《軋鋼工藝學(xué)》PPT課件.ppt

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1、封面,河北理工大學(xué),第二篇 軋制工藝基礎(chǔ),第三篇 型材和棒材生產(chǎn),第五篇 管材生產(chǎn)工藝和理論,第二篇 軋制工藝基礎(chǔ),7 軋材種類及其生產(chǎn)工藝流程,8 軋制生產(chǎn)工藝過程及其制定,7 軋材種類及其生產(chǎn)工藝流程,7.1 軋材種類,7.2 軋材生產(chǎn)系統(tǒng)及生產(chǎn)工藝流程,7,7.1 軋材的種類,黑色金屬（Fe.Mn.Cr及其合金，黑色金屬一般將統(tǒng)稱為鋼鐵）板材.帶材.型材.線材.管材等。,有色金屬（Cu.Al.Ti)一般型材用擠壓方法生產(chǎn).尺寸精確.而且它變形抗力低，板帶及大批量，尺寸精度要求不高時，才采用軋制方法生產(chǎn)。,7.1,輕金屬（Al.Mg等） 稀有金屬（W.Nb等) 貴金屬（Au.Ag等） 半金

2、屬(Si.As）,鋼材是應(yīng)用最廣泛的材料，我們主要介紹鋼材的生產(chǎn)工藝,1.普通碳素鋼,甲類鋼：只保證力學(xué)性能（A0-A7）鎮(zhèn)靜鋼,乙類鋼：只保證化學(xué)性能（B）（A0F-A7F）沸騰鋼,特種鋼：既保證化學(xué)性能又保證力學(xué)性能（C）,2.優(yōu)質(zhì)碳鋼（碳素結(jié)構(gòu)鋼）,同時保證化學(xué)成分和機械性能，且S,P等比普碳鋼要少。分普通含Mn量兩個鋼組：,普通含Mn量的鋼：“號鋼”用鋼中平均含C量的萬分數(shù)表示,如：45# 平均含炭量為0.45% 45# 15# 60#,含Mn量較高的鋼：除用兩位數(shù)字表示鋼的含炭量外，另附一個Mn字在后,如：20Mn 含C 0.2% Mn0.71.0%約1%,3.合金鋼,合金鋼的多種分

3、類方法：,按用途: 結(jié)構(gòu)鋼，軸承鋼，工具鋼，不銹 鋼，耐熱鋼，彈簧鋼，易切削鋼，高速鋼等,按退火后鋼的金相組織： 亞共析鋼，共析鋼，過共析鋼，萊氏體鋼,按空冷后鋼的金相組織： 珠光體類，馬氏體類，貝氏體類，奧氏體類，等及鐵素體類,按鋼中主要合金元素的類型：錳鋼，硅鋼，硼鋼等,按合金元素總量的多少： 低合金鋼，中合金鋼，高合金鋼等,表示方法：,36Mn2Si,在元素符號之前的數(shù)字表示平均含碳量的萬分之幾 0.36%,冶金元素的含碳量在元素符號后面的平均含碳量的百分之幾表示Mn的2%Si 1%,例外：,工具鋼：,當平均含碳量=1.00%時，含碳量不再標出。（一般工具鋼含碳量較高）,平均含碳量1.0

4、0%時，含碳量以千分之幾表示,如 9Mn2V 含碳量的0.9% Mn2% V 1%,滾動軸承鋼：,含Cr量的千分之幾表示，并冠以“G” GCr15 G表示滾動軸承鋼， 含Cr量1.5%,二.按斷面形狀分：,1.板帶鋼 ：,按生產(chǎn)方法分：熱軋板帶，冷 軋板帶,按 產(chǎn)品厚度分：薄板，厚板，簡材,按用途分：鍋爐板，橋梁板，汽車板等,板帶鋼產(chǎn)量在工業(yè)先進國家占鋼材總量的50%60%在我國占30%多,2.型線材：4.6 50mm,型鋼品種最多：,按用途分：常見型材（房，圓，角，工，槽）專用型鋼（鋼軌，鋼樁，窗框鋼等）,按斷面形狀：簡單斷面，復(fù)雜斷面,簡單斷面：,過其橫斷面上任意點作切線一般不交于斷面之中

5、,按生產(chǎn)方法分：,軋制型鋼，焊接，彎曲型鋼,除上述一些品種外：,還有周期斷面型鋼和特 殊斷面鋼材,周期斷面有：螺紋鋼，竹節(jié)鋼,特殊斷面有：鋼球 ，車輪等,工業(yè)先進國家,型材產(chǎn)量占30%35%。我國占50%以上,3.鋼管：,按用途分：,輸送管，鍋爐管，鉆探管，注射針管等,按生產(chǎn)方法分：,無縫鋼管，焊接管，冷軋，冷拔管等,工業(yè)發(fā)達國家產(chǎn)量占10%15%我國約占8%10%,用軋制的方法生產(chǎn)鋼材，有其優(yōu)點：生產(chǎn)效率高，最適合于大批量生產(chǎn)，質(zhì)量好，金屬消耗少，生產(chǎn)成本低,7.2 軋鋼生產(chǎn)系統(tǒng)及生產(chǎn)工藝流程,7.2.1 軋鋼生產(chǎn)系統(tǒng)及生產(chǎn)工藝流程,一.在介紹軋鋼生產(chǎn)系統(tǒng)之前，首先介紹一下模鑄和連鑄,模鑄：

6、,將鋼水澆鑄在一個個鋼錠模內(nèi),鋼水冷卻凝固后脫模成為鋼錠，然后送到軋鋼車，間，經(jīng)加熱后用初扎機（或開坯機）將其扎成多種規(guī)格的鋼坯。,7.2,然后再經(jīng)成品扎機扎成各種鋼材。這種生產(chǎn)方法知道仍在鋼材生產(chǎn)中占著重要地位。,連鑄：,將鋼水直接鑄成一錠，斷面形狀和規(guī)格的鋼坯連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)過程,中間罐：,貯存一部分鋼水，保證連續(xù)鑄剛，減小鋼水注入后結(jié)晶時產(chǎn)生的沖擊力穩(wěn)定鋼流和分流，分離鋼水帶下的爐渣和非金屬夾雜物。,結(jié)晶器 :,無底水冷裝置，強制鋼錠迅速冷卻，規(guī)定鑄坯形狀。,夾送輥：,防止鑄坯因為內(nèi)部鋼液靜壓力的作用產(chǎn)生“鼓肚”，對鑄坯運動起導(dǎo)向作用。,拉矯機：,拉輥：拉著鋼坯向前運動。,矯直輥：對鑄坯表面

7、平整矯直。,模鑄與連鑄生產(chǎn)過程的比較,圖7-3 模鑄與連鑄過程比較,圖7-3 模鑄1與連鑄過程比較,連鑄的優(yōu)點：,1.簡化生產(chǎn)工序,連鑄可直接得到一定斷面形狀的鑄坯，省去了整模鑄錠、脫模、 均熱、初扎開坯工序。,2.節(jié)約金屬、成材率高,鋼錠頭部有縮孔，扎材時必須切除，在鋼錠模內(nèi)鋼液由下向上、由外向里凝固，體積縮小，最后在頭部形成縮孔和疏松，在縮孔區(qū)存在有較多較大夾雜物，必須切除。,3.節(jié)能,連鑄省了一次加熱一次軋材,4.改善勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率。,連鑄自動化程度高，省去大量人力。鑄錠從整模、鑄錠、脫模、初扎都穿插人工操作，自動化程度低，工人勞動條件差。,5.質(zhì)量好,與鑄錠比，連鑄坯內(nèi)部組織

8、均勻、致密、偏析少、性能穩(wěn)定，表面缺陷少。,6.生產(chǎn)成本低。,連鑄設(shè)備簡單，省去初扎機，均熱爐，并節(jié)約了燃料動力和人力,缺點：,1.生產(chǎn)小批量、多規(guī)格坯料不靈活。,（需更換結(jié)晶器，結(jié)晶器價格昂貴，連鑄機設(shè)備較復(fù)雜，對管理和操作的技術(shù)水平要求較高，不適合經(jīng)常更換）,2. 沸騰鋼，高合金鋼的連鑄還有一定困難。,二 什么叫軋鋼生產(chǎn)系統(tǒng),在組織生產(chǎn)時，根據(jù)原料來源、產(chǎn)品種類及生產(chǎn)規(guī)模的不同，將初扎機或連鑄機與各種成品扎機配套設(shè)置，組成各種軋鋼生產(chǎn)系統(tǒng)。,按產(chǎn)品種類分為板帶鋼、型鋼、合金鋼和混合生產(chǎn)系統(tǒng)。,1. 板帶鋼生產(chǎn)系統(tǒng)：生產(chǎn)鋼板或帶鋼，年產(chǎn)量數(shù)百萬噸，生產(chǎn)規(guī)模大，寬帶鋼熱連扎機達500600萬噸

