可同时满足钢带卷和开平中厚板生产的热连轧设备的制作方法

文档序号:3235475阅读:146来源:国知局
专利名称:可同时满足钢带卷和开平中厚板生产的热连轧设备的制作方法
技术领域
本实用新型涉及热连轧生产作业设备,具体地指一种可同时 满足钢带巻和开平中厚板生产的热连轧设备。
背景技术
常规的热连轧生产作业线主要由加热炉、粗轧机组、精轧机组、 冷却段和巻取机构成。该热连轧生产线工作时,热轧带钢的巻取过 程是一个相当复杂的热、力耦合变形过程,不仅带钢巻取过程中钢 巻内部应力场不断变化,而且钢巻在开巻过程中其内部应力将再一 次重新分布,其间某种板形缺陷问题就可能由此生成。
巻取应力状态特点可用径向分量和切向分量来说明,如图l所
示,N为径向压力、F为张力。轴向应力以及各圈之间的剪切应力忽 略不计。传送巻取扭矩的剪切应力事实上是可以忽略不计的,因为 它没有改变应力状态,且不会引起各圈之间的滑移。人们重视的是 应力在带巻内宽度方向和沿带巻半径方向的分布状况。
带巻内的应力状态特点是,沿半径及宽度方向上的分布不均匀, 这是由于凸度不同使张力F分布不均所致。之所以考虑带钢厚度断 面形状,是基于各圈带钢之间并非在整个宽度上都相接触这一事实。 因为带钢在巻取过程中呈酒桶状,可以认为张力只分布在相接触的 带钢宽度上,这意味着接触处有一个比较大的张力,可代替总张力。 如图2所示,Ml表示第一圈钢,Mn表示最后一圈钢,X轴表示宽 度,Y轴为钢带的巻取张力,i表示标准值线,k表示接触区,L表 示巻筒轴线,16为巻筒。在巻取过程中,各圈带钢之间的接触宽度 将减小,而张力集中在带钢宽度中心部位(凸形厚度形状);第一圈完 全接触巻筒,因此张力均匀地分布在宽度上(标准值);在最后几圈时, 接触宽度大大减少,随着凸度值不同,超张力值可达到标准值的4~5图3说明了巻筒退出之前宽度方向上的径向应力图,图3中X
轴表示宽度,Y轴表示应力大小,单位为KG/mm2, Ml表示第一圈 钢,Mn表示最后一圈钢。接触宽度部分对应着压应力,与此相反, 非接触部分的应力为零。由于张力分布不均,在各圈带钢中央处的 应力最大。最后一圈带钢的径向应力为零,因为它是自由表面。
从钢巻内部应力分布的情况可知,带钢在巻取过程中,随着巻 径的增大,对于某一层带钢来说,其径向压力随之增大,对于钢巻 内层带钢即带头处增加尤其比较大,由此造成层间发生粘结的概率 将明显增加;但对于卸巻钢巻,其径向压力由里到外逐层减小。但 对于环向应力规律又不一样,其最小值往往发生在钢巻内部某层, 带钢头部的环向应力则随着其压力增大而有所减小,钢巻中间的某 些层减小得最大,若初始巻取张力较大,还可能出现负值。
对于较软的和较薄的带钢,当带钢张力小于初始给定值而没有 箍紧时,致使钢巻内部的径向应力过小,从而容易导致各层之间产 生滑移而造成塌巻;大张力尽管可以用来避免塌巻缺陷,但对于带 钢头部来说,巻取张力过大,致使头几圈受到的切向压应力过大, 当钢巻在起吊或放置期间受到撞击等干扰时,往往会产生心形缺陷; 针对目前采用锥形控制的硬芯巻取技术,当卸巻退出巻筒后,因钢 巻内层向里收縮,当张力锥度曲线下降斜率过大时,巻芯处因张应 力太大往往极有可能造成抽芯。
钢巻在开平时,受到开巻外力作用而出现塑性变形,在垂直于 轧制方向的钢巻横向上,可折出一条条类似排骨的塑性变形痕迹, 也就是横折缺陷。横折缺陷有明显的条状折痕,说明该处存在局部 变形过大。板面的变形是由残余应力造成的,但在热轧巻取时尚未 发现横折缺陷,说明热轧巻取时的残余应力分布并不是产生横折缺 陷的原因,而是在钢巻开平过程中的某些工序使钢板内的应力发生 了变化,形成了产生横折缺陷的那一种应力分布导致了横折缺陷。 这种应力分布在钢板的弯曲过程中可以产生,而且是一面受压一面受拉,钢巻的开巻正好是这种变形。因此可以认为横折缺陷不是钢 巻内固有的,而是由开巻和矫直过程中的外部弯曲力矩加上去的。
钢板的塑性弯曲不仅与厚度有关,而且与钢板的屈服强度有关。 对于巻径较小、强度较低的钢巻在开平过程中会发生弹塑性弯曲变 形,容易产生横折;而对于巻径较大、强度较高的钢巻在开平时以 弹性变形为主.不易产生横折。但随着巻径的减小,尤其在开平的 末期,横折缺陷可能会出现或加重。在实际开平过程中发现横折时 的现象证实了这一点。
