型钢工艺学

课程简介型钢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干的巧妙课程主题：与型钢生产有关的技术、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即可,普碳Q235优质碳素钢65Mn，性能外，要控制晶粒度，S/P含量，表面质量低合金钢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、矩形坯和异形坯咬人条件最后一道次允许轧制时间的长短成品长度的定尺倍数坯料的公用性保证成品的质量轧制愈合和轧后探伤裂纹、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＝1：3：0.6：0.5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)。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。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：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cm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900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整理内容：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缓冷剪切（冷、热）锯切（冷、热）压力矫直拉伸矫直多辊矫直斜矫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制定工艺过程的依据产品标准（技术条件）尺寸形状：公差表面质量：光洁度，缺陷性能要求：σs等力学性能。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：缩孔、疏松、裂纹、晶粒度、夹杂。验收标准：取样、试验、包装、标签。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）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。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型钢生产工艺过程—开坯坯料的选择有品种之，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aAD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型钢生产工艺过程—型材原料：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，一架和末架速差大，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，热轧冷拨法型钢生产工艺过程—型材重轨生产工艺过程型钢生产工艺过程—棒线材认识棒线材以盘卷形式交货的热轧圆钢，热轧品种中断面最小的一种。直径：Φ5～Φ42常用Φ5.5～Φ25断面：方，圆，六角，异形重量：80～160千克500千克3000千克钢种：以碳素和低合金钢为主。软线，硬线，合金（琴线，电阻线），有色用途：直接使用，二次加工生产技术发展历史1860年在比利时出现线材轧机，坯料重23KG,长90M，轧速4.6M/S50～60年代中期，自动化，计算机技术发展，连续活套和全连轧，采用水平－立式交替布置，坯重315公斤，轧速21～27M/S1966年第一套高速无扭轧机在加拿大钢铁公司生产，23架轧机，坯重725公斤，46.6m年产量18万吨90年代后期，发展顶峰，天津钢厂，26架轧机，摩根型，设计120m/s，年产35万吨，50％Ф5.5质量控制椭圆度及尺寸精度，表面质量，组织性能型钢生产工艺过程—棒线材原料初轧坯或连铸坯。断面尽可能小，长度尽可能大（重量大），随着轧机能力的提高，目前的轧件断面也在增加，已达150mm或者更大，最长22m。坯料重可以提高成材率，提高产量，减少设备冲击。例如420和1800公斤坯料相比，成材率分别为97.35%和98.82%.由于轧后成卷供应，不能进行探伤，所以对原料要求较严格，表面要清理，内部要探伤加热采用测进侧出或端进侧出步进式加热炉，和轧机紧靠，头部轧制，尾部在炉内加热，高于头部20℃，快速加热，无氧化加热轧制小辊径（150～220mm)，有利于延伸和降低轧制力高转速（有利于减少温降，提高产量和成材率），9000n/m多机架(采用单道次轧制)，一般21～28架轧机，过多不好，过少也不好细分工（粗轧）低速、大变形，0.3m/s左右。中轧：成品和调整断面。精轧：单槽、多线、高速、小变形，保证温度和精度，速度达130~140m/s。轧机结构：作为高速无扭线材轧机孔型系统基本都是采用椭圆－园孔型系统。精整型钢生产工艺过程—棒线材STELMOR连续冷却线，在下部有风机鼓风，上部有保温盖，根据不同的钢种采用不同的工艺，灵活，节能。采用轧后穿水冷却快速降温，经过吐丝机后平铺在输出辊道上，后部又是风冷线。其它冷却线不常用，但各有特色孔型设计基本知识认识孔型定义：两个或两个以上带槽轧辊在轴面上形成的孔开口孔，辊缝在孔型周边上闭口孔，辊缝在周边外半闭口孔，控制孔用，辊缝靠近底部或顶部开坯孔型，（延伸，粗轧，压缩）高温大压下，缩小断面，形状变化不大毛轧孔，（荒轧，造型，成型）断面雏形，不均匀变形大精轧孔，（预轧，成前）3～5个孔，调整尺寸成品孔，最后轧出，获得技术要求的热尺寸孔型分类按用途按配置孔型设计基本知识孔型的组成要素辊缝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.实用性高；提高辊强，s↑,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.（异型断面）,辊环接触,辊面不接触参考数据:开坯s=0.03D,毛轧s=0.02D,精轧s=0.01D～0.05D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。增加轧辊寿命，重车量与斜度的关系：△D=2a/sinφ。异形孔中可以增大侧压量△hc=△hzsinφ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参考数据:初轧30%--50%精轧5—10%，延伸箱孔:10—20%槽口槽底孔型设计基本知识孔型的组成要素圆角:孔型角部的圆弧,分内（槽底）、外圆角（槽口）作用:减少角部温降，引起的磨损和角部开裂内减少角部应力集中，提高轧辊强度调整孔型实际面积和尺寸，改变宽展量和充满度防止耳子出现尖锐折线，形成折迭外防止咬入不正时辊环切割轧件，出现表面缺陷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，以便于调整不同外圆角对轧件尺寸的影响孔型设计基本知识孔型的组成要素锁口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。参考数据：m=r1+2—8mm调整量槽底凸度f：箱形孔型将槽底作成梯形或弧形凸起作用：轧件在