轧钢基础知识讲座PPT课件

中厚板产品基础知识讲座 目录 一 中厚板产品概述二 产品牌号 执行标准知识说明三 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 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 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 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 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 生产实际中的非简单轧制情况 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 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 h H h 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 h D 1 cos 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 h H h L l L B b B 4 纵轧时轧辊咬入轧件的条件 1 轧辊与轧件开始接触时的受力分析 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 T cos 推出力PX P sin 因为T P f f tg 实现自然咬入的条件为 TX PXtg 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 M MZ Mf 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 轧钢生产系统及工艺流程 1 型钢 30 35 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 方钢 用断面边长尺寸的毫米数表示规格 规格范围 4 250mm 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 5 350mm 5 5 9mm 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 10 25mm 建筑钢筋 螺栓等 30 200mm 机械用零件 50 350mm 无缝钢管的坯料 扁钢 用断面厚度和宽度来表示规格 厚度 4 60mm 宽度 10 200mm 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7 80mm 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 N02 N025 边长的1 10 不等边角钢 N02 5 1 6 N025 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 简单断面型钢 复杂断面型钢 工字钢 工字钢规格以腰高的1 10表示 一般的工字钢有N010 N063 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1 10表示 一般的槽钢有N05 N040 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 5 24kg m 称为轻轨 24 120kg 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 T20 T400 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 2 板带钢 50 60 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4 500mm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 4 20mm 中板 20 60mm 厚板 60mm以上 特厚板 薄板 热轧 冷轧都可生产薄板 厚0 2 4mm 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 2 0 001mm或以下 宽度为20 600mm 以带卷供应 用于精密仪器 电容器等 板卷 冷轧镀锌板 