第二篇---轧制工艺基础

第二篇轧制工艺基础,7.轧材的种类及其生产工艺流程7.1轧材的种类按金属和合金的种类分钢材：普碳钢材、优质碳素钢材、低合金钢材、合金钢材有色金属及合金材：铜、铝、钛按断面形状分板带材：应用普遍，占钢材比例大型线材：常用型钢、专用型钢管材：圆断面、异型断面管材,第二篇轧制工艺基础,7.轧材的种类及其生产工艺流程7.1轧材的种类型材：轧制型材、弯曲型材、焊接型材轧制生产钢材生产效率高、质量好、金属消耗少、成本低、适合大批量生产。,第二篇轧制工艺基础,7.轧材的种类及其生产工艺流程7.2轧材生产系统及生产工艺流程7.2.1钢材生产系统模铸:完全镇静钢、半镇静钢、加盖钢锭、沸腾钢连铸:用连铸机生产，效率高，简化工艺，节省金属7.2.1.1板带钢生产系统广泛采用连续轧制的方法,年产在300600万,特厚板仍采用模铸。7.2.2.2型钢生产系统一般规模不大，年产在30100万吨（大、中、小型）。,第二篇轧制工艺基础,7.轧材的种类及其生产工艺流程7.2轧材生产系统及生产工艺流程7.2.1.3混合生产系统同时生产板带、型钢或钢管，满足多品种生产的需要。7.2.1.4合金钢生产系统以生产合金钢为主，生产工艺特殊，产量不大，品种繁多典型的生产工艺流程（碳素钢图74合金钢图75）,第二篇轧制工艺基础,7.2.2碳素钢的生产工艺流程四个基本类型:(1)采用连铸坯的工艺过程特点：一火成材或直接轧制,当今主流工艺(2)采用铸锭的大型生产系统特点：大开坯机,热装炉,多火成材。(3)采用铸锭的中型生产系统特点：配备650900二辊或三辊开坯机,冷锭作业,二火（一火）成材。,第二篇轧制工艺基础,7.2.2碳素钢的生产工艺流程四个基本类型:(4)采用铸锭的小型生产系统特点：中、小型轧机冷锭作业，趋于淘汰。7.2.3合金钢的生产工艺流程有冷锭、热锭、连铸坯三种作业方式。表面质量、技术要求高，工艺相对复杂。7.2.4钢材冷加工生产工艺流程冷轧、冷拔,第二篇轧制工艺基础,7.2.5有色金属（铜、铝等）及其合金的生产工艺流程特点：规模不大，多数是板带、型线材、管材的混合系统，采用轧制、挤压、拉拔等多种方法生产。批量小，生产灵活。以板带为主，板带采用成卷生产和成块生产方式。见教材表7-3重有色金属（铜等）：图7-6铝材生产：图77，图78,第二篇轧制工艺基础,8轧制生产工艺过程及其制定轧制生产工艺过程：由锭或坯轧制成符合技术要求的轧材的一系列加工工序的组合成为轧制生产工艺过程。8.1轧材产品标准和技术要求技术要求:为了满足使用上的需要而对轧材提出的在规格和技术性能等方面的要求。技术要求包括：形状、尺寸、表面状态、力学性能、工艺性能、物理化学性能、金属内部组织和化学成分等方面的要求。轧材标准：品种（规格）标准、技术条件、试验标准、交货标准,第二篇轧制工艺基础,8轧制生产工艺过程及其制定8.2金属与合金的加工特性8.2.1塑性一般的有：纯金属单相多相。同时和组织结构有关。根据塑性可确定合理的加工温度范围。8.2.2变形抗力有色金属钢;碳钢合金钢。碳化物形成元素强化效果大。8.2.3导热系数合金钢碳钢;Cr、Al、Si使氧化皮变粘，摩擦系数增加8.2.5相图状态影响到组织结构。无相变钢不能淬火强化，加热时易过热。8.2.6淬硬性裂纹敏感性。8.2.7对某些缺陷的敏感性碳钢比合金钢更易过热，高碳钢易脱碳。合金元素含量在8左右的钢易出现白点。,第二篇轧制工艺基础,8轧制生产工艺过程及其制定8.3轧材各基本工序及其对产品质量的影响8.3.1原料的选择与准备缺陷检查；合金钢锭表面清理；8.3.2原料的加热加热的目的：提高塑性，降低抗力，改善组织。加热温度：单相奥氏体区。防止过热，过烧。