9、/年。寬原板扎機達100200萬噸/年,2. 型鋼生產(chǎn)系統(tǒng)；與板帶鋼生產(chǎn)系統(tǒng)比生產(chǎn)規(guī)模不是很大，,根據(jù)規(guī)?？煞譃?：,大型生產(chǎn)系統(tǒng)：100萬噸/年以上 中型生產(chǎn)系統(tǒng)：30100萬噸/年 小型生產(chǎn)系統(tǒng)：30萬噸/年以下,3. 混合生產(chǎn)系統(tǒng)：既生產(chǎn)板帶又生產(chǎn)型鋼，鋼管。這種生產(chǎn)系統(tǒng)較多，原因是可滿足多品種的需要。,4. 合金鋼生產(chǎn)系統(tǒng)：產(chǎn)量不大，而品種繁多，一般為中、小型型鋼生產(chǎn)系統(tǒng)。,三生產(chǎn)工藝流程,生產(chǎn)工藝流程即；生產(chǎn)過程,由于碳素鋼與低合金鋼的鋼種特性相似，故其流程基本一樣,重點了解：,1。使用連鑄坯為原料的生產(chǎn)工藝過程與使用鑄錠為原料的工藝過程有那些不同？,2使用鑄錠為原料大型生產(chǎn)系統(tǒng)的工

10、藝過程與使用鑄錠的中小型生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝過程有何不同？（即多了哪些工序？為什么？）,3.合金鋼生產(chǎn)工藝過程與普通鋼生產(chǎn)工藝過程有何不同？（多哪些工序？為什么？）,4.冷加工生產(chǎn)工藝過程有何特點？為什么？,要想優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本的生產(chǎn)軋材，必須了解所加工鋼種的內(nèi)在特性。特別是加工工藝特性和組織性能變化特性，正確掌握其固有規(guī)律，采取有效的工藝手段，才能生產(chǎn)出合乎要求的產(chǎn)品,8 軋制生產(chǎn)工藝過程及其制定,8.1軋材產(chǎn)品標準和技術(shù)要求,8.2金屬與合金的加工特性,8.3軋材生產(chǎn)各基本工序及其對產(chǎn)品質(zhì)量的影響,8,什么叫軋制生產(chǎn)工藝過程？,由錠或坯軋制成符合技術(shù)要求的軋材的一系列加工工序的組合，組織生產(chǎn)工

11、藝過程，確定加工工序，首先要保證生產(chǎn)出的產(chǎn)品符合質(zhì)量要求（或稱技術(shù)要求），同時要盡量提高產(chǎn)量、降低消耗，這就是我們常說的“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗”，如何“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本”的生產(chǎn)出符合技術(shù)要求的軋材制定工藝流程的總?cè)蝿?wù)和總依據(jù)。,8.1 軋材產(chǎn)品的技術(shù)要求和產(chǎn)品標準,一.軋材的技術(shù)要求,8.1,為了滿足使用上的要求，對軋材提出的必須具備的規(guī)格和技術(shù)性能，包括：形狀、尺寸、表面狀態(tài)、機械性能、物理化學(xué)性能，金屬內(nèi)部組織和化學(xué)成分等方面的要求。,它是由使用單位按用途的要求提出來的。我們生產(chǎn)的鋼材，都有用戶使用。用戶根據(jù)使用的要求提出品種規(guī)格的要求（如：建筑橋梁需鋼梁工字鋼，需要多大的規(guī)格），同時還提

12、出其他要求：表面質(zhì)量（裂紋、結(jié)疤、重皮，氧化鐵皮），剛才機械性能（強度、塑性、韌性），工藝性能（彎曲、沖壓、焊接等），物理化學(xué)性能（磁性、抗腐蝕性能等）,二.產(chǎn)品標準：,鋼材的技術(shù)要求是由使用單位按用途的要求提出來的，由于使用單位很多，不可能一個用戶提一個要求來進行生產(chǎn)，用戶提出的要求要根據(jù)當時生產(chǎn)的技術(shù)水平和經(jīng)濟性來制定成產(chǎn)品的標準，然后生產(chǎn)就按標準來生產(chǎn)。,各種軋材的使用范圍不同，有大、有小，因此各種產(chǎn)品標準也有不同的適用范圍，有企業(yè)標準、地方標準，國家標準。,企業(yè)標準：,幾個企業(yè)之間根據(jù)使用要求和生產(chǎn)條件相互協(xié)商而定的標準，適用于承認該協(xié)議的各企業(yè)。,如：汽車制造廠的輪網(wǎng)鋼就是企業(yè)標準。

13、,地方標準：,某些只在局部地區(qū)通用的產(chǎn)品所制定的標準。,如：礦山用的鐵軋使用于一定地區(qū),國家標準（部頒標準）：,使用范圍廣，很多長生產(chǎn)，制定出適合全國各生產(chǎn)的標準。,鋼材產(chǎn)品標準一般包括：,品種（規(guī)格）標準，技術(shù)條件，試驗標準，交貨標準。,品種（規(guī)格）標準：,主要規(guī)定軋材形狀和尺寸精度方面的要求，形狀要正確，不能有歪扭，彎曲不直，表面不平等缺陷，尺寸精度是尺寸偏差的大小，一般按負公差軋制，實際上對軋制精確度的要求提高一倍，,而且節(jié)約金屬，但有些軋材在使用時還要經(jīng)過加工處理工序，為給加工留余地，常按正偏差交貨。,技術(shù)條件：,表面質(zhì)量，鋼材性能，組織結(jié)構(gòu)及化學(xué)成分 等。,表面質(zhì)量：,要求表面缺陷少

14、，表面光潔平坦。表面缺陷有表面裂紋、結(jié)疤、重皮和氧化鐵皮。,性能要求：,機械性能，工藝性能及特殊物理化學(xué)性能。機械性能指強度、塑性、韌性，硬度等。,工藝性能指彎曲、沖壓、焊接性能等。,物化性能：磁性，抗腐蝕性能等。,軋材性能主要取決于軋材的組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分，因此規(guī)定了化學(xué)成分的范圍，并提出金屬組織結(jié)構(gòu)方面的要求。,試驗標準：,試驗時的取樣部位，試樣形狀、尺寸，試驗條件，試驗方法。,交貨標準：,交貨時包裝，標志方法，質(zhì)量證明書內(nèi)容。,8.2金屬與合金的加工特性,通過自學(xué)了解碳素鋼與合金鋼在塑性，變形抗力，導(dǎo)熱系數(shù)，摩擦系數(shù)，相圖，淬硬性及對某些缺陷的敏感性有何不同之點以及為什么？,8.2,8.

