專利名稱：生產(chǎn)超細晶棒材的軋機機列及其軋制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料成型和加工領(lǐng)域，特別涉及一種生產(chǎn)超細晶棒 材的軋枳』機列及其軋制方法。
背景技術(shù)：
鋼的強度和韌性可以通過減小微觀結(jié)構(gòu)的晶粒尺寸得以提高，奧氏 體晶粒尺寸越小、冷卻相變前奧氏體的變形越大，則最終的鐵素體-珠光 體結(jié)構(gòu)的晶粒尺寸越小。晶粒細化是提高鋼的強度和韌性最有效的方法， 對棒材晶粒細化途徑的研究也從單純的通過軋后的快速冷卻轉(zhuǎn)移到形變
誘導(dǎo)鐵素體相變上來。形變誘導(dǎo)鐵素體相變(DIFT)是指奧氏體冷卻到相 變點以上一定的溫度范圍，通過累積形變量和大變形使其轉(zhuǎn)變成鐵素體 的相變現(xiàn)象，借助這種相變產(chǎn)生的鐵素體，晶粒十分細小。如果在相變 后快冷而抑制鐵素體的長大，則可以保持這種細小的鐵素體組織。
形變誘導(dǎo)鐵素體相變技術(shù)在實驗室和工業(yè)生產(chǎn)板帶鋼上都取得了不 錯的結(jié)果，成功將鐵素體晶粒細化至3ium甚至更低，由鋼鐵研究總院負 責(zé)的攀鋼"低碳鐵素體/珠光體鋼的超細晶強韌化與控制技術(shù)"軋制汽車鋼板時取得了成功，曾在2005年獲國家科技進步一等獎。翁宇慶在《超 細晶鋼——鋼的組織細化理論與控制技術(shù)》(北京冶金工業(yè)出版社， 2003.9 )中對DIFT理論和一些成果做了詳盡的闡述。
但是，形變誘導(dǎo)鐵素體相變(DIFT)真正應(yīng)用在工業(yè)大生產(chǎn)中軋制 中小規(guī)格棒材時卻有一定的難度，就拿目前比較先進而且應(yīng)用很廣泛的 18架連軋機(分6架粗軋、6架中軋、6架精軋)來說，現(xiàn)在的這種軋線建 設(shè)時只預(yù)留了軋后穿水，很少有考慮軋制過程中的穿水冷卻。軋制棒材 不同于其它產(chǎn)品，6架一組連軋累積變形較大，尤其是精軋階段變形較大， 溫度升高比較明顯，軋件處在溫度高的范圍區(qū)不能得到冷卻。溫度升高 或者停留時間過長，奧氏體晶粒就比較粗大，產(chǎn)品晶粒尺寸就得不到有 效控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)超細晶棒材的軋機機列及其軋制方 法?？梢钥朔F(xiàn)有軋線控溫能力不足以及準確度不高的問題。 為了達到上述目的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的
一種生產(chǎn)超細晶棒材的軋機機列，包括粗軋段、中軋段、精軋段進 行連續(xù)無扭軋制，軋機平立交替布置，精軋段后有穿水冷卻段，所述精 軋段前還包括預(yù)精軋段，在中軋段和/或預(yù)精軋段之后分別有穿水冷卻 段。
該軋機機列采用18架軋機，分為6架粗軋機、4架中軋機、4架預(yù)精軋機、4架精軋機，共四段；軋制時低溫開軋，中軋、預(yù)精軋后控制冷 卻；有四臺飛剪。
該軋機機列的18架軋機是高精度短應(yīng)力線軋機，第1-10架軋機為 微張力軋制，第11-18架軋機為立活套控制無張力軋制。
穿水冷卻段的穿水裝置為分段湍流式水冷器，安裝在液壓往返式的 橫移小車上；所述的各穿水冷卻段為穿水或者空過，各穿水冷卻段水量、 水流速可以調(diào)節(jié)。
四臺飛剪分別位于粗軋機組和各冷卻段的后面。
