中厚板生产61页BD.ppt

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1、1,9 中厚板生产,2,船舶制造、桥梁建筑、石油化工等工业迅速发展，使中厚板生产得到很快发展。日本中厚板生产为世界之冠，约占钢板生产的20，我国约占15。生产趋向合金化和大型化，轧机日趋重型化、高速化和自动化。3m以上四辊宽厚板轧机已成为主流设备，在全世界300余台轧机中约占130余台。我国现有中厚板轧机约30套，最宽已经超过5000mm（宝钢）。,3,9.1 轧机型式及其布置,中厚钢板轧机的命名：工作辊辊身长度命名 轧机所能生产成品的最大宽度是工作辊辊身长度尺寸减去150200mm。一、轧机型式 中厚钢板轧机型式有：二辊式、三辊劳特式、四辊式、万能式。,4,图2-1 二辊可逆式轧机,1)二辊

2、可逆式轧机,5,优点：工作辊直径大，允许咬入角大、轧制压力较大，压下量大、产量高。原料的适应性强，既可以轧制大钢锭也可以轧制板坯。,缺点：轧机的刚度小，钢板厚度精度低，公差大。,适于生产厚规格的钢板，作双机架布置中的粗轧机座。,适用范围,6,图2-2 三辊劳特式轧机,2)三辊劳特式轧机,由上下两个大直径辊和中间一个小直径辊所组成，上下辊为主动辊；而中辊可升降，为从动辊，靠上下辊摩擦带动。,轧机组成,轧制过程：由轧机的两个动作完成的。（1）利用中辊升降和升降台实现轧件的往返轧制；（2）利用上辊进行压下量调整，得到每道次的压下量。,7,优 点,适用范围,该轧机已被四辊轧机替代,设备投资少、建厂快、

3、轧机刚度比二辊可逆式轧机大。,缺 点,中辊直径小、从动，因而咬入能力小；轧机的刚度较小，产品的产量和质量都差。中间升降设备复杂。,8,3)四辊可逆式轧机,图2-3 四辊轧机电动机直接传动轧辊的主传动示意图 1-电动机；2-传动轴；3-接轴移出缸；4-接轴平衡装置；5-万向接轴；6-工作机座,中厚板生产的主要轧机型式,9,优点：工作辊径较小，压下量更大，利于延伸；支持辊使轧机辊系刚度增大，弹跳减小，厚度精度提高；可实现低速咬入、高速轧制。缺点：设备重量和投资大,10,图2-4 万能式轧机轧制过程示意图,4)万能式轧机,在四辊（或二辊）可逆式轧机主机架的一侧或两侧安装一对（或两对）立辊的轧机。,1

4、1,优点：生产齐边钢板，提高成材率。缺点：立辊只对宽厚比小于6070的轧件产生作用，而对中厚板和宽厚板轧机，由于B/H太大，易产生纵向弯曲，使操作复杂，造成事故。立辊与水平辊同步运行会增加电气设备和操作的复杂性。,12,二、中厚板轧机的布置,有三种：（）单机架布置（）双机架布置（主要布置形式）（）多机架布置（半连续或连续式）,布置形式,13,单机架,单机架中厚板轧机，一个机架既是粗轧机，又是精轧机。由原料一直轧到成品，轧机选用主要是四辊可逆式轧机。优点：投资低，上马快。适于产量不高，产品质量要求相对较宽的情况。,三辊劳特式轧机,二辊式轧机,四辊式轧机,淘汰,改造,单机架,缺点：产品质量较差、轧

5、辊寿命短，产品规格范围受到限制，产量较低。改造为双机架,14,双机架,双机架中厚钢板轧机呈纵列式布置，前一架为粗轧机，后一架为精轧机。粗轧用于成形、展宽、延伸；精轧用于延伸、板形控制、保证质量。优点：粗、精轧制道次分配合理、产量高；使进入精轧机的来料断面较均匀，质量好，尺寸精确，板型好主流。,四辊式四辊式 欧洲、日本,二辊式四辊式 美国、加拿大；,三辊式四辊式 已不采用,组成型式,15,连续式、半连续式布置多机架布置，可看作中厚板轧机的一种。成卷生产带钢厚度达25mm以上，几乎有2/3的中厚板可在连轧机上生产。全世界70多条宽厚板轧制线，只有一条连轧。缺点：板宽不大、投资大、产量高、生产中厚板