15、3軋材生產(chǎn)各基本工序及其對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。,基本工序：,原料的清理準備加熱軋制冷卻精整檢查,8.3.1原料的選擇及準備,在軋鋼生產(chǎn)中，一般常用的原料為鋼錠、軋坯和連鑄坯，也有采用壓鑄坯的。,以上幾種原料的優(yōu)缺點及適用情況見表82 P109 要求能夠掌握,見下表,8.3,說明：,連鑄坯的優(yōu)點很多，是發(fā)展方向，但是還不能完全取代鑄錠，一個重要的原因就是初軋開坯生產(chǎn)鋼錠的尺寸規(guī)格可以靈活，,如：鞍鋼又初軋，又生產(chǎn)板坯，有生產(chǎn)方坯（同時生產(chǎn)），而用連鑄則辦不到，同時連鑄坯受鋼種限制。,選擇原料應(yīng)注意的問題：,1要考慮產(chǎn)量和質(zhì)量。,選取適當?shù)呐髁铣叽?，在保證壓縮比的前提下，盡量減少軋制道次以提高產(chǎn)量，（

16、斷面大需要的道次多）,壓縮比=,2.考慮經(jīng)濟效益和生產(chǎn)的可能性的條件下要使各項消耗降低,原料的準備主要是檢查、清理表面各種缺陷（結(jié)疤、裂紋、夾渣、折迭等）如果不在軋前加以清理，軋制中將不斷擴大，并引起更多缺陷。,清理方法：,火焰清理：至于碳素鋼、低合金鋼、金屬耗量較大,風鏟清理：適用碳素鋼、合金鋼、高碳鋼（合金鋼導(dǎo)熱性能差，直接用火焰清理易開裂，必須先預(yù)熱）,砂輪清理（刨削）：適于合金鋼，剝皮，金屬消耗量大,8.3.2原料的加熱,加熱目的：,1.提高塑性,2.改善金屬內(nèi)部組織性能，如偏析經(jīng)加熱可減輕或消除為達到上述目的，加熱溫度盡量高一些，但是過高或加熱方法不對，都會造成加熱缺陷，影響剛才質(zhì)量

17、，甚至造成廢品。,加熱缺陷有：,1.過熱：,加熱溫度偏高，加熱時間偏長，使晶粒長大，晶粒間結(jié)合力減弱，機械性能變壞,2.過燒：,在過熱基礎(chǔ)上，繼續(xù)使加熱溫度過高，晶粒邊界發(fā)生氧化或熔化，軋制時發(fā)生碎裂（報廢）,3.脫C：,原料表面層所含碳被氧化而減少，使鋼材表面硬度降低，許多合金鋼及低合金鋼不允許脫碳,4.氧化鐵皮:,金屬表面層的氧化膜，加熱溫度越高時間越長，爐內(nèi)的氧化氣氛越強，則生成的氧化鐵皮越多，造成金屬燒損，引起鋼材表面缺陷，（麻點，鐵皮等）,5.加熱不均：,沿坯斷面或長度各處的溫度不同，軋制時發(fā)生歪扭，彎曲和內(nèi)拉裂,坯料在加熱時為防止出現(xiàn)加熱缺陷，以能夠加熱出合格的坯料，要注意以下問題

18、：,1正確確定加熱速度,加熱速度是指單位時間內(nèi)，鋼坯表面聲高的溫度。,確定鋼的加熱速度，考慮鋼的塑性，導(dǎo)熱性，斷面尺寸大小,對合金鋼和高碳鋼：,在500600塑性導(dǎo)熱性差，開始加熱速度過快，表層和中心溫差過大，造成很大的熱應(yīng)力而開裂，對導(dǎo)熱性、塑性差的鋼種，在600650以下要緩慢加快，加熱到700以上溫度時鋼塑性已轉(zhuǎn)好，內(nèi)外溫差減小，可盡可能快的速度加熱。,對普碳鋼：,起塑性和導(dǎo)熱性能好，可快速加熱，以提高生產(chǎn)能力，可防止氧化，脫C，過熱等。,對于小斷面料可快加熱，對于大斷面料，要降低加熱速度，防止溫差過大。,2.合理確定加熱時間,加熱時間的長短影響到質(zhì)量和產(chǎn)量,連續(xù)式加熱爐加熱鋼坯，加熱時

19、間的經(jīng)驗式：,t=cB小時,B：坯料邊長或厚cm,c：系數(shù) 碳鋼：0.10.15 合金結(jié)構(gòu)鋼：0.150.2,8.3.3鋼的軋制,軋出合乎質(zhì)量要求的軋材，軋鋼工序是非常重要的，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的一個中心環(huán)節(jié)。,軋鋼工序有兩大任務(wù)：,精確成型，改善組織和性能,影響精確成型的因素有：,合理的孔型設(shè)計（型鋼），輥型設(shè)計（板帶鋼）壓下規(guī)程及軋機調(diào)整 軋制過程工藝參數(shù)穩(wěn)定，如：溫度、速度、張力等,（壓下規(guī)程：內(nèi)容是確定所需采用的軋制方法，軋制道次及每道次壓下量）,影響組織和性能的因素：,變形程度：,應(yīng)保證改善鑄態(tài)組織，保證壓縮比和細致均勻的晶粒度（變形程度較大，壓應(yīng)力狀態(tài)強，有利于改善組織，性能）。,變形

20、溫度：,鋼材：性能組織終軋溫度開軋溫度 （鋼坯在不影響質(zhì)量的前提下盡量提高開軋溫度）,開軋溫度的確定原則：必須以保證終軋溫度為依據(jù),終軋溫度：,終軋溫度因鋼種不同而不同，主要取決于產(chǎn)品技術(shù)中規(guī)定的組織性能，如果產(chǎn)品在熱扎以后沒有熱處理，那么終軋溫度的選擇便以獲得的所需要的組織性能為目的。,在軋制亞共析鋼時，一般終軋溫度應(yīng)小于Ar3線約50100，以便在終軋以后迅速冷卻到相變溫度，獲得細化的晶粒，若終軋溫度過高，破碎的晶粒會繼續(xù)長大，得到粗晶組織，降低機械性能。若低于Ar3線，在（+）區(qū)進行了一定的塑性變形，將導(dǎo)致加工硬化，塑性降低，變形抗力提高（因為在同樣溫度下，易變形，不易變形，導(dǎo)致不同相變

21、形不均勻，從而引起附加應(yīng)力；另一方面，在基體上出現(xiàn)，可將看作硬的夾雜物，它將強烈阻止位移的移動，而在該處形成位錯堆積，引起應(yīng)力集中，在一定條件下形成斷裂。若在基體上出現(xiàn)，這將使強固的機體削弱，同樣也引起應(yīng)力集中易使金屬過早斷裂。）,過共析鋼的終軋溫度應(yīng)比SK線高出100150，低于SK線，易析出石墨出現(xiàn)裂紋，高于SK線在晶粒邊界析出的網(wǎng)狀碳化物不能破碎，使鋼材的機械性能惡化。,變形速度（軋制速度）：,提高可提高質(zhì)量；頭尾溫差減小，對質(zhì)量好，但速度上升受電機能力、軋機設(shè)備、強度、機械化自動化水平以及收入條件等限制。,8.3.4 軋后冷卻與精整,一.冷卻：,軋后冷卻條件不同會得到不同的組織和性能，

22、控制冷卻可以達到我們要求的性能，如：冷卻速度提高+F（滲碳體）得到細晶粒組織，但對于某些導(dǎo)熱性能差、塑性差（合金鋼）易冷裂，,常用冷卻方式：,1.水冷：,在輥道或冷床上噴水、噴霧冷卻，線材通過冷卻水管強制冷卻。,對鋼材有要求，對某些合金、高合金鋼易產(chǎn)生應(yīng)力和裂紋，對碳素鋼，開坯（半成品對性能不要求）可水冷。水冷還可清除表面氧化鐵皮，提高冷床生產(chǎn)能力,2.室冷：,鋼材放在冷床上，靠輻射和對流冷卻，凡是在空氣中冷卻，不產(chǎn)生熱應(yīng)力裂紋的鋼種，都可以室冷，可通過吹風，鋼材排列疏密來調(diào)整冷卻速度。,3.堆冷、緩冷：,對于某些合金鋼，高合金鋼，易產(chǎn)生應(yīng)力和裂紋，要進行堆冷、緩冷。,堆冷：在冷床上冷卻到一定

23、溫度之后堆垛冷卻。,緩冷：在緩冷坑中緩慢冷卻或在保溫爐中進行等溫處理。,二.精整：,精整加工對質(zhì)量也有重要影響，保證軋材正確的形狀和尺寸。軋件冷卻之后往往是彎曲的，要使之平直，要經(jīng)過嬌直機嬌直。,軋材頭尾組織性能較差，且軋制時易出缺陷，剪去,軋材按要求剪切成定尺，剪切用鋸或剪,簡單斷面型材用熱剪，熱鋸，復(fù)雜斷面型材多用熱鋸，冷鋸或異型剪刀的剪。,鋼板多用剪剪切,鋼管多用鋸或?qū)Ｓ玫那泄軝C,8.3.5鋼材質(zhì)量檢查。,任務(wù)是確定成品質(zhì)量是否符合產(chǎn)品標準和技術(shù)要求。,化學(xué)成分檢查：材質(zhì)率，避免混號,機械物理性能檢驗：s ,s , 扭度、硬度等,低倍組織及顯微組織的檢驗,斷口試驗，疏松非金屬夾雜質(zhì),脫C

