CN111545579A - 一种高速线材风冷线调整冷速区间的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种高速线材风冷线调整冷速区间的方法，其特征在于：测量高线热轧盘条吐丝温度T0；在风冷线上盘条开始相变前的任一位置设置测温点a，测量测温点a处盘条在风冷线宽度方向上不同位置的温度，最高温度为Ta1，最低温度为Ta2；测量盘条从吐丝移动到测温点a的时间ta；计算得到盘条从吐丝到测温点a的平均冷速，最低平均冷速为Va1＝(T0‑Ta1)/ta，最高平均冷速为Va2＝(T0‑Ta2)/ta，则盘条整体的平均冷速区间为Va1～Va2；通过调整风冷线风机风量、风挡开度、保温罩开启、辊道运行速率、终轧速率，将冷速区间调整到工艺冷速窗口内。使用本发明方法调整冷速区间，可提高工艺命中率、提高盘条的组织性能均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及一种高速线材风冷线调整冷速区间的方法，属于轧钢领域，适用于调整优化各类风冷线材产品的冷却工艺。
背景技术
在钢铁领域，线材是指成卷的热轧圆钢，也称为盘条。大部分线材采用高速热连轧+风冷的方法生产，为适应线材细而长的特点，现代的线材生产工艺中，多采用斯太尔摩控冷方式，热轧后吐丝成连续圈状，铺展在一系列转动的风冷辊道上，逐渐沿轧向运行，辊道下方由大功率风机供风，通过控制辊道的前进速度来控制盘条的堆叠密度，并采用分段设置保温罩、调节风机风量、风挡开度的方式控制盘条冷却过程，实现对盘条的冷却。该方法使线材沿风冷线长度方向均匀铺展，然而在宽度方向上未得到充分铺展，从风冷线宽度方向上看，盘条堆积密度很不均匀，风冷线盘条搭接现象严重，搭接处盘条的堆积密度明显高于非搭接处，搭接处盘条冷却缓慢，而非搭接处盘条排列疏松，冷却迅速。
在实际生产中，大多采用边部或中部盘条的温度和冷速确定和调整工艺，经常造成中部或边部盘条偏离冷却工艺窗口，引起组织和性能问题。目前线材品种钢的合金化涉及到多种元素，其中C、Mn、Cr、Mo、B等合金元素的添加，能够大幅提高盘条的平均强度，同时，盘条的组织与强度对冷速的敏感性大幅提高，同一成分盘条由于所处位置不同，在不同冷速下形成的组织有显著差异，导致盘条的通条强度波动较大，即盘条的强度及通条强度均匀性与盘条轧后的冷却方式密切相关。对于屈服强度在400MPa及其以上的合金钢线材，同一批次的盘条强度波动能够达到50～150MPa，甚至更高。而后续加工时，很多线材均需经历拉拔、冷镦等流程，不同抗拉强度的盘条在后续加工硬化程度不同，高抗拉强度盘条加工硬化程度会更高，在后续加工过程中，半成品及成品的强度差异会不断增大，严重时会导致断裂。因此如何在控制吐丝后盘条的冷却过程，减小通条盘条的冷却差异，在保证盘条组织及强度均匀性意义重大。
专利CN 103406373 B提到一种悬挂移动的高速线材冷却装置，在生产线中配备了专用吐丝管、盘卷钢运输线，盘卷钢收集装置等在内的一系列配套设备，将吐丝后的整卷盘条集中在收集装置中，在该装置中实现盘条的保温缓冷，从铺设在辊道上冷却，改变为挂在钢丝绳上冷却，解决斯太尔摩空冷线冷却不均导致的盘卷钢通条性差的问题。一方面该方法提供的生产线仅适用于需要进行延迟冷却的钢种，不具有同时生产其他需要标准型冷却、快速冷却方式的钢种的能力，另一方面该生产线的改造成本较高，设备复杂，不利于简化操作及降低成本。
专利CN 104307885 A提到一种控制高碳钢盘条同圈力学性能波动的高线生产方法，该方法通过减小吐丝机振动，保证盘卷在斯太尔摩风冷线上的均匀分布，通过控制起步辊道的速度控制盘条的疏密程度，通过控制风机佳灵挡板控制冷却风速，综合上述方式控制盘条均匀冷却，以控制盘条强度均匀。但焊丝钢生产中，为了降低盘条强度。而焊丝钢生产中盘条堆叠密集，能够通过减小吐丝机振动来均匀盘条冷速的效果有限，且起步辊速与佳玲挡板的控制更是不适合在此使用。
专利CN 103216789 A提到一种低抗拉强度的焊丝钢制造方法，针对特定成分的焊丝钢，控制钢坯加热温度、开轧温度、精轧温度、吐丝温度及辊道速度，完成焊丝钢的缓冷。但该方法仅适用于某一特种焊丝钢，且强度波动高达40MPa。
