轧制工艺学

管轧成合格的尺寸精度和真圆度的成品管。1管钢:大部分为圆，按成型方式分。_板 带钢：板、带按宽度分。规格按厚度分。2管钢分类:1热加工管（无缝钢管）：热轧 穿孔、挤压、P.P.M（压力穿孔）、冲压法； 2焊管（有缝钢管）：包括直缝钢管与螺旋焊 管3冷加工管：冷轧、冷拔和冷旋压3钢管生产的基本方法:热轧无缝管：实 心管坯穿孔延伸定（减）径冷却精整 焊管：板带坯料成型（管状），焊接成管精整 连轧管机组：坏料加热.热定心.穿孔.空减 连轧切头尾再加热高压水除鳞张力减径 冷却切头尾矫直无损探伤表面检查 入库4坏料的截断方式一般有四种:1剪断：适 用中小断面的管坯，生产效率高，费用低， 但管坯易被压扁2火焰切割：适合大断面、 合金钢等管坯，操作方便，费用低，但金属 损耗大（烧损、氧化），断面质量差3折断： 适合 DpQ 140mm 或O b60Kg/mm2 管 坯。 锯断：适合小断面管坯，合金钢及 高合金钢等；是切断质量最好的方法。5管坯加热：加热目的：提高塑性，降低变 形抗力，为穿孔和轧管准备良好的加工组 织，改善金属的性能。坯料加热遵循三个原 则：1温度准确，确保可穿性最好的温度2 加热均匀，纵向、横向都均匀，内外温差不 大于3050C,最好小于15C3烧损少，并 且不产生有害的化学成分变化（C f或C I ） 6环形加热优缺点：优点1适合加热圆形管 坯，适应多种不同直径和长度的复杂坯料； 2管坯加热时间短、受热均匀、加热质量好； 3炉底转动，坯料与炉底无相对滑动，氧化 铁皮不易脱落，且炉子装出料炉门在一侧， 密封好，冷空气吸入少、氧化铁皮少4管坯 放置位置灵活（可放料也可空出），便于更 换管坯规格，操作灵活5机械化和自动化程 度高。缺点1炉子占用车间面积大2管坯在 炉底上呈辐射状间隔布料，炉底面积的利用 较差3炉子结构复杂，维修困难，造价高。7管坯定心：1管坯定心：是指在管坯前端 面钻孔或冲孔2定心目的：使顶头鼻部正确 地对准管坯轴线，防止穿孔时穿扁；减小毛 管壁厚不均;改善二次咬入条件3定心方式： a：热定心：效率高，应用广；b：冷定心： 效率较低，仅用于穿孔性能较差的钢材，如 高合金钢、高碳钢及重要用途的钢材。8穿孔机的变型工具:1轧辊：主传动的外 变形工具。形状有桶式、菌式、盘式等，而 以桶式为最常见2导盘和导板：分别为主动 和不动的外变形工具。作用：为管坯和毛管 导向，使轧制线稳定；限制毛管的横向变形， 并与轧辊一起构成封闭的外环3顶头一般 为随动的内变形工具，其轴向不能移动，但 可以旋转。作用：实现从实心管坯到中空毛 管的变形，这一变形是钢管穿孔的主要变 形，因而其工作条件非常恶劣，对穿孔质量 和生产有重大影响。9斜轧穿孔过程存在两次咬入：1第一次咬 入:管坯与轧辊刚接触，轧辊通过摩擦带动 轧件做螺旋运动而进入变形区2第二次咬入: 管坯在轧辊带动下，克服顶头或内变形工具 的阻力而继续进入穿孔变形区，形成稳定的 轧制过程。每次咬入都必须同时满足前进 条件和旋转条件10影响穿孔轧制力的因素:1轧制温度：tC I，P f 2轧辊直径:D f F接f Pf 3压下量 h:Ah f，F 接 f, P f 4 入口锥角B 1：B 1 f，F接I, P I 5金属塑性:O s f，P f11克服横向变形不均的措施:1合适的宽 高比。