发布时间 : 星期五 文章型钢生产工艺及孔型设计更新完毕开始阅读62386c67ddccda38376baf27
4、影响轧件的尺寸和形状 5、降低产品的使用性能
3.7 孔型中轧制力能参数的计算
2.3.1单位压力的分布 定性结论： 1、在变形区单位压力分布极不均匀。
2、在变形区纵向上非接触区对单位压力值及其分布产生重大影响。
3、在变形区横向上，压下系数分布情况对单位压力产生明显影响，一般高压下系数处出现压力峰值。
2.3.2 变形抗力Kf的计算
Kf??0?Kt?K??K?（N/m2）
第四章 型材生产工艺
型材轧制主要用于各种型钢生产。大多数有色金属型材主要采用挤压、拉拔的方法生产。 型钢的轧制方法：在轧辊上加工出轧槽，把两个或两个以上轧辊的轧槽对应装配起来，形成孔型。轧制时，轧件通过一系列孔型，一般断面积由大变小，长度由短变长，以达到所要求的形状和尺寸。
热轧型材按断面形状不同，主要可分为简单断面型材、异形断面型材和周期断面型材。简单断面型材横截面没有明显的凸凹部分，外型比较简单，包括：方、圆、扁、六角、角钢等；异形断面型材横断面具有明显的凹凸分枝，成型比较困难，可进一步分为凸缘型材、多台阶型材、宽薄型材、局部特殊加工型材、不规则曲线型材、复合型材、金属丝材等，如：工字钢、槽钢、H型钢、钢轨、T字钢、窗框钢和鱼尾板等。周期断面型材的断面尺寸沿轧材纵向呈周期性变化，产品主要有带肋钢筋、变断面轴、变断面扁钢和机械零件用变断面轧件。 型材轧制主要用于各种型钢生产。大多数有色金属型材主要采用挤压、拉拔的方法生产。 型钢的轧制方法：在轧辊上加工出轧槽，把两个或两个以上轧辊的轧槽对应装配起来，形成孔型。轧制时，轧件通过一系列孔型，一般断面积由大变小，长度由短变长，以达到所要求的形状和尺寸。
热轧型材按断面形状不同，主要可分为简单断面型材、异形断面型材和周期断面型材。简单断面型材横截面没有明显的凸凹部分，外型比较简单，包括：方、圆、扁、六角、角钢等；异形断面型材横断面具有明显的凹凸分枝，成型比较困难，可进一步分为凸缘型材、多台阶型材、宽薄型材、局部特殊加工型材、不规则曲线型材、复合型材、金属丝材等，如：工字钢、槽钢、H型钢、钢轨、T字钢、窗框钢和鱼尾板等。周期断面型材的断面尺寸沿轧材纵向呈周期性变化，产品主要有带肋钢筋、变断面轴、变断面扁钢和机械零件用变断面轧件。
4.1 大型材和轨梁生产
4.1.4 在万能轧机上生产H型钢 1、万能轧机特点：
A：主机架为四辊万能机架，即两个水平辊和两个立辊装在同一个机架内。 B：采用的孔型是腿部倾斜布置的开口孔型。
2、万能轧机的布置形式：可分为非连续式、半连续式和连续式。 3、H型钢生产工艺 A：生产工艺流程略
B：原料可用连铸坯、钢锭和初轧坯。连铸坯有矩形坯、异形坯和板坯。 C：加热尽量控制温差保证加热均匀。 D：轧制H型钢轧制过程略；
轧制方法有格雷式、普泼式、卡式、组合式、连轧。 E：H型钢轧制注意问题：轧件在机架中秒流量相等； 对称轧制；
在设备安装上必须保证水平辊与立辊在同一垂直平面内，其压下动作必须同步。 F：H型钢精整略。 4.1.5 钢轨生产
1、钢轨轧制方法，可分常规轧法和万能轧法，常规轧法根据孔型配置可分斜轧法和直轧法。万能轧法注意问题：A 轧制的对称性；B辅机快速移位； C 防止轨腰水平轴线偏移。 2、重轨轧后精整 A：钢轨的冷却； B： 钢轨的缓冷；
