CN106001105A - 一种热轧制造易切削不锈钢棒材的方法 - Google Patents

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蒙绪怡
张荣欣
梁振荣
叶序明
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Abstract

本发明提供一种成本低廉、轧制技术工艺成熟且产品质量稳定可靠的热轧制造易切削不锈钢棒材的方法；其包括以下步骤：S1、棒材预热处理；S2、加热处理；S3、保温处理；S4、棒材轧制；S5、轧制区冷却；S6、棒材成品快速冷却；S7、在线收卷；与现有技术相比，本方案技术工艺，其具有流水线作业工序少，产品成材率高，可自动控制，安全可靠，易于操作，棒材成品品质好等特点。尤其本发明实现了不锈钢在线加热与一次性轧制成型的工艺方法，使其生产制造成本相当低，完全可以替代传统棒材轧制工艺制造的成品。

Description

一种热轧制造易切削不锈钢棒材的方法
技术领域
本发明涉及易切削不锈钢材料技术领域，尤其涉及到一种应用于电视上的易切削不锈钢配方及其制造方法。
背景技术
现有不锈钢棒材的制造方法，其主要有棒材轧制法和挤压法。这两种加工方法中，前者国内外大多采用，将大钢锭进行开坯轧制后，然后进行粗轧、中间轧制和精轧，其轧制设备多选用二辊轧机和二辊三辊轧机相组合的配置。这种加工制造方法的不足之处主要在于，工序多，能耗高，成材率低(仅为65％左右)，不能制造超长棒材成品，且需在轧制后再进行离线固溶热处理，这样便大幅度提高了棒材加工制造成本高，使其缺乏市场竞争力。挤压法的缺点主要是小锭重，几何废料损失大，金属流动不均匀，挤压速度低，辅助时间长及模具损耗大、成本高等缺陷。
目前，直接轧制技术和在线热处理工艺逐渐得到应用。在新日铁住金不锈钢公司的棒线工厂，早于其它公司在粗轧中引进了能进行一道次大压下的倾斜轧机，同时还开发和应用了在线热处理技术，应用了直接轧制在线热处理工艺。2002年新日铁公司光厂进行了不锈钢棒线设备改造，将中间轧机后的精轧机从传统的二辊型改造成三辊型的精密轧机,由此大幅度提高线材制品的尺寸精度。另外,变更尺寸的换辊作业改变为成组更换方式,换辊时间大幅度缩短。2011年，达涅利摩根沙玛为印度Mittal有限公司新建不锈钢棒线材轧线，该生 产线包括加热炉、一架可逆式粗轧机和配套输入、输出设备、由14个平-立布置的无牌坊机架组成的连轧机组、一个10机架小压下量Delta线材轧制机组、LLH吐丝机、线材散卷可控冷却输送线和相应的在线盘卷精整设备。
综上所述，当前国内加工制造不锈钢棒材的工艺方法均存在工序多、能耗与生产成本高等不足。有鉴于此，对于如何寻找到一种成本低廉、轧制技术工艺成熟且产品质量稳定可靠的轧制技术手段就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种成本低廉、轧制技术工艺成熟且产品质量稳定可靠的热轧制造易切削不锈钢棒材的方法。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种热轧制造易切削不锈钢棒材的方法,其特征在于：包括以下步骤：S1、棒材预热处理；S2、加热处理；S3、保温处理；S4、棒材轧制；S5、轧制区冷却；S6、棒材成品快速冷却；S7、在线收卷。
优选地，在步骤S1中对棒材预热处理的过程中，采用电炉加热，将整批棒材加热到650℃～700℃。
优选地，在步骤S2中对经预热处理后的棒材进行加热处理的过程中，其为将棒材通过在线电感应线圈加热到1150℃～1250℃。
优选地，在步骤S3中对经加热处理后的棒材进行在线保温的过程中，其为将棒材的温度保持在1150℃～1250℃。
优选地，在步骤S4中对棒材进行棒材轧制过程中，其以大变形量高速率进行轧制作业。
优选地，在步骤S5中对棒材轧进行轧制区冷却过程中，其为通过采取冷却水用量和冷却水作用位置的方法来适应不同棒材变形量的冷却手段。
优选地，在步骤S6中对棒材成品快速冷却处理过程中，为以80℃/s～100℃/s的降温速率快速冷却到环境温度。
优选地，在步骤S7中对棒材成品进行在线收卷的过程中，为在保证棒材进料口不旋转的条件下，通过留有一定空间供成品在热态且不影响材料性能的前提下，供其发生一定的扭转，然后在线冷却实现冷态收卷。
优选地，所述高速变形速率是通过三辊行星轧机回转大盘转速在250rpm～300rpm范围，及轧出速度在5m/min～8m/min范围内调控的，其中大变形量高速率的调控范围关系到了棒材轧制温度的高低。
优选地，所述棒材为易切削不锈钢棒材。
