[发明专利]一种直接轧制方坯的应变控制工艺

说明书

一种直接轧制方坯的应变控制工艺，属于长型材加工工艺技术领域。方坯经过感应补热、均温炉补热、均温坑方式均温后应变变形控制工艺，通过每道次轧制前的加速冷却，钢坯表面中心的温度控制在750～1200℃进入轧机轧制；对连铸方坯均温后表面温度的检测数值，通过数学模型计算，设定加速冷却的介质压力，使方坯的表面中心温度和芯部产生较大的50～400℃的温度梯度，经过控制轧制提高了方坯中心的应变。本优点在于，能够焊合方坯芯部的疏松、缩孔和裂纹缺陷，提高轧制钢材的综合质量。

技术领域

本发明属于钢材加工工艺技术领域。主要涉及一种直接轧制方坯的应变控制方法，适用于方坯的轧制。

背景技术

连铸方坯出连铸机经切断后，由于高温辐射散热、与空气的对流换热、与输送辊道的传导传热，方坯处于从芯部到表面温度逐渐降低的温度场分布，相应方坯横断面的变形抗力由内到外呈现从小到大的阶梯分布。在方坯经过感应补热、均温炉补热、均温坑等方式均温后的直接轧制过程中，方坯的横断面温度场趋向于均匀分布。

轧件在轧制时，由于轧件和轧辊之间存在摩擦力、方坯横断面温度场的不均匀性，导致方坯在变形时，轧件断面高度方向上的变形应力分布是不均匀的，使得金属流动分布也是不均匀的。正常生产时，方坯出加热炉时表面温度高于芯部温度或者略低于芯部温度，温度差在±20℃之内，应变变形就不能很好地渗透到轧件中心时，因此，方坯的芯部缺陷难以在轧制过程中消除。相对轧制的中轧和精轧阶段，初轧阶段方坯的表面和芯部温度差的影响最大。

应变控制工艺就是通过加速冷却的方式实现增大方坯表面和芯部的温度梯度，引起变形抗力呈现阶梯分布，即表面变形抗力大，难变形，芯部变形抗力小，易变性，从而增加了变形从表面向中心的渗透，从而减少了轧件内部缺陷，提高成材率。

常规的差温轧制方法，如：发明专利公布号CN107931337A一种AlZnMgCu系铝合金厚板的差温轧制方法，是描述厚板坯的轧制控制方法；发明专利公开号101451182一种新的锭-材轧制方法，是描述钢锭在开轧前待温6～12分钟的温度控制方法。

本发明描述的是提高方坯轧制过程中芯部应变的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直接轧制方坯的应变控制工艺，在直接轧制过程中，方坯受设备力能参数的限制、变形不能很好地渗透到芯部，从而导致方坯连铸时形成的内部缺陷，如裂纹、疏松、缩孔等缺陷不能很好地消除，使得成材率下降，本发明的目的是提供一种通过加速冷却使方坯表面降温，使方坯轧制变形过程中，芯部应变增大的工艺。应变控制工艺可以解决常规生产的轧制设备力能参数较小、变形不能良好的渗透到芯部的问题。

本发明的工艺流程包括：连续铸造→温度检测→补热均温→温度检测→方坯表面加速冷却→控制轧制→温度检测→反馈控制；其特征在于，在工艺中控制的技术参数如下：

1)适用于直接轧制的方坯经过感应补热、均温炉补热、均温坑等方式均温后应变变形控制工艺，见附图1。通过每道次轧制前的加速冷却，钢坯表面中心的温度控制在750～1200℃进入轧机轧制；

2)在轧机前后安装有加速冷却装置，用于降低方坯的表面温度，形成方坯表面和芯部的增大的温度梯度，见附图1。轧机的入口安装冷却系统是为了控制本道次方坯的开轧温度，轧机的出口安装冷却系统是为了控制下一道次的开轧温度。冷却装置可以采用水、压缩空气、空气和水的混合物冷却方坯，通过冷却介质的压力、流量调节对方坯的冷却能力，喷嘴压力在0.01～2.00MPa。除了冷却能力可调外，其位置在轧机两侧一定的范围内可调，调节范围0.01～2.00m。根据方坯的表面温度分布情况，表面中心温度高、角部温度低，采用边部遮挡，保证中心冷却强度高、角部冷却强度低，达到表面平面温度分布在±20℃之内，为轧制过程提供良好的条件。