/min，等待进入加热炉9，加热炉9入口配备第三红外测温仪测温，对模具钢圆坯进行测温，仪测温温度要求≥550℃。
步骤7)：模具钢圆坯从切割辊道5通过辊道运送加热炉9的总时间≤20min，出现设备故障原因导致无法热送或热送总时间≥20min时，模具钢圆坯终止热送，由天车吊入缓冷坑进行缓冷。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本连铸圆坯的快速热送装置，缩短连铸到轧钢的热送距离，特别适用于连铸连轧生产，可以缩短加热时间，减少连铸坯加热过程的煤气能源消耗，还可以稳定生产节奏，提高轧材产量，降低生产成本。
高合金模具钢圆坯热送工艺方法可以减少热送时间，提高热送温度，从而减少第三相变转变时Al、Nb、Ti、V等元素与N结合形成氮化物析出，防止热送裂纹的形成，可以减少热送裂纹90％。
附图说明
图1是本发明热送装置的结构示意图；
附图标记：无喷淋冷却水区域1、第一红外测温仪2、拉矫机3、火切机4、切割辊道5、横向移坯机6、单流热送辊道7、圆坯提升机8、加热炉9、第二红外测温仪10、第三红外测温仪11。
具体实施方式
本说明书中公开得任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。所述仅仅是为了帮助理解本发明，不应该视为对本发明的具体限制。
下面以附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示，一种连铸高合金模具钢圆坯的快速热送装置，所述装置包括：无喷淋冷却水区域1、第一红外测温仪2、拉矫机3、火切机4、切割辊道5、横向移坯机6、单流热送辊道7、圆坯提升机8、加热炉9、第二红外测温仪10、第三红外测温仪11；
所述拉矫机3之前设置无喷淋冷却水区域1，且在拉矫机3的入口设置第一红外测温仪2，所述拉矫机3与火切机4之间通过辊道连接；火切机4与横向移坯机6之间为切割辊道5；横向移坯机6与单流热送辊道7连接，单流热送辊道7的入口设置第二红外测温仪10；单流热送辊道7通过圆坯提升机8与加热炉9连接，加热炉9入口设置第三红外测温仪11。
一种基于上述热送装置的热送方法，所述热送方法包括以下步骤：
步骤1)高合金模具钢圆坯出二冷区后经无喷淋冷却水区域1进入拉矫机3，第一红外测温仪2对高合金模具钢圆坯表面进行测温；
步骤2)高合金模具钢圆坯出拉矫机3后，通过辊道运送到火切机4，根据要求的定尺进行火焰切割；
步骤3)高合金模具钢圆坯切割完毕后进入切割辊道5；
步骤4)高合金模具钢圆坯到达切割辊道5末端后，通过横向移坯机6将多流高合金模具钢圆坯横移到单流热送辊道7，单流热送辊道入口设置第二红外测温仪10对高合金模具钢圆坯进行测温；
步骤5)高合金模具钢圆坯由单流热送辊道送至爬坡斜辊道，通过圆坯提升机8将单流模具钢圆坯从爬坡斜辊道提升到加热炉前辊道，等待进入加热炉9，加热炉9入口配备第三红外测温仪11，对模具钢圆坯进行测温。
实施例2
采用图1装置快速热送H13(4Cr5MoSiV1)钢至加热炉。
步骤1)：H13钢成分控制，C：0.35％，Si：0.85％，Mn：0.25％，P：0.012％，S：0.008％，Cr：4.85％，Mo：1.12％，V：0.80％，Ni：0.020％，Cu：0.015％，Al：0.005％，N：0.007％，Nb：0.004％，Ti：0.004％。
步骤2)H13圆坯出二冷区后到第一架拉矫机前为无喷淋冷却水区域1，第一架拉矫机前配备第一红外测温仪测温2，对模具钢圆坯表面进行测温，测温温度为968℃，测温温度通过二级传输到主控电脑。
步骤3)H13圆坯出拉矫机3后，通过中间辊道运送到达火切机4，根据定尺要求5.65m进行火焰切割，火切机4对H13圆坯进行火焰切割时，采用铁粉做助熔剂，每支圆坯平均切割时间1.45min，切割完毕后H13圆坯表面温度725℃。不使用铁粉做助熔剂时每支圆坯平均切割时间2.5min，切割完毕后H13圆坯表面温度715℃，平均减少火焰切割时间1.05min，提高热送铸坯温度10℃。
步骤4)H13圆坯切割完毕后进入切割辊道5，全长16m，切割辊道传输速度为8m/min。