与现有技术相比，本方案技术工艺，其具有流水线作业工序少，产品成材率高，可自动控制，安全可靠，易于操作，棒材成品品质好等特点。尤其本发明实现了不锈钢在线加热与一次性轧制成型的工艺方法，使其生产制造成本相当低，完全可以替代传统棒材轧制工艺制造的成品。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
本实施例所述的一种热轧制造易切削不锈钢棒材的方法，其包括如下步骤：(1)待加工棒材进行批量化整体预热处理，加热温度约650℃～700℃；然后；(2)棒材在线加热处理，加热温度约1150℃～1250℃，随后；(3)加热后的棒材通过保温套管装置，确保易切削不锈钢具有合适的轧制温度，送入；(4)三辊行星轧机对再结晶温度以上的棒材进行大变形量高速率轧制，此时；(5)环型冷却装置对棒材轧制区域进行分区域温度控制，随后；(6)轧制成品件快速冷却，随机转入；(7)轧制成品在线收卷。
本发明根据各种易切削不锈钢棒材合金成分及含量的不同，其再结晶温度也各不同，上述各步骤可依据再结晶温度的变化而匹配相应的技术措施。但本发明经过多次试验验证，从而得出各个步骤优选的技术措施是：在棒材预热步骤，采用电炉加热，将整批棒材加热到650℃～700℃。该加热方法加热速度快，工件变形小，氧化小，材料利用率可达95％，加热均匀，芯表温差极小，而且可以批量加热，符合低能耗、无污染的需求。
在加热处理步骤，运用在线电感应线圈加热，在预热温度基础上，将棒材通过电感应线圈加热到1150℃～1250℃，感应加热时间短，速度快，能耗少，无污染，无噪声，并且可实现棒材与感应线圈非接触的加热方式，所以与其他的加热方式相比，氧化极小。同时在线电感应加热可实现自动控制，易于操作。同时根据易切削不锈钢棒材合金成分及含量的不同，调整加热温度，实现不锈钢棒材热轧流水线操 作，本发明并不排除其他在线加热方式。
在保温处理步骤，高温棒材通过三辊行星轧机主传动箱体内置的保温套管装置，保温套管装置的作用，既要确保棒材处于高温待轧状态，又要保证高温棒材的热能量不传递到主传动箱体中，从而影响三辊行星轧机正常轧制。其中保温套管装置与主传动箱体间隙配合，间隙量2mm～4mm，保温套管装置由保温石棉层、隔筒、通水层、筒体构成，通水层与轧钢厂水管连接形成循环冷却水。加热棒材从保温套管装置紧接着导入三辊行星轧机。
在棒材轧制步骤，通过保温套管装置的棒材被三辊行星轧机咬入，此过程会使棒材加热温度有所下降，但大变形量高速率轧制会产生变形热，二者叠加使不锈钢棒材重新达到动态再结晶的温度，以大变形量高速率轧制而成。大变形量高速率是通过三辊行星轧机回转大盘转速在250rpm～300rpm范围，及轧出速度在5m/min～8m/min范围内调控的，其中大变形量高速率的调控范围关系到了棒材轧制温度的高低。由于棒材温度在再结晶温度以上，其在一定过热状态下发生的变形，这样可导致棒材延伸系数增加，可塑性加大，这一切有利于不锈钢棒材完全完成动态再结晶，使不锈钢棒材的晶粒组织更细小、均匀，从而保证了本发明制造方法的可行性。
在棒材轧制区冷却步骤，棒材快速大变形轧制时，棒材由咬入口到变形轧制区的过程中，轧制区各位置点产生大量的变形热，此时金属变形区内各点需根据不锈钢棒材合金成分及含量的不同而满足不同的温度要求，只有处于棒材金属流动的温度范围，热轧不锈钢棒材 才能实现稳定轧制。其中变形区温度调整的主要手段是运用环形冷却装置，该冷却装置可以控制冷却水量及冷却点位置。
在棒材轧件成品快速冷却步骤，对三辊行星轧机轧出成品进行快速均温冷却，以80℃/s～100℃/s的降温速率冷却到环境温度。棒材快速冷却步骤实际上是一种热处理过程，该过程会使不锈钢棒材的晶粒进一步细化，为后续深加工或直接制造成产品提供了优良的力学性能。
在线收卷步骤，由于要实现在线加热的流水线生产，而实际生产中不能确保棒材入口与成品出口实现完全不旋转，此热轧制造易切削不锈钢棒材的方法中，需保证棒材进料口不旋转的条件，所以成品出口旋转是不可避免的实际问题。在机组布置过程中，通过在棒材成品轧制出口处与在线收卷夹持处留有一定空间距离，供成品在热态且不影响材料性能的前提下发生一定的扭转，然后在线冷却实现冷态收卷。
需要说明的是，上述针对热轧制造易切削不锈钢棒材的方法，对类似有色金属棒材热延加工领域也具有技术上的启示，该启示会使棒材产品制造业中相当一部分热轧棒材产品通过上述加工方法得以一次性实现。因此，凡涉及到利用该方法生产的有色棒材产品，都应视为落入本发明所要保护的范围。
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内 。

