中厚板生产

1中厚板生产2教学目标:认识轧机类型、布置及工艺要求31轧机型式及其布置中厚钢板轧机的命名：工作辊辊身长度命名轧机所能生产成品的最大宽度是轧机规格尺寸减去200~300mm。一、轧机型式中厚钢板轧机型式有：二辊式、三辊劳特式、四辊式、万能式。41.1二辊可逆式轧机5优点：低速咬钢高速轧钢，具有咬入角大、压下量大、产量高。原料的适应性强，既可以轧制大钢锭也可以轧制板坯。缺点：二辊轧机的辊系刚度较差，钢板厚度公差大。适于生产厚规格的钢板，作双机架布置中的粗轧机座。适用范围6图2-1三辊劳特式轧机主传动示意图1-主电动机；2-飞轮；3-减速机；4-齿式联轴节；5-人字齿轮座；6-万向接轴；7-轧辊1.2三辊劳特式轧机7图2-2三辊劳特式轧机主传动示意图1-主电动机；2-飞轮；3-减速机；4-齿式联轴节；5-人字齿轮座；6-万向接轴；7-轧辊由上下两个大直径辊和中间一个小直径辊所组成，上下辊为主动辊；而中辊可升降，为从动辊，靠上下辊摩擦带动。轧机组成8轧制过程：由轧机的两个动作完成的。（1）利用中辊升降和升降台实现轧件的往返轧制；（2）利用上辊进行压下量调整，得到每道次的压下量。优点适用范围用于生产4.0～20mm中板，或者作为双机布置中的粗轧机使用。设备投资少、建厂快、轧机辊系刚度比二辊可逆式轧机大，因而生产的钢板精度也高些。缺点中辊直径小、从动，因而咬入能力较弱；轧机辊系的刚度还不够大，产品的产量和质量都差。9图2-3四辊轧机电动机直接传动轧辊的主传动示意图1-电动机；2-传动轴；3-接轴移出缸；4-接轴平衡装置；5-万向接轴；6-工作机座1.3四辊可逆式轧机10图2-4四辊轧机电动机直接传动轧辊的主传动示意图1-电动机；2-传动轴；3-接轴移出缸；4-接轴平衡装置；5-万向接轴；6-工作机座11图2-6V-H轧机的精轧机图2-5万能式轧机轧制过程示意图1.4万能式轧机12二、中厚板轧机的布置有三种：（１）单机架布置（２）双机架布置（主要布置形式）（３）半连续或连续式布置布置形式13单机架单机架中厚板轧机，一个机架既是粗轧机，又是精轧机。采用单机架生产，只要按规程勤换辊，钢板表面质量是可以保证的。因此，有些新建厂因限于产量和投资，先采用单机架，预留第二架位置，将来扩建成双机架。三辊劳特式轧机二辊式轧机四辊式轧机淘汰改造单机架14双机架双机架中厚钢板轧机呈纵列式布置，前一架为粗轧机，后一架为精轧机。优点：粗、精轧制道次分配合理、产量高；使进入精轧机的来料断面较均匀，质量好；粗轧可以独立生产，较灵活。四辊式—四辊式二辊式—四辊式三辊式—四辊式组成型式15半连续或连续式连续式中厚钢板轧机，用于大量生产薄而宽、品种单一的中厚板，不适合于多品种生产。因此，这种轧机未得到很快发展。16三、典型的中厚板车间简介图宝钢5000宽厚板轧钢车间1-板坯二次切割线；2-连续式加热炉3-高压水除鳞箱；4-精轧机；5-加速冷却装置；6-热矫直机；7-宽冷床；8-特厚板冷床；9-检查修磨台架；10-超声波探伤装置；11-切头剪；12-双边剪和剖分剪；13-定尺剪；14-横移修磨台架；15-冷矫直机；16-压力矫直机；17-热处理线；18-涂漆线172中厚钢板生产工艺图2一般中厚板生产流程18一原料••用于生产中厚钢板的原料有扁钢锭、初轧板坯、锻压坯、压铸坯和连铸板坯几种。•原料尺寸的原则是：•（1）原料的厚度尺寸在保证钢板压缩比的前提下应尽可能小。•（2）原料的宽度尺寸应尽量大，使横轧操作容易。•（3）原料的长度应尽可能接近原料的最大允许长度。种类尺寸19钢板的材质是指钢的化学成分，由于中厚钢板用途非常广泛，为了满足不同的使用条件和使用要求，中厚钢板的材质也多种多样。中厚钢板的钢种有：碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、低合金钢、弹簧钢、高速工具钢及其他各种合金钢。不同材质的钢板的材质要求参照其相关标准来规定。