CN110153198B

CN110153198B - 一种中等规格棒材的控制轧制方法

Info

Publication number: CN110153198B
Application number: CN201910420754.5A
Authority: CN
Inventors: 余伟; 卢世康; 陈雨来; 程磊; 程知松; 徐言东; 刘涛
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2019-05-20
Filing date: 2019-05-20
Publication date: 2020-06-05
Anticipated expiration: 2039-05-20
Also published as: CN110153198A

Abstract

本发明涉及一种中等规格棒材的控制轧制方法，属于材料加工工程技术。棒材中间坯

的轧件在机组间辊道传送过程中，在轧线辊道上方区域加入一种多工位的旋转冷却机构，通过提起后旋转再将中间坯回置到轧线辊道的方式，使轧件在运动中旋转，均匀冷却至所需温度，进而在后续机组实现控制轧制。本发明旋转式冷却机构可与中间坯水冷配合使用，可单独使用；设备结构紧凑，无需增加额外场地，无需增加车间长度；棒材组织均匀，表面与中心组织晶粒度相差<0.5级；适合粗轧机组与中轧机组间，或中轧机组与精轧机组间脱头的生产线；可用于生产直径

棒材，用该方法进行中等规格棒材生产，可解决连轧生产线中间坯均匀冷却困难以及影响生产效率的难题。

Description

一种中等规格棒材的控制轧制方法

技术领域

本发明属于材料加工工程技术，是一种中等规格棒材的控制轧制方法，具体涉及中间坯在旋转式冷却机构中均匀冷却的方法。

背景技术

随着工业用钢材生产技术的进步，控制轧制技术逐渐在中等规格棒材领域得到应用，通常采用精轧机组前后配备水冷箱的方式对棒材进行冷却。水冷箱中常用冷却器包括直喷式冷却器、层流式冷却器、湍流式冷却器、旋流式冷却器及环形喷嘴式冷却器。

使用水冷箱中冷却器进行中间坯降温主要存在四点不足：

1)对于温降要求高的坯件，需有足够的功率增强水压才能保证实现(断面尺寸大，水冷线长、水量大也无法实现中间坯的快速均匀温降)；

2)冷却时间短，表面温降过快，中心温降较慢，造成中心到表面温差过大；

3)中间坯在辊道传送进入水冷箱的过程中，中间坯下边缘特定位置会一直与水冷箱输送通道保持接触或者水量变化时受到冷却水的压力不均匀，造成中间坯表面冷却不均匀，从而影响最终的产品性能；

4)一个水冷箱包含多个冷却器，堆钢事故处理困难。

实际生产中，由于冷却温度不均匀，穿水后轧件上下表面经常出现明显“黑带”，并且水压越高“黑带”越明显。表面甚至形成局部马氏体，得到的组织不均匀，造成一定的应力集中，在后续加工或使用过程中，会导致局部开裂，带来可怕后果。

HINO YOSHIMICHI等人(日本专利JP2011200878)提出了一种轧制棒材的方法，可制造直径

的棒材。在粗轧和精轧之间布置足够间隔并设置冷却区，对中间坯提供适当的冷却处理。中间坯在粗轧和精轧机组之间的冷却区沿轧制方向前后往复运动，冷却独立地进行，可以不与轧制过程同步。但是该方法采用冷却水、喷雾冷却，会对棒材的冷却后的温度均匀性产生影响。要求粗轧机和精轧机之间的布置间隔应至少是轧件长度的三倍，并且只能逐根冷却，对生产节奏会产生影响。

日本专利JP2011200885提出在粗轧和精轧机组之间垂直轧制方向侧面设置一处或多处传送设备，对于有冷却要求的中间坯利用传送机构移出轧制辊道至冷却区进行冷却，等达到冷却温度后再利用传送机构返回辊道。而不需要冷却处理的中间坯可直接进入精轧机组，这样可以在不降低轧制效率(有或没有冷却要求)的情况下轧制多个棒材。虽然保证了轧制效率，但中间坯件下边缘特定位置一直与辊道、传送机构接触，导致冷却不均匀，影响产品性能，并且传送机构的布置向水平面延伸，要占用一定的额外空间。

