一种切分轧制螺纹钢QTB余热处理工艺的调整方法与流程

本发明属于螺纹钢生产
技术领域：
，尤其涉及一种切分轧制螺纹钢qtb余热处理工艺的调整方法。
背景技术：
：随着科学技术的不断发展，使用高强度钢材比例逐渐增大，目的是节约能源，节约材料，降低生产成本。螺纹钢轧后余热处理技术(控制冷却技术)是于20世纪六十年代发展起来的新技术。自20世纪70年代初，我国开始相继开展钢筋的余热处理工艺研究，80年代以来，我国从国外引进几十条装备有余热处理设备的棒材连轧生产线。申请人拥有的棒材线是21世纪初的引进项目，配备了控制轧制和控制冷却新技术，以适应节能环保，节约资源，降低成本的可持续发展需要。申请人拥有的棒材线配置有轧后控制冷却装置，即qtb余热处理水箱。qtb为quenchingtemperingbars的缩写，意为棒材的淬火和回火；现国内棒材轧后控制冷却常用是波米尼公司设计的湍流管冷却型式，湍流管冷却器的冷却能力强，其穿水冷却工艺是采取大压力小流量的控制方法，优点是冷却时间短，冷却强度高，冷却效果好；缺点是冷却不均匀，钢筋表面易产生阴阳面。另一种是达涅利公司设计的qtb淬火回火箱，与波米尼湍流管式控冷工艺相比，其穿水冷却工艺是采取小压力大流量控制方法，优点是钢筋冷却均匀，性能稳定；缺点是分规格排列单个冷却喷嘴和反吹喷嘴，调整难度大、易产生堆钢、抖动堆尾等工艺事故；另外，冷却喷嘴间隙与导管尺寸匹配不好，易使切分轧制小规格螺纹钢产生波浪弯，造成冷床对齐产生弯钢，定尺剪切顶头等工艺事故，严重影响生产作业率和成材率，这是qtb控冷工艺技术的难点所在。技术实现要素：针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种切分轧制螺纹钢qtb余热处理工艺的调整方法。本发明是这样实现的，一种切分轧制螺纹钢qtb余热处理工艺的调整方法；其特征在于：首先，重新设计冷却喷嘴导管直径：ф10mm规格螺纹钢冷却喷嘴导管直径由原有的20mm优化设计为24mm；ф14mm规格以上螺纹钢冷却喷嘴导管直径由原有的24mm优化设计为32mm；其次，重新设计冷却喷嘴、干燥喷嘴和反吹喷嘴的间隙：冷却喷嘴、干燥喷嘴和反吹喷嘴的间隙大小通过垫片的厚度来调节，制定最佳垫片的厚度与冷却喷嘴、干燥喷嘴和反吹喷嘴的间隙调整方案；先确定喷嘴间隙，然后选定垫片的厚度，最后用螺栓固定；表1冷却喷嘴垫片厚度与间隙关系垫片厚度/mm间隙/mm20.5230.7841.0451.2961.5571.8182.0792.33切分轧制时冷却喷嘴间隙设定为2.07mm，选择垫片的厚度为8mm，反吹/干燥喷嘴间隙设定为2.6mm，选择垫片厚度为7.5mm；表2反吹/干燥喷嘴垫片与间隙关系垫片厚度/mm间隙/mm1.50.502.50.903.51.204.51.505.51.906.52.207.52.60再次，分规格重新设计冷却喷嘴和反吹喷嘴排列方式，由旁通辊道代替部分冷却喷嘴，确定水冷线长度；表3冷却喷嘴和反吹喷嘴排列配置表表3中：b＝旁通辊道，c＝冷却喷嘴，d＝干燥喷嘴，s/c＝反吹/冷却喷嘴，1＝开，0＝关。本发明具有的优点：本发明通过改进切分轧制qtb水箱内冷却喷嘴和反吹喷嘴的间隙设计，保证了冷却水形成环状喷射；改进喷嘴分布排列形式，使冷却喷嘴的排列长度(水冷线)与规格、钢筋强度相匹配，确保切分轧制各条红钢在qtb水箱内不同的冷却喷嘴排列组成的通道内运行稳定，减少精轧堆尾、qtb冷却抖动堆钢、倍尺剪剪切卡钢、裙板辊道输送飞钢、冷床对齐乱钢、定尺剪切头部顶钢等各类工艺事故的发生。