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轧钢基础知识浅谈 目录 第一章轧制及其分类第二章轧制过程相关参数与术语第三章1500轧机特点 1 1轧制的概念轧制就是靠旋转的轧辊与轧件之间形成的摩擦力将轧件拖进辊缝之间 并使之受到压缩产生塑性变形的过程 它是生产钢材最主要的方法 其优点是生产效率高 金属消耗少 加工容易 生产成本低 适于大批量生产 除轧制以外的几种压力加工方式是锻造 挤压 拉拔 冲压 这几种压力加工方式的示意图如下 第一章轧制及其分类 轧制 锻造1 自由锻 锻造2 模锻 拉拔 挤压 冲压 1 2轧制的分类轧钢方法按轧制温度不同可分为热轧与冷轧 这里通常有一个误区 那就是 大家通常认为热轧就一定是高温下的轧制 而冷轧就是常温或低温下的轧制 确切地说 冷轧与热轧的界限应该以再结晶温度来区分 即低于再结晶温度的轧制为冷轧 高于再结晶温度的轧制为热轧 工业纯铁的再结晶温度为450 而金属中的微量杂质或合金元素使金属再结晶温度显著提高 铁中加入少量碳变为低碳钢后再结晶温度升高 约为540 那么低碳钢在此温度以下的轧制都是属于冷轧 这里再举两个形成鲜明对比的两个例子 铅的再结晶温度低于室温 因此在室温对铅进行加工属于热加工 而钨的再结晶温度约为1200 那么即使在1000 拉制钨丝也属于冷加工 通常我们见到的轧制方式都是热轧 现将热轧与冷轧进行简单的对比 热轧的优点是可以破坏坯料的铸造组织 细化钢材的晶粒 并消除显微组织的缺陷 从而使钢材组织密实 力学性能得到改善等等 缺点是经过热轧之后 钢材内部的非金属夹杂物 主要是硫化物和氧化物 还有硅酸盐 被压成薄片 出现分层 夹层 现象 而且如果冷却不均匀还会造成残余应力 同热轧比较 冷轧的优点是可得到尺寸精确和表面光洁度与强度较高的产品 冷轧与热处理配合还可提高产品的其他某些性能 如韧性 磁性等 缺点是冷轧变形比较困难 这也限制了其变形量 对设备要求较高 轧前还要对原料进行比热轧严格得多的预处理 整体来说 冷轧钢质量比热轧钢质量好 但是成本高得多 价格比热轧贵 按轧制时轧件与轧辊的相对运动关系不同可分为纵轧 横轧和斜轧 其示意图如下 纵轧是轧件通过两个相反方向转动的轧辊得到加工的轧制方法 轧制时轧件通过辊面间缝隙 或孔型 向前运动 其运动方向与轧辊轴线垂直 纵轧是轧钢生产中最常见的一种轧制方法 金属延伸主要沿轧件的纵轴线方向进行 一般的初轧 板带材轧制 型材轧制和线材轧制等都用纵轧 横轧是轧件在两个旋转方向相同的轧辊间 作平行于轧辊轴线并与轧辊转动方向相反的旋转运动 回转体只在径向受到压力加工的一种轧制方法 横轧可以生产各种形状的轴类产品 金属主要沿轧件的横轴线方向伸 斜轧是轧件在两个或三个旋转方向相同 轴线成一定角度的轧辊间得到加工的轧制方法 轧件在轧制过程中作旋转前进运动 故又称斜轧为螺旋轧制 斜轧用于生产无缝钢管 穿孔 及钢球等产品 金属主要沿轧件的纵轴线方向延伸 按轧制产品的成型特点还可分为一般轧制和特殊轧制 通常我们看到的棒材 板材轧制都是一般轧制 而周期轧制 旋压轧制 弯曲成型等都属于特殊轧制方法 2 1压下量 宽展量 延伸量在轧制棒材过程中 我们都是按照压下规程来操作的 在压下规程中可以看到的两个重要参数 那就是压下量和宽展 其重要性不言而喻 压下量为轧制前 后轧件厚度之差 宽展量为轧制前 后轧件宽度之差 延伸量为轧制前 后轧件长度之差 第二章轧制过程相关参数与术语 2 