专利名称：大口径厚壁无缝钢管控轧控冷系统的制作方法
技术领域：
本实用新型 涉及一种钢铁材料金属压力加工技术领域内的控轧控冷系统，尤其涉及一种大口径厚壁无缝钢管控轧控冷系统。
背景技术：
低合金高强度钢由于具有高强度、高韧性、良好的焊接性及合金含量少等优点，广泛应用于钢筋、非调质钢、板材、线材、棒材。提高低合金高强度钢的低温冲击韧性的常见方法主要包括调整化学成分、添加微合金元素、控制轧制控制冷却、热处理等。低合金高强度钢一般在生产过程中采用微合金化和控制轧制控制冷却工艺，具体为在钢中加入适量微合金元素Nb或V ;精轧前快速冷却，控制精轧的温度在Ac3以下，增加精轧道次变形量，实现未再结晶控制轧制；终轧后快速冷却，控制轧后的冷却速度，实现控制冷却。这样，可得到强度高、低温冲击韧性高的钢材。但是低合金高强度钢多见于板材和棒材，应用于管材时，多出现低温冲击韧性不合格状况，特别是在生产厚壁低合金高强度钢管时80%以上出现低温冲击韧性不合格的状况。研究表明，大口径厚壁无缝钢管的轧制生产过程不同于板材和棒材，若采用以上惯用方法，主要有以下不足轧制温度不满足控制轧制条件，钢管进减定径机前温度为1050-1100°C，出减定径机的温度为1000-1050°C，远远高于Ac3，且内外表温差大；冷却过程不满足控制冷却条件，目前冷却是采用在空气中冷却的，无专用的冷却设备。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种大口径厚壁无缝钢管控轧控冷系统，以解决现有低合金高强度钢管的低温冲击韧性经常不合格的问题。为了实现上述问题，本实用新型提供一种用于大口径厚壁无缝钢管的控轧控冷系统，其包括前进辊道，承载轧管机轧制完毕的荒管，并驱动所述荒管至减定径机；前进辊道驱动机构，与所述前进辊道连接，控制所述前进辊道的运行、停止以及对所述荒管的输送速度；旋转辊道，用于驱动所述荒管旋转，与所述前进辊道间隔设置；旋转辊道驱动机构，与所述旋转辊道连接，驱动所述旋转辊道变换高度并使之旋转；钢管识别装置，设置于前进辊道或者旋转辊道上，用于识别从所述轧管机出来的所述荒管，并产生识别信号；钢管温度检测装置，与所述前进辊道驱动机构和所述旋转辊道驱动机构连接，用于检测位于所述前进辊道或者旋转辊道上的所述荒管的温度给出温度信号，并根据该温度信号切换所述前进辊道或所述旋转辊道与荒管的接触以驱动荒管做不同运动；所述第一冷却单元，与所述钢管温度检测装置和/或所述钢管识别装置连接，根据所述温度信号或者识别信号在所述前进辊道和所述旋转辊道上方向所述前进辊道上的所述荒管或者在所述旋转辊道上旋转的所述荒管喷冷却液；和第二冷却单元，设在所述减定径机的输出方向，对所述减定径机轧制完毕的荒管进行进一步的冷却。在上述的用于大口径厚壁无缝钢管的控轧控冷系统，优选所述冷却液为水，所述第一冷却单元包括水喷头，设于所述前进辊道和所述旋转辊道上方，用于向所述荒管喷水；水管，连接于所述水喷头，用于向所述水喷头供水；和阀门，设于所述水管上，并与所述钢管温度检测装置和/或所述钢管识别装置连接，用于根据所述温度信号或者识别信号控制所述水嗔头的嗔水。在上述的用于大口径厚壁无缝钢管的控 轧控冷系统，优选所述第二冷却单元包括冷床，设在所述减定径机的输出方向，以承载所述减定径机轧制完毕的荒管；和风机，沿所述冷床的长度方向设于所述冷床的一侧，用于冷却减定径机轧制完毕的荒管。