CN111918725B - 减轻钢卷塌落对带材热轧机钢卷的影响的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于减轻钢卷塌落对带材热轧机钢卷的影响的方法。热带材钢卷被从心轴/下卷取机移除并通过允许重力使钢卷在第一时间段内沿第一特定方向松垮而被预松垮成产生初始松垮，从而导致钢卷变成被预松垮的。然后，在不将机械装置插入卷眼来限制松垮的情况下，由重力引起的松垮的方向被改变为垂直于第一特定方向的方向，并且重力被允许使所述钢卷在第二时间段内沿改变的方向松垮。第一时间段和第二时间段被选择成使得在第一时间段期间产生的初始松垮通过第二时间段期间的垂直松垮被大幅减轻。热带材钢卷在第二时间段结束之前被充分冷却成使得热带材钢卷的松垮率已经变得能够忽略。

Description

减轻钢卷塌落对带材热轧机钢卷的影响的方法

技术领域

本发明总体上涉及钢热轧机。更具体地，本发明涉及热轧钢卷，并且最具体地涉及热轧钢卷的钢卷塌落的预防/减轻。

背景技术

带材热轧机设置有两个或有时三个卷取机，每个卷取机又将来自带材热轧机的热带材卷取成钢卷，并且将钢卷传输到传送机上，该传送机将钢卷带离热轧机，并允许热带材钢卷冷却至可以在不损坏的情况下处理钢卷的温度。当然，带材被卷取在水平心轴上，并且常规地，热钢卷被转动90度或称为“翻卷”，以便在孔或卷眼竖向的情况下被传输。这样做是因为置于平的表面上使得眼呈水平的情况下的热钢卷易于松垮并变成蛋形。带材在热时没有足够的强度将带材本身支承就位。钢卷松垮发生在热卷取期间及之后，并且钢卷松垮的原因是在钢卷被从心轴上移除之后钢卷圈的导致钢卷内部(卷眼)直径减小的相对位移。图1是对塌落钢卷1的示意性描绘。具体地，可以看到卷眼2呈具有最大直径D_最大和最小直径D_最小的椭圆形状。发明人使用以下钢卷松垮标准来确定何时钢卷已松垮超过可接受的极限：1)D_最小太小(例如：对于内径760mm的钢卷，D_最小<710mm)，或者；2)D_最大与D_最小之间的差太大(例如：>20-30mm)。

然而，在眼竖向位置传输热钢卷存在相当大的缺点。连续的热带材圈或匝永远不会卷取成使得其边缘准确对准，并且在热钢卷翻卷时在钢卷的下端部上的突出的圈或匝被损坏。因此，必须修整钢卷，这导致相当大的废弃损失。

近来，为了避免这种损失，已经将注意力集中在用于在眼水平的情况下输送热钢卷的装置。已经设计出用以在V形支承装置中承载热钢卷的设备。在这种设备中，钢卷基本上沿两条接触线被支承，并且钢卷松垮小于当钢卷仅被支承在底部接触线上时的钢卷松垮。已经提出了数学上确定的V形传送机托盘的最佳角度，该角度使钢卷塌落最小化。但是，钢卷将仍松垮一定量，该一定量取决于若干因素，但主要取决于紧密度和温度。如果在传输期间保持紧密，则紧密缠绕的钢卷将不会明显松垮。但是，当剥下下卷取机心轴时，即使尽快绑扎，许多钢卷也会松动。钢卷的重量、松动程度和温度将决定钢卷放置在其周向表面上时的松垮量。钢卷在其冷却时的连续旋转或滚动可以均衡钢卷松垮。然而，钢卷滚动在工业上是不受欢迎的，因为其易于损坏外圈并进一步使钢卷松动。