中国专利CN103357677B提出的一种能够满足生产规格

棒材的穿水冷却设备，以及中国专利CN108994078A提出的一种中棒材(规格为

)控轧控冷方法都使用了两段或多段水箱进行控轧控冷，每个水箱又包含两个或两个以上冷却器，最终可以使中棒材力学性能提高、获得更细晶粒组织。采用多段冷却可以让表面温度回升，降低中间坯断面温差，但是为了消除表面蒸汽膜，需加大水压，调节水压的过程中会出现不同程度的“黑带”，且水冷时间短，冷却不充分。

中国专利CN208408026U提出了一种棒材控温控轧装置，装置主要包含距离传感器、温度传感器、控制器、驱动电机、水泵和控制阀，可以在保证生产效率的前提下，大幅度提高成品的机械特性。但该装置需要配合温度传感器和四个控制阀对材料的四个区域进行独立的温度管理，结构复杂，加工难度大，不易推广。

本发明设计出一种新型中等规格棒材控制轧制方法，采用旋转冷却装置带动中间坯旋转，旋转过程中，中间坯同时做自转和周转运动。中等规格棒材轧制过程中采用该中间坯冷却方法，中间坯表面冷却均匀，断面最大温差控制在30～60℃以内，从而能够得到均匀组织，后续控制轧制后，棒材的性能也得到了提升，增加了钢材使用的安全性和使用寿命。新方法解决了中等规格棒材连轧生产线控制轧制的中间坯均匀冷却难题，并且无需增加额外场地。可与中间坯水冷配合使用，也可单独使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种中等规格棒材的控制轧制方法，主要提供一种旋转式冷却设备，目的在于使中间坯冷却均匀，得到均匀组织，改善产品性能。

一种中等规格棒材的控制轧制方法，其特征在于：在粗、中机组间轧线辊道上方区域加入一种多工位的旋转冷却机构，旋转冷却机构包括环形框、支撑臂、中心轴，使用时环形框将中间坯从轧线辊道上提起、旋转移出轧线辊道，中间坯冷却到温度后旋转冷却机构下降，中间坯再回置轧线辊道，送往后续机架实施控制轧制。

进一步地，如上所述控制轧制方法具体步骤如下：

(1)起始位置处，环形框内径下边缘起始位置略低于辊道面水平高度，保证中间坯完全进入环形框，用环形框将中间坯从轧线辊道上提起；

(2)环形框围绕中心轴旋转，将中间坯用环形框移出轧线辊道，中间坯同时做自转与周转运动，与环形框的接触面一直处于变换状态，每个中间坯的冷却周期为轧制周期的2～4倍。

(3)进一步旋转环形框，将中间坯冷却后回置轧线辊道的上方，降低旋转冷却机构中心轴，环形框将中间坯放回空闲的轧线辊道，轧线辊道启动将中间坯送入后续机组进行控制轧制，环形框等待下一根中间坯的到来；

(4)重复操作，中间坯同时做自转与周转运动，接触面一直处于变换状态，重复(2)、(3)步骤，旋转冷却机构容纳2～4根中间坯。

进一步地，本发明所述旋转冷却机构分为四工位和三工位两种，四工位旋转冷却机构容纳2～4根中间坯，三工位机构容纳3根中间坯。中间坯遵从先进先出原则，保证冷却时间一致。

进一步地，所述的控制轧制方法用于生产直径

棒材。实现中间坯的均匀冷却降温。

中等规格棒材采用上述控制轧制方法还存在诸多优点：

1)旋转式冷却设备可与中间坯水冷配合使用，可单独使用；

2)设备结构紧凑，无需增加额外场地，无需增加车间长度；

3)棒材组织均匀，表面与中心组织晶粒度相差<0.5级；

4)适合粗轧机组与中轧机组间，或中轧机组与精轧机组间脱头的生产线；

5)中等规格棒材的控制轧制方法可用于生产直径

棒材。

附图说明

为了能够清楚说明本发明轧制过程中涉及到的旋转式冷却设备使用方法及运行过程，将添加附图进行讲解，由于所添加的附图只是把主要部分进行了描述，在同等情况下，还可延伸出其他附图。