24、，白點，晶粒度,圖9-6連鑄-直接軋制（CC-DR)工藝與技術(shù),第三篇 型材和棒材生產(chǎn),10 大中型型材及復(fù)雜斷面型材生產(chǎn),11 棒線材生產(chǎn),12 型材和棒線材軋制及其軋制,過程的自動化控制,第三篇,10 大中型型材及復(fù)雜斷面型材生產(chǎn),10.1 生產(chǎn)特點用途及典型產(chǎn)品,10.2 軋機規(guī)格軋制工藝和軋機布置,10.6 大中型型鋼生產(chǎn)新技術(shù),10,前面已經(jīng)講過，型材產(chǎn)量在工業(yè)發(fā)達國占30%左右，我國占5060%?，F(xiàn)在中國各大鋼鐵企業(yè)紛紛調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，上板帶生產(chǎn)線，這是不是意味著型材不重要了或型鋼廠下馬呢？不是的，由于型材品種繁多，規(guī)格齊全，用途廣泛，在很多領(lǐng)域里都是不可替代的，且生產(chǎn)方式是最經(jīng)濟的

25、，現(xiàn)在板帶鋼需求量大，是由于國家拉動內(nèi)需，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度加大，以及汽車工業(yè)的發(fā)展。,而現(xiàn)階段型材生產(chǎn)能力大于市場的需求，在中型材范圍內(nèi)表現(xiàn)尤為突出，型材生產(chǎn)存在的主要問題是：,經(jīng)濟斷面型鋼，如H型鋼和輕型薄壁型鋼等品種的市場開發(fā)緩慢 型材品種數(shù)遠遠低于工業(yè)先進國家 裝備水平落后的企業(yè)所占的比例過大。,10.1生產(chǎn)特點用途及典型產(chǎn)品,10.1.1 型材的生產(chǎn)特點：,品種規(guī)格多：,目前以達萬種以上，少數(shù)專用軋機生產(chǎn)，大多數(shù)型材軋機多品種，多規(guī)格生產(chǎn)。,斷面形狀差異大：,如：工、槽、Z、H型鋼，鋼軌不僅斷面形狀大而且相互之間差異很大，其孔型設(shè)計和軋制生產(chǎn)都有其特殊性。,斷面形狀復(fù)雜：,在軋制過程中

26、各部分金屬變形不均勻，斷面各處溫度不均，軋輥摩擦也不均勻，軋件尺寸難以精確計算，軋機調(diào)整和導(dǎo)衛(wèi)裝置安裝復(fù)雜，故復(fù)雜斷面型材的連軋技術(shù)發(fā)展緩慢。,10.1,軋機結(jié)構(gòu)和軋機布置多種多樣。,結(jié)構(gòu)形式上：,二輥式、三輥、四輥、萬能式、45軋機、懸臂式軋機等,軋機布置：,橫列式、順序式軋機、半連續(xù)式、連續(xù)式軋機等,10.1.2 型材的分類，用途幾市場對型材的要求,一.分類及用途：,表10-1 型材的斷面形狀,尺寸范圍及用途,二.市場對型材的要求。,總的形式是要求越來越嚴格。,1.建筑用材：,提高強度，如常用建筑螺紋鋼筋要求強度為400500Mpa，而最新要求是6001000Mpa 。,增加功能：如具有耐

27、火性能，耐腐蝕性能等，唐山地區(qū)要求抗震性能,2.鐵板樁（用在港口、堤壩、工程圍堰）：耐腐蝕性,3.鐵路用材：要適應(yīng)高速重載的要求，要求重軌高 尺寸精度，高平直度，具有良好的組織性能和焊接性能，耐磨,4.造船用材：良好的焊接性能和耐腐蝕性能,5.各個部門都要求使用高效經(jīng)濟斷面鋼材,從尺寸上說，要求型材輕型薄壁，并可以充分發(fā)揮其形狀效能,10.1.3 典型產(chǎn)品,10.1.3.1H型鋼,工字鋼成H型。腿內(nèi)側(cè)平直，腿端呈直角。h-腰高 d-腰厚 b-邊寬（腿寬） t-邊厚,與同樣高度的普通工字相比，腰部厚度小，邊部寬度大，又叫寬邊工字鋼,圖10-1 H型鋼和普通工字鋼的區(qū)別,與同樣高度的普通工字相比，

28、腰部厚度小，邊部寬度大，又叫寬邊工字鋼優(yōu)點：,1.截面橫數(shù)達，強度高，常用于要求承載能力大，截面穩(wěn)定性好的大型橋梁，高層建筑，重型設(shè)計，高速公路等。,2.重量輕，節(jié)約金屬,3.邊部內(nèi)側(cè)于外側(cè)平直，邊部呈直角。便于拼裝組合成各種構(gòu)件，提高生產(chǎn)效率,一.H型鋼軋制,1.輥萬能軋機，水平輥主動。左右兩個立輥被動（以保證減速相等）腰部在水平輥間軋制，邊部在水平輥側(cè)面與立輥間使其同成形，未能時邊端部施以壓下，用軋邊機對端邊以壓下并限制腿高。在腿部壓下時。,由于水平輥與軋件之間有滑動。軋輥的摩損比較大。為此，使上下水平輥的側(cè)面以及相應(yīng)的立輥表面呈310的傾角。為修正腿的角度。配置萬能精軋機。其立輥表面水平

29、的水平輥側(cè)面垂直或有很小的傾角00.3,二.H型鋼的發(fā)展,1902年德國建成世界第一臺帶旋轉(zhuǎn)立輥和單獨設(shè)置軋邊端機的H型鋼軋機，萬能-軋邊端可逆軋機生產(chǎn)方式持續(xù)了70年，1970年隨著生產(chǎn)技術(shù)特別是計算機技術(shù)的發(fā)展。出現(xiàn)了連續(xù)是萬能軋機。大大提高了生產(chǎn)效率，到2000年，世界上約有上百套萬能型鋼軋機。不僅生產(chǎn)H型鋼。還可軋制鋼軌，槽鋼，角鋼等。日本是H型鋼產(chǎn)量和用量最大的國家，工業(yè)發(fā)達國家H型鋼在型鋼產(chǎn)量中的比重是最大的。1973年H型鋼產(chǎn)量占全部型鋼產(chǎn)量的45%,我國H型鋼生產(chǎn)始于70年代，包鋼軋梁廠用二輥軋機+立輥生產(chǎn)少量H型鋼，以滿足國內(nèi)建設(shè)急需，后來，上海，武漢，鞍山等地的金屬結(jié)構(gòu)廠和

30、橋梁廠生產(chǎn)含焊接H型鋼。中國國產(chǎn)軋制H型鋼生成于1991年在馬鞍山鋼鐵公司投產(chǎn)，又一組可逆式萬能-軋邊端連軋機和一臺萬能精軋機組成。1998年馬鞍山從德國引進代表國際先進水平的現(xiàn)代化H型鋼軋機，1998年萊蕪鋼鐵總廠從日本引進。,10.1.3.2鋼軌,鋼軌的橫截面分為軌頭，軌腰和軌底三部分。,鋼軌的規(guī)格的每米長重量表示,輕軌 30kg/m 主要用于礦山，森林，鹽場,重軌 30kg/m 鐵路,重點介紹重軌,重軌生產(chǎn)的發(fā)展：,1.軌底寬度：軋腰高度增加（提高重軌的抗彎截面模式）,2.單重增加：70kg/m以上,3.長度增加：達100m/根。以減少鋼軌接頭附件和車輪磨損,4.新材料（低合金鋼軌）熱處

