轧钢生产工艺--ppt课件

胡彬2014年12月4日第三讲轧钢生产材料成型及控制工程系钢铁工业钢铁制造流程：主要包括炼铁、炼钢、连铸、轧钢等环节。2钢铁工业3轧钢轧钢：连铸坯、钢锭或钢坯被两个互逆转动的轧辊拉入变形区在轧辊的辗压下产生塑性变形以得到我们所需要的各种形状和尺寸的钢材的过程。4轧钢轧制的任务：一方面是通过成形，改变轧件形状和尺寸；以得到需要的形状如钢板、带钢、钢管、线材以及各种型钢等钢材产品；（高精度的轧制成形，生产高精度钢材，以部分和完全替代机加工）另一方面同时还要改善金属的组织结构和内部质量，并使之获得一定的机械和物理和化学性能。（实施控轧控冷，进行组织结构的优化，提高钢材的性能，减少后续的热处理，以节能降耗）5轧钢轧制加工的特点：成形效率高，适于规模化生产节约金属，材料的利用率高压力作用下的塑性成形，能获得更致密的内部组织结构来确保其获得更高的性能可获得较高的加工精度和工件强度6轧钢产品板材7轧钢产品带卷8轧钢产品重轨9轧钢产品棒材10轧钢产品高速线材11轧钢产品拉丝材12轧钢产品管材13轧钢产品型材金属制品钢管钢卷14轧制基本原理变形区和变形变形区：轧件承受轧辊作用发生塑性变形的空间区域。变形量：用以表示变形前后轧件三维尺寸改变的线变形量。高度：△h=H-h宽度：△b=b-B长度：△l=l-L变形系数：相应的线尺寸比值。压下系数：η=H/h宽度系数：ω=b/B延伸系数：μ=l/L体积不变：η=ω×μ15轧制基本原理轧制运动学轧制运动学：轧辊运动（主动），轧件运动（被动），轧制过程中轧件非刚体运动，而是在边运动边变形，金属变形之间关系。轧制中受变形影响，轧件运动与轧辊运动不等的现象称为滑移。多数轧制中伴随轧件纵向延伸所发生的都是轧件的出口速度大于轧辊的出口线速度，即前滑。%100vvvShh16轧制基本原理轧制运动学前滑的影响因素轧辊直径的影响：前滑随轧辊直径增大而增大；摩擦系数的影响：摩擦系数越大，前滑值越大。相对压下量的影响：前滑随相对压下量增大而增大，轧件厚度是的影响：当轧后厚度h减小时，前滑增大轧件宽度的影响：随宽度增加前滑值也增加；但宽度大于40mm时，宽度增加时，其前滑值则为一定值。张力对前滑的影响：前张力增加时，使前滑增加；后张力增加时，使前滑减小。17轧制基本原理连轧的基本理论作为一种高效的轧制方式，连轧已广泛应用于各种钢材的轧制中。连轧：是指轧件同时在两架以上多架顺序排列的轧机机座中进行的轧制，各机座通过轧件而相互联系、相互影响、相互制约。从而使轧制的变形条件、运动学条件和力学条件具有一系列特点。18轧制基本原理CvFvFvFnn2211连轧的基本理论连轧关系与连轧常数：为保证连轧过程的正常运行，必须使通过连轧机组各个机座的金属秒流量保持相等，此即所谓连轧过程秒流量相等原则，即：CSnDFSnDFSnDFnnnn11122221111111222(1)(1)(1)hhnnhnhVShVShVS…连轧变形与速度关系：n＞F＞＞F＞FF321n＜v＜＜vv21n＞h＞＞hh2119轧制基本原理连轧的基本理论影响连轧的因素：各道轧件轧后的断面面积（温度、压力、磨损等）转速的影响（控制连轧关系积极因素）前滑的影响（张力、压力、速度等）轧辊工作直径的影响（磨损）20轧制基本原理连轧的基本理论连轧常数与拉钢系数：因为轧件温度、孔型磨损、摩擦系数以及其他影响前滑与轧件断面面积变化的因素在不断地变化。在实际生产的连轧中，是不可能达到理论上的连轧状态，为了让实际的轧制过程能够顺利进行，常常是通过调速来有意识地采取堆钢或拉钢的方式来控制和协调连轧关系。