CN113477710A - 一种热轧带钢无头轧制中间坯的连接方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于热轧带钢技术领域，涉及一种热轧带钢无头轧制中间坯的连接方法及装置，在热连轧生产线上粗轧机与精轧机之间，按中间坯的流转方向依次设置剪切机、提升装置、铺粉装置、辊压装置；采用剪切机将粗轧后的中间坯两端均加工为榫卯结构；采用提升装置将相邻两个中间坯通过榫卯结构连接；采用铺粉装置将铁粉加热后铺设于榫卯连接处；铺满铁粉的连接部位通过辊压装置被轧制连接，利用板坯温度对粉末轧制部分进行烧结，将轧制后的中间坯流转至精轧机进行精轧。本发明中连接装置简单，由带提升装置和铺粉装置的复合辊压机构实现中间坯连接，设备占地面积小，维护成本低；采用粉末轧制冶金结合与榫卯机械连接共同作用，提高了连接的可靠性。

Description

一种热轧带钢无头轧制中间坯的连接方法及装置
技术领域
本发明属于热轧带钢技术领域，涉及一种热轧带钢无头轧制中间坯的连接方法及装置。
背景技术
热轧带钢无头轧制技术是目前世界钢铁生产最先进的技术之一，它可以将若干块粗轧后的中间坯连接起来，连续进入精轧机组，由精轧机组连续稳定地轧制，并由层流冷却线稳定地进行冷却和相变控制，最后经飞剪剪切并由卷取机卷成多个热轧带钢卷。与常规轧制相比，无头轧制可显著提高生产效率和成材率，改善穿带性能，减少轧辊辊耗，并实现极薄带等新产品的稳定生产。
现有常规热连轧生产改为无头轧制生产，最关键的技术问题就是粗轧后中间坯的连接问题。由于无头轧制采用带张力轧制模式，且中间坯与精轧机要保持秒流量相等，因此热状态下中间坯的连接速度与质量影响着无头轧制能否实现，若连接速度过慢、时间过长，不仅影响生产效率，还将产生明显温降，使后续精轧难以进行；若连接强度不高、质量不好，则连接处容易发生断带，使连续精轧不能进行；更重要的是，由于常规热轧无头轧制主要面向现有已建成的热连轧生产线的改造，生产线空间已经固定，因此连接设备不宜庞大、复杂，否则不但会使设备安装位置受到限制，还会增加投资及生产维护成本。
目前，无头轧制中间坯连接方法实现工业应用的有感应加热连接法、激光加热连接法和剪切压接法。感应加热连接法庞大的感应加热机构需要移动至少20m才能完成焊接，而现有热连轧产线空间固定，要满足连接设备20m的走行空间，不易实现。激光热焊接法也需要连接设备在连接过程中移动，因此也存在连接设备移动空间限制的问题。而且激光器所需功率非常大，明显增加装备投资及生产成本。剪切压接法采用特殊设计的剪切机，将中间坯搭接区沿斜面剪切，剪切的同时对斜切面施加压力使之沿剪切面形成物理结合。由于要满足物理连接所需的极大压力，该设备体积庞大，其长度约17m，占用空间大、设备投资及维护成本高。
现有的中间坯连接方式，最主要的问题就是设备投资大、维护成本高，以及设备占地面积大或连接机构需要行走的空间大，这对于空间已固定的现有生产线改造，无疑是最大的阻碍。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于解决现有中间坯连接设备复杂且连接可靠性差的问题，提供一种热轧带钢无头轧制中间坯的连接方法及装置。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种热轧带钢无头轧制中间坯的连接方法，在热连轧生产线上粗轧机与精轧机之间，按中间坯的流转方向依次设置剪切机、提升装置、铺粉装置、辊压装置；
采用剪切机将粗轧后的中间坯两端均加工为榫卯结构；
采用提升装置将相邻两个中间坯通过榫卯结构连接；
采用铺粉装置在榫卯连接处铺设铁粉；
采用辊压装置对榫卯连接处进行粉末轧制，板坯自身温度对粉末轧制部位进行烧结以提高强度，并将轧制后的中间坯流转至精轧机进行精轧。
本基础方案通过在粗轧机与精轧机之间设置剪切机、提升装置、铺粉装置、辊压装置，设备简单，成本低，且占地面积小，适用于现有生产线的改造；采用粉末轧制冶金结合与榫卯机械连接共同作用，高温粉末轧制实现了粉末颗粒之间以及粉末与中间坯之间的冶金结合，提高了连接的可靠性。
进一步，采用剪切机将两个中间坯的相邻端部分别切成相匹配的榫卯结构，并将中间坯待铺设铁粉的表面加工为锯齿状。
