一種還原軋制復(fù)合生產(chǎn)厚板和特厚板的方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金行業(yè)的厚鋼板生產(chǎn)領(lǐng)域，特別是涉及一種還原乳制復(fù)合生產(chǎn)厚板和特厚板的方法及其裝置。
[0002]在鋼鐵行業(yè)，一般將厚度處于25mm-100_的鋼板稱為厚板，將厚度大于100_的鋼板稱為特厚板。厚板和特厚板常用于原子能發(fā)電站、海洋石油平臺(tái)、汽輪發(fā)電機(jī)組、軍艦和坦克的裝甲板、大型模具鋼等特殊用途，是一種質(zhì)量要求較高、附加值較高的產(chǎn)品，具有很大的市場需求和應(yīng)用前景。厚板和特厚板生產(chǎn)過程中，為了保證板材的內(nèi)部質(zhì)量，通常要求較高的壓縮比，壓縮比一般不小于6。同時(shí)，壓縮比越高，板材內(nèi)部質(zhì)量越好。由于成品板材厚度較厚，內(nèi)部質(zhì)量要求較高，大壓縮比必然要求料坯的厚度也較大。目前，生產(chǎn)高質(zhì)量的厚板和特厚板所用原料板坯主要采用模鑄鋼錠和電渣重熔鋼錠。采用模鑄法生產(chǎn)厚板和特厚板所用錠坯時(shí)，由于鑄錠的截面尺寸較大，凝固速度減慢，導(dǎo)致錠坯內(nèi)部偏析嚴(yán)重，成材率較低。采用電渣重熔法生產(chǎn)厚板和特厚板所用錠坯時(shí)，鋼錠成分比較均勻，組織也比較致密，但該工藝存在生產(chǎn)效率低、電能消耗高、生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)。專利文獻(xiàn)CN101773931A (—種真空復(fù)合乳制特厚板的方法)、CN101439348A (—種生產(chǎn)特厚板的工藝方法)和CN101590596A(—種累積疊乳焊工藝制造特厚板坯的方法)等都介紹了一種在真空狀態(tài)下復(fù)合制坯后再進(jìn)行加熱乳制生產(chǎn)特厚板的方法，與模鑄鋼錠相比，這些方法解決了大型模鑄鋼錠心部偏析和組織疏松等缺陷，與電渣重熔鋼錠相比，這些方法提高了生產(chǎn)工藝產(chǎn)率、降低了電能消耗、減少設(shè)備投資，但這些方法也存在坯料表面處理及組坯焊接工藝繁瑣，組合的坯料從常溫加熱到乳制溫度的時(shí)間太長、能耗較高、氧化燒損較多等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種還原乳制復(fù)合生產(chǎn)厚板和特厚板的方法及其裝置，能夠高效率、低成本地生產(chǎn)出高質(zhì)量的厚板和特厚板材。
[0004]本發(fā)明提供的一種還原乳制復(fù)合生產(chǎn)厚板和特厚板的方法包括以下步驟:
[0005]a.鋼坯加熱及除鱗:以普通的連鑄鋼坯或熱乳鋼坯為原料，將鋼坯置于常規(guī)的乳鋼加熱爐內(nèi)按照常規(guī)的加熱工藝加熱到950°C?1350°C，加熱的鋼坯出爐后利用常規(guī)的高壓水除鱗裝置除去鋼坯表面因加熱產(chǎn)生的氧化鐵皮；
[0006]b.鋼坯表面氧化鐵皮還原:經(jīng)過高壓水除鱗之后的鋼坯被運(yùn)送到還原段爐體內(nèi)，在還原段爐體內(nèi)通入還原性氣體，經(jīng)過I?30min的還原反應(yīng)，鋼還表面的次生氧化鐵皮被還原性氣體還原成金屬鐵；