在美国专利4,271,959和4,407,407中公开了该问题的一种现有技术解决方案。这些专利涉及步进梁式钢卷旋转冷却传送机系统。该设备通过在与钢卷轴正交的路径中沿传送机将每个钢卷从工位传输至工位来工作。在该传输期间，使每个钢卷绕其轴旋转通过一角度，但不滚动，使得钢卷在其沿传送机移动时被支承在其外部圈的连续区域上，从而均衡了松垮的趋势并保持了钢卷的圆状。传送机的长度需要足够长，以允许钢卷冷却至安全温度。但是，这种传送机系统的构建和维护成本很高，并且尚未在全球的钢铁厂中实施。

于2014年7月18日公开的韩国专利KR 101420629 B1(WOO WON Ml[韩国])中提出了另一种现有技术解决方案。该方法允许卷眼在被从心轴移除之后进行预松垮。但是，当钢卷被转动以改变钢卷上的作用力方向时，’629专利的方法要求将机械装置插入卷眼中，以物理地防止钢卷从圆形状态松垮回到椭圆形状态。本发明不需要也不使用该机械装置来物理地限制钢卷的再次松垮。

于2012年11月6日在韩国公开的专利申请KR 20120121801 A((HYUNDAI STEELCO)现代制铁)中提出了另一种现有技术解决方案。’801申请涉及一种热轧钢卷形状校正设备，并且更具体地，涉及一种用于防止和校正在储存期间由其自身载荷引起的热轧钢卷变形的热轧钢卷形状校正设备。该设备包括校准滚轴，该校准滚轴将松垮的钢卷机械地压成圆形形状。

于2005年8月18日在日本公开的专利申请JP 2005 219076A((SUMITOMO METALIND)住友金属工业)中提出了一种现有技术解决方案。’076申请公开了一种用于钢卷的托架，该托架专门用于防止钢卷松垮。

本领域中仍然需要一种用于在不将机械装置插入卷眼中来限制松垮的情况下避免或减轻涉及带材热轧机热带钢卷的钢卷松垮问题的简单且廉价的方法/设备。

发明内容

本发明提供了一种用于在不将机械装置插入卷眼中来限制松垮的情况下减轻钢卷塌落对带材热轧机钢卷的影响的方法。该方法包括在带材热轧机中生产热轧钢板并且通过在下卷取机上绕心轴对热轧钢板进行卷取来形成热带材钢卷。下卷取机将热带材钢卷定向成使得热带材钢卷的卷眼轴线位于水平方向上。接下来，热带材钢卷被从心轴/下卷取机移除。然后，热带材钢卷通过允许重力使钢卷在第一时间段内沿第一特定方向松垮而被预松垮成产生初始松垮。然后，在不将机械装置插入卷眼来限制松垮的情况下，由重力引起的松垮的方向被改变为与第一特定方向垂直的方向，这允许重力使热带材钢卷在第二时间段内沿改变的方向松垮。第一时间段和第二时间段被选择成使得在第一时间段期间产生的初始松垮通过第二时间段期间的垂直松垮被大幅减轻，并且热带材钢卷在第二时间段结束之前被充分冷却成使得热带材钢卷的松垮率已经能够忽略。应当注意的是，没有将物理的机械支承装置插入卷眼中来防止或阻止钢卷松垮。也就是说，与KR101420629 B1的方法不同，一旦预松垮的钢卷被转动并允许在第二时间段期间松垮，则不将机械支承装置插入卷眼中来防止钢卷再次松垮超过对称圆形形状。钢卷转动的时间使得在无需任何机械支承的情况下钢卷将不会再次塌落成椭圆形。

对热带材钢卷进行预松垮的步骤可以包括将热带材钢卷布置到钢卷车上的步骤，该钢卷车可以具有用以保持和支承放在其底部上的钢卷的钢卷支架。然后，热带材钢卷在不绕所述卷眼轴线进行旋转的情况下被保持第一时间段。第一时间段可以在1分钟与6分钟之间。优选地，第一时间段可以在2分钟与6分钟之间并且更优选地在2.5分钟与4.5分钟之间。该预松垮在与重力垂直的方向上产生最大卷眼直径(D_最大)尺寸。

