CN217941351U - 一种多火成型生产系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多火成型生产系统，包括原料上料单元、加热单元、开坯轧制单元、剪切单元、保温补热单元、连续轧制成型单元，原料上料单元用于将原料连铸坯和/或钢锭送入加热单元中进行加热，开坯轧制单元包括开坯轧机，用于将大断面连铸坯和/或钢锭轧制成指定断面尺寸的中间断面坯料，剪切单元用于剪切定尺分段，保温补热单元用于对中间断面坯料进行保温、加热，连续轧制成型单元用于将保温、补热后的中间断面坯料连续轧制成型为最终断面尺寸的成品。本系统以开坯轧机替代传统锻压设备，通过“以轧代锻”，适用于加工高合金材料，可实现不下线生产及高效短流程生产，从而提高生产效率、提高成材率及产品尺寸精度。

Description

一种多火成型生产系统

技术领域

本实用新型涉及材料加工成型设备技术领域，特别是涉及一种多火成型生产系统。

背景技术

高合金含量的材料一般指以镍、铬、钴等为基体，添加铁及其他合金元素形成的材料，因在600℃以上高温及重载荷工况下，能够稳定维持材料属性，具有好的抗氧化、抗腐蚀、抗疲劳、高断裂韧性等综合能力，作为基础功能材料在能源、航空、航海、军工等领域的应用广泛。

高合金材料可通过电渣冶炼、钢锭浇筑、锻压/轧制成型工艺生产。为确保产品最终力学性能和组织均匀性，一般通过浇筑大断面钢锭后，通过水压、快压机等设施锻造成最终成品或者锻造成小断面坯料后，通过轧制成型最终直径的棒材产品。传统加工工艺中典型的加工工序为：电炉冶炼浇筑出钢锭，进入钢锭均热炉进行加热，加热至1200℃后，通过水压机或液压快锻机进行锻压，锻造成小断面方坯；坯料运入轧钢车间后，经加热炉进行加热后，进入棒材机组进行轧制出最终断面圆钢棒材，精整后进入成品库存储。因高合金材料在1000℃以下后的材料变形抗力急剧增加，这类材料的变形温度区间一般控制在1000℃～1200℃间，经过多次加工变形后，温降较高，所以需要若干次进入加热炉进行补温加热，传统锻造需要多次间断性加热，加工制造工序流程长，同时，采用锻造工艺将大断面钢锭轧制成小断面坯料或者成品时，产能偏低、生产效率低、成材率低，生产成本较高。

实用新型内容

基于上述高合金材料制造工艺存在的问题，并结合当前轧制成型工艺和装备的发展水平，本实用新型提供了一种多火成型生产系统，该系统能够通过“以轧代锻”生产高端加工制造领域需要的圆钢棒材产品，既可节省锻压工序，减少工序流程，又可以大幅提升生产效率和成材率，降低生产成本和工序运营管理成本。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供了一种多火成型生产系统，包括沿成型方向依次顺次设置的原料上料单元、加热单元、开坯轧制单元、剪切单元、保温补热单元、连续轧制成型单元，所述原料上料单元用于将原料连铸坯和/或钢锭送入所述加热单元中进行加热，所述开坯轧制单元包括开坯轧机，用于将大断面连铸坯和/或钢锭轧制成指定断面尺寸的中间断面坯料，所述剪切单元用于剪切定尺分段，所述保温补热单元用于对中间断面坯料进行保温、加热，所述连续轧制成型单元用于将保温、补热后的中间断面坯料连续轧制成型为最终断面尺寸的成品。

进一步，所述原料上料单元包括连铸坯上料装置和吊运设备，所述连铸坯上料装置用于将连铸坯送入所述加热单元中，所述吊运设备用于将钢锭送入所述加热单元中；优选地，所述吊运设备为吊车。

