4-2-大中型型材生产

2020/6/6,1,4.3大、中型型材及复杂断面型材生产,2020/6/6,2,主要内容,凸缘型钢的轧制二辊孔型与四辊万能孔型轧制凸缘型钢的区别大、中型型钢生产技术,2020/6/6,3,4.3.1凸缘型钢的轧制,凸缘型钢:复杂断面型钢的一种，其横断面具有明显凹凸分枝。典型产品有：H型钢和工字钢钢轨,2020/6/6,4,4.3.1凸缘型钢的轧制,一、H型钢和工字钢（1）特性及用途H型钢是断面形状类似于大写拉丁字母H的一种经济断面型材；H型钢具有平行的腿部，断面金属分配合理、重量轻而截面模数大、便于拼装组合等特点。万能钢梁宽边（缘）工字钢平行边（翼缘）工字钢H型钢的横断面通常分成为腰部和边部两部分，有时也称为腹板和翼缘。,腹板,翼缘,2020/6/6,5,H型钢和普通工字钢的区别,2020/6/6,6,H型钢特点：,1）截面模数大，强度高，常用于要求承载能力大，截面稳定性好的大型桥梁，高层建筑，重型设计，高速公路等。,2）重量轻，节约金属,3）边部内侧于外侧平直，边部呈直角。便于拼装组合成各种构件，提高生产效率,采用型钢在建筑上可使构件质量减轻30%60%，用在桥梁上可减轻质量15%20%，一般结构可减轻10%25%。,2020/6/6,7,一、H型钢和工字钢,用途各种民用和工业建筑结构；各种大跨度的工业厂房和现代化高层建筑；要求承载能力大、截面稳定性好、跨度大的大型桥梁；重型设备；高速公路；舰船骨架；矿山支护；地基处理和堤坝工程；各种机械零件。,2020/6/6,8,一、H型钢和工字钢,产量目前，在发达国家，大型型钢大部分被H型钢所代替，特别是主要产钢国家的H型钢产量占钢材总量的48;我国仅占0.4%;日本是世界上H型钢产量最高的国家，H型钢占型钢产量的50左右，而普通工字钢产量占型钢产量的2.3%。,2020/6/6,9,（2）H型钢分类,按产品边宽分类宽边H型钢：边宽b腰高h中边H型钢：边宽b腰高h的1/2窄边H型钢：边宽b腰高h的1/2按用途分类H型钢梁：以窄边H型钢作为梁材（其高度与腿宽之比为2:13:1）故又有梁型H型钢H型钢柱：宽边H型钢作为柱材（其高度与腿宽之比为1:1）。柱型H型钢之称。H型钢桩：厚边H型钢梁：有时将平行腿槽钢和平行边T字钢也列入H型钢的范围,2020/6/6,10,（2）H型钢分类,按尺寸规格分类大号H型钢：将腰高在700mm以上的产品称为大号H型钢中号H型钢：腰高在300700mm的产品称为中号H型钢小号H型钢：腰高小于300mm的产品称为小号H型钢H型钢按生产方式分类焊接H型钢轧制H型钢,2020/6/6,11,（3）生产方法,1）焊接法它是将厚度合适的带钢裁成合适的宽度，在连续式焊接机组上将边部和腰部焊接在一起优点：可以生产各种难以轧制的H型钢断面，生产操作灵活，适合小批量、多品种的市场需求。缺点：焊接H型钢金属消耗大，生产的经济效益低，不易保证产品性能均匀。,2020/6/6,12,总体上认为H型钢生产工艺的发展经历了3个阶段。第一阶段：模铸钢锭经初轧轧制成矩形坯或异型坯，加热后送入开坯机和万能轧机轧制成形。此种方法可以生产400mm以下的H型钢，因需二次加热，能耗较大，成材率低。