CN116900043A - 一种棒材三切分孔型及其轧制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种棒材三切分孔型及其轧制方法，涉及轧钢制造技术领域，解决了现有的优化切分后控冷工艺改造费用较高、高水压下极易导致部分区域冷却不均等问题。包括中间道次和两侧道次，中间道次的孔型设计为小于两侧道次的孔型，所述中间道次的孔型设计包括如下步骤，先根据变形计算切分时中间道次的切分变形热，然后根据切分变形热得到理想的温降△T，再根据温降△T和轧出厚度h的关系，得到理想的轧出厚度h，最后通过理想的轧出厚度h设计孔型尺寸。对中间道次的孔型压缩来使中间道次的孔型略小于两侧道次，从而提高中间支的温降和力学性能，减少与两侧支之间的性能差距，从而达到了减少性能浪费、降低成本的效果。

Description

一种棒材三切分孔型及其轧制方法

技术领域

本发明涉及轧钢制造技术领域，特别涉及一种棒材三切分孔型及其轧制方法。

背景技术

目前新钢厂产线设置多为一种布置形式生产多种规格产品，对于不同规格在固定产线上做出相应改动即可满足生产需求。传统三切分轧制工艺为均匀三切，即红坯在预切分时料型呈均匀牛骨状，进而在切分道次切为3支完全一样的红坯，但由于切分产生的热量导致中间道次的两侧的温度较高从而传到整体会使中间红钢温度较高于两侧红钢，在后续同等工艺控制条件下，中间支的力学性能就会低于两侧支，而生产中需满足性能最低者符合国标要求，故两侧支会造成严重性能浪费，大大提高成本。

现有技术操作为优化切分后控冷工艺，对冷却水箱进行技术改造，使其能局部调整水压，进而对三切分的中间分支加大冷却，消除其多余热。但此种方法存在明显不足：

1.水箱改造费用较高，增加操作及维护难度；

2.高水压下极易导致部分区域冷却不均，易造成阴阳面或者因局部过冷而导致的波浪弯，同时还可能出现马氏体。

发明内容

本发明的目的是提供一种棒材三切分孔型，对中间道次的孔型压缩来使中间道次的孔型略小于两侧道次，从而提高中间支的温降和力学性能，减少与两侧支之间的性能差距，从而减少性能浪费，降低成本。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种棒材三切分孔型，包括中间道次和两侧道次，中间道次的孔型设计为小于两侧道次的孔型，所述中间道次的孔型设计包括如下步骤，先根据变形计算切分时中间道次的切分变形热，然后根据切分变形热得到理想的温降△T，再根据温降△T和轧出厚度h的关系，得到理想的轧出厚度h，最后通过理想的轧出厚度h设计孔型尺寸。

通过采用上述技术方案，对中间道次的孔型压缩，来使中间道次的孔型略小于两侧道次，从而提高中间支的温降和力学性能，降低成本。

更进一步地，中间道次的切分变形热采用公式

其中，△Tb为变形热产生的温升；P为轧制平均单位压力；a为系数，表明被轧件吸收的变形能的相对百分比部分；H_前和h_后分别为轧前、轧后高度。

通过采用上述技术方案，计算得到切分时中间道次的切分变形热。

更进一步地，a取19％-21％。

通过采用上述技术方案，得到被轧件吸收的变形能的相对百分比部分。

更进一步地，切分前高度H_前近似为2mm，切分后高度h_后近似为0.2mm。

通过采用上述技术方案，分别得到棒材的轧前、轧后高度。

更进一步地，△Tb＝△T。

通过采用上述技术方案，

更进一步地，温降△T和轧出厚度h的关系式为

其中，Z为通过生产计时得到的间隙时间；h为轧出厚度；T为绝对温度K。

通过采用上述技术方案，使得切分变形热产生的温升等于轧制过程中的温降。

更进一步地，根据理想的轧出厚度h，计算孔型高度

其中，P为轧制的压力，k为轧机刚度。

通过采用上述技术方案，得到孔型高度。

本申请还公开了一种棒材三切分轧制方法，切分时采用上述的棒材三切分孔型。

更进一步地，轧件在粗轧、中轧、精轧机I组、精轧机II组进行轧制，依次包括如下步骤：

坯料在粗轧机组中轧制后，轧件经1#飞剪切去头(尾)，继续进入中轧机组中轧制；然后轧件经2#飞剪切去头(尾)，继续进入精轧机I组中轧制；在中轧机组后和精轧机I组后设置有预水冷装置，用于控制轧件进入精轧机组的温度；轧件经预水冷后，由3#飞剪切去头(尾)，继续进入精轧机II组中轧制，轧成最终要求的成品断面尺寸；