进一步，所述原料上料单元还包括辊道运输线，所述辊道运输线用于运输连铸坯。

进一步，所述原料上料单元还包括钢锭运输线，所述钢锭运输线用于运输钢锭。

进一步，所述加热单元包括第一加热炉和钢锭均热炉，所述第一加热炉用于加热连铸坯，所述钢锭均热炉用于加热钢锭。

进一步，所述加热单元还包括加热炉出钢机构，所述加热炉出钢机构用于将连铸坯从所述第一加热炉中取出并放至开坯轧机单元中。

进一步，所述开坯轧机单元还包括开坯轧机前辊道，所述开坯轧机前辊道用于将连铸坯、钢锭送入所述开坯轧机中。

进一步，所述剪切单元包括第一剪切装置，所述第一剪切装置用于对中间断面坯料进行剪切定尺分段；优选地，所述第一剪切装置为热剪切设备。

进一步，所述剪切单元与所述保温补热单元之间还设有过渡台架和下线收集装置，所述过渡台架用于输送连铸坯、钢锭，所述下线收集装置用于收集输送连铸坯、钢锭。

进一步，所述保温补热单元包括第二加热炉，所述第二加热炉用于对中间断面坯料进行保温、加热。

进一步，所述连续轧制成型单元包括沿轧制方向顺次设置的粗轧机组、中轧机组、精轧机组。

进一步，所述连续轧制成型单元还包括第二剪切装置、第三剪切装置、第四剪切装置，所述第二剪切装置设置于所述粗轧机组与中轧机组之间，所述第三剪切装置设置于所述中轧机组与精轧机组之间，所述第四剪切装置设置于所述精轧机组之后。

进一步，所述多火成型生产系统还包括除鳞单元，所述除鳞单元包括第一除鳞装置和/或第二除鳞装置，所述第一除鳞装置设置在所述加热单元与所述开坯轧制单元之间，所述第二除鳞装置设置在所述保温补热单元与所述连续轧制成型单元之间。

进一步，所述多火成型生产系统还包括在线控温单元，所述在线控温单元用于对精轧前、后的坯料进行在线控温，根据预设的轧制工艺温度要求，调节精轧成型过程中及轧后的轧件温度。

进一步，所述在线控温单元包括在第一在线控温水箱和第二在线控温水箱，所述第一在线控温水箱设置在所述中轧机组与精轧机组之间，所述第二在线控温水箱设置在所述精轧机组之后。

进一步，所述多火成型生产系统还包括沿成型方向依次顺次设置的冷床、定尺锯剪装置、检查打捆收集单元。

如上所述，本实用新型的多火成型生产系统，具有以下有益效果：

本实用新型的多火成型生产系统以大规格开坯轧机替代传统锻压设备，能够通过“以轧代锻”的方式来加工高合金材料，并充分利用高合金材料高温下良好的变形属性，实现不下线的生产工艺，进行高效短流程生产，此种方式能够简化传统生产工艺流程、提高生产效率及生产能力、减少生产成本、提高成材率、提高产品尺寸精度。

本实用新型提供的多火成型生产系统不仅适用于高合金材料，也适用于高合金钢、不锈钢等优质特殊钢产品的生产；同时，本实用新型提供的多火成型生产系统适用于圆钢棒材和线材产品的短流程成型生产，也适用于各类的锻-轧组合式工艺。

附图说明

图1显示为本申请一示例性实施例示出的多火成型生产系统的布置示意图。

图2显示为本申请一示例性实施例示出的多火成型生产系统中典型开坯轧机的孔型示意图。

图3为本申请一示例性实施例中示出的典型的连铸坯、钢锭断面图。

附图标记说明：

连铸坯上料装置101、辊道运输线102、钢锭运输线103、第一加热炉201、钢锭均热炉 202、开坯轧机301、第一剪切装置401、第二加热炉501、粗轧机组601、中轧机组602、精轧机组603、第二剪切装置604、第三剪切装置605、第四剪切装置606、过渡台架701、下线收集装置702、第一除鳞装置801、第二除鳞装置802、第一在线控温水箱901、第二在线控温水箱902、冷床1001、定尺锯剪装置1002、检查打捆收集单元1003。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，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实用新型的其他优点与功效。本实用新型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，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本申请实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本申请的实施例是显而易见的，在其他实施例中，以方框图的形式而不是以细节的形式来示出公知的结构和设备，以避免使本申请的实施例难以理解。

