CN115090669A - 高效棒材控轧方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高效棒材控轧方法，利用控轧机构对开坯机与连轧机之间轧机前辊道上的钢坯进行控轧，控轧机构包括支撑钢坯的过渡台架、支撑钢坯并间歇性的改变钢坯支撑点的摆动辊道以及将钢坯在轧机前辊道、过渡台架、摆动辊道上的钢坯相互调配位置的平托机构和大车平托机构。该控轧方法应用于开坯机和连轧机之间，无需钢坯在轧机前辊道上长时间停留，提高工作效率，同时，降低轧机前辊道的需求长度。
Description
技术领域
本发明属于轧钢控轧技术，具体涉及一种高效棒材控轧方法。
背景技术
控轧控冷技术在提升钢材产品性能方面起着十分重要的作用，目前钢材市场中原料成本价格波动很大，如果仅仅依靠添加合金元素来提升材料性能，这种途径虽然较为便捷，直接，但是在目前不稳定的市场情况下只依靠添加合金元素来提升性能会对产品成本产生很大影响从而降低企业竞争力。在我国目前的经济形势之下，钢铁产能受控，生产所需原材料价格也处在不断上升阶段，因此想要提高钢铁企业在市场中的竞争力，就需要在钢铁产品生产成本和质量方面有着足够的重视。以棒线材为主导产品的大型钢铁生产厂家，就需要顺应市场变化趋势，努力提高棒线材产品中品种钢的质量同时充分发挥各种合金元素在钢铁材料中所起到的作用从而达到节约合金用量，降低成本的目的。
现有普遍采用传统的轧制工艺，这种工艺流程主要是钢坯经过加热炉加热至一定温度，出炉后经过高压水除鳞后直接进入粗轧机、中轧机和精轧机进行轧制，在轧制过程中材料始终处于奥氏体温度区间内，轧后采用空冷冷却至室温。采用这种常规的轧制工艺虽然轧制工艺简单，但是并没有完全发挥材料内部各种微合金元素在轧制过程中所起到的作用，同时由于整个轧制过程中温度始终很高（终轧结束后材料仍然处于奥氏体相区）再加上终轧结束后多采用空冷至室温组织，材料内部元素始终处于高活跃扩散状态，碳原子就会得到充分的扩散，加之热轧过程中容易促进二次碳化物的析出，因此室温状态下的组织内部比较容易出现网状碳化物或者粗片状珠光体组织，这对产品性能有着很大的影响。
发明内容
本发明针对现有技术的缺点，设计了一种高效棒材控轧方法，该控轧方法应用于开坯机和连轧机之间，无需钢坯在轧机前辊道上长时间停留，提高工作效率，同时，降低轧机前辊道的需求长度。
本发明公开的技术方案如下：一种高效棒材控轧方法，利用控轧机构对开坯机与连轧机之间轧机前辊道上的钢坯进行控轧，控轧机构包括支撑钢坯的过渡台架、支撑钢坯并间歇性的改变钢坯支撑点的摆动辊道以及将钢坯在轧机前辊道、过渡台架、摆动辊道上的钢坯相互调配位置的平托机构和大车平托机构；
连续的控轧方法如下：
A：第一根钢坯进入轧机前辊道后，平托机构将第一根钢坯托至过渡台架；
B：第二根钢坯进入轧机前辊道后，平托机构将第一根钢坯自过渡台架托至摆动辊道的同时将第二根钢坯托至过渡台架；
C：第三根钢坯进入轧机前辊道后，大车平托机构将第一根钢坯托至摆动辊道的上方，平托机构将第二根钢坯自过渡台架托至摆动辊道的同时将第三根钢坯托至过渡台架，且同时大车平托机构将第一根钢坯托至轧机前辊道后输送至连轧机；
D：依次类推至第N根钢坯进入轧机前辊道后，大车平托机构将第N-2根钢坯托至摆动辊道的上方，平托机构将第N-1根钢坯自过渡台架托至摆动辊道的同时将第N根钢坯托至过渡台架，且同时大车平托机构将第N-2根钢坯托至轧机前辊道后输送至连轧机；
