CN111360075A - 一种无头轧制线材生产工艺及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无头轧制线材生产工艺及其设备，属于冶金技术领域，本工艺包括：连铸出单流的高速连续铸坯，且连铸拉速控制在2.8m/min～10m/min；将连铸出的高速连续铸坯通过连续的轧制变形和控温冷却，形成单根连续直条成品轧件，且铸坯变形速度根据秒流量相同原则与连铸拉速相匹配；将连续直条成品轧件按需进行分段、卷取和收集。本设备包括顺次设置的炼钢连铸单元、衔接单元、中间轧制单元、控温成型轧制单元、分卷单元以及成品处理单元。本发明能既实现连铸与轧钢产能匹配轧制，又实现无头直接轧制。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种无头轧制线材生产工艺及其设备。
背景技术
现有线材生产，由于连铸与轧钢生产小时产量及生产组织方式不匹配，传统的解决办法都是基于单坯轧制方式，即将连铸机生产的连续坯料切割为单根坯料进行组织生产。这些生产方式主要弊端有：(1)轧制时频繁咬入，容易造成生产事故；(2)频繁咬入，容易对导卫、轧钢、乃至设备造成损害和冲击，减少使用寿命；(3)切割连铸坯在轧制时需切头尾，切损在1％以上，降低成材率；(4)单根钢坯存在头尾温差，会造成轧制温度不一致，导致产品性能通条性差异；(5)单根钢坯轧制时由于轧制状态会发生变化，导致头尾尺寸差异，影响产品尺寸不一致；(6)控制冷却时，为避免穿钢事故，采用头尾不冷却工艺造成头尾性能不满足要求，必须切除，降低成材率。
此外，为保证轧制温度，生产线一般采用连铸坯冷坯上料加热或热送热装方式组织生产。此类型生产工艺，连铸坯必须经过加热炉再次加热才能生产。这些生产方式主要弊端有：(1)采用加热炉二次加热的方式浪费能源；(2)产品成材率低，连铸坯再次加热过程会损失约1％烧损；(3)会产生废气、固体废弃物等，污染环境。
现阶段，有生产线采用1台或数台多流方坯连铸机与不同轧钢生产线协同组织生产。由连铸生产的单根合格连铸方坯，经过轧钢生产线二次加热。通过在线焊机或在线挤压机将高温单根坯料对接起来，实现无头轧制。该方法实现了比较好的产量匹配，也解决了频繁咬入，头尾温差，头尾缺陷的问题，但无法解决二次加热问题。同时，该方式要对连续连铸方坯料进行切割，还要对切割后坯料进行对接，既浪费能源，也降低成材率。
也有生产线采用1台多流方坯连铸机与1条轧钢生产线直接对应，多流连铸机采用阶梯型生产单根连铸方坯。高温的单根连铸方坯经过高速辊道输，依次送至轧钢生产线进行直接轧制。该方式实现了比较好的产量匹配，免去二次加热问题，节约了能源，但无法解决单根轧制频繁咬入，头尾温差等问题。
总之，目前现有各种生产方式均无法较好解决线材生产线高产量、高品质、低能耗、低消耗问题。
发明内容
鉴于以上所述问题，本发明的目的在于提供一种无头轧制线材生产工艺及其设备，既能够实现连铸与轧钢产能匹配轧制，又能够实现无头直接轧制。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供的一种无头轧制线材生产工艺，包含以下步骤：
1)连铸出单流的连续铸坯，且连铸拉速控制在2.8m/min～10m/min；
2)将连铸出的所述连续铸坯通过连续的轧制变形和控温冷却，形成单根连续直条成品轧件，且连续铸坯变形速度根据秒流量相同原则与连铸拉速相匹配；
3)将所述连续直条成品轧件按需进行分段、卷取和收集。