31、理提高強韌性，耐磨性，提高使用壽命,一.鋼軌的軋制,兩輥孔型法：,（常規(guī)法）只靠水平軌壓下，對鋼軌頭部和底部僅進行間接壓下，變形率低, 孔型易磨損,萬能軋法：,產(chǎn)品質(zhì)量好，（頭底均有壓下，變形大，產(chǎn)品表面光滑，尺寸精確）軋輥磨損少，產(chǎn)量提高1.8倍,二.鋼軌軋后處理,1.冷卻：,自然室冷：高煉鋼廠采用無氫冶煉方法時，可直接在冷床上冷卻,緩冷：鋼軌中氫時，在冷卻至500600，進緩冷抗緩冷，以消除“白點”,2.矯直：,矯直溫度100,3.淬火：,火車車輪在通過重軌接頭處會產(chǎn)生較大的振動和沖擊，因此要求軌端有足夠的強度，韌性和耐磨性,軌端淬火鋼軌全長淬火,現(xiàn)在為適應(yīng)高速重載列車運行線路和彎道，隧道

32、等特殊地段的要求鋼軌全長淬火以提高整根重軌頭部的強度，韌性和耐磨性。,淬火后: 重軌頭部呈索氏體組織，有一定的淬透深度。,方法：,軋后余熱淬火：,軋后利用余熱噴水然后回火,重新加熱淬火：,軋后冷卻后，高頻感應(yīng)加熱（火焰加熱）到880920然后噴水至450480回火。,4.銑頭：鉆眼,5.探傷：全自動超聲探傷，安裝在矯直機后面,10.2軋機規(guī)格，軋制工藝和軋機布置,10.2.1軋機命名原則，軋機尺寸和軋機形式,一.命名：,以軋輥名義直徑命名（或傳動軋輥的人字齒輪節(jié)圓直徑）,如：650型材軋機,10.2,二.軋機尺寸：按軋輥直徑的不同將軋機分類。,三.軋機形式：二輥，三輥，萬能式,10.2.2型材

33、軋制工藝,一.原料準備及清理,檢查一般用肉眼，火焰清理用連鑄坯軋制普通型鋼一般不必檢查和清理，從這個角度說，易實現(xiàn)連鑄連軋,二.加熱：,采用進步式加熱爐推鋼式加熱爐（介紹其優(yōu)缺點）,推鋼式加熱爐：加熱不均，推鋼比水冷黑印，能耗大,三.軋制,粗軋：,軋制溫度高,大壓下，減小斷面尺寸，將坯料軋成中軋需要的中間坯,中軋：,進步縮小軋件尺寸，接近成品尺寸,精軋：,保證產(chǎn)品的尺寸精度，延伸量較小,現(xiàn)代化的型鋼生產(chǎn)對軋制過程有以下要求,1.一種規(guī)格的坯料在粗軋階段軋成多種尺寸規(guī)格的中間坯。生產(chǎn)的成品尺寸規(guī)格靈活，多方位滿足市場需求，企業(yè)開拓市場能力強,2.對于異型材（復(fù)雜斷面）：在中軋和精軋階段盡量多使用

34、萬能孔型和多輥孔型，容易單獨調(diào)整軋件斷面上個部分的壓下量，減少軋輥的不均勻磨損，提高尺寸精度和軋輥利用率,3.到20世紀來，在兩輥孔型中進行異型材的連軋孔在理論和實踐上尚未完全解決，日本提到的型鋼連軋。主要指用萬能軋機軋制H型鋼,4.使用上一般要求低溫韌性好和具有良好的可焊接性,材質(zhì)上要求碳量低 控制化學(xué)成分控軋控冷,低溫加熱低溫軋制（細化晶粒，提高材料的機械性能）,精軋后水冷,四.精整,傳統(tǒng)：熱鋸切定尺，頭尾冷卻矯直工藝,新式：,長尺冷卻長尺矯直冷鋸鋸切（提高軋件平直度，減少矯直盲區(qū)，提高產(chǎn)品尺率）（提高冷床能力，使用效率）,10.2.3型材軋機的典型布置形式,大型型鋼軋機的典型布置形式,1

35、0.2.3.1串列式,10.2.3.2橫列式,什么是橫列式：一臺電機傳動，橫向排列的幾架軋機以一列或兩列最多,圖10-9 串列式大型型鋼軋機的典型布置,(a) 二列式,（b）一列式,優(yōu)點:廠房的長度短；產(chǎn)品靈活；設(shè)備簡單；造價低；操作方便；便于生產(chǎn)；斷面形狀復(fù)雜的產(chǎn)品；適于小批量；多品種生產(chǎn)產(chǎn)品,（若在多列橫列式布置的軋機中再裝12架萬能軋機，則具有更大的市場競爭力）,10.2.3.3半連續(xù)式,大型型鋼半連續(xù)式布置的軋機多見于萬能連軋機，粗軋一臺（或二臺）二輥可逆開坯機，精軋為萬能連軋機由59架萬能軋機（U）和23架軋邊端（E）組成,10.2.3.4 中型型鋼軋機的典型布置形式,1.橫列式,優(yōu)

36、點,:廠房的長度短；產(chǎn)品靈活；設(shè)備簡單；造價低；操作方便；便于生產(chǎn)；斷面形狀復(fù)雜的產(chǎn)品；適于小批量；多品種生產(chǎn)產(chǎn)品,缺點：,產(chǎn)品尺寸精度不高。,原因：,換輥一般在機架上部進行。故多采用開口式或半閉口式機架,每架排列的孔型數(shù)目較多，輥身較長，軋機剛度不高影響產(chǎn)品尺寸精度,軋機需要橫移和翻鋼，故尺寸受限制；間隙的間長，降溫大壁厚受限制,不便于實現(xiàn)自動化，用一個電機帶動數(shù)架軋機，各架軋機的轉(zhuǎn)速不能單獨調(diào)整（粗軋件粗咬入希望v低，精軋軋長，為保證終軋溫度和減少軋件頭尾溫度，希望v高）,2.順列式：,連軋機單獨轉(zhuǎn)動每架只軋一便，不形成連軋。,優(yōu)點：,每架可單獨調(diào)速，使軋機能力得以充分發(fā)揮，提高生產(chǎn)能力。

37、,每架軋一道，棍子短，可采用閉式機架軋機剛度大，產(chǎn)品尺寸精度高。,各架軋機相互不干擾，自動化、機械化程度高，調(diào)整方便。,缺點：,軋機布置分散，軋機距離遠，廠房長度大，溫降較大，（比橫式?。?，不適合生產(chǎn)小型或薄壁產(chǎn) 品。,機架數(shù)目多，投資多,機架相隔較遠，調(diào)整不便,為彌補上述缺點可采取順列布置，可逆軋制，從而減少機架數(shù)和廠房長度,3.連續(xù)式：,一跟軋件可在數(shù)架軋機內(nèi)同時軋制，每架只軋一便，單獨或集體轉(zhuǎn)動，遵循秒流量相等原則,優(yōu)點：,速度高產(chǎn)量高,軋機緊湊，間隙時間短，溫降小，適于小規(guī)模產(chǎn)品,軋件長度不受機架距離限制，可增大坯重，提高軋機產(chǎn)量和金屬受得率,缺點：,設(shè)備復(fù)雜，投資高,調(diào)整困難，品種單

38、一,10.2.3.5生產(chǎn)小型異型材的軋機布置形式,以生產(chǎn)小型異型材為主的軋機一般都不是以追求產(chǎn)量為目標，而是以多品種小批量來填補市場空白的，故這種軋機的適用布置形式是橫列式。,10.6大、中型型鋼生產(chǎn)新技術(shù),10.6.1連鑄異型坯及連鑄坯直接熱裝軋制（CC-DHCR）,優(yōu)點：減少粗軋開坯的異型孔型數(shù)量，減少軋制道次，降低坯料的加熱溫度；減少軋輥消耗；縮短軋制周期；減少切頭切尾量，有明顯經(jīng)濟效益,10.6.2在線控軋令和余熱淬火,10.6,目的：在不明顯增加生產(chǎn)成本的前提下提高鋼材使用性能,如：,重軌軋后余熱淬火,H型鋼的控制冷卻：軋制過程中邊部和腰部溫度有明顯差別，如果自然冷卻，冷卻后軋機的殘

