型钢工艺学(2)

CompanyLOGO材料与冶金学院李胜利[e-mail]型钢工艺学2013.08.28Schoolofmaterialandmetallurgy几个问题中国钢铁企业目前面临的困境是什么？什么是目前还算赚钱的产品品种？中国目前的钢铁生产规模？怎么样学好工艺学？把握课程特点记牢基础知识认真开展实验问题学习法Schoolofmaterialandmetallurgy看考书目轧制工程学----康永林编冶金工业出版社型钢孔型设计----徐春编化学工业出版社型钢轧制技术----中岛浩卫冶金工业出版社压力加工工艺学----王廷敷冶金工艺出版社Schoolofmaterialandmetallurgy课程简介压力加工工艺学板带钢管钢型钢板、带按宽度分，规格按厚度分大部分为圆，按成型方式分经塑性成型的有一定断面形状的直条实心钢材科学，学问区别于钢管区别于板钢工作技艺工业艺术1干的漂亮。2干的巧妙质量和成本课程主题：与金属型材生产有关的工具设计、工艺参数设定、产品质量、成本控制等技术、技艺的知识体系背景知识：材料科学，加工设备和原理，生产实习感性认识学习目的：掌握型钢生产的工艺制度，能设计简单的孔型系统主要内容：24学时，两大部分。包括工艺制度介绍和孔型设计入门轧制锻造挤压拉拔Schoolofmaterialandmetallurgy认识型钢—品种作用：机械、金属结构、桥梁建筑、汽车、铁路车辆制造和造船等。占钢材总产量的50％左右规格：断面形状和尺寸的总称,形状有1500多种，尺寸规格达到3900多个典型的型钢图例称谓：直径、边长、长*宽，腰高、单位重量等等Schoolofmaterialandmetallurgy认识型钢—分类3按钢种分类国家标准91，以Cr为例，《0.3为非合金钢，0.3~0.5低合金钢，》0.5合金钢）。4按钢材的用途1按钢材断面形状复杂断面型钢简单断面型钢方、圆、扁等工、槽、角等建筑用钢，压力容器钢，桥梁用钢，汽车用钢，核能用钢，耐腐蚀钢等。普碳钢优碳钢低合金钢满足力学性能或成分即可,普碳Q235优质碳素钢65Mn，成分性能保，要控制晶粒度，S/P含量更低，表面质量好低合金钢16Mn，20MnSi以加入Mn为主，另微量元素Mo、V、Nb等合金钢不锈、耐热、高速钢、弹簧钢、合结、易切削钢、轴承钢、模具。2按钢材生产方式热轧或者冷弯。目前热轧为主，但冷弯有扩大的趋势Schoolofmaterialandmetallurgy典型的生产工艺流程钢的冶炼铁的冶炼钢的浇铸模铸钢锭连铸钢坯成品型钢型钢轧机初轧机轧钢生产系统：锭或坯与不同轧机配套组成的系统按照产品不同可以分成板带、型钢、混合、合金钢生产系统等Schoolofmaterialandmetallurgy问题学习问1：为什么型钢生产中，基本不用冷轧方法？问2：什么是型钢，主要用途？国民经济中的地位？问3：连铸为什么逐渐代替了模铸，但又在什么情况下代替不了？问4：认真研究一个建筑物内所用的钢材品种规格应知应会：品种规格，轧机命名方法，钢种和钢号Schoolofmaterialandmetallurgy轧钢生产工艺过程看似简单的轧钢生产工艺过程到底有什么技巧和技艺需要掌握呢？原料成品原料怎么选？中间过程有什么？加热轧制精整轧钢生产工艺过程的定义：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断面尺寸，长度公差力学，物理，化学主要内容Schoolofmaterialandmetallurgy工艺过程的主要内容-原料种类内部缺陷原料的选择原料的清理断面尺寸外部缺陷钢锭、钢坯和连铸坯连铸比都在80～100％方形、矩形坯和异形坯（接近成品形状）咬入条件,开口度（H/D）最后一道次允许轧制时间的长短（温降）成品长度的定尺倍数（成材率）坯料的公用性（管理）保证成品的质量（压缩比足够，性能尺寸差）或轧制愈合，或轧后探伤裂纹、结疤、重皮、表面夹杂、表面气孔、皮下气孔、皮下气泡、飞翅、飞溅、翻皮、波皱面、压痕、耳子和折叠等，振痕清理方法常用的有：火焰清理、风铲清理、砂轮清理、机械清理、电弧清理等清理费用的比较：风铲：砂轮：机械：火焰＝1：3：0.6：0.5Schoolofmaterialandmetallurgy工艺过程的主要内容-加热铁碳合金中的Fe和C可形成铁素体（F）、奥氏体（A）、渗碳体三个基本相。