一種生產(chǎn)超細晶棒材的軋制方法，包括粗軋、中軋、精軋進行連續(xù) 無扭軋制，軋機平立交替布置，精軋后有穿水冷卻，所述精軋前還包括 預(yù)精軋，在中軋和/或預(yù)精軋之后分別有穿水冷卻段。
軋制道次為18次，包括如下步驟
A. 進入第1-6架軋機粗軋和第7-10架軋機中軋；
B. 進入第一穿水冷卻段，軋件穿水或者空過，然后經(jīng)過一段空冷；
C. 進入第11-14架軋機預(yù)精軋；
D. 經(jīng)過第二穿水水冷段，然后經(jīng)過一段空冷均溫；
E. 進入第15-18架軋機精軋；
F. 經(jīng)過第三穿水水冷段快冷，溫度均勻后上冷床冷卻。 開軋溫度在900-1 OO(TC。中軋的軋制溫度在奧氏體再結(jié)晶區(qū)，預(yù)精軋的軋制溫度在奧氏體未 再結(jié)晶區(qū)，精軋的軋制溫度在奧氏體向鐵素體相變點以上。
第二穿水水冷段的水冷強度要比第 一穿水水冷段的水冷強度大。
精軋的軋制溫度在奧氏體向鐵素體相變點以上30°C 。
本發(fā)明提供一種新的生產(chǎn)方案，該方案可以提高軋線的控溫能力， 使生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定。生產(chǎn)鋼種不僅可以是普碳鋼，還可以是優(yōu)質(zhì) 碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼，若用普通Q235鋼，就可以生產(chǎn)m級鋼筋而且不 用添加合金元素。
本發(fā)明為解決其技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是首先，采用獨特的 軋機布置，18架軋機按6-4-4-4排列，這樣軋制序列段就分為了粗軋、 中軋、預(yù)精軋、精軋四段；其次，中軋、預(yù)精軋和精軋機后各有一段穿 水冷卻裝置。
采用這樣的軋機布置，是出于控制溫度進而控制晶粒尺寸的考慮。 本發(fā)明的技術(shù)方案中的中軋、預(yù)精軋和精軋機都是4架連軋，累積變形 就小，變形熱就小，而且軋件通過的時間也短了，這樣奧氏體晶粒還來 不及長大，而穿水冷卻段又可以使溫度降低，更好地控制奧氏體晶粒尺 寸和軋后組織。
三^:穿水各有其作用
1、中軋后通過冷卻，可以調(diào)節(jié)進入預(yù)精軋的溫度，使預(yù)精軋溫度控制在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)，積累形變?yōu)榫堊鰷蕚洹?br> 2、 世界范圍內(nèi)的實踐證明，控制軋件在精軋機組之中以及軋件的終 軋溫度最為有效的方法是精軋前的冷卻；精軋溫度要控制在相變點以上 一點，由于高速軋制和累積變形增大了相變驅(qū)動力，則提高了實際相變 點，誘發(fā)了鐵素體相變(DIFT)，獲得細小的鐵素體晶粒，預(yù)精軋后的冷 卻段要使之冷卻到相變點附近。
3、 精軋后慢冷的話，形成的細小晶粒又會長大，穿水快冷使精軋軋 制階段形成的細小鐵素體晶粒保留下來，大大提高了軋件強度和綜合力 學(xué)性能。
本發(fā)明與已知技術(shù)相比，有益效果是
1、 通過對軋沖幾布置的6-4-4-4排列，使軋制過程中累積變形熱得到 合理的分配和釋;^丈，使軋件升溫得以控制。
2、 通過上述的控制軋制過程中的溫度，也就將入精軋前的奧氏體晶 粒尺寸控制在比較小的范圍，精軋階段大壓下促使奧氏體發(fā)生向鐵素體 的相變，獲得3 )Li m超細化的鐵素體。