将由重力引起的松垮的方向修改为与所述第一特定方向垂直的方向的步骤可以包括将热带材钢卷根据其卷眼轴线旋转Z×90度的角度，其中，Z为1或更大的奇整数。这使最大卷轴尺寸(D_最大)旋转至与重力平行的方向。然后，热带材钢卷在无需绕其卷眼轴线进行额外旋转的情况下被保持第二时间段，第二时间段持续直到热带材钢卷的松垮率能够忽略并且初始松垮被大幅减轻。

在使热带材钢卷旋转的步骤之后，热带材钢卷可以在使所述热带材钢卷旋转的所述步骤之后被放置到传送机上并运输到另一目的地，另一目的地可以是保持场。

在带材热轧机中生产热轧钢板的步骤可以包括提供钢板坯、对钢板坯进行再加热、对钢板坯进行除锈、对钢板坯进行磨边，对钢板坯进行粗加工，以及对该热轧钢带材进行热轧。

对热带材钢卷进行预松垮以产生初始松垮的步骤可以包括以下步骤：在不绕卷眼轴线进行旋转的情况下保持热带材钢卷的步骤期间用绑扎带绑扎热带材钢卷。钢卷车可以包括用以实施使热带材钢卷根据其卷眼轴线旋转的步骤的一组滚轴。该组滚轴中的每个滚轴均可包括用以容置绑扎带材的槽口，由此防止绑扎带材在热带材钢卷与滚轴之间被压缩。

替代性地，对热带材钢卷进行预松垮的步骤可以包括将热带材钢卷布置到定位于卷眼内的支承件上，该热带材钢卷通过其卷眼从支承件悬垂。热带材钢卷在不绕其卷眼轴线旋转的情况悬垂第一时间段，该第一时间段可以在1分钟与6分钟之间。这种预松垮在与重力平行的方向上产生最大卷眼直径(D_最大)尺寸。

将由重力引起的松垮的方向修改为与第一特定方向垂直的方向的步骤可以包括将热带材钢卷布置到其底部上；并且将热带材钢卷放置在其底部上持续第二时间段。第二时间段持续直至热带材钢卷的松垮率能够忽略并且初始松垮被大幅减轻。

附图说明

图1是对塌落钢卷的示意性描绘；

图2是对随时间变化的正常钢卷松垮率的图形化描述；

图3是示出了呈长轴平行于重力的椭圆形形状的钢卷在冷却时期开始时所发生的情况的示意图；

图4是描绘了本发明的过程的结果的示意图；

图5是对本发明的方法的第一实施方式的简化描绘；并且

图6是对本发明的方法的第二实施方式的简化描绘。

具体实施方式

本发明涉及一种用于在不将机械装置插入卷眼中来限制松垮的情况下减轻或消除热带卷中的钢卷松垮的方法和设备。钢卷松垮发生在热卷取期间及之后，并且钢卷松垮的原因是在钢卷从心轴上被移除之后钢卷圈的导致钢卷内部(卷眼)直径减小的相对位移。热带卷塌落/钢卷松垮导致额外的制造成本，其原因在于：1)无法将塌落钢卷装载到酸洗线心轴上，需要对钢卷进行再加工；以及2)钢卷在随后的开卷期间的摆动，导致带材转向问题、酸洗线生产率降低甚至设施损坏。随着更新型的高强度钢的使用，钢卷塌落的问题越来越多，并将继续存在。

松垮率被定义为最大钢卷直径与最小钢卷直径之间的差随时间的变化。松垮开始于卷取机处并且松垮率在开始时较高并且可以持续24个小时。图2是对随时间变化的正常钢卷松垮率的图形化描绘。该曲线图以小时为单位绘制了直径变化率与时间的关系。开始时，钢卷是热的并且松垮率相当高。随着时间的进行，松垮率随着钢卷冷却而减小。最终，松垮率降到接近零，但到那时钢卷已经显著塌落，并且可能必须再加工才能使用。这种再加工通常需要对带进行重卷来消除形状偏心。

