CN111926263A - 一种大断面异型材直轧生产方法 - Google Patents

一种大断面异型材直轧生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种大断面异型材直轧生产方法，包括材料的准备、炼钢、连铸、重压下、高温轧制、切割冷却、成品入库，本发明可以用小轧制力的常规轧机代替原先大轧制力重型轧机生产大断面异型材，该工艺避免了为了生产大断面异型材，需要巨额投资新建大轧制力重型粗轧机、所配套的大型加热炉、以及大断面炼钢连铸装备，只需要在原有连铸机上增加一组重压下设备和一组常规轧机，通过高温轧制得到大断面异型材成品，该技术绿色环保节能、投资较少、易操作、易于实现。

Description

一种大断面异型材直轧生产方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种大断面异型材直轧生产方法。
背景技术
截面积80mm～210mm*80mm～260mm大规格电极扁钢、圆钢、方钢、矩形钢等大断面异型材用量巨大，需求量逐年增加。常规轧机由于轧制吨位小，轧辊无法咬入巨型方坯，导致无法生产大断面异型材。在目前的技术背景下，一部分特钢厂利用450*450mm和300*300mm的巨型方坯，通过开坯机二次压缩后，在常规棒材生产线材上轧制生产，还有一部分具备轧线改造的钢厂，在原有的棒材生产线上通过增加大断面方轧机，实现部分大断面异形材的生产，但加热炉无法解决大规格方坯均匀加热的问题，甚至部分轧线为了扩容规格，将加热炉拆掉后重新新建，目的就是置换大型粗轧机位置，改造成本高，投资巨大。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种大断面异型材直轧生产方法。
本发明的技术方案是构造一种大断面异型材直轧生产方法，包括以下步骤：
步骤1：材料的准备，以Fe为基础材料，添加金属材料Mn、Al、Cr、V、Ti和Nb，添加非金属材料C、Si、S和P，其中Mn、Al、Cr、C、Si、S、P和V+Ti+Nb之间的重量百分比为0～1.40％：0～0.04％：0～0.40％：0～0.25％：0～0.50％：0～0.015％：0～0.020％：0～0.12％；
步骤2：炼钢，材料准备完成后，再进行炼钢；
步骤3：连铸，选择优质铁水，经转炉冶炼后到精炼炉，控制有害元素S+P≤0.020％，采用连铸工艺的钢水进行保护浇铸，浇铸过热度控制在15～30℃，结晶器1520～1580℃开始浇注，凝固坯壳厚度小于10mm漏钢风险极高，钢水经0段水冷+结晶器搅拌、1段水冷、2段水冷、3段水冷+末端搅拌后，总计冷却长度6～8米，钢坯温度达到1000～1050℃，外壳厚度增大足够重压下实施，芯部为液态线，温度1500～1530℃；
步骤4：重压下，通过一组重压下装备，重压之后的方坯通过拉矫机外拉，拉坯速率3.5～4.5m/min；
步骤5：高温轧制，高温轧制时重压下的方坯经过在线一组常规轧机高温轧制，通过孔型调节，将断面300mm*220mm大规格方坯轧制成不同尺寸成品，将断面220mm*220mm大规格方坯轧制成不同尺寸成品，轧制温度选择在高温粘塑性区1050℃～固相线温度1450℃附近，即最终凝固点附近的变形温度区间内变形，重压下的方坯经历感应加热炉补温后，入轧机高温轧制，开轧温度1050～1250℃，不同成品尺寸，通过孔型调节，经历不同轧制道次压下，最后道次为平整道次，终轧温度950～1150℃；
步骤6：切割冷却，高温轧制完成后再进行切割冷却；
步骤7：成品入库，切割冷却完成后既是成品，对成品进行检验入库。
优选地，步骤1中，所述金属材料Mn、Al、Cr、V、Ti和Nb总量的重量百分比不高于3.0％，其中Ti的重量百分比不高于0.04％，Al和Ti的重量百分比不高于0.04％。
优选地，步骤4中，所述重压下装备1组2台，第一台为轻压下，第二台为重压下，轻压下到重压下长度1.5～2.0米。
