專利名稱：一種條形鋼材連鑄和連軋過程中不加熱的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼的成形加工領(lǐng)域，主要適用于條形鋼材連鑄和連軋領(lǐng)域。
條形鋼材是指相對于板材、管材而言的線材、棒材、小型材等鋼材。
現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)在通行的鋼的成形加工(鑄造和軋制)流程是鋼水經(jīng)連鑄機鑄成鋼坯，定尺剪切，上冷床(或趁熱送入加熱爐)，鑄坯庫存放，裝入加熱爐，出爐，除鱗，進入連軋機或半連軋機組軋制。這種流程雖然比過去的鑄錠開坯多火成材工藝有了很大的進步，在提高金屬成材率、節(jié)省能源、提高生產(chǎn)率方面有明顯的優(yōu)越性。但這種流程仍然將成形過程分成兩步(連鑄和軋制)在兩條線上依次完成，特別是在這兩步之間必須經(jīng)過一次加熱。
人們一直嘗試連鑄直接軋制技術(shù)的開發(fā)，薄板坯連鑄連軋工藝實現(xiàn)了熱帶鋼的在線生產(chǎn)，但仍然沒有擺脫長長的(一般有幾百米)加熱爐。
最近意大利DANIELI公司在ABS廠開發(fā)一種無頭連鑄連軋?zhí)劁撋a(chǎn)流程ECR。主要包括高速連鑄機，兩個淬火水箱，125m長的輥底隧道式均熱爐，17架連軋機，控制冷卻，冷床，卷取機等。由于該生產(chǎn)線的品種要求，它也必須有均熱爐。
為了提高勞動生產(chǎn)率，在生產(chǎn)條形鋼材時，通過控制鑄坯斷面形狀、連鑄機和連軋機的生產(chǎn)工藝等手段，完全有可能實現(xiàn)不加熱、全在線、連續(xù)的加工過程。
發(fā)明目的本發(fā)明目的在于提供一種條形鋼材連鑄和連軋過程中不加熱的加工方法，它能實現(xiàn)條形鋼材連鑄和連軋過程中全在線、連續(xù)的生產(chǎn)過程。
技術(shù)方案基于上述目的，本發(fā)明涉及連鑄機、軋鋼機及其他們之間的銜接，包括特定的鑄坯斷面形狀、能夠高速澆鑄的連鑄機、開軋溫度控制。
本發(fā)明的技術(shù)方案特點是將在連鑄機和連軋機兩條線上依次完成的鋼材成形過程連續(xù)完成，即在連鑄和連軋過程中間取消加熱爐，其生產(chǎn)品種的鑄坯斷面形狀要求、連鑄機和連軋機的工藝要求如下所述鑄坯斷面形狀要求包括直徑(長徑)50-400mm的圓形和橢圓形、邊長50-400mm的矩形(包括正方形)且?guī)в蠷5-175mm的圓角；所述連鑄機要求能夠連續(xù)穩(wěn)定高質(zhì)量地澆鑄上述斷面的鑄坯，澆鑄速度為3-8m/min，其流數(shù)為1-3；它的出坯溫度、澆鑄速度、生產(chǎn)能力與后接的軋制要求相符；所述連軋機要求高強度、大軋制力，適應(yīng)鑄坯的溫度范圍在950-1250℃，開始軋制速度與鑄坯連鑄速度匹配。開軋溫度控制的關(guān)鍵是鑄坯溫度的均勻，鑄坯內(nèi)部與表面溫度的均勻是依靠上述鑄坯斷面形狀來保證，連軋機組后接在線控制冷卻機組，冷卻速度范圍1-50℃/S。
本發(fā)明中開軋溫度控制，其特點是在連鑄機二次冷卻控制基礎(chǔ)上，根據(jù)軋制要求，考慮坯殼的生成時間、鑄坯位置、預(yù)計開軋時間，對鑄坯進行冷卻、保溫的措施。
上述開軋溫度控制的另一個特點是保證鑄坯的整體溫度場符合軋制要求，這里的關(guān)鍵是溫度的均勻。鑄坯內(nèi)部與表面溫度的均勻依靠均溫、保溫的措施達到。鑄坯表面各處的溫度均勻依靠上述特定的鑄坯斷面形狀來保證。
發(fā)明效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于①大量節(jié)省能源，因為在這條生產(chǎn)線上去掉了加熱爐；②減少生產(chǎn)線建設(shè)投資和備件消耗；③減少流動資金占用，因為生產(chǎn)過程快速完成；④提高了勞動生產(chǎn)率；
⑤減少土地占用。


圖1是本發(fā)明生產(chǎn)線布置示意圖。
圖2、圖3、圖4、圖5是連鑄坯在進入軋機前的溫度分布和凝固狀況。
圖1中1是連鑄中間包和結(jié)晶器，2是扇形段，3為拉矯機，4為連鑄坯二冷區(qū)，5為第一段保溫罩，6為第一臺熱剪，7為第二段保溫罩，8為第二臺熱剪，9為除磷裝置，10為切頭剪，11為粗中軋機組，12為中間冷卻水箱，13為碎斷剪，14為精軋機組，15為軋后控制冷卻水箱，16為定尺剪，17為冷床。
