一种大断面连铸圆坯的棒材轧制成型方法与流程

本发明属于钢铁加工技术领域，具体涉及一种大断面连铸圆坯的棒材轧制成型方法，具体涉及一种利用大规格连铸圆坯直接轧制大规格热作模具钢棒材的方法。

背景技术：

热作模具钢适宜于制作对金属进行热变形加工的模具用的合金工具钢，如热锻模、热挤压模、压铸模、热镦模等。h13相当于国内的4cr5mosiv1钢，因其具有热强性、抗冷热疲劳性能、抗液态金属冲蚀性等良好的综合性能以及优质的性价比而倍受青睐，h13已成为当前国内外应用最为广泛的热作模具钢的典型钢种。

目前，热作模具钢生产方法普遍采用电炉冶炼、电渣重熔和锻压工艺生产，质量较为稳定。但该生产工艺存在的缺陷是：(1)制造工艺复杂。(2)生产周期长。(3)能耗高成本高。

技术实现要素：

本发明的目的在于，为解决现有的方法存在的上述缺陷，本发明提出了一种大断面连铸圆坯的棒材轧制成型方法，利用现有的大棒材工艺设备轧制生产热作模具钢，极大减少投资，能耗降低、生产率提高，成本减少。采用大断面连铸圆坯轧制时，可确保大的压缩比，生产的棒材组织密实，性能得到大幅提升，且总成本与锻材相比要低的多。

为了实现上述目的，本发明提出了一种大断面连铸圆坯的棒材轧制成型方法，该方法包括：

将大断面连铸圆坯送入加热炉，加热至1260℃～1290℃，加热时间＞15h，出炉后，通过高压水除鳞机除鳞，获得除磷后的大断面连铸圆坯；

用设置在推床上的夹持板将除磷后的大断面连铸圆坯对准轧槽，送入粗轧机轧制，压下道次为9～13道次，制得不同断面的中间坯；其中，从粗轧机轧制第3道次开始，每个奇数道次对除磷后的大断面连铸圆坯翻转90°；

将不同断面的中间坯送入精轧机轧制成型，制得不同规格的成型棒材。

作为上述技术方案的改进之一，所述大断面连铸圆坯的尺寸为φ500mm～φ650mm。

作为上述技术方案的改进之一，所述大断面连铸圆坯的尺寸为φ500mm时，根据成型棒材规格要求，轧制φ120mm～φ150mm规格的成型棒材时，粗轧机轧制道次为11道次，制得的中间坯尺寸为220±2mm×210mm；

或者轧制φ160mm～φ210mm规格的成型棒材时，粗轧机轧制道次为9道次，制得的中间坯高度不大于280mm，宽度不大于270mm；其中，根据不同规格的连铸圆铸坯及成型棒材的规格，确定合适的粗轧道次。

作为上述技术方案的改进之一，对于φ500mm断面的连铸圆坯，压下道次1～3，使用bx1；压下道次4～5，使用bx2；压下道次6～8，使用bx3；压下道次9～11，使用bx4。

作为上述技术方案的改进之一，所述大断面连铸圆坯的尺寸为φ650mm时，根据成型棒材规格要求，轧制φ160mm～φ210mm规格的成型棒材时，粗轧机轧制道次为13道次，制得的中间坯高度不大于350mm，宽度不大于340mm；

轧制φ220mm～φ310mm规格的成型棒材时，粗轧机轧制道次为11道次，制得的中间坯高度不大于350mm，宽度不大于340mm；其中，根据不同规格的连铸圆铸坯及成型棒材的规格，确定合适的粗轧道次。

作为上述技术方案的改进之一，对于φ650mm断面的连铸圆坯，压下道次1～4，使用bx1；压下道次5～8，使用bx2；压下道次9～12，使用bx3；压下道次13，使用bx4。其中，bx1、bx2、bx3、bx4分别对应地表示粗轧机轧辊的第一、第二、第三、第四个孔型，随着轧制道次的递增，需使用相应的孔型轧制获得所需的料型尺寸。

作为上述技术方案的改进之一，所述粗轧机为两辊可逆式粗轧机，所述粗轧机的孔型为箱—箱孔型，孔型深度浅，可满足高碳、高合金大断面圆形铸坯轧制要求；其中，所述粗轧机第一个孔型bx1采用自由宽展轧制，在宽度方向金属变形不受孔型侧壁限制，可以自由地展宽，采用bx2、bx3、bx4(第二、第三、第四)孔型轧制时为限制宽展轧制，孔型侧壁对轧制的料型进行宽度方向的变形限制，配合适当的辊缝，获得所需料型尺寸。

