减小四线切分线差与组织性能差的控制方法技术

一种减小四线切分线差与组织性能差的控制方法，属于建筑钢筋用钢生产技术领域。建立了线差与孔型充满度L值的关系模型和孔型充满度L的仿真计算模型，有效地用于指导孔型设计，计算出在轧机弹跳为0.2mm条件下，四线差为-31mm，大大缩小了试验开发周期、降低了试验风险和试验成本；减少了波浪弯、冷床乱钢、飞剪处堆钢等事故，提高了成材率。此外，控轧控冷工艺可以显著降低材料的微合金用量，同时提升材料的强韧性，钢筋产品在大、中规格上使用该控轧控冷技术已经成熟，在Φ12mm-Φ14mm四线切分的小规格上，通过四线不铜环缝开度的水平调节，显著提高了四线冷却均匀性，提高了四线组织性能的稳定性。可保证四线屈服强度Rel≤25MPa，抗拉强度Rm≤20MPa。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于建筑钢筋用钢生产
特别是涉及一种。
技术介绍
小规格钢筋产品(Φ lOmm-Φ 14mm)与大规格(Φ 16mm_C>32mm)相比，利润空间较大，主要原因是小规格生产效率低，生产难度大。而采用多线切分是提高小规格生产效率的最有效途径，如国内外已有少数厂家在Φ IOmm规格上实现了五线切分,在Φ12ι πι-Φ14πιπι规格上实现了四线切分。然而在Φ12πιπι-Φ14πιπι四线切分轧制过程中，因受孔型系统参数、轧机弹跳、轧槽磨损等因素的影响，各线轧件尺寸都会不完全一致，即存在四线线差。线差大时很容易造成波浪弯、冷床乱钢、飞剪处堆钢等事故。在以上影响因素中，孔型系统参数设计合理与否，对四切分线差产生较大影响。线差产生的根本原因在于四线切分截面面积不等，造成在相同的轧速条件下，各线秒流量不同。此外，控轧控冷工艺可以显著降低材料的微合金用量，同时提升材料的强韧性，钢筋产品在大、中规格上使用该控轧控冷技术已经成熟，但在Φ12πιπι-Φ14πιπι四线切分的小规格上，鲜有成功使用该技术的，这主要是因为小规格存在冷却不均匀、四线组织性能差等问题。目前国内外在该生产
存在的问题有:I)孔型参数设计的不合理会导致四线长度方向线差明显，目前四线切分钢筋在90m定尺线差一般可控制在IOOOmm左右，线差较大时很容易造成波浪弯、冷床乱钢、飞剪处堆钢等事故，降低了成材率和单位时间产量；`2)以前对于四线差的控制缺乏科学理论计算，主要是通过经验调整孔型参数，盲目性强，开发周期长且代价高，试验风险大；3)四线在切分轧制过程中，由于金属变形特点，中间两线温度明显高于侧边两线，巨大的温度差异导致四线组织、力学性能差异很大，导致四线切分小规格产品力学性能稳定性差；4)小规格存在冷却不均匀、四线组织性能差的问题限制了小规格四线切分采用控轧控冷工艺降低微合金用量的可能。线差产生的根本原因在于四线切分截面面积不等，造成在相同的轧速条件下，各线秒流量不同。本专利技术专利开发了一套理论模型用于计算不同孔型参数下线差值，指导孔型设计，缩小四线差，这对于降低轧钢堆钢事故率和提高成材率意义重大；开发一种了四线水冷控制方案，对于提高四线冷却均匀性，降低四线组织性能差意义重大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，建立了线差与孔型充满度L值的关系模型和孔型充满度L的仿真计算模型，有效地用于指导孔型设计，计算出在轧机弹跳为0.2mm条件下，四线差为-31mm，大大缩小了试验开发周期、降低了试验风险和试验成本；减少了波浪弯、冷床乱钢、飞剪处堆钢等事故，提高了成材率。