《轧钢工艺学》.

上午11时9分封面河北联合大学上午11时9分绪论一、课程性质、学习目的和意义二、轧钢工艺1、轧制工艺实质？2、为什么是轧钢？三、授课内容上午11时9分绪论1、轧制工艺基础2、型材、棒线材生产3、板、带钢生产4、管材生产工艺和理论上午11时9分Ⅹ上午11时9分7.1轧材的种类黑色金属（Fe、Mn、Cr及其合金，一般将黑色金属统称为钢铁），可为板材、带材、型材、线材、管材等。有色金属（Cu、Al、Ti)一般型材用挤压方法生产、尺寸精确，而且它变形抗力低。板带及大批量、尺寸精度要求不高时，才采用轧制方法生产。Ⅹ7.1上午11时9分轻金属（Al、Mg等）稀有金属（W、Nb等)贵金属（Au、Ag等）半金属(Si、As）铁碳合金-钢材是应用最广泛的金属材料，而大部分的钢材都是通过轧制的方法得到的，因此，我们重点学习轧钢生产工艺。Ⅹ上午11时9分一.钢材按钢种可分为（A7,Q235,45#,36Mn2Si）1.普通碳素钢甲类钢：只保证力学性能（A）（A0-A7）镇静钢乙类钢：只保证化学性能（B）（A0F-A7F）沸腾钢特种钢：既保证化学性能又保证力学性能（C）2.优质碳钢（碳素结构钢）Ⅹ上午11时9分同时保证化学成分和机械性能，且S、P等含量比普碳钢要少。分普通含Mn量和高含锰量钢两类：普通含Mn量的钢：又称为“号钢”，用钢中平均含C量的万分数表示：如：45#平均含炭量为0.45%45#15#60#含Mn量较高的钢：除用两位数字表示钢的含碳量外，另附一个Mn字在后面。Ⅹ上午11时9分如：20Mn含C约0.2%Mn0.7~1.0%约1%65Mn含C约0.65%Mn0.9~1.3%约1%3.合金钢按用途：结构钢、轴承钢、工具钢、不锈钢、耐热钢、弹簧钢、易切削钢、高速钢等按退火后钢的金相组织：亚共析钢、共析钢、过共析钢、莱氏体钢Ⅹ上午11时9分按空冷后钢的金相组织：珠光体类、马氏体类、贝氏体类、奥氏体类及铁素体类按钢中主要合金元素的类型：锰钢、硅钢、硼钢等按合金元素总量的多少：低合金钢、中合金钢、高合金钢等表示方法：36Mn2Si平均含碳量用元素符号之前数字的万分之几表示0.36%Ⅹ上午11时9分冶金元素的含量用元素符号后面数字的百分之几表示，如Mn的含量2%，Si1%工具钢例外：当平均含碳量=1.00%时，含碳量不再标出。（一般工具钢含碳量较高）平均含碳量1.00%时，含碳量以元素符号之前数字的千分之几表示如9Mn2V含碳量为0.9%Mn2%V1%Ⅹ上午11时9分滚动轴承钢：含Cr量的千分之几表示，并冠以“G”GCr15：G表示滚动轴承钢，含Cr量1.5%二.按断面形状分：1.板带钢按生产方法分：热轧板带、冷轧板带按产品厚度分：薄板、中厚板、箔材Ⅹ按用途分：锅炉板、桥梁板、汽车板等上午11时9分板带钢产量在工业先进国家占钢材总量的50%~60%在我国占30%多2.型线材：Ф4.6~Ф50mm型钢品种最多：按用途分：常见型材（方、圆、角、工、槽）专用型钢（钢轨、钢桩、窗框钢等）按断面形状：简单断面，复杂断面简单断面：过其横断面轮廓上任意点作切线一般不交于断面之中Ⅹ上午11时9分按生产方法分：轧制型钢、焊接、弯曲型钢除上述一些品种外：周期断面型钢和特殊断面钢材周期断面：螺纹钢、竹节钢特殊断面：钢球、车轮轮毂等工业先进国家，型材产量占30%~35%，我国占50%以上。3.钢管：按用途分：输送管、锅炉管、钻探管、注射针管等Ⅹ上午11时9分按生产方法分：无缝钢管、焊接管、冷轧管、冷拔管等工业发达国家产量占10%~15%，我国约占8%~10%用轧制的方法生产钢材，有其优点：生产效率高，最适合于大批量生产，质量好，金属消耗少，生产成本低。Ⅹ上午11时9分7.2轧钢生产系统及生产工艺流程一.在介绍轧钢生产系统之前，首先介绍模铸和连铸模铸：将钢水浇铸在一个个钢锭模内，钢水冷却凝固后脱模成为钢锭，然后送到轧钢车间，经加热后用初轧机（或开坯机）将其轧制成多种规格的钢坯，然后再经成品轧机轧制成各种钢材。