先进成形与智能技术 课件 4.1 轧制生产工艺

《先进成形与智能技术》战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造目录CONTENTS第1章题目第2章题目第3章题目第4章轧制成形技术第5章题目第6章题目第7章题目第8章题目第4章轧制成形技术4.1轧制生产工艺简介战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造14.1.1中厚板生产工艺中厚板轧制示意图自动超声波探伤技术钢板头尾翘曲控制技术高效表面除鳞装备技术关键技术生产特点精整区域工序及工艺路径多轧钢车间主作业线长需要展宽轧制、往返轧制潜在的瓶颈多，且瓶颈变化多样强力矫直机装配技术中厚板生产多采用控制轧制生产工艺。一般单机架轧机采用两阶段轧制，中间用一段空冷待温阶段来保证第二阶段轧制的开轧温度。该工艺提高了产品性能，但也减少了轧机的产量。为了减少待温阶段造成的产量损失，国内外厂家目前都采用多块轧件交叉轧制的手段提高轧机的生产率。原料装炉加热除磷粗轧精轧冷却矫直检查修磨热处理剪切入库第4章轧制成形技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造201

中厚板定义中厚板是指厚度4.5-25mm的钢板，厚度25-100mm的称为厚板，厚度超过100mm的为特厚板。02

优异性能强度高、具有良好的塑性、韧性、冷弯性能、焊接性能及耐蚀性能，能承受动载荷、冲击、震动等。03

应用领域厚板产品广泛应用于造船、石油化工及输送管道、电站及锅炉钢板和大型桥梁等场景。4.1轧制生产工艺简介4.1.1中厚板生产工艺第4章轧制成形技术4.1轧制生产工艺简介3战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造4.1.1中厚板生产工艺生产原料及轧前准备厚板生产的原料：连铸坯板坯的轧前处理：表面缺陷清理和加热工艺。除磷清除在加热过程中的炉生氧化铁皮和轧制过程中生成的再生氧化铁皮，保证钢板的表面质量。粗轧按厚板坯进入轧机的方式可以分为横轧-纵轧法、全纵轧法和全横轧法三种。细轧制定压下规程板形控制，调节沿板宽压下量的分布，使延伸沿板宽分布均匀。第4章轧制成形技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造44.1轧制生产工艺简介——除磷4.1.1中厚板生产工艺除磷前除磷后工作系统可靠除净率高适应范围广综合成本低高压水除鳞高压水除磷系统组成示意第4章轧制成形技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造54.1轧制生产工艺简介——粗轧4.1.1中厚板生产工艺粗轧横轧-纵轧法全纵轧法全横轧法纵向辗平横轧宽展纵轧工序纵轧是指工作轧辊旋转方向相反，轧件的纵轴线与轧辊轴线垂直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板坯沿长度方向咬入轧机，使板坯端部产生扇形减少横轧宽展道次板坯端部的收缩。当板坯的宽度小于成品宽度时，板坯纵向辗平之后，回转90°，进行横向宽展，达到宽度要求后，再回转90°进行纵轧。在横轧宽度达到要求后拨正，进行纵向轧制，轧到要求的厚度为止。第4章轧制成形技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造64.1轧制生产工艺简介——细轧4.1.1中厚板生产工艺厚板压下规程制订，就是要确定由板坯到成品的轧制道次和每道的压下量大小。在现代厚板轧机上都采用电动液压压下，压下规程的制订就是确定轧辊各道次的设定位置。影响压下规程的因素可分为设备能力和产品质量两大方面。钢板轧制的板形控制，就是通过调整轧辊的辊型，控制轧辊间有载辊缝形状，调节沿板宽压下量的分布，使延伸沿板宽分布均匀，达到钢板平直度的要求。设备能力对压下量限制条件包括三方面：咬入条件、轧辊强度和电动机功率细轧产品质量对压下规程的影响考虑因素：金属塑性、钢板的几何精度采用具有板形调节功能的厚板轧机，通过轧辊初始位置设定影响板形采用板形快速调节方法：液压弯辊、轧辊分段冷却、轧辊的倾辊调整第4章轧制成形技术4.1轧制生产工艺简介战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造74.1.2热轧带钢生产工艺热轧带钢示意图表面光滑平整尺寸精度要求高板形均匀变形技术要求生产特点轧机设备复杂庞大表面积大，故包容覆盖能力强可任意剪裁、弯曲、冲压、焊接全面计算机控制和自动化生产工艺性能好轧带钢一般是指厚度为1～20mm的成卷带钢，宽度一般为600～2000mm。