在上述的用于大口径厚壁无缝钢管的控轧控冷系统，优选所述风机为轴流风机。在上述的用于大口径厚壁无缝钢管的控轧控冷系统，优选所述钢管识别装置为光电传感器。在上述的用于大口径厚壁无缝钢管的控轧控冷系统，优选所述钢管温度检测装置为热电偶。在上述的用于大口径厚壁无缝钢管的控轧控冷系统，优选所述钢管含有O. 03 O. 05 %的微合金元素Nb。本实用新型可以控制轧管机轧制完成的钢管(简称钢管，也称荒管)在前进辊道上停止，然后由旋转辊道驱动钢管旋转，同时进行水冷，待荒管温度降低到950°C以下时，荒管进入减定径机轧制，实现控制轧制。出减定径机后的钢管在冷床上进行风冷，在保证钢管弯曲度的前提下达到快速冷却，实现控制冷却。
图I为本实用新型优选实施例的控轧控冷系统的控轧部分结构示意图；图2为本实用新型优选实施例的控轧部分旋转冷却的喷水状态示意图；图3为本实用新型优选实施例的控冷部分结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步说明。图I和图2示出了本实用新型优选实施例的控轧部分的结构和应用，图3示出了本实用新型优选实施例的控冷部分的结构。如图所示，本实用新型优选实施例的控轧部分设于轧管机I和减定径机4之间。控冷部分则设于减定径机4之后。其中控轧部分(其实也包括一部分控冷设备)包括前进辊道5及其驱动机构51 (比如液压装置)、旋转辊道6及其驱动机构61 (比如液压装置)、钢管温度检测装置7、钢管识别装置2 (视情况设于前进辊道上或者旋转辊道上)、水管3、阀门21、水喷头31 (可根据需要设置多个)。前进辊道5用于承载轧管机轧制完毕的荒管10，并驱动荒管10至减定径机4。前进辊道驱动机构51与前进辊道5连接，位于前进辊道5的下方，用于控制前进辊道5的运行、停止以及对荒管10的输送速度。旋转辊道6用于驱动荒管10旋转。旋转辊道驱动机构61与旋转辊道6连接，位于前进辊道61的下方，用于驱动旋转辊道6升降，以变换高度且使旋转辊道6旋转。旋转辊道6与前进辊道5间隔设置，比如每两个前进辊道5之间就设置有一个旋转辊道6，当然也可以根据实际情况来确定它们之间的间隔数目，只要能确保荒管10的准确动作即可。钢管识别装置2在本优选实施例中为一光电检测器，用于识别位于前进辊道5上的轧管机I轧制完毕的荒管10，当荒管10从轧管机I输出后，产生识别信号。水喷头31设于前进辊道5和旋转辊道6上方,用于向荒管10喷水。水管3和每一水喷头31连接,并向水喷头31供水。阀门21设于水管3上以控制水管3的导通关断，且阀门21为与钢管识别装置2连接和/或下述钢管温度检测装置7连接(图中未示出)的电磁阀，其用于根据钢管识别装置2产生的识别信号和/或钢管温度检测装置7的温度信号控制水喷头31喷水，如图2所示。钢管温度检测装置7在本优选实施例 中为热电偶，其与前进辊道运行驱动机构51和旋转辊道驱动机构61连接(图中未示出)，用于检测荒管10的温度，并根据荒管10的温度切换前进棍道5或旋转棍道6与荒管10的接触以驱动荒管10做不同运动。另外，本优选实施例的控冷部分包括冷床9和风机8。冷床9设在减定径机4的输出方向，以承载减定径机4轧制完毕的荒管10。风机8沿冷床9的长度方向设于冷床9的一侧，用于冷却减定径机4轧制完毕的荒管10。研究表明，穿孔和轧管集中轧制变形的大部分变形量，减径的变形量很小。