[0007]c.鋼坯的定位和組合:表面氧化鐵皮被還原成金屬鐵的鋼坯運(yùn)送到充滿惰性氣體的組合段爐體內(nèi)，在組合段爐體內(nèi)，利用輥道將第一塊鋼坯運(yùn)送到指定的位置定位后，由鋼坯托起架夾住鋼坯，并將鋼坯托起，置于運(yùn)輸輥道的上方，此時(shí)，第二塊鋼坯被運(yùn)送到托起的第一塊鋼坯正下方，托起架帶著被托起的第一塊鋼坯下落，落在第二塊鋼坯上面，與第二塊鋼坯疊加組合在一起，完成兩塊鋼坯的定位和組合，按此方法能夠?qū)⒌谌龎K及三塊以上的鋼坯疊加組合在一起；
[0008]d.鋼坯的乳制復(fù)合:組合好的兩塊或三塊或三塊以上的鋼坯運(yùn)送到組合段爐體出口位置，調(diào)整乳機(jī)輥縫至合適的程度，利用導(dǎo)衛(wèi)裝置將組合坯料直接導(dǎo)入乳機(jī)輥縫進(jìn)行乳制壓合；
[0009]e.復(fù)合鋼坯的多道次乳制:組合鋼坯經(jīng)乳制復(fù)合后便可初步復(fù)合在一起，形成復(fù)合鋼坯，為消除復(fù)合界面，進(jìn)一步提高界面結(jié)合強(qiáng)度，使復(fù)合鋼坯形成完整的一個(gè)整體，再利用乳機(jī)對(duì)復(fù)合鋼坯進(jìn)行常規(guī)的多道次控制乳制，直至達(dá)到符合要求的厚度及性能為止。
[0010]一種還原乳制復(fù)合生產(chǎn)厚板和特厚板的方法采用的裝置，該裝置包括:入口段、密封段爐體、還原段爐體、組合段爐體和乳制復(fù)合段，所述的入口段在起始位置，緊接著是密封段爐體，中間是還原段爐體，還原段爐體之后是組合段爐體，最后是乳制復(fù)合段，各段之間均采用連接螺栓密封連接；所述的密封段爐體和還原段爐體之間采用密封段擋板(10)隔開，還原段爐體與組合段爐體之間采用還原段擋板(15)隔開；所述的入口段由入口導(dǎo)輥
(2)和入口密封導(dǎo)嘴(3)組成，入口導(dǎo)輥(2)將鋼坯⑴導(dǎo)入入口密封導(dǎo)嘴(3)，并與鋼坯(I)配合對(duì)密封段爐體內(nèi)的惰性氣體進(jìn)行密封；所述的密封段爐體由密封段爐殼(7)、爐內(nèi)運(yùn)輸輥道(8)、密封段惰性氣體入口(9)、保溫層(5)、加熱元件(6)和密封段擋板(10)組成，密封段爐體內(nèi)部充填惰性氣體，對(duì)還原段爐體內(nèi)部的還原性氣體進(jìn)行阻隔和密封，密封段爐殼(7)采用鋼板焊接制成，內(nèi)部采用耐火材料做保溫層(5)，密封段惰性氣體入口(9)設(shè)置在密封段爐殼(7)上部，加熱元件(6)和爐內(nèi)運(yùn)輸輥道(8)設(shè)置在密封段爐體內(nèi)，加熱元件(6)控制爐膛溫度，爐內(nèi)運(yùn)輸輥道(8)完成鋼坯(I)在爐體內(nèi)的運(yùn)輸，密封段爐體和還原段爐體之間的密封段擋板(10)的開口與鋼坯(I)斷面尺寸相同，密封段擋板(10)與鋼坯(I)配合阻隔還原段爐體內(nèi)的氣體通過密封段爐體，密封段爐體長度為2-30米，高度為0.05-3.0米，密封段爐體與入口密封導(dǎo)嘴(3)之間采用連接螺栓緊密連接；所述的還原段爐體由還原段爐殼(12)、還原氣體入口(14)、還原氣體出口(11)、保溫層(5)、加熱元件
(6)、爐內(nèi)運(yùn)輸輥道(8)、還原段擋板(15)和測溫元件(13)組成，還原段爐體內(nèi)部充滿還原性氣體，將鋼坯(I)表面的氧化鐵皮還原成金屬鐵，還原段爐體內(nèi)的溫度由加熱元件(6)控制，坯料在爐體內(nèi)的走行由爐內(nèi)運(yùn)輸輥道(8)控制，還原段爐殼(12)采用鋼板焊接制成，內(nèi)部采用耐火材料做保溫層(5)，還原氣體入口(14)設(shè)置在還原段爐殼上部，還原氣體出口
