一种矩形扁钢孔型设计及轧制工艺的制作方法

  1、弹簧钢包括60si2mn、50crv4、51crv4、52crmov4大多数都用在汽车用钢。近年来随着国内公司制作设备的更新换代和汽车工业发展的需要，弹簧钢的需求量呈现迅速增加的趋势。目前，国内弹簧扁钢生产厂商较少，扁钢价格上的优势明显，市场需求量较大，预计2024-2025年每年弹簧扁钢需求量在800万吨，汽车弹簧扁钢需求量约300万吨。众所周知，在扁钢的轧制过程中，轧件高宽比≥1.5为稳定状态，而越接近于1轧制越不稳定，极容易发生脱方、扭转堆钢质量、生产事故。62mm*71mm的矩形弹扁生产难度非常大、尺寸形状难以控制，其原因为：(1)62mm*71mm的成品尺寸高宽比大约为1.14，同时其成品孔孔型形状类似于箱型孔；(2)而由于箱形孔型结构的特点，难以从箱形孔型中轧出几何形状正确和尺寸精确的方形和矩形断面轧件，轧件断面愈小，此现状愈严重；(3)成品四角圆弧较小，在轧制过程中容易角部未充满，同时r角设计不当，应力没有正真获得释放，存在应力集中，极易产生疲劳裂纹。

  1、本发明的目的是至少解决现存技术中存在的技术问题之一，提供一种矩形扁钢孔型设计及轧制工艺，能够解决上述的问题。

  2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种矩形扁钢孔型设计及轧制工艺，所述包括以下具体步骤,s1：连铸坯，首先，将经过预处理的钢水注入连铸机的中间包；

  3、s2：加热，将钢坯或钢锭放入加热炉中加热，使其达到适宜的轧制温度；

  4、s3：粗轧机组轧制，坯料原材料经过多道次的轧制变形，使坯料的厚度、宽度尺寸逐渐减小，形状逐渐接近成品要求的初步形状；

  5、s4：脱头控温台架，脱头是指将轧件的头部与主体部分分离，以便进行后续的轧制或处理；

  6、s5：中轧机组轧制，在中轧机组轧制过程中，经粗轧后的轧件进入中轧机组。中轧机组的轧机数量和布置方式根据生产的基本工艺和产品要求而定，在此阶段，轧件进一步被轧制变形，尺寸逐渐减小，形状更加规整。轧制过程中的主要工艺参数包括轧制速度、压下量、轧制温度；

  7、s6：预精轧机组轧制，预精轧机组轧制过程中，来自中轧机组的轧件进入预精轧机组，其最大的作用是对轧件进行进一步的减径和改善尺寸精度，为后续的精轧机组提供尺寸和形状更为精准、性能更优的中间坯料，预精轧机组通常由2-6架轧机组成，采用无扭轧制方式，以减少轧件在轧制过程中的扭转和弯曲，保证产品尺寸精度和表面质量；

  8、s7：精轧机组轧制，精轧机组轧制阶段，来自预精轧机组的轧件进入精轧机组，精轧机组通常由多架轧机组成，一般为4-10架，这些轧机的布置方式和轧辊的孔型设计都经过精确计算和优化，以实现对轧件的高精度轧制，在轧制过程中，精轧机组的轧制速度较高，通常能够达到每秒数十米，高速轧制有助于减少轧件在轧制过程中的温降，保证轧件处在良好的塑性变形状态；

  9、s8：冷床冷却，在轧制过程结束后，高温的轧件需要在冷床上进行冷却，以达到合适的温度和性能要求。

  10、优选的，所述s3过程中，压下量大：为了在较短的轧制道次内实现较大的变形量，粗轧阶段的压下量通常较大；

  11、轧制速度相比来说较低：由于坯料尺寸较大，变形阻力大，所以轧制速度相比后续的精轧阶段要低；

  12、温度比较高：进入粗轧机组的坯料温度比较高，在轧制过程中会产生大量的热量，需要有效的冷却和控温措施。

  13、优选的，所述s4过程中，在粗轧机组中，轧件经过多道次的轧制后，头部有极大几率会出现形状不规则、温度不均匀问题，影响后续轧制的质量和效率；

  14、通过脱头控温台架，可以将轧件的头部切断，使其与主体部分分离，然后对头部进行单独处理，如修整、加热或冷却，以提高轧件的质量和轧制的稳定性。

  15、优选的，所述s5过程中，轧制速度在中轧阶段会根据轧件的变形要求和设备能力做调整，以确保轧件的质量和生产效率。压下量的分配需要考虑轧件的材质、尺寸、温度以及后续精轧的要求，通过合理的压下分配，使轧件在中轧阶段实现稳定的变形和组织性能的优化。