优选地，步骤5中，经历不同轧制道次压下时，轧机使用总数为10台。
优选地，步骤5中，所述切割冷却为通过加持辊运达热锯，在700℃以上进行定尺切割，随后在线空气冷却至室温。
优选地，所述断面300mm*220mm大规格方坯轧制成的成品规格有140mm*230mm、170mm*220mm、120mm*250mm。
优选地，步骤5，所述断面220mm*220大规格方坯轧制成的成品规格有120mm*200mm。
本发明有益效果：
1)本发明可以用小轧制力的常规轧机代替原先大轧制力重型轧机生产大断面异型材，该工艺避免了为了生产大断面异型材，需要巨额投资新建大轧制力重型粗轧机、所配套的大型加热炉、以及大断面炼钢连铸装备，只需要在原有连铸机上增加一组重压下设备和一组常规轧机，通过高温轧制得到大断面异型材成品，该技术绿色环保节能、投资较少、易操作、易于实现。
2)在目前紧凑式的棒材轧机组之间，增加大断面方坯，需要拆除现有的加热炉来增加粗轧机的位置，一个加热炉投资5000万左右，大规格方坯的加热炉的投资接近10000万，增加的轧机也是重压下粗轧机，而本发明只需要在连铸机上添加一组粗轧机，在高温区域1150～1450℃工作温度区间轧制生产。
3)本发明充分利用了铸坯的自身热量，实现了免加热，直接省掉了一座加热炉，降低了能耗和烧损，提高了产品质量。
4)本发明在高温区域1150～1450℃工作温度区间轧制生产，所需要的轧机的轧制力较小，无需投资重型轧机。
5)采用采用一种常规轧机生产高压缩比优特钢和大断面异型材的技术，利用连铸坯外冷内热的状态，在铸坯心部的1250～1450℃高温粘塑性区予以轧制变形，实施高温粘塑性区心部组织的粘塑性变形，改善铸坯组织。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
实施例1：
一种大断面异型材直轧生产方法，包括以下步骤：
步骤1：材料的准备，以Fe为基础材料，添加金属材料Mn、Al、Cr、V、Ti和Nb，添加非金属材料C、Si、S和P，其中Mn、Al、Cr、C、Si、S、P和V+Ti+Nb之间的重量百分比为1.00％：0.02％：0.20％：0.15％：0.30％：0.010％：0.0080％：0.10％；
步骤2：炼钢，材料准备完成后，再进行炼钢；
步骤3：连铸，选择优质铁水，经转炉冶炼后到精炼炉，控制有害元素S+P≤0.020％，采用连铸工艺的钢水进行保护浇铸，浇铸过热度控制在15～30℃，结晶器1520～1580℃开始浇注，凝固坯壳厚度小于10mm漏钢风险极高，钢水经0段水冷+结晶器搅拌、1段水冷、2段水冷、3段水冷+末端搅拌后，总计冷却长度6～8米，钢坯温度达到1000～1050℃，外壳厚度增大足够重压下实施，芯部为液态线，温度1500～1530℃；
步骤4：重压下，通过一组重压下装备，重压之后的方坯通过拉矫机外拉，拉坯速率3.5～4.5m/min；
步骤5：高温轧制，高温轧制时重压下的方坯经过在线一组常规轧机高温轧制，通过孔型调节，将断面300mm*220mm大规格方坯轧制成不同尺寸成品，将断面220mm*220mm大规格方坯轧制成不同尺寸成品，轧制温度选择在高温粘塑性区1050℃～固相线温度1450℃附近，即最终凝固点附近的变形温度区间内变形，重压下的方坯经历感应加热炉补温后，入轧机高温轧制，开轧温度1050℃，不同成品尺寸，通过孔型调节，经历不同轧制道次压下，最后道次为平整道次，终轧温度950℃；
步骤6：切割冷却，高温轧制完成后再进行切割冷却；
步骤7：成品入库，切割冷却完成后既是成品，对成品进行检验入库。
步骤1中，所述金属材料Mn、Al、Cr、V、Ti和Nb总量的重量百分比不高于3.0％，其中Ti的重量百分比不高于0.04％，Al和Ti的重量百分比不高于0.04％。
步骤4中，所述重压下装备1组2台，第一台为轻压下，第二台为重压下，轻压下到重压下长度1.5～2.0米。
步骤5中，经历不同轧制道次压下时，轧机使用总数为10台。