本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。

术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。

为解决现有技术中高合金材料制造工艺存在的不足，本申请的一示例性实施例示出了一种多火成型生产系统，包括沿成型方向依次顺次设置的原料上料单元、加热单元、开坯轧制单元、剪切单元、保温补热单元、连续轧制成型单元，原料上料单元用于将原料连铸坯和/或钢锭送入加热单元中进行加热，开坯轧制单元包括开坯轧机，用于将大断面连铸坯和/或钢锭轧制成指定断面尺寸的中间断面坯料，剪切单元用于剪切定尺分段，保温补热单元用于对中间断面坯料进行保温、加热，连续轧制成型单元用于将保温、补热后的中间断面坯料连续轧制成型为最终断面尺寸的成品。

在另一示例性的实施例中，原料上料单元包括连铸坯上料装置和吊运设备，连铸坯上料装置用于将连铸坯送入加热单元中，吊运设备用于将钢锭送入加热单元中；优选地，吊运设备为吊车。

在另一示例性的实施例中，原料上料单元还包括辊道运输线，辊道运输线用于运输连铸坯。

在另一示例性的实施例中，原料上料单元还包括钢锭运输线，钢锭运输线用于运输钢锭。

在另一示例性的实施例中，加热单元包括第一加热炉和钢锭均热炉，第一加热炉用于加热连铸坯，钢锭均热炉用于加热钢锭。

在另一示例性的实施例中，加热单元还包括加热炉出钢机构，加热炉出钢机构用于将连铸坯从第一加热炉中取出并放至开坯轧机单元中。

在另一示例性的实施例中，开坯轧机单元还包括开坯轧机前辊道，开坯轧机前辊道用于将连铸坯、钢锭送入开坯轧机中。

在另一示例性的实施例中，剪切单元包括第一剪切装置，第一剪切装置用于对中间断面坯料进行剪切定尺分段；优选地，第一剪切装置为热剪切设备。

在另一示例性的实施例中，剪切单元与保温补热单元之间还设有过渡台架和下线收集装置，过渡台架用于输送连铸坯、钢锭，下线收集装置用于收集输送连铸坯、钢锭。

在另一示例性的实施例中，保温补热单元包括第二加热炉，第二加热炉用于对中间断面坯料进行保温、加热。

在另一示例性的实施例中，连续轧制成型单元包括沿轧制方向顺次设置的粗轧机组、中轧机组、精轧机组。

在另一示例性的实施例中，连续轧制成型单元还包括第二剪切装置、第三剪切装置、第四剪切装置，第二剪切装置设置于粗轧机组与中轧机组之间，第三剪切装置设置于中轧机组与精轧机组之间，第四剪切装置设置于精轧机组之后；优选地，第二剪切装置、第三剪切装置、第四剪切装置为热剪切设备。

在另一示例性的实施例中，多火成型生产系统还包括除鳞单元，除鳞单元包括第一除鳞装置和/或第二除鳞装置，第一除鳞装置设置在加热单元与开坯轧制单元之间，第二除鳞装置设置在保温补热单元与连续轧制成型单元之间。

在另一示例性的实施例中，多火成型生产系统还包括在线控温单元，在线控温单元用于对精轧前、后的坯料进行在线控温，根据预设的轧制工艺温度要求，调节精轧成型过程中及轧后的轧件温度。

在另一示例性的实施例中，在线控温单元包括在第一在线控温水箱和第二在线控温水箱，第一在线控温水箱设置在中轧机组与精轧机组之间，第二在线控温水箱设置在精轧机组之后；优选地，第一在线控温水箱设置在中轧机组与精轧机组之间，并位于第三剪切装置之前，第二在线控温水箱设置在精轧机组之后，并位于第四剪切装置之前。