39、余 應(yīng)力很大,11 棒線材生產(chǎn),11.1 棒、線材的種類和用途,11.2 棒、線材的生產(chǎn)特點和生產(chǎn)工藝,11.3 棒、線材軋制的發(fā)展方向,11.4 棒、線材軋機的布置形式,11.5 棒、線材軋制的控制冷卻和 余熱淬火,11,11 棒線材生產(chǎn),11.1 棒、線材的種類和用途,11.1.1棒、線材的種類和用途：,棒材：,是一種簡單斷面型材，以直條狀交貨，斷面形狀：圓、方、六角形及建筑用螺紋鋼筋。,產(chǎn)品 范圍：國外 9300mm ，國外1050mm,線材：,是熱軋產(chǎn)品中斷面面積最小，長度最大且呈盤狀交貨。,斷面形狀：圓、方、六角、異型。,產(chǎn)品范圍：國外 540mm ，國內(nèi) 510mm,11.1,用途

40、：直接使用，如：做建筑材料,二次加工（深加工），如：做拉絲的原料，拔制，,具體見 表111,11.1.2 市場對棒材的質(zhì)量要求,1.總的要求：提高內(nèi)部質(zhì)量，根據(jù)深加工的種類，材料本應(yīng)具有適合的性能，以減少深加工工序，提高最終產(chǎn)品的使用性能。,2.建筑用材的質(zhì)量要求，拔絲原料的線材的質(zhì)量要求,3.市場對其他棒、線材產(chǎn)品的質(zhì)量要求及對策,11.2棒、線材的生產(chǎn)特點和生產(chǎn)工藝,11.2.1 棒、線材的生產(chǎn)特點。,線材斷面小，長度大，從坯到成品軋制的總延伸非常大，需要軋制道次很多。,線材的發(fā)展：,規(guī)模向大、向?。ň€徑減小）兩個方向發(fā)展，盤重越來越大。增大盤重與減小線徑、提高尺寸精度之間是矛盾的，因為盤

41、重增加和線徑減小會導(dǎo)致軋件長度 增加，軋制時間延長，從而軋件溫度下降，頭、尾溫差大，軋件頭、尾尺寸公差不一致，并且性能不均，上述矛盾推動了線材生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。,11.2,11.2.2 棒、線材的生產(chǎn)工藝,11.2.2.1坯料,在供坯料允許的前提下，坯料斷面盡可能小，以減小軋制道次，保證終軋溫度，坯料長度大，目前斷面形狀一般為方形，邊長120150mm，最大可達22mm。由于線材成卷供應(yīng)，不便于軋后探傷、檢查和清理，對坯料質(zhì)量要求高，棒、線材產(chǎn)品軋后可探傷檢查，表面缺陷情況。,11.2.2.2 加熱和軋制,加熱：,在現(xiàn)代化的軋制生產(chǎn)中，棒、線材的軋制速度很高，軋制過程中溫降較小，甚至生溫軋制，故

42、一般棒、線材加熱溫度較低，采用步進式加熱爐。,軋制：,為提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，適合棒、線材的軋制方式是連軋。,若連軋機均為水平布置，軋件需要扭轉(zhuǎn)翻鋼，需扭轉(zhuǎn)導(dǎo)管（導(dǎo)衛(wèi)），軋件表面易被劃傷，軋制不穩(wěn)定，軋速提高受限制，軋機采用平、立交替布置。,軋制道次多，機架數(shù)目多，一般棒材車間18架，線材車間2128架,線材的盤重加大，線材直徑加大，到2000年國外以出現(xiàn)了直徑60mm的盤卷線材。,控制軋制：為了細化晶粒，控軋控冷低溫精軋。,11.2.2.3 棒、線材的冷卻和精整,棒材：,精軋飛減控制冷卻（余熱淬火）冷床定尺切斷檢查包裝,線材：,精軋吐絲機（線材）散卷控制冷卻集卷檢查包裝,11.3 棒、線材

43、軋制的發(fā)展方向,11.3.1 連鑄坯熱裝熱送或連鑄直接軋制,11.3.2 柔性軋制技術(shù)：,利用無孔型軋制，共用孔型等手段迅速改變軋制規(guī)程，改變產(chǎn)品規(guī)格,11.3.3 高精度軋制：,棒、線材二次加工，直徑公差大，對加工的影響較大，故對其尺寸精度要求越來越高。孔型高向,11.3,尺寸可控，不能嚴格限制寬度方向的尺寸，另外，機架間的張力和軋件的頭、尾溫差也會明顯影 響 軋件的尺寸。,方法：,精確孔型設(shè)計或三輥孔型控制高向和寬向，或在成品孔型后設(shè)置專門的定徑機組，采用尺寸 自動系統(tǒng)等。,目前棒、線材的尺寸精度可達到0.12mm 目標0.05mm,11.3.4 繼續(xù)提高軋制速度,線材盤重大，斷面小，為提

44、高產(chǎn)量減小頭、尾溫差，高速軋制，線材的終軋速度一般是100120m/s 最高130m/s 150m/s 的研究在進行中，先進棒材的終軋速度一般是1718m/s,11.3.5 低溫軋制：,軋制速度高，軋制溫升：終軋溫度過高會導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降，低溫軋制可提高質(zhì)量、節(jié)能。,方法：,降低開軋溫度，從10501100降至850950,降開軋溫度，將終軋溫度降至再結(jié)晶溫度（700800）以下，節(jié)能切提高產(chǎn)品機械性能。,11.3.6無頭軋制：,坯料在出爐輥道上前后焊接起來。,優(yōu)點：,減少切損100%定尺生產(chǎn)率提高對導(dǎo)衛(wèi)和孔型不沖擊，無沖擊，不纏輥尺寸精度高11.3.7切分軋制。,主要方法：,1.輪切法：,用

45、特殊的孔型將軋件或預(yù)備切分的形狀在軋機的出口安裝切輪，將軋件切開,2. 輥切法：,利用特殊設(shè)計的孔型在變形的同時將軋件切開,11.4 棒、線材軋機的布置形式,11.4.1 棒、線材軋機的發(fā)展過程：,橫列式軋機：單列式軋機速度不能單調(diào)，采用多列式，一般線材軋機多超過3列，終軋速度10m/s 盤重100kg,半連續(xù)式軋機,圖11-3 半連續(xù)式軋機,11.4,復(fù)二重式軋機：粗軋橫列式，連續(xù)式或跟蹤式，精軋為復(fù)二重式軋機,與橫列式比較：速度升高，解決了軋件溫降的問題,取消反圍盤，軋制穩(wěn)定，便于調(diào)整,盤重：產(chǎn)量升高,見上圖,19601980年復(fù)二重軋機鼎盛時期，逐漸被連軋取代，在2003年前要取消橫列式

46、和復(fù)二重式線材軋機。,傳統(tǒng)連續(xù)式軋機,優(yōu)點：軋制速度高，軋件沿長度方向上的溫差小，產(chǎn)品尺寸精度高，產(chǎn)量高，線材盤重大20世紀40年代 ，水平二輥式軋機在軋制扭轉(zhuǎn)限制了速度,2530m/s 因此限制了盤重20世紀50年代：立平交替式，軋件在軋制時無扭轉(zhuǎn)，軋速提高到3035m/s。20世紀60年代以后45高速無扭精軋機和Y型精軋機。,圖11-5 連續(xù)式線材軋機布置示意圖, Y 型三輥式或線材精軋機組：,由3個互成120角的盤狀軋輥組成相鄰相架互成倒置180軋制時無扭轉(zhuǎn),多用于難變形合金和有色金屬的軋制，三向壓應(yīng)力有利于軋制低塑性鋼材,11.5 棒、線材軋制的控制冷卻和余熱淬火,11.5.2螺紋鋼筋

47、軋制后余熱淬火處理工藝及原理,原理：鋼筋軋后為奧氏體，利用其軋后余熱進行熱處理，通過對工藝參數(shù)的控制（如冷卻速度、時間、冷卻溫度）得到要求的組織、性能。,工藝過程：,第一階段：表面淬火階段（急冷階段），鋼筋離開精軋機后盡快進入高效冷卻裝置,11.5,進行快速冷卻，冷卻速度必須大于是表面層達到一定深度淬火馬氏體到臨界溫度鋼筋表面溫度低于馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度（Ms），發(fā)生M轉(zhuǎn)變，該階段結(jié)束時，表層為馬氏體和殘留奧氏體，心部溫度還很高，仍處于表面馬氏體層的深度取決于強烈冷卻的持續(xù)時間。,第二階段：空冷自回火階段，此時鋼筋截面上的溫度梯度很大，心部熱量向外層擴散，傳至表面的淬火層，對以形成的馬氏體進行回

