《型鋼軋制操作》課件項目1

1、型鋼軋制操作項目一 型鋼生產(chǎn)概述項目導(dǎo)入在我們生活和工作的環(huán)境中，經(jīng)常會看到、用到型鋼產(chǎn)品。這些產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于國防、機械制造、鐵路、橋梁、船舶制造、建筑、農(nóng)業(yè)及民用等各個部門。如導(dǎo)彈的零件、鐵道的鋼軌、高壓線塔、橋梁的主體結(jié)構(gòu)等, 那么，你能想到這些產(chǎn)品對我們社會和生活多么重要嗎？你想到過這些產(chǎn)品是怎么生產(chǎn)出來的？你知道型鋼有多少品種嗎？你想了解型鋼都有哪些用途嗎？01目錄CONTENT型鋼產(chǎn)品的認知型鋼生產(chǎn)工藝過程制定的依據(jù)0203型鋼生產(chǎn)各基本工序的作用及要點CONTENT任務(wù)一型鋼產(chǎn)品的認知在我們生活和工作的環(huán)境中,經(jīng)常會看到、用到型鋼產(chǎn)品。這些產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于國防、機械制造、鐵路、橋

2、梁、船舶制造、建筑、農(nóng)業(yè)及民用等各個部門，所以我們認識型鋼產(chǎn)品具有重要意義。學(xué)習(xí)目標熟悉常見型鋼產(chǎn)品分類、規(guī)格及用途。了解型鋼的生產(chǎn)方式。了解型軋機的布置方式及生產(chǎn)特點。能說出常見型鋼產(chǎn)品的形狀及規(guī)格。能分析典型型鋼產(chǎn)品所采用生產(chǎn)方式的原因任務(wù)描述熟悉常見型鋼產(chǎn)品的類別、規(guī)格及用途。了解型鋼生產(chǎn)的方式、生產(chǎn)特點。 了解型鋼軋機的布置形式。一、型鋼的分類型鋼是一種有一定截面形狀和尺寸的條型鋼材,是鋼材四大品種(板、管、型、絲 )之一。國民經(jīng)濟各部門所需的各種金屬軋材達數(shù)萬種之多。按不同的分類方法可得到不同的型鋼種類。一、型鋼的分類簡單斷面復(fù)雜斷面按斷面形狀分簡單斷面型鋼方鋼圓鋼扁鋼六角鋼三角鋼弓

3、形鋼橢圓鋼復(fù)雜斷面型鋼工字鋼槽鋼丁字鋼特殊斷面型鋼螺紋鋼竹節(jié)鋼齒輪按生產(chǎn)方法分軋制型鋼軋制方法生產(chǎn)的型鋼,斷面一般不宜復(fù)雜。彎曲型鋼在冷狀態(tài)下把帶鋼逐步進行彎曲成型。焊接型鋼用焊接方法把成型的鋼材焊在一起,多為復(fù)雜斷面。二、型鋼的生產(chǎn)方式生產(chǎn)方式普通軋法多輥軋法熱彎軋法熱軋縱剖軋法熱軋冷拔(軋)法熱冷彎成型法在一般二輥或三輥軋機上進行的普通軋制方法。當軋制異型斷面產(chǎn)品時,不可避免地要用閉口槽,此時軋槽各部存在明顯的輥徑差。 可生產(chǎn)一般簡單、異型和縱軋周期斷面型鋼。 軋制精度高,軋輥磨損、能量消耗、軋件殘余應(yīng)力均減少,其中H 型鋼屬于這一類。前半部是將坯料軋成扁帶式接近成品斷面的形狀,然后在后繼

