专利名称：型材、棒线材无头轧制的方法及其柔性衔接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属压力加工成型的方法及其装置，特别是一种型材、棒线材无头轧 制的方法及其柔性衔接装置。
背景技术：
现有热轧型材、棒线材轧制的工艺流程为坯料连铸一切断一二次加热一分段连 轧一成品分段剪切或卷取一冷却一精整打包一入库。这种工艺因连铸机的拉坯速度小于轧 机的最小输入速度，必须将铸坯切割分段，这时被切成段的铸坯的温度已下降到轧制温度 值以下。所以切成段铸坯必须送入加热炉内，重新加热到轧制要求温度值后，才能送入轧机 进行分段轧制。由于铸坯在切断时使用火焰切割，切口处的铸坯被氧气烧成了氧化铁，造成 了切口处的损耗与氧气的消耗。更主要的是，铸坯加热时不仅要消耗燃料，还要排出烟尘与 二氧化碳，同时铸坯在加热中要产生氧化损耗。就轧制螺纹钢和线材而言，每吨钢消耗标准 煤50-70公斤，产生坯料切割烧损和氧化烧损达1. 5-2. 5%。并且铸坯在轧制时，为防止头 部因“劈头”造成的事故，每段铸坯都要进行2-4次的切头，每吨切损率0. 5-1 %，而且每道 次咬入时都可能出现事故隐患，并对轧机造成冲击负荷，浪费电能，还造成轧辊剧烈磨损甚 至破坏。由上可见，现有工艺存在二个主要问题一是连铸坯切断后，轧制过程中轧件的头 尾容易出现工艺故障和尺寸精度下降，影响成材率和产品质量；二是再加热消耗大量能源， 造成大量的氧化损失，排放大量的烟尘和二氧化碳。为解决上述问题，许多专家学者研究了多种办法，将分段后的坯料经过二次加热 后，用对焊机、电弧焊机或激光焊机将前后两段坯料连接起来，然后再进行无头轧制。这样 虽然解决了轧制中因多次咬入而造成的问题，但还是需要将铸坯切断和二次加热，没有实 现铸坯直接无头轧制，而且这种方法因能耗高、效率低、设备复杂、成本高及焊接质量和生 产稳定性等问题，未能得到推广应用。
发明内容
本发明提供了一种型材、棒线材无头轧制的方法及其柔性衔接装置，实现了从结 晶器到成品之间，全线轧件的无缝连接，连续成型。本发明提供的型材、棒线材无头轧制的方法包括以下内容在常规连铸一连轧生产线上取消加热炉，安装柔性衔接装置，该装置有三种形式， 一种是由软压下辊组构成；一种是由大压下轧机机组构成；一种是由上述软压下辊组与大 压下轧机机组共同构成。选择三种形式其中的一种安装在结晶器与常规连轧机组之间。柔性衔接装置中的软压下辊组由1-12对轧辊组成，安装在常规连铸一连轧生产 线的连铸机的冷却段上，其作用是对离开结晶器但未完成凝固过程，尚带有液芯和糊状区 的连铸坯实施动态软压下轧制，具体体现在三个方面1.减小坯料断面，控制坯料的形状 尺寸；2.提高连铸坯出二冷区的速度；3.减少轧件内部的偏析。
柔性衔接装置中的大压下轧机，由1-14架大压下轧机构成，大压下轧机由0-10架 水平轧机和0-10架立辊轧机组成，每架轧机都包括机架、压下装置、平衡装置、轴承及轴承 座、轧辊、调整装置。水平轧机和立辊轧机平立交替布置或者单独平、立布置，安装在常规连 铸一连轧生产线的连铸机拉矫段上，对高温坯料进行大范围可调断面减缩率的柔性轧制。 水平辊和立辊或都采用主动辊，或水平轧机采用主动辊，立辊轧机采用被动辊，利用入口侧 的主动辊把轧件送入被动辊，利用出口侧的主动辊把轧件拉出被动辊，去掉立辊传动装置， 简化轧机结构。通过前推、后拉、多机架组合大压下轧制，把轧件断面尺寸和轧制速度控制 在后续轧机要求的范围内。软压下各辊组及大压下轧机各机架单独设定速度，动态调速，或 串级调速，速度范围每秒0. 02米至2. 