轧制工艺学第一章205

1、 安工大安工大成型系成型系塑性加工学（轧制） 安工大安工大成型系成型系炼铁炼钢浇注轧制钢轨钢板桩型钢棒材线材中厚板热轧板带冷轧板带焊管无缝管条钢生产线线材轧机中厚板轧机热带轧机冷连轧机焊管机组无缝管轧机加热炉电炉转炉高炉钢铁生产工艺流程图 安工大安工大成型系成型系 本课程是材料成型及控制专业本科本课程是材料成型及控制专业本科生的专业必修课，是轧制方向学生最主生的专业必修课，是轧制方向学生最主要的专业课之一。本课程的学习为其他要的专业课之一。本课程的学习为其他专业课的学习，特别是毕业设计奠定重专业课的学习，特别是毕业设计奠定重要基础。要基础。一、课程性质、目的与任务一、课程性质、目的与任务 安工

2、大安工大成型系成型系二、本课程与其他课程的关系轧制工程学轧制工程学塑性成型理论、塑性成型原理塑加设备材料成型过程控制生产实习型钢孔型设计轧钢车间设计板形理论与厚控毕业设计 安工大安工大成型系成型系1、齐克敏：金属塑性加工学、齐克敏：金属塑性加工学轧制理论与工艺。北京：冶金工艺轧制理论与工艺。北京：冶金工艺出版社、出版社、2012。2、王廷溥：轧钢工艺学、北京：冶金工艺出版社、王廷溥：轧钢工艺学、北京：冶金工艺出版社、1981。3、杨守山：有色金属加工学、北京：冶金工艺出版社、杨守山：有色金属加工学、北京：冶金工艺出版社、1982。4、王有铭：型钢生产理论与工艺、北京：冶金工艺出版社、王有铭：型

3、钢生产理论与工艺、北京：冶金工艺出版社、1996。5、王廷溥：板带生产原理与工艺、北京：冶金工艺出版社、王廷溥：板带生产原理与工艺、北京：冶金工艺出版社、1995。6、高速轧机线材生产编写组、高速轧机线材生产、北京：冶金工、高速轧机线材生产编写组、高速轧机线材生产、北京：冶金工艺出版社、艺出版社、1995。7、卢秉林：金属压力加工专业实习参考资料（安工大、卢秉林：金属压力加工专业实习参考资料（安工大“九五九五”规规划教材），安工大印刷厂、划教材），安工大印刷厂、1998。三、主要参考书三、主要参考书 安工大安工大成型系成型系 1 总总 论论（1）掌握轧材种类及其生产流程。）掌握轧材种类及其生产

4、流程。（2）掌握轧材生产基本工序及其对产品质）掌握轧材生产基本工序及其对产品质 量的影响。量的影响。（3）了解产品标准及技术要求。）了解产品标准及技术要求。（4）了解轧制生产在国民经济中的地位及）了解轧制生产在国民经济中的地位及轧制技术的发展。轧制技术的发展。四、教学基本内容与基本要求四、教学基本内容与基本要求 安工大安工大成型系成型系2钢坯、型线生产钢坯、型线生产（1）掌握钢坯生产的主要方法及连铸法生产的优）掌握钢坯生产的主要方法及连铸法生产的优缺点。缺点。（2）掌握连铸与轧制生产的衔接的主要模式及实）掌握连铸与轧制生产的衔接的主要模式及实现条件。现条件。（3）掌握型线生产的特点、轧机布置及

5、生产工艺。）掌握型线生产的特点、轧机布置及生产工艺。教学基本内容与基本要求教学基本内容与基本要求 安工大安工大成型系成型系 3 板带材生产板带材生产（1）掌握板带材的外形特点、生产特点、技）掌握板带材的外形特点、生产特点、技术特点及轧制技术的发展规律。术特点及轧制技术的发展规律。（2）掌握板带轧机及其布置的主要型式和改）掌握板带轧机及其布置的主要型式和改进途径。进途径。（3）掌握制订板带轧制制度的原理要求、方）掌握制订板带轧制制度的原理要求、方法和步骤。法和步骤。（4）掌握板带产品质量分析及其控制方法。）掌握板带产品质量分析及其控制方法。教学基本内容与基本要求教学基本内容与基本要求 安工大安工

