阅读说明：本技术 一种钢材生产系统及方法 (Steel production system and method ) 是由 陈立胜 于 2019-11-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种钢材生产系统及方法,其中系统包括依次设置的精轧机组、预冷水箱、至少两组控轧装置以及轧后水箱,每组所述控轧装置均包括依次设置的回复段导槽和控轧机组,相邻两组所述控轧装置之间设置有冷却水箱。本发明所提供的钢材生产系统,通过分段轧制和冷却,有效控制轧制温升,实现近似等温轧制,并通过至少两组控轧装置的设置,大幅增加低温下的轧制变形量,从而有效细化晶粒,提高轧件性能,使轧制道次的孔型充满正常,提高头尾精度,减少切尾长度,提高成材率。(The invention discloses a steel production system and a steel production method, wherein the system comprises a finishing mill group, a precooling water tank, at least two groups of rolling control devices and a rolled water tank which are sequentially arranged, each group of rolling control devices comprises a return section guide groove and a rolling control group which are sequentially arranged, and a cooling water tank is arranged between every two adjacent groups of rolling control devices. According to the steel production system provided by the invention, through sectional rolling and cooling, the rolling temperature rise is effectively controlled, the approximately isothermal rolling is realized, and through the arrangement of at least two groups of rolling control devices, the rolling deformation at low temperature is greatly increased, so that the crystal grains are effectively refined, the performance of a rolled piece is improved, the pass filling of rolling passes is normal, the head and tail precision is improved, the tail cutting length is reduced, and the yield is improved.)

一种钢材生产系统及方法

技术领域

本发明涉及钢材加工领域，特别是涉及一种钢材生产系统及方法。

背景技术

近年来，钢材产能过剩、市场竞争日趋激烈，在钢材制造和加工领域， 大量钢铁生产企业迫切的需要找到一种钢材生产的新工艺技术，改变现存 的钢材生产现状，为钢材生产提供更高效、节能的方法。

现有技术针对钢材的生产中，轧线大都采用粗轧机组、中轧机组、精 轧机组的设置方式轧制普碳钢、低合金结构钢等，为了使钢材的强度达到 国家标准，普遍采用添加微合金或在线余热淬火手段。

采用微合金化技术有利于在钢中形成细小碳化物和氮化物，通常细小 碳氮化物质点起到钉扎晶界的作用，在再加热钢坯过程中阻止奥氏体晶粒 长大，在再结晶控轧过程中阻止形变奥氏体的再结晶，延缓再结晶奥氏体 晶粒长大。在焊接过程中阻止焊接热影响区晶粒的粗化。通过碳氮化物的 沉淀析出，显著提高微合金化钢的强度。然而，在轧制普通建筑用钢时， 大量添加微合金钒、铌和添加Si-Mn合金来控制晶粒长大，也大大增加了 原料的成本；相比起采用微合金化技术而言，采用在线余热淬火技术生产 钢材相对成本更低。主要方法是利用轧件高温余热进行淬火，使轧件表面 形成马氏体，芯部仍为奥氏体，芯部热量向外传递，表面马氏体回火产生 回火马氏体，芯部转变为细珠光体组织，从而获得高屈服强度和较高延展 性的组织结构。但产品性能不稳定，抗震性能差，对于焊接和螺纹连接有 难度，新的国家标准中已经淘汰了这种方式进行生产。

鉴于上述两种方法均存在一定的问题，钢铁制造领域需要改变钢材轧 制的工艺方法，探索一种新的钢材轧制生产工艺设置，以减少合金和微合 金的使用，降低生产成本，同时提高产品质量，生产出强度高、塑韧性好、 焊接性能优的细晶粒热热轧带肋钢材和优特钢，同时提高成材率。

因此，如何提高钢材生产的成材率，是本领域技术人员目前需要解决 的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢材生产系统及方法，用于生产高强度钢材， 减少尾部尺寸超差段长度，提高成材率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种钢材生产系统，包括依次设置的精轧机组、预冷水箱、至少两组 控轧装置以及轧后水箱，每组所述控轧装置均包括依次设置的回复段导槽 和控轧机组，相邻两组所述控轧装置之间设置有冷却水箱。

优选的，所述控轧装置包括第一控轧装置和第二控轧装置；所述第一 控轧装置包括依次设置的第一回复段导槽和第一控轧机组；所述第二控轧 装置包括依次设置的第二回复段导槽和第二控轧机组；所述第一回复段导 槽位于所述预冷水箱之后，所述第二回复段导槽位于所述冷却水箱之后， 所述轧后水箱位于所述第二控轧机组之后。