2轧制温度要准确。3采用多面孔 型。4适当的压下量。12毛管轧制目的：穿孔以后的毛管必须进 行壁厚加工，同时还要对外径进行加工，才 能投入使用。毛管轧制就是对穿孔以后的毛 管进行壁厚加工，实现减壁延伸，使壁厚接 近或等于成品壁厚。13均整的作用:均整钢管的壁厚，消除轧 管造成的壁厚不均；光滑内外表面，消除 轧管造成的直道表面缺陷；使钢管圆正； 如果三辊均整，可实现1520%的减壁 量；对厚壁管起到定径的任务。14定径的作用：在较小减径率条件下将钢15轧制表编制的内容、原则及要求（1）内 容：成品尺寸及技术标准。管坯尺寸 及技术条件。各轧机的变形分配。穿孔、 轧管、均整、定减径等的“、As）轧后 钢管或毛管尺寸。（D外、L、s） 工具尺 寸及轧机调整参数等。16外表面缺陷1外折坯料外表面原有的缺 陷（裂纹、皮下气泡、夹杂等），经穿孔的 螺旋运动轧制后，将其折叠在一起2发纹钢 质不良（皮下气泡、夹杂等）引起的3离层 钢管内表面出现互不焊合，彼此分离的现 象，由于管坯中存在非金属夹杂物（硫、氧 化物等）引起4压痕钢管表面出现凹坑， 主要由于坯料表面质量不佳、氧化铁皮或工 具磨损屑压在钢管表面造成的5划伤直道： 定径工具磨损造成的6耳子、棱子轧管机 过充满造成的。（轻者为棱子、重者为耳子） 7轧折钢管进定（减）径机时，如果均整后 直径大于定（减）径机孔型宽或压下量过大 时，会使薄壁管外管壁折进去，产生轧折。17内表面缺陷:1内折1）过早形成孔腔；2）定心孔太小、太深；3）穿孔顶头鼻子堆 了。2内划道顶头磨损造成3内裂1）钢质 不良2）冷却不均，内表面通过顶头冷却会 造成冷却不均。18自动轧管机的调整:1二辊必须水平，防 止孔型错位，出现蛇形弯。如：管向左弯。 说明右边压下量大了，不水平，上调右边压 下螺丝。2出、入口导管轴线必须与孔型中 心线重合。如：咬入时抬头，轧出时低头， 说明轧制线高了。应调整受料槽高度。3“管 转”说明孔型左右错位，调整方法是钢管向 哪边转，上辊就向哪边串。顶头圆柱带中心 线应与轧辊中心线重合。19型钢:经塑形成型的有一定断面形状的直 条实心钢材。20型钢分类:1生产方式：热轧、冷弯。（热 轧为主）2钢种：普碳钢，优质钢，低合金 钢，合金钢3用途：建筑钢，压力容器钢、 桥梁钢。汽车用钢、核能用钢、耐腐蚀钢。21轧钢生产工艺过程定义：从原料到轧成 具有一定形状和性能的产品，中间经过的一 系列加工工序的组合。22制定工艺过程的依据:1产品标准、技术 条件：尺寸形状：公差；表面质量：光洁度， 缺陷。2钢种特性：塑性、变形抗力、导热 性。3现场的工艺、设备条件：轧机间距、 吊车吨位、辊道速度、精整能力23轧制工艺的主要内容:1温度制度开轧温 度、轧制各阶段温度、终轧温度、轧后在线 冷却、轧后离线热处理2、变形制度：孔型 设计、压下规程设计3、速度制度：单机速 度、全线速度（连轧）4、精整制度：矫直、 卷曲、剪切、涂层、包装24原料:1、种类：钢锭、钢坯和连铸坯（连 铸比都在80100%） 2、断面：方形、矩形 坏和异形坏原料的清理:火焰清理、机械清 理、电弧清理25加热工艺制度:加热的目的：提高塑性， 降低变形抗力，有利于轧制。