CN101829678B - 型材、棒线材无头轧制的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种型材、棒线材无头轧制的方法，实现了从结晶器到成品之间，全线轧件的无缝连接，连续成型。本发明包括以下内容：在常规连铸-连轧生产线上安装柔性衔接轧机装置，该装置有三种形式，一种是由软压下辊系构成；一种是由大压下轧机构成；一种是由上述软压下辊系与大压下轧机共同构成。选择三种形式其中的一种安装在结晶器与常规连轧机组之间。本发明省去了连铸坯切断、二次加热、焊接三个工序，实现了连铸与连轧的无缝连接和柔性衔接，缩短了生产流程和生产线长度，简化了操作，为冶金生产实现节约能源和资源、减少碳排放、降低成本、提高产品质量和竞争力提供了一条新途径。
Description
技术领域
本发明涉及金属压力加工成型的方法，特别是一种型材、棒线材无头轧制的方法。
背景技术
现有热轧型材、棒线材轧制的工艺流程为：坯料连铸→切断→二次加热→分段连轧→成品分段剪切或卷取→冷却→精整打包→入库。这种工艺因连铸机的拉坯速度小于轧机的最小输入速度，必须将铸坯切割分段，这时被切成段的铸坯的温度已下降到轧制温度值以下。所以切成段铸坯必须送入加热炉内，重新加热到轧制要求温度值后，才能送入轧机进行分段轧制。由于铸坯在切断时使用火焰切割，切口处的铸坯被氧气烧成了氧化铁，造成了切口处的损耗与氧气的消耗。更主要的是，铸坯加热时不仅要消耗燃料，还要排出烟尘与二氧化碳，同时铸坯在加热中要产生氧化损耗。就轧制螺纹钢和线材而言，每吨钢消耗标准煤50-70公斤，产生坯料切割烧损和氧化烧损达1.5-2.5％。并且铸坯在轧制时，为防止头部因“劈头”造成的事故，每段铸坯都要进行2-4次的切头，每吨切损率0.5-1％，而且每道次咬入时都可能出现事故隐患，并对轧机造成冲击负荷，浪费电能，还造成轧辊剧烈磨损甚至破坏。
由上可见，现有工艺存在二个主要问题：一是连铸坯切断后，轧制过程中轧件的头尾容易出现工艺故障和尺寸精度下降，影响成材率和产品质量；二是再加热消耗大量能源，造成大量的氧化损失，排放大量的烟尘和二氧化碳。
为解决上述问题，许多专家学者研究了多种办法，将分段后的坯料经过二次加热后，用对焊机、电弧焊机或激光焊机将前后两段坯料连接起来，然后再进行无头轧制。这样虽然解决了轧制中因多次咬入而造成的问题，但还是需要将铸坯切断和二次加热，没有实现铸坯直接无头轧制，而且这种方法因能耗高、效率低、设备复杂、成本高及焊接质量和生产稳定性等问题，未能得到推广应用。
发明内容
本发明提供了一种型材、棒线材无头轧制的方法，实现了从结晶器到成品之间，全线轧件的无缝连接，连续成型。
本发明提供的型材、棒线材无头轧制的方法包括以下内容：
在常规连铸-连轧生产线上取消加热炉，安装柔性衔接装置，该装置有三种形式，一种是由软压下辊组构成；一种是由大压下轧机机组构成；一种是由上述软压下辊组与大压下轧机机组共同构成。选择三种形式其中的一种安装在结晶器与常规连轧机组之间。
柔性衔接装置中的软压下辊组由1-12对轧辊组成，安装在常规连铸-连轧生产线的连铸机的冷却段上，其作用是对离开结晶器但未完成凝固过程，尚带有液芯和糊状区的连铸坯实施动态软压下轧制，具体体现在三个方面：1.减小坯料断面，控制坯料的形状尺寸；2.提高连铸坯出二冷区的速度；3.减少轧件内部的偏析。
柔性衔接装置中的大压下轧机，由1-14架大压下轧机构成，大压下轧机由0-10架水平轧机和0-10架立辊轧机组成，每架轧机都包括机架、压下装置、平衡装置、轴承及轴承座、轧辊、调整装置。水平轧机和立辊轧机平立交替布置或者单独平、立布置，安装在常规连铸-连轧生产线的连铸机拉矫段上，对高温坯料进行大范围可调断面减缩率的柔性轧制。水平辊和立辊或都采用主动辊，或水平轧机采用主动辊，立辊轧机采用被动辊，利用入口侧的主动辊把轧件送入被动辊，利用出口侧的主动辊把轧件拉出被动辊，去掉立辊传动装置，简化轧机结构。通过前推、后拉、多机架组合大压下轧制，把轧件断面尺寸和轧制速度控制在后续轧机要求的范围内。软压下各辊组及大压下轧机各机架单独设定速度，动态调速，或串级调速，速度范围每秒0.02米至2.5米，与后续轧机轧制速度衔接。总延伸系数1.25-50，使轧件断面尺寸与后续轧机要求相符合，轧制过程满足秒流量相等条件。
