用于直接轧制方矩形钢坯的输送过程铸轧衔接方法

摘要

一种用于直接轧制方矩形钢坯的输送过程铸轧衔接方法，属于长型材直轧轧制工艺技术领域。涉及高温连铸钢坯从连铸机切断、并流后到轧机前整个过程的输送衔接，实现连铸机到轧制线的转弯输送。包括快速输送直斜坡辊道，弧形提升辊道，匀速直送辊道，直送辊道末端带有感应加热装置，以及弧形提升辊道和匀速直送辊道上方的保温罩。快速辊道入口处设有测温报警装置及分钢导卫板，当温度满足直轧工艺范围时，顺利通过快速辊道后进行轧制生产，否则快速辊道系统报警，不符合工艺的钢坯下线处理。优点在于，解决了连铸机与轧机距离较远以及空间存在位向差的问题，提高了直接轧制工艺的生产效率，大大的缩短钢坯从连铸机输送到轧机的时间，满足钢坯直接轧制工艺的生产要求。

权利要求

1.一种用于直接轧制方矩形钢坯的输送过程铸轧衔接方法，其特征在于：工艺步骤及控制的技术参数如下：

(1)生产线改造：连铸机后的输送辊道前增加在线的温度反馈装置；将输送辊道上的转盘和提升机改造为弧形提升辊道，并且前面钢坯分流辊道上增加自动导卫板，弧形提升辊道旁增加问题钢坯下线辊道，自动导卫板根据前面温度反馈装置的信号可以控制钢坯进入弧形提升辊道还是下线处理；平直输送辊道由固定速度改造为速度在0.5～2m/s调整；进轧机前的输送辊道末端增加感应加热装置，感应加热工艺根据前面温度反馈装置调节；弧形提升辊道及平直输送辊道上方都扣有保温罩，保温罩内部采用纳米孔材料的绝热板；

(2)工艺控制：通过在线的温度反馈装置进行控制的，在线的温度反馈装置主要把钢坯温度分成三个区段，钢坯温度高于1150℃，温度介于1050～1150℃，温度低于1050℃；针对三种不同的温度区段，温度反馈装置会自动调节钢坯分流辊道的自动导卫板，实现钢坯的转弯提升或者下线处理；钢坯温度介于1050～1150℃时，在弧形提升辊道后的输送辊道上进行感应加热，感应加热装置的长度为钢坯长的1/5～1/3，电源频率1000Hz，根据不同钢种的加热需求，感应线圈的输入功率为500～5000kW；弧形提升辊道的输送速度为2m/s，根据现场连铸生产线与轧制生产线的位向差，实现钢坯输送过程的60～90°的角度旋转和提升。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：弧形提升辊道的最大提升倾角α为11°，设置范围为0～11°；弧形提升辊道的最佳转角半径约为20m，锥形辊的水平倾角应小于5°，设置范围为0～5°。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：实现该方法的生产线必备设备包括：温度反馈装置(1)、快速输送辊道(2)、钢坯分流辊道(3)、固定挡板(4)、自动导卫板(5)、问题钢坯下线辊道(6)、弧形提升辊道(7)、保温罩(8)、平直输送辊道(9)、感应加热装置(10)。

说明书

用于直接轧制方矩形钢坯的输送过程铸轧衔接方法

技术领域

[0001] 本发明属于长型材直接轧制工艺技术领域，特别是提供了一种用于直接轧制方矩形钢坯的输送过程铸轧衔接方法。

背景技术

[0002] 钢坯的直接轧制技术是指钢坯不经过加热炉加热，直接由连铸机切断后，直接送到轧机进行轧制的整个工艺过程技术，输送过程可以根据需要进行适当的边角感应补热。该技术可以大大降低能源消耗，降低生产成本，经济效益和社会效益非常显著。

[0003] 但是，由于传统长流程工艺的特点，大多数钢铁企业的连铸机与轧机的距离较远，连铸生产线与轧钢生产线呈垂直空间布置。传统的铸轧衔接输送过程输送缓慢，温度控制不严格，无法满足钢坯直接轧制工艺的需要。现有的直接轧制工艺输送辊道无法对生产过程中出现的问题钢坯、低温钢坯，严重影响直轧轧制工艺的生产效率，无法做到快速的下线处理。