步骤5中，所述切割冷却为通过加持辊运达热锯，在700℃以上进行定尺切割，随后在线空气冷却至室温。
步骤5，所述断面300mm*220mm大规格方坯轧制成的成品规格有140mm*230mm、170mm*220mm、120mm*250mm。
步骤5，所述断面220mm*220大规格方坯轧制成的成品规格有120mm*200mm。
本发明的工作流程具体可以细分为炼钢→连铸→重压下→高温轧制→定尺切割→在线冷却→成品入库。
连铸：选择优质铁水，经转炉冶炼后到精炼炉，控制有害元素S+P≤0.020％，采用连铸工艺的钢水进行保护浇铸，浇铸过热度控制在15℃，结晶器1520℃开始浇注，凝固坯壳厚度小于10mm漏钢风险极高，钢水经0段水冷+结晶器搅拌、1段水冷、2段水冷、3段水冷+末端搅拌后，总计冷却长度6～8米，钢坯温度达到1000℃，外壳厚度增大足够重压下实施，芯部为液态线，温度1500～1530℃。
重压下：通过一组重压下装备，可以将外冷内热的钢坯压缩，芯部将方坯液态芯部中夹杂物迫使上浮，提高了铸坯的内部纯净度，重压之后的方坯通过拉矫机外拉，拉坯速率3.5/min，重压下设备1组2台，第一台为轻压下，第二台为重压下，轻压下到重压下长度1.5米。
高温轧制：轧制温度选择在高温粘塑性区1050℃～固相线温度1450℃附近，即最终凝固点附近的变形温度区间内变形，产品内部质量高，疏松问题得到解决，产品具备高性能、高密度、少缺陷特点。重压下的方坯经历感应加热炉补温后，入轧机高温轧制，开轧温度1050～1250℃，不同成品尺寸，通过孔型调节，经历不同轧制道次压下(总计10台轧机)，最后道次为平整道次，终轧温度950～1150℃，具体轧制规程和压下控制见表2。
1)大断面异型材170*210mm，开轧温度1050～1080℃，经历6架轧机轧制为成品，终轧温度950～1020，轧制规程：
300*220mm～290*225mm～232*235mm～220*235～190*230mm～210*190mm～170*210mm；
2)大断面异型材140*230mm，开轧温度1050～1080℃，经历5架轧机轧制为成品，终轧温度980～1050，轧制规程：
220*300mm～165*280mm～245*170mm～150*250mm～230*150mm～140*230mm；
3)大断面异型材120*200mm，开轧温度1050～1080℃，经历6架轧机轧制为成品，终轧温度950～1020，轧制规程：
220*220mm～175*235mm～140*250mm～210*150mm～130*215mm～200*130mm～120*200mm；
4)大断面异型材170*210mm，开轧温度1050～1080℃，经历5架轧机轧制为成品，终轧温度980～1030，轧制规程：
220*220mm～165*275mm～245*170mm～135*252mm～245*135mm～
120*250mm；
切割冷却：大断面异型材成品温度950～1150℃之间，在线水冷至800～850℃，通过加持辊运达热锯，在700℃以上高温定尺切割后在线水冷至600～650℃，随后空气冷却至室温。
成品入库：检查表面质量、尺寸精度、力学性能均满足标准要求后，入库挂牌，包装入库。
实施例2：
一种大断面异型材直轧生产方法，包括以下步骤：
步骤1：材料的准备，以Fe为基础材料，添加金属材料Mn、Al、Cr、V、Ti和Nb，添加非金属材料C、Si、S和P，其中Mn、Al、Cr、C、Si、S、P和V+Ti+Nb之间的重量百分比为1.20％：0.03％：0.30％：0.20％：0.40％：0.012％：0.018％：0.11％；
步骤2：炼钢，材料准备完成后，再进行炼钢；
步骤3：连铸，选择优质铁水，经转炉冶炼后到精炼炉，控制有害元素S+P≤0.020％，采用连铸工艺的钢水进行保护浇铸，浇铸过热度控制在25℃，结晶器1560℃开始浇注，凝固坯壳厚度小于10mm漏钢风险极高，钢水经0段水冷+结晶器搅拌、1段水冷、2段水冷、3段水冷+末端搅拌后，总计冷却长度7米，钢坯温度达到1030℃，外壳厚度增大足够重压下实施，芯部为液态线，温度1520℃；