所述的型材、棒线材无头轧制的方法，取消加热炉，在大压下机组前配备连铸坯补热装置。解决由于出二冷区的连铸坯会出现角部局部温度降低问题，保证一些具有特殊要求产品的质量和轧制过程稳定性。该补热装置是本发明的可选项，根据所生产产品要求来决定生产线上是否配备，以及配备有该装置的生产线是否将补热功能投入使用。
上述连铸坯补热装置采用电磁感应加热或者电热式管状炉加热，连铸坯表面温度提升150-800℃。
所述的型材、棒线材无头轧制的方法，在柔性衔接装置后与常规连轧机组之间安装切割机或剪切机。
所述的型材、棒线材无头轧制的方法，采用1～6流连铸机及柔性衔接装置对应一套常规连轧机，在常规连轧机的轧辊上布置有1～6组轧槽或机架，同时轧制1～6个轧件，以提高轧机的生产效率和小时产量，实现多流连铸连轧。
所述的型材、棒线材无头轧制的方法，与切分轧制组合使用，在经过数道次的轧制之后，采用切分轧机把一根轧件切分为2-4根轧件，用一流连铸机对应2-4根轧制产品，用二流连铸机对应4-8根轧制产品，这样可使生产效率和小时产量进一步提高。
上面所述型材、棒线材无头轧制的方法所使用的柔性衔接装置，该装置由1-12对软压下辊系组成，每对软压下辊系围绕铸坯上下两面和左右二侧交替布置，每对软压下辊系包括轴承及轴承座、压下装置、轧辊、联轴器、动力源，轴承及轴承座安装在轧辊上，两只轧辊平行放置在一个刚性框架内，不同轧辊同一侧的两个轴承座之间用压下装置连接在一起，压下装置为液压缸，动力源是电机或液压马达，通过联轴器与轧辊相连，驱动轧辊旋转。
所述的型材、棒线材无头轧制的方法所使用的柔性衔接装置，其特征在于：所说的压下装置为丝杠丝母。
所述的型材、棒线材无头轧制的方法所使用的柔性衔接装置，其特征在于：该装置由1-20架大压下轧机构成，包括：0-10架水平轧机和0-10架立辊轧机，每架水平轧机包括水平机架、压下装置、平衡装置、水平辊、调整装置，平辊轴承及轴承座。每架立辊轧机包括立辊机架、压下装置、平衡装置、调整装置，立辊、立辊轴承及轴承座。水平轧机和立辊轧机平立交替布置或者单独平、立布置，各轧机单独设定速度，动态调速或串级调速，水平辊和立辊或都采用主动辊，或水平轧机采用主动辊，立辊轧机采用被动辊。平辊轴承及轴承座安装在水平辊上，每只水平辊安装两个平辊轴承及轴承座，两只水平辊平行放置在一个水平机架内，水平机架固定在基础上。压下装置和平衡装置安装在机架上面或下面，或两个轴承座之间，在水平机架的侧面安装调整装置，压下装置是液压缸或丝杠丝母，平衡装置是液压缸或弹簧，调整装置是液压缸或丝杠丝母。立辊轴承及轴承座安装在立辊上，每只立辊安装两个立辊轴承及轴承座，两只立辊平行放置在一个立辊机架内，立辊机架固定在基础上。压下装置和平衡装置安装在机架左面或右面，或两个轴承座之间，在立辊机架的端面安装调整装置，压下装置是液压缸或丝杠丝母，平衡装置是液压缸或弹簧，调整装置是液压缸或丝杠丝母。
所述的型材、棒线材无头轧制的方法所使用的柔性衔接装置，其特征在于：该装置由上面所说的1-12对软压下辊系与上面所说的1-20架大压下轧机共同构成，软压下辊系安装在常规连铸-连轧生产线的连铸机的冷却段上，大压下轧机安装在常规连铸-连轧生产线的连铸机的拉矫段上。
本发明与现有型材、棒线材轧制方法相比，其显著的有益效果在于：
1.利用柔性衔接装置的大压下能力，解决了常规连铸出口速度与常规连轧入口速度不匹配的问题。