5米，与后续轧机轧制速度衔接。总延伸系数1.25-50， 使轧件断面尺寸与后续轧机要求相符合，轧制过程满足秒流量相等条件。所述的型材、棒线材无头轧制的方法，取消加热炉，在大压下机组前配备连铸坯补 热装置。解决由于出二冷区的连铸坯会出现角部局部温度降低问题，保证一些具有特殊要 求产品的质量和轧制过程稳定性。该补热装置是本发明的可选项，根据所生产产品要求来 决定生产线上是否配备，以及配备有该装置的生产线是否将补热功能投入使用。 上述连铸坯补热装置采用电磁感应加热或者电热式管状炉加热，连铸坯表面温度 提升 150-800 "C。所述的型材、棒线材无头轧制的方法，在柔性衔接装置后与常规连轧机组之间安 装切割机或剪切机。所述的型材、棒线材无头轧制的方法，采用1 6流连铸机及柔性衔接装置对应一 套常规连轧机，在常规连轧机的轧辊上布置有1 6组轧槽或机架，同时轧制1 6个轧件， 以提高轧机的生产效率和小时产量，实现多流连铸连轧。所述的型材、棒线材无头轧制的方法，与切分轧制组合使用，在经过数道次的轧制 之后，采用切分轧机把一根轧件切分为2-4根轧件，用一流连铸机对应2-4根轧制产品，用 二流连铸机对应4-8根轧制产品，这样可使生产效率和小时产量进一步提高。上面所述型材、棒线材无头轧制的方法所使用的柔性衔接装置，该装置由1-12对 软压下辊系组成，每对软压下辊系围绕铸坯上下两面和左右二侧交替布置，每对软压下辊 系包括轴承及轴承座、压下装置、轧辊、联轴器、动力源，轴承及轴承座安装在轧辊上，两只 轧辊平行放置在一个刚性框架内，不同轧辊同一侧的两个轴承座之间用压下装置连接在一 起，压下装置为液压缸，动力源是电机或液压马达，通过联轴器与轧辊相连，驱动轧辊旋转。所述的型材、棒线材无头轧制的方法所使用的柔性衔接装置，其特征在于所说的 压下装置为丝杠丝母。所述的型材、棒线材无头轧制的方法所使用的柔性衔接装置，其特征在于该装置 由1-20架大压下轧机构成，包括0-10架水平轧机和0-10架立辊轧机，每架水平轧机包括 水平机架、压下装置、平衡装置、水平辊、调整装置，平辊轴承及轴承座。每架立辊轧机包括 立辊机架、压下装置、平衡装置、调整装置，立辊、立辊轴承及轴承座。水平轧机和立辊轧机 平立交替布置或者单独平、立布置，各轧机单独设定速度，动态调速或串级调速，水平辊和 立辊或都采用主动辊，或水平轧机采用主动辊，立辊轧机采用被动辊。平辊轴承及轴承座安 装在水平辊上，每只水平辊安装两个平辊轴承及轴承座，两只水平辊平行放置在一个水平 机架内，水平机架固定在基础上。压下装置和平衡装置安装在机架上面或下面，或两个轴承座之间，在水平机架的侧面安装调整装置，压下装置是液压缸或丝杠丝母，平衡装置是液压 缸或弹簧，调整装置是液压缸或丝杠丝母。立辊轴承及轴承座安装在立辊上，每只立辊安装 两个立辊轴承及轴承座，两只立辊平行放置在一个立辊机架内，立辊机架固定在基础上。压 下装置和平衡装置安装在机架左面或右面，或两个轴承座之间，在立辊机架的端面安装调 整装置，压下装置是液压缸或丝杠丝母，平衡装置是液压缸或弹簧，调整装置是液压缸或丝 杠丝母。所述的型材、棒线材无头轧制的方法所使用的柔性衔接装置，其特征在于该装置 由上面所说的1-12对软压下辊系与上面所说的1-20架大压下轧机共同构成，软压下辊系 安装在常规连铸一连轧生产线的连铸机的冷却段上，大压下轧机安装在常规连铸一连轧生 产线的连铸机的拉矫段上。本发明与现有型材、棒线材轧制方法及其装置相比，其显著的有益效果在于1.利用柔性衔接装置的大压下能力，解决了常规连铸出口速度与常规连轧入口速 度不匹配的问题。2.钢坯无需火焰切断，从而减少切割带来的金属损失，简化了工艺和设备。