这些基本相以机械混合物的形式结合还可形成珠光体（P）和莱氏体（Ld)。Schoolofmaterialandmetallurgy工艺过程的主要内容-加热加热的目的：提高塑性，降低变形抗力，有利于轧制制定加热工艺制度时应考虑如下问题：(1)根据钢种的特性、断面尺寸大小和工艺特点；(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。加热温度：完全A化，A3+30~50，JE-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：加热快慢，以单位时间内的钢温变化表示。和断面尺寸，导热性有关，考虑热应力，也和炉子结构有关。应该越快越好，但注意加热质量重点掌握几个参数加热时间：它受钢种、钢料形状和尺寸、炉内布料方式、炉型结构、供热能力和采取的加热速度等许多因素的影响。确定加热时间要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。确定加热时间的经验公式：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0.3—0.4；b是边长cmSchoolofmaterialandmetallurgy工艺过程的主要内容-加热加热缺陷及其防止：缺陷主要有过热，过烧，表面脱碳，氧化，加热不均，热裂等。产生的原因主要是钢材在高温停留时间过长或加热温度过高等。减少加热缺陷的措施应该正确控制炉膛的气氛（氧化性，还原性，中性），炉膛压力（正压力，负压力），减少在高温停留时间等是减少氧化铁皮损失，防止出现过热和过烧等缺陷的重要条件。加热炉分为一段、两段、三段式氧化铁皮形式和组成Schoolofmaterialandmetallurgy工艺过程的主要内容—轧制目的：精确成型，改善性能定义：工具、变形、产品内容：1，变形制度2，变形温度3，变形速度压缩比道次分配压下量翻钢程序开轧温度终轧温度轧辊速度咬入速度抛出速度卷取速度MAS轧制法转动900Schoolofmaterialandmetallurgy工艺过程的主要内容—精整目的：控制性能、改进外形、方便包装发货定义：轧后钢材的进一步加工处理内容：1，冷却制度2，切断制度3，矫直制度4，包装检查空冷水冷油冷雾冷堆冷坑冷剪切（冷、热）锯切（冷、热）压力矫直拉伸矫直多辊矫直斜矫张力矫直包装标准入库标准检查标准5，后续特殊加工：防腐涂层、光亮、重轨的连接孔加工等Schoolofmaterialandmetallurgy制定工艺过程的依据1.产品标准（技术条件）尺寸形状：公差，外形（孔型、辊型）表面质量：光洁度，缺陷（速度、轧辊材质）性能要求：力学性能，导电，导磁，耐热，耐酸，焊接等物化性能。化学成分及高低倍组织（100倍分界）：缩孔、疏松、裂纹、晶粒度、夹杂。验收标准：取样、试验、包装、标签。2.钢种特性塑性、变形抗力、导热性、热膨胀系数，摩数系数、相图、C曲线、对缺陷的敏感性（白点、过热、脱碳）3.现场的工艺、设备条件轧机间距、吊车吨位、剪机能力、加热炉尺寸、推钢机能力、轧机强度、移钢机位置、辊道速度、精整能力。Schoolofmaterialandmetallurgy小结问1：什么是压缩比？对产品质量有什么影响？问2：首尾温差怎么产生的？对产品质量有什么影响？问3：常见原料表面缺陷有哪些？怎么确定清理方法？问4：加热的目的和要求，加热缺陷和氧化铁皮控制方法？问5：怎么确定开终轧温度？轧后控冷方法与目的？