CN201380183Y - 可同时满足钢带卷和开平中厚板生产的热连轧设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可同时满足钢带卷和开平中厚板生产的热连轧设备，它包括由加热炉、二辊粗轧机组、四辊粗轧机组、精轧机组、冷却段和卷取机通过辊道依次相连组成的热连轧机组，所述卷取机的后面还设置有延伸辊道，所述延伸辊道的前端设置有切分机构，所述延伸辊道的一侧设置有冷床，所述延伸辊道和冷床之间设置有移出装置，所述冷床的尾端设置有矫直机，所述矫直机的后面设置有定尺横剪机构。采用该设备既可生产常规的薄带钢卷，又可生产中厚板，且可使中厚板的最大厚度达到60mm、强度级别提高到1000MPa以上。由于在一条生产线上实现了钢带卷与中厚钢板的交叉生产，可有效提高设备的利用效率，大幅增加产能。
Description
技术领域
本实用新型涉及热连轧生产作业设备，具体地指一种可同时满足钢带卷和开平中厚板生产的热连轧设备。
背景技术
常规的热连轧生产作业线主要由加热炉、粗轧机组、精轧机组、冷却段和卷取机构成。该热连轧生产线工作时，热轧带钢的卷取过程是一个相当复杂的热、力耦合变形过程，不仅带钢卷取过程中钢卷内部应力场不断变化，而且钢卷在开卷过程中其内部应力将再一次重新分布，其间某种板形缺陷问题就可能由此生成。
卷取应力状态特点可用径向分量和切向分量来说明，如图1所示，N为径向压力、F为张力。轴向应力以及各圈之间的剪切应力忽略不计。传送卷取扭矩的剪切应力事实上是可以忽略不计的，因为它没有改变应力状态，且不会引起各圈之间的滑移。人们重视的是应力在带卷内宽度方向和沿带卷半径方向的分布状况。
带卷内的应力状态特点是，沿半径及宽度方向上的分布不均匀，这是由于凸度不同使张力F分布不均所致。之所以考虑带钢厚度断面形状，是基于各圈带钢之间并非在整个宽度上都相接触这一事实。因为带钢在卷取过程中呈酒桶状，可以认为张力只分布在相接触的带钢宽度上，这意味着接触处有一个比较大的张力，可代替总张力。如图2所示，M1表示第一圈钢，Mn表示最后一圈钢，X轴表示宽度，Y轴为钢带的卷取张力，i表示标准值线，k表示接触区，L表示卷筒轴线，16为卷筒。在卷取过程中，各圈带钢之间的接触宽度将减小，而张力集中在带钢宽度中心部位(凸形厚度形状)；第一圈完全接触卷筒，因此张力均匀地分布在宽度上(标准值)；在最后几圈时，接触宽度大大减少，随着凸度值不同，超张力值可达到标准值的4～5倍。
图3说明了卷筒退出之前宽度方向上的径向应力图，图3中X轴表示宽度，Y轴表示应力大小，单位为KG/mm2，M1表示第一圈钢，Mn表示最后一圈钢。接触宽度部分对应着压应力，与此相反，非接触部分的应力为零。由于张力分布不均，在各圈带钢中央处的应力最大。最后一圈带钢的径向应力为零，因为它是自由表面。
从钢卷内部应力分布的情况可知，带钢在卷取过程中，随着卷径的增大，对于某一层带钢来说，其径向压力随之增大，对于钢卷内层带钢即带头处增加尤其比较大，由此造成层间发生粘结的概率将明显增加；但对于卸卷钢卷，其径向压力由里到外逐层减小。但对于环向应力规律又不一样，其最小值往往发生在钢卷内部某层，带钢头部的环向应力则随着其压力增大而有所减小，钢卷中间的某些层减小得最大，若初始卷取张力较大，还可能出现负值。
对于较软的和较薄的带钢，当带钢张力小于初始给定值而没有箍紧时，致使钢卷内部的径向应力过小，从而容易导致各层之间产生滑移而造成塌卷；大张力尽管可以用来避免塌卷缺陷，但对于带钢头部来说，卷取张力过大，致使头几圈受到的切向压应力过大，当钢卷在起吊或放置期间受到撞击等干扰时，往往会产生心形缺陷；针对目前采用锥形控制的硬芯卷取技术，当卸卷退出卷筒后，因钢卷内层向里收缩，当张力锥度曲线下降斜率过大时，卷芯处因张应力太大往往极有可能造成抽芯。