第二阶段：采用连铸方坯、连铸异形坯生产H型钢，钢坯经加热、开坯和万能轧制成形，此方法除去了初轧，从而提高了成材率，节省了能耗，降低了成本。第三阶段：紧凑式H型钢生产。采用近终型连铸异形坯，由连铸机、加热炉及万能串列式轧机组组成。由于生产流程更短，其具有轧制时间短、轧制温度高、产品质量好、生产成本低等特点。,2）轧制法a.H型钢生产工艺的发展,2020/6/6,13,普通两辊式或三辊式型钢轧机轧制利用普通二辊或三辊型钢轧机轧制H型钢，多采用普通工字钢的直轧法、斜轧法。这种轧法的特点是只能轧制小规格的H型钢，轧机不易调整，生产效率低，质量不稳定。利用一架万能轧机轧制这种轧法的主要特点是利用二辊开坯机和两架两辊轧机做粗轧，用一架万能轧机进行精轧，其孔型设计与普通工字钢相同。缺点是轧辊磨损快、不易恢复，一次轧出量少，不适合轧制多种尺寸的H型钢。用多架万能轧机轧制用多机架万能轧机轧制H型钢，这种方法在世界上已获得普遍采用，具体方法有格林法、萨克法、杰普泼法等。其优点有更高的生产能力；提高了轧辊使用寿命；可以实现控温轧制；单根可以轧出更长的长度。,b.H型钢的轧机配置方式,2020/6/6,14,格林法(Grey)采用格林法轧制H型钢其工艺大致如下：二辊式开坯机把钢锭轧成异形坯，然后把异形坯送往万能粗轧机和轧边机进行往复连轧，并在同样组成的万能精轧机和轧边机上往复连轧成成品。格林法在进行立压时只是用水平辊与轧件腿端接触（腰部与水平辊不接触），这可使轧件外侧始终保持平直。,c.万能轧机轧制方式,2020/6/6,15,格林法特点,立辊为圆柱形,水平辊两侧各有斜度.缺点:延伸小,轧机多，轧辊磨损大。优点:腿宽易控制.,2020/6/6,16,.萨克法水平辊有较大的斜度,立辊带有锥度.优点:延伸大，轧机架次减少,水平辊磨损少.缺点:压力作用在腿宽方向,轧件易移动.闭口孔型易出耳子.,2020/6/6,17,.杰-普泼法吸收格林法腿宽易控制和萨克法延伸大的优点,粗轧采用萨克法,精轧采用格林法,2020/6/6,18,万能轧机，水平辊主动。左右两个立辊被动（以保证减速相等）腰部在水平辊间轧制，边部在水平辊侧面与立辊间使其同时成形，未能对边端部施以压下，用轧边机对端边以压下并限制腿高。在腿部压下时，由于水平辊侧面与轧件之间有滑动。轧辊的摩损比较大。为此，使上、下水平辊的侧面以及相应的立辊表面呈310的倾角。为修正腿的角度，配置万能精轧机。其立辊表面水平的水平辊侧面垂直或有很小的倾角00.3,立辊呈圆柱状。,在万能孔型中轧制H型钢,总结,2020/6/6,19,（4）H型钢的生产一般工艺过程,2020/6/6,20,用万能轧机轧制H型钢（a)万能轧边端可逆连轧；(b)万能粗轧孔；(c)轧边端孔；(d)万能成品孔1水平辊；2轧边端辊；3立辊；4水平辊,4,2020/6/6,21,马钢H型钢工艺流程（自学）,大H型钢生产线工艺流程（1-3-1）,2020/6/6,22,小H型钢生产线工艺流程（紧凑式H型钢生产）,轧线采用“5+10”全连续轧制方式,2020/6/6,23,马钢小H型钢生产工艺流程框图：,2020/6/6,24,2020/6/6,25,主要工艺特点：A近终型异形坯轧制H型钢。