轧钢岗位培训(第二课).pptx

轧钢分公司轧钢分公司 二二一六年十二月一六年十二月1423目录孔型与导卫轧制缺陷和调整轧钢 设备金属压力加工轧制第一章金属压力加工1、金属压力加工的概念 利用金属材料在外力作用下产生的塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料，毛坯或零件的生产方法金属塑性加工 固体具有根本形状，欲将其改变，一是固体本身应具有塑性，二是需要借助外力2、金属压力加工的种类金属压力加工的分类： 靠压力作用使金属产生塑性变形：锻造、轧制、挤压； 靠拉力作用使金属产生塑性变型：拉拔、冲压等 自由锻模锻板料冲压挤压拉拔轧制 轧制的定义： 金属在两个旋转的轧辊之间受到压缩而进行塑性变形的过程金属可通过轧制获得一定形状、尺寸和性能 轧制的方式： a.纵轧 b.斜轧 c.横轧 a.纵轧：轧件纵轴线与轧辊轴线垂直，两个工作轧辊的 旋 转方向相反型线材、板带材等；b.斜轧：轧件的纵轴线与轧辊轴线成一定的倾斜角，两个 轧辊的旋转方向相同无缝管生产；c.横轧：轧件纵轴线与轧辊轴线平行，两个工作轧辊的旋 转方向相同圆形断面的各种轴类等回转体3、塑性的概念u定义： 所谓塑性，是指固体金属在外力作用下能稳定地产生永久变形而不破坏其完整性的能力。

塑性成形：金属在外力作用下，利用其塑性而使其成型并获得一定力学性能的加工方法 4、塑性的指标p塑性的大小可以由金属在不同变形条件下允许的极限变形量来表示此极限变形量称为塑性指标 p由于影响因素复杂，很难找出一种通用的指标来描述塑性目前只能采用力学及工艺性能的方法来确定各种具体条件下的塑性指标常用的塑性指标有： 延伸率 断面收缩率 扭转数或扭转角 极限压缩率 冲击韧性延伸率式中L试样上原始计算长度； L断裂前后计算长度的绝对伸长量，即变形后计算长度与变形前计算长度之差 延伸率包括了试样的均匀变形和集中的局部变形两局部的变形总和所以，延伸率的大小与试样的原始计算长度有关，试样越长，集中变形数值的比值越小，延伸率就越小 对圆柱体试样，规定L10d 或 L5d 断面收缩率式中F0试样的原始断面积； F1试样断口处的断面积 断面收缩率的大小与试样的原始计算长度无关因此，用断面收缩率作为衡量材料塑性大小指标，得出的数值比较稳定，有其优越性扭转数(n)，表示金属在扭转变形条件下，破坏前的最大扭转数对于一定尺寸的试件来说，扭转数(n)越大，其塑性越好扭转数可在冷、热扭转实验机上测定、可在不同的温度和速度条件下进行实验。

试验时圆柱体试样的一端固定，另一端扭转试验中试样受到外加扭力的作用，随着试样扭转数的不断增加，最后将发生断裂材料的塑性指标用破断前的扭转数(n)或扭转角来表示 扭转数(n) 最能反映载荷是以剪切应力为主的塑性变形能力扭转数或扭转角5、影响塑性的因素及提高塑性的主要途径金属的化学成分及组织变形的温度速度条件变形的力学条件其它因素影响塑性的主要因素 化学成分的影响 合金元素的影响 金属组织的影响 金属的化学成分及组织一般认为，纯金属具有较高的塑性，当参加其它合金元素后成单相固溶体时也有较好的塑性;假设所含的元素形成化合物时使塑性降低面心立方晶体，如Al，Ni，Pb，Au，Ag等具有较高的塑性体心立方晶体，如Fe，Cr，W，Mo，P黄铜等的塑性居次塑性较低的是六方晶格金属，如Zr，Hf，Ti等化学成分的影响在合金成分中不溶于固溶体或局部溶于固溶体中元素将形成某种成分的过剩相存在于晶内或晶界属于这类的元素有碳化物形成元素，形成金属间化合物元素，以及硫、铝、硅、铅、锡等等在固溶体中过剩相，对其塑性有非常大的影响 磷冷脆性；硫热脆性；碳、氮时效脆性；氢氢脆现象，白点 铁 化学纯铁具有非常大的塑性，但工业纯铁，例如阿姆克铁，其塑性却不完全如此。