现在连轧机采用微张力连轧，活套无张力连轧、大张力连轧21轧制基本原理1111111nnnnnnnnnnnCCSnDFSnDFK连轧的基本理论连轧常数与拉钢系数：堆拉关系的量化参数：堆拉系数堆拉率%1001%1001%100111KCCCCCnnnnnn22轧钢设备实现轧制过程的设备泛指完成轧材生产全过程的各种装备，包括有：主要设备：指主要担负轧制变形任务的各种轧机辅助设备：热工设备剪切设备矫直设备收集整理设备运输设备冷却设备各种配套的电气控制设备23轧机结构和传动轧机：是以实现金属成形为目的，在旋转的轧辊间以压力使金属产生塑性变形的主成形设备。轧机的机械结构特点：都有一对旋转的轧辊轧机的分类：按辊系结构（辊数、轧辊空间布置和辊型）构成了满足不同轧制产品变形需要的各种形式的轧机。24轧机结构和传动二辊轧机板带轧机①轧辊水平布置的轧机二辊刻槽的型钢轧机25轧机结构与传动各种四辊轧机板带轧机26轧机结构与传动冷轧板带六辊轧机27轧机结构与传动冷轧带钢多辊轧机28轧机结构与传动②轧辊垂直布置的立辊轧机29轧机结构与传动③水平辊和立辊的万能轧机型钢万能轧机板带万能轧机30轧机结构与传动④轧辊倾斜布置的斜轧机二辊斜轧穿孔机31轧机结构与传动④轧辊倾斜布置的斜轧机三辊斜轧穿孔机32轧机结构与传动行星轧机33轧机结构与传动摆式轧机34轧机结构与传动35轧机结构与传动36轧机结构与传动现代轧钢机由：工作机座（压下装置，弯辊和窜辊装置）传动装置主电机及控制系统组成37轧机结构与传动38轧机结构与传动39轧机结构与传动轧机的主要控制系统：轧机的控制系统基本都是通过对轧辊的控制来实现对轧制状态的控制确保轧制精度和质量。如：主电机调速系统：控制轧辊转速控制轧制速度压下系统：电动和液压和电-液双压下装置轧辊辊型控制系统：弯辊和窜辊、轧辊的冷却控制等快速换辊装置：40轧机结构与传动41轧机结构与传动42轧钢工艺与控制轧制工艺按轧制产品的种类主要分：板带轧制工艺型钢、棒、线材轧制工艺管材轧制工艺特种轧制工艺由于其轧制产品的种类和技术要求的不同，所以其工艺和设备控制要求也不同43轧钢工艺与控制板带钢轧制工艺与控制板带材产品特点板带材产品特点：外形扁平，宽厚比大，单位体积的表面积大。由于其使用面广，故称“万能钢材”。其规格主要以厚度尺寸不同分，特厚板、厚板、薄板、极薄板等。44轧钢工艺与控制板带钢轧制工艺与控制板带材生产特点（1）板带材是用平辊轧出，改变产品规格简单易，易于实现全面计算机自动控制；（2)带钢的形状简单可成卷生产，由于用量大，故必须而能够实现高速度的连轧生产；（3）由于宽厚比和表面积大，故轧制压力很大，不仅使轧机设备复杂庞大，也使产品厚、宽尺寸精度和板形控制技术及表面质量控制技术变得十分困难和复杂。45轧钢工艺与控制板带钢轧制工艺与控制板带材技术要求（1）尺寸精度要求高（厚度、宽度和平面形状）（2)板形要好（板形要平坦，无浪形瓢曲）（3）表面质量要好（4）性能要好（机械性能、工艺性能和某些钢板的特殊物理或化学性能）46轧钢工艺与控制板带钢轧制工艺与控制中厚板生产工艺与控制（1）轧制方式和轧机中厚板轧制以单张可逆轧制为主轧机：二辊、四辊可逆轧机、万能式轧机（配立辊）单机或双机顺列布置。47轧钢工艺与控制板带钢轧制工艺与控制中厚板生产工艺与控制（2）中厚板生产工艺流程板坯准备—板坯加热—除鳞—粗轧—中间坯水幕冷却—精轧—热矫直—冷却—精整—热处理48轧钢工艺与控制板带钢轧制工艺与控制中厚板生产工艺与控制（2）中厚板生产工艺流程粗轧轧制方式：横轧—纵轧和立辊侧压相配合主要任务：整形（平面形状的控制）、宽展和延伸，同时尽量采用大压下，以此来细化晶粒，提高产品的性能。精轧轧制方式：纵轧主要任务：延伸和质量控制（厚度、板型、性能及表面质量控制）49轧钢工艺与控制板带钢轧制工艺与控制中厚板生产工艺与控制（3）中厚板的控制轧制技术变形控制方面：平面形状控制：采用钢板平面形状自动控制轧法，提高轧板的平面形状的矩形化率，以控制切边损失，提高成材率。主要是对压下规程的优化，轧制方式的优化（平辊横—纵轧和立辊轧制的配合），平面形状预测数学模型，PSG板形识别系统等，通过计算机在线对钢板平面形状进行自动控制。