并保证各条螺纹钢金相组织均匀，性能稳定且散差小。优化以上qtb余热处理工艺设计后，冷却水在喷嘴导管内形成均匀的环状湍流，棒材通过冷却器时被水迅速包围，整个表面被均匀冷却，不会形成阴阳冷却面；反吹喷嘴的水流可以完全封住正向水，防止水从淬火水箱内溢出，钢筋不会随溢出冷却水产生抖动，保证了棒材的平直度。因qtb热处理工艺造成生产事故实现零控制目标，高强度螺纹钢性能合格率达到100％。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。一种切分轧制螺纹钢qtb余热处理工艺的调整方法；其特征在于：首先，研究喷嘴导管直径与棒材直径的配比关系，确保科学的填充系数，优化冷却喷嘴导管直径设计，重新设计冷却喷嘴导管直径：ф10mm规格螺纹钢冷却喷嘴导管直径由原有的20mm优化设计为24mm；ф14mm规格以上螺纹钢冷却喷嘴导管直径由原有的24mm优化设计为32mm；优化后冷却喷嘴里的高压水喷射形成的牵引力作用于棒材上，使其在喷嘴通道内稳定运行；其次，qtb控制工艺最关键参数是棒材表面和冷却水之间的热交换系数；水箱内每条水冷线有多个冷却喷嘴和反吹/干燥喷嘴组成，对穿过其中的轧件进行冷却，冷却喷嘴的间隙决定了冷却水的压力和流量，间隙越大，压力越小，流量越大；调整匹配好冷却喷嘴的间隙、流量、压力等工艺参数，是获得理想的力学性能关键因素；具体优化如下：重新设计冷却喷嘴、干燥喷嘴和反吹喷嘴的间隙：冷却喷嘴、干燥喷嘴和反吹喷嘴的间隙大小通过垫片的厚度来调节，根据垫片的厚度与冷却喷嘴、干燥喷嘴和反吹喷嘴的间隙关系对照表，通过现场试验，优选出最佳配比；先确定喷嘴间隙，然后选定垫片的厚度，最后用螺栓固定；表1冷却喷嘴垫片厚度与间隙关系表表2反吹/干燥喷嘴垫片与间隙关系表垫片厚度/mm间隙/mm1.50.502.50.903.51.204.51.505.51.906.52.207.52.60原达涅利给定工艺设计三切分及以上冷却喷嘴垫片厚度6mm，对应喷嘴间隙1.55mm，反吹喷嘴和干燥喷嘴垫片厚度2.5mm，对应间隙0.9mm；二切分冷却喷嘴垫片厚度7mm，对应喷嘴间隙1.81mm，反吹喷嘴和干燥喷嘴垫片厚度2.5mm，对应间隙0.9mm。；按照原设计喷嘴的工艺参数生产，存在单个喷嘴冷却水量不足，冷却效果差；间隙过小，冷却水在喷咀内形成环状湍流不均匀，且反吹喷嘴间隙小，冷却水会从淬火水箱内溢出，造成棒材在喷嘴通道内抖动，存在生产故障率高，钢筋产生波浪弯且性能散差大等问题。根据达涅利提供垫片的厚度与冷却喷嘴、干燥喷嘴和反吹喷嘴的间隙对照关系，经过不同垫片厚度调整，现场试验qtb余热处理生产效率和钢筋性能稳定性。分别测试冷却喷嘴垫片厚度5mm、8mm、9mm，对应喷嘴间隙1.29mm、2.07mm、2.33mm；反吹喷嘴和干燥喷嘴厚度5.5mm、6.5mm、7.5mm，对应喷嘴间隙1.90mm、2.20mm、2.60mm。最后确定切分冷却喷嘴间隙2.07mm、反吹喷嘴间隙2.60mm，使冷却水在喷嘴内形成环状、冷却喷嘴内水流沿轧制方向给予钢筋一种正向推力，反吹喷嘴内逆向水流量能够封住正向冷却水，才能保证钢筋横截面冷却均匀，不会产生阴阳面，且钢筋在喷嘴内运行平稳不抖动，保证其平直度，由此选定垫片的厚度为8mm和7.5mm。