6、不经济不再建,16,9.2 中厚钢板生产工艺,图2-6 一般中厚板生产流程,17,18,坯料准备加热 除鳞粗轧 精轧 轧后冷却 矫直 冷却上表面检查、修磨 翻板 下表面检查剪切 入库 打印标志 检查 修磨 检查修磨 冷矫 热处理,9.2 中厚板生产工艺,19,一、原料准备,扁钢锭；初轧板坯；锻坯（150mm以上厚板）；连铸坯。原料尺寸的原则是：（1）原料的厚度尺寸在保证钢板压缩比的前提下应尽可能小，连铸坯35左右（实际大于8）；扁锭为6左右（实际1215）。（2）原料的宽度尺寸应尽量大，使横轧操作容易。（3）原料的长度应尽可能接近原料的最大允许长度。,种 类,尺 寸,20,原料表面存在的缺陷，

7、除一些比较轻的缺陷因其在加热过程中被氧化掉，不会影响钢板质量不需清理外，尺寸超过一定限度的缺陷都需要采用某种清理方法，将其清除掉，以免影响钢板质量或造成废品。常用的清理方法有火焰清理、风铲清理、砂轮磨研、机床加工、电弧清理等。,板坯清理,21,二、加 热连续式加热炉：少品种、大批量，坯重30t，有推钢和步进梁式两种；室式加热炉：适于特种坯；均热炉：用于钢锭轧成特厚钢板（很少）。,22,三、轧制 轧制过程分为除鳞、粗轧和精轧几个阶段。除鳞 将氧化铁皮除净以免压入表面产生缺陷。方法：竹枝、杏条、食盐或辊压机、钢丝刷，压缩空气、蒸汽吹扫，除鳞机和高压水等等。高压水除鳞箱及轧机前后的高压水喷头最适用，

8、水压由12MPa增加到1525MPa以上，合金钢水压更高。,23,c 精轧：精确成型、控制性能 包括厚度、板形、性能及表面质量控制，后者主要取决于精轧辊面的精度和硬度。粗轧和精轧阶段并无明显界限，第一架称为粗轧机，第二架称为精轧机。精=（2025%）,粗轧：整形、展宽和延伸 粗=（7580%）,24,d.轧制方法（1）全纵轧法 概念：钢板的延伸方向与原料纵轴方向相一致的轧制方法。条件：原料宽度B成品宽度b，不用展宽而直接纵轧成成品。优点：操作简单，产量高。缺点：钢板横向性能低（尤其是冲击韧性），单方向的延伸使偏析和夹杂等呈明显条带状分布，钢板组织和性能严重各向异性。,25,（2）全横轧法 概念

9、：横轧即是钢板延伸方向与原料纵轴方向垂直的轧制，全横轧法是将板坯进行横轧直至轧成成品的方法。条件：板坯长度L成品宽度b,原料宽度B成品宽度b 初轧板坯作原料.优点：改善钢板的各向异性，显著改善钢板的横向性能。缺点：受到钢坯长度、规格、数量的限制，调整钢板宽度的灵活性小。,26,（3）角轧纵轧法（角轧法）定义：将轧件纵轴（长边）与轧辊轴线成一定角度送入轧辊进行轧制的方法。操作方法：控制其送入角在1545范围内变化，每一对角线轧制12道后即更换到另一对角线进行轧制。,图 角轧,27,优点：是可以改善咬入条件、减少咬入时产生的巨大冲击力，而且角轧时轧件和轧辊的接触宽度小于横轧，因而也使轧制压力减少，

10、从而改善了板形、提高了产量。对于过窄的板坯采用角轧法可以防止轧件在导板上“横搁”。角轧纵轧法由于使轧件在纵、横两个方向上都得到变形，因而能改善轧件的各向异性。缺点：需要拨钢，因而使轧制周期延长，降低了产量，而且送入角及钢板形状难以控制，使切损增大、成材率降低，劳动强度大、操作复杂、难以实现自动化。适用范围：角轧纵轧法只用在用钢锭作原料的三辊劳特式轧机上。,28,（4）综合轧制法（横轧纵轧法）概念：横轧纵轧法是中厚板生产最常用的方法。一般可分为三步，首先纵轧14（或2）道以平整板坯，称为成（整）形轧制，然后转90进行横轧展宽，最后再转90进行纵轧成材。故此法又称综合轧制法。条件：原料宽度B 成品