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轧管机组 特种轧机 轧制车轮 轮箍 钢球 齿轮 轴承环等 3 按轧辊的排列方式分类 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 线材轧机的布置形式 a 横列式人工操作 b 二列式围盘操作 c 半连续式围盘操作 d 半连续复二重式 e 连续式平 立粗轧机组 f 连续式45 无扭精轧机组 线材生产 五 板带材生产 1 中厚板生产2 热轧薄板带钢生产3 冷轧板带钢生产 1 中厚板生产 我国现有中厚板轧机23套 其中宽厚板轧机3套 辊身长度4m以上轧机仅2套 轧机规格及技术装备水平与国外相比 差距较大 鞍钢厚板厂处于国内领先地位 宝钢5m轧机采用世界最先进工艺与设备 在建2套5米宽厚板轧机 宝钢 沙钢 年产能力290万吨 在建3套炉卷轧机 带有卷取炉的四辊可逆轧机 南京 安阳和韶关 产能310万吨 在建3500 3800轧机7套 新余 湘钢 淄博 铁本 永兴 北台 宁波建龙 产能880万吨 在建2500 2800轧机3套 能力265万吨 1 中厚板轧机的结构形式 二辊可逆式轧机 三辊劳特式轧机 四辊可逆式轧机 万能式轧机 2 中厚板轧机的布置 a单机架轧机 b双机架轧机 粗轧 精轧 四辊式 四辊式 三辊式 四辊式 二辊式 四辊式 F4 F5 C半连续式或连续式轧机 中厚板生产的工艺流程 原料 加热 除鳞 轧制 冷矫 冷床 热矫 层流冷却 冷床 剪切 喷印 入库 轧制中厚板的轧制过程大致可分为粗轧和精轧 1 全纵轧法当板坯宽度大于或等于钢板宽度时 即可不用展宽而直接纵轧成成品 2 横轧 纵轧法或综合轧制法先进行横轧将板坯展宽至所需宽度以后再转90 进行纵轧完成 3 角轧 纵轧法所谓角轧即是轧件的纵轴与轧辊轴线呈一定角度送入轧辊进行轧制的方法 4 全横轧法即将板坯进行横轧直至轧成成品 中厚板工艺流程 厚板轧制过程 Slab Mother As rolled Plate DaughterPlates 1 BroadsidingPasses轧至目标宽度 2 FinishingPasses轧至目标厚度 Turn90o Turn90o w w 厚板轧制 1 板带材生产流程的技术进步 2 热轧薄板带钢生产 原料 2 常规热轧带钢生产的工艺过程 加热 高压水除鳞 高压水除鳞 冷却 卷取 飞剪 检查包装 粗轧机 精轧机 连铸机 隧道式加热炉 精轧机 层流冷却 除鳞箱 卷取机 飞剪 摆动剪 结晶器 CSP工艺 CompactStripProduction 西马克公司开发出的CSP工艺 也可称为紧凑式热带钢生产工艺 1989年 第一条薄板坯连铸连轧线在美国克劳弗茨维尔厂投入工业化生产 以后世界薄板坯连铸连轧工艺得到迅猛发展 现今产能占宽带钢产品比例的21 4 我国珠江 邯郸 包头钢铁公司等都采用此种工艺 3 薄板带钢的连铸连轧技术 ISP工艺 InlineStripProduction ISP工艺 即在线热带生产工艺 1992年1月在意大利的阿尔维迪公司建成世界上第一条生产线 该类生产线是目前世界上最短的薄板坯连铸连轧生产线 世界上已经建成5条 连铸机 摆动剪 粗轧机 感应加热炉 卷取箱 精轧机 层流冷却 圆盘式卷取机 结晶器 FTSRQ工艺后改为FTSC 称之为生产高质量产品的灵活性薄板坯轧制 是由意大利达涅利公司开发出的又一种薄板坯连铸连轧工艺 加拿大安大略省的阿尔戈马钢铁公司建成投产了产量为200万t a的双流铸机FTSR生产线 世界上已经建成7条 我国唐钢 本钢和通钢薄板坯连铸连轧生产线即是采用该工艺 隧道式加热炉 感应加热炉 粗轧机 温度控制器 精轧机 层流冷却 除鳞箱 除鳞箱 卷取机 飞剪 摆动剪 结晶器 连铸机 FTSRQ工艺 FlexibleThinSlabRollingforQuality ASP技术及其发展 第一代ASP工艺流程图 连铸机 步进式加热炉 除鳞 R1 保温罩 R2 热卷箱 飞剪 精轧机 层流冷却 结晶器 卷取机 LF炉 转炉 连铸机 步进式加热炉 除鳞 粗轧机 保温罩 除鳞 精轧机 层流冷却 结晶器 中包 转炉 LF炉RH炉 卷取机 第二代ASP工艺流程图 1700生产线粗轧机 1700生产线精轧机 1780生产线 1780mm热轧带钢生产线1 年生产能力 350 420 万t原料 来源于二炼钢板坯铸机 一炼钢大板坯铸机厚度 230m 宽度 950 1650mm 长度 9 11m 重量 Max 30 6t 2 产品 主要是低碳 碳素结构钢 低合金钢 管线钢等厚度 1 2 19mm 宽度 800 1630mm 卷重 Max30t单位卷重 Max23kg mm 成材率 