Ⅹ这种生产方法仍在钢材生产中占着重要地位。上午11时9分连铸：将钢水直接浇铸成一定断面形状和规格钢坯的连续铸钢生产连铸坯的过程。中间罐：贮存一部分钢水，保证连续铸钢，减小钢水注入后结晶时产生的冲击力稳定钢流和分流，分离钢水带下的炉渣和非金属夹杂物。Ⅹ上午11时9分结晶器：无底水冷装置，强制钢锭迅速冷却，规定铸坯形状。夹送辊：防止铸坯因为内部钢液静压力的作用产生“鼓肚”，对铸坯运动起导向作用。拉矫机：拉辊：拉着钢坯向前运动。矫直辊：对铸坯表面平整矫直。模铸与连铸生产过程的比较如图7-3所示Ⅹ上午11时9分清理整模间冷却间涂油间均热初轧脱模铸锭盛钢桶炼钢加热钢坯轧制钢材连续铸锭图7-3模铸与连铸过程比较Ⅹ上午11时9分连铸的优点：1.简化生产工序连铸可直接得到一定断面形状的铸坯，省去了整模铸锭、脱模、均热、初轧开坯等工序。2.节约金属、成材率高钢锭头部有缩孔，轧材时必须切除，在钢锭模内钢液由下向上、由外向里凝固，体积缩小，最后在头部形成缩孔和疏松，在缩孔区存在有较多较大夹杂物，必须切除。3.节能连铸省了一次加热、一次轧材（初轧开坯）Ⅹ上午11时9分连铸的优点：Ⅹ4.改善劳动条件，提高劳动生产率。连铸自动化程度高，省去大量人力。铸锭从整模、铸锭、脱模、初轧都穿插人工操作，自动化程度低，工人劳动条件差。5.质量好与铸锭比，连铸坯内部组织均匀、致密、偏析少、性能稳定，表面缺陷少。6.生产成本低连铸设备简单，省去初轧机，均热炉，并节约了燃料动力和人力，可连续化、大规模生产。上午11时9分1.生产小批量、多规格坯料不灵活。（需更换结晶器，结晶器价格昂贵，连铸机设备较复杂，对管理和操作的技术水平要求较高，不适合经常更换）Ⅹ连铸的缺点：2.沸腾钢、高合金钢的连铸还有一定困难。上午11时9分二什么叫轧钢生产系统在组织生产时，根据原料来源、产品种类及生产规模的不同，将初轧机或连铸机与各种成品轧机配套设置，组成各种轧钢生产系统。按产品种类分为板带钢、型钢、合金钢和混合生产系统。1.板带钢生产系统：生产钢板或带钢，年产量数百万吨，生产规模大，宽带钢热连轧机达500~600万吨/年。宽厚板轧机达100~200万吨/年Ⅹ上午11时9分2.型钢生产系统：与板带钢生产系统比生产规模不是很大根据规模可分为：大型生产系统：100万吨/年以上中型生产系统：30~100万吨/年小型生产系统：30万吨/年以下3.混合生产系统：既生产板带又生产型钢、钢管。这种生产系统较多，满足多品种的需要。Ⅹ上午11时9分4.合金钢生产系统：产量不大，而品种繁多，一般为中、小型型钢生产系统。三．生产工艺流程生产工艺流程，即生产过程。由于碳素钢与低合金钢的钢种特性相似，故其流程基本一样。Ⅹ上午11时9分Ⅹ上午11时9分重点了解：1.使用连铸坯为原料的生产工艺过程与使用铸锭为原料的工艺过程有那些不同？2．合金钢生产工艺过程与普通钢生产工艺过程有何不同？（多哪些工序？为什么？）Ⅹ3.冷加工生产工艺过程有何特点？为什么？上午11时9分Ⅹ8上午11时9分什么叫轧制生产工艺过程？由锭或坯轧制成符合技术要求的轧材的一系列加工工序的组合。组织生产工艺过程，确定加工工序，首先要保证生产出的产品符合质量要求（或称技术要求），同时要尽量提高产量、降低消耗，这就是我们常说的“优质、高产、低消耗”，如何“优质、高产、低成本”的生产出符合技术要求的轧材，是制定工艺流程的总任务和总依据。8.1轧材产品的技术要求和产品标准一、轧材的技术要求Ⅹ8.1上午11时9分为了满足使用上的要求，对轧材提出的必须具备的规格和技术性能，包括：形状、尺寸、表面状态、机械性能、物理化学性能，金属内部组织和化学成分等方面的要求。轧材技术要求是由使用单位按用途的要求提出来的。我们生产的钢材，都有用户使用。用户根据使用的要求提出品种规格的要求（如：建筑桥梁需钢梁——工字钢，需要多大的规格），同时还提出其他要求：表面质量（裂纹、结疤、重皮，氧化铁皮），钢材机械性能（强度、塑性、韧性），工艺性能（弯曲、冲压、焊接等），物理化学性能（磁性、抗腐蚀性能等）。