钢巻中最严重的波浪是钢巻自身的圆弧,而且开平时它属于正 弯型的,轧机控制不良所产生的波浪、瓢曲,其曲率半径要比钢巻 自身圆弧半径大得多,因此开巻机区域是横折缺陷的易发处。据调 査,横折缺陷80%以上发生在该处。
热轧带钢成巻后将形成各种不均匀的残余应力。已经知道变形 的原因是由于加工应力、冷却时的热应力、相变应力和相变膨胀应 力,以及巻取以及后续开平过程所产生的应力。巻取和开平所产生 的应力影响程度最大,其中的原因已在以上内容中阐述。钢板厚度 越大,巻取和开平过程对成品板的影响越大,将带钢巻横切成板时, 会出现不同形式与程度的浪形、翘曲。
巻取和开平使得钢巻板形恶化,同时由于巻取机的能力一定程 度限制了热连轧产品的规格(特别是厚度)以及成品的强度级别。现有
的巻取机,允许巻取的带钢最大厚度没有超过25mm的,而且带钢 强度级别限制在800MPa以下。
由此可见,在常规的热连轧生产作业线上,由加热炉至巻取机 为止,目前所能够生产的一般是厚度不超过25mm、强度级别不超过 800MPa的钢带,且钢带必须经过巻取机巻取才能下线。该热连轧生 产作业线尚无法生产 度超过 的开平中厚板。由于没有实现 一线多能,故其生产效率不高。发明内容
本实用新型的目的就是要提供一种可同时满足钢带巻和开平 中厚板生产的热连轧设备。采用该设备既可生产常规的薄带钢巻, 又可生产中厚板,且可消除或减小钢带巻和中厚板的内部残余应力,
使中厚板的最大厚度达到60mm、强度级别提高到lOOOMPa以上。
为实现上述目的,本实用新型所设计的可同时满足钢带巻和开 平中厚板生产的热连轧设备,包括由加热炉、二辊粗轧机组、四辊 粗轧机组、精轧机组、冷却段和巻取机通过辊道依次相连组成的热 连轧机组。所述巻取机的后面还设置有延伸辊道,所述延伸辊道的 前端设置有切分机构,所述延伸辊道的一侧设置有冷床,所述延伸 辊道和冷床之间设置有移出装置,所述冷床的尾端设置有矫直机, 所述矫直机的后面设置有定尺横剪机构。
本实用新型的优点在于所设计的热连轧设备通过常规热轧作 业线、延伸辊道、冷床、温式矫直机和切分机构等的有机组合,消 除了巻取机的限制,使其既能实现常规热连轧钢带巻的生产,又能 直接生产免于巻取的开平中厚板,且可以有效降低中厚板的残余应 力和板形缺陷,增加中厚板的厚度和强度,真正体现出一线多能的 技术特点。同时,由于省去了建设专门开平作业线的投资,可大幅 提高热连轧生产线的效率,具有重要的实际应用价值。实践表明, 本实用新型能够在热连轧线上实现厚度达60mm的中厚板生产,钢 板的强度级别也可提高到lOOOMPa以上,在释放专业中厚板轧机生 产薄板、窄板产能的同时提高热连轧生产中厚板的产能。


图1为带钢在巻取时的张力与压力分布状态示意图2为带钢在巻取时的张力分布状态示意图3为带钢在宽度方向的径向应力分布状态示意图4为本实用新型的可同时满足钢带巻和开平中厚板生产的 热连轧设备的结构示意图。
具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型的热连轧设备作进一 步的详细描述
图1~3中带钢的张力、压力和应力分布关系在背景技术中已作 详细分析,于此不再赘述。
图4所示的可同时满足钢带巻和开平中厚板生产的热连轧设
备,包括由加热炉l、 二辊粗轧机组3、四辊粗轧机组4、精轧机组 5、冷却段6和巻取机7通过辊道依次相连组成的热连轧机组。在巻 取机7的后面布置有一段延伸辊道ll,延伸辊道11的长度为90 150 米,以满足开平中厚板生产的需要。在延伸辊道11的前端布置有切 分机构8,切分机构8采用切分飞剪或切分圆盘剪,可对钢板头部、 尾部的异形部分进行切除,或对钢板进行切分。在延伸辊道ll的一 侧布置有冷床12,冷床12的长度和宽度可视现场区域面积以及钢板 的处理量合理配置。在延伸辊道ll和冷床12之间设置有移出装置9, 通过移出装置9可将钢板由延伸辊道11移至冷床12。钢板移至冷床 12后,延伸辊道11可以接纳后续的钢板。移出装置9优选移出步进 梁或磁力吊,可避免在移出过程中产生划伤或擦伤。