4、孔型中趁熱彎曲成型?？稍谝话丬垯C或順列水平立式軋機上生產(chǎn),并可軋制一般方法得不到的彎折斷面型鋼。將較難軋的非對稱斷面產(chǎn)品先設(shè)計成對稱斷面,或?qū)⑿嗝娈a(chǎn)品設(shè)計成并聯(lián)型式的大斷面產(chǎn)品,以提高軋機生產(chǎn)能力,然后在軋機上或冷卻后用圓盤剪進行縱剖?？缮a(chǎn)高精度型材,其產(chǎn)品機械性能和表面質(zhì)量均高于一般熱軋型鋼，先熱軋成型,并留有冷加工余量,然后經(jīng)酸洗、堿洗、水洗、涂潤滑劑、冷拔(軋)成材。以熱軋和冷軋板帶鋼為原料,使其通過帶有一定槽形而又回轉(zhuǎn)的軋輥,使板帶鋼承受橫向彎曲變形而獲得所需斷面形狀的鋼材。三、型鋼軋機的布置方式三、型鋼軋機的布置方式優(yōu)點：設(shè)備簡單、造價低、建廠快,產(chǎn)品品種靈活。由于無張力影響,而

5、便于生產(chǎn)斷面較復(fù)雜的產(chǎn)品,其操作比較簡單,適用性強。缺點：1、產(chǎn)品尺寸精度不高,品種規(guī)格受限制；2、間隙時間長,軋件溫降大,軋件長度和壁厚均受限制；3、不便于實現(xiàn)自動化。優(yōu)點：每架速度可單獨調(diào)整,使軋機能力得以充分發(fā)揮。缺點：1、軋機溫降仍然較大,不適于軋小型或壁薄的產(chǎn)品；2、機架數(shù)目多,投資大,建廠較慢。它介于橫列式和順列式之間，這種軋機布置緊湊,適于中小型型鋼生產(chǎn)。其設(shè)備布置比較緊湊,調(diào)整較為方便，:由于多根軋制,輥跳不一,產(chǎn)品精度難以提高。軋機縱向緊密排列為連軋機組?？捎脝为殏鲃踊蚣w傳動,每架只軋一道。軋制速度快、產(chǎn)量高、軋機緊密排列,間隙時間短,軋件溫降小。棋盤式順列式橫列式半連續(xù)式

6、連續(xù)式四、型鋼生產(chǎn)的特點1.產(chǎn)品斷面比較復(fù)雜在軋制過程中存在嚴重的不均勻變形，孔型各部存在明顯的輥徑差；非對稱斷面在孔型內(nèi)受力，變形不均，斷面各分支部分接觸軋輥和變形的非同時性；由于斷面復(fù)雜,軋后冷卻收縮不均，造成軋件內(nèi)部殘余應(yīng)力和成品形狀、尺寸的變化；由于斷面復(fù)雜,在連軋時，不能像帶鋼和線材那樣產(chǎn)生較大的活套，亦不能用較大的張力進行軋制。由于斷面各部尺寸不一，較難以在軋制過程中連續(xù)測量和連續(xù)探傷，故不易實現(xiàn)連軋。2.產(chǎn)品品種多除少數(shù)專業(yè)化型鋼軋機外，大多數(shù)軋機都進行多品種規(guī)格的生產(chǎn)。因此,軋輥儲備量大，換輥較頻繁，管理工作比較復(fù)雜。3.軋機類別多一般將軋機分為大批量、專業(yè)化軋機和小批量、多品

7、種軋機兩類,以便發(fā)揮各類軋機之所長。專業(yè)化軋機軋機作業(yè)率和設(shè)備利用率較高，技術(shù)容易熟練，易于實現(xiàn)機械化、自動化，包括H 型軋機、重軌軋機、線材軋機以及特殊型鋼軋機等。專業(yè)化軋機一般可采用連續(xù)式或半連續(xù)式軋機。任務(wù)實施 學(xué)生收集整理生活、工作環(huán)境中見到、用到的型鋼范例。利用網(wǎng)絡(luò)搜索整理各種型鋼的規(guī)格和用途，感受型鋼對我們社會的重要性。通過型鋼生產(chǎn)視頻感受型鋼生產(chǎn)的工藝流程，試著分析型鋼生產(chǎn)的特點和生產(chǎn)方式。討論型鋼的品種及規(guī)格。觀看型鋼生產(chǎn)視頻,討論型鋼生產(chǎn)方式及其優(yōu)缺點。討論型鋼軋機的布置發(fā)展的原因及生產(chǎn)特點。任務(wù)二型鋼生產(chǎn)工藝過程制定的依據(jù)軋鋼生產(chǎn)的工藝流程是從原料到軋成具有一定規(guī)格和性能的