C：钢轨的形变热处理工艺； D：钢轨的热处理工艺
为适应铁路运输高速重载的需要，除增加钢轨的单重外，还要求钢轨有更高的强度和韧性，提高钢轨强度的途径有两条一是合金强化，二是热处理强化。
E：在线热处理钢轨方法 主要有轨端淬火、轨头全场淬火、钢轨轧后余热在线淬火、浸水淬火、喷水淬火、喷吹压缩空气淬火。
小型型材轧机的轧辊名义直径在φ250～300mm。小型型材断面小、长度长，因而轧制时散热快，温降严重，轧件头尾温差很大，这不仅使能耗增大，轧辊孔型磨损加快，而且头尾尺寸波动大。所以小型型材生产的关键是如何解决轧 件温降快，头尾温差大的问题。小型型钢生产中轧机是主要布置形式是横列式、半连续式和连续式。其一般生产工艺流程如图7—16所示。
图7—16 小型型材的生产工艺流程
4.3.2.1 45o悬臂式高速无扭精轧机组
45o悬臂式高速无扭精轧机组（图4—17）用小辊径轧制，延伸率高，精轧机组平均延伸系数可达1.258。传动轴与地面成45o角，最高轧制速度已达70 m/s～102m/s，四线轧制时年产量可达100万吨/年。这种轧机又具体分外齿传动型（摩根型）和内齿传动型（克虏伯型）。该机组一般由10架组成，采用单线轧制，其直径公差和椭圆度公差可达0.1 mm～0.25mm。用一台或两台1000千瓦直流电动机拖动，电机经增速器、三联齿轮箱、上下主轴、精密伞齿轮和斜齿轮带动轧辊。轧辊材质为碳化钨，耐磨性好，孔型形状不易变化，使成品精度较高，表面质量好。同时轧槽寿命长，每个轧辊重磨次数10～14次，有的可达30次，每次重磨量0.5mm，每磨一次可轧1000吨以上，轧辊平均寿命达2000～2500吨线材。轧辊装拆采用快速液压工具，节省了换辊、换槽时间。轧辊无轴向调整，径向调整用偏心套对称地调这种轧机又具体分外齿传动型（摩根型）和内齿传动型（克虏伯型）。该机组一般由10架组成，采用单线轧制，其直径公差和椭圆度公差可达0.1 mm～0.25mm。用一台或两台1000千瓦直流电动机拖动，电机经增速器、三联齿轮箱、上下主轴、精密伞齿轮和斜齿轮带动轧辊。轧辊材质为碳化钨，耐磨性好，孔型形状不易变化，使成品精度较高，表面质量好。同时轧槽寿命长，每个轧辊重磨次数10～14次，有的可达30次，每次重磨量0.5mm，每磨一次可轧1000吨以上，轧辊平均寿命达2000～2500吨线材。轧辊装拆采用快速液压工具，节省了换辊、换槽时间。轧辊无轴向调整，径向调整用偏心套对称地调整轧辊间隙，保证轧
制线位置不变。轧辊支撑采用油膜轴承，占空间小，在高速下有优先的负载能力。设备强固、精度高、备件少。外形尺寸小，长度仅3600mm左右。机组设有安全罩，可以通过其上的玻璃观看轧制情况，处理事故或更换辊环时，只需打开安全罩进行局部调整。45°悬臂式高速无扭精轧机是高速无扭线材轧机的代表，应用广泛，与散卷控制冷却配套成为现代线材车间的样板。
4.3 45o框架施罗曼式高速无扭精轧机组
