用于无头热轧的高碳钢的接合方法和用于该方法的设备技术

公开一种无头热轧材料的剪切－接合方法，通过在用于高碳钢的无头热轧过程中控制用于热轧材料的接合条件，使得热轧材料在精轧过程中穿过而没有带材断裂；以及公开用于该方法的无头热压车间。剪切－接合方法包括：在热轧车间通过适于在前金属棒材的尾部和后金属棒材的头部重叠后将金属棒材接合在一起的接合器，剪切－接合高碳钢金属棒材，使得接合的金属棒材的接合表面被形成为在金属棒材的厚度方向上倾斜，该棒材以重量百分比计包括０．３０％至１．２０％的Ｃ、不可避免的杂质以及剩余百分比的Ｆｅ，或者包括包含Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｔｉ、Ｗ、Ｂ、Ｎｂ和Ｓｂ中至少一种的０．１５％至１．５％的Ｃ、不可避免的杂质以及剩余百分比的Ｆｅ。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于以实现无头热轧的方式在热轧过程中接合热 轧材料的方法，具体而言，涉及一种剪切-接合的方法，该方法能够通 过控制在无头热轧过程中的接合条件，使得高碳钢在精轧过程中穿过(threading )而不产生带材断裂，以及涉及用于该方法的无头热轧车间。
技术介绍
在与制造热轧金属棒材相关的
中，根据无头精轧用扩大 产品的可用尺寸来提高产量和质量是非常有价值的。在该无头热轧领域中，金属棒材接合技术是非常重要的。金属棒 材接合技术是一种用于将前热轧材料的尾部和后热轧材料(在下文中 都称为"金属棒材")的头部接合的技术。在粗轧机和精轧机之间实现在热轧过程中的金属棒材接合。当金 属棒材在粗轧机处理之后被顺序接合时，能够在精轧过程中不断地礼 制金属棒材。因此，对于无头精轧，需要将高速行进的金属棒材接合。对于该 种接合，已经提出了多种技术。已知的技术分为熔融接合法和固相接合法。当使用熔融接合法接合金属棒材时，存在缺点由于熔融接头的 温度高于该熔融接头周围的金属棒材部分，因此出现熔融接头的软化， 以致该熔融点与金属棒材的基底金属相比呈现出降低的接合强度。对于通常称为固相接合法的技术，在日本特开平9-17411公报(在 下文称为"411专利技术")中公开了一种金属棒材接合方法。411专利技术是一种用于接合金属棒材的技术，该技术通过将前金属 棒材的尾部与后金属棒材的头部重叠，同时剪切重叠的两个金属棒材， 并且将在剪切过程中形成的金属棒材的两个剪切面接合，在该接合中 使得剪切面彼此接触。当411专利技术用于无头热轧车间中时，具有许多优点由于使用了 剪切过程来获得该接合，因此可以在短时间内简单地获得接合，并且 由于所需的空间小，能够减少在精轧过程中出现的温度降低。但是，411专利技术具有一个缺点，因为形成的接头的形状是不均匀 的，并且在接合表面之间会产生表面氧化皮(scale)的夹杂物，因此 该接头的接合强度会产生相当大的降低。此外，当使用411专利技术接合金属棒材时，可能存在缺点接合的 表面会在其上和下横截面部分以及在相对的横向端部上，具有未接合 部分或者弱接合部分。此外，在接合的表面之间的表面氧化皮的夹杂 物会出现，以致会出现接合强度降低。同时，因为高碳钢在常温下表现出高强度，所以它是一种可用于 工具的钢。由于可以获得诸如增加产量和薄度的许多优点，因此利用接合技 术对此种高碳钢进行无头热轧。但是，在此情况下，由于高碳钢非常脆，因此在进行无头热轧时 有许多问题。当利用焊接技术对这种高碳钢进行无头热轧时，由于会易于形成 诸如高温裂紋和低温裂紋的各种焊接裂紋，因此需要进行预热和后热 处理。因此，与高碳钢相关联，存在低焊接可加工性和增加的焊接作 业难度的缺点。而且，在例如感应加热法的熔融接合法用于高碳钢时，存在其中 氧化皮作为缺陷残留在接头中的问题，由于氧化皮的熔点高于基底金 属的熔点，以致在加热过程之后，难以随着进行的压制过程而迫使氧 化皮朝向焊缝(bead)移动。此外，在高碳钢的情况下，在基底金属中大量包含的碳在焊接过 程中与大气反应，从而产生了 C0或C02气体，该气体接着在焊接位置 以气孔的形式存在。这些气孔的存在使得接头不仅在常温下，而且也 在完成焊接过程之后的高温下显示出机械性能的降低。由于上述问题，在很少的情况下对高碳钢采用无头热轧。
技术实现思路
