《轧钢工艺学》课件

封面,河北理工大学,第三篇 型材和棒材生产,第五篇 管材生产工艺和理论,第二篇 轧制工艺基础,7 轧材种类及其生产工艺流程,8 轧制生产工艺过程及其制定,7 轧材种类及其生产工艺流程,7.1 轧材种类,7.2 轧材生产系统及生产工艺流程,7,7.1 轧材的种类,黑色金属（Fe.Mn.Cr及其合金，黑色金属一般将统称为钢铁）板材.带材.型材.线材.管材等。,有色金属（Cu.Al.Ti)一般型材用挤压方法生产.尺寸精确.而且它变形抗力低，板带及大批量，尺寸精度要求不高时，才采用轧制方法生产。,7.1,轻金属（Al.Mg等） 稀有金属（W.Nb等) 贵金属（Au.Ag等） 半金属(Si.As）,钢材是应用最广泛的材料，我们主要介绍钢材的生产工艺,一.钢材按钢种可分为（45#,A7,36Mn2Si）,1.普通碳素钢,甲类钢：只保证力学性能（A0-A7）镇静钢,乙类钢：只保证化学性能（B）（A0F-A7F）沸腾钢,特种钢：既保证化学性能又保证力学性能（C）,2.优质碳钢（碳素结构钢）,同时保证化学成分和机械性能，且S,P等比普碳钢要少。分普通含Mn量两个钢组：,普通含Mn量的钢：“号钢”用钢中平均含C量的万分数表示,如：45# 平均含炭量为0.45% 45# 15# 60#,含Mn量较高的钢：除用两位数字表示钢的含炭量外，另附一个Mn字在后,如：20Mn 含C 0.2% Mn0.71.0%约1%,3.合金钢,合金钢的多种分类方法：,按用途: 结构钢，轴承钢，工具钢，不锈 钢，耐热钢，弹簧钢，易切削钢，高速钢等,按退火后钢的金相组织： 亚共析钢，共析钢，过共析钢，莱氏体钢,按空冷后钢的金相组织： 珠光体类，马氏体类，贝氏体类，奥氏体类，等及铁素体类,按钢中主要合金元素的类型：锰钢，硅钢，硼钢等,按合金元素总量的多少： 低合金钢，中合金钢，高合金钢等,表示方法：,36Mn2Si,在元素符号之前的数字表示平均含碳量的万分之几 0.36%,冶金元素的含碳量在元素符号后面的平均含碳量的百分之几表示Mn的2%Si 1%,例外：,工具钢：,当平均含碳量>=1.00%时，含碳量不再标出。（一般工具钢含碳量较高）,平均含碳量<1.00%时，含碳量以千分之几表示,如 9Mn2V 含碳量的0.9% Mn2% V 1%,滚动轴承钢：,含Cr量的千分之几表示，并冠以“G”GCr15 G表示滚动轴承钢， 含Cr量1.5%,二.按断面形状分：,1.板带钢 ：,按生产方法分：热轧板带，冷 轧板带,按 产品厚度分：薄板，厚板，简材,按用途分：锅炉板，桥梁板，汽车板等,板带钢产量在工业先进国家占钢材总量的50%60%在我国占30%多,2.型线材：4.6 50mm,型钢品种最多：,按用途分：常见型材（房，圆，角，工，槽）专用型钢（钢轨，钢桩，窗框钢等）,按断面形状：简单断面，复杂断面,简单断面：,过其横断面上任意点作切线一般不交于断面之中,按生产方法分：,轧制型钢，焊接，弯曲型钢,除上述一些品种外：,还有周期断面型钢和特 殊断面钢材,周期断面有：螺纹钢，竹节钢,特殊断面有：钢球 ，车轮等,工业先进国家,型材产量占30%35%。我国占50%以上,3.钢管：,按用途分：,输送管，锅炉管，钻探管，注射针管等,按生产方法分：,无缝钢管，焊接管，冷轧，冷拔管等,工业发达国家产量占10%15%我国约占8%10%,用轧制的方法生产钢材，有其优点：生产效率高，最适合于大批量生产，质量好，金属消耗少，生产成本低,7.2 轧钢生产系统及生产工艺流程,7.2.1 轧钢生产系统及生产工艺流程,一.在介绍轧钢生产系统之前，首先介绍一下模铸和连铸,模铸：,将钢水浇铸在一个个钢锭模内,钢水冷却凝固后脱模成为钢锭，然后送到轧钢车，间，经加热后用初扎机（或开坯机）将其扎成多种规格的钢坯。,7.2,然后再经成品扎机扎成各种钢材。这种生产方法知道仍在钢材生产中占着重要地位。,连铸：,将钢水直接铸成一锭，断面形状和规格的钢坯连续铸钢生产过程,中间罐：,贮存一部分钢水，保证连续铸刚，减小钢水注入后结晶时产生的冲击力稳定钢流和分流，分离钢水带下的炉渣和非金属夹杂物。,结晶器 :,无底水冷装置，强制钢锭迅速冷却，规定铸坯形状。,夹送辊：,防止铸坯因为内部钢液静压力的作用产生“鼓肚”，对铸坯运动起导向作用。,拉矫机：,拉辊：拉着钢坯向前运动。,矫直辊：对铸坯表面平整矫直。,模铸与连铸生产过程的比较,图7-3 模铸与连铸过程比较,图7-3 模铸1与连铸过程比较,连铸的优点：,1.简化生产工序,连铸可直接得到一定断面形状的铸坯，省去了整模铸锭、脱模、 均热、初扎开坯工序。,2.节约金属、成材率高,钢锭头部有缩孔，扎材时必须切除，在钢锭模内钢液由下向上、由外向里凝固，体积缩小，最后在头部形成缩孔和疏松，在缩孔区存在有较多较大夹杂物，必须切除。,3.节能,连铸省了一次加热一次轧材,4.改善劳动条件，提高劳动生产率。,连铸自动化程度高，省去大量人力。铸锭从整模、铸锭、脱模、初扎都穿插人工操作，自动化程度低，工人劳动条件差。,5.质量好,与铸锭比，连铸坯内部组织均匀、致密、偏析少、性能稳定，表面缺陷少。,6.生产成本低。,连铸设备简单，省去初扎机，均热炉，并节约了燃料动力和人力,缺点：,1.