[发明专利]一种中等规格棒材的控制轧制方法

说明书

本发明涉及一种中等规格棒材的控制轧制方法，属于材料加工工程技术。棒材中间坯的轧件在机组间辊道传送过程中，在轧线辊道上方区域加入一种多工位的旋转冷却机构，通过提起后旋转再将中间坯回置到轧线辊道的方式，使轧件在运动中旋转，均匀冷却至所需温度，进而在后续机组实现控制轧制。本发明旋转式冷却机构可与中间坯水冷配合使用，可单独使用；设备结构紧凑，无需增加额外场地，无需增加车间长度；棒材组织均匀，表面与中心组织晶粒度相差0.5级；适合粗轧机组与中轧机组间，或中轧机组与精轧机组间脱头的生产线；可用于生产直径棒材，用该方法进行中等规格棒材生产，可解决连轧生产线中间坯均匀冷却困难以及影响生产效率的难题。

技术领域

本发明属于材料加工工程技术，是一种中等规格棒材的控制轧制方法，具体涉及中间坯在旋转式冷却机构中均匀冷却的方法。

背景技术

随着工业用钢材生产技术的进步，控制轧制技术逐渐在中等规格棒材领域得到应用，通常采用精轧机组前后配备水冷箱的方式对棒材进行冷却。水冷箱中常用冷却器包括直喷式冷却器、层流式冷却器、湍流式冷却器、旋流式冷却器及环形喷嘴式冷却器。

使用水冷箱中冷却器进行中间坯降温主要存在四点不足：

1)对于温降要求高的坯件，需有足够的功率增强水压才能保证实现(断面尺寸大，水冷线长、水量大也无法实现中间坯的快速均匀温降)；

2)冷却时间短，表面温降过快，中心温降较慢，造成中心到表面温差过大；

3)中间坯在辊道传送进入水冷箱的过程中，中间坯下边缘特定位置会一直与水冷箱输送通道保持接触或者水量变化时受到冷却水的压力不均匀，造成中间坯表面冷却不均匀，从而影响最终的产品性能；

4)一个水冷箱包含多个冷却器，堆钢事故处理困难。

实际生产中，由于冷却温度不均匀，穿水后轧件上下表面经常出现明显“黑带”，并且水压越高“黑带”越明显。表面甚至形成局部马氏体，得到的组织不均匀，造成一定的应力集中，在后续加工或使用过程中，会导致局部开裂，带来可怕后果。

HINO YOSHIMICHI等人(日本专利JP2011200878)提出了一种轧制棒材的方法，可制造直径的棒材。在粗轧和精轧之间布置足够间隔并设置冷却区，对中间坯提供适当的冷却处理。中间坯在粗轧和精轧机组之间的冷却区沿轧制方向前后往复运动，冷却独立地进行，可以不与轧制过程同步。但是该方法采用冷却水、喷雾冷却，会对棒材的冷却后的温度均匀性产生影响。要求粗轧机和精轧机之间的布置间隔应至少是轧件长度的三倍，并且只能逐根冷却，对生产节奏会产生影响。

日本专利JP2011200885提出在粗轧和精轧机组之间垂直轧制方向侧面设置一处或多处传送设备，对于有冷却要求的中间坯利用传送机构移出轧制辊道至冷却区进行冷却，等达到冷却温度后再利用传送机构返回辊道。而不需要冷却处理的中间坯可直接进入精轧机组，这样可以在不降低轧制效率(有或没有冷却要求)的情况下轧制多个棒材。虽然保证了轧制效率，但中间坯件下边缘特定位置一直与辊道、传送机构接触，导致冷却不均匀，影响产品性能，并且传送机构的布置向水平面延伸，要占用一定的额外空间。

中国专利CN103357677B提出的一种能够满足生产规格棒材的穿水冷却设备，以及中国专利CN108994078A提出的一种中棒材(规格为)控轧控冷方法都使用了两段或多段水箱进行控轧控冷，每个水箱又包含两个或两个以上冷却器，最终可以使中棒材力学性能提高、获得更细晶粒组织。采用多段冷却可以让表面温度回升，降低中间坯断面温差，但是为了消除表面蒸汽膜，需加大水压，调节水压的过程中会出现不同程度的“黑带”，且水冷时间短，冷却不充分。

中国专利CN208408026U提出了一种棒材控温控轧装置，装置主要包含距离传感器、温度传感器、控制器、驱动电机、水泵和控制阀，可以在保证生产效率的前提下，大幅度提高成品的机械特性。但该装置需要配合温度传感器和四个控制阀对材料的四个区域进行独立的温度管理，结构复杂，加工难度大，不易推广。