48、火，根據(jù)回火溫度的不同，表面組織可能轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體或回火索氏體，表層的殘余M，鄰近表層的根據(jù)鋼的成分或冷卻條件不同貝氏體/屈氏體/索氏體，心部仍為。,第三階段：心部組織轉(zhuǎn)變階段，發(fā)生近似等溫度轉(zhuǎn)變，冷卻條件不同可轉(zhuǎn)變成鐵氏體+珠光體或、索和貝氏體，（鋼的成分、鋼筋直徑、終軋溫度、第一階段的冷卻效果和持續(xù)時間等）,11.5.3 線材控冷的基本原理：,根據(jù)軋后控制冷卻所得到的組織不同，線材控制冷卻可分為珠光體型控冷和馬氏體型控冷。,11.5.3.1珠光體型控制冷卻,目的：通過連續(xù)冷卻過程獲得有利于提拔的索氏體組織。,過程：將終軋溫度高達10001100的線材出軋輥后立即通過水冷區(qū)急冷到相變溫度，

49、此時加工硬化的效果部分保留，破碎晶粒間界成為相變時P和的結(jié)晶核心，是P和縮小，此后減慢冷卻速度，使其類似等溫轉(zhuǎn)變得到索氏體，轉(zhuǎn)少P和,11.5.3.2馬氏體型控制冷體,目的：通過軋后淬火回火處理，得中心索氏體，表面為回火馬氏體的組織，提高強度。 線材軋后急冷，使表面溫度急劇降至Ms（馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度）以下，使鋼的表層產(chǎn)生馬氏體，在線材出冷階段后，利用中心殘余熱量及相變釋放出來的熱量使表面層溫度上升，達到平衡溫度，表面馬氏體回火，得到中心為索氏體，表面為回火馬氏體的組織。,11.5.4 線材控制冷卻方法簡介,11.5.4.1 軋后穿水冷卻。,冷卻器的形式有：雙套管式、環(huán)行噴嘴、旋流式冷卻器等,

50、圖 1111,11.5.4.2斯太爾摩法：,圖1112 斯太爾摩控制冷卻法,線材出成品軋機通過水冷套管快速冷卻到接近相變溫度后，經(jīng)導(dǎo)向裝置引入線圈形成器，線材在成圈的同時陸續(xù)落在連續(xù)移動的鏈式運輸機上，使每圈相隔一定距離而成散圈。視鋼種不同，在運輸過程中可用鼓風機強制冷卻，或自然空冷，或加罩冷卻，以控制線材組織性能。為了上述目的，運輸機速度可調(diào)。當線材圈冷卻至相變完成溫度（約550450）后，通過集卷器收集并打捆。,軋后冷卻吐絲機散圈冷卻,11.5.4.3施羅曼法：,與斯泰爾摩法不同，它強調(diào)在水冷帶上控制冷卻，而在運輸機上自然控冷。其作用是線材出精軋機后經(jīng)環(huán)形噴嘴冷卻器冷卻至620650。然后

51、，經(jīng)臥式吐絲機成圈并先垂直后水平放倒在運輸鏈上，通過自由的空氣對流冷卻，而不附加鼓風，冷卻速度為29 /s。為了適應(yīng)不同的要求，通過改變在運輸帶上的冷卻型式而發(fā)展了各種型式的施羅曼法， 其1型適于普碳鋼；2型適于要求冷卻速度較慢的鋼種；3型在運輸帶的上部加一罩子，適于要求較長轉(zhuǎn)變時間的特殊鋼種；4型適于要求低溫收卷的鋼種；5型適于合金鋼。,如圖11-13為五種類型的施羅曼法控制冷卻示意圖,12 型材和棒線材軋制及其軋制,過程的自動化控制,連軋的張力控制：連軋過程，保持秒流量相等時很難，因為各種參數(shù)都處于動態(tài)變化的過程中，機架間經(jīng)常出現(xiàn)張力，張力對軋體的尺寸有很大的影響。,機架間軋件可以形成活套

52、時，通過測量活套高度或活套對活套挑的壓力變化，可以測量張力，進而調(diào)節(jié)軋輥轉(zhuǎn)速，控制秒流量，實現(xiàn)無張力軋制在精軋階段，型材斷面形狀復(fù)雜，棒、線材直徑很小，尺寸精度要求高，且軋速高，不能用活套,12,張力直接測定,間接張力控制方法：,張力的變化軋制力變化軋機主電機電流變化（電流記憶方法）由于軋件尺寸變化和軋件溫度波動，也會引起電流或軋制力矩的變化，故測量精度不高，為提高精度，將無張力是的軋制力矩G和軋制力P的比值G/P=2a規(guī)定為力臂系數(shù)，該系數(shù)對軋件溫度的軋制力的變化不敏感，通過控制利弊系數(shù)來保持張力恒定。,第五篇 管材生產(chǎn)工藝和理論,18 熱軋無縫鋼管的主要加工形式 和基本工藝過程,19 斜軋

53、原理與工具設(shè)計,第五篇,18 熱軋無縫鋼管的主要加工形式 和基本工藝過程,18.1穿孔方法,18.2 軋管方法,18.3 毛管精軋,18.4 熱軋無縫鋼管生產(chǎn)的一般工藝過程,18,18 熱軋無縫鋼管的主要加工形式 和基本工藝過程,鋼管生產(chǎn)的主要方法：,熱軋法：熱軋法可分為穿孔軋管定（減）徑（擴徑）,焊接法：爐焊、電焊（直焊、螺縫焊、UOE）,冷加工：冷軋、冷拔、冷旋壓,其中熱軋無縫鋼管是介紹的主要內(nèi)容。,先介紹什么是斜軋,軋輥變斷面，同向旋轉(zhuǎn)，線互成一定角度,金屬沿軋輥交角的 中心線方向進入軋輥，螺旋前進。,18.1.1斜軋穿孔,二輥斜軋穿孔,特點：螺旋前進，對中性好，壁厚較均勻 延伸較大1.

54、254.5 變形復(fù)雜，對管坯質(zhì)量要求 高，一般采用鍛、軋坯,18.1穿孔方法,18.1,三輥斜軋穿孔，不要導(dǎo)板，三個輥和頂頭構(gòu)成孔型 特點：對中性好，壁厚均勻 適于塑性較差的鋼種,立動導(dǎo)盤大送進角二輥斜軋穿孔,特點：大送進角，提高穿孔效率 導(dǎo)盤便于軋件軸向前進,菌式二滾輥斜軋穿孔，蘑菇頭狀，軋輥直徑順軋制方向逐漸加大軸向分速度加大，促進縱變形,圖18-8 Accu-Roll軋機示意圖,圖182菌式二滾輥斜軋穿孔機工作示意圖,二. 壓力穿孔：,將坯料置于擠壓缸中，壓成中空坯體，延伸系數(shù)小,優(yōu)點：對管坯沒有苛刻要求，連鑄坯和低塑性材料，穿孔比為812 缺點：生產(chǎn)率低，偏心率大,18.2 軋管方法：

55、,18.2.1 自動軋機，介紹自動軋機結(jié)構(gòu),優(yōu)點：采用短芯頭，生產(chǎn)換規(guī)格時安裝調(diào)整方便，品種規(guī)格范圍廣。缺點：延伸率低，壁厚不均，要設(shè)均整機，管長受頂竿長度限制，軋制時要送回翻鋼，間隙時間長，輔助操作的間隙時間占整個軋制周期的60%以上。,18.2,18.2.2連續(xù)軋管機，79架連軋,主要優(yōu)點：,生產(chǎn)率低高，便于機械化，自動化。長芯棒軋制，鋼管內(nèi)表面質(zhì)量好，延伸系數(shù)大，可達5.0不要求大延伸穿孔，可降低對鋼坯塑性，可用連鑄坯要求連續(xù)軋機可分為浮動芯棒，（芯棒隨軋件運行）和限動芯棒，（芯棒自己以規(guī)定的速度運行）操作過程見P300 185限制芯棒優(yōu)點：縮短芯棒長度和使用根數(shù)，工具消耗少，不用設(shè)專門

