一种棒材生产线大间距无孔型的轧制装置及轧制方法

摘要

本发明公开了一种棒材生产线大间距无孔型的轧制装置及轧制方法，装置包括：安装在底座上的盒体，盒体的一端设置有水平辊支架，盒体的另一端设置有导卫尖，盒体上设置有立导辊，水平辊支架上设置有水平导辊，水平辊支架连接有喇叭口。方法包括:第一步加热，第二步轧制中轧机组和精轧机组之间距离有38-45m；第三步冷却；第四步精整。此轧线能顺利实现生产是一种高科技的生产技术，突破了无孔型轧制的瓶颈，为工业化大规模生产鉴定了基础理论，提升了我国金属加工变形的理论。本发明轧制产量高，生产成本低。轧辊可重复使用，降低轧辊消耗；提高生产作业率，提高生产产量；降低电机电耗；提高企业市场竞争力。

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，具体地说是一种适用于钢铁厂棒材生产线大间距无 孔型的轧制装置及轧制方法。

背景技术

无孔型轧制是一种崭新的轧制技术，是指在无槽的轧辊上轧制高宽比较大 的轧件，即按常规轧法时是将有轧槽的轧辊改为平辊轧制，轧件不与孔型侧壁 接触的轧制。它不仅应用于高线和棒材的粗中轧机组，而且应用于棒材轧制精 轧机组、高线的预精轧机组，应用于钢坯轧机。无孔型轧制技术在减少轧制费 用，提高轧机效率及降低能量消耗等方面都具有相当的效果。

前几年，钢铁厂棒材生产线采用无孔型轧制机架间距最大只有10m，机架之 间有2.8m，因此，专家得出一个结论：无孔型轧制在超过10m以上的机架间距 无法轧钢，生产只能在粗轧机组之内实现，限制了无孔型轧制的新技术高科技 发展，同时，棒材生产线的产量不高，不能达到令人满意的地步；导致生产成 本居高不下，企业明显缺少市场竞争力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对以上现有技术存在缺点，提出一种适 用于钢铁厂棒材生产线无孔型轧制中轧机组和精轧机组大间距的轧制装置及轧 制方法，本发明能够提高轧制生产线的作业率，提高产品产量，降低生产成本。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种棒材生产线大间距无孔型的轧制装置，包括底座，及安装在底座上的 盒体，所述盒体的一端设置有水平辊支架，盒体的另一端设置有导卫尖，所述 盒体上设置有立导辊，所述水平辊支架上设置有水平导辊，水平辊支架连接有 喇叭口。

进一步的，所述装置中：

所述设置在盒体上的立导辊有四个，分别为两个前立导辊和两个后立导辊， 且在两个前立导辊和两个后立导辊之间设置有主调螺杆。

所述设置在水平辊支架上的水平导辊有两个，且沿水平辊支架上下平行分 布。

所述喇叭口通过锁紧螺母固定于水平辊支架上。

相应地，本发明还给出了一种棒材生产线大间距无孔型的轧制方法，包括 下述步骤:

第一步加热

钢坯在加热炉内步进边被加热，当钢坯步进至加热炉出炉辊道时，然后由 炉内出炉辊道送到炉外出炉辊道上；

第二步轧制

1）出炉后的钢坯由出炉辊道运送至粗轧机组进入第一架轧机进行轧制；

2）钢坯在粗轧机组，采用无孔型轧制装置轧制，轧成粗轧方断面；飞剪切 去此方断面轧件的头部和尾部，再进入中轧机组轧制，轧成中轧方断面；切头 后轧件继续进入精轧机组轧制，得到成品断面的螺纹钢；其中，中轧机组和精 轧机组之间距离有38-45m；

第三步冷却

1）精轧机组轧出的需要进行穿水冷却的轧件，进入设置在精轧机组后的穿 水冷却装置进行冷却，可使带肋钢筋提高强度等级；不需要进行穿水冷却的轧 件通过辊道直接输送到倍尺剪，进行分段剪切；水冷后的轧件继续送往倍尺分 段飞剪机处，由倍尺分段飞剪机前夹送辊夹住送入分段飞剪，剪切成适应冷床 长度的商品材倍尺长度；