8、成品,中間經(jīng)過的一系列加工工序的組合。如何探究生產(chǎn)工藝的過程成為生產(chǎn)的核心內(nèi)容。學(xué)習(xí)目標了解型鋼軋制工藝過程制定的任務(wù)及依據(jù)。了解鋼材產(chǎn)品標準及技術(shù)要求的主要內(nèi)容。能說出國家標準的主要內(nèi)容組成。能簡單分析鋼種特性對工藝制定的影響。任務(wù)描述生產(chǎn)工藝隨產(chǎn)品的用途、質(zhì)量和性能要求不同而不同。分析型鋼生產(chǎn)工藝制定的影響因素。一、型鋼生產(chǎn)工藝制定的總?cè)蝿?wù)和總依據(jù)組織軋鋼生產(chǎn)工藝過程首先是為了獲得合格的,即合乎質(zhì)量要求或技術(shù)要求的產(chǎn)品。也就是說,保證產(chǎn)品質(zhì)量是軋鋼生產(chǎn)工作中的一個主要奮斗目標。因此擬定某產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝過程,就必須以該產(chǎn)品的質(zhì)量要求或技術(shù)要求作為主要依據(jù)。同時,在保證質(zhì)量的前提下努力提高產(chǎn)量

9、。如何制定好鋼材產(chǎn)品技術(shù)標準，必須充分了解各種鋼的內(nèi)在特性,尤其是加工工藝特性及組織性能變化特性,即鋼種的固有內(nèi)在規(guī)律。然后,利用這些規(guī)律,方能正確地制定生產(chǎn)工藝過程及采取有效的工藝手段,來達到生產(chǎn)出合乎技術(shù)要求的產(chǎn)品目標。另外,還要考慮現(xiàn)場的工藝和設(shè)備條件。品種(規(guī)格)標準性能標準(技術(shù)條件)交貨標準特殊條件試驗標準二、碳素鋼生產(chǎn)工藝過程四個基本類型:(1)采用連鑄坯做原料 其特點是不需要大的開坯機,無論是生產(chǎn)型鋼還是生產(chǎn)鋼板一般都是一次加熱軋成成品。這種先進的生產(chǎn)工藝,正在日益廣泛迅速地得到發(fā)展。(2)采用熱錠的大型生產(chǎn)系統(tǒng)其特點是需要有能力強大的初軋機或板坯初軋機,鋼錠重量大,鋼材一般是

10、經(jīng)二次或三次加熱軋制而成。(3)采用冷錠(重14t)的中型生產(chǎn)系統(tǒng)其特點是需用直徑650900mm的二輥或三輥開坯機,通常采用二次加熱軋成成品。這種系統(tǒng)也常用來生產(chǎn)合金鋼材。(4)采用小鋼錠的小型生產(chǎn)系統(tǒng)三、合金鋼的生產(chǎn)工藝過程作業(yè)方式：冷錠熱錠連續(xù)鑄坯由于按產(chǎn)品標準對合金鋼成品鋼材的表面質(zhì)量和物理機械性能等的技術(shù)要求比普通碳素鋼更高,并且鋼種特性也較復(fù)雜,故其工藝過程一般也比較復(fù)雜。除各工序的具體工藝規(guī)程會因鋼種不同而不同以外,在工序上比碳素鋼多出了原料準備中的退火、軋制后的退火、酸洗等工序以及在開坯中有時要采用鍛造來代替軋鋼等。四、鋼材的冷加工生產(chǎn)工藝過程其特點是必須有加工前的酸洗和加工后

11、的退火相配合，以組成冷加工生產(chǎn)線。冷軋冷拔冷加工了解鋼材產(chǎn)品標準及技術(shù)要求掌握金屬與合金的加工特性比較普通碳素鋼與合金鋼的生產(chǎn)工藝流程的不同任務(wù)實施任務(wù)實施金屬與合金的加工特性純金屬和固溶體有較高的塑性，一般純鐵和低碳鋼的塑性最好,含碳愈高,塑性愈差。鋼的塑性一方面取決于金屬本身,如組織中相的分布、晶界雜質(zhì)的形態(tài)與分布、再結(jié)晶溫度等，再結(jié)晶開始溫度高,再結(jié)晶速度慢,往往使鋼的塑性變差。另一方面,塑性還與變形條件,即與變形溫度、變形速度、變形程度及應(yīng)力狀態(tài)有關(guān),其中變形溫度的影響最大。有色金屬及合金的變形抗力比鋼的要低,隨著含碳量及合金量的增加,鋼的變形抗力將提高。合金元素增加使鐵素體強化，能使