铸态的阿姆克铁在1000左右，塑性急剧下降 合金元素的影响 碳 在碳钢中碳的含量越高，钢的塑性越差，热加工温度范围越窄实验证明，含碳量小于1.4的铸钢，可以很好地经受锻造和轧制当含碳量高于1.4时，由于析出自由渗碳体和莱氏体，使塑性下降从铁碳平衡图中可以看出，具有1.41.7的碳钢在很窄的温度范围内形成固溶体而当含碳量高于1.7时，其塑性将由钢中的渗碳体和莱氏体的影响程度而定对于含碳量很高的铸铁，只有在特殊条件下才能进行塑性加工锰奥氏体锰钢，由于低的导热性和大的膨胀系数，使之具有高的加热速度敏感性对于大断面的高锰钢来讲，假设加热速度过快，可能使之产生内裂锰钢的过热敏感性强，对其加热制度应进行严格控制当在钢中含有较多的硫和氧时，锰还会起到消除或减轻硫和氧的有害作用，使钢的塑性提高硫硫在固溶体内的溶解度甚微硫在钢中以FeS、MnS等硫化物夹杂的形式存在如钢中含有合金元素时，还会形成镍、钼和其它合金元素的硫化物一般硫化物具有较高的熔点温度，但某些硫化物的共晶体和化合物的熔点温度较低显然，如果在钢中的含硫量越多，并存在有低熔点的硫的共晶体和化合物时，那么钢的塑性将与变形温度有关假设加热温度高于硫的共晶体和化合物的熔点时，那么这种钢在变形时会发生断裂，即产生红脆现象。

镍纯镍具有高塑性，镍可提高纯铁体的强度和塑性，能减缓钢在加热时晶粒的长大当在碳钢和低合金钢中，含镍量在5%以下时，可改善钢在热变形时的塑性镍可与硫形成硫化物以薄膜形式存在于晶粒的边界上因此在含镍的钢中提高硫的含量会引起钢的红脆现象铬工业用纯铬为脆性材料，在铬中含有氧化物和氮化物的有害夹杂，这些夹杂分布在晶界上降低晶粒间的结合强度铬为铁素体形成元素，在一系列的奥氏体合金中，含有一定量的铬时会产生铁素体的过剩相使钢的塑性下降铁素体的高铬合金于再结晶时具有很大的晶粒长大倾向性因此，为得到所需的组织必须严格控制加工温度范围在钢中参加铬时可使其导热性下降，因此为防止在加热时出现裂纹应在较低的温度下进行缓慢而均匀的加热特别对导热能力低、膨胀系数大的高铬钢(如Cr25、Cr28)加热时更应注意钨、钼、钒这些元素都是碳化物形成元素，它们所形成的碳化物极为稳定，为使其溶于基体中需要更高的加热温度和足够的加热时间，这些碳化物能阻止奥氏体在加热时的晶粒长大，减小钢的过热敏感性 使钢的强度升高，但塑性下降金属宏观组织的影响 关于宏观组织对金属塑性的影响，对铸态组织来讲由于含有粗大结晶组织和组织排列的不均，通常具有比变形组织更低的塑性。

对经变形后的金属来讲，通常细晶组织具有更高的塑性 金属微观组织的影响 假设钢与合金在热加工条件下具有单一的奥氏体(对铁素体钢为单一的铁素体)组织，而不存在其它过剩相时，那么具有较高的塑性，如有过剩相存在，或多或少地会使钢与合金的塑性下降这种过剩相在轧前的加热过程中将会发生变化，有些过剩相在加热时溶解于固溶体中，对塑性不产生影响，而有些过剩相在加热过程中仍然保存下来，影响金属的塑性 6、塑性变形的基本定律1. 体积不变定律 Volume Constance 金属塑性变形前后的体积相等，即体积为常数，也称为不可压缩定律 V0=Vn=常数 HB L=h b l例题：2. 最小阻力定律 Least Resistance 在变形过程中，如果金属质点有可能向各个不同方向移动，那么每一质点将沿着阻力最小方向移动 质点流动阻力最小方向是通过该质点指向金属变形局部周边的法线方向物体内性质均匀，工具与金属摩擦系数一致，质点移动时克服摩擦力所作的功和质点离自由外表距离成正比离自由边界越近，阻力小，必然沿最短法线运动 7、轧制变形量的表示方法 绝对变形量是指变形的绝对值一般指压下量、宽展量、延伸量 例如有一矩形钢坯，轧前的长、宽、高分别为L、B、H，轧后的长、宽、高分别为l、b、h。

