CN111644464A - 一种用于提高热轧板带钢变形均匀性的蛇形差温轧制方法 - Google Patents

一种用于提高热轧板带钢变形均匀性的蛇形差温轧制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于提高热轧板带钢变形均匀性的蛇形差温轧制方法，通过异步轧制在变形区形成搓轧区，搓轧区所产生的剪应力促进变形由表层向中心传递；在异步轧制的基础上将慢速工作辊沿轧制方向移动或将快速工作辊沿轧制的反方向移动，形成搓轧区和反弯区，利用反弯区的反弯力抑制板带钢弯曲，形成蛇形轧制；在轧前对钢板实行超快速冷却，形成“外硬内软”的变形抗力分布，在蛇形轧制的基础上增设差温轧制形成蛇形差温轧制；蛇形差温轧制的区域形成轧制变形区，在轧制变形区内施加高频脉冲电流。本发明充分利用异步轧制、蛇形轧制、差温轧制和脉冲电流的共同作用来提高板带钢厚度方向变形的均匀性，同时保证轧后板形良好。

Description

一种用于提高热轧板带钢变形均匀性的蛇形差温轧制方法
技术领域
本发明涉及热轧板带钢生产技术领域，特别是涉及一种用于提高热轧板带钢变形均匀性的蛇形差温轧制方法。
背景技术
热轧板带钢，尤其是厚规格热轧高强板带钢存在着由心部变形不充分而导致表层至心部变形不均匀以及心部力学性能偏低的问题，为改善心部力学性能并提高厚度方向变形均匀性，一般采用提高总压缩比的方式。但受轧机咬入能力和坯料尺寸的限制，压缩比难以达到工艺要求而出现心部变形不充分和组织性能不均匀的问题，已经成为提高热轧板带钢质量的关键技术瓶颈之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于提高热轧板带钢变形均匀性的蛇形差温轧制方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高板带钢厚度方向变形的均匀性，同时保证轧后板形良好。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于提高热轧板带钢变形均匀性的蛇形差温轧制方法，通过异步轧制在变形区形成搓轧区，搓轧区所产生的剪应力促进变形由表层向中心传递；
在异步轧制的基础上将慢速工作辊沿轧制方向移动或将快速工作辊沿轧制的反方向移动，形成搓轧区和反弯区，利用反弯区的反弯力抑制板带钢弯曲，形成蛇形轧制；
在轧前对板带钢实行超快速冷却，形成“外硬内软”的变形抗力分布，在蛇形轧制的基础上增设差温轧制形成蛇形差温轧制；
蛇形差温轧制的区域形成轧制变形区，在轧制变形区内施加高频脉冲电流，增加板带钢表面与轧辊的实际接触面积，提高接触界面的剪切力，借助剪切力促进变形由表层向心部传递。
优选的，通过差温轧制，利用板带钢上下表面冷却强度的非对称设置来调控板形。
优选的，当蛇形差温轧后板带钢出现向上弯曲时，提高板带钢下表面的冷却强度，使得下表层金属产生拉应力，或者降低板带钢上表面的冷却强度，减小上表层金属的拉应力，使得轧后板带钢变得平直。
一种用于提高热轧板带钢变形均匀性的蛇形差温轧制装置，包括热轧板带钢、轧机机前辊道、轧机机前超快冷装置、脉冲电流装置、可逆板带轧机、轧机机后超快冷装置和轧机机后辊道，所述轧机机前辊道设置在所述可逆板带轧机的入口侧，所述轧机机后辊道设置在所述可逆板带轧机的出口侧，所述轧机机前超快冷装置设置在所述轧机机前辊道与可逆板带轧机之间，所述轧机机后超快冷装置设置在所述轧机机后辊道与可逆板带轧机之间，所述可逆板带轧机包括下工作辊操作侧轴承座、下工作辊、上工作辊，所述下工作辊操作侧轴承座位于所述可逆板带轧机的下工作辊操作侧，所述下工作辊操作侧轴承座的两侧分别设置有下工作辊操作侧推进机构，所述下工作辊操作侧推进机构由两个轧机入口侧活塞缸和两个轧机出口侧活塞缸组成，所述可逆板带轧机的下工作辊传动侧还设置有下工作辊传动侧推进机构，所述下工作辊传动侧推进机构与下工作辊操作侧推进机构对称布置在下工作辊中心线的两侧，在所述上工作辊与下工作辊的操作侧端部分别与脉冲电流装置的输出端的正极与负极连接。