碳钢：低于故相线100150加热速度：导热性能，热应力。加热时间：温度均匀，防止脱碳等。三个阶段：预热，加热，均热连续式加热炉：推钢式、步进式。,第二篇轧制工艺基础,8轧制生产工艺过程及其制定8.3轧材各基本工序及其对产品质量的影响8.3.3钢的轧制精确成型、改善组织。精确成型：孔型设计（辊型设计，压下规程设计），轧机调整，变形温度、速度规程轧辊磨损，自动控制水平等。改善组织：变形温度、变形速度、变形程度。8.3.3.1变形程度与应力状态对产品组织性能的影响,第二篇轧制工艺基础,8轧制生产工艺过程及其制定8.3轧材各基本工序及其对产品质量的影响8.3.2原料的加热热送热装的优点：（1）节能降成本，提高生产能力；（2）减少钢的内应力缺点：不便于缺陷清理。加热主要缺陷：过热：热处理消除；含Cr、Ni的钢易过热过烧：报废重炼。脱碳：表层含碳量降低。合金钢、高碳钢易脱碳，W、Si促进脱碳,第二篇轧制工艺基础,8轧制生产工艺过程及其制定热应力：与导热系数大小有关。尤其对塑性较差的钢更要注意。加热工艺操作：三段式加热，预热、加热、均热加热炉形式：步进式、推钢式加热时间的确定：依经验确定。连续加热炉的经验公式：tCBt加热时间，h；C系数，表8-4,第二篇轧制工艺基础,8轧制生产工艺过程及其制定8.3.3钢的轧制精确成型、改善组织8.3.3.1变形程度与应力状态对组织性能的影响变形程度大对组织性能有利，因为：（1）变形程度大、压应力状态强有利于破碎铸造组织。（2）改善机械性能，需要一定的压缩比。（3）总变形程度一定时，道次变形量分配也对产品质量有影响。,第二篇轧制工艺基础,8轧制生产工艺过程及其制定8.3.3.2变形温度、速度对产品组织性能的影响开轧温度、终轧温度。终轧温度：保证一定的组织性能。开轧温度确定必须以保证终轧温度为依据。亚共析钢：Ar350100，防止二相区轧制。过共析钢：Arcm以下，以破碎碳化物。高于Ar1100150。8.3.3.3变形速度或轧制速度对产品组织性能的影响现代化轧机向高速方向发展，轧制速度影响加工硬化和再结晶过程从而影响钢的组织性能，同时轧制速度改变摩擦系数，也发生变化，从而影响钢材的尺寸精度。,第二篇轧制工艺基础,8轧制生产工艺过程及其制定8.3.3钢的轧制合金钢的锻造开坯：对塑性较差、初生脆性晶壳及柱状晶比较严重时采用，也在车间无大型开坯机时采用。（1）锻造时再结晶过程进行得比较充分。（2）锻造时三向压应力状态比较强，有利于发挥金属的塑性。（3）锻造时可及时清理裂纹。（4）可采用较大锥度的钢锭，有利于改善合金钢的质量。,第二篇轧制工艺基础,8轧制生产工艺过程及其制定8.3.4钢材的轧后冷却与精整不同的冷却速度，可以获得不同的组织，因而可以获得不同的性能。冷却过程中可能出现的缺陷：冷却裂纹、白点。冷却方式：水冷、空冷、堆冷、缓冷精整：切断、矫直等8.3.5钢材的质量检查熔炼检查、轧钢工艺过程检查、成品检查。各种检查可依照标准规定执行。,第二篇轧制工艺基础,8轧制生产工艺过程及其制定8.4拟订轧制生产工艺过程举例轴承钢的生产工艺过程：技术要求：（1）高而均匀的硬度和强度，没有脆弱点和夹杂物。（2）脱碳层必须符合规定。（3）尺寸精度要符合一定的标准；表面质量也必须符合一定要求。（4）化学成分符合标准的规定。（5）显微组织要满足一定的要求。,第二篇轧制工艺基础,8轧制生产工艺过程及其制定8.4拟订轧制生产工艺过程举例8.4.1拟订轧钢产品生产工艺过程举例轴承钢的钢种特性：（1）高碳珠光体铬钢，易产生碳、铬偏析，需进行高温保温加热或高温扩散退火。（2）导热性和塑性都较差，应缓慢加热。（3）脱碳和白点敏感性大，易过热和过烧。（4）轧后缓慢冷却时，析出网状碳化物。