其中，N为不小于4的整数，在第N-1根钢坯进入连轧机前，第N根钢坯不进入轧机前辊道。
在上述方案的基础上，作为优选，控轧过程为待温过程，待温前钢坯温度为1050±30℃，待温后钢坯温度为900-950℃。
在上述方案的基础上，作为优选，待温时间为3min。
在上述方案的基础上，作为优选，轧机前辊道的输送方向为前后方向，在轧机前辊道的左侧或右侧安装有与轧机前辊道之间具有间隔且并行设置的过渡台架、摆动辊道。
在上述方案的基础上，作为优选，轧机前辊道包括若干个在前后方向上间隔设置的辊A，辊A的轴线与A方向垂直，过渡台架包括若干个在前后方向上间隔设置的支撑台，摆动辊道包括若干个在前后方向上间隔设置的辊B，辊B的轴线与A方向垂直，平托机构可自若干个辊A的间隔处以及若干个支撑台的间隔处托起钢坯将钢坯托至过渡台架、摆动辊道上。
在上述方案的基础上，作为优选，间歇性的改变钢坯支撑点的方式为驱动源驱动辊B正转、反转交替进行改变钢坯的支撑点。
在上述方案的基础上，作为优选，驱动源为电机。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
通过过渡台架、摆动辊道的设计，钢坯自开坯机出料后，在轧机前辊道上作短暂停留，由平托机构托至过渡台架，然后再托至摆动辊架上进行待温冷却，保证轧机前辊道、过渡台架、摆动辊架上进行待温冷却，无需钢坯在轧机前辊道上长时间停留，提高工作效率，同时，降低轧机前辊道的需求长度。
摆动辊道可间歇性的改变钢坯支撑点，避免钢坯局部冷却不均的问题。
控轧后的组织相比晶粒度有很大的提升，从边缘部位的组织照片可以明显看出待温控轧的方式有效细化了初始奥氏体晶粒，使得后续冷却过程中铁素体在组织内部变形带处多点形核，晶粒明显细化，同时珠光体颜色深说明珠光体片层间距小也是细化晶粒的体现。
附图说明
图1是实施例1的边缘组织图；
图2是实施例1的1/2半径组织图；
图3是实施例1的心部组织图；
图4是实施例2的边缘组织图；
图5是实施例2的1/2半径组织图；
图6是实施例2的心部组织图；
图7是实施例3的边缘组织图；
图8是实施例3的1/2半径组织图；
图9是实施例3的心部组织图；
图10是轧机前辊道、过渡台架、摆动辊道的配合示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
如图10所示，一种高效棒材控轧方法，利用控轧机构对开坯机与连轧机之间轧机前辊道上的钢坯进行控轧，控轧机构包括支撑钢坯的过渡台架、支撑钢坯并间歇性的改变钢坯支撑点的摆动辊道以及将钢坯在轧机前辊道1、过渡台架2、摆动辊道3上的钢坯相互调配位置的平托机构和大车平托机构4；
连续的控轧方法如下：
A：第一根钢坯进入轧机前辊道后，第二根钢坯进入开坯机，平托机构将第一根钢坯托至过渡台架；
B：第二根钢坯进入轧机前辊道后，第三根钢坯进入开坯机，平托机构将第一根钢坯自过渡台架托至摆动辊道的同时将第二根钢坯托至过渡台架；
C：第三根钢坯进入轧机前辊道后，第四根钢坯进入开坯机，大车平托机构将第一根钢坯托至摆动辊道的上方，平托机构将第二根钢坯自过渡台架托至摆动辊道的同时将第三根钢坯托至过渡台架，且同时大车平托机构将第一根钢坯托至轧机前辊道后输送至连轧机；
D：依次类推至第N根钢坯进入轧机前辊道后，大车平托机构将第N-2根钢坯托至摆动辊道的上方，平托机构将第N-1根钢坯自过渡台架托至摆动辊道的同时将第N根钢坯托至过渡台架，且同时大车平托机构将第N-2根钢坯托至轧机前辊道后输送至连轧机；