[0004] 典型钢坯的直接轧制辊道或衔接方法：发明专利201410700631.4用于生产棒线材和型材的连铸-直接轧制装置及方法，描述的是连铸机多种并流分流的直接轧制衔接工艺。发明专利201510928844.7用于多流连铸坯直接轧制的转弯辊道，描述的是用于直轧工艺的转弯辊道；发明专利201620501025.4连铸坯免加热直接轧制衔接装置，描述的是实现直轧工艺的贯穿加热炉的快速输送辊道。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种用于直接轧制方矩形钢坯的输送过程铸轧衔接方法，实现了传统长流程钢铁企业的直接轧制工艺的生产，适合直接轧制工艺生产的快速、精确的铸轧之间新的衔接。能实现长远距离的钢坯快速输送，弧形转弯辊道可以调整生产线的空间位差，做到钢坯温度的准确监控，实现问题连铸坯的快速下线，使钢坯满足直节轧制工艺需要。解决了传统长型材企业实现直接轧制生产过程中所遇到的各种突出问题，包括连铸机与轧机距离较远，且空间呈角度布置，输送过程钢坯的温降过快，无法实现问题钢坯的快速下料等。

[0006] 本发明主要涉及高温连铸钢坯从连铸机切断、并流后到轧机前整个过程的输送衔接技术，实现连铸机到轧制线的转弯输送。包括快速输送直斜坡辊道，弧形提升辊道，匀速直送辊道，直送辊道末端带有感应加热装置，以及弧形提升辊道和匀速直送辊道上方的保温罩。快速辊道入口处设有测温报警装置及分钢导卫板，当温度满足直轧工艺范围时，顺利通过快速辊道后进行轧制生产，否则快速辊道系统报警，不符合工艺的钢坯下线处理。

[0007] 实现本发明的生产线必备的条件：在线测温及反馈报警装置1、快速输送辊道2、钢坯分流辊道3、固定挡板4、活动挡板5、问题钢坯下线辊道6、弧形斜坡提升辊道7、保温罩8、平直输送辊道9、末端感应补热装置10，具体步骤形式如图1所示。其中，在线测温反馈装置、分流辊道、末端感应补热装置是实现工艺控制的关键。保温罩8内部采用纳米孔材料的绝热板，增加保温效果；钢坯分流辊道3可以实现钢坯的分流，根据测温反馈装置1选择进入后续辊道生产或者下线处理；末端感应补热装置10，可以根据测温反馈装置1进行自动开关；快速输送辊道2和平直输送辊道9可以由测温反馈装置1控制系统调节输送速度。

[0008] 本发明提供的是一种用于直接轧制方矩形钢坯的输送过程铸轧衔接方法，常规方矩形钢坯直轧生产线上应用时，需要进行现场的生产线改造和新的工艺控制。

[0009] (1)生产线改造：连铸机后的输送辊道前增加在线测温及反馈装置；将输送辊道上的转盘和提升机改造为弧形提升辊道，并且前面增加分钢导卫板，弧形提升辊道旁增加钢坯下线辊道，导卫板根据前面温度反馈信号可以控制钢坯进入转弯提升辊道还是下线处理；平直输送辊道由固定速度改造为速度可调，根据温度反馈实现速度可调，范围为0.5～2m/s；进轧机前的输送辊道末端增加感应补热装置，感应补热工艺根据前面温度反馈信号可以调节；转弯辊道及后续输送辊道上方都扣有保温罩，保温罩内部采用纳米孔材料的绝热板；其中，弧形提升辊道的锥形辊水平倾角、转弯变径、以及提升水平倾角等为主要工艺参数。

[0010] (2)新的工艺控制是通过在线测温及反馈装置进行控制的，在该衔接输送系统中，在线测温及反馈装置主要把铸坯温度分成三个区段，铸坯温度高于1150℃，温度介于1050～1150℃，温度低于1050℃。针对三种不同的温度区段，温度反馈系统会自动调节分流辊道的挡板，实现铸坯的转弯提升或者下线处理；温度反馈系统在铸坯温度介于1050～1150℃时，在转弯辊道后的输送辊道上进行感应补热，感应加热装置的长度为钢坯长的1/5～1/3，电源频率1000Hz，根据不同钢种的补热需求，感应线圈的输入功率为500～5000kW。弧形转弯提升辊道的输送速度为2m/s，根据现场连铸生产线与轧制生产线的位向差，可以实现连铸坯输送过程的60～90°的角度旋转和提升。