优化设计后，冷却水在喷嘴导管内形成均匀的环状湍流，棒材通过冷却器时被水迅速包围，整个表面被均匀冷却，不会形成阴阳冷却面；反吹喷嘴的水流可以完全封住正向水，防止水从淬火水箱内溢出，钢筋不会随溢出冷却水产生抖动，保证了棒材的平直度。再次，分规格重新设计冷却喷嘴和反吹喷嘴排列方式，由旁通辊道代替部分冷却喷嘴，确定水冷却长度；表3冷却喷嘴和反吹喷嘴排列配置表原设计切分轧制qtb水冷线排列方式如表4所示，结合申请人现有棒材轧机工艺布局，保证各条水冷线内红钢均匀冷却且稳定运行，将切分轧制qtb水冷线排列方式进行改进，如表3所示。表4原设计qtb水箱喷嘴配置表实施例一生产规格：ф10mm螺纹钢筋钢种牌号：b500b生产方式：四切分轧制，qtb余热热处理工艺表5ф10mm四切分螺纹钢qtb余热处理工艺采用在线qtb冷却喷嘴形式余热处理工艺，切分轧制后四支纲分别进入qtb水箱内四条水冷通道，四根螺纹钢冷却均匀，运行平稳，没有发生裙板飞钢，冷床乱钢和定尺剪切顶钢等工艺事故。螺纹钢筋力学性能控制稳定，性能散差小，屈服强度平均值582mpa，抗拉强度平均值662mpa，伸长率平均值22.2％，最大力下总伸长平均值9.0％，强屈比平均值1.16，各项性能指标完全符合英标标准的要求。实施例二生产规格：ф14mm螺纹钢筋钢种牌号：b500b生产方式：三切分轧制，qtb余热热处理工艺表6ф14mm三切分螺纹钢qtb余热处理工艺采用在线qtb冷却喷嘴式余热处理工艺，切分轧制后三支纲分别进入qtb水箱内三条水冷通道，三根螺纹钢冷却均匀，运行平稳，未发生裙板飞钢，冷床乱钢和定尺剪切顶钢等工艺事故发生。螺纹钢筋力学性能控制稳定，性能散差小，屈服强度平均值586mpa，抗拉强度平均值675mpa，伸长率平均值22.1％，最大力下总伸长平均值9.2％，强屈比平均值1.15，各项性能指标完全符合英标标准的要求。实施例三生产规格：ф18mm螺纹钢筋钢种牌号：b500b生产方式：二切分轧制，qtb余热热处理工艺表7ф18mm二切分螺纹钢qtb余热处理工艺采用在线qtb冷却喷嘴式余热处理工艺，切分轧制后两支纲分别进入qtb水箱内两条水冷通道，两根螺纹钢冷却均匀，运行平稳，没有发生裙板飞钢，冷床乱钢和定尺剪切顶钢等工艺事故。螺纹钢筋力学性能控制稳定，性能散差小，屈服强度平均值582mpa，抗拉强度平均值677mpa，伸长率平均值22.5％，最大力下总伸长平均值9.2％，强屈比平均值1.16，各项性能指标完全符合英标标准的要求。综上所述，本发明通过改进切分轧制qtb水箱内冷却喷嘴和反吹喷嘴的间隙设计，保证了冷却水形成环状喷射；改进喷嘴分布排列形式，使冷却喷嘴的排列长度与规格、钢筋强度相匹配，确保切分轧制各条红钢在qtb水箱内不同的冷却喷嘴排列组成的通道内运行稳定，减少精轧堆尾、qtb冷却抖动堆钢、倍尺剪剪切卡钢、裙板辊道输送飞钢、冷床对齐乱钢、定尺剪切头部顶钢等各类工艺事故的发生。并保证各条螺纹钢金相组织均匀，性能稳定且散差小。优化以上qtb余热处理工艺设计后，冷却水在喷嘴导管内形成均匀的环状湍流，棒材通过冷却器时被水迅速包围，整个表面被均匀冷却，不会形成阴阳冷却面；反吹喷嘴的水流可以完全封住正向水，防止水从淬火水箱内溢出，钢筋不会随溢出冷却水产生抖动，保证了棒材的平直度。因qtb热处理工艺造成生产事故实现零控制目标，高强度螺纹钢性能合格率达到100％。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3 
技术特征：