步骤4：重压下，通过一组重压下装备，重压之后的方坯通过拉矫机外拉，拉坯速率3.5～4.5m/min；
步骤5：高温轧制，高温轧制时重压下的方坯经过在线一组常规轧机高温轧制，通过孔型调节，将断面300mm*220mm大规格方坯轧制成不同尺寸成品，将断面220mm*220mm大规格方坯轧制成不同尺寸成品，轧制温度选择在高温粘塑性区1050℃～固相线温度1450℃附近，即最终凝固点附近的变形温度区间内变形，重压下的方坯经历感应加热炉补温后，入轧机高温轧制，开轧温度1150℃，不同成品尺寸，通过孔型调节，经历不同轧制道次压下，最后道次为平整道次，终轧温度1050℃；
步骤6：切割冷却，高温轧制完成后再进行切割冷却；
步骤7：成品入库，切割冷却完成后既是成品，对成品进行检验入库。
步骤1中，所述金属材料Mn、Al、Cr、V、Ti和Nb总量的重量百分比不高于3.0％，其中Ti的重量百分比不高于0.04％，Al和Ti的重量百分比不高于0.04％。
步骤4中，所述重压下装备1组2台，第一台为轻压下，第二台为重压下，轻压下到重压下长度1.8米。
步骤5中，经历不同轧制道次压下时，轧机使用总数为10台。
步骤5中，所述切割冷却为通过加持辊运达热锯，在700℃以上进行定尺切割，随后在线空气冷却至室温。
步骤5，所述断面300mm*220mm大规格方坯轧制成的成品规格有140mm*230mm、170mm*220mm、120mm*250mm。
步骤5，所述断面220mm*220大规格方坯轧制成的成品规格有120mm*200mm。
实施例3：
一种大断面异型材直轧生产方法，包括以下步骤：
步骤1：材料的准备，以Fe为基础材料，添加金属材料Mn、Al、Cr、V、Ti和Nb，添加非金属材料C、Si、S和P，其中Mn、Al、Cr、C、Si、S、P和V+Ti+Nb之间的重量百分比为1.10％：0～0.04％：0.40％：0.25％：0.50％：0.015％：0.020％：0.12％；
步骤2：炼钢，材料准备完成后，再进行炼钢；
步骤3：连铸，选择优质铁水，经转炉冶炼后到精炼炉，控制有害元素S+P≤0.020％，采用连铸工艺的钢水进行保护浇铸，浇铸过热度控制在30℃，结晶器1580℃开始浇注，凝固坯壳厚度小于10mm漏钢风险极高，钢水经0段水冷+结晶器搅拌、1段水冷、2段水冷、3段水冷+末端搅拌后，总计冷却长度8米，钢坯温度达到1050℃，外壳厚度增大足够重压下实施，芯部为液态线，温度1530℃；
步骤4：重压下，通过一组重压下装备，重压之后的方坯通过拉矫机外拉，拉坯速率3.5～4.5m/min；
步骤5：高温轧制，高温轧制时重压下的方坯经过在线一组常规轧机高温轧制，通过孔型调节，将断面300mm*220mm大规格方坯轧制成不同尺寸成品，将断面220mm*220mm大规格方坯轧制成不同尺寸成品，轧制温度选择在高温粘塑性区1050℃～固相线温度1450℃附近，即最终凝固点附近的变形温度区间内变形，重压下的方坯经历感应加热炉补温后，入轧机高温轧制，开轧温度1050～1250℃，不同成品尺寸，通过孔型调节，经历不同轧制道次压下，最后道次为平整道次，终轧温度950～1150℃；
步骤6：切割冷却，高温轧制完成后再进行切割冷却；
步骤7：成品入库，切割冷却完成后既是成品，对成品进行检验入库。
步骤1中，所述金属材料Mn、Al、Cr、V、Ti和Nb总量的重量百分比不高于3.0％，其中Ti的重量百分比不高于0.04％，Al和Ti的重量百分比不高于0.04％。
步骤4中，所述重压下装备1组2台，第一台为轻压下，第二台为重压下，轻压下到重压下长度2.0米。
表1大断面异性材化学成分 单位：％
实例 C Si Mn P S Cr Al V+Ti+Nb
实例1 0.04 0.12 0.15 0.015 0.010 / / /
实例2 0.08 0.18 0.40 0.020 0.010 / / /