优选的，所述轧机机前辊道和轧机机后辊道的总长度根据轧后板带钢的最长长度而定。
优选的，所述轧机机前超快冷装置位于所述可逆板带轧机的入口侧，所述轧机机后超快冷装置位于所述可逆板带轧机的出口侧，所述轧机机前超快冷装置与所述轧机机后超快冷装置对称设置。
优选的，所述轧机机前辊道包括若干个辊子，所述轧机机前超快冷装置包括机前超快冷上喷嘴和机前超快冷下喷嘴，所述机前超快冷下喷嘴设置在相邻的所述辊子之间，所述机前超快冷上喷嘴与所述轧机机前辊道上下对应设置，所述轧机机前超快冷装置与所述轧机机后超快冷装置的结构相同。
优选的，所述下工作辊传动侧推进机构与下工作辊操作侧推进机构的结构相同。
优选的，所述轧机机架上开设有盲孔，所述轧机入口侧活塞缸和轧机出口侧活塞缸安装在所述轧机机架的盲孔上。
本发明公开了以下技术效果：(1)本发明可提高热轧板带钢，尤其是厚规格板带钢心部变形程度低和变形均匀性差的难题；(2)本发明可在原轧制线的基础上略加修改即可，不会对产线的布置和工艺产生影响；(3)本发明将蛇形轧制与差温轧制结合，在提高变形均匀性的基础上，借助蛇形轧制反弯区和板带钢上下表面超快速冷却强度非对称设置的作用，可保证非对称轧制工况下板形良好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明蛇形差温轧制原理图；
图2为本发明蛇形差温脉冲电流作用原理图；
图3为本发明用于提高热轧板带钢变形均匀性的蛇形差温轧制装置的结构示意图；
图4为图3中I的局部放大图；
图5为图3中II的操作侧局部放大图；
图6为图3中II的传动侧局部放大图；
图7为图5中A-A剖视图。
其中，1为热轧板带钢；2为轧机机前辊道；2-1为辊子；3为轧机机前超快冷装置；3-1为机前超快冷上喷嘴；3-2为机前超快冷下喷嘴；4为脉冲电流装置；5为可逆板带轧机；5-1为轧机入口侧活塞缸；5-2为轧机机架；5-3为轧机出口侧活塞缸；5-4为下工作辊；5-5为下工作辊操作侧轴承座；5-6为上工作辊；5-7为上支撑辊；5-8为下支撑辊；5-9为下工作辊传动侧轴承座；6为轧机机后超快冷装置；7为轧机机后辊道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1-2，本发明提供一种用于提高热轧板带钢变形均匀性的蛇形差温轧制方法，异步轧制在变形区形成搓轧区，搓轧区所产生较高的剪应力可促进变形由表层向中心传递，提高厚度方向变形均匀性。但异步轧制上下工作辊线速度不一致导致轧后板带钢出现弯曲问题，为解决板带钢的弯曲问题，在异步轧制的基础上将慢速工作辊沿轧制方向移动一定距离或将快速工作辊沿轧制的反方向移动一定的距离，形成搓轧区和反弯区，利用反弯区的反弯力抑制板带钢弯曲，形成蛇形轧制。
板带钢心部变形不充分以及厚度方向变形不均匀的问题也可采用差温轧制来解决，即在传统轧制的基础上在轧前对板带钢实行超快速冷却，形成“外硬内软”的变形抗力分布，促进变形由表层向中心区域传递，提高心部变形及变形均匀性，在蛇形轧制的基础上增设差温轧制形成蛇形差温轧制，如图1所示，以达到共同提高板带钢心部变形程度及其变形均匀性的能力。
蛇形差温轧制所出现的板带钢弯曲问题也可以借助差温轧制在板形调控方面的作用，即充分利用板带钢上下表面冷却强度的非对称设置来调控板形。比如，蛇形差温轧后板带钢出现向上弯曲时，可提高板带钢下表面的冷却强度，使得下表层金属产生较高的拉应力，或者降低板带钢上表面的冷却强度，减小上表层金属的拉应力，使得轧后板带钢变得平直。