目前，适用于不同品种、不同强度等级线材轧钢的、保证盘条组织均匀、通条抗拉强度波动小且低成本的生产方法鲜见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种高速线材风冷线调整冷速区间的方法，在盘条吐丝位置、盘条分布的宽度方向上设置测温点，获取盘条整体的平均冷速区间为Va1～Va2；通过调整风冷线风机风量、风挡开度、保温罩开启、辊道运行速率、终轧速率，将冷速区间调整到相应的工艺冷速窗口内。以达到提高工艺命中率、提高盘条的组织性能均匀性。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种高速线材风冷线调整冷速区间的方法，其特征在于：测量高线热轧盘条吐丝温度T0；在风冷线上盘条开始相变前的某一位置设置测温点a，测量测温点a处盘条在风冷线宽度方向上不同位置的温度，最高温度为Ta1，最低温度为Ta2；测量盘条从吐丝移动到测温点a的时间ta；计算得到盘条从吐丝到测温点a的平均冷速，最低平均冷速为Va1＝(T0-Ta1)/ta，最高平均冷速为Va2＝(T0-Ta2)/ta，则盘条整体的平均冷速区间为Va1～Va2。
在线材盘条轧钢过程中，为了控制盘条组织与强度均匀，需要综合考虑吐丝后不同盘条在的冷却过程中的相变情况，通过测量吐丝温度、相变前温度、间隔时间，来测定盘条宽度方向平均冷速区间Va1～Va2，可以查清风冷线上同一位置盘条的不同宽度上的冷却情况。通过调整风冷线风机风量、风挡开度、保温罩开启、辊道运行速率、终轧速率，将冷速区间调整到相应的工艺冷速窗口内。风机风量越大，风挡开度越小，保温罩开启越多，辊道运行速度越快，辊道速度及终轧速度减慢均能够使冷却速度加快。Va1～Va2冷速区间超出工艺窗口范围在0～0.3℃/s时，需通过配合风机风量、保温罩及辊道速度来调整冷速区间的效果，Va1～Va2冷速区间超出工艺窗口范围在0.3～0.6℃/s时，需通过配合风机风量、风挡开度、保温罩及辊道速度来调整冷速区间，Va1～Va2冷速区间超出工艺窗口范围在＞0.6℃/s时，需综合调整风机风量、风挡开度、保温罩、辊道速度及终轧速度来调整冷速区间。每调整一次范围包括：风机风量调整5～10％，风挡开度调整10～15度，保温罩1个，辊道速度0.3m/s，终轧速度5m/s。工艺冷速窗口根据热模拟连续冷却曲线确定，参考实际生产测定数据和检验结果。
线材沿风冷线长度方向均匀铺展，然而在宽度方向上未得到铺展，从风冷线宽度方向上看，盘条堆积密度很不均匀，风冷线上盘条搭接现象明显。搭接处冷却缓慢，若采集并根据此处冷却状况测温判断、调整，则搭接疏松处盘条可能高于工艺窗口范围；非搭接处盘条排列疏松，冷却迅速，若采集并根据该处数据来调整，则搭接处盘条冷速可能低于工艺窗口范围，工艺命中率低。进一步的，在风冷线上设置不少于一个测温点，测温点可位于风冷线上的任一位置，对应盘条的状态可处在相变前、相变中或相变后，当测温点大于1个时，分别计算相邻测温点之间的平均冷速区间Van～Vam，通过调整风冷线设置，将冷速区间Van～Vam调整到测温点区间所对应相变前、相变中、相变后阶段的工艺冷速窗口内。
盘条组织中的各个基体相组成的比例、尺寸，析出相的比例、尺寸、综合力学性能、圈形及表面质量均受到相变前、相变中、相变后控制过程工艺参数条件影响，进一步获取不同阶段冷速，实施分段控制，精准定位，更有助于上述多种盘条组织的控制，提高盘条综合性能控制水平。
进一步的，为提高效率，采用风冷线宽度方向上边部盘条的温度代替最高温度Ta1，采用风冷线宽度方向上中部盘条的温度代替最低温度Ta2，并计算冷速区间Va1～Va2。
进一步的，测温点配置测温设备，测温设备可使用红外测温仪或红外热成像仪，测温方式可采用手持移动测温或固定点测温。
有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下方面：
本发明通过获取盘条整体的平均冷速，结合调整风冷线风机风量、风挡开度、保温罩开启、辊道运行速率、终轧速率，将冷速区间调整到相应的工艺冷速窗口内，能够明显提高工艺命中率、提高盘条的组织性能均匀性，450～600MPa强度级别线材通条强度波动≤20～45MPa。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的具体说明。实施例与对比例均采用步进式加热炉-高压水除磷-多道次高速轧制-吐丝-斯太尔摩冷却技术路线，冷却后集卷。
实施例1～3在600MPa级线材中实行，采用高温红外测温仪测量高线热轧盘条吐丝温度；在风冷线上进入第一段辊道起始设置测温点a，在第三段辊道末尾处设置测温点b；在第六段辊道末尾处设置测温点c，分别计算各段的平均最高和平均最低冷速，辊道初始段速度设定为1.100m/s，终轧速度80m/s，调整风冷线上风机第一、二、三、七段风机开启99％，95％，90％，70％，风挡开启120°，保温罩全部开启。
