一种降低合金钢棒材残余应力的生产方法与流程

1.本发明涉及一种降低合金钢棒材残余应力的生产方法，属于冶金行业轧钢技术领域。


背景技术：

2.棒材的生产工艺流程：步进式加热炉
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开坯机轧制
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液压剪切头
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连轧机组轧制
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金属锯切
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冷床冷却
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下线坑冷
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精整（倒棱、矫直、修磨、探伤等）
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上交入库。
3.棒材矫直后，由于矫直过程中断面上变形的不均匀性，矫直后存在残余应力，芯部为拉应力，表面为压应力。某些特殊钢种对探伤要求较严格，矫直后棒材芯部存在残余拉应力，表面存在压应力，芯部的拉应力会在时效过程中造成芯部缺陷的长大，客户在入厂检验时可能会造成缺陷超标。例如：采用φ600mm连铸坯生产的φ200mm~φ300的合金钢棒材头部弯曲率达到18.4%，不能满足交货条件，需要进行矫直后交货，吨钢矫直成本83.5元，造成棒材的生产成本增加，并且棒材缓冷后还需要人工倒棱、摊检，弯曲率超标的需要进行矫直，增加了坯料的周转次数，延长了交货周期等。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种降低合金钢棒材残余应力的生产方法，有效降低矫直后的残余应力，改善棒材内部组织，解决背景技术中存在的问题。
5.本发明的技术方案是：一种降低合金钢棒材残余应力的生产方法，包含加热、开坯机轧制、连轧机组轧制、冷床冷却、坑冷和精整，按照以下要求进行控制：（1）加热：出炉温度1240~1260℃；（2）开坯机轧制：中间坯的终轧温度在1050~1070℃；（3）连轧机组轧制：连轧机组的开轧温度980℃~1020℃，终轧温度＞950℃，延伸系数为1.13~1.23；（4）成品轧机的进出口导卫：采用孔型导卫，所述孔型导卫就是成品轧机的进出口导卫具有与轧件相匹配的孔型。
6.（5）轧材入缓冷坑温度400~600℃，缓冷时间48h~72h，出坑温度＜200℃。
7.成品轧机进口导卫的孔型为与轧件相匹配的椭圆形，成品轧机出口导卫的孔型为圆形，其内腔尺寸：棒材直径+20mm
±
5mm。
8.棒材直径为 200~230mm时，成品轧机出口导卫的长度不小于650mm，棒材直径为240~300mm时, 成品轧机出口导卫的长度不小于1000mm。
9.所述加热：连铸坯加热时间为6h~15h；所述连轧机组轧制：最后两架轧机的延伸系数范围分别为1.13~1.2和 1.13~1.19。
10.所述开坯机轧制之前，需对连铸坯进行高压水除磷，除鳞压力250~310bar。
11.所述开坯机轧制为9~11道次的往复式轧制，连轧轧制道次为4~6道次。
12.本发明的有益效果是：1）优化了加热工艺，提高了出炉温度，减少变形抗力；2）优化了连轧轧制工艺，减少了成品轧机的延伸系数，可以降低轧制弯曲率；3）在冷床上进行矫直和在缓冷坑中缓慢冷却可以有效降低冷却速度，减少棒材的断面温差，进而减小热应力和组织应力，可以起到有效减少残余应力的作用；4）改变成品轧机进出口导卫的形状，即可对轧件进行导向，又可起到在线“热矫直”的作用，棒材缓冷后不在需要进行矫直，可以减少因矫直而产生的残余应力。
附图说明
13.图1为成品轧机进口孔型导卫主视图；图2为成品轧机进口孔型导卫侧视图；图3为成品轧机出口孔型导卫主视图；图4为成品轧机出口孔型导卫俯视图；图5为成品轧机出口孔型导卫侧视图；图中：l为成品轧机出口孔型导卫长度。
实施方式
14.以下结合附图，通过实例对本发明作进一步说明。