作为上述技术方案的改进之一，所述精轧机为为高刚度短应力线二辊轧机，采用立-平交替形式布置，孔型系统为椭圆-圆组成，实现了无扭微张力轧制，轧件变形均匀，最大限度的保证了产品尺寸精度；

本发明提供了一种用于上述轧制圆钢的方法的推床结构，包括推床3和夹持板2，所述夹持板2的固定端设有销轴孔，通过销轴结构固定连接于推床3的夹持端，夹持板磨损严重时可以方便、灵活更换夹持板；所述夹持板2的内侧面与推床3内侧面处于同一垂直面。

本发明还提供了一种推床工作组，包括对称设置于粗轧机1前后的两组推床对，所述推床对由两个上述推床结构组成，所述推床对中的两个推床结构对称设置于同一垂直面。

本发明相比于现有技术的有益效果在于：

本发明采用大断面连铸圆坯作为成型棒材(即热作模具钢)的生产原料，使用大棒材生产设备，经轧制后得到成型棒材的方法，克服了现有的方法在锻造生产热作模具钢时，由于坯料受到规格、单重以及工艺复杂、加工周期的限制，生产效率提高，缩短加工周期，成本减少的技术问题和缺陷；并且本发明的方法具有如下有益效果：

一是本发明采用大断面连铸圆坯作为生产原料，轧后压缩比大，足以破坏铸坯的铸造组织，细化钢材的晶粒，并消除显微组织的缺陷，从而使钢组织密实，力学性能得到改善；可以保证高品质热作模具钢的规模化轧制生产，同时能耗远低与传统的铸造工艺。

二是相对于使用锻造的工艺而言，在粗轧过程中料形容易控制，轧制过程简单，成材率高，成本低。

三是利用现有的大棒材工艺设备：粗轧机、推床、夹持板和精轧机，轧制成型棒材，极大减少投资，生产效率提高，缩短加工周期，成本减少。

四是本发明通过合理设定加热温度和轧制工艺，确保了利用大棒材生产设备成功轧制成型棒材。

附图说明

图1是本发明的一种大断面连铸圆坯的棒材轧制成型方法的一个实施例中的中间坯的示意图；

图2是本发明的一种大断面连铸圆坯的棒材轧制成型方法的另一个实施例中的中间坯的示意图；

图3是本发明的一种大断面连铸圆坯的棒材轧制成型方法中的粗轧机孔型示意图；

图4是本发明的一种大断面连铸圆坯的棒材轧制成型方法的采用φ500mm的连铸圆坯的示意图；

图5是本发明的一种大断面连铸圆坯的棒材轧制成型方法的采用φ650mm的连铸圆坯的示意图。

图6是本发明的一种大断面连铸圆坯的棒材轧制成型方法的轧件翻转90°的示意图。

图7是本发明的一种大断面连铸圆坯的棒材轧制成型方法的推床及夹持板把在钢坯推正、对中轧制线并送入粗轧机进行多道次轧制的示意图；

图8是本发明的一种大断面连铸圆坯的棒材轧制成型方法的推床及夹持板。

附图标记：

1、粗轧机2、夹持板

3、推床4、连铸圆坯

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步的描述。

本发明提出了一种大断面连铸圆坯的棒材轧制成型方法，该方法适用于采用φ500mm～φ650mm连铸圆铸坯为原料轧制成型棒材，即成型的热作模具钢，轧制得到的φ120mm～φ310mm规格的成型棒材；连铸圆坯的坯料断面大、压缩比高，制得的成型棒材的棒材组织密实；经表观及物理性能检验，生产的棒材各项指标均满足标准要求，可以保证高品质热作模具钢的规模化轧制生产；另外，本发明的方法克服现有锻造生产工艺的缺陷，该轧制成型方法生产效率高，节约能源，轧制范围广，生产的棒材各项指标均满足标准要求，可以保证高品质热作模具钢的规模化轧制生产。

其中，大断面连铸圆坯的棒材属于热作磨具钢，热作模具钢属于高合金钢种，轧制过程温度下降快，变形抗力大，料型不稳定，普通轧制工艺根本无法正常生产，通过本发明的方法，可成功实现热作模具钢直接轧制成型，生产过程顺利，料型控制稳定。