出精轧机II组的棒材立即进入穿水冷却装置，将轧件温度快速冷却至相变区域附近，水冷后的轧件送入倍尺飞剪，由倍尺飞剪进行长度优化分段剪切，切成适应冷床长度的倍尺。

通过采用上述技术方案，控制奥氏体晶粒和铁素体晶粒的长大，最终获得较高的抗拉强度，改善钢筋的组织性能。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

通过变形热模型计算出切分道次中间支的额外热量，而后通过温降公式反算出h就能得到理想出轧机厚度，最后通过经验弹跳或理论弹跳计算还原至切分孔型尺寸即可完成孔型设计，使得中间道次的孔型略小于两侧道次，合理提高中间支的温降和力学性能，减少与两侧支之间的性能差距，从而减少性能浪费，提高成本。

附图说明

图1是本发明中的三切分道次各孔型结构示意图。

图2是本发明中的轧制流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本发明的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护范围。

一种棒材三切分孔型，如图1所示，包括中间道次和两侧道次，中间道次的孔型设计为小于两侧道次的孔型，

中间道次的孔型设计包括如下步骤，先根据变形计算切分时中间道次的切分变形热，然后根据切分变形热得到理想的温降△T，再根据温降△T和轧出厚度h的关系，得到理想的轧出厚度h，最后通过理想的轧出厚度h设计孔型尺寸。

具体的，首先，根据中间道次的切分变形热采用公式：

其中，△Tb为变形热产生的温升；P为轧制平均单位压力；a为系数，表明被轧件吸收的变形能的相对百分比部分；H_前和h_后分别为轧前、轧后高度(近似值)；

本实施例中，a取19％-21％，切分前高度H_前近似为2mm，切分后高度h_后近似为0.2mm。

本实施例中，选用△Tb＝△T，使得切分变形热产生的温升等于轧制过程中的温降，其亦可根据需要增添安全系数，亦可选用相对温降，即中间道次相比于两侧道次的温降差值；

温降△T和轧出厚度h的关系可以通过有限次试验或经验等方式得到对应表格或曲线关系，本实施例中，采用其关系式：

其中，Z为通过生产计时得到的间隙时间，得到单根棒材轧制的时间；h为轧出厚度；T为绝对温度K，本实施例中选用轧制过程中的平均温度。

根据理想的轧出厚度h，使用经验弹跳或理论弹跳等方式计算还原至切分孔型尺寸，亦可根据经验或者试验等方式得到表格或曲线的对应关系，本实施例中，通过计算得到孔型高度其中，P为轧制的压力，而k为轧机刚度(设备定值)。

本申请还公开了一种棒材三切分轧制方法，切分时采用上述的棒材三切分孔型。具体的，轧线配有粗轧机组7架，中轧机组4架，精轧机I组6架，精轧机II组3架，共20架轧机，将三切分切分道次设置于精2轧钢机组的第一架。

具体轧制工艺过程如下：

包括原料准备、加热、控制轧制、控制冷却、精整、收集等工序，钢坯在加热炉内加热至所需的开轧温度(950～1100℃)后，由炉内出炉辊道逐根送出炉外，在粗轧机组前经高压水除鳞装置除鳞后由出炉辊道送入轧制；

轧件在粗轧、中轧、精轧机I组、精轧机II组进行轧制，轧成Φ12mm～Φ40mm的直条棒材；根据轧制规格不同，轧制道次和使用机架数也不同，成品最大轧制速度保证18.0m/s；

坯料在粗轧机组中轧制7个道次后，轧件经1#飞剪切去头(尾)，继续进入中轧机组中轧制4道次；然后轧件经2#飞剪切去头(尾)，继续进入精轧机I组中轧制0～6道次；在中轧机组后和精轧机I组后设置有预水冷装置，用于控制轧件进入精轧机组的温度；

