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何形状与尺寸的加工方法。金属压力加工的分类
2、: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,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
3、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
4、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、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
5、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:
6、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
7、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.
8、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
9、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
10、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,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3
11、00mm,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: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
12、,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
13、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
14、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
15、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
16、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,冷却,热处理,检查,捆扎,出厂,清理,矫直,精 整,2)型钢轧机的布置,a 单机座,b 横列式,c 棋盘式,d 越野式,e 顺列示,f 半连续式,g 连续式,1-电机2-减速机3-齿轮座4-轧机,棒材连轧生产线,3.线材生产,原料准备,称重,装料,加热,粗轧,剪头,中轧,剪头,预精轧,剪头,精轧,水冷,吐丝,空冷,集卷,检验,包装,称重挂牌,卸卷,入库,1)生产工艺流程,2)线材轧
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