微应力热轧板生产设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种微应力热轧板的生产方法及其设备，它包括依次布置的开卷机、活套、常规矫直机、定尺横剪机和堆垛台，在常规矫直机和定尺横剪机之间还依次布置有电磁感应加热器和温式矫直机。本实用新型专利技术操作便捷、实施成本低，在矫直作业线中增设了回火处理设备，制得的热轧板板型平直，使用性能十分优异。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及冶金设备，具体地说，是一种微应力热轧板生产设备。用该设备可对厚度在12 20mm，宽度在2000mm 以内的热轧板钢巻进行深加工处理。
技术介绍
现有的热轧板生产工艺中，由于在终轧后需要强冷，因而钢 板会在厚度方向存在表面温度低，中心温度高的现象；钢板的上 表面温度会比下表面温度低；钢板宽度方向上，边缘温度会比中 央温度低；钢板长度方向各点温度也不相同。而温度差异越大， 所产生的热应力就越大。同时在冷却中还将会发生奥氏体向铁素 体和珠光体转变的相变过程，而伴随的相变潜热也对温度会产生 很大影响。如图1所示，温度T、相变P-T和应力cr之间存在着 耦合关系，图中a表示温度引发相变，a'表示相变潜热，b表示热 应力，b'表示变形热，c表示应力诱导相变，c'表示相变应力。由 温度T、相变P-T和应力cj之间的耦合关系图可知，冷却不均会 产生热应力，相变膨胀会引起相变应力，而这些应力会使钢板在 冷却过程中产生塑性应变，造成残余应力。以下重点以冷速较快而在带钢内不伴随有组织转变时产生的 残余应力为例进行分析。冷速较快时，带钢在冷却时由于表层和 内部的冷却状态不同而有温度差，从而产生热应力。以12mm厚 的钢板为例，钢板表层R和心部K的热应力曲线关系如图2所示。 当表层R和心部K的温度差逐渐达到最大的W状态时，其外表 和心部的拉应力和压应力也随之增加。经最大温差W状态后，由 于温度差的减小，两部分的应力相应减小。在到达最大温差W状 态的时间内，外表层承受大的拉伸应力并可能会超过在该温度下3的屈服应力。例如在最大温差W时的温度差为60(TC，两者的热 膨胀应变差为0.5%，所以表层在冷却时会发生塑性变形。曲线a 为表层和心部完全处于弹性状态时表层的应力，曲线b为实际的 应力。应力曲线b相当于各种温度下材料的屈服应力。对于心部 的应力c来说也是同样的。进而在经过最大温差W状态以后，则 不再发生塑性变形，随着两部分的温度差的减小，应力状态在U 处而发生反向，最终使钢板形成外表为压縮残余应力、心部为拉 伸残余应力的状态。此时对残余应力的大小起支配作用的是冷却 时的温度差和此时材料的屈服强度。这取决于材料的尺寸、材料 的热传导系数以及冷媒的冷却能力。由上述分析可以得知，热轧板带在冷却过程中，由于外表层 先行冷却，因而会产生热应力，热应力达到一定程度时，会产生 塑性变形，这成为初始残余应力和变形的产生原因。而伴有相变 时，由于体积变化，会由此引起相变应力发生，相变应力进一步 叠加应变，与此相应的残余应力也就产生了。可以说变形和残余 应力皆为从同一原因中派生出来的。存留在钢板中的残余应力不仅对于保持钢板良好的板形不 利，而且会在冷却过程中造成钢板变形。钢板变形一般分为如下 三种类型体积变化、形状的对称变化和扭曲。体积变化是指形 状不变，通常只是各部分的尺寸发生同样伸縮的情况。形状的对 称变化是在不同的方向上，分别出现对称性的尺寸变化的情况。 扭曲是非对称性的形状变化，出现的弯曲或扭转之类的变形情况。 热轧板钢巻成巻后，由于冷却时的热应力、相变应力和相变膨胀 所致，钢板内会存在各种不均匀的残余应力。而在后续将带钢横 切成板时，会出现不同形式与程度的浪形，纵切开条时，各条会 出现翘曲，严重影响钢板的使用性能。目前对于减小或消除热轧板内存在的残余应力，只能采用 回火热处理的方式。以厚度为20mm的热轧板试样为例，如图3 所示，设cj。、 cj45、 ci9o分别为与钢板横向相交0°、 45°、 90°三个方向的应力，h为竖直方向。通过平行光束X射线应力测定仪对残余应力进行测定，对每个测试点测定这三个方向的应力值，然后按下列公式计算最大与最小正应力 、CT2的大小与方向。