15.参照附图1-5，一种降低合金钢棒材残余应力的生产方法，包含加热、开坯机轧制、连轧机组轧制、冷床冷却、坑冷和精整，按照以下要求进行控制：（1）加热：出炉温度1240~1260℃；（2）开坯机轧制：中间坯的终轧温度在1050~1070℃；（3）连轧机组轧制：连轧机组的开轧温度980℃~1020℃，终轧温度＞950℃，延伸系数为1.13~1.23；（4）成品轧机的进出口导卫：采用孔型导卫，所述孔型导卫就是成品轧机的进出口导卫具有与轧件相匹配的孔型。
16.（5）轧材入缓冷坑温度400~600℃，缓冷时间48h~72h，出坑温度＜200℃。
17.成品轧机进口导卫的孔型为与轧件相匹配的椭圆形，成品轧机出口导卫的孔型为圆形，其内腔尺寸：棒材直径+20mm
±
5mm。
18.棒材直径为 200~230mm时，成品轧机出口导卫的长度不小于650mm，棒材直径为240~300mm时, 成品轧机出口导卫的长度不小于1000mm。
19.所述加热：连铸坯加热时间为6h~15h；所述连轧机组轧制：最后两架轧机的延伸系数范围分别为1.13~1.2和 1.13~1.19。
20.所述开坯机轧制之前，需对连铸坯进行高压水除磷，除鳞压力250~310bar。
21.所述开坯机轧制为9~11道次的往复式轧制，连轧轧制道次为4~6道次。
实施例1
22.以轧制φ200mm为例，其步骤如下：第一步：连铸坯加热冷装或者热装的连铸坯在步进式加热炉中加热，加热时间6h~15h，加热后的连铸坯出炉温度1240~1260℃；第二步：经过高压水除鳞，除鳞压力250~310bar，除去表面的氧化铁皮。
23.第三步：开坯机轧制经过高压水除磷的连铸坯表面温度在1150~1170℃，经过11道次的往复式轧制，中间坯的终轧温度在1050~1070℃，经过辊道输送，液压剪切头，然后输送到连轧机组轧制。开坯机轧制规程如下：
24.第四步：连轧机组连轧机组的开轧温度980℃~1020℃，终轧温度＞950℃，连轧轧制道次6道次，延伸系数在1.13~1.23，其中k1孔的延伸系数1.18，k2孔的延伸系数1.176；使用优化的进出口孔型导卫，成品轧机的进出口导卫均为孔型导卫，进口导卫起到更好的导向作用，并且减小轧件对导卫轮的冲击，出口的孔型导卫可以起到“热矫直”的作用，增加棒材的平直度。进口孔型导卫耐磨铁见图1、2，出口孔型导卫见图3、4、5，孔型内腔直径220mm，导卫长度650mm。
25.第五步：锯切后的棒材在具有矫直功能的冷床上冷却、矫直，轧材入缓冷坑温度400~600℃，缓冷时间48h，出坑温度＜200℃。
26.第六步：出坑后人工摊检、倒棱、测量弯曲度等，如果弯曲超标则进行压力矫直或者多辊矫直。轧制造成的头部弯曲率由原来的11.1%降低到2.6%，大部分棒材不再需要矫
直，可以有效减少矫直过程中变形不均匀性造成的残余应力，并且降低了矫直成本。
实施例2
27.以轧制φ300mm为例，其步骤如下:第一步：连铸坯加热冷装或者热装的连铸坯在步进式加热炉中加热，加热时间6h~15h，加热后的连铸坯出炉温度1240~1260℃；第二步：经过高压水除鳞，除鳞压力250~310bar，除去表面的氧化铁皮；第三步：开坯机轧制经过高压水除磷的连铸坯表面温度在1150~1170℃，经过9道次的往复式轧制，中间坯的终轧温度在1050~1070℃，经过辊道输送，液压剪切头，然后输送到连轧机组轧制。开坯机轧制规程如下：
28.第四步：连轧机组连轧机组的开轧温度980℃~1020℃，终轧温度＞950℃，连轧轧制道次4道次，延伸系数在1.13~1.23，其中k1孔的延伸系数1.14，k2孔的延伸系数1.13。
29.使用优化的进出口孔型导卫，成品轧机的进出口导卫均为孔型导卫，进口导卫起到更好的导向作用，并且减小轧件对导卫轮的冲击，出口的孔型导卫可以起到“热矫直”的作用，增加棒材的平直度。进口孔型导卫见图1、2，出口孔型导卫见图3、4、5，孔型内腔直径325mm，导卫长度1049mm。
30.第五步：锯切后的棒材在具有矫直功能的冷床上冷却、矫直，轧材入缓冷坑温度400~600℃，缓冷时间72h，出坑温度＜200℃。
31.第六步：出坑后人工摊检、倒棱、测量弯曲度等，如果弯曲超标则进行压力矫直或者多辊矫直。轧制造成的头部弯曲率由原来的23.4%降低到1.8%，大部分棒材不再需要矫直，可以有效减少矫直过程中变形不均匀性造成的残余应力，并且降低了矫直成本。