  16、优选的，所述s6过程中，在轧制工艺方面，预精轧机组的轧制速度相比中轧机组有所提高，轧辊的孔型设计更加精细和复杂，以实现对轧件的精确塑形变形，对于轧制温度的控制也十分严格，由于轧件在轧制过程中变形热和摩擦热的产生，以及与周围环境的热交换，一定要通过冷却系统精准地控制轧件的温度，以确保轧件的性能和组织符合标准要求，同时，预精轧机组的设备通常配备有先进的自动化控制管理系统，用于精确调整轧制参数、监控设备正常运行状态和保证产品质量的稳定性。

  17、优选的，所述s7过程中，精轧机组的压下量分配比较小，但对尺寸精度和表面上的质量的控制要求极高，通过精确控制每架轧机的压下量、轧制力、轧制速度以及轧辊的辊缝参数，使轧件的尺寸精度达到规定的标准，并且使产品的表面上的质量光滑、无缺陷，此外，精轧过程中的温度控制也至关重要，为了能够更好的保证轧件的性能和微观组织，一定要通过冷却系统对轧件进行精确的冷却控制，使轧件在出精轧机组后能轻松的获得理想的组织和性能。

  18、优选的，所述s8过程中，在冷却过程中，一方面，轧材通过向周围环境的热辐射和与空气的热对流来散失热量；另一方面，有些冷床还配备了强制冷却装置，如风冷或水冷系统，加速轧材的冷却过程，通过冷床冷却，可以使轧材的温度均匀降低，避免因冷却不均匀而导致的内部残余应力和组织不均匀问题，来保证轧材的性能和质量，此外，冷床冷却还可以使轧材在冷却过程中得到一定的矫直和形状固定，减少轧材的弯曲和变形。

  20、1、该矩形扁钢孔型设计及轧制工艺，该方案棒三线特钢生产线在不更换设备的前提下，开发材质为52crmov4的62mm*71mm矩形弹扁，其作为国内高端弹扁的典型代表，具有高淬透性、低脱碳敏感性、优良的机械加工性能高优点，该公司组织技术人员进行对加热工艺、孔型设计、轧制工艺、缓冷工艺进行攻关，成功开发出质量稳定、性能合格且尺寸符合客户真正的需求的材质为52crmov4的62mm*71mm矩形弹簧扁钢。

  21、2、该矩形扁钢孔型设计及轧制工艺，孔型设计是指将钢锭或钢坯在两个或两个以上带槽轧辊间经过若干道次的轧制变形，以获得所需要的断面形状、尺寸和性能的产品，为此而进行的设计和计算工作，其设计合理与否直接影响到产品的质量、轧机的生产能力、产品的成本、劳动条件和劳动强度，孔型设计组成部分包括：槽口、槽底、内圆角、外圆角、侧壁斜度、辊缝几何结构部分，其中槽底的设计对轧制过程中的轧件稳定性和产品质量有重要影响；而合理的槽口设计将有利于现场工艺控制，避免耳子缺陷的产生；圆角(r/r)可防止因轧件角部急剧冷却而产生角部裂纹、减小角部处应力集中；侧壁斜度影响轧制过程中的轧件稳定性和产品质，同时提高轧槽寿命。

  22、3、该矩形扁钢孔型设计及轧制工艺，优化扁钢在立孔轧制过程中的稳定性和流动性，减少扁钢在轧制过程中的扭转和脱方现象，便于在轧制过程中更好地控制扁钢的侧边形状和尺寸，结合内圆角从18mm到14mm逐步减小，有助于扁钢在轧制过程中形成更平滑的轧线形状，减少材料角部的应力集中，避免角部疲劳裂纹的产生，侧壁斜度和圆角逐步减小的设计能保证轧件在轧制过程中保持稳定的形状，减少脱方和扭转的风险，提高轧件的尺寸精度和表面质量。

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