其中，N为不小于4的整数，在第N-1根钢坯进入连轧机前，第N根钢坯不进入轧机前辊道。
通过过渡台架、摆动辊道的设计，钢坯自开坯机出料后，在轧机前辊道上作短暂停留，由平托机构托至过渡台架，然后再托至摆动辊架上进行待温冷却，保证轧机前辊道、过渡台架、摆动辊架上进行待温冷却，无需钢坯在轧机前辊道上长时间停留，提高工作效率，同时，降低轧机前辊道的需求长度。
其中，摆动辊道可间歇性的改变钢坯支撑点，避免钢坯局部冷却不均的问题。
控轧过程为待温过程，待温前钢坯温度为1050±30℃，待温后钢坯温度为900-950℃。
采用该温度的控轧后可有效细化了初始奥氏体晶粒，使得后续冷却过程中铁素体在组织内部变形带处多点形核，晶粒明显细化，珠光体颜色深。
待温时间为3min，该时长依据钢坯的具体尺寸及降温方式而定。
轧机前辊道的输送方向为前后方向，在轧机前辊道的左侧或右侧安装有与轧机前辊道之间具有间隔且并行设置的过渡台架、摆动辊道。并行设置形成有序排列可有效降低产线的整体占用空间，且行程最短，减少动力消耗。
对于辊道的具体结构如下：
轧机前辊道包括若干个在前后方向上间隔设置的辊A，辊A的轴线与A方向垂直，过渡台架包括若干个在前后方向上间隔设置的支撑台，摆动辊道包括若干个在前后方向上间隔设置的辊B，辊B的轴线与A方向垂直，平托机构可自若干个辊A的间隔处以及若干个支撑台的间隔处托起钢坯将钢坯托至过渡台架、摆动辊道上。
间歇性的改变钢坯支撑点的方式为驱动源驱动辊B正转、反转交替进行改变钢坯的支撑点。驱动源为电机或其他驱动机构。
更具体的：
实施例1
本实施例中M3坯料的成分为C：0.27-0.33%，Si：0.15-0.35%，Mn：1.30-1.90%，P：≤0.03%，S≤0.025%，Al：0.02-0.04，N≤0.009%，Cr≤0.25%，Cu≤0.35%，Ni≤0.40%，Mo≤0.08%，余量为Fe和其他不可避免的杂质，各组分重量百分比总和为100%。
生产过程：
步骤1，加热：
将直径380坯料在加热炉中加热，加热炉型号为180t煤气空气双蓄热步进梁式加热炉，预热段温度为780～850℃，加热一段上温度为860～930℃，加热一段下温度为990～1060℃，加热二段温度为1190～1240℃，均热段温度为1220-1250℃，加热时间为5.5h。
步骤2，开坯轧制：
将上述加热坯料进行开坯轧制，开坯机型号为闭合牌坊式二辊可逆轧机，经7道次轧制，2次翻钢，开坯料形为165*201方坯。开轧温度为1180℃，开轧后温度为1020-1080℃。
步骤3，连轧轧制：
将上述坯料进行连轧轧制，轧机机型为无牌坊短应力线水平/立式轧机，经7道次轧制，获得成品圆。开轧温度为1020-1080℃，终轧温度为970-1030℃。
成品钢不同位置的显微组织如图1-3所示，边缘组织为网状铁素体、珠光体和贝氏体组织，1/2半径组织为网状铁素体、珠光体和贝氏体组织，心部组织为网状铁素体、珠光体、贝氏体和魏氏体组织，边缘晶粒度为3级，1/2半径处晶粒度为2级，心部晶粒度为2级。
对成品钢进行力学性能检测，其屈服强度和抗拉强度分别为705MPa和806MPa，总延伸率为67.5%，硬度为205HBW。
实施例2
本实施例中M3坯料的成分为C：0.27-0.33%，Si：0.15-0.35%，Mn：1.30-1.90%，P：≤0.03%，S≤0.025%，Al：0.02-0.04，N≤0.009%，Cr≤0.25%，Cu≤0.35%，Ni≤0.40%，Mo≤0.08%，余量为Fe和其他不可避免的杂质，各组分重量百分比总和为100%。