优选的，所述控轧装置还包括第三控轧装置；所述冷却水箱包括第一 冷却水箱和第二冷却水箱，所述第一冷却水箱位于所述第一控轧装置和所 述第二控轧装置之间，所述第二冷却水箱位于所述第二控轧装置和所述第 三控轧装置之间；所述第三控轧装置包括依次设置的第三回复段导槽和第 三控轧机组；所述第二回复段导槽位于所述第一冷却水箱之后，所述第三 回复段导槽位于所述第二冷却水箱之后，所述轧后水箱位于所述第三控轧 机组之后。

优选的，还包括设置在所述轧后水箱之后用于收集轧件的轧件收集装 置。

优选的，每组所述控轧装置中的控轧机组为2～4机架机组。

优选的，所述2机架机组包括一拖二轧机或者单独传动轧机。

优选的，所述4机架机组包括两个一拖二轧机；或一拖二轧机和单独 传动轧机的组合；或4机架单独传动轧机。

一种钢材生产方法，包括以下步骤：

步骤S1：精轧轧件；

步骤S2：冷却所述轧件至预设温度；

步骤S3：回温，减少芯部和表面温差；

步骤S4：控轧所述轧件，使所述轧件内部晶粒细化；

步骤S5：重复执行至少一次所述步骤S2至所述步骤S4。

优选的，所述步骤S2中的所述预设温度为720-950℃。

优选的，所述步骤S5之后还包括：

步骤S6：对所述轧件进行轧后冷却，并收集。

本发明所提供的钢材生产系统，包括依次设置的精轧机组、预冷水箱、 至少两组控轧装置以及轧后水箱，每组所述控轧装置均包括依次设置的回 复段导槽和控轧机组，相邻两组所述控轧装置之间设置有冷却水箱。本发 明所提供的钢材生产系统，通过分段轧制和冷却，有效控制轧制温升，实 现近似等温轧制，并通过至少两组控轧装置的设置，大幅增加低温下的轧 制变形量，从而有效细化晶粒，提高轧件性能，使轧制道次的孔型充满正常，提高头尾精度，减少切尾长度，提高成材率。

本发明所提供的钢材生产方法，包括以下步骤：步骤S1：精轧轧件； 步骤S2：冷却所述轧件至预设温度；步骤S3：回温，减少芯部和表面温差； 步骤S4：控轧所述轧件，使轧件内部晶粒细化；步骤S5：重复执行至少一 次所述步骤S2至所述步骤S4。本发明所提供的钢材生产方法，通过分段轧 制和冷却，有效控制轧制温升，实现近似等温轧制，并通过增设了重复冷 却、回温和控轧的过程，大幅增加低温下的轧制变形量，从而有效细化晶 粒，提高轧件性能，使轧制道次的孔型充满正常，提高头尾精度，减少切 尾长度，提高成材率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对 实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员 来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附 图。

图1为本发明所提供的钢材生产系统一种

具体实施方式

的结构示意图；

图2-1为本发明所提供的钢材生产系统中精轧机组第一种具体实施方 式的结构示意图；

图2-2为本发明所提供的钢材生产系统中精轧机组第二种具体实施方 式的结构示意图；

图2-3为本发明所提供的钢材生产系统中精轧机组第三种具体实施方 式的结构示意图；

图2-4为本发明所提供的钢材生产系统中精轧机组第四种具体实施方 式的结构示意图；

图3为本发明所提供的钢材生产系统中控轧机组第一种具体实施方式 的结构示意图；

图4为本发明所提供的钢材生产方法的流程图；

其中：精轧机组(1)、预冷水箱(2)、第一回复段导槽(3)、第一控 轧机组(4)、电机(4-1)、联轴器(4-2)、减速机(4-3)、轧机接轴(4-4)、 锥箱(4-5)、第一冷却水箱(5)、第二回复段导槽(6)、第二控轧机组(7)、 轧后水箱(8)、轧件收集装置(9)。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种钢材生产系统及方法，用于生产高强度钢材， 减少尾部尺寸超差段长度，提高成材率。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具 体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图4，图1为本发明所提供的钢材生产系统一种具体实施 方式的结构示意图；图2-1为本发明所提供的钢材生产系统中精轧机组第一 种具体实施方式的结构示意图；图2-2为本发明所提供的钢材生产系统中精 轧机组第二种具体实施方式的结构示意图；图2-3为本发明所提供的钢材生 产系统中精轧机组第三种具体实施方式的结构示意图；图2-4为本发明所提 供的钢材生产系统中精轧机组第四种具体实施方式的结构示意图；图3为 本发明所提供的钢材生产系统中控轧机组第一种具体实施方式的结构示意 图；图4为本发明所提供的钢材生产方法的流程图。