进一步，所述铁粉经铺粉装置加热后铺设于榫卯连接处锯齿状表面；铁粉经辊压装置轧制后，利用中间坯自身温度对粉末轧制部位进行烧结，减少并减小轧制粉末之间以及轧制粉末与中间坯之间的物理间隙。
进一步，所述铁粉液相体积分数为45％～65％。
进一步，所述铁粉中碳元素质量百分比不高于1.0％，所述铁粉为不同粒径按比例级配。
进一步，所述铁粉中含粗粒径铁粉体积分数为5％～40％，含细粒径铁粉体积分数为60％～95％，粗粒径铁粉直径为150μm～300μm，细粒径铁粉直径为20μm～75μm。
进一步，所述铁粉的铺粉厚度为轧后厚度的1.5～2倍。
进一步，所述辊压装置的轧辊温度为500℃～900℃。
进一步，所述中间坯粗轧后的厚度为25mm～35mm，温度为980℃～1100℃。
一种热轧带钢无头轧制中间坯的连接装置，包括顺次设于粗轧机与精轧机之间的剪切机、复合辊压连接机构；所述复合辊压连接机构包括顺次设置的用于搭接相邻两个中间坯的提升装置、用于加热并铺设铁粉的铺粉装置、用于对中间坯连接处进行轧制的辊压装置。
本发明的有益效果在于：
1、本发明中连接装置设备简单，通过剪切机对中间坯端部进行处理，由带提升装置和铺粉装置的复合辊压机构实现连接，设备占地面积小，维护成本低。
2、本发明中采用粉末轧制冶金结合与榫卯机械连接共同作用，高温粉末轧制实现了粉末颗粒之间以及粉末与中间坯之间的冶金结合；榫卯连接不仅增加了结合的作用面，还提高了连接的可靠性。
3、本发明中铁粉可采用生产线废料制作，实现废旧钢材的再利用；粉末轧制使粉末颗粒间实现了大部分冶金结合，在中间坯行进到精轧机的过程中通过自身高温促进晶粒的融合、再结晶和长大过程，使连接更为牢固。
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优选的详细描述，其中：
图1为本发明中热轧带钢无头轧制中间坯的连接装置布置示意图；
图2为本发明中复合辊压连接机构示意图；
图3为本发明中中间坯榫卯连接处结构示意图；
图4为本发明中中间坯榫卯连接处表面形状示意图；
附图标记：1-粗轧机；2-剪切机；3-提升装置；4-铺粉装置；5-辊压装置；6-精轧机；7-后一块中间坯；8-前一块中间坯；9-铁粉。
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。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例1
请参阅图1～图4，为一种热轧带钢无头轧制中间坯的连接装置，包括顺次安装在粗轧机1与精轧机6之间的剪切机2、复合辊压连接机构；剪切机2上设置有用于将后一中间坯7和前一中间坯8的端部加工为榫卯结构的剪切刀具；复合辊压连接机构包括顺次设置的用于搭接相邻的后一中间坯7和前一中间坯8的提升装置3、用于加热并铺设铁粉9的铺粉装置4、用于对后一中间坯7和前一中间坯8连接处进行粉末轧制的辊压装置5。
粗轧后的中间坯的厚度为25mm，温度为980℃，采用剪切机2将后一中间坯7和前一中间坯8的相邻端部分别切成相匹配的楔形榫卯结构，同时将后一中间坯7和前一中间坯8待铺设铁粉9的表面加工为锯齿状。
提升装置3采用液压缸将前一中间坯8尾部提升，同时通过辊道加速使后一中间坯7头部置于前一中间坯8尾部下方，两中间坯楔形连接部位对齐，控制提升装置3下降使两块中间坯楔形榫卯结构连接，形成中间坯机械连接。
采用铺粉装置4在榫卯连接处铺设铁粉9，铁粉9经铺粉装置4加热后液相体积分数控制在45％～65％，铺设于后一中间坯7和前一中间坯8的机械连接处锯齿面上；铁粉9中碳元素质量百分比0.8％；铁粉9中细粒径铁粉直径为75μm，固态时体积分数为95％；铁粉9中粗粒径铁粉直径为300μm，固态时体积分数为5％；铁粉9的铺粉厚度为轧后厚度的1.5倍。