圖2、圖3、圖4、圖5中，t為時間，X為至結(jié)晶器距離，T為溫度，D為凝殼厚度，Tc是中心溫度，Ts是表面溫度，Tws是寬表面溫度，Tns是窄表面溫度，Tco是角部溫度，Vc澆鑄速度。
鋼水在連鑄中間包和結(jié)晶器1中開始凝固，在鑄坯在拉矯機3的牽引下，經(jīng)過扇形段2和連鑄坯二冷區(qū)4，之后進入第一段保溫罩5和第二段保溫罩7，進行保溫，在這個過程中，連鑄坯的溫度趨于均勻，為后續(xù)的穩(wěn)定軋制變形提供了基礎(chǔ)條件，第一臺熱剪6和第二臺熱剪8用于連鑄坯的在線切割，當(dāng)軋制工序不能正常工作，連鑄坯下線時使用，均溫后的連鑄坯經(jīng)過除磷裝置9除磷，切頭剪10進行切頭后，進入粗中軋機組11進行軋制，中間冷卻水箱12用于對經(jīng)過粗中軋的鋼坯進行冷卻，以保證中間坯在合適的溫度下進入精軋機組14進行軋制，若生產(chǎn)線不能正常工作，用碎斷剪13切碎中間坯，經(jīng)過精軋機組14的鋼材具有了成品的外形尺寸，經(jīng)過軋后控制冷卻水箱15進行在線加速冷卻，控制鋼材的最終力學(xué)性能，之后，經(jīng)過定尺剪16剪切成成品長度，進入冷床17，冷卻、收集處理。
除鱗裝置前的保溫罩5和7是專為無加熱連鑄連軋考慮的，這樣的配置保證鑄坯的溫度歷程和分布達到附圖2所示的狀況。
圖2表示連鑄坯在進入軋機前的溫度分布和凝固狀況。鑄坯先經(jīng)5分鐘(24m)強制冷卻，再經(jīng)過3分鐘空冷后進入第一保溫段，完成凝固。出第一保溫段后進行切割等必要的處理，相當(dāng)于空冷。第25分鐘后進入第二保溫段，此時鑄坯溫度中心1120℃、表面1040℃、角部980℃左右，適合開軋。圖3、4、5與圖2相似，但根據(jù)鑄坯的規(guī)格和澆鑄速度不同，所需的時間和長度有一定差別。
按照本發(fā)明所述的方法在給定的區(qū)段內(nèi)鑄坯的各點溫度都在950~1250℃之間，適合開軋。達到了鋼材連鑄和連軋過程中不加熱的目的。
實施例本實施例采用幾種鑄坯斷面形狀的Q215連鑄坯，取消連鑄坯中間加熱工序，節(jié)約加熱能源折合成電耗為300～400度，其工藝參數(shù)和產(chǎn)品的力學(xué)性能見表1。
表1其工藝參數(shù)和產(chǎn)品的力學(xué)性能

實施例說明了本發(fā)明所述的方法是可行的，并且所得的鋼材質(zhì)量性能是可靠的。
權(quán)利要求
1.一種條形鋼材連鑄和連軋過程中不加熱的加工方法，將在連鑄機和連軋機兩條線上依次完成的鋼材成型過程聯(lián)接成一條線，實現(xiàn)條形鋼材不加熱、全在線、連續(xù)生產(chǎn)，其特點是在連鑄和連軋過程中間取消加熱過程，即在連鑄和連軋過程中間取消加熱爐，其生產(chǎn)品種鑄坯斷面形狀要求、連鑄機和連軋機的工藝要求如下所述鑄坯斷面形狀要求包括直徑50-400mm的圓形、邊長50-400mm的矩形(包括正方形)且?guī)в蠷5-175mm的圓角；所述連鑄機要求能夠連續(xù)穩(wěn)定高質(zhì)量地澆鑄上述斷面的鑄坯，澆鑄速度為3-8m/min，其流數(shù)為1-3；它的出坯溫度、澆鑄速度、生產(chǎn)能力與后接的軋制要求相符；所述連軋機要求鑄坯的溫度范圍在950-1250℃，開軋溫度控制的關(guān)鍵是鑄坯溫度的均勻，鑄坯內(nèi)部與表面溫度的均勻是依靠上述鑄坯斷面形狀和保溫罩來保證，連軋機組后接在線控制冷卻機組，冷卻速度范圍1-50℃/S。
全文摘要
一種條形鋼材連鑄和連軋過程中不加熱的加工方法，屬于鋼的成形加工領(lǐng)域，其特點是在連鑄和連軋過程中間取消加熱過程，主要適用于條形鋼材連鑄和連軋領(lǐng)域，對鑄坯斷面形狀要求包括直徑50－400mm的圓形、邊長50－400mm的矩形(包括正方形)且?guī)в蠷5－175mm的圓角，對工藝要求是澆鑄速度為3－8m/min，其流數(shù)為1－3，連軋機要求鑄坯的溫度范圍在950－1250℃，冷卻速度范圍1－50℃/S。該方法能大量節(jié)省能源，提高勞動生產(chǎn)率。
文檔編號B21B13/22GK1475314SQ0315010
公開日2004年2月18日 申請日期2003年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月18日
發(fā)明者張興中, 馮光宏, 干勇 申請人:鋼鐵研究總院