图1本发明方法在棒材生产线实施的位置。

其中标注的编号表示：1-加热炉，2-粗轧机组，3-旋转冷却机构，4-中轧机组，5-精轧机组，6-飞剪。

图2是本发明的结构示意图。

其中标注的编号表示：7-轧线辊道，8-环形框，9-支撑臂，10-中心轴，11-中间坯。

具体实施方式

下面依照附图并结合具体实施方式对本发明进一步详尽说明。

实施例1：

生产成品为

的中等规格棒材，加热炉加热后的坯料经过粗轧机组轧制后，输送到轧线辊道7，随后

中间坯进入旋转冷却机构的环形框8。环形框8内径下边缘起始位置略低于轧线辊道7的辊面水平高度，保证中间坯完全进入环形框8。等待旋转冷却机构向上提起后，以垂直中间坯11到来方向为基准面，开始围绕旋转冷却机构中心轴10进行顺时针旋转。在第二根中间坯到来之前，要保证空环形框8内径下边缘下降高度略低于轧线辊道7的辊面水平高度。重复操作，直至第二、三根中间坯进入旋转冷却机构。轧线轧制周期为100s，坯料冷却时间300s，旋转过程中，中间坯11温降达到900～800℃，除头尾外，中间坯的表面温差<30℃，断面温差<45℃。把冷却后的中间坯11随环形框8下降回置于轧线辊道7，轧线辊道7将中间坯送入精轧机组实施控制轧制，经飞剪分段、切分倍尺后上冷床冷却，最终收集打包。

采用上述控制轧制方法，可以使中间坯均匀冷却，得到成品为

的中等规格棒材表面到中心晶粒度差别<0.5级，晶粒度提高1.5-2.5级。

实施例2：

生产成品为

的中等规格棒材。坯料加热出炉后高压水除磷，然后进入粗轧机组、中轧机组，

中间坯进入旋转冷却机构的环形框8，环形框8内径下边缘起始位置略低于轧线辊道7的辊面水平高度，保证中间坯11完全进入环形框8。等待旋转冷却机构向上提起后，以垂直中间坯11到来方向为基准面，开始围绕旋转冷却机构中心轴10进行顺时针旋转。在第二根中间坯到来之前，要保证空环形框8内径下边缘下降高度略低于轧线辊道7的辊面水平高度。重复操作，直至第二、三、四根中间坯进入旋转冷却机构。旋转过程中，中间坯11表面温差<30℃，断面温差<60℃。把冷却后的中间坯11随环形框下降回置于轧线辊道7，轧线辊道7将中间坯11送入精轧机组实施控制轧制，经飞剪分段、切分倍尺后上冷床冷却，最终收集打包。

的中等规格棒材表面到中心晶粒度差别<0.5级，晶粒度提高1.0-2.0级。

Claims

1.一种中等规格棒材的控制轧制方法，其特征在于：在粗、中机组间轧线辊道上方区域加入一种多工位的旋转冷却机构，旋转冷却机构包括环形框、支撑臂、中心轴，使用时环形框将中间坯从轧线辊道上提起、旋转移出轧线辊道，中间坯冷却到温度后旋转冷却机构下降，中间坯再回置轧线辊道，送往后续机架实施控制轧制；

具体步骤如下：

(1)用环形框将中间坯从轧线辊道上提起；

(2)环形框围绕中心轴旋转，将中间坯用环形框移出轧线辊道，中间坯同时做自转与周转运动，与环形框的接触面一直处于变换状态；

(4)重复操作，旋转冷却机构容纳2～4根中间坯。

2.根据权利要求1所述的中等规格棒材的控制轧制方法，其特征在于所述旋转冷却机构分为四工位和三工位两种，四工位旋转冷却机构容纳2～4根中间坯，三工位旋转冷却机构容纳3根中间坯；中间坯遵从先进先出原则，保证冷却时间一致。

3.根据权利要求1所述的中等规格棒材的控制轧制方法，其特征在于所述的控制轧制方法用于生产直径

棒材。