钢卷在开平时，受到开卷外力作用而出现塑性变形，在垂直于轧制方向的钢卷横向上，可折出一条条类似排骨的塑性变形痕迹，也就是横折缺陷。横折缺陷有明显的条状折痕，说明该处存在局部变形过大。板面的变形是由残余应力造成的，但在热轧卷取时尚未发现横折缺陷，说明热轧卷取时的残余应力分布并不是产生横折缺陷的原因，而是在钢卷开平过程中的某些工序使钢板内的应力发生了变化，形成了产生横折缺陷的那一种应力分布导致了横折缺陷。这种应力分布在钢板的弯曲过程中可以产生，而且是一面受压一面受拉，钢卷的开卷正好是这种变形。因此可以认为横折缺陷不是钢卷内固有的，而是由开卷和矫直过程中的外部弯曲力矩加上去的。
钢板的塑性弯曲不仅与厚度有关，而且与钢板的屈服强度有关。对于卷径较小、强度较低的钢卷在开平过程中会发生弹塑性弯曲变形，容易产生横折；而对于卷径较大、强度较高的钢卷在开平时以弹性变形为主.不易产生横折。但随着卷径的减小，尤其在开平的末期，横折缺陷可能会出现或加重。在实际开平过程中发现横折时的现象证实了这一点。
钢卷中最严重的波浪是钢卷自身的圆弧，而且开平时它属于正弯型的，轧机控制不良所产生的波浪、瓢曲，其曲率半径要比钢卷自身圆弧半径大得多，因此开卷机区域是横折缺陷的易发处。据调查，横折缺陷80％以上发生在该处。
热轧带钢成卷后将形成各种不均匀的残余应力。已经知道变形的原因是由于加工应力、冷却时的热应力、相变应力和相变膨胀应力，以及卷取以及后续开平过程所产生的应力。卷取和开平所产生的应力影响程度最大，其中的原因已在以上内容中阐述。钢板厚度越大，卷取和开平过程对成品板的影响越大，将带钢卷横切成板时，会出现不同形式与程度的浪形、翘曲。
卷取和开平使得钢卷板形恶化，同时由于卷取机的能力一定程度限制了热连轧产品的规格(特别是厚度)以及成品的强度级别。现有的卷取机，允许卷取的带钢最大厚度没有超过25mm的，而且带钢强度级别限制在800MPa以下。
由此可见，在常规的热连轧生产作业线上，由加热炉至卷取机为止，目前所能够生产的一般是厚度不超过25mm、强度级别不超过800MPa的钢带，且钢带必须经过卷取机卷取才能下线。该热连轧生产作业线尚无法生产厚度超过25mm的开平中厚板。由于没有实现一线多能，故其生产效率不高。
发明内容
本实用新型的目的就是要提供一种可同时满足钢带卷和开平中厚板生产的热连轧设备。采用该设备既可生产常规的薄带钢卷，又可生产中厚板，且可消除或减小钢带卷和中厚板的内部残余应力，使中厚板的最大厚度达到60mm、强度级别提高到1000MPa以上。
为实现上述目的，本实用新型所设计的可同时满足钢带卷和开平中厚板生产的热连轧设备，包括由加热炉、二辊粗轧机组、四辊粗轧机组、精轧机组、冷却段和卷取机通过辊道依次相连组成的热连轧机组。所述卷取机的后面还设置有延伸辊道，所述延伸辊道的前端设置有切分机构，所述延伸辊道的一侧设置有冷床，所述延伸辊道和冷床之间设置有移出装置，所述冷床的尾端设置有矫直机，所述矫直机的后面设置有定尺横剪机构。
本实用新型的优点在于：所设计的热连轧设备通过常规热轧作业线、延伸辊道、冷床、温式矫直机和切分机构等的有机组合，消除了卷取机的限制，使其既能实现常规热连轧钢带卷的生产，又能直接生产免于卷取的开平中厚板，且可以有效降低中厚板的残余应力和板形缺陷，增加中厚板的厚度和强度，真正体现出一线多能的技术特点。同时，由于省去了建设专门开平作业线的投资，可大幅提高热连轧生产线的效率，具有重要的实际应用价值。实践表明，本实用新型能够在热连轧线上实现厚度达60mm的中厚板生产，钢板的强度级别也可提高到1000MPa以上，在释放专业中厚板轧机生产薄板、窄板产能的同时提高热连轧生产中厚板的产能。
附图说明
图1为带钢在卷取时的张力与压力分布状态示意图；
图2为带钢在卷取时的张力分布状态示意图；
图3为带钢在宽度方向的径向应力分布状态示意图；
图4为本实用新型的可同时满足钢带卷和开平中厚板生产的热连轧设备的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型的热连轧设备作进一步的详细描述：
图1～3中带钢的张力、压力和应力分布关系在背景技术中已作详细分析，于此不再赘述。