原料的材质20(1)原料常见缺陷及其特点连铸板坯常见的缺陷有:表面纵裂纹、表面横裂纹、星状裂纹、皮下气泡和夹杂、鼓肚、内部裂纹、中心偏析和中心疏松、非金属夹杂等。原料检查与清理21表面纵裂纹表面纵裂纹是连铸坯宽面上或角部附近沿其长度方向的裂纹。表面纵裂纹一般在结晶器中形成，在二冷区进一步发展。表面纵裂纹是由于在结晶器内生成的凝固壳不均匀，抗拉应力集中在某一薄弱部位而产生的。22表面横裂纹横向裂纹出现连铸坯宽面上时，可以扩散到整个面上，或富集成纵向带。连铸坯在结晶器中或在连铸机支承辊之间的摩擦、连铸坯在弯曲或矫直时坯壳的变形等引起的纵向拉应力。此外，在连铸坯上震动波纹的凹坑可促进横向横向裂纹的产生。23星状裂纹星状裂纹是在连铸坯表面上呈星星状的裂纹。连铸坯局部过冷或过大的冷却间歇产生的应力。24皮下气孔和夹杂皮下气孔和夹杂不规则地分布在连铸坯表面上。夹杂产生的原因：结晶器中钢液面的波动卷入保护渣或有缺陷的浸入式水口在钢液内破损。皮下气孔产生的原因：钢水脱氧不充分，或当中间包潮湿以及引锭杆头部潮湿时，最先浇注的板坯部分出现皮下气孔。25鼓肚鼓肚是指连铸坯厚度沿宽度方向的中部增大。连铸机支承辊对连铸坯的支撑不充分或没有支撑，连铸坯芯部钢水对坯壳的静压力而使得坯壳膨胀。内部裂纹内部裂纹是指矫直、弯曲或辊子压下时造成的压应力作用在脆弱的凝固界面上而使连铸坯产生的裂纹。26中心偏析和中心疏松连铸坯芯部的碳、磷、硫等元素的富集称为中心偏析。连铸坯中心附近存在许多微小的孔隙叫做中心疏松。原因：浇注温度过高，以及连铸坯液芯末端区域内夹持辊间隙调整不当都可以加重中心偏析和中心疏松。采用电磁搅拌可以减轻中心偏析和中心疏松。27非金属夹杂物在弧形连铸机或立弯连铸机中，外来和内部生产的非金属夹杂物在液芯中上浮导致表面产生非金属夹杂物。避免或减少连铸坯内非金属夹杂物的方法有减少外来杂物；减少钢水中的非金属夹杂物的；防止钢水在浇注过程中的氧化等。28(2)原料表面的清理原料表面存在的缺陷，除一些比较轻的缺陷因其在加热过程中被氧化掉，不会影响钢板质量不需清理外，尺寸超过一定限度的缺陷都需要采用某种清理方法，将其清除掉，以免影响钢板质量或造成废品。常用的清理方法有火焰清理、风铲清理、砂轮磨研、机床加工、电弧清理等。29二、加热(加热炉课程)加热炉的形式连续式加热炉室式加热炉均热炉推钢式加热炉步进式加热炉30三、轧制1除鳞（1）除鳞的作用和方法除鳞的作用是：去除板坯表面的一次和二次氧化铁皮。高压水除鳞立辊破鳞＋高压水除鳞方法一方法二31(2)除鳞机及其布置用于去除一次氧化铁皮的除鳞设备通常装在离加热炉出炉辊道较近的地方，其设备为高压水除鳞箱。去除二次氧化铁皮的高压水集管设置在粗、精轧机前后。两套除鳞装置共用一个高压水源。在辊道的上下各设有两排或三排喷射集管，喷嘴装在喷头端部，喷嘴轴线与铅垂线约成5°～15°迎着板坯前进方向布置。上集管根据板坯厚度的变化设计成可以升降的形式。除鳞贯穿整个轧制过程中。32图高压水除鳞装置示意图33粗轧阶段的主要任务：将板坯或扁锭展宽到所需要的宽度并进行大压缩延伸。2粗轧（展宽轧制）全纵轧法综合轧制法全横轧制法角轧—纵轧法展宽的方法34（1）全纵轧法：定义：钢板的延伸方向与原料(钢锭或钢坯)纵轴方向相一致的轧制方法。适用范围：当原料的宽度稍大于或等于成品钢板的宽度时采用。特点：操作简单所以产量高，轧制钢锭时钢锭头部的缺陷不致扩展到钢板的全长上去（优点）。轧件始终沿着一个方面延伸，使钢中偏析和夹杂等呈明显的带状分布，带来钢板组织和性能的各向异性，使横向性能(尤其是冲击性能)降低。35（2）全横轧法：定义：钢板的延伸方向与原料的纵轴方向相垂直的轧制方法。适用范围：用于板坯长度大于或等于钢板宽度时。特点：如果用初轧板坯作原料，那么由于初轧时轧件的延伸方向与厚板轧制时的延伸方向相垂直，因而大大地改善钢板的各向异性，显著改善钢板的横向性能。因此全横轧法经常用于以初轧坯为原料的中厚板生产。但由于受到钢坯长度规格数量的限制，调整钢板宽度的灵活性小。