2.钢坯无需火焰切断，从而减少切割带来的金属损失，简化了工艺和设备。
3.钢坯无需重新加热，节约加热炉设备投资和加热消耗的能源，减少二次加热轧件表面氧化；减少二氧化碳排放。
4.在无需焊接前提下实现无头轧制，简化工序，增加可靠性，避免轧件焊接区域的不利影响，提高轧件质量和性能均匀性。
5.型材棒材成品连续剪切，避免非定尺和切头损失，可提高成材率1.5％，减化精整工序。
6.避免轧件头部对导卫装置和轧辊的频繁冲击与磨损，减少操作事故，避免电机的频繁冲击负荷。改变了过去生产型材、棒线材的工艺流程。
7.柔性衔接装置带有液芯软压下功能，能够减少偏析，提高产品质量。
附图说明
图1是型材、棒线材无头轧制方法工艺流程示意图。
图2是型材、棒线材无头轧制方法轧制型材棒材生产线示意图。
图3是型材、棒线材无头轧制方法轧制线材生产线示意图。
图4是型材、棒线材无头轧制方法的多槽轧制示意图。
图5是型材、棒线材无头轧制方法与切分轧制组合示意图。
图6是柔性衔接装置中的软压下辊系结构示意图。
图7是柔性衔接装置中的大压下轧机结构示意图。
具体实施方式
下面以实施例具体描述本发明内容：
i.型材、棒线材无头轧制的方法实施例
实施例1
如图1所示，在型材、棒线材无头轧制方法工艺流程示意图中，包括结晶器1、铸坯2、软压下辊系3、连铸坯补热装置7、大压下轧机4、剪切机6、常规连轧机组5。在常规连铸-连轧生产线上安装柔性衔接装置，柔性衔接装置选择由七对软压下辊系与三架大压下轧机共同构成。软压下辊系3安装在常规连铸-连轧生产线的连铸机的冷却段上，对离开结晶器1但未完成凝固过程，尚带有液芯和糊状区的连铸坯2实施动态软压下轧制。大压下轧机4安装在常规连铸-连轧生产线的连铸机拉矫段上，对高温坯料进行大范围可调断面减缩率的柔性轧制，以便与后续轧机在坯料断面尺寸和轧件速度二方面能够衔接。软压下各辊系及大压下轧机单独设定速度，动态调速，或串级调速，速度范围每秒0.02米至2.5米，与后续轧机轧制速度衔接。总延伸系数1.25-50，轧制过程满足秒流量相等条件。水平辊采用主动辊，立辊轧机采用被动辊，利用入口侧的主动辊把轧件送入被动辊，利用出口侧的主动辊把轧件拉出被动辊，把轧件断面尺寸和轧制速度控制在后续轧机要求的范围内。
在大压下轧机前配备连铸坯补热装置7，解决由于出二冷区的连铸坯会出现角部局部温度降低问题，保证一些具有特殊要求产品的质量和轧制过程稳定性。上述连铸坯补热装置采用电磁感应加热，可以使连铸坯在运动中其局部温度提升150-800℃。
在柔性衔接装置后与常规连轧机组5之间安装两台剪切机6，解决钢坯剪断和离线问题。
实施例2
如图2所示，型材棒材及螺纹钢筋生产线，从结晶器1出来的铸坯2经过七对软压下辊系3轧制，连铸坯补热装置7补热，三架大压下轧机4轧制，剪切机6，将断面尺寸和运行速度经过控制的坯料连续送入常规连轧机组5，在常规连轧生产线上进行轧制，常规连轧机组5包括粗、中轧机组、精轧机组。后续还有加速冷却装置8、冷床9、精整打包机10，组成整条生产线。
实施例3
如图3所示，线材生产线，从结晶器1出来的铸坯2经过七对软压下辊系3轧制，连铸坯补热装置7补热，三架大压下轧机4轧制，剪切机6，后面接续常规连轧机组5，常规连轧机组5包括粗轧机组、中轧机组、精轧机组，后续还有加速冷却装置11，吐丝机散卷冷却装置12、运输链13、收集区14组成线材生产线。
实施例4
如图4所示，采用两流连铸机及柔性衔接装置对应一套常规连轧机，从结晶器1出来的铸坯2经过软压下辊系3轧制，大压下轧机4轧制，剪切机6，后面接续常规连轧机组5，在常规连轧机的轧辊上布置有两组轧槽，同时轧制2个轧件，以提高轧机的生产效率和小时产量，实现多流连铸连轧。
实施例5