终轧温度低于800时，析出的碳化物形成带状组织。（5）热轧摩擦系数大，宽展较大。,第二篇轧制工艺基础,8轧制生产工艺过程及其制定8.4拟订轧制生产工艺过程举例8.4.1拟订轧钢产品生产工艺过程举例轴承钢的工艺流程钢锭清理加热轧制切断缓冷退火酸洗检查清理锻造缓冷酸洗清理加热轧制切断8.4.2拟订有色金属轧材生产工艺过程举例紫铜板带的特性：塑性好，变形抗力低，表面以划伤，变形后各向异性明显，易氧化，导电导热性好；对表面质量，板形质量，尺寸精度及组织性能要求较高。,第二篇轧制工艺基础,8轧制生产工艺过程及其制定8.4.2拟订有色金属轧材生产工艺过程举例紫铜板带的特性：塑性好，变形抗力低，表面以划伤，变形后各向异性明显，易氧化，导电导热性好；对表面质量，板形质量，尺寸精度及组织性能要求较高。铸坯热轧(6mm)酸洗冷轧(1.8mm)退火酸洗冷轧(0.5mm)矫直剪切检查铸坯加热热轧(12mm)铣面冷轧(5.5mm)冷轧(1.7mm)冷轧(0.5mm)剪切矫直退火检查,第二篇轧制工艺基础,9连续铸造及其与轧制的衔接工艺9.1连续铸钢技术将钢水连续注入结晶器,待钢水凝成硬壳后从结晶器出口连续拉出或送出,经喷水冷却,全部凝固后切成坯料或直送轧制工序。（1）钢水在结晶器内得到迅速而均匀的冷却凝固，细晶区较厚，柱状晶不发达。（2）无缩孔和空洞，无切头、尾金属损失，收得率高。（3）钢坯各部分凝固时间接近，铸坯纵向性能均匀。（4）消除铸态组织需要的压缩比小，铸坯组织性能好。,第二篇轧制工艺基础,9连续铸造及其与轧制的衔接工艺9.1.1连续机类型按铸坯断面形状分：厚板坯、薄板坯、大方坯、小方坯、圆坯、异型坯、椭圆坯连铸机。按铸坯运行轨迹分：立式、立弯式、垂直多点弯曲式、垂直弧形、多半径弧形（椭圆形）、水平式、旋转式连铸机。9.1.2连铸机组成钢水运转装置（钢水包、回转台）、中间包及更换装置、结晶器及其振动装置、二冷区夹持辊及冷却水系统、拉引矫直机、切断设备、引锭装置。,第二篇轧制工艺基础,9连续铸造及其与轧制的衔接工艺9.1.3连铸生产工艺注意防止各种缺陷的产生，严格控制浇注温度，化学成分要求严格。控制Mn/Si和Mn/S。拉坯速度重要的工艺参数。根据钢种不同，控制二次冷却区得冷却强度，控制各种缺陷的产生。,第二篇轧制工艺基础,9连续铸造及其与轧制的衔接工艺9.2连铸与轧制的衔接工艺9.2.1钢坯断面规格及产量的匹配衔接连铸坯形状规格取决于：炼钢炉容量，轧机组成，轧材品种规格及质量要求。保证压缩比9.2.2连铸与轧制衔接模式及连铸连轧工艺(1)连铸坯直接轧制工艺（CCDR）补偿加热(2)连铸坯直接热装轧制工艺(CC-DHCR或HDR)也称为高温热装炉轧制工艺,奥氏体区装炉。(3)低温热装工艺(Ar3Ar1)，两相区装炉(4)低温热装工艺(Ar1.)共析转变结束后装炉(CC-HCR)(5)常规冷装炉轧制工艺,第二篇轧制工艺基础,9连续铸造及其与轧制的衔接工艺9.2.2连铸与轧制衔接模式及连铸连轧工艺连铸坯热送热装和直接轧制工艺的优点：（1）利用连铸坯冶金热能，节约能源。（2）提高成材率，降低金属消耗。（3）简化工艺，减少设备，节约投资和生产费用。（4）大大缩短生产周期。（5）提高产品质量。,第二篇轧制工艺基础,9连续铸造及其与轧制的衔接工艺9.2.2连铸与轧制衔接模式及连铸连轧工艺连铸连轧的关键技术：（1）高温无缺陷铸坯生产技术。（2）铸坯温度保证与输送技术。（3）自由程序（灵活）轧制技术。（4）生产计划管理技术。（5）保证工艺与设备可靠性的技术。图9-6连铸直接轧制（CCDR）工艺技术,第二篇轧制工艺基础,9连续铸造及其与轧制的衔接工艺9.2.3铸坯温度保证技术充分利用其内部冶金热源，外部加热（边部补偿加热）。图9-7