3、 不添加合金元素的基礎(chǔ)上，因細晶強化和相變強化的效果可以使 鋼的強度提高至少一個等級，在普通Q235鋼的基礎(chǔ)上就可以提高兩個級 別，生產(chǎn)出400MPa高強III級鋼筋；對優(yōu)質(zhì)碳素鋼和低合金鋼，進行生產(chǎn) 工藝參凝:;微調(diào)，同樣可以保證獲得良好的內(nèi)部組織和力學(xué)性能。
4、 上述優(yōu)化鋼材內(nèi)部組織而提高性能帶來的效益增收遠大于增加穿水設(shè)備帶來的投資增加，因此大大降低了生產(chǎn)成本；同時，還可以節(jié)約 合金元素用量，鐵合金用量的減少還帶來了節(jié)約電能的效果，使環(huán)境污 染得到改善，具有良好的生態(tài)效益，有利于建立節(jié)約型社會和實現(xiàn)可持 續(xù)發(fā)展。


圖1是軋線整體布置簡圖。 附圖標記
1、 2、 3分別為第一、二、三穿水冷卻萃炎。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
圖l是軋線整體布置簡圖，加熱爐和冷床未畫出。其中，1-3分別是 中軋、預(yù)精軋和精軋機后的穿水冷卻段。18架軋機全部選用高精度短應(yīng) 力線軋才幾，采用平立交替布置，可實現(xiàn)棒材的連續(xù)無扭軋制。第1-10架 軋機為孩t張力軋制，第11-18架軋機為立活套控制無張力軋制。
三個穿水冷卻段的穿水裝置采用分段湍流式水冷器，安裝在液壓往 返式的^f黃移小車上，橫移小車可安裝輸送輥道，單線和切分軋制時可相 互組合滿足生產(chǎn)要求。軋線共設(shè)有四臺飛剪，分別位于粗軋機組和各穿 水冷卻^殳后面，用于切頭切尾。圖中箭頭所示為軋制方向，方坯加熱到一定溫度由加熱爐移出，經(jīng)
高壓水除鱗后送入粗軋機組，開軋溫度在900-IOO(TC范圍內(nèi)，根據(jù)鋼種 不同而不同。粗軋和中軋是在奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制，預(yù)精軋和精軋在未 結(jié)晶區(qū)軋制，具體來說，精軋的溫度是在相變點以上3(TC左右，以此制 定精軋前冷卻段，即第二穿水冷卻段的水量和水壓。
軋制過程以軋制18道次的產(chǎn)品為例軋件進入前十架軋機，分別是 粗軋6架和中軋4架，軋制一般棒材時，這十架軋機主要以變形為主， 變形量較大，因此在這段中可能由于變形熱產(chǎn)生升溫，這樣在第10架軋 機軋出后進入第 一 穿水冷卻段(根據(jù)軋件的升溫或降溫情況選擇穿水或 者空過)，調(diào)節(jié)水量水壓，使溫度降低，然后經(jīng)一段空冷，使斷面上溫度 均勻，再進入第11-14架軋機預(yù)精軋。為使精軋溫度略高于相變點和控 制終軋溫度，并使奧氏體晶粒不至于過分長大，在第14架軋機軋出后必 須要經(jīng)過第二穿水冷卻段，這時采用的水冷強度要比第一穿水冷卻段的 大。第二穿水冷卻段過后也要經(jīng)過一段空冷均溫，再進入精軋機大壓下
軋制，當精軋變形量累積到一定程度，變形的奧氏體晶粒在相變點以上 就開始發(fā)生相變，大量轉(zhuǎn)變成細小的鐵素體。精軋機軋出后經(jīng)第三穿水 冷卻段快冷，使軋制過程中的細小晶粒保留下來，待溫度均勻后上冷床 冷卻，得到以3nim左右超細化鐵素體為基體組織的棒材產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1. 一種生產(chǎn)超細晶棒材的軋機機列，包括粗軋段、中軋段、精軋段進行連續(xù)無扭軋制，軋機平立交替布置，精軋段后有穿水冷卻段，其特征在于所述精軋段前還包括預(yù)精軋段，在中軋段和/或預(yù)精軋段之后分別有穿水冷卻段。
