钢铁行业轧钢技术培训

钢铁冶金概论------轧钢钢铁工业发展一.概述二.轧制理论基础三.轧钢生产基本问题四.钢坯和型、线材生产五.板带材生产六.钢管生产主要内容一.概述1.金属成型方法2.金属压力加工的方法1.金属成型方法（1）质量减少的方法：车、刨、铣、磨、钻、剪切、气割、电切、蚀刻等；（2）质量增加的方法：铸造、电解沉积、焊接与铆接、烧结与胶结等；（3）质量保持不变的方法：金属压力加工（轧制、锻造、冲压、拉拔、挤压）。2.金属压力加工的方法★金属压力加工：金属在受到外力作用并不破坏自身完整性的条件下，稳定改变其几何形状与尺寸，从而获得所需要的几何形状与尺寸的加工方法。★金属压力加工的分类：靠压力作用使金属产生塑性变形：锻造、轧制、挤压；靠拉力作用使金属产生塑性变型：拉拔、冲压等。（1）轧制☆轧制的定义：金属在两个旋转的轧辊之间受到压缩而进行塑性变形的过程。金属可通过轧制获得一定形状、尺寸和性能。☆轧制的方式：a.纵轧b.斜轧c.横轧a.纵轧：轧件纵轴线与轧辊轴线垂直，两个工作轧辊的旋转方向相反（型线材、板带材等）；b.斜轧：轧件的纵轴线与轧辊轴线成一定的倾斜角，两个轧辊的旋转方向相同（无缝管生产）；c.横轧：轧件纵轴线与轧辊轴线平行，两个工作轧辊的旋转方向相同（圆形断面的各种轴类等回转体）。（2）挤压金属在挤压缸中受推力的作用使之从模孔中挤出的过程。挤压可分为正挤压和反挤压。正挤压反挤压（3）锻造金属在锻锤或压力机上受到压缩而产生变形的过程。（棒材、饼材、环材等）自由锻造模锻1－锤头；2－砧座；3－锻件；4－上模；5－下模（4）冲压金属板料在压力机冲头的作用下冲入凹模中的过程。（各种杯形件和壳体等）1－冲头；2－模子；3－压圈；4－产品（5）拉拔金属受前端的拉力作用使之从模孔中拉出的过程。（型材、线材和管材）二.轧制理论基础1.简单轧制与非简单轧制2.变形区的主要参数3.纵轧变形的表示方法4.纵轧时轧辊咬入轧件的条件5.纵轧时的轧制压力6.纵轧时的传动力矩1.简单轧制与非简单轧制所谓简单轧制过程是指比较理想的轧制过程。通常将具有下列条件的轧制过程称为简单轧制。（1）两个轧辊都被电动机带动，且两轧辊直径相同，转速相等，轧辊为刚性；（2）被轧制的金属上只有轧辊所施加的压力，即不存在前后拉力或推力，且被轧制的金属作等速运动；（3）被轧制的金属性质均匀一致，即变形温度一致，变形抗力一致，变形一致。（1）单辊传动的轧机，如周期式叠轧薄板轧机；（2）附有外力（张力或推力）的连续式轧机；（3）轧制速度在一个道次中发生变化的轧机，如初轧机；（4）上下轧辊直径不相等的轧机，如三辊劳特式轧机；（5）在非矩形断面孔型中的轧制，如在椭、菱、立方孔型中的轧制。生产实际中的非简单轧制情况1）轧制时的变形区：图示ABCD所围成的区域；2）接触弧长度（咬入弧长度）（l）：轧件和轧辊相接触的圆弧的水平投影长度；R－轧辊工作半径；△h－该道次的压下量，△h＝H－h。3）咬入角（α）：轧件和轧辊所接触的圆弧对应的轧辊的圆心角。4）压下量、轧辊直径和咬入角的关系△h＝D（1－cosα）2.变形区的主要参数hRlhR/3.纵轧变形的表示方法⑴绝对变形量表示方法压下量宽展量延伸量⑵相对变形量表示方法压下率宽展率延伸率%100LLl%100HhH%100BBb⑶变形系数表示法压下系数宽展系数延伸系数生产实际中根据体积不变定律hHBbLl△h＝H－h△L＝l－L△B＝b－BnFF0lFLFn01）轧辊与轧件开始接触时的受力分析4.纵轧时轧辊咬入轧件的条件a轧辊受力分析b轧件受力分析2）实现自然咬入的条件其中：咬入力TX=T·cosα推出力PX=P·sinα因为T=P·f，f=tgβ实现自然咬入的条件为：TX≥PXtgβ≥tgα或β≥α当TX＜PX时，则轧件不能实现自然咬入；当TX＝PX时，咬入临界状态（平衡状态）；当TX＞PX时，轧件可实现自然咬入。