应考虑如下问 题：1根据钢种的特性、断面尺寸大小和特 点工艺2加热终了的钢温应当力求均匀一致 3保证加热质量，防止产生各种加热缺陷4 加热炉便于操作，有较高的生产效率26加热工艺制度参数:加热温度：A化，低 于固相线100-150。碳钢要防止脱碳，含碳 越高温度越低；合金钢要注意合金元素的影 响，有的扩大奥氏体区，有的缩小。加热速 度：越快越好，但注意加热质量。加热时间： 考虑加热温度的均匀性，并使钢在加热过程 中消除或减轻某些缺陷，尽可能地减少钢的 氧化和脱碳，防止产生过热过烧等缺陷。尽 可能短，减少氧化铁皮 加热时间公式： t=c*b，其中c是系数，普碳低合0.1 0.15h/cm,中碳和高碳合金等0.30.4； b 是边长cm27加热缺陷：过热，过烧，表面脱碳，氧 化，加热不均，热裂产生原因：主要是钢材在 高温停留时间过长或加热温度过高等措施： 应该正确控制炉膛的气氛，炉膛压力，减少 在高温停留时间等是减少氧化铁皮损失，防 止出现过热过烧等缺陷的重要条件。28工艺过程轧制:目的：精确成型，改善 性能内容: 1变形制度（压缩比、道次分配、 压下量、翻钢程序2变形温度（开轧温度、 终轧温度）3变形速度（轧辊速度、咬入速 度、抛出速度、卷取速度）轧机布置：横 列式、全连续、顺列式,棋盘式，半连续。 轧制方法:普通热轧法，多辊轧法，弯轧 法，热轧一纵剖法，热轧冷拨法29工艺过程精整 目的：控制性能、改讲外 形、方便包装发货内容1冷却制度（空冷、 水冷、油冷、雾冷、堆冷、缓冷2切断制度（剪切、锯切）3矫直制度（压力矫直 拉伸矫直、多辊矫直、斜矫）4包装检 查（包装标准、入库标准、检查标准） 工艺过程开坏：原料选择中的原则性:1、 重量越大越好2、断面越小越好3、长度越 长越好钢坏釆用分段式加热炉:推钢式、步 进式。钢锭采用均热炉30棒线材质量控制：椭圆度及尺寸精度， 表面质量，组织性能。31延伸孔型设计特点:1共用性好，改S、 换产品尺寸。减少孔型和换棍次数。2切槽 浅、辊强大、（与等面积孔比）、Ah大。3 变形均匀、磨损小、操作方便、表面质量好。 4温降均匀5侧面氧化铁皮易脱落、表面质 量好。6有园角和y、形状不准确。7两向压 缩、侧面不易平直。32孔型定义：两个或两个以上带槽轧辊在 轴面上形成的孔33孔型设计：钢锭或坯料 在带槽轧辊上经过若干道次变形，以获得所 需断面尺寸、形状、性能的产品而进行的一 系列设计计算工作34辊缝s :实际轧钢时两辊环间的间距，包 括预设定和弹跳值。作用：调整s可轧不同 产品.实用性咼；提咼车昆强，s f ,切槽（， 提高轧辊寿命摩损后，可调弥补设计缺陷, 温度变化。设计原则:综合考虑弹跳，摩损, 调整量，辊强和产品尺寸精度，Smin大于弹 跳值,避免两辊贴面S小于最小可轧厚度， 辊环接触，辊面不接触35侧壁斜度y:垂直的侧壁是没有的.用侧 壁和轧辊轴线的垂直夹角正切值表示。作 用：形成喇叭口引导轧件进入孔型，出轧槽 不易缠辊，利于脱槽。有宽展余地，防止耳 子，共用性好。