华北理工轧钢工艺学课件第2章 轧制生产工艺过程及其制定

*Ⅹ第二章轧制生产工艺过程及其制定2.1轧材产品标准和技术要求2.2金属与合金的加工特性2.3轧材生产各基本工序及对产品质量的影响*

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。组织生产工艺过程，确定加工工序，首先要保证生产出的产品符合质量要求（或称技术要求），同时要尽量提高产量、降低消耗，这就是我们常说的“优质、高产、低消耗”，如何“优质、高产、低成本”的生产出符合技术要求的轧材，是制定工艺流程的总任务和总依据。Ⅹ第二章轧制生产工艺过程及其制定轧制生产工艺过程*轧制生产工艺过程第二章轧制生产工艺过程及其制定*一、轧材的技术要求Ⅹ2.1轧材产品标准和技术要求为了满足使用上的要求，对轧材提出的必须具备的规格和技术性能，包括：形状、尺寸、表面状态、机械性能、物理化学性能，金属内部组织和化学成分等方面的要求。

轧材技术要求是由使用单位按用途的要求提出来的。我们生产的钢材，都有用户使用。用户根据使用的要求提出品种规格的要求（如：建筑桥梁需钢梁——工字钢，需要多大的规格），同时还提出其他要求：表面质量（裂纹、结疤、重皮，氧化铁皮），钢材机械性能（强度、塑性、韧性），工艺性能（弯曲、冲压、焊接等），物理化学性能（磁性、抗腐蚀性能等）。*二、产品标准钢材技术要求是由使用单位按用途的要求提出来的，使用单位很多，不可能一个用户提一个要求来进行生产，用户提出的要求要根据当时生产的技术水平和经济性来制定成产品的标准，然后钢厂按标准来生产。各种轧材的使用范围不同，有大、有小，因此各种产品标准也有不同的适用范围，有企业标准、地方标准，国家标准。Ⅹ2.1轧材产品标准和技术要求*

地方标准：

某些只在局部地区通用的产品所制定的标准。

如：矿山用的钢轨适用于一定地区国家标准（部颁标准）：使用范围广，很多厂生产，制定出适合全国生产的标准。钢材产品标准一般包括：品种（规格）标准，技术条件，试验标准，交货标准。Ⅹ

企业标准：

几个企业之间根据使用要求和生产条件相互协商而定的标准，适用于承认该协议的各企业。如：汽车制造厂的轮网钢就是企业标准。2.1轧材产品标准和技术要求*

品种（规格）标准：

主要规定轧材形状和尺寸精度方面的要求，形状要正确，不能有歪扭，弯曲不直，表面不平等缺陷，尺寸精度是尺寸偏差的大小，一般按负公差轧制，实际上对轧制精确度的要求提高一倍，而且节约金属，但有些轧材在使用时还要经过加工处理工序，为给加工留余地，常按正偏差交货。Ⅹ2.1轧材产品标准和技术要求*

技术条件：表面质量，钢材性能，组织结构及化学成分等。表面质量：

要求表面缺陷少，表面光洁平坦。表面缺陷有表面裂纹、结疤、重皮和氧化铁皮。

性能要求：

机械性能，工艺性能及特殊物理化学性能。机械性能指强度、塑性、韧性，硬度等。工艺性能指弯曲、冲压、焊接性能等。物化性能：磁性，抗腐蚀性能等。Ⅹ

轧材性能主要取决于轧材的组织结构和化学成分，因此规定了化学成分的范围，并提出金属组织结构方面的要求。2.1轧材产品标准和技术要求*试验标准：

试验时的取样部位，试样形状、尺寸，试验条件，试验方法。

交货标准：

交货时包装，标志方法，质量证明书内容。Ⅹ2.1轧材产品标准和技术要求*通过自学了解碳素钢与合金钢在塑性，变形抗力，导热系数，摩擦系数，相图，淬硬性及对某些缺陷的敏感性有何不同之点以及为什么？Ⅹ2.2金属与合金的加工特性*一、轧材生产基本工序原料的清理准备→加热→轧制→冷却→精整（热处理）→检查Ⅹ2.3轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响*2.3轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响*1.原料的选择及准备在轧钢生产中，一般常用的原料为钢锭、轧坯和连铸坯，也有采用压铸坯的。