2影响宽展的主要因素在轧制棒材时必须要考虑轧件每道次的宽展量 正确的估计轧制中的宽展是保证断面质量的重要环节 否则轧件在孔型中会出现两种现象 一是估计宽展较实际宽展过大 致使成品孔型填充不满 造成过大的椭圆度 即轧件最大与最小直径之差过大 二是估计宽展较实际宽展过小 孔型充填过满 形成耳子 这两种情况都是要尽量避免的 以上两种情况分别如下图a b所示 要正确的估算宽展量 那就必须知道影响宽展的因素 影响宽展量的主要因素有以下几点 压下量 宽展产生的原因就是因为有压下量 没有压下量宽展就无从谈起 随压下量的增加 宽展也增加 轧制道次 在总压下量一定的前提下 轧制道次越多 宽展越小 轧辊直径 宽展量随轧辊直径增加而增加 摩擦系数 摩擦系数越大宽展越大 轧制速度 轧制速度升高 宽展减小 2 3咬入与咬入条件咬入 依靠旋转的轧辊与轧件之间的摩擦力 轧辊将轧件拖入轧辊之间的现象称为咬入 由此可见 咬入是实现轧制过程的前提条件 如果轧件不能咬入 那么轧制根本无从谈起 所以了解咬入条件和促进咬入的方法是很有必要的 咬入条件 简单地说 沿着轧制方向 轧辊对轧件的向前的摩擦力要大于轧辊对轧件斜向后的压力的水平分量 轧件咬入时的情形 1 可以咬入 2 不能咬入 2 4改善咬入的方法通常情况下咬入是没有问题的 但如果坯料氧化铁皮过厚 压下量过大等也可能导致咬入困难 因此改善咬入是保证操作顺利进行 增加压下量 提高生产效率的 降低轧件温降的有效措施 改善咬入的方法有 增加轧辊直径 减小压下量 强制咬入 即用外力将轧件强制推入轧辊中 常见的是给轧件较高的速度使其靠惯性咬入等 以下两种方法是通过提高摩擦系数进而增加轧辊对轧件向前的摩擦力来改善咬入的 也是较常用的方法 改善轧件或轧辊的表面状态 提高摩擦系数 从轧件入手的常用方法是清除轧件表面的炉生氧化铁皮 从轧辊入手的常用方法是辊面压花 以增加摩擦系数 这种方法在1500轧机轧辊的第一个孔型中就有应用 合理地调节轧制速度 前面在宽展中已经讲过 随着轧制速度的提高 摩擦系数是降低的 因此可以低速实现咬入 咬入后再逐渐增加轧制速度 这种方法简单可靠 在实际生产中较常用 2 5阴阳面坯料上下温度不均称为阴阳面 通常把低温面称阴面 把高温面称阳面 轧制时 有阴阳面的钢坯容易产生弯曲 扭转现象 因为阴面向上 则轧件出轧辊时向上弯 阴面向下时向下弯 向上弯易发生缠辊等事故 所以生产中一般把阴阳面预先翻到侧向位置 坯料内外温度不均匀 轧制时延伸不均 使轧件产生应力 容易造成裂纹 沿坯料长度上温度不均匀 轧制时造成辊跳值波动 而使同一轧件尺寸波动 给控制成品尺寸公差造成困难 2 6孔型与辊缝轧槽 为了获得所要求的断面形状的轧件 在轧辊上刻有凹入或凸出的槽子 把刻在一个轧辊上的槽子称为轧槽 孔型 由上下轧辊轧槽和辊隙组成的几何图形称为孔型 辊环 沿轧辊轴线方向把轧槽与轧槽分开的轧辊辊身部分称为辊环 辊缝 同一孔型两侧的上下轧辊辊环之间的距离叫做辊缝 用S表示 孔型与轧槽示意图如下 下面结合箱型孔介绍一下孔型的结构 S 辊缝值 hk 轧槽高度 Bk 槽口宽度 bk 槽底宽度 孔型侧壁斜度 孔型侧壁斜度 一般孔型的侧壁均不垂直于轧辊轴线而有一定的倾斜 其倾斜程度称为孔型侧壁斜度 孔型侧壁斜度有重要意义 简要介绍其中两条 一是使轧辊可以重车并保持孔型不变 二是可以减小车削量 增加轧辊的寿命 磨损量一定的情况下 侧壁斜度越大 车削量越小 轧辊重车率 全部重车量与轧辊名义直径 1500 