在另一示例性的实施例中，多火成型生产系统还包括沿成型方向依次顺次设置的冷床、定尺锯剪装置、检查打捆收集单元。

图1显示为本申请另一示例性实施例示出的多火成型生产系统的布置示意图。

如图1所示，在另一示例性的实施例中，多火成型生产系统包括沿成型方向依次顺次设置的原料上料单元、加热单元、开坯轧制单元、剪切单元、保温补热单元、连续轧制成型单元、冷床1001、定尺锯剪装置1002、检查打捆收集单元1003。

原料上料单元用于将原料连铸坯、钢锭送入加热单元中进行加热，具体的，原料上料单元包括连铸坯上料装置101、辊道运输线102、吊运设备、钢锭运输线103，连铸坯上料装置 101用于将连铸坯送入加热单元中，辊道运输线102用于运输连铸坯，吊运设备用于将钢锭送入加热单元中，钢锭运输线103用于运输钢锭；优选地，吊运设备为吊车。

加热单元用于加热连铸坯和钢锭，具体的，加热单元包括第一加热炉201、钢锭均热炉 202、加热炉出钢机构，第一加热炉201用于加热连铸坯，钢锭均热炉202用于加热钢锭，加热炉出钢机构用于将连铸坯从第一加热炉201中取出并放至开坯轧机301单元中。

开坯轧制单元包括开坯轧机301、开坯轧机301前辊道，开坯轧机301用于将大断面连铸坯、钢锭轧制成指定断面尺寸的中间断面坯料，开坯轧机301前辊道用于将连铸坯、钢锭送入开坯轧机301中。

进一步地，如图2所示，开坯轧机301的机型为轧辊直径在Ф1000mm～Ф1800mm之间的机型，开坯轧机301的数量根据坯料、产能及中间断面要求，选择1架或者2架。

上述步骤(1)中，当原料为连铸坯时，连铸坯通过连铸坯上料装置101及辊道运输线102 进入第一加热炉201进行加热，加热到指定出炉温度后，连铸坯通过加热炉出钢机构放至开坯轧机301前辊道；当原料为钢锭时，钢锭通过吊运设备装入钢锭均热炉202进行加热，加热到指定出炉温度后，钢锭通过吊运设备吊运至钢锭运输线103上，通过辊道运输至开坯轧机301前辊道。

剪切单元用于剪切定尺分段，具体的，剪切单元包括第一剪切装置401，第一剪切装置 401用于对中间断面坯料进行剪切定尺分段；优选地，第一剪切装置401为热剪切设备。

保温补热单元用于对中间断面坯料进行保温、加热，具体的，保温补热单元包括第二加热炉501，第二加热炉501用于对中间断面坯料进行保温、加热。

连续轧制成型单元用于将保温、补热后的中间断面坯料连续轧制成型为最终断面尺寸的成品，具体的，连续轧制成型单元包括沿轧制方向顺次设置的粗轧机组601、中轧机组602、精轧机组603。根据轧制道次需要，每个机组设置成4～8架轧机，轧机可以选择2辊及3辊、 4辊的多辊精密轧机。粗轧机组601与中轧机组602、精轧机组603可以设置成连轧关系，也可以拉开设置，进而轧件进入中轧机组602时的速度，不受粗轧机组601速度的限制。两种方式的选择，根据成品尺寸、生产能力及现有空间条件等因素综合考虑。

连续轧制成型单元还包括第二剪切装置604、第三剪切装置605、第四剪切装置606，第二剪切装置604设置于粗轧机组601与中轧机组602之间，第三剪切装置605设置于中轧机组602与精轧机组603之间，第四剪切装置606设置于精轧机组603之后；优选地，第二剪切装置604、第三剪切装置605、第四剪切装置606为热剪切设备。第二剪切装置604、第三剪切装置605、第四剪切装置606用于剪切轧件变形后不规则头部/尾部，或在生产故障时进行切碎处理；第四剪切装置606还具备倍尺分段功能，用于将成品轧件剪切后进入冷床1001冷却。

