专利名称：一种条形钢材连铸和连轧过程中不加热的加工方法
技术领域：
本发明属于钢的成形加工领域，主要适用于条形钢材连铸和连轧领域。
条形钢材是指相对于板材、管材而言的线材、棒材、小型材等钢材。
现有技术现在通行的钢的成形加工(铸造和轧制)流程是钢水经连铸机铸成钢坯，定尺剪切，上冷床(或趁热送入加热炉)，铸坯库存放，装入加热炉，出炉，除鳞，进入连轧机或半连轧机组轧制。这种流程虽然比过去的铸锭开坯多火成材工艺有了很大的进步，在提高金属成材率、节省能源、提高生产率方面有明显的优越性。但这种流程仍然将成形过程分成两步(连铸和轧制)在两条线上依次完成，特别是在这两步之间必须经过一次加热。
人们一直尝试连铸直接轧制技术的开发，薄板坯连铸连轧工艺实现了热带钢的在线生产，但仍然没有摆脱长长的(一般有几百米)加热炉。
最近意大利DANIELI公司在ABS厂开发一种无头连铸连轧特钢生产流程ECR。主要包括高速连铸机，两个淬火水箱，125m长的辊底隧道式均热炉，17架连轧机，控制冷却，冷床，卷取机等。由于该生产线的品种要求，它也必须有均热炉。
为了提高劳动生产率，在生产条形钢材时，通过控制铸坯断面形状、连铸机和连轧机的生产工艺等手段，完全有可能实现不加热、全在线、连续的加工过程。
发明目的本发明目的在于提供一种条形钢材连铸和连轧过程中不加热的加工方法，它能实现条形钢材连铸和连轧过程中全在线、连续的生产过程。
技术方案基于上述目的，本发明涉及连铸机、轧钢机及其他们之间的衔接，包括特定的铸坯断面形状、能够高速浇铸的连铸机、开轧温度控制。
本发明的技术方案特点是将在连铸机和连轧机两条线上依次完成的钢材成形过程连续完成，即在连铸和连轧过程中间取消加热炉，其生产品种的铸坯断面形状要求、连铸机和连轧机的工艺要求如下所述铸坯断面形状要求包括直径(长径)50-400mm的圆形和椭圆形、边长50-400mm的矩形(包括正方形)且带有R5-175mm的圆角；所述连铸机要求能够连续稳定高质量地浇铸上述断面的铸坯，浇铸速度为3-8m/min，其流数为1-3；它的出坯温度、浇铸速度、生产能力与后接的轧制要求相符；所述连轧机要求高强度、大轧制力，适应铸坯的温度范围在950-1250℃，开始轧制速度与铸坯连铸速度匹配。开轧温度控制的关键是铸坯温度的均匀，铸坯内部与表面温度的均匀是依靠上述铸坯断面形状来保证，连轧机组后接在线控制冷却机组，冷却速度范围1-50℃/S。
本发明中开轧温度控制，其特点是在连铸机二次冷却控制基础上，根据轧制要求，考虑坯壳的生成时间、铸坯位置、预计开轧时间，对铸坯进行冷却、保温的措施。
上述开轧温度控制的另一个特点是保证铸坯的整体温度场符合轧制要求，这里的关键是温度的均匀。铸坯内部与表面温度的均匀依靠均温、保温的措施达到。铸坯表面各处的温度均匀依靠上述特定的铸坯断面形状来保证。
发明效果与现有技术相比，本发明的优点在于①大量节省能源，因为在这条生产线上去掉了加热炉；②减少生产线建设投资和备件消耗；③减少流动资金占用，因为生产过程快速完成；④提高了劳动生产率；
⑤减少土地占用。
图1是本发明生产线布置示意图。
图2、图3、图4、图5是连铸坯在进入轧机前的温度分布和凝固状况。
图1中1是连铸中间包和结晶器，2是扇形段，3为拉矫机，4为连铸坯二冷区，5为第一段保温罩，6为第一台热剪，7为第二段保温罩，8为第二台热剪，9为除磷装置，10为切头剪，11为粗中轧机组，12为中间冷却水箱，13为碎断剪，14为精轧机组，15为轧后控制冷却水箱，16为定尺剪，17为冷床。
图2、图3、图4、图5中，t为时间，X为至结晶器距离，T为温度，D为凝壳厚度，Tc是中心温度，Ts是表面温度，Tws是宽表面温度，Tns是窄表面温度，Tco是角部温度，Vc浇铸速度。
