一种大规格窄缘h型钢的生产工艺
阅读说明：本技术 一种大规格窄缘h型钢的生产工艺 (Production process of large-size narrow-edge H-shaped steel ) 是由 刘春颖 魏振洲 王福良 刘瑞刚 李现富 李振华 杜鸿星 何力国 张年华 于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种大规格窄缘H型钢的生产工艺,属于钢铁生产领域,生产工艺包括异型坯BD轧制、多道次连轧、冷却,其中：(1)异型坯BD轧制：采用扩腰轧制；(2)多道次连轧：采用X-H轧法；(3)冷却：采用分段冷却；总冷却时间的前三分之一阶段采用自然冷却,冷却速度在12～14℃/min；总冷却时间的后三分之二阶段采用强风冷却,冷却速度在25～30℃/min。与现有技术相比较,本工艺可以和中规格通用异型坯,减少了前期作业难度和成本,并且能够实现高尺寸精度控制。(The invention discloses a production process of large-size narrow-edge H-shaped steel, which belongs to the field of steel production and comprises the following steps of special-shaped blank BD rolling, multi-pass continuous rolling and cooling, wherein the production process comprises the following steps: (1) rolling a special-shaped blank BD: expanding waist for rolling; (2) multi-pass continuous rolling: adopting an X-H rolling method; (3) and (3) cooling: sectional cooling is adopted; natural cooling is adopted in the first third stage of the total cooling time, and the cooling speed is 12-14 ℃/min; and the last two thirds of the total cooling time is cooled by strong wind, and the cooling speed is 25-30 ℃/min. Compared with the prior art, the process can be used for the special-shaped blank with the medium specification, the early-stage operation difficulty and cost are reduced, and high-size precision control can be realized.)
技术领域
本发明涉及一种钢铁生产技术，特别是一种基于生产型钢模拟延伸平衡方法的较大窄缘H型钢的生产工艺。
背景技术
热轧H型钢是一种截面面积分配更加优化、强重比更加合理的经济断面高效型材。与传统的工字钢相比，具有力学性能好，方便连接的特点。与焊接H型钢相比，其构件尺寸精确、没有焊接带来的变形和残余应力、减少了焊接工作量。与混凝土相比，更有自重轻、抗震性能好等优点。由于H型钢的各个部位均以直角排布，因此H型钢在各个方向上都具有抗弯能力强、施工简单、节约成本和结构重量轻等优点，已被广泛应用。
HN700×300以上系列的H型钢系列接近设备极限，其规格宽度达到700～900mm，属于在标准中较大规格的窄翼缘H型钢产品。该种大规格窄缘H型钢由于断面大、宽高比大等特点，在生产轧制过程中，存在以下技术难度：①开胚机压下轧制，通过孔型侧壁限制腹板向宽度方向宽展，为了后期实现700～900mm的宽度，则BD轧制环节需要根据终产品规格逆行推算异型坯规格，例如生产HN 700×300×13×24mm(H×B×t×T，H高度，B翼缘宽度，t腹板厚度，T翼缘1/4处厚度)规格的大规格窄缘H型钢，经多重计算，需要制备特殊的1024×420×110×105mm异型坯，不能使用通用的750×370×100×105mm异型坯，增加了作业环节和生产难度；②腹板所占面积比例大，在轧制的变形中起主导作用，腹板的延伸对翼缘产生明显的拉缩作用，容易造成尺寸的波动；③轧件冷却时由于腹板冷却不均造成波浪的弯曲等质量问题；④规格较大，矫直入口温度降不下来；以上问题严重制约着大规格系列的开发。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种大规格窄缘H型钢的生产工艺，该工艺以基于生产型钢模拟延伸平衡方法，可以和中规格通用异型坯，合理分配腹板与翼缘的压下量，使较大窄缘H型钢生产工艺稳定生产，高尺寸精度控制，达到提产提效的目的。
