CN117583381A - 一种82b高碳钢盘条孔型***及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种82B高碳钢盘条孔型***及生产方法，所述***由加热炉出口沿轧机辊道依次设有粗轧机组、第一飞剪、中轧机组、第二飞剪、预精轧机组、第一水箱组、第三飞剪、精轧机组和第二水箱组；轧机辊道的末端连接至吐丝机和斯太尔摩风冷线。本发明在不改造水箱、风机、飞剪等工艺设备的情况下，通过优化预精轧和精轧机组的孔型配置，重新设计孔型***，调整堆拉系数，降低轧制温度和吐丝温度，提高水箱和斯太尔摩风冷线的冷却能力等方法，解决了Φ12.0mm～Φ13.0mm规格82B高碳钢盘条因网状渗碳体超标导致拉拔断裂的问题，并可以有效提升产品的尺寸精度和轧制速度。
Description
技术领域
本发明属于金属线材轧制技术领域，具体涉及一种82B高碳钢盘条孔型***及生产方法。
背景技术
82B高碳钢盘条的规格范围通常是Φ6.5mm～Φ13.0mm主要用于加工预应力钢绞线，它广泛应用于高速公路、大跨度桥梁、高层建筑等工程，发展方向是大规格、高刚度、低松弛、耐腐蚀、大盘重等。由于82B钢及小方坯的凝固特性，很容易产生中心偏析，心部形成网状渗碳体，是造成钢丝拉拔过程中断裂的主要原因。尤其是生产Φ12.0mm～Φ13.0mm等大规格82B盘条时更易出现网状渗碳体。同时目前的生产方法还存在轧制速度受限产量低，尺寸波动大产品精度不高等问题。
现有技术目前存在如下缺陷：(1)82B盘条通常供客户连续冷拉拔，变形比高达84％以上。轧制大规格82B高碳钢线材时，斯太尔摩风机应投入较多，风门100％开启，以获得大风量、大风压对线材进行强冷。以抑制先共析渗碳体组织的析出，否则线材在冷拔过程中易发生脆断。由于一些同类型生产线的风机风量均偏小，生产Φ12.0mm～Φ13.0mm等大规格82B盘条时经常检验出网状渗碳体。(2)轧件进入精轧机组前要使用飞剪切头，受飞剪设备能力限制，预精轧来料的线速度需控制在15.8m/s以下，否则会出现剪切不稳定的情况。所以生产Φ12.0mm的线速度通常限制在38m/s，Φ12.5mm、Φ13.0mm的线速度通常限制在34m/s，产能无法发挥。(3)预精轧各轧机间活套起套时冲击力不稳定，柔和性差，受起套过程中的惯性和响应时间影响，轧件尺寸易出现波动，成品集卷后在7～12圈的位置会出现两旁尺寸偏小的问题，无法完全达到国标要求的C级精度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种82B高碳钢盘条孔型***及生产方法，在不改造水箱、风机、飞剪等工艺设备的情况下，通过优化预精轧和精轧机组的孔型配置，重新设计孔型***，调整堆拉系数，降低轧制温度和吐丝温度，提高水箱和斯太尔摩风冷线的冷却能力等方法，解决了Φ12.0mm～Φ13.0mm等大规格82B高碳钢盘条因网状渗碳体超标导致拉拔断裂的问题，并可以有效提升产品的尺寸精度和轧制速度。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种82B高碳钢盘条孔型***，所述***包括加热炉和轧机辊道，由加热炉出口沿轧机辊道依次设有粗轧机组、第一飞剪、中轧机组、第二飞剪、预精轧机组、第一水箱组、第三飞剪、精轧机组和第二水箱组；所述轧机辊道的末端连接至吐丝机和斯太尔摩风冷线；
所述粗轧机组设有1-6号轧机，所述中轧机组设有7-12号轧机，所述预精轧机组设有13-16号轧机，所述精轧机组设有17-24号轧机；其中，13、15、17、19、21、23号轧机的孔型均为椭圆孔，14、16、18、20、22、24号轧机的孔型均为圆孔。
优选地，还包括活套器，活套器布置在13号和14号轧机之间，以及14号和精轧机组之间。
优选地，所述精轧机组之后连接有第二水箱组，所述第二水箱组包括四台水箱和四段回温辊道，所述回温辊道由导槽和辊轮组成；所述回温辊道的末端连接夹送辊和吐丝机，所述吐丝机连接至斯太尔摩风冷线。