12、奧氏體晶粒細化,使鋼具有較高的強度，還能影響鋼的熔點和再結(jié)晶溫度與速度來影響變形抗力。高溫時,由于合金鋼一般熔點都較低,因而合金鋼的高溫變形抗力可能大為降低,例如,高碳鋼、硅鋼等在高溫時甚至比低碳鋼還要軟。導(dǎo)熱系數(shù)隨著鋼中合金元素和雜質(zhì)含量的增多而降低，隨溫度升高而增大。合金鋼的導(dǎo)熱系數(shù)愈低,則在鑄錠凝固時冷卻愈加緩慢,因而使枝晶愈加發(fā)達和粗大,甚至橫穿整個鋼錠,這種組織稱為柱狀晶或橫晶。這種柱狀晶組織可能本身并不十分有害,但由于不均勻偏析較重,當有非金屬夾雜或脆性組織成分存在時,則塑性降低,軋時易開裂。塑性變形抗力導(dǎo)熱系數(shù)由于合金鋼中大都含有鉻、鋁、硅等元素，故合金鋼的熱軋摩擦系數(shù)一般都比較

13、大，寬展也較大。但與此相反,含銅、鎳和高硫的鋼則使摩擦系數(shù)降低。合金鋼的摩擦系數(shù)和寬展的這種變化,在擬定生產(chǎn)工藝過程和制定軋下規(guī)程及孔型設(shè)計時必須加以考慮。合金元素在鋼中影響奧氏體的形成與分解。了解一種相圖變化規(guī)律和特點,是制訂該鋼種生產(chǎn)工藝過程及規(guī)程的基礎(chǔ)。合金鋼往往較碳素鋼易于淬硬或淬裂。除Co以外,合金元素Mn、Si、Cr、Ni、Mo、Al等延緩奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變,降低鋼的臨界淬火速率，塑性較差的鋼易產(chǎn)生冷卻裂紋(冷裂或淬裂)。在生產(chǎn)過程中便時常采取緩冷、退火等工序,以消除應(yīng)力及降低硬度,以便于清理表面或進一步加工。鋼中合金元素增多,可在不同程度上阻止晶粒長大,尤其是鋁、鈦、鈮、釩、鋯

14、等元素有強烈抑制晶粒長大的作用,故大多數(shù)合金鋼比碳素鋼的過熱敏感性要小。摩擦系數(shù)相圖形態(tài)淬硬性缺陷敏感性任務(wù)實施金屬與合金的加工特性任務(wù)實施普通碳素鋼與合金鋼的生產(chǎn)工藝流程碳素鋼合金鋼任務(wù)三型鋼生產(chǎn)各基本工序的作用及要點雖然根據(jù)產(chǎn)品的主要技術(shù)要求和合金的特性所確定的各種軋材的生產(chǎn)工藝流程各不相同，但其最基本的工序都不外是原料的清理準備、加熱、軋制、冷卻與精整和質(zhì)量檢查等工序。學(xué)習(xí)目標熟悉常見型鋼生產(chǎn)各基本工序的作用及要點。能簡單說出型鋼軋制生產(chǎn)各基本工序的作用。任務(wù)描述簡單理解與描述熱軋型鋼生產(chǎn)四大基本工序的作用及要點的。聯(lián)系金屬材料與熱處理和軋制原理理解四大基本工序的作用及要點。 觀看熱軋生

