[发明专利]长形钢铁制品的连续热轧方法

说明书

本发明一般来说涉及到长形钢铁制品的轧制，特别涉及对于棒材和钢条的连续热轧的改进了的方法。

在传统的线材轧机中，如图1所示，沿着轧制线设置有许多轧机架S1-S27，用以接收来自高炉10或类似设备中的连续的轧制钢坯。这些轧机架被设置成一系列的轧制组，其通常包括粗轧组12，中间轧组14和精轧组16。粗轧组和中间轧组的轧钢机架通常是单独驱动的，并且间隔设置有水平工作辊和垂直工作辊，或者在某些情况下用可以调节的支架来达到只有水平工作辊的结构或者只有垂直工作辊的结构。

精轧组16的轧机架通常彼此机械地连接到一个共同的驱动机构上，这种安排被称之为一个“机组”(图1中用序号18表示)。美国专利Nos.Re 28，107和4,537,055提供的机组的实例已被公开并已广泛地应用于整个金属工业。轧机的轧制程序通常取决于圆钢椭圆-圆形孔型次序，用设置在轧机架之间的导向装置将产品沿着轧制线从一个机辊孔型导引到下一个轧辊孔型中。

上述类型的现代轧机必须能够满足不同的用户需要和越来越高的要求，但对于能提供宽范围的各种产品尺寸并不重要。例如，线材轧机理论上应当可以轧制出直径为3.5至25.5毫米的圆杆。

当将一种产品尺寸改变为另一种产品尺寸时，这种轧机必须停机，以使操作人员有机会对轧制设备进行必要的调整。这样的调整包括：更换工作辊和导向装置；使所选择的机架不能操作一将这些机架从轧制线上拆除或拆下他们的工作辊(实际中通常称之为″空轧″)，等。

这种停机的持续时间和频率对于整个轧机的使用会产生不良的影响。例如，在图1中所示的传统轧机中，甚至于将原先轧制最小直径尺寸为5.5mm的圆杆类产品改变为轧制另一种最小直径为6.0mm的圆杆产品这样的相当普通的尺寸变化，也必须将中间轧组14的机架S12到S19中的形成轧辊孔型的工作辊及机组18的S20到S27的机架中的所有工作辊改变。此外，在机架S12至S29中的导向装置即使不是所有的，也是大部分地需要改变。这些需要花费一个小时的时间来完成，这对于生产时间及轧机所有者的利益来说都是巨大的损失。

由此，轧机的操作者不愿意频繁地改变产品的尺寸，而宁愿用延长的时间来轧制同类的尺寸相同或相当接近的产品。这不仅增加了产品的储存需要和设备的费用，也不能提供满足用户要求的灵活性。需要储备大量的工作辊和导向装置更进一步加重了设备的费用。

还有对产品″尺寸″增加的需求，也即，最后轧成接近冷拨公差数量级的特别紧的公差。这一公差通过精整轧制来得到，使产品可以作为″轧制的″产品被使用，即，不需要进行额外的昂贵的机械加工，如″去皮″或″拉削″加工。这样高精度公差的产品对于制造如轴承罩，自动阀弹簧等产品是需要的。还有，取决于要加工的钢材的类型和产品的最终应用，用户还可能进一步要求在A₃的温度或接近A₃的温度(一种被分类为″热机械轧制(thermomechanical rolling)″的工艺)下进行精轧。在再结晶温度以下轧制的形变钢材保持有一种被压扁的或″扁平状的″细晶粒结构，该结构在缩短后续步骤所要求的热处理时间，如缩短球化退火时间的同时，增加了拉伸强度。

在传统的精整轧制中，从精轧组18的最后一个机架轧制出的产品将在所述的″精整″机架中进行进一步的精轧。该精整机架通过在圆型一圆型孔型次序中施加相对小的压下量来达到所需的紧公差。在精整工艺中，涉及到较大的直径的杆状产品的最新发展已由美国专利No4,907,438号于1990年3月13日所公开，发明人为Sasaki等。在这里，精整机架以机组的形式组合在小型轧机精轧区段的输出端的下游位置上。精整机架具有固定的中间机架驱动速比和一适于得到大约8.7-13.5％的相当小的压下量的圆型一圆型孔型顺序。通过改变精整轧机的轧机架中的槽的结构和/或辊缝锁口，及在中间轧制区段和/或精轧轧制区段中空轧通过所选出的上游轧机架，在理论上可以生产出增大范围的成品尺寸，由此提高工作效率和轧机利用率。

然而，试验表明，这样的改进会由某些产品中的双晶微观组织(a duplex microstructure)的发展而受到阻碍，在某些情况下这种改进完全不能实现，而在双晶微观组织处，在产品整个横截面上的晶粒大小变化高于大约2ASTM晶粒度(这种晶粒度是按照ASTME112-84所测量的)。这种通常称之为″晶粒异常长大″的现象在中碳钢和渗碳钢中特别明显。