[11]設(shè)置在還原段爐殼下部，還原性氣體由還原氣體入口(14)進(jìn)入，由還原氣體出口(11)排出，還原段爐體與組合段爐體之間的還原段擋板(15)的開口與鋼坯(I)斷面尺寸相同，還原段擋板(15)與鋼坯(I)配合阻隔還原段爐體內(nèi)的氣體通過組合段爐體，還原段爐體長度為5-100米，高度為0.05-3.0米，還原段爐體與密封段爐體之間采用連接螺栓緊密連接；所述的組合段爐體由組合段爐殼(16)、夾頭(17)、絲杠(18)、組合段惰性氣體入口(19)、液壓缸(20)、燕尾槽(21)、推桿(22)、定位桿(23)、保溫層(5)、加熱元件(6)和爐內(nèi)運(yùn)輸輥道(8)組成，組合段爐體內(nèi)部充填惰性氣體，組合段爐體內(nèi)的溫度由加熱元件(6)控制，坯料在爐體內(nèi)的走行由爐內(nèi)運(yùn)輸輥道(8)控制，組合段爐殼(16)采用鋼板焊接制成，內(nèi)部采用耐火材料做保溫層(5)，定位桿(23)設(shè)置在組合段爐體下部，定位桿(23)上端凸出爐內(nèi)運(yùn)輸輥道(8)平面，阻止鋼坯向前運(yùn)動(dòng)，對(duì)鋼坯(I)頭部進(jìn)行定位，當(dāng)定位桿(23)上端退回到爐內(nèi)運(yùn)輸輥道⑶平面以下時(shí)，則允許組合后的鋼坯⑴向前運(yùn)行；所述的絲杠(18)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使推桿(22)的端部在燕尾槽(21)內(nèi)相向滑動(dòng)，帶動(dòng)夾頭(17)夾住鋼坯(I)的側(cè)邊，并使鋼坯(I)自動(dòng)對(duì)中，液壓缸(20)向上運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)燕尾槽(21)連同推桿(22)、夾頭(17)和鋼坯(I) 一起向上運(yùn)動(dòng)，下一塊鋼坯(I)通過爐內(nèi)運(yùn)輸輥道(8)運(yùn)至被托起的鋼坯
(I)下面，經(jīng)定位桿(23)對(duì)頭部定位，此時(shí)，液壓缸(20)下降，被托起的鋼坯(I)落在下一塊鋼坯(I)之上，絲杠(18)反時(shí)針旋轉(zhuǎn)，夾頭(17)放開鋼坯(I)，完成兩塊鋼坯(I)的疊加組合和頭部及邊部對(duì)齊，惰性氣體從組合段惰性氣體入口(19)進(jìn)入組合段爐體內(nèi)，防止組合后的鋼坯(I)表面再次發(fā)生氧化，并對(duì)還原段爐體進(jìn)行氣體密封，組合段爐體長度為2-50米，高度為0.1-8.0米，組合段爐體與還原段爐體之間采用連接螺栓緊密連接；所述的乳制復(fù)合段由出口密封導(dǎo)嘴(24)和乳機(jī)(25)組成，出口密封導(dǎo)嘴(24)與組合段爐體之間采用連接螺栓密封連接，出口密封導(dǎo)嘴(24)出口緊貼在乳機(jī)(25)的工作輥上，對(duì)組合段爐體內(nèi)的惰性氣體進(jìn)行密封，并將組合的鋼坯(I)正確導(dǎo)出爐體，導(dǎo)入乳機(jī)(25)的輥縫，出口密封導(dǎo)嘴(24)采用耐熱鋼制造，乳機(jī)(25)與常規(guī)的厚板乳機(jī)相同，但需要較大的開口度和較大的單道次壓下量，作用是將組合鋼坯乳制復(fù)合在一起。
[0011]本發(fā)明突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步主要體現(xiàn)在:
