专利名称：热轧无缝钢管在线控制冷却的工艺方法
技术领域：
本发明涉及 一 种钢管生产中控制冷却的工艺方法，特别是一种热轧 无缝钢管在线控制冷却的工艺方法。
技术背景目前，在冶金行业的板材生产、棒线材生产中，控制冷却的工艺环节 非常重要，由于材料断面形状的不同，所采用的冷却方式也不同。如热轧 宽带钢(热巻板)，则采用的是高压水层流冷却方式；棒线材轧后控制冷 却利用的是湍流管式冷却系统。以上控制冷却方式的共同点均为利用高压水通过控制钢材的冷却速度 达到提高钢材综合机械性能的目的。由于热轧无缝钢管断面形状的特点，迄今为止，在国内外尚未发现有 关热轧无缝钢管在线控制冷却的报导。 发明内容为解决上述技术中存在的问题，本发明的热轧无缝钢管在线控制冷却 的工艺方法，目的之一是对于碳含量相对较高的碳素结构钢管和合金结构 钢管，采用轧后快速冷却工艺将使中厚壁无缝钢管的晶粒细化，并获得复 合状的组织，有利于钢管整体综合性能的提高；目的之二是对于低C低Mn含量的无缝钢管，经轧后快速冷却，得到表层高强度、高韧性的针状铁素体组织和回火索氏体组织，内部等轴铁素 体晶粒显著细化，钢管整体综合力学性能大幅度提高。目的之三是轧后快速冷却工艺所产生的针状铁素体、超低碳贝氏体 组织，为今后开发薄壁、中厚壁管线管提供一种新的工艺途径。
目的之四是采用的冷却方式是风机和水泵提供的气水混合物能获得 更好的冷却效果。为实现上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种热轧无缝 钢管在线控制冷却的工艺方法，该方法是通过控冷系统实现的，控冷系统 包括控制冷却装置、辊道系统、供水/供风系统、自动控制系统，所述控 制冷却装置安装在三辊微张力定径机与链式冷床之间，该工艺方法包括以 下歩骤启动所述供水/供风系统中的风机、水泵； 控制冷却装置开始工作；从三辊微张力定径机轧制的热轧无缝钢管，其轧后温度在95(TC 9S0 。C之间，当无缝钢管尾部未完全轧出三辊微张力定径机最末机架时，输送 辊轴线垂直于轧线方向，无缝钢管不发生旋转；当无缝钢管尾部完全脱离最末三辊微张力定径机机架，并被热金属检 测器HMD-1检测到时，I、 II、 III组可变角度辊道同时在水平面上按设定 角度倾斜，使无缝钢管以自身轴线沿轧制方向螺旋前进；当无缝钢管尾部完全脱离所述自动控制系统中的热金属检测器HMD-1 时，此时所述自动控制系统中的訓D-2仍可检测到无缝钢管，以防止所述匿D-i误动作，所述辊道系统的i、 n、 m组可变角度辊道同时在水平面上按设定(6度 12度，根据不同钢管直径而定)角度倾斜，使无缝钢管以 自身轴线沿轧制方向螺旋前进；直至整根无缝钢管完全通过控制冷却装置；当无缝钢管尾部完全离开控制冷却装置时，已经倾斜的辊道同时复位， 通过所述自动控制系统中的HMD-3检测信号及延时控制，而所述III组辊道 仍保持倾斜，每冷却一根无缝钢管，所述I、 II组辊道倾斜与复位一次；
通过热检控制，经冷却后温度在65(TC 78(TC之间的成品无缝钢管进 入所述链式冷床实施空冷至室温；随后所述i、 n、 ni组辊道全部复位，开始下一支钢管的控冷。本发明的效果是该控制冷却工艺是一项通过简化工艺、气雾冷却方 式突破了传统的高压层流冷却方式，对钢管的冷却效果更易控制，由于气 雾可冲破钢管表面由于冷却形成的水膜层，因此，能获得更好的冷却效果， 以达到改善无缝钢管金相组织和提高综合力学性能的目的，提高了产品竞 争力。
图1为本发明的当钢管尾部未完全脱离定径机时，辊道垂直于轧线方 向的工艺流向示意图；图2为本发明的当钢管尾部完全脱离定径机时，三组辊道在水平面上 按一定角度倾斜的工艺流向示意图；图3为本发明的当钢管尾部完全离开冷却区时，I、 II组辊道复位的 工艺流向示意图。
具体实施方式
结合附图及实施例对本发明的热轧无缝钢管在线控制冷却的工艺方 法的步骤过程加以详细说明。本发明的热轧无缝钢管在线控制冷却的工艺方法是通过控冷系统实 现的，控冷系统包括控制冷却装置、辊道系统、供水/供风系统、自动控 制系统，控制冷却装置安装在三辊微张力定径机与链式冷床之间，该控制 冷却装置包括有三种的冷却方式强风冷却、气雾冷却和强流冷却。可根 据钢管的品种、规格及工艺要求的不同，选择其中之一。当所轧无缝钢管 选用冷却工艺时，须在生产前将控制冷却装置开启，直至批次生产结束。 本发明的热轧无缝钢管在线控制冷却的工艺方法主要工艺过程如下启动风机(l用l备)，启动水泵(强流冷却时，同时启动2台)； 当无缝钢管尾部未完全穿出三辊微张力定径机时，辊道垂直于轧线方 向，无缝钢管不发生旋转，如图1所示。当无缝钢管尾部完全脱离热金属检测器HMD-1时(此时HMD-2仍检测 到钢管，防止HMD-1误动作)，I、 II、 III组可变角度辊道同时在水平面 上按一定角度倾斜，使无缝钢管以自身轴线旋转前进，将轧后温度在950 。