2）分段后的倍尺轧件由冷床输入辊道和液压驱动的制动拨料装置送到步进 式冷床的齿槽内，轧件在拨料装置拨送过程中，依靠轧件与制动块之间的滑动 摩擦制动停止；轧件在矫直板段渡过高温阶段后，被送至冷床的齿条段上进行 冷却。轧件在冷床上边冷却边步进前进，在齿条末段通过对齐辊道将轧件一端 对齐，然后再由动齿条将轧件送到冷床末端的步进链条装置上，步进链依不同 的成品规格以不同的步距步进动作，形成不堆叠的密排钢材层；当步进链上收 集的轧件根数达到冷剪机剪切根数时，设置在步进链下方的卸钢小车升起，托 起链条上的钢材层，将其平移至冷床输出辊道上；

第四步精整

将由冷床输出辊道送来的成排倍尺轧件剪切成商品材长度，由辊道送到移 送台架前的辊道上，由移钢小车将倍尺轧件从输送辊道移送到过跨检查台架上， 经检查和自动计数后，落入收集辊道，打捆，成品称重，堆场存放。

进一步的，本发明方法中：

所述钢坯在加热炉内步进边被加热温度为1000-1050℃。

所述粗轧机组轧机型号Φ550×6，粗轧机组6#机架方断面为□65mm。

所述中轧机组轧机型号Φ450×6，中轧机组12#机架方断面为□30mm。

所述精轧机组轧机型号Φ350×6，精轧成品断面Φ12-Φ40mm。

所述粗轧机组各机架间、粗中轧机组间以及中轧机组前五架间轧件采用微 张力控制轧制；在中轧机组十一和十二机架之间、中精轧机组间以及在精轧机 组各机架之间设有活套，轧件可实现无张力活套控制轧制；全轧线轧机采用平 立交替布置，实现无扭转轧制。

所述第三步骤2）中轧件在矫直板段渡过高温阶段的温度为800-900℃， 再送至冷床的齿条段上轧件温度为750-800℃。

本发明在金属加工变形方面为了无孔型轧制顺利进行，专门设计了一种新 型的无孔型轧制导卫装置，其装置为前后分体布置、更换和换槽非常方便的导 卫装置，其合理的内腔尺寸和耐磨合金镶入滑板，可防止轧件窜移、扭转和脱 方等，导卫耐磨实用牢靠。

本发明在中轧机组和精轧机组之中心距设定为38-45m的大间距，采用无孔 型轧制新工艺轧制的钢坯经中轧机组轧制后，由于中轧12#机架方断面为□30 mm，在中轧机组和精轧机组之间大距离情况下，容易造成轧件在中轧机组和精 轧机组间堆钢；或堆拉系数控制不当，造成轧件在其两机组间堆拉钢，螺纹钢 纵筋和横筋不合格；同时，造成轧线废品量上升，作业率下降，轧线的产量达 不到满意效果。

而本发明突破了无孔型轧制连续机架数不能超过4架次、机架间中心距不 能大于10m等的技术瓶颈，合理应用金属塑性变形原理、金属最小阻力原理、 型钢孔型设计、秒流量相等原理等，优化设计各道次的轧件断面尺寸和轧制参 数、宽展分析和角部变化特点、合理设计和布置导卫，取得轧机间距的突破。

轧件断面和轧制参数设计：根据钢铁公司设备状况,为提高轧制稳定性,无 孔型轧制试验采用方-矩-方孔型。通过对现场实际参数的收集,采用回归法 建立了适用于棒线材无孔型轧制的宽展计算公式,总结出了各道次的压下变形 规律,优化了工艺规程。

无孔型轧制角部特点：无孔型轧制时由于存在翻平宽展,因而使轧件的4个 角每道次都在变化。实践证明,由于设计了合理的轧制参数,在翻平宽展和鼓 形宽展的作用下,轧件角部是由圆弧和直线构成的圆边钝角。这种圆边钝角能 有效地避免应力集中和产生裂纹。

轧机间距取得的突破：摩根公司和布兹波罗公司设计的4机架紧凑式无孔 型轧机中心距为1.22m,POMINI公司设计的4机架无孔型轧制的轧机中心距为 1.5m,而西安盛日科技试验的轧机中心距打破了通常认为的无孔型轧制技术适 合在紧凑式布置轧机上应用的局限。