此夕卜，控轧控冷工艺可以显著降低材料的微合金用量，同时提升材料的强韧性，钢筋产品在大、中规格上使用该控轧控冷技术已经成熟，但在Φ12πιπι-Φ14πιπι四线切分的小规格上，鲜有成功使用该技术的，这主要是因为小规格存在冷却不均匀、四线组织性能差等问题。开发的一种四线水冷控制方案，通过四线不铜环缝开度的水平调节，显著提高了四线冷却均匀性，提高了四线组织性能的稳定性。可保证四线屈服强度Rel ( 25MPa，抗拉强度Rm ( 20MPa。具体工艺步骤如下:1、线差与孔型充满度L值的关系计算:为了进一步研究充满度对线差产生的影响，定义名义尺寸L为四线切分轧制中线与实际轧件边部距离，单位_。通过赋值L，采用面积法分别计算中线面积Sta和边线的 面积Saa，然后以90m成品轧件折算为线差；欠充满时边线会短于中线，线差表现为“ + ”值；过充满时边线会长于中线，线差表现为值，理想状态是孔型处于临界充满状态，即既不过充满也不欠充满。采用此方法可计算不同充满度L值下的线差。2、孔型充满度L的仿真计算:采用DERROM有线元软件建立轧件三维模型的过程中，做如下假设:(I)在轧制过程中，除头尾较小范围内为非稳态轧制过程，其余整体轧制为稳态轧制过程；(2)沿轧件长度方向上所有稳态轧制范围内的部位所经历的轧制过程具有重复性，轧制状态基本一致。基于以上假设，将模型简化如下:建立一小段轧件的轧制过程模拟全线连轧过程提供了可能，但必须满足这一小段轧件变形体的长度大于两倍的接触弧长。模型中轧辊视为恒温刚体，轧辊温度为200°C;轧件的初始表面温度900°C，芯部温度1050°C，芯表温差呈线性；边界条件有摩擦条件和传热条件:轧辊与轧件接触面上采用剪切摩擦，摩擦系数0.5。传热边界条件包括轧件与周围环境综合热交系数0.15kw/(m2 K)，轧辊与轧件的等效热交系数10 kw/(m2 K)。采用此方法可计算不同孔型参数下充满度L值。3、四线切分孔型参数优化结果:通过如上面积法对线差与孔型充满度L值的关系计算和孔型充满度L的仿真计算，指导孔型参数设计，进过多次优化设计后，得出最优结果:K6无孔型压下量为17.5mm ;定宽孔型K5宽度为58mm ;预切分孔型K4楔间距为5.5mm,两边切分孔半楔角为37.5°，中线切分孔半楔角为38.5°，辊缝为2.6mm;切分孔型K3楔间距为0.84mm，两边切分孔半楔角为43.8°，中线切分孔半楔角为35.4°，辊缝为2.8mm。其它具体参数如附图3所示，采用该套孔型，K3孔型充满度L值为32.2mm，此时理论线差分别为-70mm (轧机弹跳为O)和-31mm (轧机弹跳为0.2mm)。4、四线冷却采用独立环缝调节参数:四线切分后，中间两线温度明显高于边侧两线，如图8所示，中间两线温度在1000-1020°C，边侧两线温度在900-930°C。在轧后控冷阶段，四线并联的冷却水管共用于一支来水总管，而通过四线独立的环缝开度调节，环缝水平开度调节范围是0-45_，可通过增加中线冷却强度，减小边线冷却强度，从而缩小四线的组织力学性能差。可保证四线屈服强度Rel ( 25MPa，抗拉强度Rm ( 20MPa。本专利技术的优点在于:在国内外首次开发了一套四线线差控制方法，指导孔型设计，缩小了试验开发周期、降低了试验风险；显著提高了四线冷却均匀性，提高了四线组织性能的稳定性。附图说明图1充满程度L的定义示意图。图2实施例1中四切分孔型图(K6)。图3实施例1中四切分孔型图(K5 )。图4实施例1中四切分孔型图(K4)。图5实施例1中四切分孔型图(K3)。