高速线材组合式少机架终成型机组及轧制工艺

摘要

本发明公开了一种高速线材组合式少机架终成型机组及轧制工艺，包括第一轧制道次机架、第二轧制道次机架和第三轧制道次机架，第三轧制道次机架包括三个成120°等分布置的工作辊，第一和第二轧制道次延伸率分别为1.0～1.4，第三轧制道次延伸率为1.0～1.2，且三个轧制道次的总轧制延伸率为1.0～1.8。本发明第三轧制道次机架采用了三辊孔型，三辊孔型有利于降低宽展效应，提高轧件延伸率，其宽展的降低减少了变形温升，其在轧件内产生的应力有利于轧件变形，横截面上压下更加均匀；同时轧件在三辊孔型中的延伸范围广，只需适当调整孔型辊缝，即可在同一孔型内实现较大范围内不同规格的轧制；且与传统机组相比，其轧机数量少，设备投资低。

说明书

技术领域

本发明涉及一种轧制设备及轧制工艺，特别涉及一种高速线材轧制设备和轧制工艺。

背景技术

线材作为钢铁行业的重要产品之一，广泛用于建筑、机械及金属制品行业。近年来，产量持续增加，2012年产量达到中国钢铁总量的25%。

众所周知，钢铁生产需要消耗大量的能源，且对环境影响巨大，在当前能源与环境要求日益苛刻的条件下，降低生产能耗与提高钢材产品性能之间的矛盾愈演愈烈。

采用连铸连轧、热装热送、控轧控冷等方式可以有效降低能耗，同时可以在不添加微合金元素的前提下，通过低温大压下及快速冷却等生产方式，使得奥氏体晶粒得到细化，进而细化最终产品组织，通过细晶强化获得具有强度、良好塑性的产品。

采用低温大压下及快速冷却工艺可以有效细化晶粒，目前高速线材终轧工序主要通过摩根RSM减定径机组(Reducing&Sizing Mill)、达涅利TMB双模块机组(Twin Module Block)及西马克FRS柔性减定径机组(Flexible Reducing&Sizing)等装备来实现控制轧制的变形量及变形温度，其轧制道次为四道次或者两道次，采用椭圆-圆-圆-圆孔型系统。然而，采用传统减定径技术及装备存在如下缺点，轧机数量多、工程投资较大、孔型系统复杂，导致工艺技术控制系统及生产管理复杂，变速箱的速比档位多且机械结构复杂，进一步增加了机械投资成本，且速比档位繁多的同时带来了利用率低的负面影响，如生产Φ5.0mm～Φ25.0mm规格范围内的产品，速比可能只用到256种中的10余种。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种高速线材组合式少机架终成型机组及轧制工艺，以达到降低投资、简化机械设备结构、减少变速箱速比、提高机械装备利用率等目的。

本发明高速线材组合式少机架终成型机组，包括顺次布置的第一轧制道次机架、第二轧制道次机架和第三轧制道次机架，所述第一轧制道次机架包括两个工作辊、且两工作辊构成的孔型为椭圆形，所述第二轧制道次机架包括两个工作辊、且两个工作辊构成的孔型为圆形，所述第三轧制道次机架包括三个成120°等分布置的工作辊、且三个工作辊构成的孔型为圆形。

进一步，所述第一轧制道次机架的工作辊和第二轧制道次机架的工作辊成顶交45°布置。

进一步，还包括设置在第一轧制道次机架前和第三轧制道次机架后的水箱。

本发明一种高速线材组合式少机架终成型机组的轧制工艺，所述第一轧制道次机架的轧制延伸率为1.0～1.4，所述第二轧制道次机架的轧制延伸率为1.0～1.4，所述第三轧制道次机架的轧制延伸率为1.0～1.2，且三个轧制道次的总轧制延伸率为1.0～1.8。

进一步，控制各轧制道次轧件的轧制温度在600℃～950℃。

本发明的有益效果：

1、本发明高速线材组合式少机架终成型机组，其第三轧制道次机架采用了三辊孔型，与普通两辊孔型相比，三辊孔型有利于降低宽展效应，提高轧件延伸率，其宽展的降低减少了变形温升，其在轧件内产生的应力有利于轧件变形，横截面上压下更加均匀。同时轧件在三辊孔型中的延伸范围广，只需适当调整孔型辊缝，即可在同一孔型内实现较大范围内不同规格的轧制，即可实现单一孔型及自由规格轧制。

2、本发明高速线材组合式少机架终成型机组，设备结构紧凑，与传统机组相比，轧机数量少，设备投资低。

3、本发明高速线材组合式少机架终成型机组的轧制工艺，其第一轧制道次、第二轧制道次的轧制延伸率和第三轧制道次的轧制延伸率设定范围合理，能保证线材成型质量，同时本工艺对三轧制道次的总轧制延伸率进行控制，从而能避免线材延伸率过大造成成型质量下降。