基于上述***的82B高碳钢盘条的生产方法，所述82B高碳钢盘条的规格为Φ12.0mm～Φ13.0mm，包括以下步骤：
步骤1)钢坯经过加热炉加热后，入轧机辊道进行轧制，经粗轧机组轧制后，采用第一飞剪进行切头尾，然后进入中轧机组进行轧制后，再采用第二飞剪进行切头尾；
步骤2)钢坯进入预精轧机组，经13、14号轧机轧制后，15、16号轧机空过，再采用第三飞剪进行切头尾；
步骤3)钢坯进入精轧机组，根据不同的成品规格分别调整参数如下：
当成品规格为Φ12.0mm时，17、18号轧机空过，19号轧机的椭圆孔设置为长轴B＝29.31mm、短轴H＝15.84mm，20号轧机的圆孔设置为半径R＝9.85mm，然后经21-24号轧机轧制后，送出精轧机组；
当成品规格为Φ12.5mm时，17号轧机的椭圆孔设置为长轴B＝32.17mm、短轴H＝16.29mm，18号轧机的圆孔设置为半径R＝9.81mm，然后经19-22号轧机轧制后，23、24号轧机空过，送出精轧机组；
当成品规格为Φ13.0mm时，17号轧机的椭圆孔设置为长轴B＝34.22mm、短轴H＝16.30mm，18号轧机的圆孔设置为半径R＝10.06mm，然后经19-22号轧机轧制后，23、24号轧机空过，送出精轧机组；
步骤4)钢坯经过轧机辊道的轧制后经吐丝机进入斯太尔摩风冷线，制成成品，完成操作。
优选地，所述步骤2)中，根据不同的成品规格，14号轧机出口处的参数调整分别如下：
当成品规格为Φ12.0mm时，14号轧机出口处的轧件尺寸设置为Φ23.0mm，出口线速度设置为10.9m/s；
当成品规格为Φ12.5mm时，14号轧机出口处的轧件尺寸设置为Φ24.1mm，出口线速度设置为10.0m/s；
当成品规格为Φ13.0mm时，14号轧机出口处的轧件尺寸设置为Φ25.6mm，出口线速度设置为9.5m/s。
优选地，所述步骤2)中，钢坯出14号轧机后采用第一水箱组进行预水冷，保证入精轧机组的温度小于910℃。
优选地，所述步骤3)中，送出精轧机组的钢材采用第二水箱组进行水冷，保证吐丝温度小于870℃。
本发明的有益效果如下：
(1)采用本发明的孔型***和控轧控冷方法生产的Φ12.0mm～Φ13.0mm规格82B高碳钢盘条，可以完全消除2.0级以上的网状渗碳体。且钢材抗拉强度均值稳定在1180MPa以上，断面收缩率均值稳定在36％以上，索氏体率85％以上，晶粒度细于7级，产品时效偏差减少，抗拉强度在20MPa以内，面缩率在10％以内。能够保证Φ12.0mm～Φ13.0mm规格82B高碳钢盘条工艺性能稳定。
(2)采用本发明的孔型***和控轧控冷方法，各规格的成品实际轧制速度可以提升2.0～4.0m/s，小时产能可以提升6％～8％，具体如下表1所示。
表1现有技术与本发明的对比
(3)采用本发明的孔型***和控轧控冷方法，成品尺寸精度得到了有效提升，解决了头部7～12圈的位置出现两旁尺寸偏小的问题，完全满足国标C级精度的要求，减少了修剪圈数，成材率可提升0.4％～0.6％。
(4)本发明通过空过预精轧机组的15、16号轧机，在精轧机组增加23、24号轧机的方法，降低了轧件入精轧机组的线速度，通过延长预精轧后水箱冷却时间的方法，降低了入精轧温度，减小了轧件在精轧机组内的轧制升温。通过这种方法，降低了吐丝温度，减少了轧件芯部的热能。使轧件在斯太尔摩线上自回火时间减少，避免了网状渗碳体的产生。
(5)采用本发明的孔型***和控轧控冷方法生产的82B高碳钢盘条，质量可以完全满足客户要求，同时为企业节省了大量技改投资，并降低了生产成本。
附图说明
图1为82B高碳钢盘条孔型***的结构示意图；
图2为82B高碳钢精轧后处理流程的结构示意图；
图1-2中：1-24、轧机；25、加热炉；26、粗轧机组；27、第一飞剪；28、中轧机组；29、第二飞剪；30、预精轧机组；31、第一水箱组；32、第三飞剪；33、精轧机组；34、第二水箱组；35、回温辊道；36、夹送辊；37、吐丝机；38、斯太尔摩风冷线；39、水箱；