原来传统的孔型轧制，轧辊和导卫等工艺备件共用性差,轧辊使用寿命低， 轧制能耗大,轧机共用坯料差,作业率和成材率低；原来的无孔型轧制工艺在 大间距机架间轧制，过钢成功率低，作业率和年产量很低，未成功应用轧制原 理。

本发明无孔型轧制在中轧机组和精轧机组之中心距有38-45m，突破了常规 金属加工变形的方式，突波了无孔型轧制瓶颈，为工业化大规模生产鉴定了基 础，提升了我国金属加工变形的模式。

本发明大间距无孔型轧制技术具有以下特点:(1)轧辊使用周期加长,可返 修次数增加,最终报废直径远大于同类型的带槽轧辊,轧辊硬度层得以充分利 用。(2)轧辊磨损均匀,车削量小,大大简化了车削加工操作。(3)轧辊辊身可 充分利用,大大降低了辊耗。由于没有轧槽侧壁斜度和轧辊边墙的限制,辊身 长度的利用率可提高20%～30%。(4)轧辊共用度高,贮备量显著减少。(5)简化 了相应的导卫装置。(6)消除了孔型轧制中轧件高度方向的速度差,轧件变形更 加均匀,降低了轧制负荷。(7)调整操作便捷,相比孔型轧制大大减少了品种倒 换时轧机的更换数量,同时通过调整辊缝即可轧制出所需的轧件尺寸,可以快 速实现稳定轧制。(8)产品质量好,成材率高。

采用本发明后，产生巨大的社会效益：

1.轧辊消耗年经济效益为：10支/年×1.8万元/支＋20支/年×1.3万元/ 支＝44.00万元/年；

2.减少轧辊加工费节约效益；

3.提高作业率：每天节省10分钟，按照全年有效作业天数300天计算：（10 分钟×300天）÷1440分钟/天×3300吨＝6874.00吨；

年经济效益为：6874吨×300元＝206.22万元；

4.降低电耗：

6.30kwh/吨×0.35元/kwh×1000000吨＝220.50万元

钢铁公司在每条线无孔型轧制项目效益：

合计44.00+206.22+220.50=470.72万元。

附图说明

图1是本发明装置结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3是本发明工艺流程图。

图中：1、导卫尖；2、盒体；3、水平辊支架；4、喇叭口；5、前立导辊； 6、后立导辊；7、水平导辊；8、底座；9、调整螺母；10、T型压紧螺杆；11、 主调螺杆；12、锁紧螺母。

1-1、粗轧机组 2-1、1#飞剪 3-1、中轧机组 4-1、2#飞剪 5-1、精轧 机组。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。

本实施例装置如图1所示，一种棒材生产线大间距无孔型的轧制装置，包 括底座8，及安装在底座8上的盒体2，盒体2通过调整螺母9与底座8相连， 盒体2的右端设置有水平辊支架3，水平辊支架3通过T型压紧螺杆10与底座 8相连；盒体2的前端部设置有导卫尖1，盒体2中部设置有立导辊，水平辊支 架3上设置有水平导辊7，水平导辊7有两个，且沿水平辊支架3上下平行分布， 把水平导辊7安装在水平辊支架3内，导辊调整灵活得当；并且，水平辊支架7 连接有喇叭口4。

参见图2并结合图1所示，设置在盒体2上的立导辊有四个，分别为两个 前立导辊5和两个后立导辊6，且在两个前立导辊5和两个后立导辊6之间设置 有主调螺杆11。喇叭口4通过锁紧螺母12固定于水平辊支架3上。

参见图3所示，生产线主要由以下部分构成，分别为粗轧机组1-1、1#飞剪 2-1、中轧机组3-1、2#飞剪4-1、精轧机组5-1。本发明采取了上述无孔型的轧 制装置作为粗轧机组1-1、中轧机组3-1和精轧机组5-1的设备来使用，其中： 粗轧机组1-1和中轧机组3-1间距有9.4m，中轧机组3-1和精轧机组5-1间距 有43m。

