钢铁行业轧钢技术培训.ppt
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1、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
2、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,
3、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
4、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
5、、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, hHh。 3)咬入角():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 hD(1cos),2.变形区的主要参数,3.纵轧变形的表示方法, 绝对变形量表示方法 压下量 宽展量 延伸量 相对变形量表示方法 压下率 宽展率 延伸率, 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,hHh,Ll L,BbB,1)轧辊与轧件开始接
6、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=Tcos 推出力 PX= Psin 因为 T= Pf, f = tg 实现自然咬入的条件为: TX PX tg tg 或 ,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 用楔形钢坯进行轧制,使有利于咬入; 带钢压下:以咬入后,将轧辊压下,以增加增加压下量; 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
7、角的方法 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); 降低轧辊咬入轧件时的速度,以增加摩擦角; 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,P轧制压力; 平均单位压力; F接触面积,,6.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: MMZMf+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
8、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: (3035) 全长具有一定断面形状和尺寸的实心钢材,称之为型钢。 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)。 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
9、框钢、汽车挡圈等)。 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 方钢:用断面边长尺寸的毫米数表示规格,规格范围:4250mm, 可用来制造各种设备的零部件等。 圆钢:用断面直径的毫米数表示规格,规格范围:5350mm, 5.59mm,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; 1025mm,建筑钢筋、螺栓等; 30200mm,机械用零件; 50350mm,无缝钢管的坯料。 扁钢:用断面厚度和宽度来表示规格,厚度:460mm,宽度:10200mm。 薄板坯、焊管坯、机械制造业等。 六角钢:以六角形内接圆的直径尺
10、寸表示规格,内接圆直径为780mm, 多用于制造螺帽和工具。 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:N02N025(边长的1/10) 不等边角钢:N02.5/1.6N025/16 (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,工字钢:工字钢规格以腰高的110表示,一般的工字钢有N010N063; 工字钢广泛应用于建筑或其他金属结构。 槽钢:规格以腰高的110表示,一般的槽钢有N05N040; 槽钢应用于工业建筑、桥梁和车辆制造等。 钢轨:以每米单位重量表示。524kg/m,称为轻轨;24120kg/m,
11、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。 T字钢:以腿宽表示,如腿宽200mm表示为 T200,规格:T20T400 。T字钢用于金 属结构、飞机制造及其它特殊用途。 Z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: (5060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:
12、 厚板: 热轧钢板,厚4500mm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。 420mm,中板;2060mm,厚板;60mm以上,特厚板。 薄板 : 热轧、冷轧都可生产薄板,厚0.24mm,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。 极薄带材: 或者称箔材,属于冷轧产品,一般厚度为0.20.001mm或以下,宽 度为20600mm,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:(816) 凡是全长为中空断面且长度与周长之比较大
13、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
14、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 初轧机:以轧辊直径大小命名,例如:1150初轧机; 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; 板带钢轧机:以轧辊的辊身长度来表示,例如:1700板带钢轧机; 钢管轧机:以能轧钢管的最大外径来表示,例如:140轧管
15、机组; 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: 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; 立式轧机:轧辊垂直放置的轧机; 万能轧机:工作机座中即布置水平辊又布置立辊的轧机; 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6504架,精轧4006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
16、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,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
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