采用辊压装置5对榫卯连接处进行轧制，轧辊由自带的加热系统加热至温度为800℃；此时中间坯温度为950℃，利用中间坯自身温度对粉末轧制部位进行烧结，减少并减小轧制粉末之间以及轧制粉末与中间坯之间的物理间隙；将轧制后的中间坯流转至精轧机6进行精轧。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：粗轧后的中间坯的厚度为30mm，温度为1050℃，辊压装置5控制轧辊温度为750℃；铁粉9中碳元素质量百分比0.58％；铁粉9中细粒径铁粉直径为55μm，固态时体积分数为85％；铁粉9中粗粒径铁粉直径为230μm，固态时体积分数为15％；铁粉9的铺粉厚度为轧后厚度的2倍。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：粗轧后的中间坯的厚度为35mm，温度为1100℃，辊压装置5控制轧辊温度为650℃；铁粉9中碳元素质量百分比0.28％。铁粉9中，细粒径铁粉直径为25μm，固态时体积分数为70％；粗粒径铁粉直径为170μm，固态时体积分数为30％。铁粉9的铺粉厚度为轧后厚度的2倍。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于：粗轧后的中间坯的厚度为35mm，温度为1100℃，辊压装置5控制轧辊温度为550℃；铁粉9中碳元素质量百分比0.01％。铁粉9中，细粒径铁粉直径为25μm，固态时体积分数为70％；粗粒径铁粉直径为170μm，固态时体积分数为30％。铁粉9的铺粉厚度为轧后厚度的2倍。
实施例5
本实施例与实施例4的区别在于：铁粉9中含有三种粒径的铁粉，细粒径铁粉直径为20μm，固态时体积分数为60％；中粒径铁粉直径为100μm，固态时体积分数为30％；粗粒径铁粉直径为300μm，固态时体积分数为10％。
实施例6
本实施例与实施例1的区别在于：在剪切机2与提升装置3之间还设置有高压水除鳞装置，用于对榫卯连接处进行高压水除鳞。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种热轧带钢无头轧制中间坯的连接方法，其特征在于：在热连轧生产线上粗轧机与精轧机之间，按中间坯的流转方向依次设置剪切机、提升装置、铺粉装置、辊压装置；
采用剪切机将粗轧后的中间坯两端均加工为榫卯结构；
采用提升装置将相邻两个中间坯通过榫卯结构连接；
采用铺粉装置在榫卯连接处铺设铁粉；
采用辊压装置对榫卯连接处进行粉末轧制，并将轧制后的中间坯流转至精轧机进行精轧。
2.根据权利要求1所述的热轧带钢无头轧制中间坯的连接方法，其特征在于：采用剪切机将两个中间坯的相邻端部分别切成相匹配的榫卯结构，并将中间坯待铺设铁粉的表面加工为锯齿状。
3.根据权利要求1所述的热轧带钢无头轧制中间坯的连接方法，其特征在于：所述铁粉经铺粉装置加热后铺设于连接处锯齿状表面；铁粉经辊压装置轧制后，利用中间坯自身温度对粉末轧制部位进行烧结。
4.根据权利要求3所述的热轧带钢无头轧制中间坯的连接方法，其特征在于：所述铁粉液相体积分数为45％～65％。
5.根据权利要求1所述的热轧带钢无头轧制中间坯的连接方法，其特征在于：所述铁粉中碳元素质量百分比≤1.0％，所述铁粉为不同粒径按比例级配。
6.根据权利要求5所述的热轧带钢无头轧制中间坯的连接方法，其特征在于：所述铁粉中含粗粒径铁粉体积分数为5％～40％，含细粒径铁粉体积分数为60％～95％，粗粒径铁粉直径为150μm～300μm，细粒径铁粉直径为20μm～75μm。
7.根据权利要求1所述的热轧带钢无头轧制中间坯的连接方法，其特征在于：所述铁粉的铺粉厚度为轧后厚度的1.5～2倍。
8.根据权利要求1所述的热轧带钢无头轧制中间坯的连接方法，其特征在于：所述辊压装置的轧辊温度为500℃～900℃。
9.根据权利要求1所述的热轧带钢无头轧制中间坯的连接方法，其特征在于：所述中间坯粗轧后的厚度为25mm～35mm，温度为980℃～1100℃。
10.一种热轧带钢无头轧制中间坯的连接装置，其特征在于：包括顺次设于粗轧机与精轧机之间的剪切机、复合辊压连接机构；所述剪切机上设有用于将中间坯的端部加工为榫卯结构的剪切刀具；所述复合辊压连接机构包括顺次设置的用于搭接相邻两个中间坯的提升装置、用于加热并铺设铁粉的铺粉装置、用于对中间坯连接处进行轧制的辊压装置。
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