以上几种原料的优缺点及适用情况见表8—2P109要求能够掌握Ⅹ2.3轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响说明：

连铸坯的优点很多，是发展方向，但是还不能完全取代铸锭，一个重要的原因就是初轧开坯生产钢锭的尺寸规格可以灵活，

如：鞍钢有初轧，又生产板坯，又生产方坯（同时生产），而用连铸则办不到，同时连铸坯受钢种限制。*1）要考虑质量和产量选取适当的坯料尺寸，在保证压缩比的前提下，尽量减少轧制道次以提高产量，（断面大需要的道次多）压缩比=2）考虑经济效益和生产的可能性的条件下要使各项消耗降低

Ⅹ2.3轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响*清理方法：

火焰清理：适于碳素钢、低合金钢，金属耗量较大风铲清理：适用碳素钢、合金钢、高碳钢（合金钢导热性能差，直接用火焰清理易开裂，必须先预热）砂轮清理（刨削）：适于合金钢，剥皮，金属消耗大Ⅹ原料的准备主要是检查、清理表面各种缺陷（结疤、裂纹、夹渣、折迭等）如果不在轧前加以清理，轧制中将不断扩大，并引起更多缺陷。2.3轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响*2.原料的加热加热目的：

1）提高塑性和降低变形抗力。2）改善金属内部组织性能，如偏析经加热可减轻或消除。为达到上述目的，加热温度尽量高一些，但是过高或加热方法不对，都会造成加热缺陷，影响钢材质量，甚至造成废品。Ⅹ2.3轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响*1）过热：

加热温度偏高，加热时间偏长，使晶粒长大，晶粒间结合力减弱，机械性能变坏（可逆性缺陷）2）过烧：

在过热基础上，继续使加热温度过高，晶粒边界发生氧化或熔化，轧制时发生碎裂（报废）3）脱C：

原料表面层所含碳被氧化而减少，使钢材表面硬度降低，许多合金钢及低合金钢不允许脱碳4）氧化铁皮:

金属表面层的氧化膜，加热温度越高时间越长，炉内的氧化气氛越强，则生成的氧化铁皮越多，造成金属烧损，引起钢材表面缺陷，（麻点，铁皮等）Ⅹ2.3轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响*5）加热不均：

沿坯断面或长度各处的温度不同，轧制时发生歪扭，弯曲和内拉裂为防坯料在加热时止出现加热缺陷，能够加热出合格的坯料，要注意以下问题：Ⅹ1）正确确定加热速度加热速度是指单位时间内，钢坯表面升高的温度。确定钢的加热速度，考虑钢的塑性、导热性、断面尺寸大小。2.3轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响*对合金钢和高碳钢：在500~600℃塑性导热性差，开始加热速度过快，表层和中心温差过大，造成很大的热应力而开裂，对导热性、塑性差的钢种，在600~650℃以下要缓慢加热，加热到700℃以上温度时钢塑性已转好，内外温差减小，尽可能快的速度加热。Ⅹ对普碳钢：

其塑性和导热性能好，可快速加热，以提高生产能力，可防止氧化，脱C，过热等。对于小断面料可快速加热，对于大断面料，要降低加热速度，防止表层和中心温差过大。2.3轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响*

2）确定合理加热时间加热时间的长短影响到质量和产量连续式加热炉加热钢坯，加热时间的经验式：t=cB小时B：坯料边长或厚cmc：系数碳钢：0.1~0.15合金结构钢：0.15~0.2Ⅹ2.3轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响*3.钢的轧制要想轧出合乎质量要求的轧材，轧钢工序是非常重要的，是保证产品质量的一个中心环节。轧钢工序有两大任务：

精确成形，改善组织和性能影响精确成形因素有：

1）合理的孔型设计（型钢），辊型设计（板带钢）压下规程及轧机调整（压下规程：内容是确定所需采用的轧制方法，轧制道次及每道次压下量）2）轧制过程工艺参数稳定，如：温度、速度、张力等