6、大成型系成型系 4 管材生产管材生产（1）掌握管材的用途、分类、重要生产方法。）掌握管材的用途、分类、重要生产方法。（2）掌握热轧无缝管生产工艺过程，各轧管）掌握热轧无缝管生产工艺过程，各轧管机组的重要特点及其应用。机组的重要特点及其应用。（3）掌握管材纵轧原理及工具设计和轧机调）掌握管材纵轧原理及工具设计和轧机调整。整。（4）掌握管材轧制表的编制原则和方法。）掌握管材轧制表的编制原则和方法。教学基本内容与基本要求教学基本内容与基本要求 安工大安工大成型系成型系现在轧制技术的特点和发展趋势：现在轧制技术的特点和发展趋势：1.大力开发高精度轧制技术大力开发高精度轧制技术 2.以过程冶金理论为基础

7、，以低合金钢为重点，提高产品以过程冶金理论为基础，以低合金钢为重点，提高产品的冶金质量，扩大品种的冶金质量，扩大品种3.提高连铸比，大力推广连铸提高连铸比，大力推广连铸连轧工艺及短流程技术连轧工艺及短流程技术4.轧制过程连续化的新进展轧制过程连续化的新进展无头轧制技术无头轧制技术5.采用柔性化的轧制技术采用柔性化的轧制技术6.轧制过程的自动控制和智能控制轧制过程的自动控制和智能控制7.深加工深加工绪绪 论论 安工大安工大成型系成型系外形尺寸外形尺寸产品的最基本条件产品的最基本条件板带：厚度、宽度、板形、板凸度、平面形状板带：厚度、宽度、板形、板凸度、平面形状 AGCAutomatic Gaug

8、e Control板形控制：配辊，配辊型曲线，轧制负荷分配，液压弯辊技术板形控制：配辊，配辊型曲线，轧制负荷分配，液压弯辊技术 控制板形的轧机：控制板形的轧机： CVCContinuously variable Crown PCPair Cross HC(W)High Crown （Working roll shift） DSRDynamic Shape Roll一、大力开发高精度轧制技术一、大力开发高精度轧制技术金属塑性加工学金属塑性加工学轧制轧制原理原理绪绪 论论 安工大安工大成型系成型系型钢、棒材采用高精度精轧技术。 即在型钢轧机的精轧机后面，装设高精度轧制机组，通即在型钢轧机的精轧机后

9、面，装设高精度轧制机组，通过该机组对制品尺寸进一步规整，以实现产品尺寸的高精过该机组对制品尺寸进一步规整，以实现产品尺寸的高精度成型。度成型。 代表技术：代表技术：HPR(High Precision Rolling)技术、技术、Tekisun机组机组和和PSB(Precision Size Block)精密定径机组精密定径机组 安工大安工大成型系成型系二、以过程冶金理论为基础，以低合金钢为重点，二、以过程冶金理论为基础，以低合金钢为重点，提高产品的冶金质量，扩大品种提高产品的冶金质量，扩大品种 轧制过程轧制过程尺寸形状尺寸形状组织性能组织性能 冶金过程冶金过程 控制轧制和控制冷却技术控制轧制

10、和控制冷却技术：管线钢、容器钢、船板钢、贝氏体钢、双相钢、TRIP钢超级钢.退火技术(冷轧)：罩式退火、连续退火金属塑性加工学金属塑性加工学轧制原理轧制原理绪绪 论论 安工大安工大成型系成型系绪绪 论论3. 提高连铸比，大力推广连铸提高连铸比，大力推广连铸连轧工艺及短流连轧工艺及短流程技术程技术节能，提高成材率及产品质量短流程短流程：薄板坯连铸连轧异型坯异型坯管坯连铸等管坯连铸等 安工大安工大成型系成型系绪绪 论论4. 轧制过程连续化的新进展轧制过程连续化的新进展无头轧制技术无头轧制技术l板带无头轧制板带无头轧制：冷连轧，冷连轧，CDCM酸洗冷轧连续式机组酸洗冷轧连续式机组热热 轧：无头轧制，