C 98(TC之间的无缝钢管直接送入控制冷却装置冷却，直至整根无缝钢管 冷却结束，如图2所示。当无缝钢管尾部完全离开冷却区时，已经倾斜的同时复位(通过HMD-3 信号及延时控制)，而III组辊道仍保持倾斜，如图3所示。每冷却一根无缝钢管，I、 II组辊道"倾斜与复位" 一次，通过热检 控制，经冷却后温度在65(TC 78(TC之间的成品无缝钢管随后进入链式冷床实施空冷至室温；当冷却工艺结束后，i、 n、 in组辊道全部复位，开始下一支钢管的控冷。辊道系统的三组可变角度辊道，保证无缝钢管在实施定径后的冷却阶 段，按照工艺要求的运动方式平稳运行。供水供风系统主要设备包括水泵、风机、流量调节阀等设备。总流 量约750M7h。水质要求为颗粒度《0. 5mm;油含量《15mg/L;悬浮物 《60mg/L; PH值7~8. 5;水温《40 。C。自动控制系统为基础自动化级控制，基础自动化计算机主要负责可变 角度辊道倾斜/复位的控制及数据显示等，对无缝钢管转动速度和辊道转动 速度及倾斜角度均有设定。PLC主机采用SIEMENS S7-300计算机系统，进 行数据采集和逻辑控制等。确保钢管完全脱离三辊微张力定径机后，可变
角度辊道的倾斜和升速；确保无缝钢管完全脱离可变角度辊道后，可变角度辊道的复位和降速；确保冷却器开/关阀的开启和关闭。在此种工作方式下，由基础自动化PLC S7-400完成无缝钢管的头尾跟 踪、反馈和三辊微张力定径机抛钢后的前馈控制功能。 实施例前期热试以设备适应性调试为主的进入批量热试，先后试验了 # 140X 13腿、^168X16鹏、# 180X22腿三种规格，钢种均为20#和45tt，控制冷却装置选择采用气雾冷却方式。从记录曲线可看出，定径后的终轧温度一般在95(TC 98(TC范围内， 控冷后的温度根据管径的壁厚不同， 一般在68(TC 78(TC，温降值一般在 20(TC 27(TC之间。温降值随钢管壁厚的变化而变化，管壁越薄，温降值 越大，最大值在270。C左右；管壁越厚，温降值减缓，最小值在20(TC左右。
权利要求
1、一种热轧无缝钢管在线控制冷却的工艺方法，该方法是通过控制冷却系统实现的。控制冷却系统包括控制冷却装置、辊道系统、供水/供风系统、自动控制系统，所述控制冷却装置安装在三辊微张力定径机与链式冷床之间，该工艺方法包括以下步骤启动所述供水/供风系统中的风机、水泵；在线气雾冷却装置开始工作；从三辊微张力定径机轧制的热轧无缝钢管，其轧后温度在950℃～980℃之间，当无缝钢管尾部未完全轧出三辊微张力定径机最末机架时，输送辊轴线垂直于轧线方向，无缝钢管不发生旋转；当无缝钢管尾部完全脱离最末三辊微张力定径机机架，并被热金属检测器HMD-1检测到时，I、II、III组可变角度辊道同时在水平面上按设定角度倾斜，使无缝钢管以自身轴线沿轧制方向螺旋前进；当无缝钢管尾部完全脱离所述自动控制系统中的热金属检测器HMD-1时，此时所述自动控制系统中的HMD-2仍可检测到无缝钢管，以防止所述HMD-1误动作，所述辊道系统的I、II、III组可变角度辊道同时在水平面上按设定角度倾斜，使无缝钢管以自身轴线沿轧制方向螺旋前进；直至整根无缝钢管完全通过在线气雾冷却装置；当无缝钢管尾部完全离开控制冷却装置时，已经倾斜的辊道同时复位，通过所述自动控制系统中的HMD-3检测信号及延时控制，而所述III组辊道仍保持倾斜，每冷却一根无缝钢管，所述I、II组辊道倾斜与复位一次；通过热检控制，经冷却后温度在650℃～780℃之间的成品无缝钢管进入所述链式冷床实施空冷至室温；随后所述I、II、III组辊道全部复位，开始下一支钢管的控冷。轧制结束，关闭所述水泵，关闭所述风机。
全文摘要
本发明提供一种热轧无缝钢管在线控制冷却的工艺方法，该方法是通过控制冷却系统实现的，包括步骤启动风机、水泵；控制冷却装置开始工作；从三辊微张力定径机轧制的热轧无缝钢管，其轧后温度在950℃～980℃之间，当无缝钢管尾部未完全轧出定径机最末机架时，无缝钢管不发生旋转；当无缝钢管尾部完全脱离最末机架，并被热金属检测器检测到时，可变角度辊道同时在水平面上按设定角度倾斜，使无缝钢管以自身轴线沿轧制方向螺旋前进；直至整根无缝钢管完全通过；最终达到工艺要求的冷却速度；随后进入所述链式冷床实施空冷至室温。有益效果是该控制冷却工艺，通过气雾冷却，控制其轧后热轧无缝钢管的冷却速度，以达到改善无缝钢管的金相组织和综合力学性能的目的。
文档编号B21B37/74GK101157096SQ20071015019
公开日2008年4月9日 申请日期2007年11月16日 优先权日2007年11月16日
发明者伍家强, 沛 刘, 刘智勇, 玫 宁, 刚 庄, 张玺源, 朱人君, 群 李, 李培达, 杨富华, 亮 王, 王惠斌, 兴 肖, 袁文寛, 赵凤端, 莉 邱, 钟锡弟, 陈洪琪, 顾敬一, 魏东辉 申请人:天津钢管集团股份有限公司