36图综合轧制法图全横轧法37（3）综合轧制法（横轧—纵轧法）：首先纵轧1～4道次，平整板坯（成形轧制），再将板坯转90°进行横轧，将板坯宽度延伸至钢板所需宽度（展宽轧制），然后再转90°进行纵轧（延伸轧制）。优点：板坯宽度不受钢板宽度的限制，比较灵活；轧件在横向有一定的延伸，改善了钢板的横向性能。缺点：轧件共有两次90°旋转，因此使产量有所降低；并易使钢板成桶形，增加切边损失，降低成材率。板坯横向延伸率还不大，横向性能仍然偏低。38（4）角轧—纵轧法（角轧法）定义：将轧件纵轴（长边）与轧辊轴线成一定角度送入轧辊进行轧制的方法。操作方法：控制其送入角在15°～45°范围内变化，每一对角线轧制1～2道后即更换到另一对角线进行轧制。图角轧39轧件每轧制一道，其轧后宽度计算公式：式中B1、B2——轧制前、后钢板的宽度；δ—该道次的送入角；μ——该道的延伸系数。B2=B1μ/[1+sin2δ(μ2-1)]1/240•角轧的优点：是可以改善咬入条件、减少咬入时产生的巨大冲击力，而且角轧时轧件和轧辊的接触宽度小于横轧，因而也使轧制压力减少，从而改善了板形、提高于产量。对于过窄的板坯采用角轧法可以防止轧件在导板上“横搁”。角轧—纵轧法由于使轧件在纵、横两个方向上都得到变形，因而能改善轧件的各向异性。•缺点：需要拨钢，因而使轧制周期延长，降低了产量，而且送入角及钢板形状难以控制，使切损增大、成材率降低，劳动强度大、操作复杂、难以实现自动化。•适用范围：因此角轧—纵轧法只用在用钢锭作原料的三辊劳特式轧机上。413精轧主要任务控制钢板厚度板形表面质量和性能423平面形状控制•平面形状控制：钢板的矩形化控制。•在成形轧制和展宽轧制阶段，不能认为是平面变形（即无宽展变形），轧制中轧件在横向也发生了变形，并且变形是不均匀的，轧后钢板的平面形状不再是矩形。分析431、厚板轧制的特征与平面形状厚板轧制过程可分成下述三个阶段：(1)第1阶段(成形轧制)：为了除去板坯表面清理等凸凹不平的影响，得到正确的板坯厚度，提高后面展宽轧制的精度，首先将板坯在长度方向上轧制1～4道次。(2)第2阶段(展宽轧制)：为了得到既定的轧制宽度，将板坯转动90°，沿成形轧制时的宽度方向进行轧制。(3)第3阶段(精轧)：再一次转动90°，回到板坯的长度方向，轧制到要求的厚度。44中厚板轧制过程45轧制过程中的平面形状改变a-成形轧制后；b-展宽轧制后46轧制结束时的钢板平面形状a-展宽比小，长度方向轧制比大；b-展宽比大，长度方向轧制比小472平面形状控制方法（1）MAS轧制法(日本水岛平面形状控制系统MiznshimsAutomoticPlanViewPattenControlSystem)（整形MAS轧制法）通过对轧制结束时钢板平面形状的定量预测来预防不良形状的出现，得到接近于矩形的平面形状。控制原理48例如：(1)当预报的边部形状为凸形时，在成形轧制最后一道次的厚度调整中，要使板坯中心部分薄一些。49(2)当预报的边部形状为凹形时，在成形轧制最后一道次的厚度调整中，要使板坯中心部分厚一些。50凹形头尾部形状控制的MAS轧制原理51（2）狗骨轧制法(DBR法，DogBoneRolling)与MAS轧制法基本原理相同，即是在宽度方向变化延伸率改变断面形状，从而达到平面形状矩形化的目的。在考虑DB量(即轧件前后端加厚部分的长度和压下的量)时，考虑了DB部分在压下时的宽展。52（3）差厚展宽轧制法5354（4）立辊轧制法55（5）咬边返回轧制法56（6）留尾轧制法57（7）异形形状控制轧制58作业1、MAS轧制法基本原理，它是针对最终会出现什么样的形状而提出的。并画图说明。2、狗骨轧制法基本原理，它是针对最终会出现什么样的形状而提出的。并画图说明。3、差厚展宽轧制法基本原理，它是针对最终会出现什么样的形状而提出的。并画图说明。4、立辊轧制法基本原理，它是针对最终会出现什么样的形状而提出的。并画图说明。5、咬边返回轧制法基本原理，它是针对最终会出现什么样的形状而提出的。