3)实际生产中,改善咬入的措施:(1)减小咬入角的方法①用楔形钢坯进行轧制,使α＜β有利于咬入；②带钢压下：以α＜β咬入后，将轧辊压下，以增加α增加压下量；③冲力送入(强迫送入)，使轧件冲向轧辊，将轧件前端压扁成楔形；（2）提高摩擦角的方法①改变轧件或轧辊的表面状态，以提高摩擦角（在轧辊上刻痕、堆焊或滚花的轧辊）；②降低轧辊咬入轧件时的速度，以增加摩擦角；③减小孔型侧壁斜度的角度。5.纵轧时的轧制压力1）轧制压力的概念通常所说的轧制压力是指用测压仪在压下螺丝下实测的总压力，即轧件塑性变形时作用在轧辊上的总压力的垂直分量。简单轧制条件下的合力方向2）轧制压力的确定FpPlBFP－轧制压力；－平均单位压力；F－接触面积，p6.纵轧时的传动力矩在轧制过程中，在主电机轴上传动轧辊所需的力矩由以下四部分组成：M∑＝MZ＋Mf+Mk+Md式中：MZ－轧制力矩，即用于轧件塑性变形所需的力矩；Mf－克服轧制时发生在轧辊轴承、传动机构中的附加摩擦力矩；Mk－空转力矩，即克服轧机空转时的摩擦力矩；Md－动力矩，即轧辊速度变化时的惯性力矩。三.轧钢生产基本问题1.轧制钢材的品种及用途2.轧钢机3.轧钢生产系统及工艺流程根据钢材形状特征的不同，可将钢材分为型钢、线材、钢板、带钢、钢管及特殊钢材等。1.轧制钢材的品种及用途1）型钢：（30％～35％）全长具有一定断面形状和尺寸的实心钢材，称之为型钢。⑴按其断面形状分：*简单断面型钢（方钢、圆钢、扁钢、角钢等）；*复杂断面型钢（槽钢、工字钢、钢轨等）。⑵按其用途分：*常用型钢（方钢、圆钢、扁钢、角钢、槽钢、工字钢等）；*特殊用途型钢（钢轨、钢桩、球扁钢、窗框钢、汽车挡圈等）。⑶按其生产方法分：*轧制型钢、弯曲型钢、焊接型钢等。简单断面型钢简单断面型钢①方钢：用断面边长尺寸的毫米数表示规格，规格范围：4～250mm，可用来制造各种设备的零部件等。②圆钢：用断面直径的毫米数表示规格，规格范围：5～350mm，Φ5.5～9mm，称为线材，用于拔制钢丝、制造钢丝绳、金属网、电焊条芯、弹簧、辐条、钉子等；Φ10～25mm，建筑钢筋、螺栓等；Φ30～200mm，机械用零件；Φ50～350mm，无缝钢管的坯料。③扁钢：用断面厚度和宽度来表示规格，厚度：4～60mm,宽度：10～200mm。薄板坯、焊管坯、机械制造业等。④六角钢：以六角形内接圆的直径尺寸表示规格，内接圆直径为7～80mm,多用于制造螺帽和工具。⑤角钢：分等边、不等边角钢两种，用边长的尺寸表示规格，规格范围：等边角钢：N02～N025（边长的1/10）不等边角钢：N02.5/1.6～N025/16(长边长/短边长的1/10）。多用于金属结构、桥梁、机械制造和造船业等。棒线材复杂断面型钢①工字钢：工字钢规格以腰高的1／10表示，一般的工字钢有N010～N063；工字钢广泛应用于建筑或其他金属结构。②槽钢：规格以腰高的1／10表示，一般的槽钢有N05～N040；槽钢应用于工业建筑、桥梁和车辆制造等。③钢轨：以每米单位重量表示。5～24kg/m，称为轻轨；24～120kg/m，称为重轨；钢轨主要用于运输，如铁路用轨、电车用轨、起重机用轨，也可用于工业结构部件。④T字钢：以腿宽表示，如腿宽200mm表示为T200，规格：T20～T400。T字钢用于金属结构、飞机制造及其它特殊用途。⑤Z字钢：以腰部的高度表示，如腰高300mm，表示为Z300；它应用于制造铁路车辆、工业建筑和农业机械等。复杂断面型钢重轨桥梁用钢奥运鸟巢2）板带钢：（50％～60％以上）板带钢是一种宽度与厚度（B/H值）很大的扁平断面钢材。（1）按制造方法分为热轧板带和冷轧板带；（2）按用途可分为锅炉板、桥梁板、造船板、汽车板、镀锡板、电工钢板等；（3）按产品厚度分为：①厚板:热轧钢板，厚4～500mm或以上，宽至5000mm，长达25000mm以上，成张供应；主要用于锅炉、造船、车辆、桥梁、槽罐、化工装置等。4～20mm，中板；20～60mm，厚板；60mm以上，特厚板。