图3为Φ12.0mm精轧机孔型***配置参数；
图4为Φ12.5mm精轧机孔型***配置参数；
图5为Φ13.0mm精轧机孔型***配置参数；
图6为网状渗碳体的金相图(比例尺20μm)：A为现有技术生产的Φ13.0mm规格82B高碳钢盘条，B为实施例1生产的Φ13.0mm规格82B高碳钢盘条。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
一种82B高碳钢盘条孔型***，如图1所示，包括加热炉25和轧机辊道，由加热炉25的出口沿轧机辊道依次设有粗轧机组26、第一飞剪27、中轧机组28、第二飞剪29、预精轧机组30、第一水箱组31、第三飞剪32、精轧机组33和第二水箱组34。
如图1所示，所述粗轧机组26设有1-6号轧机，所述中轧机组28设有7-12号轧机，所述预精轧机组30设有13-16号轧机，所述精轧机组33设有17-24号轧机；其中，13、15、17、19、21、23号轧机的孔型均为椭圆孔，14、16、18、20、22、24号轧机的孔型均为圆孔。
还包括活套器，活套器布置在13号和14号轧机之间，以及14号和精轧机组33之间，其作用是消除轧机间的张力，防止轧件尺寸波动。
如图2所示，在精轧机组33后连接有第二水箱组34，第二水箱组34包括四台水箱39和四段回温辊道35；回温辊道35由导槽和辊轮组成，其作用是运输轧件并把轧件芯部的热量传递到表面，防止表面冷却不均匀；回温辊道35的末端连接夹送辊36和吐丝机37，吐丝机37连接至斯太尔摩风冷线38。
各机组间设置的飞剪用于切头尾和事故碎断，精轧机组33前后设置的水箱组可以控制入精轧温度和吐丝温度，吐丝机37后采用斯太尔摩风冷线38冷却。
一种Φ12.0mm～Φ13.0mm规格82B高碳钢盘条的生产方法，具体步骤如下：
(1)钢坯经过加热炉25加热后，入轧机辊道进行轧制，经粗轧机组26轧制后，采用第一飞剪27进行切头尾，然后进入中轧机组28进行轧制后，再采用第二飞剪29进行切头尾。
(2)钢坯进入预精轧机组30，经13、14号轧机轧制后，15、16号轧机空过，钢坯出14号轧机后采用第一水箱组31进行预水冷，保证入精轧机组33的温度小于910℃，再采用第三飞剪32进行切头尾。
根据不同的成品规格，14号轧机出口处的参数调整分别如下：
当成品规格为Φ12.0mm时，14号轧机出口处的轧件尺寸设置为Φ23.0mm，出口线速度设置为10.9m/s；
当成品规格为Φ12.5mm时，14号轧机出口处的轧件尺寸设置为Φ24.1mm，出口线速度设置为10.0m/s；
当成品规格为Φ13.0mm时，14号轧机出口处的轧件尺寸设置为Φ25.6mm，出口线速度设置为9.5m/s。
入精轧速度从现有技术的最高15.6m/s降低到10.9m/s以下，通过现场的流量计运行数据查询，预水冷箱(第一水箱组31)每台水箱的流量从94m3/h提高到130m3/h，提升38％，之后轧件入精轧机仍然可以均匀回火。
SWRH82B高碳盘条最理想的组织应是细珠光体，即索氏体组织。在相变前奥氏体应具有较大的过冷度和冷却速度，以提高相变动力和避免网状渗碳体产生；达到相变点后应使盘条缓慢冷却，保证充分的相变时间，以利于提高盘条索氏体比例。大规格Φ12.0mm～Φ13.0mm规格82B钢种线材芯部热能高热容量大，轧件在斯太尔摩线上自回火时间长，需加大风机风量才能避免网状渗碳体产生。由于现有技术的生产线风机配置均偏小，再加大风量需投资进行风机改造，因此可以换一个思路，在吐丝前提前减少轧件的芯部热能，减少自回火时间。
理论上讲，高碳钢奥氏体化温度越低，晶粒越不容易长大，奥氏体晶粒越细小。因此可以通过控制终轧温度来控制相变前奥氏体的晶粒度，从而提高高碳硬线钢的力学性能。降低入精轧机温度是降低终轧温度的关键方法，对于大规格82B盘条，入精轧机温度的降低同时也减少了轧件的芯部热能。