本发明解决其技术问题的技术方案是：1、一种大规格窄缘H型钢的生产工艺，其特征在于：生产工艺包括异型坯BD轧制、多道次连轧、冷却，其中：
(1)异型坯BD轧制：采用扩腰轧制，使腹板大压下变薄变宽，控制翼缘宽度增加；
(2)多道次连轧：采用X-H轧法，可逆式连轧机组布置形式为5或7道次；翼缘的压下系数为腹板压下系数的存在比例关系：起始两道次为1.04-1.05，最终道次为1.02～1.03，余下量安排在中间道次；
(3)冷却：采用分段冷却；总冷却时间的前三分之一阶段采用自然冷却，冷却速度在12～14℃/min；总冷却时间的后三分之二阶段采用强风冷却，冷却速度在25～30℃/min。
上述BD轧制后所得中间来料宽度为成品宽度的1.06～1.08倍，中间来料翼缘高度为成品高度的1.2-1.5倍；中间来料翼缘与腹板的厚度比为2.2～2.8。
上述的分段冷却方法为：轧件在冷床入口旋转90°呈I型后，进入匀速步进式冷床进行立式自然冷却，在冷床自然冷却，行至1/3处时进行强风冷却。
上述5道次腹板压下量数据：1～2道变形量在10-15％，3-4道次变形量10-15％，5道次2-3％。
上述7道次轧制，前4道腹板变形量在6-10％，5-6道次变形量6～7％，7道次2～3％。
与现有技术相比较，本发明具有以下突出的有益效果：
1、可以和中规格通用异型坯，减少了前期作业难度和成本，并且能够实现高尺寸精度控制；
2、产品表面质量高，克服了原有冷却不均造成波浪的弯曲等质量问题；
3、充分有效利用现有工艺装备及生产技术，经济效益显著，具有较大的推广价值。
附图说明
图1是本发明的扩腰轧制示意图。
图2是现有技术压下轧制示意图。
图3是本发明的可逆式连轧机组结构示意图。
图4是本发明的可逆式连轧机组5道次机组布置形式示意图。
图5是现有技术和本发明轧辊圆角比较示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
本发明是提供稳定较大窄缘H型钢的制造方法，采用本方法高尺寸精度稳定生产HN700×300、HN800×300、HN900×300系列规格，满足产品性能稳定、尺寸精度高的要求。
本发明生产工艺为：异型坯→BD(开胚机)轧制→多道次连轧→冷却。
1、异型坯BD轧制
异型坯BD轧制采用扩腰轧制工艺。所谓的扩腰轧制，如图1所示，压下异型坯腹板时，腹板自由宽展，形成的中间来料2腹板高度(H)尺寸大于坯料1，因此胚料可以与700mm以下规格通用，使用750×370×100×105mm(H×B×t×T，H高度，B翼缘宽度，t腹板厚度，T翼缘1/4处厚度)异型坯。
现有传统技术为压下轧制，如图2所示，压下异型坯腹板，通过孔型侧壁限制腹板横向宽展，形成的中间来料2’腹板高度尺寸小于坯料1尺寸。使用的是单独规格的异型坯1024×420×110×105mm，不能使用现有的通用异型坯。
在BD轧制工序中，控制孔型系统，调整腹板压下量和翼缘施加的压下量，使腹板大压下变薄变宽，控制翼缘宽度增加。
以求实现：BD轧制后所得中间来料宽度为成品宽度的1.06～1.08倍，中间来料翼缘高度为成品高度的1.2-1.5倍。中间来料翼缘与腹板的厚度比为2.2～2.8。
以上比例关系可以保证后续X-H可逆连扎时腹板与翼缘延伸的均衡，克服扩腰轧制导致翼缘形状不规范的缺陷，对于后期翼缘形状的规整起到作用。
2、多道次连轧
本发明采用X-H轧法，实现腹板与翼缘延伸率的均衡性。
具体采用UREUF可逆式连轧机组，所述UREUF可逆式连轧机组的Ur轧机、E轧机和UF轧机如图3所示。
所述的多道次，具体为轧制5或7道次。
如图4所示，UREUF可逆式连轧机组布置形式为5道次，每道次都既参与了粗轧轧制，又保证精轧道次成品的表面质量。5道次腹板压下量数据：1～2道变形量在10-15％，3-4道次变形量10-15％，5道次2-3％。