3.钢坯无需重新加热，节约加热炉设备投资和加热消耗的能源，减少二次加热轧 件表面氧化；减少二氧化碳排放。4.在无需焊接前提下实现无头轧制，简化工序，增加可靠性，避免轧件焊接区域的 不利影响，提高轧件质量和性能均勻性。5.型材棒材成品连续剪切，避免非定尺和切头损失，可提高成材率1. 5%，减化精
整工序。6.避免轧件头部对导卫装置和轧辊的频繁冲击与磨损，减少操作事故，避免电机 的频繁冲击负荷。改变了过去生产型材、棒线材的工艺流程。7.柔性衔接装置带有液芯软压下功能，能够减少偏析，提高产品质量。
图1是型材、棒线材无头轧制方法工艺流程示意图。图2是型材、棒线材无头轧制方法轧制型材棒材生产线示意图。图3是型材、棒线材无头轧制方法轧制线材生产线示意图。图4是型材、棒线材无头轧制方法的多槽轧制示意图。图5是型材、棒线材无头轧制方法与切分轧制组合示意图。图6是柔性衔接装置中的软压下辊系结构示意图。图7是柔性衔接装置中的大压下轧机结构示意图。
具体实施例方式下面以实施例具体描述本
发明内容
i.型材、棒线材无头轧制的方法实施例实施例1如图1所示，在型材、棒线材无头轧制方法工艺流程示意图中，包括结晶器1、铸坯 2、软压下辊系3、连铸坯补热装置7、大压下轧机4、剪切机6、常规连轧机组5。在常规连铸一连轧生产线上安装柔性衔接装置，柔性衔接装置选择由七对软压下辊系与三架大压下轧机共同构成。软压下辊系3安装在常规连铸一连轧生产线的连铸机的冷却段上，对离开结晶 器1但未完成凝固过程，尚带有液芯和糊状区的连铸坯2实施动态软压下轧制。大压下轧 机4安装在常规连铸一连轧生产线的连铸机拉矫段上，对高温坯料进行大范围可调断面减 缩率的柔性轧制，以便与后续轧机在坯料断面尺寸和轧件速度二方面能够衔接。软压下各 辊系及大压下轧机单独设定速度，动态调速，或串级调速，速度范围每秒0. 02米至2. 5米， 与后续轧机轧制速度衔接。总延伸系数1. 25-50，轧制过程满足秒流量相等条件。水平辊采 用主动辊，立辊轧机采用被动辊，利用入口侧的主动辊把轧件送入被动辊，利用出口侧的主 动辊把轧件拉出被动辊，把轧件断面尺寸和轧制速度控制在后续轧机要求的范围内。在大压下轧机前配备连铸坯补热装置7，解决由于出二冷区的连铸坯会出现角部 局部温度降低问题，保证一些具有特殊要求产品的质量和轧制过程稳定性。上述连铸坯补 热装置采用电磁感应加热，可以使连铸坯在运动中其局部温度提升150-800°C。在柔性衔接装置后与常规连轧机组5之间安装两台剪切机6，解决钢坯剪断和离 线问题。实施例2如图2所示，型材棒材及螺纹钢筋生产线，从结晶器1出来的铸坯2经过七对软压 下辊系3轧制，连铸坯补热装置7补热，三架大压下轧机4轧制，剪切机6，将断面尺寸和运 行速度经过控制的坯料连续送入常规连轧机组5，在常规连轧生产线上进行轧制，常规连轧 机组5包括粗、中轧机组、精轧机组。后续还有加速冷却装置8、冷床9、精整打包机10，组成 整条生产线。实施例3如图3所示，线材生产线，从结晶器1出来的铸坯2经过七对软压下辊系3轧制， 连铸坯补热装置7补热，三架大压下轧机4轧制，剪切机6，后面接续常规连轧机组5，常规 连轧机组5包括粗轧机组、中轧机组、精轧机组，后续还有加速冷却装置11，吐丝机散卷冷 却装置12、运输链13、收集区14组成线材生产线。实施例4如图4所示，采用两流连铸机及柔性衔接装置对应一套常规连轧机，从结晶器1出 来的铸坯2经过软压下辊系3轧制，大压下轧机4轧制，剪切机6，后面接续常规连轧机组 5，在常规连轧机的轧辊上布置有两组轧槽，同时轧制2个轧件，以提高轧机的生产效率和 小时产量，实现多流连铸连轧。