采用降低轧件入精轧机的轧制速度，增加精轧机前水箱冷却的流量，延长冷却时间的方法，可以降低入精轧机的轧制温度。入精轧机线速度降低，轧件经水箱冷却后回火时间延长，入精轧前表面回火均匀，能够保证成品金相组织的均匀性。且降低轧件入精轧机的轧制速度，可以解决受飞剪设备能力限制无法提速的问题。
为保证连轧过程的正常进行，必须使通过连轧机组各个机座的金属秒流量保持相等，所以增加成品速度降低入精轧机的轧制速度，需增加入精轧机的轧件断面积。因此采用空过15、16号轧机，在精轧机组增加23、24号轧机的方案进行设计，同时取消了14-16号轧机间的两部活套器，转移到精轧机组实施微张力轧制，可以提高轧件的尺寸精度，解决成品在7～12圈的位置上出现两旁尺寸偏小的问题。
现有技术的孔型布置如下表2所示，其中各孔型代码数据均由美国摩根公司设计，属于公开数据，在此不一一列出。
表2现有技术中Φ12.0mm～Φ13.0mm规格的孔型配置
表2注：N、Q、S、U为椭圆孔型代码；P、R、T、成品为圆孔型代码。
本实施例的预精轧机组30和精轧机组33的孔型配置如下表3所示：
表3本实施例Φ12.0mm～Φ13.0mm规格的孔型配置
表3注：N、X、S、U为椭圆孔型代码；P、Y、T、成品为圆孔型代码。
(3)钢坯进入精轧机组33，根据不同的成品规格分别调整参数如下：
当成品规格为Φ12.0mm时，17、18号轧机空过，如表3、图3所示，19号轧机的椭圆孔X1设置为长轴B＝29.31mm、短轴H＝15.84mm，20号轧机的圆孔Y1设置为半径R＝9.85mm，然后经21-24号轧机(孔型***的配置仍然按表2所示现有技术依次为S1、T1、U1、成品)轧制后，送出精轧机组33；
当成品规格为Φ12.5mm时，如表3、图4所示，17号轧机的椭圆孔X2设置为长轴B＝32.17mm、短轴H＝16.29mm，18号轧机的圆孔Y2设置为半径R＝9.81mm，然后经19-22号轧机(孔型***的配置仍然按表2所示现有技术依次为S2、T2、U2、成品)轧制后，23、24号轧机空过，送出精轧机组33；
当成品规格为Φ13.0mm时，如表3、图5所示，17号轧机的椭圆孔X3设置为长轴B＝34.22mm、短轴H＝16.30mm，18号轧机的圆孔Y3设置为半径R＝10.06mm，然后经19-22号轧机(孔型***的配置仍然按表2所示现有技术依次为S2、T2、U2、成品)轧制后，23、24号轧机空过，送出精轧机组33；
送出精轧机组33的钢坯采用第二水箱组34进行水冷，保证吐丝温度小于870℃。
(4)钢坯经过轧机辊道的轧制后经吐丝机37进入斯太尔摩风冷线38，斯太尔摩风冷线38的风机参数可以按现有技术进行设定，具体如下表4所示，最终制成成品，完成操作。
表4Φ12.0mm～Φ13.0mm规格82B高碳钢盘条风机参数
表4注：风机开启度100％时的风量为180000m3/h。
本实施例与现有技术生产的Φ12.0mm、Φ12.5mm、Φ13.0mm规格82B高碳钢盘条性能测试对比如下表5所示：
表5Φ12.0mm～Φ13.0mm规格82B高碳钢盘条性能测试对比
如表5所示，本实施例生产的Φ12.0mm～Φ13.0mm规格82B高碳钢盘条，钢材抗拉强度均值稳定在1180MPa以上，断面收缩率均值稳定在36％以上，索氏体率85％以上，晶粒度细于7级，产品时效偏差减少，抗拉强度在20MPa以内，面缩率在10％以内。
如图6所示，在现有技术生产的Φ13.0mm规格82B高碳钢盘条的金相图中可以明显看出有细小的白色线状条纹(图6中A)，此即为2.0级以上的网状渗碳体，而此白色线状条纹在本实施例生产的Φ13.0mm规格82B高碳钢盘条的金相图中则完全不存在(图6中B)，说明本实施例的方法完全消除了2.0级以上的网状渗碳体。
本实施例与现有技术生产的Φ12.0mm、Φ12.5mm、Φ13.0mm规格82B高碳钢盘条尺寸测试对比如下表6所示：
表6Φ12.0mm～Φ13.0mm规格82B高碳钢盘条尺寸测试对比