参见图2，在蛇形差温轧制的基础上，在轧制变形区内施加高频脉冲电流，软化板带钢因超快冷而硬化的表层，从接触摩擦学角度来看，可增加板带钢表面与轧辊的实际接触面积，提高接触界面的剪切力，借助剪切力促进变形由表层向心部传递。
因此，本发明充分利用异步轧制、蛇形轧制、差温轧制和脉冲电流的共同作用来提高板带钢厚度方向变形的均匀性同时保证轧后板形良好。
参照图3～5，一种用于提高热轧板带钢变形均匀性的蛇形差温轧制方法，所涉及到的设备及其布置如图3所示，主要包括：热轧板带钢1、轧机机前辊道2、轧机机前超快冷装置3、脉冲电流装置4、可逆板带轧机5、轧机机后超快冷装置6和轧机机后辊道7。
参见图3～4，在可逆板带轧机5的入口侧和出口侧分别设置轧机机前辊道2和轧机机后辊道7，轧机机前辊道2和轧机机后辊道7的总长度根据轧后板带钢的最长长度而定；轧机机前辊道2相邻的辊子2-1之间设置机前超快冷下喷嘴3-2，在轧机机前辊道2的上方设置可实现90°翻转的机前超快冷上喷嘴3-1，一定数量的机前超快冷上喷嘴3-1和机前超快冷下喷嘴3-2组成了轧机机前超快冷装置3，机前超快冷装置3在安装时应紧靠可逆板带轧机5的入口侧；轧机机后超快冷装置6与轧机机前超快冷装置3对称布置在可逆板带轧机的两侧，形成差温轧制。
参见图3和图5～7，在可逆板带轧机5的下工作辊操作侧轴承座5-5的两侧设置由两个轧机入口侧活塞缸5-1和两个轧机出口侧活塞缸5-3组成的下工作辊5-4操作侧推进机构，在可逆板带轧机5的下工作辊传动侧轴承座5-9的两侧设置由两个轧机入口侧活塞缸5-1和两个轧机出口侧活塞缸5-3组成的下工作辊5-4传动侧推进机构，下工作辊5-4操作侧推进机构与下工作辊5-4传动侧推进机构具有相同的结构(参见图5和图6)，两者对称布置在下工作辊5-4中心线两侧(参见图7)，在轧机机架5-2加工盲孔用于安装轧机入口侧活塞缸5-1和轧机出口侧活塞缸5-3，通过轧机入口侧活塞缸5-1和轧机出口侧活塞缸5-3位置和压力的控制可实现下工作辊5-4与上工作辊5-6之间的错位，形成蛇形轧制。将轧机机前超快冷装置3和轧机机后超快冷装置6分别安装在具有下工作辊5-4推进机构的可逆板带轧机5的两侧，将蛇形轧制装置与差温轧制装置结合，形成蛇形差温轧制。
参见图2、图3和图5，在上工作辊5-6与下工作辊5-4的操作侧端部分别与脉冲电流装置4的输出端的正极与负极连接，同时做好上工作辊5-6和下工作辊5-4与上支撑辊5-7、下支撑辊5-8、轧机机架5-2及其他***物体的绝缘，通过脉冲电流装置4对变形区内热轧板带钢1进行局部超快速加热，软化因超快冷而硬化的表层，提高变形区剪应力，促进变形由表层向心部传递，与蛇形差温轧制共同作用，达到提高热轧板带钢1厚度方向变形均匀性的目的。
参见图1和图3，由于蛇形轧制上工作辊5-6和下工作辊5-4线速度的不一致，会出现的板带钢弯曲问题。一方面利用上工作辊5-6和下工作辊5-4之间的错位所形成的蛇形轧制特有的反弯区，达到抑制热轧板带钢1弯曲的目的；另一方面可借助轧机机前超快冷装置3和机后超快冷装置6来调控轧后板形，即充分利用板带钢上下表面冷却强度的非对称设置来调控板形。比如，蛇形差温轧后热轧板带钢1出现向上弯曲时，可提高热轧板带钢1下表面的冷却强度，使得热轧板带钢1下表层金属产生较高的拉应力，或者降低热轧板带钢1上表面的冷却强度，降低热轧板带钢1上表层金属的拉应力，使得轧后板带钢变得平直，进而保证板形的良好。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于提高热轧板带钢变形均匀性的蛇形差温轧制方法，其特征在于：通过异步轧制在变形区形成搓轧区，搓轧区所产生的剪应力促进变形由表层向中心传递；
在异步轧制的基础上将慢速工作辊沿轧制方向移动或将快速工作辊沿轧制的反方向移动，形成搓轧区和反弯区，利用反弯区的反弯力抑制板带钢弯曲，形成蛇形轧制；