因此可以认为穿孔和轧管过程是高温粗轧，实现再结晶控制轧制。减定径过程为低温精轧，若能实现未再结晶控制轧制，则可以获得更加细小的铁索体晶粒组织，较大程度提高钢的强韧性。为了实现未再结晶控制轧制，则需要满足荒管10未再结晶控制的温度条件进减定径机4的温度在Ac3以下。为了满足此条件，需要对出轧管机I后进减定径机4前的荒管10进行快速冷却。由于钢管的壁厚厚、钢管出轧管机的温度高，而轧管机到减定径机的距离有限(实际中仅28m)，无法实现钢管行走过程中进行快速冷却。因此，本优选实施例将出轧管机I的荒管10在前进辊道5上停止，利用旋转辊道驱动机构61抬升旋转辊道6，使得荒管10脱离前进棍道5由旋转棍道6托起,在旋转棍道6旋转时由旋转棍道6驱动荒管10旋转，同时对荒管10进行水冷(荒管10 —边旋转一边水冷)。待荒管10的温度降低到950°C以下时，旋转辊道6停止旋转并落下，前进辊道5运行将荒管10送入减定径机4进行轧制。出减定径机4后的荒管10在冷床9上进行风冷，在保证荒管10弯曲度的前提下达到快速冷却。若在成分设计时加入O. 03 O. 05%的微合金元素Nb，并尽量降低C、P、S的含量，则效果更好。实施例从轧管机I出来的荒管10通过前进辊道5输送，安装在轧管机I后的辊道上的钢管识别装置2在荒管10经过时进行识别并给出识别信号。当钢管温度检测装置7检测到荒管10时，前进辊道5开始减速直至停止使得荒管10停止在辊道5上(也可以根据该识别信号在适当时间后使荒管10停止在前进辊道上)，然后旋转辊道6在旋转驱动机构61的作用下上升托起荒管10并进行旋转，荒管10在旋转的同时控制阀门21开启，使水喷头31向荒管10喷水进行旋转冷却，如图2所示。待荒管10的温度(如外表温度)下降到设定值，例如950°C时，旋转辊道6停止旋转并下降，前进辊道5运行从而将荒管10送至减定径机4，借此，自动控制荒管10的冷却时间和冷却速度。减定径机4轧制完毕后，将轧制后的荒管10输送到冷床9上进行冷却(比如侧面吹风冷却)。为防止荒管10在冷床9上冷却时弯曲度大，风机(风冷装置)8安置在沿着冷床9的长度方向上并紧密排列。冷床9可以通过液压装置步进前进，每步运送荒管10前进一个工位,风机8在一侧对荒管10进行冷却。待荒管10温度低于一预设值，例如650°，在空气中冷却。[0024]另外，作为风机8，可以采用沿冷床长度方向精密放置20台轴流风机的技术方案。钢管上冷床后就进行侧面吹风冷却，待钢管温度低于650°C以下时改为在空气中冷却。综上所述，本实用新型通过设计水冷装置，在轧管机后的辊道上安装光电开关和/或与辊道相连接的钢管温度检测装置并根据来自它们的信号来控制水喷头阀门的自动开启闭合，自动控制钢管的冷却时间；另外，为防止钢管 在冷床上冷却时弯曲度大，将风机安置在沿冷床长度方向上并紧密排列。经测试，采用本实用新型进行控制轧制控制冷却工艺后，热轧钢管在_20°C的低温冲击韧性由20J以下提高到70J以上，解决了大口径厚壁无缝钢管在生产过程中出现的低温冲击韧性偏低的问题，克服了终轧后的钢管冷却过程中容易出现大弯曲度的问题。而且实现了出轧管机后的荒管的冷却时间和设备动作的自动控制，确保了荒管进减定径机的减定径温度，克服了因减定径温度过低而导致减定径机电流很大进而容易造成设备故障的技术难关。由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包