附图说明

图1为本发明高速线材组合式少机架终成型机组的工艺布置结构示意图；

图2为本发明高速线材组合式少机架终成型机组的孔型系统示意图；

图3为轧制前的轧件金相图；

图4为实施例二中轧制后的轧件金相图；

图5为实施例三中轧制后的轧件金相图；

图6为实施例四中轧制后的轧件金相图；

图7为实施例五中轧制后的轧件金相图；

图8为实施例六中轧制后的轧件金相图；

图9为实施例七中轧制后的轧件金相图；

图10为实施例八中轧制后的轧件金相图；

图11为实施例九中轧制后的轧件金相图；

图12为实施例十中轧制后的轧件金相图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

实施例一：如图所示，本实施例高速线材组合式少机架终成型机组，包括顺次布置的第一轧制道次机架1、第二轧制道次机架2和第三轧制道次机架3，所述第一轧制道次机架1包括两个工作辊、且两工作辊构成的孔型为椭圆形，所述第二轧制道次机架2包括两个工作辊、且两个工作辊构成的孔型为圆形，所述第三轧制道次机架3包括三个成120°等分布置的工作辊、且三个工作辊构成的孔型为圆形。三个工作辊成120°等分布置是冷轧行业对工作辊布置形式的一种专业说法，具体指各工作辊上的孔型段所对的圆形角为120°。

由于第三轧制道次机架采用了三辊孔型，与普通两辊孔型相比，三辊孔型有利于降低宽展效应，提高轧件延伸率，其宽展的降低减少了变形温升，其在轧件内产生的应力有利于轧件变形，横截面上压下更加均匀。同时轧件在三辊孔型中的延伸范围广，只需适当调整孔型辊缝，即可在同一孔型内实现较大范围内不同规格的轧制，即可实现单一孔型及自由规格轧制。并且本高速线材组合式少机架终成型机组，设备结构紧凑，与传统机组相比，轧机数量少，设备投资低。

作为对本实施例的改进，所述第一轧制道次机架1的工作辊和第二轧制道次机架2的工作辊成顶交45°布置，工作辊成顶交45°布置也是冷轧行业的一种专业说法，其具体值各轧制道次的工作辊相对于地面成45°布置，而相邻机架上的工作辊成顶端90°相交布置，采用这种布置有利于减小设备的占地面积和线材的成型。

本实施例高速线材组合式少机架终成型机组还包括设置在第一轧制道次机架1前和第三轧制道次机架3后的水箱4，通过水箱向线材喷水，可控制线材的温度，以保证线材的组织质量。

实施例二：本实施例高速线材组合式少机架终成型机组的轧制工艺，所述第一轧制道次机架1的轧制延伸率为1.0，所述第二轧制道次机架2的轧制延伸率为1.0，所述第三轧制道次机架3的轧制延伸率为1.0，且三个轧制道次的总轧制延伸率为1.0。本实施例中，控制各轧制道次轧件的轧制温度在950℃。

采用950℃不变形及单道次大压下变形制度(总延伸率1.0)，并以1℃/s连续冷却获得的Q345微观组织见图4，图3为轧制前轧件的金相图，可见当不变形时，组织为沿晶界分布的铁素体、珠光体及贝氏体；通过图4与图3相比，可见变形后组织明显得到细化，铁素体及珠光体晶粒均匀分布。说明大压下变形利于细化组织，进而提高最终产品的力学性能。

实施例三：本实施例高速线材组合式少机架终成型机组的轧制工艺，所述第一轧制道次机架1的轧制延伸率为1.2，所述第二轧制道次机架2的轧制延伸率为1.2，所述第三轧制道次机架3的轧制延伸率为1.1，且三个轧制道次的总轧制延伸率为1.6。本实施例中，控制各轧制道次轧件的轧制温度在950℃。

采用950℃不变形及单道次大压下变形制度(总延伸率1.6)，并以1℃/s连续冷却获得的Q345微观组织见图5，图5中铁素体及珠光体晶粒均匀分布，且图5中组织比图4中更细，可见大压下变形越大越有利于细化组织，进而可提高最终产品的力学性能。

实施例四：本实施例高速线材组合式少机架终成型机组的轧制工艺，所述第一轧制道次机架1的轧制延伸率为1.3，所述第二轧制道次机架2的轧制延伸率为1.25，所述第三轧制道次机架3的轧制延伸率为1.1，且三个轧制道次的总轧制延伸率为1.8。本实施例中，控制各轧制道次轧件的轧制温度在950℃。

采用950℃不变形及单道次大压下变形制度(总延伸率1.8)，并以1℃/s连续冷却获得的Q345微观组织见图6，图6中铁素体及珠光体晶粒均匀分布，且图6中组织比图5中更细，可见大压下变形越大越有利于细化组织，进而可提高最终产品的力学性能。