优选的，在步骤1)中，连铸出的连续铸坯断面为12100mm2～50000mm2，其≤25600mm2断面形状为方坯，＞25600mm2断面形状为矩形坯或圆坯。
优选的，在步骤2)之前，获取连续铸坯表面温度，并根据获取出的连续铸坯表面温度对连续铸坯进行补温，且对表面温度低于900℃的连铸坯补热至≥900℃。
优选的，在步骤3)中，通过转辄器、连续运行的高速飞剪及至少两路并行通路，将连续直条成品轧件分为所需长度，并进入与通路一一对应的吐丝机，吐丝卷取收集。
本发明还提供一种无头轧制线材生产设备，用于实现上述的工艺，包括顺次设置的炼钢连铸单元、衔接单元、中间轧制单元、控温成型轧制单元、分卷单元以及成品处理单元；所述炼钢连铸单元由顺次布置的浇注平台、单流连铸机组成，所述衔接单元由顺次布置的坯料切断装置、事故收集装置、加热补温装置组成，所述中间轧制单元由顺次布置的第一连轧机组、第一剪切设备组成，所述控温成型轧制单元由顺次布置的前控温装置、第二连轧机组、后控温装置、第二剪切设备组成，所述分卷单位由顺次布置的前转辙器、高速飞剪、通路导槽组成，所述成品处理单元由顺次布置的吐丝机、散卷冷却运输线和收集装置组成。
进一步，所述坯料切断装置为剪切机或火焰切割机，在其后的下游单元发生故障时启动并用于将连续铸坯分段下线。
进一步，所述中间轧制单元数量为0～10，第一连轧机组的轧机数量为2～10，第一剪切设备的数量为0～10。
进一步，所述控温成型轧制单元数量至少为1，第二连轧机组的轧机数量为2～10，前控温装置的数量为0～10，后控温装置的数量为0～10，第二剪切设备的数量为0～10。
进一步，所述通路导槽的数量至少为两个，多个时呈并列布置。
进一步，所述吐丝机和散卷冷却运输线的数量至少为两组，多组时呈并列布置，且与分卷单元中的通路导槽一一对应。
本发明的优点在于：
1、本发明可以免去线材生产二次加热，节约能源消耗，避免氧化烧损、产生废气和固体废弃物。
2、本发明还可以无头轧制线材，避免常规连铸工序对坯料进行切割，节约能源和坯料损耗；避免频繁咬入，造成生产事故；避免对导卫、轧钢、乃至设备造成损害和冲击，增加设备和易损件使用寿命；避免轧制时切头尾，增加成材率；避免轧制时钢坯存在的头尾温差，产品性能通条性好；避免轧制时由于轧制状态变化导致头尾尺寸差异，保证产品尺寸精度稳定；避免轧制时由于轧制状态变化导致控制冷却时，不会由于头尾不冷却工艺造成头尾性能不满足要求，增加成材率。
3、本发明还可以根据用户需求，设置分卷任意卷重，增加线材产品竞争力。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为无头轧制线材生产平面示意图；
图2为无头轧制线材生产实例图；
附图标记：炼钢连铸单元1、衔接单元2、中间轧制单元3、控温成型轧制单元4、分卷单元5、成品处理单元6、浇注平台7、单流连铸机8、坯料切断装置9、事故收集装置10、加热补温装置11、第一连轧机组12、第一剪切设备13、前控温装置14、第二连轧机组15、后控温装置16、第二剪切设备17、前转辙器18、高速飞剪19、通路导槽20、吐丝机21、散卷冷却运输线22、收集装置23。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，本实施例提供的无头轧制线材生产设备，包括顺次设置的炼钢连铸单元1、衔接单元2、中间轧制单元3、控温成型轧制单元4、分卷单元5以及成品处理单元6；其中，炼钢连铸单元包括顺次布置的浇注平台7和单流连铸机8，这样，可生产出单流断面为12100mm2～50000mm2连续铸坯，其≤25600mm2断面形状为方坯，＞25600mm2断面形状为矩形坯或圆坯。