一种避免大规格圆钢表面裂纹的孔型系统与粗轧工艺

摘要

本发明公开了一种避免大规格热轧圆钢表面裂纹的孔型系统及粗轧工艺，粗轧第1个孔型～第n-1个孔型的槽底宽度尺寸b

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，涉及一种轧辊孔型系统，特别是用于避免大矩形连铸 坯轧制φ100～φ180大规格热轧圆钢表面产生裂纹的孔型系统与粗轧工艺。

背景技术

直径在φ100～φ180mm的大规格圆钢在汽车、机械、军工、石油等行业有 着广泛的应用。目前，此类大规格圆钢普遍以大矩形坯采用单机架多道次可逆粗 轧加多机架热连轧方式生产。为便于组织生产，提高孔型共用性，直径为φ100～ φ180mm的大规格圆钢粗轧往往采用一套孔型系统。然而，由于粗轧变形量大， 轧制温度不合理，轧件表面金属质点的变形容易进入流变失稳区，从而造成轧后 圆钢表面存在大量裂纹缺陷。

中国专利ZL200720129828.2公布了一种防止圆钢棒材划伤装置。该专利通 过变滑动摩擦为滚动摩擦，避免了圆钢表面的划伤，从而提高了产品质量和生产 效率。该专利解决了轧制生产过程中轧件被辅助设备划伤所产生的裂纹缺陷，但 为关注轧制工艺所引发的裂纹缺陷。中国专利ZL200820076362.9公布了一种避 免大规格热轧圆钢表面产生皱褶的轧辊孔型结构。该专利所采用的技术方案是： 粗轧机第一道次轧辊孔型槽底宽度尺寸B与加热后坯料的宽度尺寸b应满足 B-b＝3～5mm的关系。该专利注意到轧制孔型对轧件表面质量的影响，但仅考虑 了粗轧第一道次的影响。

为此，设计一套适用于大矩形坯轧制生产大规格圆钢的粗轧孔型系统及工 艺，对提高产品的生产效率和成材率具有十分显著的意义。

发明内容

为了克服已有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种避免大规格圆钢表面裂 纹的孔型结构与粗轧工艺，本发明通过合理选择粗轧机粗轧孔型系统及轧制工 艺，从而解决以大矩形连铸坯轧制生产大规格圆钢时所产生表面裂纹的问题。

本发明有目的通过以下技术方案实现：

一种避免大规格热轧圆钢表面裂纹的孔型系统，其特征在于：该孔型系统包 括一组n个孔型；所述n＝3～5；所述第1个孔型～第n-1个孔型的槽底宽度尺 寸：b_k与首次进入该孔型的来料宽度B满足如下关系：b_k/B＝1.030～1.045；所 述第n个孔型的槽底宽度尺寸b_k与来料宽度B满足如下关系：B-b_k＝0～3mm；所 述孔型槽口宽度B_k与出该孔型的轧件宽度的最大值b及展宽余量△满足关系： B_k＝b+△；所述展宽余量△取值为5～12mm。

本发明中，所述辊缝S与轧辊辊径D满足如下关系：S＝0.020～0.025D。所 述孔型高度h_k与槽口宽度B_k、槽底宽度b_k、孔型侧壁斜度tanψ和辊缝S满足如 下关系：h_k＝(B_k-b_k)/tanψ+S。所述侧壁斜度tanψ取值在10％～30％之间。 所述槽底圆角R与孔型高度h_k满足如下关系：R＝0.1～0.2×h_k。所述槽口圆角 r与孔型高度h_k满足如下关系：r＝0.05～0.15×h_k。

一种采用避免大规格热轧圆钢表面裂纹的孔型系统的轧制工艺，其特征在 于：粗轧工艺的开轧温度控制在1100℃～1200℃；所述粗轧工艺的终轧温度控 制在1000℃～1100℃。

本发明针对以大矩形连铸坯轧制直径为φ100～φ180mm的大规格圆钢时所 出现的表面裂纹问题，通过绘制热加工图及模拟粗轧过程金属变形，发现大规格 圆钢表面裂纹缺陷出现的主要原因在于圆钢表面金属质点的变形特性位于热加 工图的流变失稳区域。通过设计合理的孔型系统及选择合理的粗轧工艺制度，可 使处于流变失稳区域的金属质点进入安全区，从而有效避免了轧制过程中表面金 属质点的失稳，避免了表面裂纹的产生。采用本发明孔型系统及粗轧工艺，可明 显改善大规格圆钢表面裂纹的形成几率，有效提高了产品的成材率及生产效率。

附图说明

图1是本发明中孔型与坯料示意图。

图中1为孔型；2为首次进入孔型热坯料。

具体实施方式

实施例1

以320mm×480mm矩形坯轧制成品规格为φ130mmSAE4137大规格圆钢，其粗 轧孔型系统设计为：孔型系统由孔型Ⅰ、孔型Ⅱ和孔型Ⅲ构成。其中孔型Ⅰ和孔 型Ⅱ的槽底宽度尺寸b_k与首次进入该孔型的来料宽度B之比分别为1.043和 1.033。孔型Ⅲ的槽底宽度尺寸b_k与来料宽度B之差为1mm。孔型槽口宽度B_k满 足关系：B_k＝b+△。其中b为出该孔型的轧件宽度的最大值。三个孔型的展宽余 量△分别为12mm、5mm和5mm。辊缝S＝0.021×轧辊辊径D。孔型高度h_k＝(槽口 宽度B_k-槽底宽度b_k)/孔型侧壁斜度tanψ+辊缝S，其中三个孔型侧壁斜度tan ψ的值分别为26.7％、18.0％和13.3％。槽底圆角R＝0.13×孔型高度h_k。槽口圆 角r＝0.010×孔型高度h_k。轧件进粗轧奇数道次前翻钢，粗轧开轧温度为1150 ±10℃，道次压下量分别为80mm、72mm、50mm、48mm、68mm、53mm和44mm。粗 轧终轧温度为1050±10℃。

实施例2

以320mm×480mm矩形坯轧制成品规格为φ150mm25MnCrNiMo大规格圆钢， 其粗轧孔型系统设计为：孔型系统由孔型Ⅰ、孔型Ⅱ和孔型Ⅲ构成。其中孔型Ⅰ 和孔型Ⅱ的槽底宽度尺寸b_k与首次进入该孔型的来料宽度B之比分别为1.043 和1.033。孔型Ⅲ的槽底宽度尺寸b_k与来料宽度B之差为1mm。孔型槽口宽度B_k满足关系：B_k＝b+△。其中b为出该孔型的轧件宽度的最大值。三个孔型的展宽 余量△分别为12mm、5mm和5mm。辊缝S＝0.021×轧辊辊径D。孔型高度h_k＝(槽 口宽度B_k-槽底宽度b_k)/孔型侧壁斜度tanψ+辊缝S，其中三个孔型侧壁斜度tan ψ的值分别为26.7％、18.0％和13.3％。槽底圆角R＝0.13×孔型高度h_k。槽口圆 角r＝0.010×孔型高度h_k。轧件进粗轧奇数道次前翻钢，粗轧开轧温度为1130 ±10℃，道次压下量分别为80mm、72mm、50mm、48mm、68mm、53mm和44mm。粗 轧终轧温度为1030±10℃。

采用本发明孔型系统及粗轧工艺，可明显改善大规格圆钢表面裂纹的形成几 率，有效提高了产品的成材率及生产效率。