步骤5)H13圆坯到达切割辊道末端后，通过横向移坯机6将多流模具钢圆坯横移到单流热送辊道7，热送辊道入口配备红外测温仪测温，对模具钢圆坯进行测温，测温温度为680℃，测温温度通过二级传输到火切主控电脑。热送辊道附近门窗全部关闭，不得有穿堂风进入热送辊道。热送辊道全长35m，热送辊道传输速度为10m/min。
步骤6)H13圆坯由热送辊道送至爬坡斜辊道，通过圆坯提升机8将模具钢圆坯从爬坡斜辊道提升到加热炉前辊道，圆坯提升机8提升高度5m，提升速度5m/min，等待进入加热炉9，加热炉9入口配备红外测温仪测温，对模具钢圆坯进行测温，测温温度576℃。
步骤7)：模具钢圆坯从切割辊道5通过辊道运送加热炉9的总时间8.5min。
本发明的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。
本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。
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 (9)

1.一种连铸高合金模具钢圆坯的快速热送装置，其特征在于，所述装置包括：无喷淋冷却水区域(1)、第一红外测温仪(2)、拉矫机(3)、火切机(4)、切割辊道(5)、横向移坯机(6)、单流热送辊道(7)、圆坯提升机(8)、加热炉(9)、第二红外测温仪(10)、第三红外测温仪(11)；
所述拉矫机(3)之前设置无喷淋冷却水区域(1)，且在拉矫机(3)的入口设置第一红外测温仪(2)，所述拉矫机(3)与火切机(4)之间通过辊道连接；火切机(4)与横向移坯机(6)之间为切割辊道(5)；横向移坯机(6)与单流热送辊道(7)连接，单流热送辊道(7)的入口设置第二红外测温仪(10)；单流热送辊道(7)通过圆坯提升机(8)与加热炉(9)连接，加热炉(9)入口设置第三红外测温仪(11)。
2.基于权利要求1所述热送装置的热送方法，所述热送方法包括以下步骤：
步骤1)高合金模具钢圆坯出二冷区后经无喷淋冷却水区域(1)进入拉矫机(3)，第一红外测温仪(2)对高合金模具钢圆坯表面进行测温；
步骤2)高合金模具钢圆坯出拉矫机(3)后，通过辊道运送到火切机(4)，根据要求的定尺进行火焰切割；
步骤3)高合金模具钢圆坯切割完毕后进入切割辊道(5)；
步骤4)高合金模具钢圆坯到达切割辊道(5)末端后，通过横向移坯机(6)将多流高合金模具钢圆坯横移到单流热送辊道(7)，单流热送辊道入口设置第二红外测温仪(10)对高合金模具钢圆坯进行测温；
步骤5)高合金模具钢圆坯由单流热送辊道送至爬坡斜辊道，通过圆坯提升机(8)将单流模具钢圆坯从爬坡斜辊道提升到加热炉前辊道，等待进入加热炉(9)，加热炉(9)入口配备第三红外测温仪(11)，对模具钢圆坯进行测温。
3.根据权利要求2所述的热送方法，其特征在于，高合金模具钢的成分中，V按照成分下限0.8％控制，N按照≤0.008％控制，Al按照≤0.005％控制，Nb按照≤0.005％控制，Ti按照≤0.005％控制。
4.根据权利要求2所述的热送方法，其特征在于，所述步骤1)中，第一红外测温仪测温温度≥950℃。
5.根据权利要求2所述的热送方法，其特征在于，所述步骤2)中，火切机(4)对高合金模具钢圆坯进行火焰切割时，采用铁粉做助熔剂。
6.根据权利要求2所述的热送方法，其特征在于，所述步骤3)中，切割辊道(5)的传输速度为8m/min。
7.根据权利要求2所述的热送方法，其特征在于，所述步骤4)中，第二红外测温仪测温温度要求≥650℃，单流热送辊道传输速度为10m/min。
8.根据权利要求2所述的热送方法，其特征在于，所述步骤5)中，圆坯提升机(8)提升高度5m，提升速度5m/min，第三红外测温仪测温温度要求≥550℃。
9.根据权利要求2所述的热送方法，其特征在于，所述步骤3)到步骤5)中，高合金模具钢圆坯从切割辊道(5)通过辊道运送加热炉(9)的总时间≤20min，出现设备故障原因导致无法热送或热送总时间＞20min时，高合金模具钢圆坯终止热送，由天车吊入缓冷坑进行缓冷。
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