技术特征：
1.一种降低合金钢棒材残余应力的生产方法，包含加热、开坯机轧制、连轧机组轧制、冷床冷却、坑冷和精整，其特征在于：按照以下要求进行控制：（1）加热：出炉温度1240~1260℃；（2）开坯机轧制：中间坯的终轧温度在1050~1070℃；（3）连轧机组轧制：连轧机组的开轧温度980℃~1020℃，终轧温度＞950℃，延伸系数为1.13~1.23；（4）成品轧机的进出口导卫：采用孔型导卫，所述孔型导卫就是成品轧机的进出口导卫具有与轧件相匹配的孔型；（5）轧材入缓冷坑温度400~600℃，缓冷时间48h~72h，出坑温度＜200℃。2.根据权利要求1所述的一种降低合金钢棒材残余应力的生产方法，其特征在于：成品轧机进口导卫的孔型为与轧件相匹配的椭圆形，成品轧机出口导卫的孔型为圆形，其内腔尺寸：棒材直径+20mm
±
5mm。3.根据权利要求2所述的一种降低合金钢棒材残余应力的生产方法，其特征在于：棒材直径为 200~230mm时，成品轧机出口导卫的长度不小于650mm，棒材直径为240~300mm时, 成品轧机出口导卫的长度不小于1000mm。4.根据权利要求1所述的一种降低合金钢棒材残余应力的生产方法，其特征在于：所述加热：连铸坯加热时间为6h~15h。5.根据权利要求1所述的一种降低合金钢棒材残余应力的生产方法，其特征在于：所述连轧机组轧制：最后两架轧机的延伸系数范围分别为1.13~1.2和 1.13~1.19。6.根据权利要求1所述的一种降低合金钢棒材残余应力的生产方法，其特征在于：所述开坯机轧制之前，需对连铸坯进行高压水除磷，除鳞压力250~310bar。7.根据权利要求1所述的一种降低合金钢棒材残余应力的生产方法，其特征在于：所述开坯机轧制为9~11道次的往复式轧制，连轧轧制道次为4~6道次。

技术总结
本发明涉及一种降低合金钢棒材残余应力的生产方法，属于冶金行业轧钢技术领域。技术方案是：按照以下要求进行控制：（1）加热：出炉温度1240~1260℃；（2）开坯机轧制：中间坯的终轧温度在1050~1070℃；（3）连轧机组轧制：连轧机组的开轧温度980℃~1020℃，终轧温度＞950℃，延伸系数为1.13~1.23；（4）成品轧机的进出口导卫：采用孔型导卫，所述孔型导卫就是成品轧机的进出口导卫具有与轧件相匹配的孔型。（5）轧材入缓冷坑温度400~600℃，缓冷时间48h~72h，出坑温度＜200℃。本发明的有益效果是：有效降低矫直后的残余应力，改善棒材内部组织。改善棒材内部组织。改善棒材内部组织。


技术研发人员：赵景存 朱叶 梁金铭
受保护的技术使用者：石钢京诚装备技术有限公司
技术研发日：2023.04.04
技术公布日：2023/8/21