实施例五：本实施例高速线材组合式少机架终成型机组的轧制工艺，所述第一轧制道次机架1的轧制延伸率为1.0，所述第二轧制道次机架2的轧制延伸率为1.0，所述第三轧制道次机架3的轧制延伸率为1.0，且三个轧制道次的总轧制延伸率为1.0。本实施例中，控制各轧制道次轧件的轧制温度在800℃。

采用800℃不变形及单道次大压下变形制度(总延伸率1.0)，并以1℃/s连续冷却获得的Q345微观组织见图7，通过图7与图4相比，可见图7中组织得到细化，铁素体及珠光体晶粒均匀分布，说明采用较低变形温度，即在低温奥氏体区或者双相区进行轧制可以细化组织，进而提高最终产品的力学性能。

实施例六：本实施例高速线材组合式少机架终成型机组的轧制工艺，所述第一轧制道次机架1的轧制延伸率为1.2，所述第二轧制道次机架2的轧制延伸率为1.2，所述第三轧制道次机架3的轧制延伸率为1.1，且三个轧制道次的总轧制延伸率为1.6。本实施例中，控制各轧制道次轧件的轧制温度在800℃。

采用800℃不变形及单道次大压下变形制度(总延伸率1.6)，并以1℃/s连续冷却获得的Q345微观组织见图8，通过图8与图5相比，可见图8中组织得到细化，铁素体及珠光体晶粒均匀分布，说明采用较低变形温度，即在低温奥氏体区或者双相区进行轧制可以细化组织，进而提高最终产品的力学性能。

实施例七：本实施例高速线材组合式少机架终成型机组的轧制工艺，所述第一轧制道次机架1的轧制延伸率为1.3，所述第二轧制道次机架2的轧制延伸率为1.25，所述第三轧制道次机架3的轧制延伸率为1.1，且三个轧制道次的总轧制延伸率为1.8。本实施例中，控制各轧制道次轧件的轧制温度在800℃。

采用800℃不变形及单道次大压下变形制度(总延伸率1.8)，并以1℃/s连续冷却获得的Q345微观组织见图9，通过图9与图6相比，可见图9中组织得到细化，铁素体及珠光体晶粒均匀分布，说明采用较低变形温度，即在低温奥氏体区或者双相区进行轧制可以细化组织，进而提高最终产品的力学性能。

实施例八：本实施例高速线材组合式少机架终成型机组的轧制工艺，所述第一轧制道次机架1的轧制延伸率为1.0，所述第二轧制道次机架2的轧制延伸率为1.0，所述第三轧制道次机架3的轧制延伸率为1.0，且三个轧制道次的总轧制延伸率为1.0。本实施例中，控制各轧制道次轧件的轧制温度在600℃。

采用600℃不变形及单道次大压下变形制度(总延伸率1.0)，并以1℃/s连续冷却获得的Q345微观组织见图10，通过图10与图7相比，可见图10中组织得到细化，铁素体及珠光体晶粒均匀分布，说明采用较低变形温度，即在低温奥氏体区或者双相区进行轧制可以细化组织，进而提高最终产品的力学性能。

实施例九：本实施例高速线材组合式少机架终成型机组的轧制工艺，所述第一轧制道次机架1的轧制延伸率为1.2，所述第二轧制道次机架2的轧制延伸率为1.2，所述第三轧制道次机架3的轧制延伸率为1.1，且三个轧制道次的总轧制延伸率为1.6。本实施例中，控制各轧制道次轧件的轧制温度在600℃。

采用600℃不变形及单道次大压下变形制度(总延伸率1.6)，并以1℃/s连续冷却获得的Q345微观组织见图11，通过图11与图8相比，可见图11中组织得到细化，铁素体及珠光体晶粒均匀分布，说明采用较低变形温度，即在低温奥氏体区或者双相区进行轧制可以细化组织，进而提高最终产品的力学性能。

实施例十：本实施例高速线材组合式少机架终成型机组的轧制工艺，所述第一轧制道次机架1的轧制延伸率为1.3，所述第二轧制道次机架2的轧制延伸率为1.25，所述第三轧制道次机架3的轧制延伸率为1.1，且三个轧制道次的总轧制延伸率为1.8。本实施例中，控制各轧制道次轧件的轧制温度在600℃。

采用600℃不变形及单道次大压下变形制度(总延伸率1.8)，并以1℃/s连续冷却获得的Q345微观组织见图12，通过图12与图9相比，可见图12中组织得到细化，铁素体及珠光体晶粒均匀分布，说明采用较低变形温度，即在低温奥氏体区或者双相区进行轧制可以细化组织，进而提高最终产品的力学性能。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。