如表6所示，本实施例生产的Φ12.0mm～Φ13.0mm规格82B高碳钢盘条，成品尺寸精度得到了有效提升，由于尺寸的最小值提高了，因此解决了头部7～12圈的位置出现两旁尺寸偏小的问题，完全满足国标C级精度的要求，减少了修剪圈数，成材率可提升0.4％～0.6％。
以上所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。本发明的保护范围以权利要求书要求的范围为准，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
Claims (7)
1.一种82B高碳钢盘条孔型***，其特征在于，所述***包括加热炉和轧机辊道，由加热炉出口沿轧机辊道依次设有粗轧机组、第一飞剪、中轧机组、第二飞剪、预精轧机组、第一水箱组、第三飞剪、精轧机组和第二水箱组；所述轧机辊道的末端连接至吐丝机和斯太尔摩风冷线；
所述粗轧机组设有1-6号轧机，所述中轧机组设有7-12号轧机，所述预精轧机组设有13-16号轧机，所述精轧机组设有17-24号轧机；其中，13、15、17、19、21、23号轧机的孔型均为椭圆孔，14、16、18、20、22、24号轧机的孔型均为圆孔。
2.根据权利要求1所述的一种82B高碳钢盘条孔型***，其特征在于，还包括活套器，活套器布置在13号和14号轧机之间，以及14号和精轧机组之间。
3.根据权利要求1所述的一种82B高碳钢盘条孔型***，其特征在于，所述精轧机组之后连接有第二水箱组，所述第二水箱组包括四台水箱和四段回温辊道，所述回温辊道由导槽和辊轮组成；所述回温辊道的末端连接夹送辊和吐丝机，所述吐丝机连接至斯太尔摩风冷线。
4.基于权利要求1-3任一项所述***的82B高碳钢盘条的生产方法，其特征在于，所述82B高碳钢盘条的规格为Φ12.0mm～Φ13.0mm，包括以下步骤：
步骤1)钢坯经过加热炉加热后，入轧机辊道进行轧制，经粗轧机组轧制后，采用第一飞剪进行切头尾，然后进入中轧机组进行轧制后，再采用第二飞剪进行切头尾；
步骤2)钢坯进入预精轧机组，经13、14号轧机轧制后，15、16号轧机空过，再采用第三飞剪进行切头尾；
步骤3)钢坯进入精轧机组，根据不同的成品规格分别调整参数如下：
当成品规格为Φ12.0mm时，17、18号轧机空过，19号轧机的椭圆孔设置为长轴B＝29.31mm、短轴H＝15.84mm，20号轧机的圆孔设置为半径R＝9.85mm，然后经21-24号轧机轧制后，送出精轧机组；
当成品规格为Φ12.5mm时，17号轧机的椭圆孔设置为长轴B＝32.17mm、短轴H＝16.29mm，18号轧机的圆孔设置为半径R＝9.81mm，然后经19-22号轧机轧制后，23、24号轧机空过，送出精轧机组；
当成品规格为Φ13.0mm时，17号轧机的椭圆孔设置为长轴B＝34.22mm、短轴H＝16.30mm，18号轧机的圆孔设置为半径R＝10.06mm，然后经19-22号轧机轧制后，23、24号轧机空过，送出精轧机组；
步骤4)钢坯经过轧机辊道的轧制后经吐丝机进入斯太尔摩风冷线，制成成品，完成操作。
5.根据权利要求4所述的82B高碳钢盘条的生产方法，其特征在于，所述步骤2)中，根据不同的成品规格，14号轧机出口处的参数调整分别如下：
当成品规格为Φ12.0mm时，14号轧机出口处的轧件尺寸设置为Φ23.0mm，出口线速度设置为10.9m/s；
当成品规格为Φ12.5mm时，14号轧机出口处的轧件尺寸设置为Φ24.1mm，出口线速度设置为10.0m/s；
当成品规格为Φ13.0mm时，14号轧机出口处的轧件尺寸设置为Φ25.6mm，出口线速度设置为9.5m/s。
6.根据权利要求4所述的82B高碳钢盘条的生产方法，其特征在于，所述步骤2)中，钢坯出14号轧机后采用第一水箱组进行预水冷，保证入精轧机组的温度小于910℃。
7.根据权利要求4所述的82B高碳钢盘条的生产方法，其特征在于，所述步骤3)中，送出精轧机组的钢材采用第二水箱组进行水冷，保证吐丝温度小于870℃。
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