设计原则：综合考虑出孔型 轧件的形状和轧件在孔型中的稳定性。36圆角:孔型角部的圆弧，分内（槽底）、外 圆角（槽口）。内圆角作用:1、减少角部温 降，引起的磨损和角部开裂2、减少角部应 力集中，提高轧辊强度3、调整孔型实际面 积和尺寸，改变宽展量和充满度。外圆角作 用：1、防止耳子出现尖锐折线，形成折迭2、 防止咬入不正时辊环切割轧件，出现表面缺 陷3、异型孔中减少应力集中，提高辊环强 度设计原则:成品孔：R以标准定，r可取小 或0，从前到后：R、r逐渐减小。初设计时， R取大，r取小值，以便于调整37锁口 t :闭口孔中用来隔开孔型与辊缝的 两轧辊间的缝隙作用:控制轧件断面形状， 便于闭口孔型调整。设计原则：相邻孔型 锁口要上、下交替，防止飞翅；锁口要大 于孔型轧不同厚度时的调整量。38槽底凸度f：箱形孔型将槽底作成梯形或 弧形凸起。作用：轧件在辊道上运行平稳； 提高轧槽寿命；翻钢后轧制，抵消单鼓变形， 侧面平直，防止出耳子。设计原则：单鼓变 形严重，f要大些；成品孔不用，翻钢后如 果是高轧件则要少用或不用39孔型设计主要内容：断面孔型设计：根 据原料、成品、性能要求，选择孔型系统， 计算出道次、变形量、孔型形状和尺寸，作 出孔型图。轧辊孔型设计：根据孔型图， 在轧辊上分配道次、在轧辊上的位置、状态， 保证轧制顺利，高产，必要的强度校核。 轧辊辅件设计：导卫、围盘、翻钢装置、检 查样板，防止出现偏心、缠辊等。40各架道次分配原则：负荷均匀:轧机节奏 相似，第一道和最后一道走下轧制线；成品 道次和成品前分配在不同的机架上。41分配延伸系数:原则:考虑塑性，咬入，辊 强，电机，孔型磨损,成型等因素。42开始道次:f I ,塑性仁咬入为主；无 铁皮后，辊径大，延伸为主；高温大压下， 温度下降后，以精确尺寸为主，M I。校 核：p总斗1 |J 2 p 3|J n 直径：轧辊直径：轧辊的实际直径。工作直径：轧 制时与轧件接触部分的辊径。直线：轧辊中 线：上下轧辊水平轴线间距的等分线。轧 制线：在轧辊上配置孔型的基准线。43孔 型中性线：孔型上，上、下辊轧制力在该处 力矩相等的一条水平线（轧制线和孔型中性 线要始终重合在一起）44压力：上下轧辊工作直径的差。上压力： Dg上Dg下 轧件下弯。下压力：Dg下 Dg上轧件上弯。采用压力的目的： 克服轧件受温度、孔槽磨损、轧辊及导卫安 装不正确等引起的轧件方向随机性，人为控 制轧件出轧辊方向。压力大易引起断辊颈（扭矩集中）和轴套事故、且加剧摩擦；轧 件弯曲过大。45孔型的配置方法：零压力配置时保证三 条线重合压力配置时保证轧制线和中性线 重合，它们和轧辊中线的距离关系（上压力 时轧制线在轧辊中线的下方，轧件下弯；下 压力时轧制线在轧辊中线的上方轧件上弯） 46延伸孔型设计方法：1、经验法：在估计 各道次变形基本准确的情况下，由前向后或 由后向前逐道推出各孔型的尺寸。其中宽展 系数的确定是关键。对于变形复杂的孔型采 用等效或相似或移动体积法等加以变换。2、 中间夹扁法：已知来料和出延伸孔型的断面 都是方或者园等对称面形状，利用延伸孔型 系统间隔出方的特点，设计中间方断面，然 后再设计每对方间的其它断面。