11、宽度b,29,综合轧制过程可分成下述三个阶段：1)第1阶段(成(整）形轧制)：为了除去板坯表面清理等凸凹不平的影响，得到正确的板坯厚度，提高后面展宽轧制的精度，首先将板坯在长度方向上轧制14（或2）道次。2)第2阶段(展宽轧制)：为了得到既定的轧制宽度，将板坯转动90，沿成形轧制时的宽度方向进行轧制。3)第3阶段(精轧)：再一次转动90，回到板坯的长度方向，轧制到要求的厚度。,30,优点：板坯宽度不受钢板宽度的限制，比较灵活；轧件在横向有一定的延伸，改善了钢板的横向性能。缺点：轧件共有两次90旋转，因此使产量有所降低；并易使钢板成桶形，增加切边损失，降低成材率。板坯横向延伸率还不大，横向性能仍

12、然偏低。,31,为什么出现桶形？,横轧时 t中t边 中边转90纵轧时 t头尾 t中 b中 b头尾如何消除桶形？,a,b,32,（4）平面形状控制法(钢板的矩形化控制。),（1）MAS轧制法(日本水岛平面形状控制系统Miznshims Automotic Plan View Patten Control System)（整形MAS轧制法）根据终轧后桶形平面形状变化量计算出展宽阶段坯厚变化量进行控制，以求成品钢板之平面形状矩形化的轧制方法.,控制原理,33,MAS轧法（1）整形MAS轧法在整形轧制最后一道沿纵轧向给予预定的厚度变化（两边厚、中间薄边中）控制边部切损。(2)宽展MAS轧法在宽展轧制最

13、后一道沿纵轧向给予预定的厚度变化（两边厚、中间薄 边中）控制头尾切损。,34,例如：1)当预报的边部形状为凸形时，在成形轧制最后一道次的厚度调整中，要使板坯中心部分薄一些。,整形MAS,35,展宽比小时的整形MAS轧制原理图,板坯,成形轧制后的厚度分布,展宽轧制后的平面形状,伸长轧制后的平面形状,转90,2)当预报的边部形状为凹形时，在成形轧制最后一道次的厚度调整中，要使板坯中心部分厚一些。,36,（2）狗骨轧制法(DBR法，Dog Bone Rolling),与MAS轧制法基本原理相同，即是在宽度方向变化延伸率改变断面形状，消除桶形，从而达到平面形状矩形化的目的。在考虑DB量(即轧件前后端加

14、厚部分的长度和压下的量)时，考虑了DB部分在压下时的宽展。,区别,37,（3）差厚展宽轧制法：根据展宽轧制中轧件的平面形状由端部与中部之宽度差（B）及端部的长度L(L轧件长度、=0.10.12）计算出宽度方向差厚压下量he 进行压下，消除舌头，而得平面形状矩形化的轧制方法。he=hB/B,（普通）,38,39,（4）立辊轧制（边）法,立辊轧边法除了用于平面形状控制，消除桶形之外，还能对钢板宽度进行绝对控制，生产齐边钢板。,40,（5）咬边返回轧制法 在展宽轧制阶段完成后，分别给轧件头尾一定的压下量咬入一定的长度返回转90纵轧到底，而消除轧件边部凹边，得到头尾两端都平整的端部（原理用127厚差法

15、）。舞钢,41,（6）留尾轧制法 在整形轧制末道留尾（小头），返回转90 进行展宽轧制而消除坯料（钢锭）锥度的轧制法。,综上所述，平面形状控制法的实质，是利用轧件不均匀压下延伸、消除不均匀变形而提高成材率。,42,四、中厚板精整 包括矫直、冷却、划线与剪切、检查及缺陷清理、热处理等。矫直：目的：保证钢板的平直度符合产品标准规定。矫直机的类型：中厚板的矫直设备可大致分为辊式矫直机和压力矫直机两种。热矫直：是使板形平直不可缺少的工序，采用911辊四重式矫直机，终矫温度常为500750。冷矫机：用于矫直高强度钢板，可矫直厚度达50mm的钢板。压力矫直机：用于矫直特厚钢板，厚度可达300mm。,43,