Ⅹ2.3轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响*

影响组织和性能的因素：1）变形程度：

应保证改善铸态组织，保证压缩比和细致均匀的晶粒度（变形程度较大，压应力状态强，有利于改善组织，性能）。2）变形温度：

钢材性能→组织→终轧温度←开轧温度（钢坯在不影响质量的前提下尽量提高开轧温度，开轧温度的确定原则：必须以保证终轧温度为依据。

）终轧温度如何确定？

Ⅹ2.3轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响*Ⅹ2.3轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响*

终轧温度因钢种不同而不同，主要取决于产品技术中规定的组织性能，如果产品在热轧以后没有热处理，那么终轧温度的选择便以获得的所需要的组织性能为目的。Ⅹ在轧制亚共析钢时，一般终轧温度应高于Ar3线约50~100℃，以便在终轧以后迅速冷却到相变温度，获得细化的晶粒，若终轧温度过高，破碎的γ晶粒会继续长大，得到粗晶组织，降低机械性能。2.3轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响*若低于Ar3线，在（γ+α）区进行了一定的塑性变形，将导致加工硬化，塑性降低，变形抗力提高。（因为在同样温度下，α易变形，γ不易变形，导致不同相变形不均匀，从而引起附加应力；另一方面，在α基体上出现γ，可将γ看作硬的夹杂物，它将强烈阻止位错的移动，而在该处形成位错堆积，引起应力集中，在一定条件下形成断裂。若在γ基体上出现α，这将使强固的机体削弱，同样也引起应力集中易使金属过早断裂。）Ⅹ2.3轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响*过共析钢的终轧温度应比SK线高出100~150℃，低于SK线，易析出石墨出现裂纹，高于SE线在晶粒边界析出的网状碳化物不能破碎，使钢材的机械性能恶化。

3）变形速度（轧制速度）：

提高变形速度可提高产量和质量；头尾温差减小，对质量好，但速度上升受轧机设备、电机能力、强度、机械化自动化水平以及咬入条件等限制。Ⅹ2.3轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响*4.轧后冷却与精整1）冷却

轧后冷却条件不同会得到不同的组织和性能，控制冷却可以达到我们要求的性能，如：冷却速度提高γ→α+F（渗碳体）得到细晶粒组织，但对于某些导热性能差、塑性差（合金钢）易冷裂。

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常用冷却方式：（1）水冷：

在辊道或冷床上喷水、喷雾冷却，例如线材通过冷却水管强制冷却。2.3轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响*水冷对钢材有要求：对碳素钢，开坯（半成品对性能不要求）可水冷，某些合金、高合金钢易产生应力和裂纹不宜水冷。水冷还可清除表面氧化铁皮，提高冷床生产能力。（2）空冷：

钢材放在冷床上，靠辐射和对流冷却，凡是在空气中冷却，不产生热应力裂纹的钢种，都可以空冷，而且可通过吹风、钢材疏密排列来调整冷却速度。（3）堆冷、缓冷：

对于某些合金钢，高合金钢，易产生应力和裂纹，要进行堆冷、缓冷。Ⅹ堆冷：在冷床上冷却到一定温度之后堆垛冷却。缓冷：在缓冷坑中缓慢冷却或在保温炉中进行等温处理。2.3轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响*2）精整

精整加工对质量也有重要影响，保证轧材正确的形状和尺寸。轧件冷却之后往往是弯曲的，要使之平直，要经过矫直机矫直。轧材头尾组织性能较差，且轧制时易出缺陷应剪去轧材按要求剪切成定尺，剪切用锯或剪简单断面型材用热剪、热锯，复杂断面型材多用热锯、冷锯或异型剪刀的剪钢板多用斜刃剪、圆盘剪等剪切钢管多用锯或专用的切管机Ⅹ2.3轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响*5.钢材质量检查任务是确定成品质量是否符合产品标准和技术要求。化学成分检查：材质率，避免混号机械物理性能检验：σs、σ