的百分比称为重车率 2 7辊跳在轧制过程中 轧机的各部件受轧制力的作用发生弹性变形 如机架窗口高度扩大 轧辊弯曲 压下螺丝和轴承受到压缩等 这些弹性变形最后反映在两轧辊之间的缝隙增大 轧制中这种辊缝增大的现象叫做辊跳 辊缝增大的总值称为辊跳值 轧机刚性越好 辊跳值越小 轧件的变形抗力越大 辊跳值越大 辊跳值的大小取决于轧机性能 轧件温度和轧制的钢种等因素 2 8辊跳对产品的影响及解决措施辊跳值是决定轧制产品尺寸偏差的一个重要因素 轧制过程中必须时刻注意辊跳值的实际变化情况 并及时进行调整 提高轧机刚度对降低辊跳值 提高产品精度有重要作用 提高轧机刚度的措施有 增大轧辊直径和机架断面尺寸 采用这种措施虽然可以提高轧机刚度 但会使工作机座结构庞大 增加设备重量和制造困难 因此在经济上和技术上均受到一定限制 对机座施加预应力 在轧制前对轧机施加预应力 使轧机在轧制前就处于受力状态 在轧制时 由于预应力的影响 轧机的弹性变形减小 从而提高轧机的刚度 采用短应力线轧机 即缩短轧机上产生伸长的构件的长度 那么构件的总伸长量减小 也就是辊跳值减小 采用这种方法能显著地减小辊跳值 提高产品精度 1 1500轧机特点1 1孔型系统1500轧机的轧辊一般都刻有两套不同的孔型系统 以便得到不同规格的成品 目前的孔型系统由三种孔型组成 1号箱型孔 3号八角孔 5号圆孔 成品孔 近似圆形 第三章1500轧机特点 1 2往复轧制轧件在同一架轧机上分别经过几个孔型 而且每个孔型不止经过一次 最终从圆孔轧出成品 轧件经过孔型可以有多种顺序 如1 3 1 3 5 5或者1 3 3 5 5等等 1 3柔性轧制 即柔性化的轧制技术 它的范围较广 在1500轧机上体现出来的是其产品规格的柔性化 为了更好地满足客户的要求 尤其是要求规格较多 而每种规格批量又较小的客户的要求 就必须采用柔性轧制 因为我们不可能为这样的客户单独设计一套孔型系统 成本和交货时间上都是不允许的 而采用了柔性轧制以后 相当于扩大了成品的规格范围 在1500轧机的棒材轧制中 通过合理设计成品孔及成品前的孔型 然后在轧制时调节辊缝值的大小 就可以用同一套孔型系统中轧出相近的几种规格的产品 1 4异步轧制 简单地说 就是两个轧辊的表面线速度不相等的轧制方法 其优点有轧制压力低 轧薄能力强 轧制精度高等 实现异步轧制有两个方法 因为轧辊表面线速度等于轧辊转速乘以直径 所以方法一是转速不同实现异步轧制 方法二是直径不同实现异步轧制 1500轧机采用的就是第一中方法 即轧辊直径相同 而转速不同 1500轧机的上下辊转速比目前取0 99 1左右 这样做的目的之一是减少轧件头部向下弯曲 而且轧件头部向下弯曲会撞击运输辊道 甚至导致安全事故 1 5孔型凸度以箱型孔为例 凸度就是轧槽的槽底中间部分不是平的而是稍微凸起 孔型凸度示意图如下 采用凸度的目的是为了使轧件在辊道上行进时稳定 避免轧件左右倾倒 同时也给翻钢后的轧件在下一个孔型中轧制时多留一点宽展的余量 防止轧件出耳子 1 6推拉床 因为1500轧机采用的是往复轧制的方式 这也就要求必须配备翻钢机械 所以在轧机前后都有推拉床 其作用主要有以下几点 1 使轧件对正孔型 2 在轧件进入孔型后对轧件起夹持作用 防止倒钢 3 矫直作用 4 翻钢 1 7轧制空回1500轧机往复轧制过程中 轧机从机后回到机前通常是将上辊抬起的 没有压下量 使轧件空过 只有在箱型孔中有时回轧是带压下量的 因为箱型孔孔型较大 容易对孔型 而其他孔型则不容易对准