15、產(chǎn)視頻,歸納出熱軋生產(chǎn)的四大基本工序為:原料的清理準備、加熱、軋制、冷卻與精整和質(zhì)量檢查?；谏a(chǎn)過程分析各熱軋各基本工序的作用和要點。了解原料的選擇及準備掌握原料的加熱過程與制度了解鋼的軋制了解鋼材的軋后冷卻與精整任務(wù)實施 任務(wù)實施原料的選擇及準備原料優(yōu)點缺點適用情況鑄錠不用初軋開坯,可獨立進行生產(chǎn)金屬消耗大,成材率低,不能中間清理,壓縮比小,析重,質(zhì)量差,產(chǎn)量低無初軋及開坯機的中小型企業(yè)及特厚板生產(chǎn)軋坯可用大錠,壓縮比大并可中間清理,故鋼材質(zhì)量好;成材率比用扁錠時高;鋼種不受限制,坯料尺寸規(guī)格可靈活選擇需要初軋開坯,使工藝和設(shè)備復(fù)雜化,使消耗和成本增高,比連鑄坯金屬消耗大得多,成材率小得多

16、大型企業(yè)鋼種品種較多及規(guī)格特殊的鋼坯;可用橫軋方法生產(chǎn)厚板連鑄坯不用初軋,簡化生產(chǎn)過程及設(shè)備;使成材率提高或金屬節(jié)約6%12%以上;并大幅度降低能耗及使成本降低約10%;比初軋坯形狀好,短尺少,成分均勻,坯重量可大,生產(chǎn)規(guī)?？纱罂尚?節(jié)省投資及勞動力;易于自動化目前尚只適用于鎮(zhèn)靜鋼,鋼種受一定限制,壓縮比也受一定限制,不太適于生產(chǎn)厚板;受結(jié)晶器限制規(guī)格難靈活變化,連鑄工藝掌握較難適于大、中、小型聯(lián)合企業(yè)品種較簡單的大批量生產(chǎn);受壓縮比限制,適于生產(chǎn)不太厚的板帶鋼壓鑄坯金屬消耗小,成坯率可95%以上;質(zhì)量比連鑄坯還好,組織均勻致密,表面質(zhì)量好;設(shè)備簡單,投資少,規(guī)格變化靈活性大生產(chǎn)能力較低,不太

17、適合于大企業(yè)大規(guī)模生產(chǎn),連續(xù)化自動化較差適于中小型企業(yè)及特殊鋼生產(chǎn)任務(wù)實施原料的加熱加熱的目的：提高鋼的塑性,降低變形抗力及改善金屬加熱升溫得到塑性高、變形抗力低、加工性能好的金屬組織。一般為了更好地降低變形抗力和提高塑性。溫度過高可能引起鋼的強烈氧化、脫碳、過熱、過燒等缺陷，降低鋼的質(zhì)量，甚至導(dǎo)致廢品。加熱溫度的選擇應(yīng)依鋼種不同而不同。對于碳素鋼,最高加熱溫度應(yīng)低于固相線100150；而鋼種不同,化學(xué)成分不同，加熱溫度也不同，與鋼的特性、組織有直接關(guān)系。很多鋼種的加熱溫度由實驗取得。加熱溫度的下限理論上應(yīng)高于Ac3線3050。任務(wù)實施原料的加熱過熱：表面會產(chǎn)生裂紋(特別是棱角部位),使成品鋼

18、材的機械性能特別是沖擊韌性降低。過共析鋼嚴重過熱,則會形成滲碳體的網(wǎng)狀組織。高合金鋼的過熱,可能在軋制一開始就產(chǎn)生龜裂。鋼中的錳元素使鋼的過熱傾向增大, 隨著鋼中含碳量及某些元素的增多,則過燒的可能性亦增大。過燒：由于鋼在爐內(nèi)加熱溫度過高,或在高溫階段停留時間過長,鋼的內(nèi)部不僅形成粗大晶粒,而且晶界間的低熔點物質(zhì)開始熔化,同時,爐氣侵入使晶界氧化,破壞了晶間的結(jié)合,這種缺陷稱為過燒。鋼錠(坯)的過燒首先發(fā)生在棱角部位。過燒的鋼無法挽救,只能報廢。過熱與過燒敏感性最大的是鉻合金鋼、鎳合金鋼及鉻鎳合金鋼。產(chǎn)生原因：加熱溫度過高、加熱時間過長和氧化性氣氛等。解決措施：必須對加熱溫度和加熱時間加以嚴格