在研究钢卷塌落问题时，发明人已经注意到(如图2中所示)，当钢卷在钢卷塌落(热钢卷)时期开始的时候为圆形时，最终的钢卷将呈主轴垂直于重力的椭圆形状。还注意到(如图3中所示)，如果钢卷在冷却时期开始的时候呈长轴平行于重力的椭圆形状，则钢卷会塌落至长轴转变至再次垂直于重力的点。

发明人随之发现冷却曲线中存在特定的时间范围，在该时间范围，已开始塌落的钢卷可以被旋转90度(或90度的某些奇数倍，例如270度)，并且随着钢卷继续冷却，塌落可以减轻或消除卷眼塌落的影响。也就是说，钢卷最初被允许塌落，并且在一段特定的冷却/塌落时间之后，钢卷被旋转成使得长轴从垂直于重力转变至平行于重力。然后，在不将机械装置插入卷眼中来限制松垮的情况下，钢卷被允许进一步冷却/塌落，使得最大卷眼直径与最小卷眼直径之间的差非常小。也就是说，最大卷眼直径与最小卷眼直径之间的差足够小，使得钢卷可以在后面的过程中被正确使用，而不需要重卷或废弃。图4描绘了本发明的过程的第一实施方式，其中，最初呈圆形的钢卷在第一时间段(编织图案)内塌落，被旋转并且被允许在第二时间段(抖动图案)内完成塌落，并且最终又变得较圆。应该注意的是，在图2至图4中的每个图上都有对钢卷形状变换的描绘，但是，这仅用于说明性的目的，并且形状沿时间线的位置并不表示形状变换的时间。

发明人已发现，最初冷却/塌落的时间(在从卷取心轴移除之后)应该在1分钟与6分钟之间。在最初冷却/塌落时间之后，钢卷被旋转成使得钢卷的垂直于重力的直径尺寸现在平行于重力。也就是说，钢卷被旋转90度或90度的某些奇数倍(270度、450度等)。执行旋转所需的设施是一组滚轴。滚轴可具有在其中被周向切割出的凹槽，以允许将钢卷绑扎带布置在凹槽中。因此，用于设施的资本投资非常小。

本发明的过程涉及热轧钢板的钢卷的生产。因此，第一步是在带材热轧机中生产热轧钢板。通常，这种过程包括对钢板坯进行再加热，对板坯进行除锈，对板坯进行磨边，对板坯进行粗加工，然后对带材进行轧制。然后，被轧制的热带材通过下卷取机绕心轴被卷取。常规地，热轧钢板被在相对较低的温度下卷取，以允许在钢卷从心轴移除之前从奥氏体转变成马氏体，从而防止过度松垮。在本发明的方法中，由于转变可以被允许在钢卷从心轴上移除之后发生并且任何松垮将通过本方法被补偿，因此钢可以在比常规使用的温度高的温度下被卷取。钢卷使其卷眼轴线位于水平方向上。然后，钢卷通过钢卷车被将从心轴/下卷取机移除。然后，钢卷保持不绕卷眼轴线旋转持续1分钟与6分钟之间的第一保持时间。更优选地，第一保持时间在2分钟至6分钟之间，并且最优选地，在2.5分钟至4.5分钟之间。在被保持的同时，钢卷可以可选地被绑扎起来，并且然后被布置在一组滚轴上。保持时间开始于钢卷从心轴移除的时刻。该保持时间造成钢卷的初始松垮(预松垮)并且在垂直于重力的方向上造成最大卷眼直径(D_最大)尺寸。在保持时间之后，钢卷然后经由该组滚轴被绕其卷眼轴线旋转。钢卷被旋转Z×90度，其中，Z是1或更大的奇整数，由此使所述最大卷轴尺寸(D_最大)旋转至平行于重力的方向。然后钢卷被保持持续第二时间段，其中，无需额外旋转，也无需将任何机械支承装置插入卷眼中来防止钢卷再次松垮超过对称圆形状态。第二时间段持续直至钢卷的松垮率是可以忽略的，由此抵消或大幅减轻初始松垮(预松垮)。初始松垮在钢卷可以用于进一步的加工或销售而无需再次卷取时得到大幅减轻。当任何进一步的松垮不会使钢卷达到钢卷需要被再次卷取以使其可用的点时，松垮率是可以忽略的。在使钢卷旋转之后，钢卷可以被布置在传送机上并运输到另一个目的地，例如保持场。