在冷床12的尾端布置有矫直机13,矫直机13采用5~17辊四重 式矫直的温式矫直机,可对钢板进行强力矫直,进一步消除加工过 程中形成的各种不均匀残余应力,显著改善钢板板形。由于这时钢 板本体温度会在25(TC以上,温矫的效果会远远优于常规开平作业线 上冷矫的效果。在矫直机13的后面设置有定尺横剪机构14,可以对 温矫之后的钢板进行横切切分。在定尺横剪机构14的后设置有跺板 台15。
本实用新型的工作过程是这样的板坯2通过辊道依次进入二 辊粗轧机组3、四辊粗轧机组4、精轧机组5进行轧制,轧后的板坯 2进入冷却段6降温,降温后直接穿过巻取机7,进入切分机构8进 行切分,形成成品钢板10。成品钢板IO进入延伸辊道11后,通过 移出装置9移至冷床12,冷却后的成品钢板IO进入矫直机13进行强力矫直,强力矫直后的成品钢板IO进入定尺横剪机构14,进行横 切切分,最后进入跺板台15堆跺。
当成品钢板10运行到延伸辊道11进行后续处理时,作业线上 可生产钢带巻,钢带巻经过巻取机7巻取后下线。当延伸辊道ll空 出时,继续钢板的生产,这样可最大程度地提高作业线的生产效率, 实现钢带巻与钢板的交叉生产。
本实用新型可对厚度在2t) 60mm的钢板进行热连轧、延伸辊道 运输、切头尾或分切、冷床降温、温矫直、定尺横剪、堆垛等工序 的加工,是一条组合功能的热连轧钢带巻和开平中厚钢板作业线, 可在最大程度保证中厚板平直的同时,消除或减小其内部的残余应 力。
权利要求1.一种可同时满足钢带卷和开平中厚板生产的热连轧设备,包括由加热炉(1)、二辊粗轧机组(3)、四辊粗轧机组(4)、精轧机组(5)、冷却段(6)和卷取机(7)通过辊道依次相连组成的热连轧机组,其特征在于所述卷取机(7)的后面设置有延伸辊道(11),所述延伸辊道(11)的前端设置有切分机构(8),所述延伸辊道(11)的一侧设置有冷床(12),所述延伸辊道(11)和冷床(12)之间设置有移出装置(9),所述冷床(12)的尾端设置有矫直机(13),所述矫直机(13)的后面设置有定尺横剪机构(14)。
2. 根据权利要求1所述的可同时满足钢带巻和开平中厚板生产 的热连轧设备,其特征在于所说的延伸辊道(11)的长度为90-150 米。
3. 根据权利要求1或2所述的可同时满足钢带巻和开平中厚板 生产的热连轧设备,其特征在于所说的切分机构(8)为切分飞剪 或切分圆盘剪。
4. 根据权利要求1或2所述的可同时满足钢带巻和开平中厚板 生产的热连轧设备,其特征在于所说的移出装置(9)为移出步进 梁或磁力吊。
5. 根据权利要求3所述的可同时满足钢带巻和开平中厚板生产 的热连轧设备,其特征在于所说的移出装置(9)为移出步进梁或 磁力吊。
6. 根据权利要求1或2所述的可同时满足钢带巻和开平中厚板 生产的热连轧设备,其特征在于所说的矫直机(13)为温式矫直 机。
7. 根据权利要求3所述的可同时满足钢带巻和开平中厚板生产 的热连轧设备,其特征在于所说的矫直机(13)为温式矫直机。
8. 根据权利要求4所述的可同时满足钢带巻和开平中厚板生产 的热连轧设备,其特征在于所说的矫直机(13)为温式矫直机。
9. 根据权利要求5所述的可同时满足钢带巻和开平中厚板生产的热连轧设备,其特征在于所说的矫直机(13)为温式矫直机。
专利摘要本实用新型公开了一种可同时满足钢带卷和开平中厚板生产的热连轧设备,它包括由加热炉、二辊粗轧机组、四辊粗轧机组、精轧机组、冷却段和卷取机通过辊道依次相连组成的热连轧机组,所述卷取机的后面还设置有延伸辊道,所述延伸辊道的前端设置有切分机构,所述延伸辊道的一侧设置有冷床,所述延伸辊道和冷床之间设置有移出装置,所述冷床的尾端设置有矫直机,所述矫直机的后面设置有定尺横剪机构。采用该设备既可生产常规的薄带钢卷,又可生产中厚板,且可使中厚板的最大厚度达到60mm、强度级别提高到1000MPa以上。由于在一条生产线上实现了钢带卷与中厚钢板的交叉生产,可有效提高设备的利用效率,大幅增加产能。
文档编号B21B1/00GK201380183SQ20092008470
公开日2010年1月13日 申请日期2009年4月1日 优先权日2009年4月1日
发明者杰 吴, 周桂峰, 平 宋, 蒋扬虎, 文 谭, 郭爱民, 斌 韩 申请人:武汉钢铁(集团)公司
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