②薄板:热轧、冷轧都可生产薄板，厚0.2～4mm，宽至2800mm，可剪成定尺或成卷供应。用于汽车、电机、变压器、仪表外壳、家用电器等。③极薄带材:或者称箔材，属于冷轧产品，一般厚度为0.2～0.001mm或以下，宽度为20～600mm，以带卷供应。用于精密仪器、电容器等。板卷彩涂板冷轧镀锌板船板钢锅炉容器用钢板3）钢管：（8％～16％）凡是全长为中空断面且长度与周长之比较大的钢材称为钢管。钢管规格用其外形尺寸（外径或边长）和壁厚（或内径）表示。各种钢管的规格按直径和壁厚的组合很多，其外径最小可达0.1mm，大至4000mm；壁厚薄达0.01mm，厚至100mm.（1）按用途分为管道用钢、锅炉用钢、地质钻探管、化工用管、轴承用管、注射针管等；（2）按制造方法分为无缝钢管、焊接（有缝）钢管及冷轧与冷拔管；（3）按管端形态可分为光管和车丝（带螺纹的）管；（4）按外径和壁厚之比的不同分为特厚管、厚壁管、薄壁管和极薄壁管。★钢管的用途：无缝钢管：高压用管、化工用管、油井用管、炮管、枪管、，也用于航空、机电、仪器仪表元件等；焊接钢管：煤气管、水道用管、自行车和汽车用管等。钢管管线钢螺旋焊管2.轧钢机1）轧钢机的基本组成：轧制钢材的设备称为轧钢机。轧钢机由轧辊、工作机架、齿轮机座、联接轴和联轴节、主电机等组成。（1）轧辊：1－辊身；2－辊颈；3－辊头（2）工作机架a－闭口式机架(初轧机和板材轧机)b－开口式机架（型钢、线材轧机）2）轧钢机的分类：（1）按轧机的用途分类①初轧机：以轧辊直径大小命名，例如：1150初轧机；②型钢轧机：以轧辊直径或齿轮机座中的人字齿轮的节圆直径来表示，例如:800轧机；③板带钢轧机：以轧辊的辊身长度来表示，例如：1700板带钢轧机；④钢管轧机：以能轧钢管的最大外径来表示，例如：140轧管机组；⑤特种轧机：轧制车轮、轮箍、钢球、齿轮、轴承环等。（2）按轧辊的装配形式分类:①水平式轧机：轧辊水平放置的轧机，例如二辊轧机、三辊轧机、四辊轧机、十六辊轧机等；②立式轧机：轧辊垂直放置的轧机；③万能轧机：工作机座中即布置水平辊又布置立辊的轧机；④斜辊轧机：轧辊倾斜放置的轧机。（3）按轧辊的排列方式分类：可逆式750轧机中轧650×4架精轧400×6架棒线材连轧机厚板轧机3轧钢生产系统及工艺流程轧钢生产系统板带钢生产系统型钢生产系统混合生产系统合金钢生产系统原料准备加热轧制精整热处理钢锭、钢坯、连铸坯变形温度变形程度变形速度加热温度加热速度加热时间冷却、矫直、热处理、检查等工序轧钢工艺流程现代钢铁生产流程一览四.钢坯和型、线材生产1.钢坯生产2.型钢生产3.线材生产1.钢坯生产钢坯的生产方法轧制法锻压法连铸法在初轧（或开坯）机上将钢锭轧成各种断面形状的钢坯，最早采用。用锻锤（或水压机）把钢锭锻制成各种钢坯，多用于合金钢坯上。采用连续铸造法直接把钢水浇铸成各种断面形状和尺寸规格的钢坯。初轧的工艺流程钢锭均热初轧火焰清理剪切冷却钢坯精整板坯、大方坯小方坯剪切钢坯轧制弧形连铸机工艺流程示意图1－盛钢桶；2－中间罐；3－结晶器；4－夹棍；5－冷却水喷嘴；6－拉矫装置；7－切割装置；8－铸坯；9－二次冷却区981234675连铸坯生产2.型钢生产1）型钢生产的工艺流程坯料加热轧制切断切断冷却热处理检查捆扎出厂清理矫直精整2）型钢轧机的布置a单机座b横列式c棋盘式d越野式e顺列示f半连续式g连续式1-电机2-减速机3-齿轮座4-轧机棒材连轧生产线3.线材生产原料准备称重装料加热粗轧剪头中轧剪头预精轧剪头精轧水冷吐丝空冷集卷检验包装称重挂牌卸卷入库1)生产工艺流程2)线材轧机的布置形式a－横列式人工操作b－二列式围盘操作c－半连续式围盘操作d－半连续复二重式e－连续式平－立粗轧机组f－连续式45°无扭精轧机组线材生产五.板带材生产1.中厚板生产2.热轧薄板带钢生产3.冷轧板带钢生产1.中厚板生产我国现有中厚板轧机23套，其中宽厚板轧机3套，辊身长度4m以上轧机仅2套。轧机规格及技术装备水平与国外相比，