47Kffl轧制时的变形特点受力分析轧 辊对金属的作用力对开口凸缘，摩擦力 T1 力图将金属压人开口凸缘，而T0+RZ1力图 阻止金属进入开口凸缘，对开口凸缘不起拉 缩和增长作用，而对闭口凸缘来说，To、R1 与RZ1方向一致，都与金属进入闭口槽的 方向相反，阻止金属进人，引起闭口凸缘的 拉缩。为保证闭口凸缘有足够高度，设计时 要减少闭口凸缘所受的阻力.闭口凸缘的侧 向压下量要比开口凸缘小，有时甚至不给侧 压，并将开口侧设计得稍高一点，以避免出 耳子，而在下一闭口槽中控制凸缘的高度。 48压下分配规律：板带材产品技术要求:1 化学成分2机械性能3物理性能4工艺性能 5金相组织6表面质量7内部质量 板带钢:是一种宽度与厚度比值很大的扁平 断面钢材板带钢生产技术要求:1尺寸要求 精确2板型要求良好3表面要求光洁4性能 要求较高49特殊中厚板生产流程的特点:1原料和轧 成的钢板均需要经过超声波探伤检查，以确 保钢板的内在质量2 一些重用要途的钢板为 保证表面质量和尺寸精度，用户要求按抛丸 底层涂料钢板交货可缩短施工周期3不锈钢 除固溶处理外有时还要求酸洗钝化后交货。 50中厚板生产工艺1原料准备2原料加热 1加热的目的1提高钢的塑性，降低变形抗 力2使坯料内外温度均匀3改变金属结晶组 织，保证生产需要的机械和物理性能2.加热 的要求1满足工艺规范的需要2沿长度和 断面均匀3减少加热时氧化烧损3轧制 51控轧控冷：通过控制加热温度、轧制温 度、变形制度等工艺参数，控制奥氏体的状 态和相变产物的组织状态，从而达到控制钢 材组织性能的目的。52影响板形的因素:1轧制力的变化2来料 板凸度的变化3原始轧辊的凸度4板宽度5 张力;6轧辊接触状态7轧辊热凸度的变化。 53轧板带钢的轧制工艺特点1加工温度低， 钢在轧制过程中产生加工硬化；2）冷轧中 采用工艺冷却与润滑（工艺冷润）3 ）冷轧 采用张力轧制54规程制定:1性能影响因素2压下量分配 3压下系数的分配55热镀锌工艺流程1原版准备2镀前处理3热镀锌4镀后处理5成品检测56宽度控制:（1）粗轧带钢目标宽度的确 定；（2）粗轧各立辊开口度的预设定及轧后 修正；（3）精轧宽度的控制；（4）宽度控制 及其自适应；（5）短行程控制（SSC）；（6） 宽度前馈控制（PWC）； （7）自动宽度控制（AWC）。坯料定尺长度的确定%:客诬裒抽占钢1小0# ； d b=4?0 5UPa）环形炉小时产量:K产T衍 尸0忒碳畤0 8（合対思再恥：itiOOO吨弄切机上冷祺加斗宦坯，帚丈离松 是务少Y剪切应力计算：型钢生产工艺过程开坯:!.芮序-料卓的II篦坯鞫时选样育品种芒，且更亚曙咛罡;寸焜洛的选幷垢京冃皿搐的宰M, JI： W$l. KCF-gLnk；腳=.店新 却申上:ST甲干小出加统材iSW+ I Gf-Wtrkp-1 ：!-! ,谎撼 h： C31J| e：甲林曲Hfl夫W4C利尺寸的卄S1 Grai k.-,iiLr- Ci.-b%) 车和乂引h- Gi*t 确5t细低比HTr.j D- VfiHTOW Steffi帛幣镰平阪1i诡宅(ItC 捋.ST-(A*iiK2H) 100% -t.Ei型钗牛产丁艺i寸稈一型材