热轧带钢可以作为热轧钢板直接使用，也可以供给冷轧带钢作为坯料。广泛用于汽车、电机、化工、造船等工业部门，同时也作为冷轧、焊管、冷弯型钢生产的坯料。带钢热连轧机是生产热轧带钢的主要设备，具有生产效率高、产量高、质量好等优点。第4章轧制成形技术4.1轧制生产工艺简介战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造84.1.2热轧带钢生产工艺热轧带钢是指通过热轧方式生产的带材和板材。一般厚度在1.2～8mm。宽度在600mm以下的带钢称为窄带钢，超过600mm的为宽带钢。宽带钢热连轧宽带钢可逆式热轧窄带钢热连轧核电站军舰跨海大桥海上基建战略潜艇大坝第4章轧制成形技术4.1轧制生产工艺简介战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造9层流冷却系统除鳞1加热炉卷取定宽飞剪保温罩除鳞2粗轧机组精轧机组（F1~F7)保温罩热卷箱轧前准备用连铸板坯或初轧板坯作原料，根据产品的厚度及生产能力，确定板坯的几何尺寸和重量板坯加热，一般1100℃~1250℃出炉，步进式加热炉加热粗轧高压水除磷1：除去板坯炉生氧化铁皮定宽：满足热轧带钢不同宽度的需要粗轧机组：将板坯热轧成适合精轧的中间坯保温输送：改善中间坯温度均匀性精轧切头飞剪：切掉中间坯的头尾高压水除磷2：清除板坯二次氧化铁皮精轧机组：轧成要求的热轧带钢层流冷切：控制冷却温度和速度卷曲：将钢材卷曲成带卷，便于运输4.1.2热轧带钢生产工艺第4章轧制成形技术4.1轧制生产工艺简介战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造10除鳞1加热炉卷取定宽飞剪保温罩除鳞2粗轧机组精轧机组（F1~F7)保温罩热卷箱用连铸板坯或初轧板坯作原料，经步进式加热炉加热，高压水除磷后进入粗轧机，粗轧料经切掉头尾、二次除磷再进入精轧机，实施计算机控制轧制，精轧后即经过层流冷却和卷取机卷取，成为带卷。4.1.2热轧带钢生产工艺层流冷却系统第4章轧制成形技术4.1轧制生产工艺简介战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造114.1.3冷轧带钢生产工艺热轧带钢酸洗机组十二辊冷轧机组退火热处理拉矫机组冷轧带钢原料热轧带钢为冷轧带钢的原料酸洗去除热轧带钢表面上的氧化铁皮冷轧获得符合尺寸、板形和表面质量要求的带钢热处理对冷轧带钢进行退火，获得符合要求性能精整对经过退火的带钢进行平整、剪切、包装等第4章轧制成形技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造12早期：酸液深1000～1200mm。深槽酸洗70年代中期：酸液深400～1000mm。浅槽酸洗70年代末期：1983年德国MDS公司开发了紊流酸洗，酸液深小于400mm。紊流酸洗硝酸酸洗混合酸酸洗氢氟酸酸洗盐酸酸洗磷酸酸洗硫酸酸洗酸的种类4.1轧制生产工艺简介——酸洗4.1.3冷轧带钢生产工艺第4章轧制成形技术4.1轧制生产工艺简介战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造13PTPxTx轧件咬入时受力4.1.3冷轧带钢生产工艺——轧制Tx：拉入力；Px：推出力。Tx>Px，顺利咬入；Tx<Px，不能咬入；Tx=Px，临界状态。第4章轧制成形技术4.1轧制生产工艺简介战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造14张力的拉伸作用会改变轧制时金属的应力状态，有利于金属的塑性变形张力有利于减少轧件厚度，控制张力可以在一定范围内控制带钢厚度张力可以在一定程度上改善板形张力轧制可防止带钢轧制过程中跑偏张力下卷取可使带卷卷得更紧密整齐轧制张力的作用轧件在辊缝中产生塑性变形是在一定的前张力和后张力的作用之下进行的。通常张力作用方向与轧件前进方向相同的称为前张力，而与轧件前进方向相反的称为后张力。4.1.3冷轧带钢生产工艺——轧制张力第4章轧制成形技术4.1轧制生产工艺简介战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造15