实施例5如图5所示，采用两流连铸机及柔性衔接装置与切分轧制组合使用，从结晶器1出 来的铸坯2经过软压下辊系3轧制，大压下轧机4轧制，后面接续常规连轧机组5，在经过15 道次的轧制之后，采用切分机架把一根轧件切分为二根轧件15，用这种方法，可以用二流连 铸机对应四根轧制产品，这样可使生产效率和小时产量进一步提高。i i.型材、棒线材无头轧制的方法所使用的柔性衔接装置实施例型材、棒线材无头 轧制的方法所使用的柔性衔接装置，由软压下辊系3与大压下轧机4共同构成。如图6所示，柔性衔接装置中的软压下辊系3为七对软压下辊系，每对软压下辊系 围绕铸坯上下两面和左右二侧交替布置，每对软压下辊系包括轴承及轴承座25、压下装置26、轧辊27、联轴器28、动力源29。轴承及轴承座25安装在轧辊27上，每只轧辊安装两个轴承及轴承座。两只轧辊平行放置在一个刚性框架内，不同轧辊同一侧的两个轴承座之间 用压下装置26连接在一起。压下装置有两种形式，一种是液压缸；一种是丝杠丝母。动力 源29是电机或液压马达，通过联轴器28与轧辊相连，驱动轧辊旋转。
如图7所示，大压下轧机4由两架水平轧机和一架立辊轧机组成，包括水平机架 16、压下装置17、平衡装置18、平辊轴承及轴承座19、调整装置20、水平辊21、立辊22、立辊 轴承及轴承座23、立辊机架24。水平轧机和立辊轧机交替布置，各轧机单独设定速度，动态 调速，或串级调速，使轧制过程满足秒流量相等条件。水平辊采用主动辊，立辊轧机采用被 动辊。平辊轴承及轴承座19安装在在水平辊21上，立辊轴承及轴承座23安装在立辊22 上，每只轧辊安装两个轴承座，两只水平辊平行放置在一个水平机架16内，水平机架固定 在基础上。压下装置17和平衡装置18安装在机架上面或下面，或安装在两个轴承座之间。 在水平机架的侧面安装调整装置19。压下装置有两种形式，一种是液压缸；一种是丝杠丝 母。平衡装置是液压缸或弹簧，调整装置是液压缸或丝杠丝母。
权利要求
一种型材、棒线材无头轧制的方法，其特征在于该方法包括以下内容在常规连铸-连轧生产线上，安装柔性衔接装置，该装置有三种形式，一种是由1-12对软压下辊系构成；一种是由1-20架大压下轧机构成；一种是由上述软压下辊系与大压下轧机共同构成，选择三种形式其中的一种安装在结晶器与常规连轧机组之间，柔性衔接装置中的软压下辊系安装在常规连铸-连轧生产线的连铸机的冷却段上，每对软压下辊系围绕铸坯上下两面和左右二侧交替布置；大压下轧机安装在常规连铸-连轧生产线的连铸机的拉矫段上，由带有平立交替布置或者单独平、立布置的120架轧机组成，软压下辊系及大压下轧机单独设定速度，动态调速，或串级调速，速度范围每秒0.02米至2.5米，与后续轧机轧制速度衔接，总延伸系数1.25-50，使轧件断面尺寸与后续轧机要求相符合，轧制过程满足秒流量相等条件，把轧件断面尺寸和轧制速度控制在后续轧机要求的范围内。
2.根据权利要求1所述的型材、棒线材无头轧制的方法，其特征在于所说的大压下轧 机前配备连铸坯在线补热装置。
3.根据权利要求2所述的型材、棒线材无头轧制的方法，其特征在于所说的连铸 坯补热装置采用电磁感应加热或者电热式管状炉加热，连铸坯在运动中其局部温度提升 150-800 °C。
4.根据权利要求1所述的型材、棒线材无头轧制的方法，其特征在于在所说柔性衔接 装置后与常规连轧机组之间安装切割机或剪切机。