进一步地，本实施例中的多火成型生产系统中，剪切单元与保温补热单元之间还设有过渡台架701和下线收集装置702，过渡台架701用于输送连铸坯、钢锭，下线收集装置702 用于收集输送连铸坯、钢锭。

进一步地，本实施例中的多火成型生产系统还包括除鳞单元，除鳞单元包括第一除鳞装置801和第二除鳞装置802，第一除鳞装置801设置在第一加热炉201与开坯轧机301之间，第二除鳞装置802设置在第二加热炉501与第二除鳞装置802之间。

进一步地，本实施例中的多火成型生产系统还包括在线控温单元，在线控温单元用于对精轧前、后的坯料进行在线控温，根据预设的轧制工艺温度要求，调节精轧成型过程中及轧后的轧件温度。具体的，在线控温单元包括在第一在线控温水箱901和第二在线控温水箱902，第一在线控温水箱901设置在中轧机组602与精轧机组603之间，并位于第三剪切装置605 之前，第二在线控温水箱902设置在精轧机组603之后，并位于第四剪切装置606之前。

在另一示例性的实施例中，本申请采用上述实施例提供的系统，进行高合金材料的多火成型生产，具体工艺流程如下：

1)原料加热有两种途径：

(1)连铸坯通过连铸坯上料装置及辊道运输线进入第一加热炉；

(2)钢锭通过吊车装入钢锭均热炉。

2)加热到指定出炉温度后，连铸坯通过加热炉出钢机构放至开坯轧机前辊道，钢锭通过吊车吊运至钢锭运输线上，通过辊道运输至开坯轧机前。钢锭及连铸坯的断面，根据需要选择，如图3所示，连铸坯、钢锭的断面可以为方形断面、矩形断面、圆形断面或者其他根据产品需求设计的典型形状的断面，其中，上述方形断面的尺寸一般选择400mm～1000mm，上述矩形断面的尺寸一般选择300×400mm～800×1000mm，上述圆形断面的尺寸一般选择Ф 400mm～Ф1500mm。

3)钢锭、连铸坯根据工艺制度需要，可以选择通过除鳞装置采用除鳞工序或者不采用除鳞工序。

4)钢锭、连铸坯通过开坯轧机进行往复式大压下轧制，将大断面钢锭或连铸坯轧制成中间需要的坯料断面。开坯轧机选型与坯料断面及生产能力匹配，一般选用的轧辊直径在Ф 1000mm～Ф1800mm之间，开坯轧机数量可以考虑1架或者2架。

5)根据轧制工艺温度控制，开坯轧机的轧制温度一般不低于1000℃。如果开坯道次没有完成，没有轧制出指定中间断面，温度已低于1000℃，则通过第一剪切装置定尺剪切，通过下线收集、过渡台架及辊道运输线返回第一加热炉进行补充加热，然后再通过第一加热炉出炉机构送出，进入开坯轧机进行二次开坯。并根据生产工艺制度(压下规程、轧制温度、轧制速度等)要求，视坯料断面及温度状况，以此循环，实现开坯的多次加热/补热(即多火)工艺。

6)轧制出满足工艺设定要求的中间坯料断面后，通过第一剪切装置定尺后，依次进入第二加热炉进行保温、补热。

7)保温、补热后的中间坯料，通过第二加热炉出钢机构将钢坯运输至粗轧机组前，根据工艺需要确定是否通过第二除鳞装置进行表面除鳞，随后进入粗轧机组轧制、中轧机组、精轧机组轧制。8)在粗轧机组后、中轧机组后、精轧机组后分别设置有第二剪切装置、第三剪切装置、第四剪切装置，可以剪切轧件变形后不规则头部/尾部，也可在生产故障时进行切碎处理。第四剪切装置还具备倍尺分段功能，可以将成品轧件剪切后进入冷床冷却。