钢水在连铸中间包和结晶器1中开始凝固，在铸坯在拉矫机3的牵引下，经过扇形段2和连铸坯二冷区4，之后进入第一段保温罩5和第二段保温罩7，进行保温，在这个过程中，连铸坯的温度趋于均匀，为后续的稳定轧制变形提供了基础条件，第一台热剪6和第二台热剪8用于连铸坯的在线切割，当轧制工序不能正常工作，连铸坯下线时使用，均温后的连铸坯经过除磷装置9除磷，切头剪10进行切头后，进入粗中轧机组11进行轧制，中间冷却水箱12用于对经过粗中轧的钢坯进行冷却，以保证中间坯在合适的温度下进入精轧机组14进行轧制，若生产线不能正常工作，用碎断剪13切碎中间坯，经过精轧机组14的钢材具有了成品的外形尺寸，经过轧后控制冷却水箱15进行在线加速冷却，控制钢材的最终力学性能，之后，经过定尺剪16剪切成成品长度，进入冷床17，冷却、收集处理。
除鳞装置前的保温罩5和7是专为无加热连铸连轧考虑的，这样的配置保证铸坯的温度历程和分布达到附图2所示的状况。
图2表示连铸坯在进入轧机前的温度分布和凝固状况。铸坯先经5分钟(24m)强制冷却，再经过3分钟空冷后进入第一保温段，完成凝固。出第一保温段后进行切割等必要的处理，相当于空冷。第25分钟后进入第二保温段，此时铸坯温度中心1120℃、表面1040℃、角部980℃左右，适合开轧。图3、4、5与图2相似，但根据铸坯的规格和浇铸速度不同，所需的时间和长度有一定差别。
按照本发明所述的方法在给定的区段内铸坯的各点温度都在950~1250℃之间，适合开轧。达到了钢材连铸和连轧过程中不加热的目的。
实施例本实施例采用几种铸坯断面形状的Q215连铸坯，取消连铸坯中间加热工序，节约加热能源折合成电耗为300～400度，其工艺参数和产品的力学性能见表1。
表1其工艺参数和产品的力学性能
实施例说明了本发明所述的方法是可行的，并且所得的钢材质量性能是可靠的。
权利要求
1.一种条形钢材连铸和连轧过程中不加热的加工方法，将在连铸机和连轧机两条线上依次完成的钢材成型过程联接成一条线，实现条形钢材不加热、全在线、连续生产，其特点是在连铸和连轧过程中间取消加热过程，即在连铸和连轧过程中间取消加热炉，其生产品种铸坯断面形状要求、连铸机和连轧机的工艺要求如下所述铸坯断面形状要求包括直径50-400mm的圆形、边长50-400mm的矩形(包括正方形)且带有R5-175mm的圆角；所述连铸机要求能够连续稳定高质量地浇铸上述断面的铸坯，浇铸速度为3-8m/min，其流数为1-3；它的出坯温度、浇铸速度、生产能力与后接的轧制要求相符；所述连轧机要求铸坯的温度范围在950-1250℃，开轧温度控制的关键是铸坯温度的均匀，铸坯内部与表面温度的均匀是依靠上述铸坯断面形状和保温罩来保证，连轧机组后接在线控制冷却机组，冷却速度范围1-50℃/S。
全文摘要
一种条形钢材连铸和连轧过程中不加热的加工方法，属于钢的成形加工领域，其特点是在连铸和连轧过程中间取消加热过程，主要适用于条形钢材连铸和连轧领域，对铸坯断面形状要求包括直径50－400mm的圆形、边长50－400mm的矩形(包括正方形)且带有R5－175mm的圆角，对工艺要求是浇铸速度为3－8m/min，其流数为1－3，连轧机要求铸坯的温度范围在950－1250℃，冷却速度范围1－50℃/S。该方法能大量节省能源，提高劳动生产率。
文档编号B21B13/22GK1475314SQ0315010
公开日2004年2月18日 申请日期2003年7月18日 优先权日2003年7月18日
发明者张兴中, 冯光宏, 干勇 申请人:钢铁研究总院