5.根据权利要求1所述的型材、棒线材无头轧制的方法，其特征在于采用1 6流连 铸机对应一套常规连轧机，在常规连轧机的轧辊上布置有1 6个轧槽或串联机架，同时轧 制1 6个轧件，实现多流连铸连轧。
6.根据权利要求1所述的型材、棒线材无头轧制的方法，其特征在于连铸机及柔性衔 接装置与切分轧制组合使用，在经过821道次的轧制之后，采用切分机架把一根轧件切分 为2-4根轧件，用一流连铸机对应2-4根轧制产品，用二流连铸机对应4-8根轧制产品。
7.权利要求1所述的型材、棒线材无头轧制的方法所使用的柔性衔接装置，其特征在 于该装置由1-12对软压下辊系组成，每对软压下辊系围绕铸坯上下两面和左右二侧交替 布置，每对软压下辊系包括轴承及轴承座、压下装置、轧辊、联轴器、动力源，轴承及轴承座 安装在轧辊上，两只轧辊平行放置在一个刚性框架内，不同轧辊同一侧的两个轴承座之间 用压下装置连接在一起，压下装置为液压缸，动力源是电机或液压马达，通过联轴器与轧辊 相连，驱动轧辊旋转。
8.根据权利要求7所述的型材、棒线材无头轧制的方法所使用的柔性衔接装置，其特 征在于所说的压下装置为丝杠丝母。
9.根据权利要求1所述的型材、棒线材无头轧制的方法所使用的柔性衔接装置，其特 征在于该装置由1-20架大压下轧机构成，包括0-10架水平轧机和0-10架立辊轧机，每 架水平轧机包括水平机架、压下装置、平衡装置、水平辊、调整装置，平辊轴承及轴承座；每 架立辊轧机包括立辊机架、压下装置、平衡装置、调整装置，立辊、立辊轴承及轴承座，水平 轧机和立辊轧机平立交替布置或者单独平、立布置，各轧机单独设定速度，动态调速或串级 调速，水平辊和立辊或都采用主动辊，或水平轧机采用主动辊，立辊轧机采用被动辊，平辊 轴承及轴承座安装在水平辊上，每只水平辊安装两个平辊轴承及轴承座，两只水平辊平行 放置在一个水平机架内，水平机架固定在基础上，压下装置和平衡装置安装在机架上面或下面，或两个轴承座之间，在水平机架的侧面安装调整装置，压下装置是液压缸或丝杠丝 母，平衡装置是液压缸或弹簧，调整装置是液压缸或丝杠丝母，立辊轴承及轴承座安装在立 辊上，每只立辊安装两个立辊轴承及轴承座，两只立辊平行放置在一个立辊机架内，立辊机 架固定在基础上。压下装置和平衡装置安装在机架左面或右面，或两个轴承座之间，在立辊 机架的端面安装调整装置，压下装置是液压缸或丝杠丝母，平衡装置是液压缸或弹簧，调整 装置是液压缸或丝杠丝母。
10.根据权利要求1所述的型材、棒线材无头轧制的方法所使用的柔性衔接装置，其特 征在于该装置由权利要求7所说的1-12对软压下辊系与权利要求9所说的1-20架大压 下轧机共同构成，软压下辊系安装在常规连铸-连轧生产线的连铸机的冷却段上，大压下 轧机安装在常规连铸_连轧生产线的连铸机的拉矫段上。
全文摘要
本发明公开了一种型材、棒线材无头轧制的方法及其柔性衔接装置，实现了从结晶器到成品之间，全线轧件的无缝连接，连续成型。本发明包括以下内容在常规连铸—连轧生产线上安装柔性衔接轧机装置，该装置有三种形式，一种是由软压下辊系构成；一种是由大压下轧机构成；一种是由上述软压下辊系与大压下轧机共同构成。选择三种形式其中的一种安装在结晶器与常规连轧机组之间。本发明省去了连铸坯切断、二次加热、焊接三个工序，实现了连铸与连轧的无缝连接和柔性衔接，缩短了生产流程和生产线长度，简化了操作，为冶金生产实现节约能源和资源、减少碳排放、降低成本、提高产品质量和竞争力提供了一条新途径。
文档编号B21B13/00GK101829678SQ20101014781
公开日2010年9月15日 申请日期2010年4月16日 优先权日2010年4月16日
发明者刘相华, 罗光政 申请人:刘相华