在轧前对板带钢实行超快速冷却，形成“外硬内软”的变形抗力分布，在蛇形轧制的基础上增设差温轧制形成蛇形差温轧制；
蛇形差温轧制的区域形成轧制变形区，在轧制变形区内施加高频脉冲电流，增加板带钢表面与轧辊的实际接触面积，提高接触界面的剪切力，借助剪切力促进变形由表层向心部传递。
2.根据权利要求1所述的用于提高热轧板带钢变形均匀性的蛇形差温轧制方法，其特征在于：通过差温轧制，利用板带钢上下表面冷却强度的非对称设置来调控板形。
3.根据权利要求2所述的用于提高热轧板带钢变形均匀性的蛇形差温轧制方法，其特征在于：当蛇形差温轧后板带钢出现向上弯曲时，提高板带钢下表面的冷却强度，使得下表层金属产生拉应力，或者降低板带钢上表面的冷却强度，减小上表层金属的拉应力，使得轧后板带钢变得平直。
4.一种用于提高热轧板带钢变形均匀性的蛇形差温轧制装置，其特征在于：包括热轧板带钢(1)、轧机机前辊道(2)、轧机机前超快冷装置(3)、脉冲电流装置(4)、可逆板带轧机(5)、轧机机后超快冷装置(6)和轧机机后辊道(7)，所述轧机机前辊道(2)设置在所述可逆板带轧机(5)的入口侧，所述轧机机后辊道(7)设置在所述可逆板带轧机(5)的出口侧，所述轧机机前超快冷装置(3)设置在所述轧机机前辊道(2)与可逆板带轧机(5)之间，所述轧机机后超快冷装置(6)设置在所述轧机机后辊道(7)与可逆板带轧机(5)之间，所述可逆板带轧机(5)包括下工作辊操作侧轴承座(5-5)、下工作辊(5-4)、上工作辊(5-6)，所述下工作辊操作侧轴承座(5-5)位于所述可逆板带轧机(5)的下工作辊(5-4)操作侧，所述下工作辊操作侧轴承座(5-5)的两侧分别设置有下工作辊操作侧推进机构，所述下工作辊操作侧推进机构由两个轧机入口侧活塞缸(5-1)和两个轧机出口侧活塞缸(5-3)组成，所述可逆板带轧机(5)的下工作辊传动侧还设置有下工作辊传动侧推进机构，所述下工作辊传动侧推进机构与下工作辊操作侧推进机构对称布置在下工作辊(5-4)中心线的两侧，在所述上工作辊(5-6)与下工作辊(5-4)的操作侧端部分别与脉冲电流装置(4)的输出端的正极与负极连接。
5.根据权利要求4所述的用于提高热轧板带钢变形均匀性的蛇形差温轧制装置，其特征在于：所述轧机机前辊道(2)和轧机机后辊道(7)的总长度根据板带钢的最长长度而定。
6.根据权利要求4所述的用于提高热轧板带钢变形均匀性的蛇形差温轧制装置，其特征在于：所述轧机机前超快冷装置(3)位于所述可逆板带轧机(5)的入口侧，所述轧机机后超快冷装置(6)位于所述可逆板带轧机(5)的出口侧，所述轧机机前超快冷装置(3)与所述轧机机后超快冷装置(6)对称设置。
7.根据权利要求4所述的用于提高热轧板带钢变形均匀性的蛇形差温轧制装置，其特征在于：所述轧机机前辊道(2)包括若干个辊子(2-1)，所述轧机机前超快冷装置(3)包括机前超快冷上喷嘴(3-1)和机前超快冷下喷嘴(3-2)，所述机前超快冷下喷嘴(3-2)设置在相邻的所述辊子(2-1)之间，所述机前超快冷上喷嘴(3-1)与所述轧机机前辊道(2)上下对应设置，所述轧机机前超快冷装置(3)与所述轧机机后超快冷装置(6)的结构相同。
8.根据权利要求4所述的用于提高热轧板带钢变形均匀性的蛇形差温轧制装置，其特征在于：所述下工作辊传动侧推进机构与下工作辊操作侧推进机构的结构相同。
9.根据权利要求4所述的用于提高热轧板带钢变形均匀性的蛇形差温轧制装置，其特征在于：所述轧机机架(5-2)上开设有盲孔，所述轧机入口侧活塞缸(5-1)和轧机出口侧活塞缸(5-3)安装在所述轧机机架(5-2)的盲孔上。
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