50轧钢工艺与控制板带钢轧制工艺与控制中厚板生产工艺与控制（3）中厚板的控制轧制技术变形控制方面：厚度自动控制：通过液压下AGC系统来控制钢板的厚度精度板凸度和板型控制：采用工作辊交叉（PC）或窜辊技术（HCW或CVC）控制技术，实现控制钢板的凸度和板形。51轧钢工艺与控制板带钢轧制工艺与控制中厚板生产工艺与控制（3）中厚板的控制轧制技术性能控制方面：控温轧制：通过中间坯水幕冷却、轧机水冷系统和测温仪控制精轧温度控制冷却：根据钢板的钢种和性能要求采用不同的控制冷却（速度、冷却方式等），以调整其内部的组织结构，以获得更好的性能。52轧钢工艺与控制板带钢轧制工艺与控制中厚板生产工艺与控制（3）中厚板的控制轧制技术剪切工艺控制方面：剪切机和与之相配合的剪切线板形形状测量装置（PSG）实现最优化化的剪切，减少切损量，提高成材率。53轧钢工艺与控制板带钢轧制工艺与控制中厚板生产工艺与控制（4）中厚板生产计算机在线控制功能从入炉到成品入库的钢料跟踪按轧制节奏控制板坯装、出炉并设定和控制加热温度计算最佳轧制制度，设定压下规程进行厚度自动控制计算液压弯辊设定值控制轧制道次和停歇时间，以控制终轧温度精整线各工序的程序控制（热矫、剪切等）54轧钢工艺与控制板带钢轧制工艺与控制热轧带钢生产工艺与控制（1）轧制方式和轧机形式常规热连轧带钢生产55轧钢工艺与控制板带钢轧制工艺与控制热轧带钢生产工艺与控制（1）轧制方式和轧机形式常规热连轧带钢生产56轧钢工艺与控制板带钢轧制工艺与控制热轧带钢生产工艺与控制（1）轧制方式和轧机形式薄板坯连铸连轧带钢生产57轧钢工艺与控制板带钢轧制工艺与控制热轧带钢生产工艺与控制（1）轧制方式和轧机形式薄板坯连铸连轧带钢生产58轧钢工艺与控制板带钢轧制工艺与控制热轧带钢生产工艺与控制（1）轧制方式和轧机形式薄板坯连铸连轧带钢生产59轧钢工艺与控制板带钢轧制工艺与控制热轧带钢生产工艺与控制（2）连铸与轧制的衔接形式钢铁生产工艺流程正在朝着连续化、紧凑化、自动化的方向发展。实现钢铁生产连续化的关键之一是实现钢水铸造凝固和变形过程的连续化，亦即实现连铸—连轧过程的连续化。连铸与轧制的连续衔接匹配问题包括产量的匹配、铸坯规格的匹配、生产节奏的匹配、温度与热能的衔接与控制、钢坯表面质量与组织性能的传递与调控等多方面的技术，其中产量、规格和节奏匹配是基本条件，质量控制是基础，而温度与热能的衔接调控则是技术关键。60轧钢工艺与控制板带钢轧制工艺与控制热轧带钢生产工艺与控制（2）连铸与轧制的衔接形式按连铸坯温度的不同，以及连铸机和有关轧机的设备布置不同，可以有不同的连铸与轧制的衔接形式。连铸坯直接轧制连铸坯热送直接轧制连铸与轧制的衔接形式连铸坯直接热装轧制连铸坯热装轧制冷坯装炉轧制61轧钢工艺与控制板带钢轧制工艺与控制热轧带钢生产工艺与控制（2）连铸与轧制的衔接形式62轧钢工艺与控制板带钢轧制工艺与控制热轧带钢生产工艺与控制（2）连铸与轧制的衔接形式63轧钢工艺与控制板带钢轧制工艺与控制热轧带钢生产工艺与控制（3）自由程序(灵活)轧制技术连铸坯热送与直接轧制将炼钢、连铸与轧钢连接为“一个统一“的生产体系，必须保证实现炼钢一连铸一轧钢的同期连续生产，即要求连铸与连轧之间的衔接和柔性化生产，自由程序(灵活)轧制技术就是来保证生产过程和节奏连续性。64轧钢工艺与控制板带钢轧制工艺与控制热轧带钢生产工艺与控制（3）自由程序(灵活)轧制技术灵活变更宽度技术因为连铸结晶器调宽受稳定性的影响，调宽就交给轧钢完成。调宽轧制的技术形式：①采用调宽压力机，以实现宽度大压下轧制有效地调整板坯宽度②设立定宽轧机或大立辊破鳞机，实现宽度大压下③利用粗轧机组的立辊和使用中间机架(精轧前的M机架)的立辊进行轧边提供一种宽度自动控制(AWC)的功能，使轧板带钢的宽度得到较精确的控制。65轧钢工艺与控制板带钢轧制工艺与控制热轧带钢生产工艺与控制（3）自由程序(