本发明提出了一种大断面连铸圆坯的棒材轧制成型方法，该方法包括：

将大断面连铸圆坯送入加热炉，加热至1260℃～1290℃，加热时间＞15h，出炉后，通过高压水除鳞机除鳞，获得除磷后的大断面连铸圆坯；

如图7和8所示，用设置在推床3上的夹持板2将除磷后的大断面连铸圆坯1对准轧槽，送入粗轧机1轧制，压下道次为9～13道次，制得不同断面的中间坯；其中，如图3和6所示，从粗轧机1轧制第3道次开始，每个奇数道次对除磷后的大断面连铸圆坯4翻转90°，进行除磷后的大断面连铸圆坯的轧制面的翻转，便于更快速地、更好地实现将除磷后的大断面连铸圆坯轧制成矩形中间坯；

将不同断面的中间坯送入精轧机轧制成型，制得不同规格的成型棒材。其中，所述成型棒材为热作模具钢。

所述大断面连铸圆坯的尺寸为φ500mm～φ650mm。

所述大断面连铸圆坯的尺寸为φ500mm时，根据成型棒材规格要求，轧制φ120mm～φ150mm规格的成型棒材时，粗轧机轧制道次优选为11道次，制得的中间坯220±2mm×210mm；优选地，制得的中间坯尺寸为220mm×210mm；

或者轧制φ160mm～φ210mm规格的成型棒材时，粗轧机轧制道次为9道次，制得的中间坯高度不大于280mm，宽度不大于270mm；优选地，制得的中间坯尺寸为280mm×270mm；其中，根据不同规格的连铸圆铸坯及成型棒材的规格，确定合适的粗轧道次。

如图3所示，对于φ500mm断面的连铸圆坯，压下道次1～3，使用bx1；压下道次4～5，使用bx2；压下道次6～8，使用bx3；压下道次9～11，使用bx4。

所述大断面连铸圆坯的尺寸为φ650mm时，根据成型棒材规格要求，轧制φ160mm～φ210mm规格的成型棒材时，粗轧机轧制道次为13道次，制得的中间坯高度不大于350mm，宽度不大于340mm；优选地，制得的中间坯尺寸为280mm×270mm；

轧制φ220mm～φ310mm规格的成型棒材时，粗轧机轧制道次为11道次，制得的中间坯高度不大于350mm，宽度不大于340mm；优选地，制得的中间坯尺寸为350mm×340mm；其中，根据不同规格的连铸圆铸坯及成型棒材的规格，确定合适的粗轧道次。

如图3所示，对于φ650mm断面的连铸圆坯，压下道次1～4，使用bx1；压下道次5～8，使用bx2；压下道次9～12，使用bx3；压下道次13，使用bx4。其中，bx1、bx2、bx3、bx4分别对应地表示粗轧机轧辊的第一、第二、第三、第四个孔型，随着轧制道次的递增，需使用相应的孔型轧制获得所需的料型尺寸,其中bx1孔型开口度670mm，孔型深度80mm；bx2孔型开口度405mm，孔型深度80mm；bx3孔型开口度355mm，孔型深度80mm；bx4孔型开口度284mm，孔型深度70mm。通过减少孔型开槽深度，增大工作辊径，提高轧辊强度，可以实现大压下量开坯轧制，改善轧材内部组织。

所述粗轧机为两辊可逆式粗轧机，所述粗轧机的孔型为箱—箱孔型，孔型深度浅，可满足高碳、高合金大断面圆形铸坯轧制要求；其中，所述粗轧机第一个孔型bx1采用自由宽展轧制，在宽度方向金属变形不受孔型侧壁限制，可以自由地展宽；采用bx2、bx3、bx4(第二、第三、第四)孔型轧制时为限制宽展轧制，孔型侧壁对轧制的料型进行宽度方向的变形限制，配合适当的辊缝，获得所需料型尺寸。

所述精轧机为为高刚度短应力线二辊轧机，采用立-平交替形式布置，孔型系统为椭圆-圆组成，实现了无扭微张力轧制，轧件变形均匀，最大限度的保证了产品尺寸精度；

如图8所示，本发明提供了一种用于上述轧制圆钢的方法的推床结构，包括推床3和夹持板2，所述夹持板2的固定端设有销轴孔4，通过销轴结构固定连接于推床3的夹持端，夹持板磨损严重时可以方便、灵活更换夹持板；所述夹持板2的内侧面与推床3内侧面处于同一垂直面。

如图7所示，本发明还提供了一种推床工作组，包括对称设置于粗轧机1前后的两组推床对，所述推床对由两个上述推床结构组成，所述推床对中的两个推床结构对称设置于同一垂直面。

实施例1.