[0011] 弧形提升辊道的最大提升倾角α为11°，设置范围为0～11°；弧形辊道的最佳转角半径约为20m，锥形辊的水平倾角应小于5°，设置范围为0～5°。

[0012] 当钢坯从连铸机切断后进入本发现的快速输送系统，首先温度反馈系统进行钢坯测温，当钢坯表面温度高于1150℃，温度反馈系统会自动调节快速输送辊道的输送速度，随后通过分流辊道的导卫，顺利进入斜坡提升辊道，然后进入轧制前的平直辊道，温度反馈系统会自动调节该段辊道的输送速度，此时温度反馈控制系统关闭感应补热装置，最后进入轧制工序。

[0013] 当钢坯表面温度高于1050℃，但低于1150℃，钢坯进入快速输送辊道，随后通过分流辊道的导卫，顺利进入斜坡提升辊道，然后进入轧制前的平直辊道，此时温度反馈控制系统打开感应补热装置，完成钢坯边角的补热，然后完成后续直接轧制工序。

[0014] 当钢坯表面温度低于1050℃，钢坯进入快速输送辊道，通过分流辊道的导卫进行下线辊道，不得进入后续辊道，以免影响后续的生产。温度反馈控制系统及时关闭后续感应补热装置，节约电能。

[0015] 根据弧形辊道周向纯滚动要求，在弧形辊道径向，要求坯料运动的离心力由摩擦力以及重力向下分量平衡。假设连铸坯质量为M，每个辊子单独的支撑的铸坯质量为m，铸坯提升需要的外力为F，辊道摩擦力为f，支撑力为N，连铸坯提升过程的受力示意图如图2所示。

[0016] 滚动摩擦力矩的公式为：M力矩＝μ滚·N＝fr，其中：M是滚动摩擦力矩，μ为滚动摩擦因数，f为滚动摩擦力，r为输送辊道的半径。为了使铸坯能够向上提升运输，需要外力F大于等于滚动摩擦力，而外力F最大只能是最大静摩擦力，再大就只能打滑，因此可以得到以下公式：

[0017] M力矩≤f最大滑动静摩擦  (1)

[0018] μ滚·mgsinα≤μ滑·mgcosα·r  (2)

[0019] 金属之间滑动摩擦因数在0.1～0.3之间，常温下滚动摩擦因数为0.05，考虑到最大安全系数，弧形辊道的最大提升倾角α约为11°，设置范围为0～11°。

[0020] 此外，单个锥形辊面上的分析受力如图3所示，锥形辊的水平倾角为θ。

[0021] 根据转弯平衡状态可以得到：

[0022]

[0023]

[0024] 整理得：

[0025] 式中，V为坯料线速度；μ滑为坯料与辊面滑动摩擦系数；m为每个辊子单独的支撑的铸坯质量；θ为锥形辊水平倾角；g为重力加速度。

[0026] 由公式2若tanθ值在0.01左右，通常计算时可以忽略，得到最终的最大速度限制公式如下：

[0027]

[0028] 采用斜坡辊道，辊道坡度会较大，坡度过大的情况下可能导致连铸坯无法运送，因此需要考虑斜坡辊道坡度限制，即连铸坯与辊道摩擦力足以提供连铸坯上升的力，关系式如下：

[0029] tanθ≤μ滑  (7)

[0030] 式中，θ为斜坡辊道角度；μ为滑动摩擦因数

[0031] 滑动摩擦系数受钢坯温度、材质影响，取值在0.1～0.3之间，根据弧形输送辊道的运输速度为2m/s，考虑到最大安全系数，弧形辊道的最佳转角半径约为20m，锥形辊的水平倾角应小于5°，设置范围为0～5°。