56、的脫棒工序 芯棒恒速運行，軋制條件穩(wěn)定，軋件尺寸精度高（不考慮脫棒，芯棒與鋼管間隙?。?18.2.3高精度軋管機,阿塞爾軋管機：采用長芯棒，三管斜軋，表面質(zhì)量好，尺寸精度高,荻塞爾軋管機：（主動導(dǎo)盤二輥斜軋），生產(chǎn)高精度薄壁管D/30,18.2.4頂管機組,由三輥或四輥構(gòu)成輥模，在壓力擠孔的空心杯體，內(nèi)插入芯棒，推列環(huán)模，達到減徑、減壁、延伸的目的。,其特點：,設(shè)備簡單，操作容易 適合于碳鋼，低合金薄壁管，壓力穿孔，坯重受限制，管徑、管長受限制,圖18-7阿塞爾軋管機工作示意圖,五. 周期軋管機（皮爾格軋管機）軋管旋轉(zhuǎn)方向與軋件送進方向相反，孔型為變斷面，用于生產(chǎn)大直徑厚管，異型管，合金鋼管，

57、但操作時間長，孔型不易加工，芯棒較長。,18.3毛管精軋,減徑擴大產(chǎn)品品種規(guī)格，增大軋制長度。減少前部工序要求的毛管規(guī)格數(shù)量，相應(yīng)的管坯規(guī)格和工具備品等，簡化生產(chǎn)管理。減少前部工序更換生產(chǎn)規(guī)格次數(shù)，節(jié)省軋機調(diào)整時間，提高機組的生產(chǎn)能力。,18.3.1減徑機。一般1525架（30）,二輥式：前后相鄰兩機架軋輥軸線互垂直90,圖1810,18.3,三輥式：軸線互垂各60，沿斷面所有方向都受到加工，三輥式較廣泛采用。,微張力減輕徑：減徑時壁厚增加，產(chǎn)生壁厚不均，總減徑率在4050%,張力減徑：減徑器減壁，壁厚均勻，廣泛采用三輥式減徑機，入口毛管管徑日益增大，達300mm, 出口速度提高18m/s，張

58、力減徑總減徑率最大可達8590%，減壁量40%,定徑機,一般514架，總減徑率為37%。,18.4 熱軋無縫鋼管的一般生產(chǎn)工藝過程。,18.4,管坯準備冷定心加熱熱定心穿孔軋管再加熱減徑鋸切冷卻矯直切管矯直打印定徑稱重包裝,分述如下：,一. 管坯準備：原料有軋制管坯（圓坯），連鑄管坯，圓錠,首先要清理表面缺陷,切斷，主要冷鋸鋸斷和火焰切割。,管坯長度 Lp= 始終:nclc+L熱軋管長度 Dc-c平均直徑,nc每根熱軋管的定尺數(shù) Lc定尺成品管長度 mm Dc，c成品管外徑及壁厚 mm Ksh加熱燒損系數(shù)：環(huán)行爐 0.980.99 ， 斜底爐 0.970.98 Fp管坯橫斷面積 mm2,同時考

59、慮機組設(shè)備允許的范圍及合金鋼管頂頭壽命,二. 定心：,是在 管坯端面中心打孔，防止穿偏，產(chǎn)生壁厚不均（改善收入）,冷定心：生產(chǎn)效率低，金屬消耗大，準確性好，用于合金，高合金管,熱定心：生產(chǎn)效率高，準確性差，利用氣動，沖頭，打眼,三. 加熱：,加熱溫度應(yīng)保證穿孔時以塑性最好的溫度。,穿孔溫度：,加熱爐：,步進式爐，現(xiàn)代化鋼管車間采用環(huán)行爐，廣泛采用，的加熱爐，（國外很多鋼管廠也都采用） 斜底式爐已淘汰,四.穿孔：,將實心坯料穿制成空心毛管，變形激烈，頂頭工作條件惡劣，穿孔要求：提高穿孔效率，軸向延伸大 壁厚均勻，內(nèi)外表面質(zhì)量好,t=tjr-tj=tch+tj-tsh-tj=tch-tsh tj

60、：從出爐到穿孔機的溫降 一般為20%30% tch：穿出溫度tsh：穿孔溫升 tjr：加熱溫度 tjr= tch+tj-tsh 斜軋穿孔：碳鋼tsh=20-300C 合金鋼: tsh=50-1000C,五. 軋管：,對穿孔后的毛管繼續(xù)加工，家大延伸，均勻壁厚和外形,六. 定、減徑：,減徑是為了使鋼管直徑尺寸精確，提高真圓度。,減徑是為了擴大產(chǎn)品的規(guī)格，由軋管機軋制出來的規(guī)格較少，而通過減徑來擴大，同時，軋制小直徑管，生產(chǎn)效率低，而且受設(shè)備限制，無法軋制。,由于減徑時鋼管直徑尺寸變化較大，一般需要經(jīng)再加熱爐加熱，加熱爐有步進式爐、分段快速加熱爐。,分段式快速加熱爐特點：,由若干個爐室組成，可以在

61、不停爐的情況下更換損壞的爐室。爐膛尺寸小，爐室高爐嘴沿爐膛切線方向布置，爐氣呈旋渦壯劇烈流動，加熱速度快,七.冷卻：,（減徑后的鋼管溫度位200900，為便于后部精整要冷卻至100以下。）,為使冷床尺寸小，對于減徑后的長管要鋸成信尺，熱鋸鋸切，冷床形式有：,鏈式冷床：,移動鏈上帶撥爪，鋼管在冷床上滾動，易劃傷鋼管，也有在撥爪上加小輥，使鋼管與撥爪滾動摩擦。適用于鋼管溫度較低的，結(jié)構(gòu)簡單，自動矯直能力差。為彌補其不足，發(fā)展了一種雙鏈式冷床，在兩條帶撥爪的鏈條之間加一條或二條反向移動的鏈條，使鋼管滾動，如新日鋼八幡廠400自動軋管機。適用于大中直徑管，易產(chǎn)生壓痕。,步進齒條式：,由固定粱和步進梁組

62、成，鋼管運行時，產(chǎn)生滾動，起矯直作用。在連軋管機組上廣泛采用，德國、美國、法國圣鎖爾夫廠。,螺旋式：,利用螺旋桿上的螺旋線推動鋼管運動，當冷床螺旋桿上的螺旋線都是一個方向時，鋼管除了前進還橫移。類似斜輥式冷床，其形式成平行四邊形。,螺旋 桿的螺旋線一左一右。鋼管只前進不橫移，其形狀為矩形，美國新格里連軋管廠即為這種型式。這種冷床矯直作用好，冷卻后很直，但安裝精度高，有滑動，易劃傷表面，產(chǎn)生壓痕，適用于直徑較小的鋼管。,冷卻方式：一般采用自然空冷，特殊要求的相應(yīng)采取不同的 冷卻方式和方法。,八. 矯直,（鋼管在上冷床后，由于減徑后的鋼管很長，冷床容不下，可采用鋸切信尺）,有壓力矯和斜輥式矯直機，

63、斜輥式是廣泛采用的，壓力矯用于初矯或在彎曲太大無法送入斜輥矯直機時作預(yù)矯用。,斜軋式矯直機主要防止鋼管局部壓扁而形成的螺旋痕，要正確選擇其結(jié)構(gòu)形式、輥型等。,按鋼管矯直輥的布置可分為：,矯直輥交錯布置：,由中間壓下輥給較大壓下以提高矯直效果，適用于小直徑高強度鋼管的矯直。,矯直輥相對布置：,通過矯直輥壓下，壓扁管體消除局部彎曲和端頭彎曲，壓扁產(chǎn)生的切向應(yīng)力，使其強度,降低。適用于矯直中等強度的薄壁和中等壁厚的管材。,313矯直機：,兩端由三個輥將鋼抱住，三向加工，不產(chǎn)生壓扁，中間輥可以彎曲鋼管來實現(xiàn) 矯直，不發(fā)生側(cè)向串動，矯直效率高，用于大中口徑管材和高強度管材。,九. 切管：,用切管機切頭、尾、切定尺、倒棱,十.檢查：,包括尺寸，彎曲度，內(nèi)外表面質(zhì)量（機械性能、工藝性能）尺寸檢查：激光測徑、測長、測壁厚，外表面目測，內(nèi)表面反射棱鏡，內(nèi)