Ⅹ上午11时9分二、产品标准：钢材技术要求是由使用单位按用途的要求提出来的，使用单位很多，不可能一个用户提一个要求来进行生产，用户提出的要求要根据当时生产的技术水平和经济性来制定成产品的标准，然后钢厂按标准来生产。各种轧材的使用范围不同，有大、有小，因此各种产品标准也有不同的适用范围，有企业标准、地方标准，国家标准。企业标准：几个企业之间根据使用要求和生产条件相互协商而定的标准，适用于承认该协议的各企业。如：汽车制造厂的轮网钢就是企业标准。Ⅹ上午11时9分地方标准：某些只在局部地区通用的产品所制定的标准。如：矿山用的钢轨适用于一定地区国家标准（部颁标准）：使用范围广，很多厂生产，制定出适合全国各生产的标准。钢材产品标准一般包括：品种（规格）标准，技术条件，试验标准，交货标准。Ⅹ上午11时9分品种（规格）标准：主要规定轧材形状和尺寸精度方面的要求，形状要正确，不能有歪扭，弯曲不直，表面不平等缺陷，尺寸精度是尺寸偏差的大小，一般按负公差轧制，实际上对轧制精确度的要求提高一倍，而且节约金属，但有些轧材在使用时还要经过加工处理工序，为给加工留余地，常按正偏差交货。Ⅹ上午11时9分技术条件：表面质量，钢材性能，组织结构及化学成分等。表面质量：要求表面缺陷少，表面光洁平坦。表面缺陷有表面裂纹、结疤、重皮和氧化铁皮。性能要求：机械性能，工艺性能及特殊物理化学性能。机械性能指强度、塑性、韧性，硬度等。工艺性能指弯曲、冲压、焊接性能等。物化性能：磁性，抗腐蚀性能等。Ⅹ轧材性能主要取决于轧材的组织结构和化学成分，因此规定了化学成分的范围，并提出金属组织结构方面的要求。上午11时9分试验标准：试验时的取样部位，试样形状、尺寸，试验条件，试验方法。交货标准：交货时包装，标志方法，质量证明书内容。8.2金属与合金的加工特性通过自学了解碳素钢与合金钢在塑性，变形抗力，导热系数，摩擦系数，相图，淬硬性及对某些缺陷的敏感性有何不同之点以及为什么？Ⅹ上午11时9分8.3轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响基本工序：原料的清理准备→加热→轧制→冷却→精整→检查8.3.1原料的选择及准备在轧钢生产中，一般常用的原料为钢锭、轧坯和连铸坯，也有采用压铸坯的。以上几种原料的优缺点及适用情况见表8—2P109要求能够掌握Ⅹ上午11时9分原料优点缺点适用情况铸锭不用初轧开坯，可独立生产金属消耗大、成材率低、不能中间清理、压缩比小、偏析重、质量差、产量低无初轧及开坯机的中小型企业及特厚板生产轧坯钢材质量好、成材率比用扁锭时高、钢种不受限制、坯料尺寸规格可灵活选择需初轧开坯、使工艺和设备复杂化、消耗和成本高、比连铸坯金属消耗大、成材率小大型企业钢种品种较多及规格特殊的钢坯可用横轧方法生产厚板连铸坯简化生产及设备、使成材率高金属节约6%~12%以上、大幅降低能耗和成本约10%、比初轧坯形状好、短尺少、成分均匀、坯重量可大、节约投资和劳动力、易于自动化只适用镇静钢、钢种受限制、压缩比也受限制、不太适用生产厚板、受结晶器限制规格难灵活变化、连铸工艺掌握难适用大、中、小型联合企业品种较简单的大批量生产受压缩比限制、适用于生产不太厚的板带钢Ⅹ上午11时9分压铸坯金属消耗小、成坯率可95%以上、质量比连铸坯还好、组织均匀致密、表面质量好、设备简单投资少、规格变化灵活性大生产能力较低、不太适应大型企业大规模生产、连续化较差适用中小型企业及特殊钢生产说明：连铸坯的优点很多，是发展方向，但是还不能完全取代铸锭，一个重要的原因就是初轧开坯生产钢锭的尺寸规格可以灵活，如：鞍钢有初轧，又生产板坯，又生产方坯（同时生产），而用连铸则办不到，同时连铸坯受钢种限制。Ⅹ上午11时9分选择原料应注意的问题：1．要考虑质量和产量选取适当的坯料尺寸，在保证压缩比的前提下，尽量减少轧制道次以提高产量，（断面大需要的道次多）压缩比=成品断面尺寸（面积）坯料断面尺寸（面积）2.考虑经济效益和生产的可能性的条件下要