在该实施方式中，钢材生产系统包括依次设置的精轧机组1、预冷水箱 2、至少两组控轧装置以及轧后水箱8，设置顺序与轧制方向相同，每组控 轧装置均包括依次设置的回复段导槽和控轧机组，相邻两组控轧装置之间 设置有冷却水箱。

具体的，精轧机组1，可以为2机架机组、或4机架机组、或6机架机 组、或8机架机组，优选采用一拖二模块式轧机，即一台电机4-1驱动两个 轧制道次机架或单独传动轧机，即一台电机4-1驱动一个轧制道次机架，见 图2-1至图2-4所示，利于设备维护和降低电气传动装置投资成本，也可用 集中传动精轧机，降低控制难度。

其中，预水冷箱，布置于精轧机组1后，用于冷却轧件，控制进入控 轧机组的温度，温度为720～950℃。

更进一步，组控轧装置中控轧机组布置于回复段导槽后，用于再次低 温轧制轧件，破碎轧件的晶粒，使轧件内部晶粒细化，从而提高轧件性能。

在上述各实施方式的基础上，冷却水箱位于两组控轧装置之间，布置 于下一个控制机组后，用于冷却轧件，控制进入控轧机组的温度至预设温 度，预设温度为720～950℃。

本发明所提供的钢材生产系统，通过分段轧制和冷却，有效控制轧制 温升，实现近似等温轧制，并通过至少两组控轧装置的设置，大幅增加低 温下的轧制变形量，从而有效细化晶粒，提高轧件性能，使轧制道次的孔 型充满正常，提高头尾精度，减少切尾长度，提高成材率。

进一步，控轧装置包括第一控轧装置和第二控轧装置；第一控轧装置 包括依次设置的第一回复段导槽3和第一控轧机组4；第二控轧装置包括依 次设置的第二回复段导槽6和第二控轧机组7；第一回复段导槽3位于预冷 水箱2之后，第二回复段导槽6位于冷却水箱之后，轧后水箱8位于第二 控轧机组7之后。

上述设置中，沿轧制方向，依次为精轧机组1、预冷水箱2、第一回复 段导槽3、第一控轧机组4、冷却水箱、第二回复段导槽6、第二控轧机组 7、轧后水箱8。

具体的，第一回复段导槽3布置于预冷水箱2和第一控轧机组4之间， 用于使轧件表面温度和芯部温度的温差减小，利于经第一控轧机组4轧制 后整个断面性能均匀。由于轧件经预冷水箱2冷却，表面温度比芯部温度 低，轧件在第一回复段导槽3中运行一段时间，芯部和表面温度趋于一致， 第一回复段导槽3的长度根据芯表温差趋于一致的时间和轧件的轧制速度 确定。

在上述各实施方式的基础上，控轧装置还包括第三控轧装置；冷却水 箱包括第一冷却水箱5和第二冷却水箱，第一冷却水箱5位于第一控轧装 置和第二控轧装置之间，第二冷却水箱位于第二控轧装置和第三控轧装置 之间；第三控轧装置包括依次设置的第三回复段导槽和第三控轧机组；第 二回复段导槽6位于第一冷却水箱5之后，第三回复段导槽位于第二冷却 水箱之后，轧后水箱8位于第三控轧机组之后。

上述设置中，沿轧制方向，依次为精轧机组1、预冷水箱2、第一回复 段导槽3、第一控轧机组4、第一冷却水箱5、第二回复段导槽6、第二控 轧机组7、第二冷却水箱、第三回复段导槽、第三控轧机组、轧后水箱8。

具体的，第二回复段导槽6布置于第一冷却水箱5和第二控轧机组7 之间，用于使轧件表面温度和芯部温度的温差减小，利于经第二控轧机组7 轧制后整个断面性能均匀。由于轧件经第一冷却水箱5冷却，表面温度比 芯部温度低，轧件在第二回复段导槽6中运行一段时间，芯部和表面温度 趋于一致，第二回复段导槽6的长度根据芯表温差趋于一致的时间和轧件 的轧制速度确定。

在上述各实施方式的基础上，还包括设置在轧后水箱8之后轧件收集 装置9，用于收集轧件；轧后水箱8布置于控轧装置后，用于冷却轧件，控 制轧件进入轧件收集装置9的温度；轧件收集装置9，可以是高速棒材的冷 床高速上钢装置，或高线的吐丝机风冷线装置。

在上述各实施方式的基础上，每组控轧装置中的控轧机组为2机架机 组或4机架机组。

具体的，2机架机组包括一拖二轧机或者单独传动轧机，其中，一拖二轧 机，是指一个电机4-1带动两个机架，单独传动轧机，是指两个机架各自设有 一个电机4-1；4机架机组包括一拖二轧机和单独传动轧机，即4机架机组中， 包括一个电机4-1带动两个机架的轧机，如图2-1所示，还有包括两个电机 4-1分别带动两个机架的轧机，如图3。