压下量即为轧前高度与轧后高度之差；即压下量h=H-h 宽展即为轧后宽度与轧前宽度之差；宽展b=b-B 延伸即为轧后长度与轧前长度之差延伸=l-L 相对变形量是指变形的相对值一般指压下率、宽展率、延伸率 例如，有一矩形钢坯，轧前的长、宽、高分别为L、B、H，轧后的长、宽、高分别为l、b 、h 压下率即为压下量除以轧前高度的百分数； 宽展率即为宽展量除以轧前宽度的百分数； 延伸率即为延伸量除以轧前长度的百分数 压下率 宽展率 延伸率 宽展轧制时轧件的高度减小，被压下的金属除在长度方向上延伸外，还有一局部金属沿横向流动，使轧件的宽度发生变化，这种横向变形称为宽展轧件在轧制前后的宽度差叫宽展量，可用下式表示： 式中：b-轧后的轧件宽度，毫米；B-轧前的轧件宽度，毫米 当轧件和轧辊的形状不同时，轧钢过程中的宽展有显著差异 宽展的分类 根据轧制变形的条件，宽展可分为： 1自由宽展：轧件在轧制时，向横向移动的金属除受轧辊摩擦阻力之外，不受任何其他阻碍和限制轧件在平辊上轧制或在宽度上有较大余量的扁箱孔中轧制时，就属于自由宽展 2限制宽展：轧制时，金属朝横向流动时，除来自轧辊的摩擦阻力外，还受孔型侧壁的阻碍和限制而展宽的量。

采用限制宽展进行轧制，可以使轧件侧边受到一定程度的加工因此，限制宽展除了能提高轧件的侧边质量外，并可保证轧件的断面尺寸精确，外形规整但是限制宽展量太大时，容易使金属充入辊缝或锁口，产生耳子或飞边3强迫宽展：轧制时，金属朝横向流动时，除来自轧辊的摩擦阻力外，还受轧辊凸峰的切展而强迫金属沿横向流动而展宽的量切分轧制、双槽扁钢轧制)影响宽展的因素 A、压下量的影响压下量是影响宽展的主要因素之一，没有压下量就无从谈及宽展实验说明，随着压下量的增加，宽展也增加这是因为一方面随高向移位体积加大，宽度方向和纵向移位体积都相应增大，宽展也自然加大另一方面，当压下量增大时，变形区长度增加，变形区形状参数增大，使纵向金属流动阻力增加，根据最小阻力定律，金属质点沿流动阻力较小的横向流动变得更加容易，因而宽展也应加大如图 所示B、轧辊直径的影响实验曲线说明，随轧辊直径增大，宽展量增大原因是随轧辊直径增大，变形区长度增大，由接触面摩擦力所引起的纵向流动阻力增大，根据最小阻力定律可知，金属在变形过程中，随着纵向流动阻力的增大迫使高向压下来的金属易于横向流动，从而使宽展增大C、摩擦系数的影响摩擦系数和宽展成正比，这是因为摩擦系数增加时，金属纵向流动所受的阻力比横向流动所受到的阻力增加得快，这就是说，但凡影响摩擦系数的因素对宽展都有影响。

生产过程中，钢种的更换对摩擦系数 值影响很大在编制作业方案时应尽量防止频繁调换钢种D、轧制速度的影响当轧制速度超过2-3m/s时，摩擦系数值随着速度增加而急剧下降，这就影响到宽展，因摩擦系数 减小，宽展亦随之减小 影响宽展的因素 E、轧制道次的影响实验证明，在总压下量相同的条件下，轧制道次越多，总的宽展量越小F、张力对宽展的影响实验证明，后张力对宽展有很大影响，而前张力对宽展影响很小原因是轧件变形主要产生在后滑区在后滑区内随着后张力的增大，宽展减小，这是因为在后张力作用下使金属质点纵向流动阻力减小，必然使延伸加大、宽展减小G、孔型形状对宽展的影响孔型形状对宽展量 影响也是很大的型钢轧制时，经常利用孔型形状到达强迫宽展和限制宽展的目的影响宽展的因素 总延伸系数假设坯料的断面面积为F0，成品断面面积为Fn，那么总延伸系数为 假设F1，F2，F3、Fn为第一、二、三、n道次的轧件轧后面面积假设 为第一、二、三n道次的延伸系数那么 上式说明总延伸系数等于各道次延伸系数的相乘积题一：成品横断面积为500mm 2 ，总延伸系数为28.8，求所用的原料方坯边长为多少？ 题二：用12012012000mm的坯料轧制6.5mm线材，平均延伸系数为1.28，求总延伸系数是多少？共轧制多少道次？题三：轧前坯料尺寸为90mm90mm150mm，轧后横断面尺寸为70mm97mm，计算该道次的绝对压下量、相对压下量、绝对宽展量和延伸系数各是多少？ 8、轧制速度的计算轧制速度就是与金属接触处的轧辊圆周速度，其计算公式为 =Dn/60式中 轧制速度，m/s； D轧辊工作直径，；n轧辊转速，r/mi。