轧辊位置补偿之后的带钢轧出厚度偏差：

4.1.3冷轧带钢生产工艺——厚度控制第4章轧制成形技术4.1轧制生产工艺简介战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造16板形的表示方法常用的有相对长度差法和波形表示法。相对长度差法：取一段标准长度带钢，沿宽度切成若干纵条，用最短和最长纵条之间相对长度差大小表示板形状态：

由于冷轧带材要求的板形精度比较高，通常用相对长度差表示。

4.1.3冷轧带钢生产工艺——板形控制第4章轧制成形技术4.1轧制生产工艺简介战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造17一个测量区测量传感器正弯辊负弯辊4.1.3冷轧带钢生产工艺——板形控制第4章轧制成形技术4.1轧制生产工艺简介战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造18润滑和冷却冷轧过程中，金属变形和金属与轧辊之间的摩擦产生热量使轧辊和轧件温度升高，会使工作辊表面淬火层硬度下降，并有可能使淬火层的残余奥氏体分解而产生附加应力，造成辊面裂纹；轧辊受热温度不均会造成原始辊型破坏，影响板形，因此必须对轧辊和轧件进行工艺冷却和润滑。另外，润滑降低了轧制力，也保证了带钢表面质量；减少了轧辊磨损，提高了轧辊寿命。乳化液型直接应用型直接采用矿物油、动物油和植物油、合成脂将矿物油、动物油或合成脂与脱盐水按一定比例混合轧制油某厂五机架冷连轧机乳化液系统喷嘴布置4.1.3冷轧带钢生产工艺——润滑和冷却第4章轧制成形技术4.1轧制生产工艺简介战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造194.1.4型钢轧制生产工艺连续式大型型钢轧机连续轧制多品种小批量轧机布置为横列式生产方式产品特点表面质量和性能均匀连续式或半连续式带万能机架承载能力大、截面稳定性好断面尺寸的精度高自动化生产型钢轧制是一种钢轧制方法，可用于型钢轧制或开坯。我国热轧H型钢的生产量从1999年的11.31万t，逐年大幅度增长，从已投产和即将建成的生产线来看，总产能达到1300万t以上，产品规格覆盖大、中、小，最大设计规格为HN900mm×300mm。同时，随着数值计算的不断发展，数值模拟在H型钢轧制过程中的应用也越来越广泛。第4章轧制成形技术4.1轧制生产工艺简介战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造20表面质量机械性能尺寸精度020301型材机械性能主要受钢水纯净度、化学成分的波动及轧后的热处理工艺等因素影响。简单断面只要求公称尺寸精度，而复杂断面不仅要求公称尺寸精度，还要求断面形状完美性。热轧型钢不允许有过多氧化铁皮及裂纹；冷弯型钢不允许有气泡、裂纹、结疤、折叠、夹杂以及压入的氧化铁皮，也可按需指定表面要求。4.1.4型钢轧制生产工艺第4章轧制成形技术4.1轧制生产工艺简介战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造21简单断面型钢用孔型法轧制，复杂断面型钢用万能法轧制。热轧钢坯头尾相接，可减少切头和轧废，轧制参数稳定。无头轧制连续式合金钢棒材轧机，根据钢种需要调节粗轧机速度。脱头轧制通过控制轧制工艺参数，进而控制钢材组织性能。控制轧制用特殊轧辊孔型和导卫装置将轧件纵向切分一次多根。切分轧制钢坯温度低于常规加热温度，可以节约能源，降低成本。低温轧制二次加热炉去氧化皮机粗轧机精轧过渡轧机精轧折边轧机终轧机矫直机冷床热轧H钢工艺4.1.4型钢轧制生产工艺第4章轧制成形技术4.1轧制生产工艺简介战略