施罗曼45o轧机机架为闭口框架式，采用双支承滚动轴承。传动轴与地面成45o，各对轧辊互成90o，轧制线固定不变，轧件在椭—椭孔型系统中实现无扭轧制，轧件免受扭转和导板刮伤。轧辊直径在φ250mm左右，辊身长290mm，直径较大，延伸小。通常有8个机架组成，轧制速度达50m/s，生产率高。精轧机单线轧制，轧辊弹跳稳定，事故停机时，不受相邻轧线的影响。传动系统中减少了接轴与联轴器，降低了传动件振动，提高了产品尺寸公差精度，能达±0.1 mm～0.25mm。但是减速箱与轧辊相联接的空心轴制造困难，寿命短。轧辊传动轴液压升降结构复杂，维修困难。精轧机组的占地面积比悬壁大得多。该轧机在结构和性能、轧制速度、微张控制、尺寸精度上均不及摩根45o轧机，目前国外已不再制造，主要采用摩根45o机组。
4.3 线材生产工艺流程
线材断面形状简单，长度长，要求尺寸精度和表面质量高，适合进行大规模专业化生产。线材生产发展的总趋势是提高轧速，增加盘重，提高尺寸精度及扩大规格范围，同时向实现改善产品最终力学性能，简化生产工艺，提高轧机作业率的方向发展。目前，线材坯料断面尺寸扩大到边长150 mm～200mm。精轧出口速度一般为100 m/s～120 m/s，随着飞剪剪切技术、吐丝技术和控冷技术的完善，还有继续提高的趋势，终轧速度达到150 m/s的研究已在进行中。
轧制技术的飞速发展及新式高速轧机的出现，终轧速度不断提高，为增加线材盘重创造了有利条件。线材盘重增大，不仅能减少二次加工工序，降低成本，提高产量和作业率，提高金属收得率，而且使轧件由于咬入不顺造成的事故减少，轧机自动化水平提高。目前1～2吨已经是小盘重，很多轧机生产的盘重达到3～4吨。由于这一原因，线材直径越来越粗，到2000年，国外已经出现直径60 mm盘卷线材。但是，增大盘重、减少线径同提高质量和精度之间存在一定矛盾。随着盘重加大，导致轧件长度和轧制时间增加，轧件终轧温度降低，头部和尾部温度差加大，从而引起头、尾尺寸公差加大，组织和性能不均。另外，线材断面最小，总延伸系数最大，轧制道次多，温降也大。因此，为节约能耗，提高产品质量，提高生产率，需要由钢坯一材一火成材。 线材生产一般工艺流程：
原料准备→称重→加热→粗轧→（剪头）→中轧→剪头→精轧→水冷→卷取→空冷→（散卷冷却）→检验→收集→包装→收集（钩式运输）→称重→入库。
（1）坯料准备 在供坯允许的条件下，坯料断面积尽可能小，以减少轧制道次。为保证盘重，坯料要求尽可能长；另外，轧机轧制速度越高，盘重越大，要求坯料尺寸越大。所以，棒、线材坯料细而长。目前生产棒、线材坯料断面形状一般为方形，边长120 mm～150 mm，最长为22 m，以连铸坯为主。
由于线材成卷供应，必须对表面缺陷进行清除，对内部缺陷进行探伤。当采用常规冷装炉加热轧制工艺时，为保证坯料全长质量，一般钢材采用目视检查，手工清理的方法；对质量要求较严格的钢材，可采用超声波探伤、磁粉或磁力线探伤等进行检查和清理，必要时进行全
面表面修磨；采用连铸坯热装炉或直接轧制时，必须保证无缺陷高温铸坯生产。对有缺陷的铸坯，可进行在线热检查和热清理，或通过检测形成落地冷坯，人工清理后，再进入常规轧制生产。
（2）加热 现代化线材轧制速度很高，轧制中温降较小，甚至还出现温度升高现象，所以加热温度较低。一般采用步进式加热炉，为适应热装热送和连铸直轧，也可采用电感应加热、电阻加热及无氧化加热等方式。