问6：根据确定工艺过程的依据，研究讨论轴承钢轧制工艺过程的各种参数。问7：轧制10号角钢，请查询一个生产企业实际所用的坯料尺寸，并分析所选尺寸的合理性。Schoolofmaterialandmetallurgy型钢生产工艺过程—开坯基本流程：坯料准备，缺陷检查，加热，轧制，剪断，冷却，精整，检查，打捆，称重，标识，入库等环节。根据产品不同分类：开坯生产、型钢生产和棒线材生产。钢水成品半成品开坯（钢坯）生产*伴随技术的发展，单纯的开坯车间已经大大减少Schoolofmaterialandmetallurgy型钢生产工艺过程—开坯坯料的选择有品种之分，但更重要的是尺寸规格的选择重要问题：料重的计算锭重和尺寸的计算切定尺严格的型材，如：钢轨、保收得率GP=glnkp保头尾温差、控制公差，用于小型和线材（温降快）GP=FVtrkpkp=1/(1-(a+b+c))，a:烧损b：切损c：取样轧废等损失Gd=GPnkd本体重量Gb=Gd(1-b%)本体体积Vb=Gb/r确定细长比（H/D）D=Vb/(H/D)确定钢锭锥度I=((A-a)/(2H))100%=tgα本体锥度H帽部容积平均直径aADSchoolofmaterialandmetallurgy型钢生产工艺过程—开坯原料选择中的原则性1重量越大越好2断面越小越好3长度越长越好钢坯采用普通的分段式加热炉钢锭或钢坯的加热钢锭采用均热炉1推钢式2步进式锭或坯的轧制1断面大2塑性差坯料的精整切断，外观，质量等单机架，或者双机架布置，可逆轧制直流或交流变频传动不带减速机和齿轮机座孔型采用箱形孔，尽量使用大压下量轧制钢锭断面高度H和辊工作直径D比值H/D大采用三角形和梯形速度图的条件Schoolofmaterialandmetallurgy型钢生产工艺过程—型材常用型材的断面形状,尺寸范围及用途品种尺寸范围/mm用途H型钢高度*宽度，宽边500*500，中边900*300，窄边600*200土木建筑，矿山支护，桥梁，车辆，机械工程钢板桩有效高度，U型500，Z型400，直线型500港口，堤坝，工程围堰钢轨单重，重轨30~78kg/m，轻轨5~30kg/m起重轨120kg/m铁路，起重机工字钢高度*宽度，100*68~630*180土木建筑，矿山支护，桥梁，车辆，机械工程槽钢高度*宽度，50*37~400*104同上角钢高度*宽度，等边20*20~200*200，不等边25*16~200*125土木建筑，铁塔，桥梁，车辆，船舰矿用钢工字钢，槽帮钢支护，矿山运输T型钢高度*宽度，150*40~300*150土木建筑，铁塔，桥梁，车辆，船舰球扁钢宽*厚度，180*9~250*12船舰钢轨附件单重，6~60kg/m钢轨垫板，接头夹板异型材车辆，机械工程，窗框等Schoolofmaterialandmetallurgy型材生产工艺过程原料：一般为钢坯或连铸坯，按照通用的计算方法选择后进行清理加热：一般为推钢式或步进式加热炉轧制：型钢轧机按轧辊的名义直径，可以分为大中小型型钢轧机。大型轧机：Ф650以上，有时把Ф750～900的也叫轨梁轧机；中型轧机：Ф350～650；小型轧机：Ф250～320。轧机布置横列式全连续一台交流电机带几架3辊水平轧机，上下线穿梭轧制，设备简单，品种灵活，投资少，不可调速，一架和末架温差大，移钢时间长，精度低，半闭口机架，孔型多L/D大，自动化程度低。时间短，速度快，可轧制小规格，轻型薄壁产品，坯料重量大，成材率高，产量高，品种少，电机多，投资大，控制系统复杂顺列式,棋盘式,半连续轧制方法普通热轧法，多辊轧法，弯轧法，热轧—纵剖法，热轧冷拨法Schoolofmaterialandmetallurgy典型型材生产工艺过程—工字钢tdbrhl=(b-d)/4r2tr1hbd工字钢成H型。腿内侧平直，腿端呈直角。h-腰高d-腰厚b-边宽（腿宽）t-边厚。与同样高度的普通工字相比，腰部厚度小，边部宽度大，又叫宽边工字钢1.截面横数大，强度高，