生产小批量、多规格坯料不灵活。,（需更换结晶器，结晶器价格昂贵，连铸机设备较复杂，对管理和操作的技术水平要求较高，不适合经常更换）,2. 沸腾钢，高合金钢的连铸还有一定困难。,二 什么叫轧钢生产系统,在组织生产时，根据原料来源、产品种类及生产规模的不同，将初扎机或连铸机与各种成品扎机配套设置，组成各种轧钢生产系统。,按产品种类分为板带钢、型钢、合金钢和混合生产系统。,1. 板带钢生产系统：生产钢板或带钢，年产量数百万吨，生产规模大，宽带钢热连扎机达500600万吨/年。宽原板扎机达100200万吨/年,2. 型钢生产系统；与板带钢生产系统比生产规模不是很大，,根据规模可分为 ：,大型生产系统：100万吨/年以上 中型生产系统：30100万吨/年小型生产系统：30万吨/年以下,3. 混合生产系统：既生产板带又生产型钢，钢管。这种生产系统较多，原因是可满足多品种的需要。,4. 合金钢生产系统：产量不大，而品种繁多，一般为中、小型型钢生产系统。,三生产工艺流程,生产工艺流程即；生产过程,由于碳素钢与低合金钢的钢种特性相似，故其流程基本一样,重点了解：,1。使用连铸坯为原料的生产工艺过程与使用铸锭为原料的工艺过程有那些不同？,2使用铸锭为原料大型生产系统的工艺过程与使用铸锭的中小型生产系统的工艺过程有何不同？（即多了哪些工序？为什么？）,3.合金钢生产工艺过程与普通钢生产工艺过程有何不同？（多哪些工序？为什么？）,4.冷加工生产工艺过程有何特点？为什么？,要想优质、高产、低成本的生产轧材，必须了解所加工钢种的内在特性。特别是加工工艺特性和组织性能变化特性，正确掌握其固有规律，采取有效的工艺手段，才能生产出合乎要求的产品,8 轧制生产工艺过程及其制定,8.1轧材产品标准和技术要求,8.2金属与合金的加工特性,8.3轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响,8,什么叫轧制生产工艺过程？,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，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制定工艺流程的总任务和总依据。,8.1 轧材产品的技术要求和产品标准,一.轧材的技术要求,8.1,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。,它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），刚才机械性能（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：,钢材的技术要求是由使用单位按用途的要求提出来的，由于使用单位很多，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，然后生产就按标准来生产。,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。,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。,地方标准：,某些只在局部地区通用的产品所制定的标准。,如：矿山用的铁轧使用于一定地区,国家标准（部颁标准）：,使用范围广，很多长生产，制定出适合全国各生产的标准。,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。,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。,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。,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。,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。,8.2金属与合金的加工特性,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？,8.2,8.3轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响。,基本工序：,原料的清理准备加热轧制冷却精整检查,8.3.1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82 P109 要求能够掌握,见下表,8.3,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：鞍钢又初轧，又生产板坯，有生产方坯（同时生产），而用连铸则办不到，同时连铸坯受钢种限制。,选择原料应注意的问题：,1要考虑产量和质量。,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,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。,