轧件经预水冷后，由3#飞剪切去头(尾)，继续进入精轧机II组中轧制2～3道次，轧成最终要求的成品断面尺寸。

其中，当轧线下游出现故障时，1#、2#、3#飞剪自动启动，进行连续剪切，将轧件进行碎断处理，防止事故进一步扩大。

出精轧机II组的棒材立即进入穿水冷却装置，将轧件温度快速冷却至相变区域附近，以控制奥氏体晶粒和铁素体晶粒的长大，最终获得较高的抗拉强度，改善钢筋的组织性能；生产新国标材时，应确保表面不进入马氏体和贝氏体转变区域，基圆不出现回火马氏体和异于基体的闭环组织，同时芯表硬度差≯40HV，满足热轧钢筋新国标要求，还可以通过轧后余热淬火技术生产英标等出口建材。

水冷后的轧件送入倍尺飞剪，由倍尺飞剪进行长度优化分段剪切，切成适应冷床长度的倍尺。分段后的轧件由输入辊道输送，并由摩擦制动板制动后送到步进齿条式冷床上，轧件在冷床上进行取样、齐头、冷却，并将取样数据送至轧机处，供操作人员调整轧机参数。下冷床前由对齐辊道使轧件一端对齐到冷床输出方向一端，然后由链式移送机按一定间距和数量形成成排的钢材组，用移钢小车装置成排送到冷床输出辊道上。冷床输出辊道将从冷床卸下的钢材运送到冷剪处被切成定尺长度。

定尺材由剪后辊道运走，经齐头后，移送至移钢台架上进行计数、分钢，对于短尺材，送至短尺收集区。共设置2个移钢台架，1#、2#移钢台架各设置1套自动计数、分钢装置和对应后续工序的1套自动打捆机、称重装置、卸料台架。定尺材经计数、齐头、打捆、称重后打印标签，在所有成品收集台架旁设置复点计数器、打标牌机器人，标牌焊接后，成品经下降机构输送到5米平台下，通过辊道输送到成品库卸料台架，同时可经电磁吊转运至库房存放。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种棒材三切分孔型，其特征在于：包括中间道次和两侧道次，中间道次的孔型设计为小于两侧道次的孔型，所述中间道次的孔型设计包括如下步骤，先根据变形计算切分时中间道次的切分变形热，然后根据切分变形热得到理想的温降△T，再根据温降△T和轧出厚度h的关系，得到理想的轧出厚度h，最后通过理想的轧出厚度h设计孔型尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种棒材三切分孔型，其特征在于：中间道次的切分变形热采用公式

其中，△Tb为变形热产生的温升；P为轧制平均单位压力；a为系数，表明被轧件吸收的变形能的相对百分比部分；H_前和h_后分别为轧前、轧后高度。

3.根据权利要求2所述的一种棒材三切分孔型，其特征在于：a取19％-21％。

4.根据权利要求2或3所述的一种棒材三切分孔型，其特征在于：切分前高度H_前近似为2mm，切分后高度h_后近似为0.2mm。

5.根据权利要求2所述的一种棒材三切分孔型，其特征在于：△Tb＝△T。

6.根据权利要求1或5所述的一种棒材三切分孔型，其特征在于：温降△T和轧出厚度h的关系式为

其中，Z为通过生产计时得到的间隙时间；h为轧出厚度；T为绝对温度K。

7.根据权利要求1所述的一种棒材三切分孔型，其特征在于：根据理想的轧出厚度h，计算孔型高度

其中，P为轧制的压力，k为轧机刚度。

8.一种棒材三切分轧制方法，其特征在于：切分时采用如权利要求1～7中任一所述的棒材三切分孔型。

9.根据权利要求8所述的一种棒材三切分轧制方法，其特征在于：轧件在粗轧、中轧、精轧机I组、精轧机II组进行轧制，依次包括如下步骤：

坯料在粗轧机组中轧制后，轧件经1#飞剪切去头(尾)，继续进入中轧机组中轧制；然后轧件经2#飞剪切去头(尾)，继续进入精轧机I组中轧制；在中轧机组后和精轧机I组后设置有预水冷装置，用于控制轧件进入精轧机组的温度；轧件经预水冷后，由3#飞剪切去头(尾)，继续进入精轧机II组中轧制，轧成最终要求的成品断面尺寸；

出精轧机II组的棒材立即进入穿水冷却装置，将轧件温度快速冷却至相变区域附近，水冷后的轧件送入倍尺飞剪，由倍尺飞剪进行长度优化分段剪切，切成适应冷床长度的倍尺。