采用近终型异形坯轧制H型钢具有以下4个主要优点:一是开坯道次明显减少,生产节奏加快;二是由于轧制时间缩短,所以轧件温降小,一般可使轧件温降减少100;三是能使轧制力降低30%,轧制能耗减少20%;四是能提高综合成材率。,2020/6/6,26,马钢小H生产工艺流程及特点,B全连续轧制整个轧制线由15架无牌坊轧机组成,其中粗轧机组5架、中精轧机组10架,布置在5.5m高的平台上,采用全连续轧制工艺,快速更换机架系统,主传动全部采用交流变频调速数字控制系统。万能轧机轧辊辊身长度短,轧辊挠度小,可获得良好的产品尺寸公差。精轧机架间采用微张力控制,而且轧机具有较大的生产能力。设置了计算机3级自动控制系统,用来完成物料跟踪、工艺参数和轧辊参数设定及生产计划管理等工作,生产效率和自动化水平高,操作控制简捷,是我国第1条具有世界先进水平的中小型H型钢全连续轧制生产线。,2020/6/6,27,马钢小H生产工艺流程及特点,C步进式冷床水冷经15架粗、中、精轧机组全连续轧制后,轧件终轧温度较高,经异型飞剪切头尾及倍尺后进入步进式冷床冷却。冷床设有强制水雾喷淋冷却系统,根据需要对轧件进行水雾喷淋强化冷却,下冷床温度低于80。为提高轧件冷却质量和矫直质量,轧件在冷床上采用长尺冷却方式,最大长度为78m。D在线尺寸测量为了提高所轧H型钢产品的外形尺寸精度,降低轧废,在精轧机出口侧、飞剪之前设置了在线尺寸测量仪,对轧件进行在线测量。,2020/6/6,28,（5）H型钢生产中易产生的缺陷腰部中心偏心a.主要原因：腰部位置串换：水平辊半径与立辊半径不协调；轧辊中心与轧制线位置不一致；导板调整不当。其它原因：万能轧机两腿温差；万能轧机、轧边机轧辊零位误差。,2020/6/6,29,（5）H型钢生产中易产生的缺陷腰部中心偏心,b.防止措施：（1）防止坯料“缺肉”。（2）加热均匀。（3）轧辊零位调整合适。（4）腰部导位对准轧制线。,2020/6/6,30,a.主、辅机秒流量相等。b.对称轧制：1）坯料尺寸对称2）加热均匀3）腰、腿延伸相近：避免腿部串位；利于腿高形成。实际生产中，因为腿部断面积大于腰部，所以腿腰（15%）。4）压下同步。,（6）H型钢生产中注意的问题,2020/6/6,31,c.立冷大H型钢直立放置，并向腿部喷水冷却的方式。目的：达到腰、腿冷却均匀、减少扭曲和裂纹。原因：H型钢腰薄腿厚、腰部温降快。,也可采用平躺冷却，但必须在成品孔后对轧件腿部喷雾，以加速腿部冷却，减小腰、腿温差，减少腰、腿冷却不均。,马钢小H型钢采用平躺水冷,2020/6/6,32,（1）钢轨概况钢轨的横截面积可分为轨头、轨腰和轨底；规格表示：以每米长的重量表示品种：普通钢轨的重量范围为578kg/m，起重机轨重可达120kg/m。轻轨：30kg/m以下的钢轨，短途、轻载、低速专线重轨:30kg/m以上，长途、重载、高速常用的钢轨规格有9、12、15、22、30、38、43、50、60、75kg/m。,二、钢轨生产工艺重轨,2020/6/6,33,a.列车高速化：国外：200km/h最高达531km/h（法）国内:100250km/h沪宁、广深250350km/hb.要求：1）重型化：以60kg/m代替50kg/m。单重增加17.5%，但寿命提高60%，刚度增加34%，维修期下降80%，工作量下降2030%。