实例3 0.15 0.25 0.80 0.015 0.010 0.15 0.015 /
实例4 0.16 0.24 1.5 0.015 0.010 0.25 0.015 0.040
表2超级规格大断面异性材尺寸(料型)控制单位：mm
Figure BDA0002566359680000071
由表1可知，钢种化学成分为低合金钢，碳含量从增加了合金元素钛增加焊接性能，碳当量从低碳0.04％到中碳0.16％，铝钛含量均小于0.02％，含量包括了目前常规钢种。
由表2可知，成品尺寸均为异形材，截面积宽度和长度从120mm～250mm，随轧制规程变化，可以生产大规格圆钢。

Claims (7)

1.一种大断面异型材直轧生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：材料的准备，以Fe为基础材料，添加金属材料Mn、Al、Cr、V、Ti和Nb，添加非金属材料C、Si、S和P，其中Mn、Al、Cr、C、Si、S、P和V+Ti+Nb之间的重量百分比为0～1.40％：0～0.04％：0～0.40％：0～0.25％：0～0.50％：0～0.015％：0～0.020％：0～0.12％；
步骤2：炼钢，材料准备完成后，再进行炼钢；
步骤3：连铸，选择优质铁水，经转炉冶炼后到精炼炉，控制有害元素S+P≤0.020％，采用连铸工艺的钢水进行保护浇铸，浇铸过热度控制在15～30℃，结晶器1520～1580℃开始浇注，凝固坯壳厚度小于10mm漏钢风险极高，钢水经0段水冷+结晶器搅拌、1段水冷、2段水冷、3段水冷+末端搅拌后，总计冷却长度6～8米，钢坯温度达到1000～1050℃，外壳厚度增大足够重压下实施，芯部为液态线，温度1500～1530℃；
步骤4：重压下，通过一组重压下装备，重压之后的方坯通过拉矫机外拉，拉坯速率3.5～4.5m/min；
步骤5：高温轧制，高温轧制时重压下的方坯经过在线一组常规轧机高温轧制，通过孔型调节，将断面300mm*220mm大规格方坯轧制成不同尺寸成品，将断面220mm*220mm大规格方坯轧制成不同尺寸成品，轧制温度选择在高温粘塑性区1050℃～固相线温度1450℃附近，即最终凝固点附近的变形温度区间内变形，重压下的方坯经历感应加热炉补温后，入轧机高温轧制，开轧温度1050～1250℃，不同成品尺寸，通过孔型调节，经历不同轧制道次压下，最后道次为平整道次，终轧温度950～1150℃；
步骤6：切割冷却，高温轧制完成后再进行切割冷却；
步骤7：成品入库，切割冷却完成后既是成品，对成品进行检验入库。
2.根据权利要求1所述的大断面异型材直轧生产方法，其特征在于，步骤1中，所述金属材料Mn、Al、Cr、V、Ti和Nb总量的重量百分比不高于3.0％，其中Ti的重量百分比不高于0.04％，Al和Ti的重量百分比不高于0.04％。
3.据权利要求1所述的大断面异型材直轧生产方法，其特征在于，步骤4中，所述重压下装备1组2台，第一台为轻压下，第二台为重压下，轻压下到重压下长度1.5～2.0米。
4.根据权利要求1所述的大断面异型材直轧生产方法，其特征在于，步骤5中，经历不同轧制道次压下时，轧机使用总数为10台。
5.根据权利要求1所述的大断面异型材直轧生产方法，其特征在于，步骤5中，所述切割冷却先在线水冷至800～850℃，然后通过加持辊运达热锯，再在700℃以上进行定尺切割，随后在线水冷至600～650℃，最后在线空气冷却至室温。
6.根据权利要求1所述的大断面异型材直轧生产方法，其特征在于，步骤5，所述断面300mm*220mm大规格方坯轧制成的成品规格有140mm*230mm、170mm*220mm、120mm*250mm。
7.根据权利要求1所述的大断面异型材直轧生产方法，其特征在于，步骤5，所述断面220mm*220大规格方坯轧制成的成品规格有120mm*200mm。
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