生产过程：
步骤1，加热：
将直径380坯料在加热炉中加热，加热炉型号为180t煤气空气双蓄热步进梁式加热炉，预热段温度为780～850℃，加一上温度为860～930℃，加一下温度为990～1060℃，加热二段温度为1190～1240℃，均热段温度为1220-1250℃，加热时间为5.5h。
步骤2，开坯轧制：
将上述加热坯料进行开坯轧制，开坯机型号为闭合牌坊式二辊可逆轧机，经7道次轧制，2次翻钢，开坯料形为165*201方坯。开坯前温度为1180℃，终轧温度为980℃。
步骤3，PCL控制高效待温：
将开坯坯料输送至待温提升区，PCL感应装置感知钢材到达指定位置之后，命令提升装置将钢坯抬起提升至冷却待温区间，同时第二支钢坯进入开坯状态，确保中途不发生停滞。当第二支钢坯进入指定辊道后，由提升装置提升至冷却待温区，此时提升装置将待温结束的第一支钢坯重新放入辊道，依次循环将待温时间充分利用起来。待温时间为3min，待温前温度为1020-1080℃，待温后温度为900-950℃（940）。
步骤4，连轧轧制：
将上述控温坯料进行连轧轧制，轧机机型为无牌坊短应力线水平/立式轧机，经7道次轧制，获得直径108成品圆。开轧温度为940℃，终轧温度为850-900℃（890）。
成品钢不同位置的显微组织如图4-6所示，边缘组织为铁素体和珠光体组织，1/2半径组织为铁素体和珠光体组织，心部组织为铁素体、珠光体和少量贝氏体组织，边缘晶粒度为7级，1/2半径处晶粒度为7级，心部晶粒度为6级。由图1-3可知，组织主要为铁素体+珠光体晶粒，其中，边缘部位的晶粒度达到7级，心部和1/2半径处的晶粒度为6级，控轧后的组织相比晶粒度有很大的提升，从边缘部位的组织照片可以明显看出待温控轧的方式有效细化了初始奥氏体晶粒，使得后续冷却过程中铁素体在组织内部变形带处多点形核，晶粒明显细化，同时珠光体颜色深说明珠光体片层间距小也是细化晶粒的体现。
对成品钢进行力学性能检测，其屈服强度和抗拉强度分别为701MPa和821MPa，总延伸率为68%，硬度为189HBW。
实施例3
本实施例中XYQ490坯料的成分为C：0.44%，Si：0.33%，Mn：1.28%，P≤0.015%，S≤0.005%，Cr：0.18%，Ni≤0.20%，Cu≤0.20%，Mo≤0.08%，Al：0.005-0.03%，V：0.08%，Ti≤0.02，N：0.016%，余量为Fe和其他不可避免的杂质，各组分重量百分比总和为100%。
本发明的一种新型高效热轧棒材控温轧制技术，包括如下步骤：
步骤1，加热：
将直径380坯料在加热炉中加热，加热炉型号为180t煤气空气双蓄热步进梁式加热炉，预热段温度为780～850℃，加一上温度为880～950℃，加一下温度为990～1060℃，加热二段温度为1190～1240℃，均热段温度为1220-1250℃，加热时间为5.5h。
步骤2，开坯轧制：
将上述加热坯料进行开坯轧制，开坯机型号为闭合牌坊式二辊可逆轧机，经7道次轧制，2次翻钢，开坯为165*201方坯。开轧温度为1180℃，终轧温度为980℃。
步骤3，PCL控制高效待温：