CT, =((70-^0 tg2,-tg20) "2=( - tg2。/(l-tg^) tg2 6 = (cr0 + cr90 _ 2cr45) / ( _ cr0)式中0为 与W的夹角。并规定，顺时针为负，逆时针为正。对试样热轧钢板在轧后30小时内测定其残余应力。测定完 后，对试样进行加热到200°C，保温10分钟，然后缓冷到室温的 回火热处理。对回火热处理后的试样再次测定其残余应力。回火 处理前后残余应力测定结果见表1。表l:钢板回火处理前后残余应力<table>table see original document page 5</column></row><table>由表1可知，20mm厚的钢板试样经过回火热处理后，残余 应力由原来+60MPa降至+ 10MPa，或者变为压应力-lOMPa，由此 可知采用回火热处理工艺可以有效地减小或消除残余应力。而现有的回火处理设备(如明火加热器、辐射管加热器等)， 受其加热速度和均匀程度的限制，无法和热轧板开平作业线结合。 因此，要对热轧板进行回火热处理，需要另行增设回火处理作业 线，将回火处理后的热轧板带再送至开平作业线横切成板。这样 一来，不但增加了热轧板的制造成本，而且回火处理后的热轧板 在开平作业线上矫直、横切时同样会产生应力，造成板形缺陷， 影响热轧板的使用性能。本技术的目的就是要克服现有技术的不足，提供一种 操作便捷、实施成本低、能有效减小或消除热轧过程钢板内部 的残余应力、提高钢板使用性能的微应力热轧板生产设备。针对上述目的，本技术所设计的微应力热轧板生产设 备，包括依次布置的开巻机、活套、常规矫直机、定尺横剪机 和堆垛台，所述常规矫直机和定尺横剪机之间还依次布置有电 磁感应加热器和温式矫直机。进 一 步地，所说的电磁感应加热器的电源频率为4000 20000HZ。更进 一 步地，所说的电磁感应加热器的功率范围为 1180 2300KW。本技术的优点在于首先，在热轧板开平作业线中增设 了电磁感应加热器这一回火设备，能够有效减小、甚至消除热轧 过程对钢板内部产生的残余应力，使钢板在矫直的同时，能减小、 甚至消除残余应力，使矫直、回火处理在 少了生产作业线的数量；其次，本实用新 备合在一条作业线中，制出的热轧板，板 成板的加工工序中，无论是横切还是纵切 者翘曲的缺陷，极大地提高钢板的使用性 建专用回火热处理作业线，极大地降低了生产成本。附图说明图l为钢板温度、相变和应力之间的耦合关系示意图； 图2为钢板表层和心部的热应力曲线示意图； 图3为试样残余应力测试的取样位置与方向标定的示意图； 图4为一种微应力热轧板生产设备的结构示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术作进一步的详细描述一条作业线上完成，减 型将矫直、回火处理设 型平直，在后续的切割 ，都能明显减轻浪形或 能；最后，由于无需另图1 3对钢板温度、相变、应力关系等内容的说明己在背景 技术中作了描述，于此不再赘述。如图4所示，本技术所设计的微应力热轧板生产设备， 包括依次布置的开巻机1、活套2、常规矫直机3、定尺横剪机6 和堆垛台7所构成的开平作业线。在常规矫直机3和定尺横剪机 6之间增设有电磁感应加热器4和温式矫直机5。针对厚度 12~20mm，宽度2000mm以下的钢巻，所述电磁感应加热器4可 选定电源频率在4000 20000Hz，功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微应力热轧板生产设备，包括依次布置的开卷机（１）、活套（２）、常规矫直机（３）、定尺横剪机（６）和堆垛台（７），其特征在于：所述常规矫直机（３）和定尺横剪机（６）之间还依次布置有电磁感应加热器（４）和温式矫直机（５）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩斌，郭爱民，蒋扬虎，吴杰，周桂峰，宋平，张凤泉，朱敏，
申请(专利权)人：武汉钢铁集团公司，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]