图4所示的可同时满足钢带卷和开平中厚板生产的热连轧设备，包括由加热炉1、二辊粗轧机组3、四辊粗轧机组4、精轧机组5、冷却段6和卷取机7通过辊道依次相连组成的热连轧机组。在卷取机7的后面布置有一段延伸辊道11，延伸辊道11的长度为90～150米，以满足开平中厚板生产的需要。在延伸辊道11的前端布置有切分机构8，切分机构8采用切分飞剪或切分圆盘剪，可对钢板头部、尾部的异形部分进行切除，或对钢板进行切分。在延伸辊道11的一侧布置有冷床12，冷床12的长度和宽度可视现场区域面积以及钢板的处理量合理配置。在延伸辊道11和冷床12之间设置有移出装置9，通过移出装置9可将钢板由延伸辊道11移至冷床12。钢板移至冷床12后，延伸辊道11可以接纳后续的钢板。移出装置9优选移出步进梁或磁力吊，可避免在移出过程中产生划伤或擦伤。
在冷床12的尾端布置有矫直机13，矫直机13采用5～17辊四重式矫直的温式矫直机，可对钢板进行强力矫直，进一步消除加工过程中形成的各种不均匀残余应力，显著改善钢板板形。由于这时钢板本体温度会在250℃以上，温矫的效果会远远优于常规开平作业线上冷矫的效果。在矫直机13的后面设置有定尺横剪机构14，可以对温矫之后的钢板进行横切切分。在定尺横剪机构14的后设置有跺板台15。
本实用新型的工作过程是这样的：板坯2通过辊道依次进入二辊粗轧机组3、四辊粗轧机组4、精轧机组5进行轧制，轧后的板坯2进入冷却段6降温，降温后直接穿过卷取机7，进入切分机构8进行切分，形成成品钢板10。成品钢板10进入延伸辊道11后，通过移出装置9移至冷床12，冷却后的成品钢板10进入矫直机13进行强力矫直，强力矫直后的成品钢板10进入定尺横剪机构14，进行横切切分，最后进入跺板台15堆跺。
当成品钢板10运行到延伸辊道11进行后续处理时，作业线上可生产钢带卷，钢带卷经过卷取机7卷取后下线。当延伸辊道11空出时，继续钢板的生产，这样可最大程度地提高作业线的生产效率，实现钢带卷与钢板的交叉生产。
本实用新型可对厚度在20～60mm的钢板进行热连轧、延伸辊道运输、切头尾或分切、冷床降温、温矫直、定尺横剪、堆垛等工序的加工，是一条组合功能的热连轧钢带卷和开平中厚钢板作业线，可在最大程度保证中厚板平直的同时，消除或减小其内部的残余应力。
Claims (9)
1.一种可同时满足钢带卷和开平中厚板生产的热连轧设备，包括由加热炉(1)、二辊粗轧机组(3)、四辊粗轧机组(4)、精轧机组(5)、冷却段(6)和卷取机(7)通过辊道依次相连组成的热连轧机组，其特征在于：所述卷取机(7)的后面设置有延伸辊道(11)，所述延伸辊道(11)的前端设置有切分机构(8)，所述延伸辊道(11)的一侧设置有冷床(12)，所述延伸辊道(11)和冷床(12)之间设置有移出装置(9)，所述冷床(12)的尾端设置有矫直机(13)，所述矫直机(13)的后面设置有定尺横剪机构(14)。
2.根据权利要求1所述的可同时满足钢带卷和开平中厚板生产的热连轧设备，其特征在于：所说的延伸辊道(11)的长度为90～150米。
3.根据权利要求1或2所述的可同时满足钢带卷和开平中厚板生产的热连轧设备，其特征在于：所说的切分机构(8)为切分飞剪或切分圆盘剪。
4.根据权利要求1或2所述的可同时满足钢带卷和开平中厚板生产的热连轧设备，其特征在于：所说的移出装置(9)为移出步进梁或磁力吊。
5.根据权利要求3所述的可同时满足钢带卷和开平中厚板生产的热连轧设备，其特征在于：所说的移出装置(9)为移出步进梁或磁力吊。
6.根据权利要求1或2所述的可同时满足钢带卷和开平中厚板生产的热连轧设备，其特征在于：所说的矫直机(13)为温式矫直机。
7.根据权利要求3所述的可同时满足钢带卷和开平中厚板生产的热连轧设备，其特征在于：所说的矫直机(13)为温式矫直机。
8.根据权利要求4所述的可同时满足钢带卷和开平中厚板生产的热连轧设备，其特征在于：所说的矫直机(13)为温式矫直机。
9.根据权利要求5所述的可同时满足钢带卷和开平中厚板生产的热连轧设备，其特征在于：所说的矫直机(13)为温式矫直机。
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