图6实施例1中切分孔型K3充满度模拟。图7实施例2中切分孔型K3充满度模拟。图8四线温度场差异。具体实施例方式实施例1:采用附图2的孔型参数，利用面积法计算了线差与K3充满程度的关系，如表I所示，分别考虑了在轧机弹跳分别为O和0.2mm的两种不同条件。如附图3所示，采用DEFF0RM有限元软件仿真计算了该套孔型下切分孔K3的实际充满程度L值为31.8mm,与表I对照看，此时理论线差分别为1523mm (轧机弹跳为O)和1625mm (轧机弹跳为0.2)，计算结果显示该套孔型设计不合理，线差较大。表I线差与K3充满程度(L值)的关系 权利要求1.一种，其特征在于，控制步骤如下: (O线差与孔型充满度L值的关系计算:定义名义尺寸L为四线切分轧制中线与实际轧件边部距离，单位mm ;通过赋值L，采用面积法分别计算中线面积Sta和边线的面积Saa，然后以90m成品轧件折算为线差； (2)孔型充满度L的仿真计算:采用D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减小四线切分线差与组织性能差的控制方法，其特征在于，控制步骤如下：（1）线差与孔型充满度L值的关系计算：定义名义尺寸L为四线切分轧制中线与实际轧件边部距离，单位mm；通过赋值L，采用面积法分别计算中线面积S中线和边线的面积S边线，然后以90m成品轧件折算为线差；（2）孔型充满度L的仿真计算：采用DERROM有线元软件建立轧件三维模型的过程中，做如下假设：1）在轧制过程中，除头尾较小范围内为非稳态轧制过程，其余整体轧制为稳态轧制过程；2）沿轧件长度方向上所有稳态轧制范围内的部位所经历的轧制过程具有重复性，轧制状态一致；基于以上假设，将模型简化如下：建立一小段轧件的轧制过程模拟全线连轧过程提供了可能，但必须满足这一小段轧件变形体的长度大于两倍的接触弧长；模型中轧辊视为恒温刚体，轧辊温度为200℃；轧件的初始表面温度900℃，芯部温度1050℃，芯表温差呈线性；边界条件有摩擦条件和传热条件：轧辊与轧件接触面上采用剪切摩擦，摩擦系数0.5；传热边界条件包括轧件与周围环境综合热交系数0.15kw/(m2?K)，轧辊与轧件的等效热交系数10?kw/(m2?K)；采用此方法计算不同孔型参数下充满度L值；（3）四线切分孔型参数优化结果：多次优化设计后，得出最优结果：K6无孔型压下量为17.5mm；定宽孔型K5宽度为58mm；预切分孔型K4楔间距为5.5mm，两边切分孔半楔角为37.5°，中线切分孔半楔角为38.5°，辊缝为2.6mm；切分孔型K3楔间距为0.84mm，两边切分孔半楔角为43.8°，中线切分孔半楔角为35.4°，辊缝为2.8mm。采用该套孔型，K3孔型充满度L值为32.2mm，此时理论线差为?31mm，轧机弹跳为0.2；（4）四线冷却采用独立环缝调节参数：四线切分后，中间两线温度在1000?1020℃，边侧两线温度在900?930℃；在轧后控冷阶段，四线并联的冷却水管共用于一支来水总管，而通过四线独立的环缝开度调节，环缝水平开度调节范围是0?45mm，通过增加中线冷却强度，减小边线冷却强度，从而缩小四线的组织力学性能差；保证四线屈服强度Rel≤25MPa，抗拉强度Rm≤20MPa。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邸全康，郑福印，周玉丽，郭新文，吴明安，李占斌，徐兵伟，侯栋，程四华，王晓晨，秦延庆，李睿英，晁月林，
申请(专利权)人：首钢总公司，
类型：发明
国别省市：