2. 如權(quán)利要求l所述的軋機機列，其特征在于A. 該軋機機列采用18架軋機，分為6架粗軋機、4架中軋機、4架 預(yù)精軋機、4架精軋機，共四段；B. 軋制時低溫開軋，中軋、預(yù)精軋后控制冷卻；C. 有四臺飛剪。
3. 如權(quán)利要求1所述的軋機機列，其特征在于該軋機機列的18 架軋機是高精度短應(yīng)力線軋機，第1-10架軋機為微張力軋制，第11-18 架軋機為立活套控制無張力軋制。
4. 如權(quán)利要求1所述的軋機機列，其特征在于穿水冷卻段的穿水 裝置為分段湍流式水冷器，安裝在液壓往返式的橫移小車上；所述的各穿水冷卻段為穿水或者空過，各穿水冷卻段水量、水流速可以調(diào)節(jié)。
5. 如權(quán)利要求1至4任一所述的軋機機列，其特征在于四臺飛剪 分別位于粗軋機組和各冷卻^:的后面。
6. 如權(quán)利要求1所述的軋機機列的軋制方法，包括粗軋、中軋、精 軋進行連續(xù)無扭軋制，軋機平立交替布置，精軋后有穿水冷卻，其特征 在于所述精軋前還包括預(yù)精軋，在中軋和/或預(yù)精軋之后分別有穿水冷 卻段。
7. 如權(quán)利要求6所述的軋制方法，其特征在于軋制道次為18次， 包括如下步驟A. 進入第1-6架軋機粗軋和第7-10架軋機中軋；B. 進入第一穿水冷卻段，軋件穿水或者空過，然后經(jīng)過一段空冷；C. 進入第11-14架軋機預(yù)精軋；D. 經(jīng)過第二穿水水冷段，然后經(jīng)過一段空冷均溫；E. 進入第15-18架軋機精軋；F. 經(jīng)過第三穿水水冷段快冷，溫度均勻后上冷床冷卻。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的軋制方法，其特征在于開軋溫度在 900-IOO(TC。
9. 如權(quán)利要求6或7所述的軋制方法，其特征在于中軋的軋制溫 度在奧氏體再結(jié)晶區(qū)，預(yù)精軋的軋制溫度在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)，精軋的 軋制溫度在奧氏體向鐵素體相變點以上。
10. 如權(quán)利要求6或7所述的軋制方法，其特征在于第二穿水水 冷段的水冷強度要比第 一 穿水水冷段的水冷強度大。
11. 如權(quán)利要求6或7所述的軋制方法，其特征在于精軋的軋制 溫度在奧氏體向鐵素體相變點以上30°C。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬材料成型和加工領(lǐng)域，特別涉及一種生產(chǎn)超細晶棒材的軋機機列及其軋制方法。它包括粗軋段、中軋段、精軋段進行連續(xù)無扭軋制，軋機平立交替布置，精軋段后有穿水冷卻段，其中精軋段前還包括預(yù)精軋段，在中軋段和/或預(yù)精軋段之后分別有穿水冷卻段。這種機列布置控溫能力強，有效解決了目前棒材軋線控溫能力不足的問題，軋制時低溫開軋，中軋、預(yù)精軋后可以控制冷卻，精軋控制在相變點以上附近，采用大壓下累積形變誘發(fā)鐵素體相變，軋后可以控制冷卻，使細晶保持下來，得到細化至3μm的以鐵素體為基體的組織。這樣，不添加合金元素，因為細晶強化和相變強化的效果，可以使鋼的強度提高至少一個等級。
文檔編號B21B45/02GK101518781SQ20091008123
公開日2009年9月2日 申請日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者楊現(xiàn)亮, 潘家冰 申請人:中國鋼研科技集團公司;新冶高科技集團有限公司