某钢铁股份有限公司棒材生产线粗中轧机组采用无孔型大间距轧制的新技 术，精轧采用切分轧制，生产Φ12-Φ40mm螺纹钢，实施方式如下：

1、加热

钢坯在加热炉内边步进边被加热，当钢坯步进至加热炉出炉辊道时，被均 匀地加热到1050℃，然后由炉内出炉辊道送到炉外出炉辊道上。

2、轧制

2.1、出炉后的钢坯由出炉辊道运送至粗轧机组进入第一架轧机进行轧制。 如果由于某种原因，钢坯不能送入轧机，废坯剔除装置将钢坯移送到剔除台架 上，再由吊车将钢坯吊放在出炉辊道旁的过跨小车上，由过跨小车将钢坯送回 原料跨。

2.2、钢坯在Φ550×6粗轧机组，采用无孔型轧制的新技术轧制6个道次， 轧成□65mm之断面；经粗轧机组后飞剪切去肥大且温度较低的头和尾，再进入 Φ450×6中轧机组轧制6个道次，轧成□30mm方断面；切头后轧件继续进入 Φ350×6精轧机组，依产品规格不同，轧制4--6个道次，生产Φ12-Φ40mm 成品断面的螺纹钢。

粗轧机组各机架间、粗中轧机组间以及中轧机组前五架间轧件采用微张力 控制轧制；在中轧机组五六架间、中精轧机组间以及在精轧机组各机架间设有 活套，轧件可实现无张力活套控制轧制；全轧线轧机采用平立交替布置，实现 无扭转轧制。

3、冷却

3.1、精轧机组轧出的需要进行穿水冷却的轧件，进入设置在精轧机组后 的穿水冷却装置进行冷却，可使带肋钢筋提高强度等级。不需要进行穿水冷却 的轧件通过辊道直接输送到倍尺剪，进行分段剪切。水冷后的轧件继续送往倍 尺分段飞剪机处，由倍尺分段飞剪机前夹送辊夹住送入分段飞剪，剪切成适应 冷床长度的商品材倍尺长度。

3.2、分段后的倍尺轧件由冷床输入辊道和液压驱动的制动拨料装置送到 步进式冷床的齿槽内，轧件在拨料装置拨送过程中，依靠轧件与制动块之间的 滑动摩擦制动停止。轧件在矫直板段渡过高温阶段后，被送至冷床的齿条段上 进行冷却。轧件在冷床上边冷却边步进前进，在齿条末段通过对齐辊道将轧件 一端对齐，然后再由动齿条将轧件送到冷床末端的步进链条装置上，步进链依 不同的成品规格以不同的步距步进动作，形成不堆叠的密排钢材层。当步进链 上收集的轧件根数达到冷剪机剪切根数时，设置在步进链下方的卸钢小车升起， 托起链条上的钢材层，将其平移至冷床输出辊道上。

4、精整

在冷床输出辊道后设有定尺冷剪机，将由冷床输出辊道送来的成排倍尺钢 材剪切成商品材长度。剪切后的钢材由剪后辊道送到移送台架前的辊道上，由 移钢小车快速将钢材组从输送辊道移送到过跨检查台架上，经检查和自动计数 后，落入收集辊道，运往打捆区，进行自动打捆，然后送到成品称进行称重， 送成品堆场存放等待发货。

该项目产品目前已制定了企业标准，并经过国内几家大型钢铁股份公司棒 材轧机生产线成功轧制，轧制带肋钢筋：12～40mm，交货长度：6～12m日产 达到4300吨/天，年产可达110万吨/年，实际试用效果良好。该项目产品的技 术处于国际先进和国内领先水平，在生产中对环境无污染。

上述粗轧机组1和中轧机组3间距有9.4m，中轧机组1和精轧机组3间距 可以是38-45m。

钢坯在加热炉内步进边被加热温度范围可以是1000-1050℃。第三步骤2） 中轧件在矫直板段渡过高温阶段的温度可以为800-900℃，再送至冷床的齿条 段上轧件温度可以为750-800℃。

以上仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，任何 本领域的技术人员在本发明的公开范围内，可很容易进行的改变或变化都涵盖 在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范 围为准。