（3）轧制 随着线材生产向着连续、高速、无扭、微张力或无张力轧制的方向发展，轧制方式也由横列式向连续式发展。现代化棒材车间机架数一般多于18架，线材车间机架数一般为21～28架。生产实践中经常出现因终轧温度过高而导致产品质量下降或螺纹钢成品孔型不能顺利咬入等问题，线材连轧机有实现低温轧制的条件。低温轧制不仅可以降低能耗，还可以提高产品质量，创造很高的经济效益。低温轧制规程有两种，一种是降低开轧温度，从1050℃～1100℃降至850℃～950℃，终轧温度与开轧温度相差不大，扣除因变形抗力增大导致电机功率增加的因素，节能可达20%左右。另一种是不仅降低开轧温度，并将终轧温度降低至再结晶温度（700℃～800℃）以下，除节能外还明显提高产品的机械性能，效果优于任何传统的热处理方法。有时在精轧机组前设置水冷设备以控制线材终轧温度，在精轧机组各机架间进行在线冷却，控制线材温度升高、终轧温度及稳定性。
线材在轧制时，轧件高度上尺寸由孔型控制，可以有保证，但宽度上尺寸却是计算出来或根据经验确定的，孔型不能严格限制宽度方向尺寸。另外，机架间张力和轧件头、尾尺寸差也会对轧件尺寸产生明显影响。为确保轧件尺寸精度，常见方法是采用真圆孔型和三辊孔型严格控制轧件高向和宽向尺寸，或在成品孔型后设置专门定径机组以及采用自动控制AGC系统。目前，线材尺寸精度达到±0.10mm，发展目标是精度达到±0.05mm。
线材轧机分粗、中、精轧三个机组，孔型系统选择也不相同。一般各延伸孔型系统，如平箱—立箱、六角—方、菱—方、椭圆—方、椭圆—圆都可用为粗轧孔型，但应满足粗轧要求。中轧孔型普遍采用椭—方系统。精轧一般采用椭—方系统，但在轧制高碳钢和合金钢时，也有采用椭—圆、椭—立椭孔型系统。线材轧制的孔型总延伸系数较其他钢材都大，一般平均延伸系数为1.28～1.32，硬质线材取下限，软质线材取上限。生产中粗轧、中轧、精轧机组的平均延伸可分别取1.34～1.44、1.30～1.33、1.20～1.24。实行多道快速轧制时，平均延伸系数减小可有效减小轧件在中间道次出耳子和成品表面形成折叠。我国常用延伸系数见表7—3。宽展计算采用经验值，也可采用彼得洛夫—齐别尔绝对宽展公式，各种孔型的经验宽展值如表7—4所示。
（4）冷却和精整 目前线材的冷却有两种方式：自然冷却和控制冷却。自然冷却包括堆冷和钩式冷却，堆冷已被淘汰，钩式冷却适用于成品线材速度在10 m/s～16m/s，单重100kg～200kg的盘条的冷却，现已不能满足生产和用户需要，往往与控制冷却结合使用。 控制冷却是线材生产发展的方向，线材精轧后控制冷却一般分三步完成：一是轧后穿水冷却，使线材快冷到700℃～900℃，减少高温停留时间，减少二次氧化，防止变形奥氏体晶粒长大或阻止碳化物析出，为相变作组织上的准备；二是吐丝成圈后进行散卷冷却，以控制奥氏体向铁素体和珠光体的转变速度，保证线材的组织性能要求；三是相变后和成卷后的盘卷冷却，要尽可能保证各部位冷却均匀，盘卷成形，组织和性能均匀。
目前现代化线材轧机常用的散卷冷却方式有斯太尔摩法、施罗曼法、沸水冷却法（ED法）、塔式冷却法（DP法）、流态层冷却法等，见图7—21至图7—25。这些冷却工艺都以铅浴处理为模式，在钢是奥氏体等温转变图上描绘各自的工艺路线，以求用最简便、经济的方法得到铅浴处理那样良好的效果。 斯太尔摩法将轧出的线材（1000℃左右），通过水冷套管快速冷却至相变温度785℃左右，经导向装置引入吐丝机，然后进行散卷冷却，根据钢种不同，通过控制鼓风机的送风量和运送