其连铸拉速为2.8m/min～10m/min；衔接单元包括顺次布置的坯料切断装置9、事故收集装置10和加热补温装置11，这样，它们正常情况下不工作，后续单元发生故障时，连续铸坯将被紧急切断，并在事故收集装置处收集，若连续铸坯表面温度≤900℃时，对连续铸坯料进行补温；中间轧制单元包括顺次布置的第一连轧机组12和第一剪切设备13，控温成型轧制单元包括顺次布置的前控温装置14、第二连轧机组15、后控温装置16和第二剪切设备17，这样，连续铸坯在若干中间轧制单元和控温成型轧制单元进行连续变形和控温冷却，形成单根连续直条成品轧件；分卷单位包括顺次布置的前转辙器18、高速飞剪19和通路导槽20，这样，根据工艺要求，单根连续直条成品轧件在分卷单元通过前转辙器和高速飞剪处进行分段，由于高速线材成品速度非常快，采用≥两套并行排列的通路导槽进入成品处理单元；成品处理单元包括顺次布置的吐丝机21、散卷冷却运输线22和收集装置23组成，这样，与分卷单元中通路导槽对应的吐丝机、散卷冷却运输线和收集装置将分段后的直条轧件进行卷取和收集。
如图2所示：本实施例中具体的无头轧制线材生产工艺，其布置如下：
包括顺次设置的一套炼钢连铸单元1、一套衔接单元2、三套中间轧制单元(分别为3A中间轧制单元、3B中间轧制单元、3C中间轧制单元)、两套控温成型轧制单元(分别为4A控温成型轧制单元、4B控温成型轧制单元)、一套分卷单元5以及一套成品处理单元6；其中：一套炼钢连铸单元包括一套浇注平台及一套单流连铸机；一套衔接单元包括一套坯料切断装置、一套事故收集装置及一套加热补温装置，且坯料切断装置采用液压剪切机；三套中间轧制单元各自包括顺次布置的六套第一连轧机组及一套第一剪切设备；两套控温成型轧制单元各自包括顺次布置的六套第二连轧机组、一套后控温装置和一套第二剪切设备；一套分卷单位包括一套前转辙器、一套高速飞剪和两套通路导槽；一套成品处理单元包括两套吐丝机、两套散卷冷却运输线和一套收集装置；吐丝机和散卷冷却运输线与分卷单元中通路导槽对应。
本实例无头轧制线材生产过程描述如下：
一套浇注平台单流连铸生产出165mm×200mm矩形坯(圆角半径20mm)，面积约33000mm。此时，连铸拉速为7.2m/min，小时产量为110t/h。此时，铸坯表面温度约为920℃。
正常生产时，连铸时坯料切断装置和事故收集装置不需要参与生产。待后续单元发生故障时，连续铸坯将被紧急切断，并在事故收集装置处收集。加热补温装置也不需要参与生产。特殊情况下，连续铸坯表面温度不足900℃，加热补温装置参与生产，对连续铸坯料进行补温。
连续铸坯依次经过三套中间轧制单元进行压缩变形，其断面逐步变小，连续铸坯变形速度根据秒流量相同原则与连铸拉速相匹配。正常生产时，中间轧制单元的第一剪切设备不参与生产，只有当连续铸坯刚开始经过连轧机组时，第一剪切设备才参与生产，对连续铸坯不规则头部进行剪切，便于咬入，降低生产事故。
连续铸坯依次再经过两套控温成型轧制单元进行控制温度和继续压缩变形，连续铸坯变形速度根据秒流量相同原则与连铸拉速相匹配。正常生产时，控温成型轧制单元的第二剪切设备不参与生产，只有当铸坯刚开始经过连轧机组时，第二剪切设备才参与生产，对连续铸坯不规则头部进行剪切，便于咬入，降低生产事故。根据工艺要求，连续铸坯在控温成型单元中，控温轧制温度为780℃。