如本文中所使用的，塌落和松垮对于同一概念可互换使用。

示例

表1中示出了使用及不使用本发明的方法的第一实施方式的钢卷/卷取的示例。钢卷的钢合金具有以下按重量％计的标称成分：C：0.07-0.25、Mn：1.5-2.5、Cr：0-0.3、S：0.-0.3、Mo：0-0.3、Nb：0-0.03、B：0-0.0030、Ti：0.-0.05和剩余的铁以及不可避免的杂质。

表1

1	钢卷的规格范围,mm	2.0-2.5	2.6-3.0	3.1-3.5	3.6-4.0	4.1-4.5	4.6-5.0	总计
									2	未使用本发明的方法的情况下生产的钢卷的数目	2	58	341	96	69	73	639
3	未使用本发明的方法的情况下松垮钢卷的数目	2	50	243	59	27	20	401
									4	未使用本发明的方法的情况下的松垮率，以％计	100.0％	86.2％	71.3％	61.5％	39.1％	27.4％	62.8％
5	未使用本发明的方法的情况下钢卷的平均松垮，mm	30.0	37.1	37.0	25.2	29.8	21.3	33.2
									6	使用本发明的方法的情况下生产的钢卷的数目	3	9	224	185	65	24	510
7	使用本发明的方法的情况下松垮钢卷的数目	0	1	31	5	0	0	37
									8	使用本发明的方法的情况下的松垮率，以％计	0.0％	11.1％	13.8％	2.7％	0.0％	0.0％	7.3％
9	使用本发明的方法的情况下钢卷的平均松垮，mm	15.0	16.3	22.5	18.5	17.3	13.3	19.8

表1的第一行表示包括有钢卷的钢带的规格范围。第二行是在未使用本发明的方法的情况下生产的在特定规格范围内的钢卷的数目。第三行是第二行中在未使用本发明的方法的情况下松垮的钢卷的数目。第四行是第二行中松垮的钢卷的百分比(即第3行中钢卷的数目除以第2行中钢卷的数目乘以100)。第五行示出了在未使用本发明的方法的情况下钢卷的平均松垮(以mm计)。

表1的第六行表示在使用本发明的方法的情况下生产的在特定规格范围内的钢卷的数目。第七行是第六行中在使用本发明的方法的情况下松垮的钢卷的数目。第八行是第六行中松垮的钢卷的百分比(即第7行中钢卷的数目除以第6行中钢卷的数目乘以100)。第九行示出了在使用本发明的方法的情况下钢卷的平均松垮(以mm计)。

如可以看到的，本发明的方法减小了在所研究的所有规格范围内具有有害松垮的钢卷的数目/百分比。对所有测试的钢卷进行平均，以百分比计的钢卷塌落松垮率从62.8％降低至7.3％。因此，通过减少废弃/降级的钢卷提高了产量并节省了成本。

通常，本发明可被描述为允许热钢卷在重力的影响下预松垮一段时间，并且然后改变钢卷上重力的方向以允许钢卷进一步松垮以使得抵消或减轻预松垮，从而使钢卷回复为较圆的形状。

图5是对本发明的第一实施方式的简化描绘。钢卷在从被从卷取心轴上移除时是圆形的，这允许钢卷放置在其钢卷底部上并在指定为时间1的时间段内预松垮。在时间1之后，钢卷被旋转Z×90度，其中，Z为1或大于1的奇整数，并且钢卷被再次允许放置在其钢卷底部上以在指定为时间2的第二时间段内松垮。在该第二时间段之后，钢卷已经松垮到足以抵消预松垮并再次呈较圆的形状。