如图5所示，采用两流连铸机及柔性衔接装置与切分轧制组合使用，从结晶器1出来的铸坯2经过软压下辊系3轧制，大压下轧机4轧制，后面接续常规连轧机组5，在经过15道次的轧制之后，采用切分机架把一根轧件切分为二根轧件15，用这种方法，可以用二流连铸机对应四根轧制产品，这样可使生产效率和小时产量进一步提高。
ii.型材、棒线材无头轧制的方法所使用的柔性衔接装置实施例
型材、棒线材无头轧制的方法所使用的柔性衔接装置，由软压下辊系3与大压下轧机4共同构成。
如图6所示，柔性衔接装置中的软压下辊系3为七对软压下辊系，每对软压下辊系围绕铸坯上下两面和左右二侧交替布置，每对软压下辊系包括轴承及轴承座25、压下装置26、轧辊27、联轴器28、动力源29。轴承及轴承座25安装在轧辊27上，每只轧辊安装两个轴承及轴承座。两只轧辊平行放置在一个刚性框架内，不同轧辊同一侧的两个轴承座之间用压下装置26连接在一起。压下装置有两种形式，一种是液压缸；一种是丝杠丝母。动力源29是电机或液压马达，通过联轴器28与轧辊相连，驱动轧辊旋转。
如图7所示，大压下轧机4由两架水平轧机和一架立辊轧机组成，包括：水平机架16、压下装置17、平衡装置18、平辊轴承及轴承座19、调整装置20、水平辊21、立辊22、立辊轴承及轴承座23、立辊机架24。水平轧机和立辊轧机交替布置，各轧机单独设定速度，动态调速，或串级调速，使轧制过程满足秒流量相等条件。水平辊采用主动辊，立辊轧机采用被动辊。平辊轴承及轴承座19安装在在水平辊21上，立辊轴承及轴承座23安装在立辊22上，每只轧辊安装两个轴承座，两只水平辊平行放置在一个水平机架16内，水平机架固定在基础上。压下装置17和平衡装置18安装在机架上面或下面，或安装在两个轴承座之间。在水平机架的侧面安装调整装置19。压下装置有两种形式，一种是液压缸；一种是丝杠丝母。平衡装置是液压缸或弹簧，调整装置是液压缸或丝杠丝母。
Claims (6)
1.一种型材、棒线材无头轧制的方法，其特征在于：该方法包括以下内容：
在常规连铸-连轧生产线上，安装柔性衔接装置，该装置有三种形式，一种是由1-12对软压下辊系构成；一种是由1-20架大压下轧机构成；一种是由上述软压下辊系与大压下轧机共同构成，选择三种形式其中的一种安装在结晶器与常规连轧机组之间，柔性衔接装置中的软压下辊系安装在常规连铸-连轧生产线的连铸机的冷却段上，每对软压下辊系围绕铸坯上下两面和左右二侧交替布置；大压下轧机安装在常规连铸-连轧生产线的连铸机的拉矫段上，由带有平立交替布置或者单独平、立布置的1-20架轧机组成，软压下辊系及大压下轧机单独设定速度，动态调速，或串级调速，速度范围每秒0.02米至2.5米，与后续轧机轧制速度衔接，总延伸系数1.25-50，使轧件断面尺寸与后续轧机要求相符合，轧制过程满足秒流量相等条件，把轧件断面尺寸和轧制速度控制在后续轧机要求的范围内。
2.根据权利要求1所述的型材、棒线材无头轧制的方法，其特征在于：所说的大压下轧机前配备连铸坯在线补热装置。
3.根据权利要求2所述的型材、棒线材无头轧制的方法，其特征在于：所说的连铸坯补热装置采用电磁感应加热或者电热式管状炉加热，连铸坯在运动中其局部温度提升150-800℃。
4.根据权利要求1所述的型材、棒线材无头轧制的方法，其特征在于：在所说柔性衔接装置后与常规连轧机组之间安装切割机或剪切机。
5.根据权利要求1所述的型材、棒线材无头轧制的方法，其特征在于：采用1～6流连铸机对应一套常规连轧机，在常规连轧机的轧辊上布置有1～6个轧槽或串联机架，同时轧制1～6个轧件，实现多流连铸连轧。
6.根据权利要求1所述的型材、棒线材无头轧制的方法，其特征在于：连铸机及柔性衔接装置与切分轧制组合使用，在经过8-21道次的轧制之后，采用切分机架把一根轧件切分为2-4根轧件，用一流连铸机对应2-4根轧制产品，用二流连铸机对应4-8根轧制产品。
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