1.一种切分轧制螺纹钢qtb余热处理工艺的调整方法；其特征在于：首先，重新设计冷却喷嘴导管直径：ф10mm规格螺纹钢冷却喷嘴导管直径由原有的20mm优化设计为24mm；ф14mm规格以上螺纹钢冷却喷嘴导管直径由原有的24mm优化设计为32mm；

其次，重新选定冷却喷嘴、干燥喷嘴和反吹喷嘴的间隙：冷却喷嘴、干燥喷嘴和反吹喷嘴的间隙大小通过垫片的厚度来调节；具体见，冷却喷嘴垫片厚度与间隙关系表和反吹/干燥喷嘴垫片与间隙关系表；

冷却喷嘴垫片厚度与间隙关系表

垫片厚度/mm间隙/mm20.5230.7841.0451.2961.5571.8182.0792.33

反吹/干燥喷嘴垫片与间隙关系表

垫片厚度/mm间隙/mm1.50.502.50.903.51.204.51.505.51.906.52.207.52.60

切分轧制时冷却喷嘴间隙设定为2.07mm，冷却喷嘴垫片选择厚度为8mm，反吹/干燥喷嘴间隙设定为2.6mm，反吹/干燥喷嘴垫片垫片选择厚度为7.5mm；

再次，分规格重新设计冷却喷嘴和反吹喷嘴排列方式，由旁通辊道代替部分冷却喷嘴，确定水冷线长度，具体见冷却喷嘴和反吹喷嘴排列配置表；

冷却喷嘴和反吹喷嘴排列配置表

冷却喷嘴和反吹喷嘴排列配置表中：b＝旁通辊道，c＝冷却喷嘴，d＝干燥喷嘴，s/c＝反吹/冷却喷嘴，1＝开，0＝关。

技术总结
本发明公开了一种切分轧制螺纹钢QTB余热处理工艺的调整方法；首先，重新设计冷却喷嘴导管直径；重新设计冷却喷嘴、干燥喷嘴和反吹喷嘴的间隙；重新设计冷却喷嘴和反吹喷嘴排列方式。本发明通过改进切分轧制QTB水箱内冷却喷嘴和反吹喷嘴的间隙设计，保证了冷却水形成环状喷射；改进喷嘴分布排列形式，使冷却喷嘴的排列长度与轧制规格、钢筋强度相匹配，确保切分轧制各条红钢在QTB水箱内不同的冷却喷嘴排列组成的通道内运行稳定，减少精轧轧制堆尾、QTB冷却抖动堆钢、倍尺剪剪切卡钢、裙板辊道输送飞钢、冷床对齐乱钢、定尺剪切头部顶钢等各类工艺事故的发生；保证各条螺纹钢金相组织均匀，性能稳定且散差小；保证了棒材的平直度；高强度螺纹钢性能合格率达到100％。

技术研发人员：刘桂华;窦玮
受保护的技术使用者：天津钢铁集团有限公司
技术研发日：2020.12.04
技术公布日：2021.03.12