2）热处理强化：提高承载能力和使用寿命。3）微合金强化：提高承载能力和使用寿命。目前，我国鞍、攀、包钢生产3875kg/m重轨110万吨/年，基本满足国内需求，关键是技术改造。,（2）列车高速化对钢轨的要求,2020/6/6,34,钢轨使用缺陷,孔裂,擦伤,轨底破碎,轨头磨耗,剥离,2020/6/6,35,（3）钢轨生产工艺重轨,2020/6/6,36,(3）钢轨生产工艺重轨,钢轨轧制工艺流程：连铸坯步进式加热炉高压水除鳞万能轧机轧制钢轨热预弯复合矫直平直度在线检测涡流探伤超声波探伤外观检查锯切、端头精加工入库。,2020/6/6,37,重轨的轧制方法两辊轧制法（采用箱形帽形轨形孔型系统）直轧法斜轧法万能孔型法（采用万能轧机轧制）上下对称轧制。轧件尺寸精确，轧件内部残余应力小，轨底加工好，轧机调整灵活）轧后冷却自然空冷：无氢冶炼，冷床上冷却。缓冷：没有采用无氢冶炼，为了去氢，避免白点发生。钢轨中含氢时，在冷却至500600，进缓冷坑缓冷以消除“白点”为了去氢，避免白点发生。,（3）钢轨生产工艺重轨,2020/6/6,38,轧制钢轨的孔型系统,直轧法,斜轧法,万能轧法,2020/6/6,39,两辊轧制法(常规轧制法）：靠水平辊压下（采用箱形帽形轨形孔型系统）存在问题：（1）钢轨头部和脚部来说仅进行间接压下。但对钢轨使用来说，特别重要的正是头部和脚部，但其变形率却较低。（2）孔型侧壁及轴推辊环易磨损、修复时车削量较大、轧辊消耗大。,（3）钢轨生产工艺重轨,2020/6/6,40,采用万能轧机轧制钢轨,2020/6/6,41,轧后冷却自然空冷：为使轧件冷却均匀，防止由于重轨头、底温度不均产生收缩弯曲，影响矫直质量，重轨在上冷床时要求侧卧，使相邻重轨头、底相接，冷却至200以下时，方可吊下冷却床进行矫直。矫直温度要求低于100。缓冷：重轨在冷床上冷却至磁性转变点温度以下，便由侧卧翻正，吊往缓冷坑。重轨入坑温度一般为550600，每排重轨间用隔铁隔开，以保证缓冷均匀，重轨装满缓冷坑后立即加盖盖好，缓冷时间一般为56h，待坑温降至300左右揭盖，然后在坑内仍停留1.5h，以减少可能产生的温度应力，重轨出坑后在100温度以下进行矫直。,（3）钢轨生产工艺重轨,2020/6/6,42,钢轨热预弯,2020/6/6,43,钢轨热预弯：可减少残余应力和矫直噪音,2020/6/6,44,淬火（轧后热处理）目的：提高k（冲击韧性）、硬度、延长使用寿命。组织：索氏体组织。淬火方式：轨端淬火、全长淬火轨端淬火目的：因为轨端承受较大的振动与冲击，因此通过淬火提高强度、韧性和耐磨性，提高机械性能。（现被全长淬火替代）全长淬火目的：提高整根重轨头部的强度、韧性和耐磨性，以适应高速重载列车运行线路和弯道、隧道等特殊地段的要求。,（3）钢轨生产工艺重轨,2020/6/6,45,轨端淬火淬火工艺：将重轨两端80100mm长的一段放在感应加热器内快速加热至880920，然后喷冷却水淬火至450480，再利用自身余热回火，从而得到均匀的索氏体组织，使重轨端部得到所要求的力学性能。,2020/6/6,46,钢轨全长淬火轧后余热淬火：利用终轧后的温度向重轨（汽水混合物或油）淬火，然后自身回火。