技术问题因此考虑到在常规情况下所产生的上述问题而做出了本专利技术，本 专利技术的目的是提供一种使得无头热轧能够用于高碳钢的剪切-接合方 法。本专利技术的另一目的是建立剪切-接合条件，该条件能够允许在金 属棒材被接合之后形成的高碳钢的金属棒材的接头，足以承受在精轧 过程中的精轧负载；以及确保抗拉特性，该抗拉特性能够允许该接头承受住在精轧机架之间所产生的拉力。 技术方案一方面，本专利技术提供了一种用于无头热轧高碳钢材料的剪切-接合方法，包括在热轧车间中通过一个适于在前金属棒材的尾部和后金 属棒材的头部重叠之后将金属棒材接合在一起的接合器，剪切-接合高 碳钢金属棒材，以使得接合的金属棒材的接合表面被形成为在金属棒 材的厚度方向上倾斜，该高碳钢金属棒材以重量百分比计包括0.30% 至1.20%的C、不可避免的杂质以及剩余百分比的Fe，或者包括包含 Cr、 Ni、 Mo、 V、 Ti、 W、 B、 Nb和Sb中至少的一种的0. 15%至1. 5%的 C,不可避免的杂质以及剩余百分比的Fe。可以在50MPa或更小的压力下将金属棒材的待接合的部分去氧化皮。可以在表示接合器的上刀片和下刀片之间的重叠距离的搭接 (lap)在2mm至18mm的范围内的条件下，进行金属棒材的剪切-接合。可以在表示在将接合器的上刀片和下刀片的总移动距离除以金属 棒材的厚度之后所获得的值的行程比在1. 3至1. 7的范围内的条件下， 进行金属棒材的剪切-接合。可以在接合器的上刀片和下刀片同时在向上和向下的方向上移 动，或者只有接合器的上刀片和下刀片中的一个移动的条件下，进行 金属棒材剪切-接合。另一方面，本专利技术提供了一种热轧车间，包括粗轧机，该粗轧机用于将高碳钢板材粗轧以产生粗轧过的金属棒材，该高碳钢板材以 重量百分比计包括0. 30%至1. 20%的C,不可避免的杂质以及剩余百分 比的Fe,或者包括包含Cr、 Ni、 Mo、 V、 Ti、 W、 B、 Nb和Sb中的至少一种的0. 15°/ 至1. 5°/ 的C、不可避免的杂质以及剩余百分比的Fe; 带巻箱，用于将粗轧过的金属棒材以带巻的形式巻绕；去氧化皮设备， 用于将从带巻箱的巻绕机上展开的金属棒材的待重叠的部分去氧化 皮；包括一对剪切刀片的剪切-接合设备，用于将前金属棒材的尾部与 后金属棒材的头部重叠，在夹紧重叠的部分的同时将该重叠的部分压 向彼此，以将该重叠的部分剪切，从而将金属棒材剪切-接合；以及精 轧机，用于将所得到的剪切-接合后的金属棒材精轧。附图说明图1是示出了根据本专利技术的实施方案的用于高碳钢的无头热轧车 间的基本配置的视图2是示出了由根据本专利技术的实施方案的接合器完全接合的金属 棒材的视图3是示出了根据本专利技术的实施方案的完全接合的金属棒材的状 态的概念筒图4是示出了根据本专利技术的实施方案的在固相接合过程中的自由 能的变化的概念简图5是描绘了在根据本专利技术的实施方案的固相接合过程中的接合 率和接合强度比之间的关系的图表；图6是示出了根据本专利技术的实施方案的施加到接合表面的接合力 的概念简图7是示出了接合强度在边缘部分降低和形成裂紋的原因的概念 简图8是用于说明根据本专利技术影响接头性能的接合参数和接合参数之间的关系的框图9是用于说明根据本专利技术的行程比和搭接的定义的概念简图； 图10示出了分别描绘了根据本专利技术的实施方案的去氧化皮温度和接合强度比之间的关系和去氧化皮温度和裂紋率之间的关系的图表；图11示出了分别描绘了根据本专利技术的实施方案的去氧化皮压力 和接合强度比之间的关系和去氧化皮压力和裂紋率之间的关系的图表；图12是描绘了根据本专利技术的实施方案的接合温度和接合强度比 之间的关系的图表；图13是描绘了根据本专利技术的实施方案的搭接和接合强度比之间 的关系的图表；图14是描绘了根据本专利技术的实施方案的行程比和接合强度比之 间的关系的图表；图15示出了描绘根据本专利技术的实施方案在精轧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于无头热轧高碳钢材料的剪切－接合方法，包括：　在热轧车间中通过一个适于在前金属棒材的尾部和后金属棒材的头部重叠之后将金属棒材接合在一起的接合器，剪切－接合高碳钢金属棒材，以使得接合的金属棒材的接合表面被形成为在金属棒材的厚度方向上倾斜，该高碳钢金属棒材以重量百分比计包括０．３０％至１．２０％的Ｃ、不可避免的杂质以及剩余百分比的Ｆｅ，或者包括包含Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｔｉ、Ｗ、Ｂ、Ｎｂ和Ｓｂ中的至少一种的０．１５％至１．５％的Ｃ、不可避免的杂质以及剩余百分比的Ｆｅ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：李钟燮，姜润熙，元天寿，李钟凤，河相旭，堀井健治，宇杉敏裕，古元秀昭，白银重徳，舟本孝雄，
申请(专利权)人：POSCO公司，三菱日立制铁机械株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]