[0012](I)與現(xiàn)有的采用模鑄鋼錠乳制生產(chǎn)特厚板的方法相比，本發(fā)明采用的鋼坯是連鑄坯或乳制坯，內(nèi)部質(zhì)量好于模鑄鋼錠，成材率及生產(chǎn)效率均高于模鑄鋼錠，生產(chǎn)成本低于豐旲鑄鋼；
[0013](2)與現(xiàn)有的真空組坯乳制復(fù)合生產(chǎn)特厚板的方法相比，本發(fā)明在組坯乳制復(fù)合之前，鋼坯的加熱是按照現(xiàn)有加熱工藝在普通的火焰爐內(nèi)完成的，并且是單塊雙面加熱，加熱速度高于真空組坯后的多塊坯料，因此，加熱效率高，氧化燒損少，加熱質(zhì)量好，可以實(shí)現(xiàn)高溫裝爐，便于節(jié)能降耗；
[0014](3)與現(xiàn)有的真空組坯乳制復(fù)合生產(chǎn)特厚板的方法相比，本發(fā)明在處理鋼坯表面氧化鐵皮時(shí)，首先利用現(xiàn)有常規(guī)的高壓水將加熱產(chǎn)生的一次氧化鐵皮打掉，然后再利用還原性氣體將鋼坯表面的次生氧化鐵皮還原，因此，本發(fā)明處理鋼坯表面氧化鐵皮的工藝簡單快速，無粉塵和噪聲污染，不需要專門的表面打磨和清理設(shè)備，生產(chǎn)效率高，節(jié)能環(huán)保，表面不殘留污物，復(fù)合界面干凈，界面結(jié)合強(qiáng)度提高，同時(shí)，金屬收得率提高，降低了生產(chǎn)成本；
[0015](4)與現(xiàn)有的真空組坯乳制復(fù)合生產(chǎn)特厚板的方法相比，本發(fā)明在坯料疊加組合過程可以實(shí)現(xiàn)兩塊和兩塊以上的多塊坯料的組合，因此，從根本上解決了連鑄坯生產(chǎn)厚板壓縮比不夠的問題，可以利用更薄的連鑄坯生產(chǎn)厚板和特厚板，細(xì)化了板材內(nèi)部的組織，提高了板材內(nèi)部組織的均勻性，提高了產(chǎn)品質(zhì)量；
[0016](5)與現(xiàn)有的采用模鑄鋼錠乳制生產(chǎn)特厚板的方法相比，本發(fā)明在坯料疊加組合過程中可以實(shí)現(xiàn)兩塊和兩塊以上的多塊坯料的組合，可以利用更薄的鋼坯生產(chǎn)厚板和特厚板，從根本上消除了厚模鑄鋼錠生產(chǎn)特厚板時(shí)壓縮比不夠、成分偏析以及內(nèi)部疏松等問題，消除了板材內(nèi)部偏析問題，提高了板材內(nèi)部組織的均勻性，提高了產(chǎn)品質(zhì)量；
[0017](6)與現(xiàn)有的采用電渣重熔鋼錠再進(jìn)行乳制生產(chǎn)特厚板的方法相比，本發(fā)明所采用的工藝方法比傳統(tǒng)的電渣重熔生產(chǎn)工藝效率高、電能消耗低、生產(chǎn)成本低，成材率高；
[0018](7)本發(fā)明所采用的板坯是利用普通的火焰爐加熱出來的，乳制設(shè)備與現(xiàn)有的設(shè)備基本相同，只需在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上增設(shè)還原組合裝置即可滿足生產(chǎn)要求，因此，本發(fā)明所提出的技術(shù)方案特別適合現(xiàn)有熱乳生產(chǎn)線改造后生產(chǎn)特厚板；
[0019](8)乳制復(fù)合過程是通過乳機(jī)的強(qiáng)大乳制壓合的，并且隨著后面幾個(gè)道次的接續(xù)車L制，復(fù)合板坯的總變形量大，界面之間機(jī)械壓入及高溫下的原子擴(kuò)散