16、矫直机a-辊式矫直机；b-压力矫直机,44,冷却（1）冷却方式A 自然冷却：自然冷却指轧制终了后钢材在冷床上自然空气冷却。B 强制冷却：当冷床面积较小，或对钢材的机械性能或内部组织有一定的要求时，可采用强制冷却。强制冷却方法有：喷雾冷却，喷水冷却，缓慢冷却（2）冷床 A 滑轨式冷床；B 运载链式冷床；C 圆盘辊式冷床D 步进式冷床；E 离线冷床 为了冷却均匀并防止划伤，近代多采用步进式运载冷床，并在冷床中设置了雾化冷却、层流和水幕冷却。厚板冷至200150以下便可进行检查、划线和剪切了。,45,圆盘辊式冷床具有以下特点：（1）钢板和轮盘的接触线很短，辐射散热面积大，钢板冷却速度快，冷却均匀，内

17、应力小。（2）钢板之间可不留间隙，冷床面积的利用率高。（3）钢板和轮盘之间基本上无相对滑动，钢板表面不易划伤。（4）钢板可正反方向运动、分组运动，以调节冷床的冷却能力。（5）设备重量大，投资较大。,46,步进式冷床工作原理1-钢板；2-固定冷床梁；3-载运活动梁a-静止状态；固定梁与运载梁同高；b-载运梁将钢板抬起；c-载运梁逐步地运送钢板；d-载运梁下降，将钢板放在固定梁上；e-载运梁从冷床平面以下移回原位；f-载运梁上升与固定梁同高，重新处于静止状态,47,步进式冷床具有以下特点：（1）钢板运送时，钢板与托架之间没有任何形式 的摩擦，因而钢板下表面不会产生划伤。（2）冷床的冷却面积对于各种

18、不同宽度的钢板，均能得到充分利用。（3）托架是一个良好平面，因此，钢板冷却后平直度十分理想。（4）空气能通过托架上大量均匀而密布的孔眼，很好地流通，所以钢板冷却速度快。（5）钢板停留在固定托架和活动托架上的时间相 同，所以钢板冷却均匀。（6）钢板可前后运动，便于生产操作和调整。,48,翻板、表面检查及修磨翻板机型式 翻板机的作用：为了实现对钢板上、下表面的质量检查。常见的翻板机的形式：曲柄式工作原理：当曲柄转动时，两组托臂便发生转动并逐渐靠近，当继续转动时，两组托臂和钢板一起竖起来，保持到垂直面的另一侧约510时，钢板从托臂1翻到托臂2上。从此时开始，托臂便逐渐回到原来的位置。,带有曲柄连杆的

19、翻板机 1、2两组杠杆；3钢板；4曲柄,49,划线与剪切,划线的目的：为了将毛边钢板剪切或切割成合格的最大矩形。划线时应注意以下几点：1)对用扁钢锭轧制的钢板，一定要合理地划出头部缩孔部位的长度，以便切尽。一般要求划在帽沿线下50mm处。2)对有缺陷的部位、厚度不合格部位，要尽量让开，不得划入成品尺寸范围。3)正常情况下，两侧边的划线宽度应基本一致。4)要考虑温度的收缩量。5)划线应依钢板形状而调整，力求获得最高成材率。划线的方法：人工划线，小车划线和光标投射等。,50,剪切机的任务：切头、切尾、切边、剖分、定尺剪切及取样。中厚板生产中常用的剪切机形式有：斜刀片式剪切机(通称铡刀剪)：斜刀片剪

20、切机既适用于热状态也运用于冷状态钢板的剪切；对钢板厚度适应性强，40毫米以下的钢板均能剪切。圆盘式剪切机：常用来剪切钢板的侧边，也可用于钢板纵向剖分成窄条。园盘剪一般均要配有碎边机构。,51,斜刀片剪切机简图1-电动机；2-减速机；3-开式齿轮传动；4-离合器；5-曲轴；6-连杆；7-滑道；8-上刀架；9-下刀架,52,圆盘剪切机结构简图,53,滚切式剪切机：滚切式剪切机是在斜刃铡刀剪的基础上，将上剪刃做成园弧型，如图所示。滚切式剪切机有双边剪和定尺剪两种类型。优点：切边整齐，剪刃间隙自动调整，自动快速更换上下刀片，具有激光划线装置，剪切过程由计算机自动控制。,滚切式剪切机剪切过程示意图1-起