[0032] 本发明具有如下优点：

[0033] 1、输送辊道速度可调，最快可达2m/s，可以大大减少钢坯在空气中的温度降低，为直接轧制工艺生产提供有力条件。

[0034] 2、弧形辊道设计，可以衔接连铸和轧制生产线的向位差，使钢坯可以转弯并提升高度，实现存在位向差的连铸和轧制工序之间快速衔接。

[0035] 3该输送系统可以对不同温度的钢坯进行输送过程的不同后续处理，可以迅速的下线问题钢坯、低温钢坯，提升了直接轧制工艺的生产效率。

[0036] 4、保温罩内层使用纳米孔板绝热材料，使钢坯在输送过程中的温度降低幅度减小，保温了钢坯的热量，有利于直接轧制顺利进行。

[0037] 5、该衔接方法可以快速处理不满足直轧工艺条件的钢坯，实现快速问题钢坯快速下线，保证钢坯直轧工艺的快速正常生产，提高生产效率。

附图说明

[0038] 图1为本发明一种用于直轧工艺的钢坯输送的铸轧衔接方法示意图。其中，在线测温及反馈报警装置1、快速输送辊道2、钢坯分流辊道3、固定挡板4、活动挡板5、问题钢坯下线辊道6、弧形斜坡提升辊道7、保温罩8、平直输送辊道9、末端感应补热装置10。

[0039] 图2为输送提升辊道的受力示意图。

[0040] 图3为转弯辊道的锥形辊面受力示意图。

具体实施方式

[0041] 针对某厂的直轧工艺生产线改造，使其生产线铸轧衔接部分的布置形式如图3所示，其中，弧形转弯辊道的半径为20m，弧形转弯辊道的速度为2m/s，弧形转弯辊道的锥形辊水平倾角为5°，水平提升角度为10°，实现连铸坯90°的转弯；平直辊道的输送速度为0.5～2m/s，并且速度可调；轧机前平直辊道末端感应补热装置的功率为1500kW，电源频率为
1000HZ，长度为3m；转弯辊道及后续输送辊道上方都扣有保温罩，保温罩内部采用纳米孔材料的绝热板。

[0042] 本实施例采用150×150mm连铸坯生产HRB400E抗震钢筋，在取消加热炉的生产线上进行直接轧制工艺生产，通过本发现的衔接方法，可以实现问题钢坯的5秒钟下线，达到95％的直轧率，极大的提高了生产作业率。

[0043] 工作过程1：如图1所示，当连铸机生产的钢坯经过推钢机分流准备进入快速输送辊道2时，钢坯温度为1200℃，钢坯进入快速输送辊道2，温度反馈1控制系统调整其输送速度1m/s，并控制分流辊道4上的导卫板，使钢坯顺利进入弧形斜坡提升辊道7，该钢坯通过两段保温罩8辊道输送，到平直输送辊道9，温度反馈1控制系统调整其平直段输送辊道速度为2m/s，此时温度反馈1控制系统关闭感应补热装置，随后钢坯进入轧制工序。

[0044] 工作过程2：如图1所示，当连铸机生产的钢坯经过推钢机分流准备进入快速输送辊道2时，钢坯温度为1080℃，钢坯进入快速输送辊道2，温度反馈1控制系统调整其输送速度2m/s，并控制分流辊道4上的导卫板，使钢坯顺利进入弧形斜坡提升辊道7，该钢坯通过两段保温罩8辊道输送，到平直输送辊道9，温度反馈1控制系统调整其平直段输送辊道速度为1m/s，此时温度反馈1控制系统打开感应补热装置10，电源频率1000Hz，感应线圈的输入功率1500kW，边角补热5秒钟，然后完成后续直接轧制工序。

[0045] 工作过程3：如图1所示，当连铸机生产的钢坯经过推钢机分流准备进入快速输送辊道2时，钢坯温度为1030℃，钢坯进入快速输送辊道2，温度反馈1控制系统调整其输送速度0.5m/s，并控制分流辊道4上的导卫板，使钢坯顺利进入快速下线辊道6，不进入后续辊道，以免影响后续的生产。温度反馈1控制系统及时关闭后续感应补热装置10，节约电能。

[0046] 利用本发明的铸轧衔接方法生产钢坯的具体工艺参数和钢材力学性能如下表所示：

[0047] 表1利用该铸轧衔接方法的直接轧制生产工艺参数

[0048]

[0049] 表2利用该铸轧衔接方法的直接轧制产品力学性能

[0050]

[0051] 注：国标HRB400E的钢筋，除满足力学性能外，还要满足：①抗拉强度与屈服强度之比不小于1.25；②屈服强度与规定屈服强度特征值之比不大于1.3；③最大力总延伸不小于9％。