用质量合格的连铸圆坯，如附图4所示，其截面尺寸为φ500mm。

将连铸圆坯送入加热炉中加热至1290℃左右，出炉除鳞后，利用推床及夹持板把在辊道运输中跑偏的钢坯推正、对中轧制线并送入粗轧机进行多道次轧制，孔型如附图3所示，在本实施例中，将除鳞后的连铸圆坯在粗轧机中共轧制9道次，其中1～3道次在bx1中轧制，轧件尺寸(高度×宽度)分别为440mm×515mm，370mm×520mm，460mm×375mm，第3个道次前轧件翻转90°；4～5道次在bx2中轧制，轧件尺寸(高度×宽度)分别为380mm×390mm，330mm×386mm，第5个道次前轧件翻转90°；6～8道次在bx3中轧制，轧件尺寸(高度×宽度)分别为325mm×337mm，260×335mm，264mm×290mm，第6、第7和第8个道次前轧件翻转90°；9道次在bx4中轧制，轧件尺寸(高度×宽度)为280mm×270mm，第9个道次前轧件翻转90°；

开坯轧制后的中间坯截面如附图1所示，则该中间坯的尺寸为：高为280mm，宽为270mm。其中，横向尺寸为宽度，纵向尺寸为高度。然后，将该中间坯送至精轧机轧制成型、收集、缓冷，完成生产过程。

实施例2.

用质量合格的连铸圆坯，如附图5所示，其截面尺寸为φ650mm。

将连铸圆坯送入加热炉中加热至1290℃左右，出炉除鳞后，利用推床及夹持板把在辊道运输中跑偏的钢坯推正、对中轧制线并送入粗轧机进行多道次轧制，孔型如附图3所示，在本实施例中，将除鳞后的连铸圆坯在粗轧机中共轧制11道次，其中1～4道次在bx1中轧制，轧件尺寸(高度×宽度)分别为575mm×655mm,510mm×665mm，590mm×518mm，510mm×525mm，第3个道次前轧件翻转90°；5～8道次在bx2中轧制，轧件尺寸(高度×宽度)分别为470mm×518mm，405mm×525mm，465mm×418mm，385mm×437mm，第5和第7个道次前轧件翻转90°；9～11道次在bx3中轧制，轧件尺寸(高度×宽度)分别为380mm×395mm，330mm×403mm，350mm×340mm，第9和第11个道次前轧件翻转90°；

开坯轧制后的钢坯截面如附图2所示，则该中间坯的尺寸为：高为350mm，宽为340mm。其中，横向尺寸为宽度，纵向尺寸为高度。然后，将该中间坯送至精轧机轧制成型、收集、缓冷，完成生产过程。

本发明采用连铸圆坯轧制生产成型棒材的优点是:一、利用现有的大棒材工艺设备轧制生产成型棒材，极大减少投资，生产效率提高，缩短加工周期，成本减少；二、采用φ500mm、φ650mm的圆断面连铸坯作为原料，可以保证同等规格下的大压缩比，加上大压下量轧制，细化钢材的晶粒，并消除显微组织的缺陷，从而使钢组织密实，力学性能得到改善，可以保证高品质热作模具钢的规模化轧制生产，同时能耗远低与传统的铸造工艺；三、使用连铸圆坯轧制成型棒材，可以有效克服由于方、矩形坯边角部冷却快，在轧制时易产生边部裂纹缺陷，同时克服了方、矩形坯料边角部冷却快，轧制时对孔型磨损较重的缺陷；四、使用圆形坯料，加热温度均匀，轧制稳定，尺寸较为标准，产品质量良好。

综上，本发明的方法，利用现有的大棒材工艺设备轧制生产成型棒材，极大减少投资，能耗降低、生产率提高，成本减少。采用大断面连铸圆坯轧制时，坯料断面大、压缩比高，生产的棒材组织密实。经表观及物理性能检验，生产的棒材各项指标均满足标准要求，可以保证高品质热作模具钢的规模化轧制生产。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。