97 5 3 主要设备组成 1 3座步进式加热炉 2 1台定宽压力机 3 2架粗轧机 4 1套中间坯保温罩 5 1台切头飞剪 6 7机架精轧机组 7 1套层流冷却装置 8 3台卷取机 9 1套钢卷运输系统 10 2条分卷平整机组 11 1条横切机组 3 冷轧板带钢生产 1 冷轧的含义金属学说法 加工温度低于该钢种在特定变形条件下的再结晶温度的压力加工称为 冷加工 工业上的习惯 坯料事先不经过再加热的常温轧制过程 2 冷轧的工艺特点 1 冷轧中的加工硬化 2 冷轧中的工艺冷却和润滑 3 冷轧中的张力轧制 3 冷轧机的基本形式 1 冷轧机按轧辊辊系结构分为二辊式 四辊式和多辊式冷轧机 a 二辊 b 四辊 c 六辊 d 十二辊 e 二十辊 2 按机架布置形式分有单机架可逆式和多机架串列式冷轧机 a 四辊可逆式 b 二十辊可逆式 c 偏八辊可逆式 d 五机架串列式 3 为适应特殊品种和高质量冷轧带钢生产又有特殊形式的冷轧机 a Y形机架 b 摆动机架 c CBS机架 d 泰勒机架 e 异步轧机 4 冷连轧机 a 常规冷连轧机 b 改进的冷连轧机 c 全连续式冷轧机 5 全连续式冷轧机 a 单一全连续冷轧机 b 酸洗 冷轧联合机组 c 酸洗 冷轧 连续退火联合生产线 4 冷轧的工艺流程 原料 酸洗 轧制 退火 平整 镀锌 彩涂 冷轧薄板厂冷轧生产线1 年生产能力 150万t原料 来源于1780 1700热轧生产线厚度 1 8 6 0mm 宽度 750 1600mm 外径 max 2150mm卷重 max 30t 2 产品 主要是普通碳素钢 CQ Q195 Q235 优质碳素钢 低碳钢 DQ 08AL 特深冲钢 DDQ 含碳量较低的08AL 低合金结构钢 Q295 Q345规格 厚度 0 3 3 0mm 宽度 750 1550mm 最大外径 2100mm3 主要设备组成 1 酸洗轧机联合机组 2 全氢罩式退火炉 3 单机架四辊平整机 4 重卷分卷机组 5 横切机组 6 2条连续热镀锌机组 冷轧CDCM工艺流程图 单机可逆轧制 六 钢管生产 1 钢管的生产方法2 自动轧管机组工艺3 冷轧无缝钢管生产简介4 焊接钢管生产 1 钢管的生产方法 1 热加工无缝钢管的生产方法 1 热轧法如在自动轧管机组 周期式轧管机组 连轧管机组 三辊轧管机组 减径或扩径机组上生产无缝钢管等 2 热挤压法热挤压法主要用于生产低塑性的高合金钢管 有色金属及难变形的稀有金属管材和一些特殊用途的异形断面管材 2 冷加工无缝钢管的生产方法用冷加工方法生产无缝钢管主要有冷轧 冷拔和冷旋压法 3 焊管生产方法焊管生产的实质是 将管坯 钢板或带钢 用不同成型方法弯曲成所需要的钢管形状 然后用不同的焊接方法将其焊接成钢管 2 自动轧管机组工艺 按机组所生产的产品规格范围 自动轧管机组可分为以下三类 小型机组生产钢管外径为38 150mm 壁厚为2 5 3 0mm 中型机组生产钢管外径为40 250mm 最小壁厚为3 5 4mm 大型机组生产钢管外径为250 529mm 最小壁厚为4 5 5mm 自动轧管机组是目前我国热轧无缝钢管的主要生产方法之一 它具有设备简单 产品范围广 质量好和生产率高等优点 生产工艺流程 管坯 剪断 冷定心 加热 穿孔 轧管 热定心 均整 定径 冷却 矫直 切管 再加热 减径 检查 入库 加热 1 管坯准备管坯直径为70 120mm 表面检查清理后在1000t剪断机上切成工艺要求的定尺长度 800 1200mm 2 管坯定心定心指在管坯前端端面中心钻或冲一个小孔穴 其目的在于避免穿孔时毛管壁厚不均 3 管坯加热必须严格保证加热温度和加热均匀 4 管坯穿孔穿孔的作用是将管坯穿成空心毛管 穿孔机种类很多 其中辊式穿孔机使用最广 轧辊为双锥形 两轧辊旋转方向相同 穿孔时管坯做螺旋运动在顶头与轧辊的碾轧下穿成毛管 5 毛管轧制穿孔后的毛管送到自动轧管机上进行轧制 其目的是使毛管减壁延伸 使壁厚接近或等于成品尺寸 自动轧管机由主机 前台和后台组成 主机是二辊不可逆的纵轧机 其特点是工作辊后设一对高速回送辊 工作辊的作用是轧管 回送辊的作用是将毛管由后台送至前台 前台的作用是将毛管对正孔型并翻转90 后台的作用是安装和支撑顶杆 6 钢管的均整均整的目的是消除壁厚不均和管子椭圆度 均整机结构及工作过程与穿孔机相似 但变形量很小 7 钢管的定径定径的目的是为获得直径准确 外形圆正的平直钢管 因此 需要用无芯棒连轧方法对其外圆进行加工借以达到成品要求 8 钢管的减径直径小于60mm的钢管 由于顶杆强度和刚度的限制 难以由轧管机轧出 需经减径工序 减径的主要作用是获得小直径钢管 减径机机架结构与定径机相同 9 钢管的精整钢管经定径或减径后送至冷床冷却 冷却后用