UREUF也可以为可逆式7道次轧制，前4道腹板变形量在6-10％，5-6道次变形量6～7％，7道次2～3％，采用多道次小变形量轧制，保证成品尺寸精度。
此外，大规格窄翼缘H型钢腹板宽，且所占面积比例大，在后续X-H可逆连扎时腹板的变形起主导作用，腹板的延伸对翼缘产生明显的拉缩作用。因此，要分配翼缘和腹板压下规程，也就是，翼缘的压下系数为腹板压下系数的存在一定的比例关系，起始两道次，该比例为1.04-1.05，最终道次为1.02～1.03。余下量安排在中间道次，具体见实施例压下参数表。
其中，所述的翼缘厚度T取翼缘上中四分之一处的厚度。而所述的压下系数为上道次厚度除以下道厚度。
采用X-H技术，X形机架UR的轧辊圆角与侧壁直线段相交处粘钢较为严重，而H形机架UF的轧辊圆角处磨损相当严重，圆角处的压下量相对较大，金属流动也相对大，易造成圆角磨损。
本发明将轧辊由单圆角(图5-a)改良为双圆角(图5-b)，以避免R角处表面凹坑问题。
所述的双圆角指的是轧辊的两直线边通过两个不同半径的弧顺序连接，例如现有技术中，单圆角为轧辊的两直线边通过R36的弧连接，本发明的双圆角轧辊的两直线边通过R200、R36的弧连接。通过不同的弧度过度，可以改善，X形机架UR上下两个壁直线段相交处粘钢问题。而在H形机架UF，弧度不一样，尤其是上位弧度大于下位弧度时，金属流动不在单一冲击弧的中点，圆角磨损情况得到改观。
此外，轧制过程中要保温处理，如：加保温罩，以防止腹板温降比翼缘快，造成冷却弯曲。
3、冷却
现有技术多采用自然冷却方法，由于规格较大，矫直入口温度降不下来，不得不延长冷却时间，否则影响正常生产节奏。
也有部分技术采取强风冷或者超冷技术进行降温，但是由于本发明针对的H型钢腹板面积过大，腹板温降比翼缘快，这种强冷模式容易造成冷却弯曲问题。
此外，由于空气对流，H型钢腹板上下温差不同，更容易加剧变形。
因此，本发明技术采用分段冷却的技术。
总冷却时间为32～36min。
总冷却时间的前三分之一阶段采用自然冷却，冷却速度在12～14℃/min。
总冷却时间的后三分之二阶段采用强风冷却，冷却速度在25～30℃/min。
具体为：轧件在冷床入口旋转90°呈I型后，进入匀速步进式冷床进行立式自然冷却，在冷床自然冷却，行至1/3处时进行强风冷却。
冷床采用深基础，并在其出入口均设有进风口，上方有通风器，以满足良好的空气对流冷却效果。
冷床中后三分之二下方有强冷风机，强冷风机冷却力度，提升降温速率，保轧件出冷床温度小于80℃，轧件冷却完毕后在冷床出口处被再次翻转90°，恢复至H型，通过以上冷却手段有效解决腹板冷却波浪问题。
为了更好的进行叙述，以HN 700×300×13×24mm(H×B×t×T)规格为例讲述轧制过程。
实践证实：使用750×370×100×105mm异型坯进行传统的压下轧制，无法实现中间胚料翼缘B的增加，连扎阶段无法实现合理延展，无法生产HN700×300×13×24mm规格。
对比例
采用现有技术，异型坯→BD轧制→多道次可逆式连轧→冷却。
1、异型坯BD轧制
对比例采用特定胚料1024×420×110×105mm规格，压下轧制。所得中间来料的尺寸为850×322×47×107mm。
2、多道次可逆式连轧
X-H轧法，采用UREUF可逆式连轧机组，5道次，腹板压下量数据见实施例连扎参数表。
3、冷却
全程自然冷却，冷却速度在12-14℃/min。
实施例组
各实施例组生产工艺为：异型坯→BD扩腰轧制轧制→多道次可逆式连轧→组合冷却。各实施例采用的异型坯尺寸为750×370×100×105mm。
1、异型坯BD扩腰轧制
最后所得中间胚料的规格见下表：
2、多道次可逆式连轧
X-H轧法，采用UREUF可逆式连轧机组，具体道次压下量安排见下表。
3、组合冷却
对照例和各实施例的对比结果见下表：
由上述结果可以看出，使用本发明工艺制造HN 700×300×13×24规格的窄缘H型钢，其尺寸可以满足成品尺寸要求，产品表面质量高，波浪弯曲发生情况较对照例明显降低，此外R角处的双圆弧有效降低凹坑的产生，改善X-H技术使用的不足。而使用现有技术生产方法的对照例则必须使用单独坯料才可以实施，且与HN600×300、HN600×200、HN650×300系列无法共用坯料。
需要说明的是，本发明的特定实施方案已经对本发明进行了详细描述，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。
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