将开坯坯料输送至待温提升区，PCL感应装置感知钢材到达指定位置之后，命令提升装置将钢坯抬起提升至冷却待温区间，同时第二支钢坯进入开坯状态，确保中途不发生停滞。当第二支钢坯进入指定辊道后，由提升装置提升至冷却待温区，此时提升装置将待温结束的第一支钢坯重新放入辊道，依次循环将待温时间充分利用起来。待温时间为3min，待温前温度为1020-1180℃，待温后温度为900-950℃（940）。
步骤4，连轧轧制：
将上述控温坯料进行连轧轧制，轧机机型为无牌坊短应力线水平/立式轧机，经7道次轧制，获得直径115成品圆。开轧温度为940℃，终轧温度为850-900℃（890）。
成品钢不同位置的显微组织如图6-9所示，从心部至近表面金相可以明显看出晶粒细化的一个过程，其主要组织为铁素体加珠光体组织。近表面处待温控轧效果最为明显，铁素体晶粒形核点弥散出现细晶组织，1/2半径和心部组织也出现一定程度的细化对产品性能提升有着很大的帮助。
对成品钢进行力学性能检测，其屈服强度和抗拉强度分别为615MPa和893MPa，总延伸率为15.5%，硬度为281HBW。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种高效棒材控轧方法，其特征在于，利用控轧机构对开坯机与连轧机之间轧机前辊道上的钢坯进行控轧，控轧机构包括支撑钢坯的过渡台架、支撑钢坯并间歇性的改变钢坯支撑点的摆动辊道以及将钢坯在轧机前辊道、过渡台架、摆动辊道上的钢坯相互调配位置的平托机构和大车平托机构；
连续的控轧方法如下：
A：第一根钢坯进入轧机前辊道后，平托机构将第一根钢坯托至过渡台架；
B：第二根钢坯进入轧机前辊道后，平托机构将第一根钢坯自过渡台架托至摆动辊道的同时将第二根钢坯托至过渡台架；
C：第三根钢坯进入轧机前辊道后，大车平托机构将第一根钢坯托至摆动辊道的上方，平托机构将第二根钢坯自过渡台架托至摆动辊道的同时将第三根钢坯托至过渡台架，且同时大车平托机构将第一根钢坯托至轧机前辊道后输送至连轧机；
D：依次类推至第N根钢坯进入轧机前辊道后，大车平托机构将第N-2根钢坯托至摆动辊道的上方，平托机构将第N-1根钢坯自过渡台架托至摆动辊道的同时将第N根钢坯托至过渡台架，且同时大车平托机构将第N-2根钢坯托至轧机前辊道后输送至连轧机；
其中，N为不小于4的整数，在第N-1根钢坯进入连轧机前，第N根钢坯不进入轧机前辊道。
2.如权利要求1所述的高效棒材控轧方法，其特征在于，控轧过程为待温过程，待温前钢坯温度为1050±30℃，待温后钢坯温度为900-950℃。
3.如权利要求1所述的高效棒材控轧方法，其特征在于，待温时间为3min。
4.如权利要求1所述的高效棒材控轧方法，其特征在于，轧机前辊道的输送方向为前后方向，在轧机前辊道的左侧或右侧安装有与轧机前辊道之间具有间隔且并行设置的过渡台架、摆动辊道。
5.如权利要求1所述的高效棒材控轧方法，其特征在于，轧机前辊道包括若干个在前后方向上间隔设置的辊A，辊A的轴线与A方向垂直，过渡台架包括若干个在前后方向上间隔设置的支撑台，摆动辊道包括若干个在前后方向上间隔设置的辊B，辊B的轴线与A方向垂直，平托机构可自若干个辊A的间隔处以及若干个支撑台的间隔处托起钢坯将钢坯托至过渡台架、摆动辊道上。
6.如权利要求5所述的高效棒材控轧方法，其特征在于，间歇性的改变钢坯支撑点的方式为驱动源驱动辊B正转、反转交替进行改变钢坯的支撑点。
7.如权利要求6所述的高效棒材控轧方法，其特征在于，驱动源为电机。
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