19、限制,適當減少爐內(nèi)的過剩空氣量。如停軋時爐子必須降溫。任務(wù)實施原料的加熱熱缺陷的種類：黏鋼：加熱溫度過高或加熱時間過長所引起鋼錠或鋼坯表面的熔化,使鋼坯(錠)之間黏上。脫碳：爐氣中氧化性氣體與鋼的表面上碳的作用,降低表面層含碳量的現(xiàn)象。（碳高的鋼最容易脫碳）氧化：爐氣中氧化性氣體(O2、CO2、H2O、SO2)使鋼錠或鋼坯的表面氧化而形成氧化鐵皮。加熱溫度不均：鋼的上下面溫度不均勻,鋼的表面與中心溫度不均勻和鋼在長度或?qū)挾壬蠝囟炔痪鶆?。任?wù)實施原料的加熱防止熱缺陷的方法加熱溫度要考慮鋼種、原料種類(錠或坯)及斷面尺寸大小等。如鋼錠的加熱溫度比鋼坯的加熱溫度適當?shù)馗咝?，可改善鋼錠的組織，使鋼錠中

20、的偏析與雜質(zhì)得到一定的擴散。還必須考慮軋制工藝的要求。如：當軋制道次多，軋制溫降大時可適當提高加熱溫度；鍛造開坯時，因加工時間較長，應(yīng)盡量提高加熱溫度。還須考慮鋼種和規(guī)格大小，大規(guī)格適當提高加熱溫度。除了加熱溫度保證外，還必須有正確的加熱制度。加熱制度指原料在加熱爐中所經(jīng)歷的溫度升高過程。任務(wù)實施原料的加熱對連續(xù)加熱爐可按爐內(nèi)溫度分為：一段式：只有加熱階段。兩段式：加熱+均熱三段式：預(yù)熱+加熱+均熱多段式：預(yù)熱段+第一加熱段+第二加熱段+均熱按加熱后出鋼口位置不同可分為端出料與側(cè)出料;按金屬在爐內(nèi)的移動方式可分為:推進式(帶推鋼機)加熱爐、轉(zhuǎn)底式環(huán)形加熱爐、鏈底式加熱爐及步進式加熱爐。 任務(wù)實

21、施原料的加熱（加熱制度）1.預(yù)熱段(溫度應(yīng)力期)金屬入爐后,在加熱到500550以前以較慢的速度加熱。鋼的加熱溫度低于700800的加熱段稱為預(yù)熱階段。因加熱鋼表面的溫度高，熱膨脹較大,中心的溫度低，熱膨脹較小, 所以使金屬表面部分受到壓應(yīng)力，同時中心受到拉應(yīng)力。這種應(yīng)力叫“溫度應(yīng)力”或熱應(yīng)力。2.加熱階段溫度大于700800時的加熱階段稱為加熱階段。其塑性顯著提高,不再會由于熱應(yīng)力而形成裂紋。因此,加熱階段應(yīng)采用快速加熱,以提高爐子的產(chǎn)量和減少鋼的氧化。3.均熱階段在軋制時使軋制壓力增大,而且由于不均勻變形(如鋼坯彎曲和附加內(nèi)應(yīng)力)可能導(dǎo)致軋卡和內(nèi)裂。因此必須通過均熱階段,使軋件斷面溫度分布趨于均勻，爐溫略低于加熱段。預(yù)加熱加熱均熱 任務(wù)實施原料的加熱熱時間可通過理論計算，也可以用經(jīng)驗公式作初步估算。在連續(xù)式加熱爐內(nèi)加熱時間的經(jīng)驗公式是：T=KD式中：T加熱時間(h)； D鋼錠或鋼坯斷面的直徑或邊長(cm)； K考慮到鋼的成分及其他因素影響的系數(shù)值任務(wù)實施鋼的軋制軋制工序的兩大任務(wù)是精確成型及改善組織和性能。 1.在精確成型方面要求產(chǎn)品形狀正確、尺寸精確、表面完整光潔。對精確成型有決定性影響的因素是軋輥孔型設(shè)計(包括輥型設(shè)計及壓下規(guī)程)和軋機調(diào)整。目前軋制條件中, 溫度