Claims (9)

1.一种热轧制造易切削不锈钢棒材的方法,其特征在于：包括以下步骤：S1、棒材预热处理；S2、加热处理；S3、保温处理；S4、棒材轧制；S5、轧制区冷却；S6、棒材成品快速冷却；S7、在线收卷。
2.根据权利要求1所述的一种热轧制造易切削不锈钢棒材的方法，其特征在于：在步骤S1中对棒材预热处理的过程中，采用电炉加热，将整批棒材加热到650℃～700℃。
3.根据权利要求1所述的一种热轧制造易切削不锈钢棒材的方法，其特征在于：在步骤S2中对经预热处理后的棒材进行加热处理的过程中，其为将棒材通过在线电感应线圈加热到1150℃～1250℃；在步骤S3中对加热处理后的棒材进行保温处理的过程中，其为将加热后的棒材通过在线保温装置保持棒材的温度。
4.根据权利要求1所述的一种热轧制造易切削不锈钢棒材的方法，其特征在于：在步骤S4中对棒材进行轧制过程中，其以大变形量高速率进行轧制作业。
5.根据权利要求1所述的一种热轧制造易切削不锈钢棒材的方法，其特征在于：在步骤S5中对棒材轧进行轧制区冷却过程中，其为通过采取冷却水用量和冷却水作用位置的方法来适应不同棒材变形量的冷却手段。
6.根据权利要求1所述的一种热轧制造易切削不锈钢棒材的方法，其特征在于：在步骤S6中对棒材成品快速冷却处理过程中，为以80℃/s～100℃/s的降温速率快速冷却到环境温度。
7.根据权利要求1所述的一种热轧制造易切削不锈钢棒材的方法，其特征在于：在步骤S7中对棒材成品进行在线收卷的过程中，为在保证棒材进料口不旋转的条件下，通过留有一定空间供成品在热态且不影响材料性能的前提下，供其发生一定的扭转，然后在线冷却实现冷态收卷。
8.根据权利要求4所述的一种热轧制造易切削不锈钢棒材的方法，其特征在于：所述大变形量高速率是通过三辊行星轧机回转大盘转速在250rpm～300rpm范围，及轧出速度在5m/min～8m/min范围内调控的，其中大变形量高速率的调控范围关系到了棒材轧制温度的高低。
9.根据权利要求1至8任一所述的一种热轧制造易切削不锈钢棒材的方法，其特征在于：所述棒材为易切削不锈钢棒材。
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