经过控温成型轧制单元的连续铸坯最终形成产品规格大小为φ8mm，速度为87m/s，温度约为800℃的连续直条成品轧件。轧件进入分卷单元，通过前转辙器、高速飞剪和两套通路导槽进行配合，将连续直条进行分卷，分卷为重量2t的线条。
此时，直条轧件进入与通路导槽对应的二套吐丝机进行成圈，并跌落到散卷冷却运输线上进行控温冷却，最终到达散卷冷却运输线末端时，成圈轧件冷却后温度为400℃。成圈轧件最终在收集装置处进行收集。
上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种无头轧制线材生产工艺，其特征在于，包含以下步骤：
1)连铸出单流的连续铸坯，且连铸拉速控制在2.8m/min～10m/min；
2)将连铸出的所述连续铸坯通过连续的轧制变形和控温冷却，形成单根连续直条成品轧件，且连续铸坯变形速度根据秒流量相同原则与连铸拉速相匹配；
3)将所述连续直条成品轧件按需进行分段、卷取和收集。
2.根据权利要求1所述的无头轧制线材生产工艺，其特征在于，在步骤1)中，连铸出的连续铸坯断面为12100mm2～50000mm2，其≤25600mm2断面形状为方坯，＞25600mm2断面形状为矩形坯或圆坯。
3.根据权利要求1所述的无头轧制线材生产工艺，其特征在于，在步骤2)之前，获取连续铸坯表面温度，并根据获取出的连续铸坯表面温度对连续铸坯进行补温，且对表面温度低于900℃的连铸坯补热至≥900℃。
4.根据权利要求1所述的无头轧制线材生产工艺，其特征在于，在步骤3)中，通过转辄器、连续运行的高速飞剪及至少两路并行通路，将连续直条成品轧件分为所需长度，并进入与通路一一对应的吐丝机，吐丝卷取收集。
5.一种无头轧制线材生产设备，其特征在于，用于实现如权利要求1-4任一项所述的工艺，包括顺次设置的炼钢连铸单元(1)、衔接单元(2)、中间轧制单元(3)、控温成型轧制单元(4)、分卷单元(5)以及成品处理单元(6)；所述炼钢连铸单元由顺次布置的浇注平台(7)、单流连铸机(8)组成，所述衔接单元由顺次布置的坯料切断装置(9)、事故收集装置(10)、加热补温装置(11)组成，所述中间轧制单元由顺次布置的第一连轧机组(12)、第一剪切设备(13)组成，所述控温成型轧制单元由顺次布置的前控温装置(14)、第二连轧机组(15)、后控温装置(16)、第二剪切设备(17)组成，所述分卷单位由顺次布置的前转辙器(18)、高速飞剪(19)、通路导槽(20)组成，所述成品处理单元由顺次布置的吐丝机(21)、散卷冷却运输线(22)和收集装置(23)组成。
6.根据权利要求5所述的无头轧制线材生产设备，其特征在于，所述坯料切断装置为剪切机或火焰切割机，在其后的下游单元发生故障时启动并用于将连续铸坯分段下线。
7.根据权利要求5所述的无头轧制线材生产设备，其特征在于，所述中间轧制单元数量为0～10，第一连轧机组的轧机数量为2～10，第一剪切设备的数量为0～10。所述控温成型轧制单元数量至少为1，第二连轧机组的轧机数量为2～10，前控温装置的数量为0～10，后控温装置的数量为0～10，第二剪切设备的数量为0～10。
8.根据权利要求5所述的无头轧制线材生产设备，其特征在于，所述通路导槽的数量至少为两个，多个时呈并列布置。
9.根据权利要求5所述的无头轧制线材生产设备，其特征在于，所述吐丝机和散卷冷却运输线的数量至少为两组，多组时呈并列布置，且与分卷单元中的通路导槽一一对应。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20200703 |