当然，4机架机组可以为2个一拖二轧机组合而成，如图3所示，或一 拖二轧机和单独传动轧机的组合，或四机架单独传动轧机。

具体的，2机架机组和4机架机组均包括电机4-1，联轴器4-2，减速 机4-3，轧机接轴4-4和锥箱4-5，联轴器4-2用于连接电机4-1和减速机 4-3，轧机接轴4-4用于连接减速机4-3和锥箱4-5，锥箱4-5上安装有两个 机架。

采用2机架为单独传动轧机的优点是可减少尾部尺寸超差段长度，即 减少尾部尺寸不合格段长度，从而减少切尾长度，提高成材率。轧制时， 当轧件尾部脱离精轧机组1或第一控轧机组4，第二控轧机组7和前机架之 间轧件的张力消失，张力会影响轧制时孔型的充满度，从而影响轧制出的 轧件的尺寸。若第二控轧机组7采用2机架单独传动轧机，那么当轧件脱 离精轧机组1后或第一控轧机组4，通过调节第二控轧机组7的两个单独传 动电机4-1之间的转速差，使二者之间形成拉轧关系，补偿第二控轧机组7 与前机架之间消失的张力，使孔型充满正常，从而减少尾部尺寸的超差， 减少切尾长度，提高成材率。

除上述钢材生产系统外，本发明还提供了一种钢材生产方法。

该钢材生产方法包括以下步骤：

步骤S1：精轧轧件；

步骤S2：冷却轧件至预设温度；

步骤S3：回温，减少芯部和表面温差；

步骤S4：控轧轧件，使轧件内部晶粒细化；

步骤S5：重复执行至少一次步骤S2至步骤S4。优选为重复1-5次。

在上述各实施方式的基础上，步骤S2中的预设温度为720-950℃。

在上述各实施方式的基础上，步骤S5之后还包括：

步骤S6：对轧件进行轧后冷却，并收集。

实施例一

该钢材生产方法包括以下步骤：

精轧轧件；

冷却轧件至预设温度；

回温，将轧件的表面温度和芯部温度的温差控制在预设范围内；

控轧轧件，使轧件内部晶粒细化；

再次冷却轧件至预设温度；

再次回温，将轧件的表面温度和芯部温度的温差控制在预设范围内；

再次控轧轧件，使轧件内部晶粒细化；

对轧件进行轧后冷却，并收集。

实施例二

该钢材生产方法包括以下步骤：

精轧轧件；

冷却轧件至预设温度；

回温，将轧件的表面温度和芯部温度的温差控制在预设范围内；

控轧轧件，使轧件内部晶粒细化；

再次冷却轧件至预设温度；

再次回温，将轧件的表面温度和芯部温度的温差控制在预设范围内；

再次控轧轧件，使轧件内部晶粒细化；

第三次冷却轧件至预设温度；

第三次回温，将轧件的表面温度和芯部温度的温差控制在预设范围内；

第三次控轧轧件，使轧件内部晶粒细化；

对轧件进行轧后冷却，并收集。

本实施例所提供的钢材生产系统及布置方法，在高线和高棒轧钢生产 线上，轧件经粗轧机组和中轧机组或预精轧机组1轧制后，进入的精轧机组 1，进行轧制变形，轧件温度升高，通过进入预冷水箱2进行冷却，并通过 第一回复导槽段回复轧件的芯部和表面温度，使芯部和表面温差趋于一致， 通过冷却和回温，进入第一控轧机组4的轧件温度约为720～950℃，第一控 轧机组4通过轧制破碎轧件晶粒，使轧件内部晶粒细化，同时轧机温度升高， 进入冷却水箱5进行冷却，并通过第二回复导槽段回复，使芯部和表面温差 趋于一致，通过冷却和回温，进入第二控轧机组7的轧件温度约为 720～950℃，第二控轧机组7通过轧制进一步破碎轧件晶粒，使轧件内部晶 粒细化。通过分段轧制和冷却，有效控制轧制温升，实现近似等温轧制， 并通过1～5个控制轧制机组来大幅增加低温下的轧制变形量，从而有效细化 晶粒，提高轧件性能，并采用单独传动轧机通过调节电机4-1转速差，补偿张力的方式，使轧制道次的孔型充满正常，提高头尾精度，减少切尾长度， 提高成材率。

以上对本发明所提供的钢材生产系统及方法进行了详细介绍。本文中 应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说 明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术 领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发 明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范 围内。