9)在精轧机组前、后设置有第一在线控温水箱、第二在线控温水箱，可以根据轧制工艺温度需要，调节精轧成型及轧后的轧件温度。

10)轧制出的成品经过冷床冷却后，在定尺锯剪装置处进行定尺，然后经过检查打捆收集系统入库。

相较于传统工艺，采用上述系统进行高合金材料的多火成型生产，具有以下优势：

1)生产短流程化：改变传统电炉-钢锭-加热-锻压-加热-轧制-加热-轧制的长流程生产工序，简化传统生产工艺流程。

2)生产效率的提升：短流程的“以轧代锻”工艺创新替代传统锻-轧工艺，提高生产效率和生产能力，提高成材率，减少生产成本。

3)提高产品尺寸精度：通过多道次轧制工艺提升坯料尺寸精度。

4)解决间断性加热问题，实现在线循环式多次加热(即多火)、无下线连续轧制成型工艺。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种多火成型生产系统，其特征在于：包括沿成型方向依次顺次设置的原料上料单元、加热单元、开坯轧制单元、剪切单元、保温补热单元、连续轧制成型单元，所述原料上料单元用于将原料连铸坯和/或钢锭送入所述加热单元中进行加热，所述开坯轧制单元包括开坯轧机，用于将大断面连铸坯和/或钢锭轧制成指定断面尺寸的中间断面坯料，所述剪切单元用于剪切定尺分段，所述保温补热单元用于对中间断面坯料进行保温、加热，所述连续轧制成型单元用于将保温、补热后的中间断面坯料连续轧制成型为最终断面尺寸的成品。

2.根据权利要求1所述的多火成型生产系统，其特征在于：所述原料上料单元包括连铸坯上料装置和吊运设备，所述连铸坯上料装置用于将连铸坯送入所述加热单元中，所述吊运设备用于将钢锭送入所述加热单元中。

3.根据权利要求2所述的多火成型生产系统，其特征在于：所述原料上料单元还包括辊道运输线，所述辊道运输线用于运输连铸坯；

和/或，所述原料上料单元还包括钢锭运输线，所述钢锭运输线用于运输钢锭。

4.根据权利要求1所述的多火成型生产系统，其特征在于：所述加热单元包括第一加热炉和钢锭均热炉，所述第一加热炉用于加热连铸坯，所述钢锭均热炉用于加热钢锭。

5.根据权利要求1所述的多火成型生产系统，其特征在于：所述剪切单元与所述保温补热单元之间还设有过渡台架和下线收集装置，所述过渡台架用于输送连铸坯、钢锭，所述下线收集装置用于收集输送连铸坯、钢锭。

6.根据权利要求1所述的多火成型生产系统，其特征在于：所述连续轧制成型单元包括沿轧制方向顺次设置的粗轧机组、中轧机组、精轧机组。

7.根据权利要求6所述的多火成型生产系统，其特征在于：所述连续轧制成型单元还包括第二剪切装置、第三剪切装置、第四剪切装置，所述第二剪切装置设置于所述粗轧机组与中轧机组之间，所述第三剪切装置设置于所述中轧机组与精轧机组之间，所述第四剪切装置设置于所述精轧机组之后。

8.根据权利要求1所述的多火成型生产系统，其特征在于：所述多火成型生产系统还包括除鳞单元，所述除鳞单元包括第一除鳞装置和/或第二除鳞装置，所述第一除鳞装置设置在所述加热单元与所述开坯轧制单元之间，所述第二除鳞装置设置在所述保温补热单元与所述连续轧制成型单元之间。

9.根据权利要求6所述的多火成型生产系统，其特征在于：所述多火成型生产系统还包括在线控温单元，所述在线控温单元用于对精轧前、后的坯料进行在线控温，根据预设的轧制工艺温度要求，调节精轧成型过程中及轧后的轧件温度；所述在线控温单元包括在第一在线控温水箱和第二在线控温水箱，所述第一在线控温水箱设置在所述中轧机组与精轧机组之间，所述第二在线控温水箱设置在所述精轧机组之后。

10.根据权利要求1所述的多火成型生产系统，其特征在于：所述多火成型生产系统还包括沿成型方向依次顺次设置的冷床、定尺锯剪装置、检查打捆收集单元。

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