21、始位置；2-剪切开始；3-左端相切；4-中部相切；5-右端相切,54,剪切线的布置（1）中厚板圆盘剪切线（2）左、右纵剪布置的中厚板剪切（3）双边剪厚板剪切线（4）近接布置的联合剪断机厚板剪切火焰切割：厚度大于50mm的厚钢板一般采用火焰切割，也叫氧气切割。,55,钢板的剪切工艺要求：（1）各种钢板的剪切厚度都应满足剪切机剪切力的要求。（2）剪切钢板是应避开其兰脆温度。一般钢板的兰脆温度为300左右。（3）避免两块钢板重叠剪切。（4）钢板两边的剪切量应尽量一致。,（5）需要带温剪切的钢板，应抢温剪切，以避免剪裂。（6）用单侧铡刀剪剪切钢板的第一边时，应以剪直为主要要求，剪切第二边时，应以宽度精

22、度为主要要求。（7）定宽、定长剪应装设低温测温仪，以补偿收缩量。其收缩量可依简易公式计算：收缩量（mm）=温度值（以百度计）长或宽（m）,56,热处理 控轧控冷工艺不能完全取代热处理，一些优质产品及高强度特殊性能要求的钢板仍需要常化或调质处理。常化处理（正火）：加热到奥氏体区后自然冷却，可细化晶粒，均化组织，提高冲击韧性。调质处理（淬火回火）：淬火在辊式，压力或槽式淬火机内进行，以辊式淬火机最为常用。直火式辊底炉进行回火处理。检查 离线连续超声波探伤仪，温度100以下，速度最大60m/min。,57,钢板的标志和包装,根据国家标准GB247规定，中厚钢板每张都应有标志，部分钢板还应进行包装。（

23、1）钢板标志的目的：防止钢板在存放、运输和使用过程中造成混乱，并保证按炉送钢制度的延续性，实现产品质量的可追溯性。,58,（2）钢板标志的形式和内容 钢板的标志的形式有：永久性的钢印：其钢印内容一般包括钢号、炉罐号、批号及专用印记。醒目的油漆喷印：其喷印内容一般包括钢号、炉罐号、批号、块号、生产单位和日期、检验标准号、钢板规格尺寸、商标及专用标志。如认可徽记等。涤纶标笺：近年来，有些中厚板厂为便于用户验收，在钢板侧边加贴涤纶标笺，得到推广。涤纶标笺上的内容包括钢号、批号和厚度。,59,（3）标志的位置 由钢锭直接轧制成的钢板，标志应在钢板的尾端；由钢坯制成的钢板，标志可在钢板的任意一端。标志应

24、统一位置，建议钢印打在距钢板端部30-50mm、距左侧边100-300mm处，油漆喷印喷在距钢板端部50-100mm、距两侧边长度相等处为好，以便于用户验收，并规范化。,60,思考题,1、MAS轧制法基本原理，它是针对最终会出现什么样的形状而提出的。并画图说明。2、狗骨轧制法基本原理，它是针对最终会出现什么样的形状而提出的。并画图说明。3、差厚展宽轧制法基本原理，它是针对最终会出现什么样的形状而提出的。并画图说明。4、立辊轧制法基本原理，它是针对最终会出现什么样的形状而提出的。并画图说明。5、咬边返回轧制法基本原理，它是针对最终会出现什么样的形状而提出的。并画图说明。6、留尾轧制法基本原理，它是针对最终会出现什么样的形状而提出的。并画图说明。,61,7、简述中厚板生产的主要型式、并分析各布置型式的优缺点。8、简述中厚板生产的工艺流程、轧制阶段的主要任务。9、简述炉卷、行星轧机的生产特点及其优缺点。10、试分析中板轧制时桶形产生的原因,有什么危害,主要减轻方法，你还有什么设想?,