图6是对本发明的第二实施方式的简化描绘。钢卷在被从心轴上移除时是圆形的，这允许钢卷从卷眼中的支承件悬垂并且在指定为时间1的时间段内预松垮。在时间1之后，钢卷被允许放置在其钢卷底部上并在指定为时间2的第二时间段内继续松垮。在该第二时间段之后，钢卷已经松垮到足以抵消预松垮并再次呈较圆的形状。

Claims (9)

1.一种用于在无需将机械装置插入卷眼中来限制松垮的情况下减轻钢卷塌落对带材热轧机钢卷的影响的方法，所述方法包括以下步骤：

在带材热轧机中生产热轧钢板；

通过在下卷取机上绕心轴对所述热轧钢板进行卷取来形成热带材钢卷；

将所述热带材钢卷定向成使得所述热带材钢卷的卷眼轴线位于水平方向上；

将所述热带材钢卷从所述心轴移除；

通过允许重力使所述钢卷在第一时间段内沿第一特定方向松垮来对所述热带材钢卷进行预松垮以产生初始松垮，从而使所述钢卷变成预松垮的；

在不将机械装置插入所述卷眼来限制松垮的情况下，将由重力引起的所述松垮的方向改变为与所述第一特定方向垂直的方向，并允许重力使所述钢卷在第二时间段内沿改变后的与所述第一特定方向垂直的方向松垮，

其中，所述第一时间段和所述第二时间段被选择成使得在所述第一时间段期间产生的所述初始松垮通过所述第二时间段期间的沿与所述第一特定方向垂直的方向的松垮被大幅减轻；并且

所述热带材钢卷在所述第二时间段结束之前被充分冷却成使得所述热带材钢卷的松垮率已经变得能够忽略，

其中，对所述热带材钢卷进行预松垮的所述步骤包括以下步骤：

将所述热带材钢卷布置到钢卷车上；所述钢卷车具有用以保持和支承所述钢卷的钢卷支架，所述钢卷放置在其底部上；

在不绕所述卷眼轴线旋转的情况下，将所述热带材钢卷保持所述第一时间段，其中，所述第一时间段在2分钟与6分钟之间；所述预松垮在垂直于所述重力的方向上产生最大卷眼直径D_最大尺寸。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，将由重力引起的所述松垮的方向修改为与所述第一特定方向垂直的方向的所述步骤包括以下步骤：

将所述热带材钢卷根据所述卷眼轴线旋转Z×90度的角度，其中，Z为1或更大的奇整数；由此将所述最大卷眼直径D_最大旋转至与重力平行的方向；

在不根据所述卷眼轴线进行额外旋转的情况下，将所述热带材钢卷保持所述第二时间段，所述第二时间段持续直到所述热带材钢卷的所述松垮率能够忽略并且所述初始松垮被大幅减轻。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：

在使所述热带材钢卷旋转的所述步骤之后，将所述热带材钢卷布置到传送机上；并且将所述热带材钢卷运输至另一目的地。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述另一目的地是保持场。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在带材热轧机中生产热轧钢板的所述步骤包括以下步骤：

提供钢板坯；

对所述钢板坯进行再加热；

对所述钢板坯进行除锈；

对所述钢板坯进行磨边；

对所述钢板坯进行粗加工；以及

对所述钢板坯进行热轧。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，在不绕所述卷眼轴线进行旋转的情况下保持所述热带材钢卷的所述步骤还包括用绑扎带绑扎所述热带材钢卷的步骤。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述钢卷车包括用以实施将所述热带材钢卷根据所述卷眼轴线旋转的所述步骤的一组滚轴。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述一组滚轴中的每个滚轴均包括用以容置所述绑扎带的槽口，由此防止所述绑扎带在所述热带材钢卷与所述滚轴之间被压缩。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一时间段在2.5分钟与4.5分钟之间。

Images