含ο
权利要求1.一种用于大口径厚壁无缝钢管的控轧控冷系统，其特征在于，包括 前进辊道，承载轧管机轧制完毕的荒管，并驱动所述荒管至减定径机； 前进辊道驱动机构，与所述前进辊道连接，控制所述前进辊道的运行、停止以及对所述荒管的输送速度； 旋转辊道，用于驱动所述荒管旋转，与所述前进辊道间隔设置； 旋转辊道驱动机构，与所述旋转辊道连接，驱动所述旋转辊道变换高度并使之旋转； 钢管识别装置，设置于前进辊道或者旋转辊道上，用于识别从所述轧管机出来的所述荒管，并产生识别信号； 钢管温度检测装置，与所述前进辊道驱动机构和所述旋转辊道驱动机构连接，用于检测位于所述前进辊道或者旋转辊道上的所述荒管的温度给出温度信号，井根据该温度信号切换所述前进辊道或所述旋转辊道与荒管的接触以驱动荒管做不同运动； 所述第一冷却単元，与所述钢管温度检测装置和/或所述钢管识别装置连接，根据所述温度信号或者识别信号在所述前进辊道和所述旋转辊道上方向所述前进辊道上的所述荒管或者在所述旋转辊道上旋转的所述荒管喷冷却液；和 第二冷却単元，设在所述减定径机的输出方向，对所述减定径机轧制完毕的荒管进行进ー步的冷却。
2.如权利要求I所述的用于大口径厚壁无缝钢管的控轧控冷系统，其特征在于 所述冷却液为水， 所述第一冷却単元包括 水喷头，设于所述前进辊道和所述旋转辊道上方，用于向所述荒管喷水； 水管，连接于所述水喷头，用于向所述水喷头供水；和 阀门，设于所述水管上，并与所述钢管温度检测装置和/或所述钢管识别装置连接，用于根据所述温度信号或者识别信号控制所述水喷头的喷水。
3.如权利要求I所述的用于大口径厚壁无缝钢管的控轧控冷系统，其特征在于 所述第二冷却单元包括 冷床，设在所述减定径机的输出方向，以承载所述减定径机轧制完毕的荒管；和风机，沿所述冷床的长度方向设于所述冷床的ー侧，用于对所述减定径机轧制完毕的荒管进行侧面吹风冷却。
4.如权利要求3所述的用于大口径厚壁无缝钢管的控轧控冷系统，其特征在于所述风机为轴流风机。
5.根据权利要求I所述的用于大口径厚壁无缝钢管的控轧控冷系统，其特征在于，所述钢管识别装置为光电传感器。
6.根据权利要求I所述的用于大口径厚壁无缝钢管的控轧控冷系统，其特征在于，所述钢管温度检测装置为热电偶。
专利摘要本实用新型提供一种用于大口径厚壁无缝钢管的控轧控冷系统，包括前进辊道，承载荒管并驱动荒管至减定径机；前进辊道驱动机构，控制前进辊道的运行、停止以及对荒管的输送速度；旋转辊道，驱动所述荒管旋转；旋转辊道驱动机构，驱动旋转辊道变换高度并使之旋转；钢管识别装置，识别从轧管机出来的荒管并产生识别信号；钢管温度检测装置，检测荒管的温度给出温度信号，并根据该温度信号切换前进辊道或所述旋转辊道与荒管的接触以驱动荒管做不同运动；第一冷却单元，根据温度信号或者识别信号向前进辊道上的荒管或者旋转辊道旋转的荒管喷冷却液；和第二冷却单元，设在减定径机的输出方向，对减定径机轧制完毕的荒管进行进一步的冷却。
文档编号B21B45/02GK202438554SQ201120570759
公开日2012年9月19日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者万五霞, 张红军, 潘先明, 郑兴, 黎福华 申请人:湖北新冶钢有限公司