[发明专利]一种超大型H型钢交叉差温协同轧制的工艺方法

说明书

本发明涉及一种超大型H型钢交叉差温协同轧制的工艺方法，将传统七道次“X‑H”万能轧机机组可逆连轧过程，改为前两道次UR立辊和UF立辊交叉差温协同轧制，后五道次万能轧机机组可逆连轧差温轧制，并用气雾冷却装置在轧前使H型钢腹板、翼缘内外侧及腰腿连接处形成温度梯度，轧中维持差温轧制所需温度梯度，轧后对H型钢超快冷，并在气雾冷却装置前设置热成像仪等装置，实时监测超大型H型钢温度及尺寸偏差，动态调控立辊交叉角及轧制规程。本方法能够降低因温度不均匀而产生的残余应力，改善翼缘部位的渗透性，细化腰腿连接部分以及翼缘部位的晶粒，缩短冷床时间，节约冷床面积，防止或降低H型钢的翘曲和弯曲，提高超大型H型钢力学性能及成材率。

技术领域

本发明涉及金属压力加工技术领域，尤其涉及一种超大型H型钢交叉差温协同轧制的工艺方法。

背景技术

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，因其断面与英文字母“H”相同而得名。并且和普通热轧工字钢相比，使用H型钢制作的钢结构工程具有一系列的优点，比如抗弯能力强、重量轻，施工快速、抗震性能好和节约成本和降耗等。因此在高层建筑、工业厂房、起重机械、石油化工、海洋工程、桥梁闸坝等行业得到广泛的应用，所以H型钢是我国提倡发展的型材品种之一。

近年来，类似购物中心、跨海桥梁、钻井平台等高层建筑和大型设施，更倾向于使用大高度、大跨度及大尺寸的钢结构件，对大尺寸H型钢需求迫切。热轧超大型H型钢由于没有热影响区对力学性能的不利影响，在钢结构加工领域逐渐受到青睐，有逐步替代焊接H型钢的趋势。较普通热轧H型钢而言，热轧超大型H型钢的翼缘、腹板厚度较大且外部尺寸较大。

但是由于超大型H型钢断面复杂，压缩比、变形量小，导致轧制过程中超大型H型钢温度分布不均匀，翼缘沿厚度方向中心变形不足，再结晶不充分，晶粒粗大导致中心机械性能差，各断面组织分布不均匀，其中腰腿连接部位的晶粒尺寸最大，翼缘居中，腹板最小；组织分布的不均匀，使得超大型H型钢断面力学性能及耐腐蚀性能分布不均匀，其中晶粒尺寸大的部位力学性能和耐腐蚀性能低，晶粒尺寸小的地方力学性能和耐腐蚀性能高，且超大型H型钢Z向性能不稳定、断面收缩率低，终轧温度高，导致轧件材料晶粒粗大、力学性能低。

由于超大型H型钢变形不均匀以及轧制过程中温度分布不均匀，导致存在较大的残余应力，而残余应力过大易导致严重的质量问题，如空冷时腹板翼缘冷却速度不同，导致腹板冷却浪的产生；切割时腹板与翼缘的交界处火焰切割的根部出现裂纹；超大型H型钢经轧后超快速冷却易出现因冷却不均匀而引发的形变，形成“内并外扩”现象，给矫直工序带来困难等。

综上所述，超大型H型钢温度场及翼缘渗透性控制是提高超大型H型钢性能，减少废品及质量事故，提高成材率的关键影响因素。超大型H型钢轧后断面温差大，翼缘沿厚度方向变形不均匀，如果单纯通过轧前差温轧制、轧后超快速冷却，很难达到理想的效果。针对三机架可逆连轧机组，超大型H型钢轧制过程中轧件差温轧制的温度梯度仅靠轧前及轧后冷却很难维持，且差温轧制对翼缘变形均匀性影响有限，单纯依靠差温轧制很难使翼缘变形均匀，且为保证超大型H型钢头尾冷却均匀，需要超大型H型钢轧制过程中进行甩尾，改变原有的超大型H型钢轧制节奏，会严重影响生产效率。

发明内容

针对超大型H型钢轧制过程中温度分布不均匀，翼缘沿厚度方向中心变形不足的问题，本发明的目的在于提供一种超大型H型钢交叉差温协同轧制的工艺方法，将传统七道次“X-H”万能轧机机组可逆连轧改为其中前两道次UR立辊和UF立辊交叉差温协同轧制，后五道次万能轧机机组可逆连轧差温轧制，并用气雾冷却装置在轧前使超大型H型钢腹板、翼缘内外侧及腰腿连接处形成温度梯度，轧中机架间气雾冷却装置维持差温轧制所需温度梯度，轧后对超大型H型钢超快冷，可提高强度、塑性和韧性，有效降低微合金元素的用量，提高超大型H型钢机械性能，改善其组织状态。

本发明采用的技术方案如下：