实施例4～6在500MPa级线材中实行，采用高温红外测温仪测量高线热轧盘条吐丝温度；在风冷线上进入第一段辊道起始处设置测温点a，在第三段辊道末尾处设置测温点b；在第七段辊道末尾处设置测温点c，分别计算各段的平均最高和平均最低冷速，辊道初始段速度设定为0.400m/s，终轧速度70m/s，调整风冷线上风机第一段风机开启99％，风挡开启100°，保温罩开启第1、2、3段，第7、9段开启第2个，其余关闭。
实施例7～9在450MPa级线材中实行，采用高温红外测温仪测量高线热轧盘条吐丝温度；在风冷线上进入第一段辊道处设置测温点a，在第二段辊道末尾处设置测温点b；在第七段辊道末尾处设置测温点c，分别计算各段的平均最高和平均最低冷速，辊道初始段速度设定为0.165m/s，终轧速度95m/s，调整风冷线上风机第一段风机开启99％，其余关闭，风挡开启90°，保温罩开启第1、2、8段，其余关闭。
对比例1在600MPa级线材中实行，保温罩、风机全部开启，风挡开启100°，初始段辊道速度1.000m/s。
对比例2在500MPa级线材中实行，保温罩开启、风机关闭，风挡开启100°，初始段辊道速度0.500m/s。
对比例2在450MPa级线材中实行，保温罩、风机全部关闭，初始段辊道速度0.200m/s。
表1实施例1～9冷速及工艺窗口
实施例1～9及对比例1～4的强度区间及波动如表2所示，实施例强度波动在20～45MPa，对比例1～4的强度波动在60MPa级以上，实施例的强度均匀性远优于对比例。
表2实施例及对比例屈服强度
| 编号 | 最高抗拉强度(MPa) | 最低抗拉强度(MPa) | 强度波动区(MPa) |
| 实施例1 | 658 | 614 | 44 |
| 实施例2 | 647 | 611 | 36 |
| 实施例3 | 637 | 605 | 32 |
| 实施例4 | 554 | 528 | 26 |
| 实施例5 | 574 | 552 | 22 |
| 实施例6 | 570 | 547 | 23 |
| 实施例7 | 521 | 499 | 22 |
| 实施例8 | 462 | 442 | 20 |
| 实施例9 | 453 | 432 | 21 |
| 对比例1 | 684 | 601 | 83 |
| 对比例2 | 622 | 559 | 63 |
| 对比例3 | 492 | 431 | 61 |
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (4)
1.一种高速线材风冷线调整冷速区间的方法，其特征在于：测量高线热轧盘条吐丝温度T0；在风冷线上盘条开始相变前的任一位置设置测温点a，测量测温点a处盘条在风冷线宽度方向上不同位置的温度，最高温度为Ta1，最低温度为Ta2；测量盘条从吐丝移动到测温点a的时间ta；计算盘条从吐丝到测温点a的平均冷速，最低平均冷速为Va1＝(T0-Ta1)/ta，最高平均冷速为Va2＝(T0-Ta2)/ta，则盘条整体的平均冷速区间为Va1～Va2；通过调整风冷线风机风量、风挡开度、保温罩开启、辊道运行速率、终轧速率，将冷速区间Va1～Va2调整到工艺冷速窗口内；冷速区间调整到工艺冷速窗口内后，停止调整，产线持续生产。
2.根据权利要求1所述的一种高速线材风冷线调整冷速区间的方法，其特征在于，在风冷线上设置不少于1个测温点，测温点位于风冷线上的任一位置，对应盘条的状态可处在相变前、相变中或相变后，当测温点大于1个时，分别计算相邻测温点之间的平均冷速区间Vn1～Vn2，通过调整风冷线设置，将冷速区间Vn1～Vn2调整到测温点区间所对应相变前、相变中、相变后阶段的工艺冷速窗口内。
3.根据权利要求1或2任一所述的高速线材风冷线调整冷速区间方法，采用风冷线宽度方向上边部盘条的温度作为最高温度Ta1，采用风冷线宽度方向上中部盘条的温度作为最低温度Ta2，并计算平均冷速区间Va1～Va2。
4.根据权利要求1或2任一所述的高速线材风冷线调整冷速区间方法，测温点配置测温设备，测温设备使用红外测温仪或红外热成像仪，测温方式可采用手持移动测温或固定点测温。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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