轧后余热淬火的设备置于重轨轧制生产线上，该工艺生产效率高，成本低并且占地面积小。但要求生产节奏稳定，并能够根据来料的温度波动自动调节淬火时间和用水量，以保证得到稳定的组织和性能，淬火后轧件利用自身余热回火，要求在冷床上均匀冷却，然后矫直、钻眼、检查、入库。,(3）钢轨生产工艺重轨,2020/6/6,47,重新加热淬火：将重轨放在感应加热器内快速加热至880920，然后喷冷却水淬火至450480，再利用自身余热回火。电感应加热火焰加热淬火介质：水、汽水混合物、油重轨重新加热淬火可以在单独的淬火生产线上进行，生产组织比较灵活，但需要有中间仓库，再加热设备和淬火前后的处理设备，能耗较高，占地面积和投资均较大。由于重轨轨头全长淬火时，重轨受热不均要产生纵向弯曲，故有时在淬火前将其反向预弯，有时采用夹持防弯装置，或在淬火冷却后重新矫直。,2、钢轨生产工艺重轨,2020/6/6,48,矫直：矫直温度100轨端加工：铣头、钻眼等。,2020/6/6,49,主要内容,凸缘型钢的轧制二辊孔型与四辊万能孔型轧制凸缘型钢的区别大、中型型钢生产技术,2020/6/6,50,4.3.2二辊孔型与四辊万能孔型轧制凸缘型钢的区别,一、凸缘型钢的轧制特点及使用万能孔型轧制凸缘型钢的优点1、二辊孔型轧法轧制凸缘型钢的轧法及轧不出凸缘型钢的原因困难在于轧出薄而且高的边部，只有采用带开、闭口边的孔型，这种孔型存在的问题如下：,2020/6/6,51,（1）除腰部外，孔型横断面上各处变形程度不同；（2）轧件的边部必须带有一定的斜度，不能轧出内、外侧均无斜度的平行边；,二辊孔型轧制法轧凸缘型钢的缺点,（3）轧辊消耗大，其原因一是辊环直径大，二是斜度小时轧辊的车削量大，三是辊面上线速度差大；,2020/6/6,52,（4）动力消耗大；（5）产品尺寸精度低；（6）轧制效率低，对轧边部来说，两道才能顶一道；（7）闭口边的楔卡使轧件边宽拉缩严重。,2020/6/6,53,为什么两辊孔型轧制法难以轧出平行边、宽边的薄腰H型钢的原因：（1）由于孔型的侧壁不能无斜度轧不出平行边；（2）辊径差太大轧不出宽边；（3）二辊轧机总是要多配几个孔型，辊身长度大，弹跳大不能轧薄腰。,二.万能孔型轧法的优点,(1)立辊直接压下，可直接轧制薄而高的平行边。(2)轧制过程中轧件的边高拉缩小，要求的坯料高度小，因此可以不用或少用异形坯，减少总道次数。(3)改变辊缝，就可以轧出厚度不同的产品。另外通过轧边端孔型的调整，可以改变边部的宽度。(4)孔型中的辊面线速度差小，轧辊的磨损较小并且均匀。另外轧辊的几何形状简单，容易使用具有高耐磨性能的轧辊。轧辊的加工和组装也比较简单。,2020/6/6,55,（5）轧制过程一般是在对称压下的情况下进行，变形相对比较均匀。（6）不依靠孔型的侧压和楔卡使轧件变形，因此轧件的表面划伤较小，轧制动力消耗小。,2020/6/6,56,主要内容,凸缘型钢的轧制二辊孔型与四辊万能孔型轧制凸缘型钢的区别大、中型型钢生产技术,2020/6/6,57,4.3.3大、中型型钢生产技术,连铸异型坯及连铸坯直接热装轧制缓解开坯机的压力；减少开坯机的异型孔型数量，减少轧制道次；节能；降低轧辊消耗；缩短轧制周期；减少轧腰、腿的不均匀变形,2020/6/6,58,4.3.