11、薄板坯连铸连轧轧：无头轧制，薄板坯连铸连轧l型钢型钢：棒线材无头轧制：棒线材无头轧制l特点特点：连续生产，提高成材率，简化控制系统，提高：连续生产，提高成材率，简化控制系统，提高产品质量产品质量 安工大安工大成型系成型系绪绪 论论5. 采用柔性化的轧制技术采用柔性化的轧制技术l多品种，小批量，短交货期多品种，小批量，短交货期 柔性化轧制柔性化轧制技术：技术：l热轧自由程序轧制技术热轧自由程序轧制技术l型钢自由程序轧制型钢自由程序轧制：无孔型平辊轧制（：无孔型平辊轧制（H型型钢延伸机钢延伸机组），成品孔、成组），成品孔、成品前孔品前孔共用。共用。 安工大安工大成型系成型系绪绪 论论6. 轧制过程

12、的自动控制和智能控制轧制过程的自动控制和智能控制l自动控制：产品质量监督和控制，提高质量，自动控制：产品质量监督和控制，提高质量，降低成本，增加效率。降低成本，增加效率。l人工智能：过程诊断，优化，控制，信息处理人工智能：过程诊断，优化，控制，信息处理 安工大安工大成型系成型系绪绪 论论7. 深加工深加工-较小的投入带来比较大的效益较小的投入带来比较大的效益l涂镀，裁剪，切分，焊接，冷弯，机械加工，复涂镀，裁剪，切分，焊接，冷弯，机械加工，复合合l效益明显，发展前景广阔效益明显，发展前景广阔 安工大安工大成型系成型系学习目的：1）掌握轧材种类及其生产流程。2）掌握轧材生产基本工序及其对产品质量

13、的影响。3）了解产品标准及技术要求。4）掌握轧制生产技术发展的主要趋势。1 总论第一章 轧材种类及生产工艺流程 安工大安工大成型系成型系轧材种类轧材种类数万之多数万之多睁眼看比比皆是没有轧材无法生活一、按金属及其合金的种类一、按金属及其合金的种类黑色黑色金属：黑色金属包括铁、铬、锰及铁的合金，金属：黑色金属包括铁、铬、锰及铁的合金，主要指钢铁产品；主要指钢铁产品；有色有色金属：有色金属是指铁、铬、锰三种金属以外金属：有色金属是指铁、铬、锰三种金属以外的所有金属。又分为轻、重、稀、贵。的所有金属。又分为轻、重、稀、贵。 1.1 轧材种类轧材种类 安工大安工大成型系成型系大致按其密度、价格、在地壳

14、中的储量及分布情况和被人们发现与使用情况的早晚等可将有色金属分为以下五类。（1）轻有色金属）轻有色金属：指：指密度小于密度小于4.5的有色金属。包括铝、镁、钾、的有色金属。包括铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡。钠、钙、锶、钡。（2）重有色金属）重有色金属：指：指密度大于密度大于4.5的有色金属。包括铜、铅、的有色金属。包括铜、铅、锌、镍、钴、锡、锑、汞、镉、铋等。锌、镍、钴、锡、锑、汞、镉、铋等。（3）贵金属）贵金属：指在：指在地壳中含量少地壳中含量少，开采和提取都比较困难开采和提取都比较困难，对，对氧和其它试剂氧和其它试剂稳定稳定，价格价格比一般金属比一般金属贵贵的有色金属。包括金、银、的有色金属

15、。包括金、银、铂、钯、锇、铱、钌、铑。铂、钯、锇、铱、钌、铑。（4）半金属）半金属：一般指硅、硒、碲、砷和硼五种元素。其：一般指硅、硒、碲、砷和硼五种元素。其物理化物理化学性质介于金属和非金属之间学性质介于金属和非金属之间。如砷是非金属，但它能传热和导电。如砷是非金属，但它能传热和导电。（5）稀有金属）稀有金属：稀有金属并不是说稀少，只是指：稀有金属并不是说稀少，只是指在地壳中分布在地壳中分布不广，开采冶炼较难，在工业应用较晚不广，开采冶炼较难，在工业应用较晚，故称为稀有金属。包括锂、，故称为稀有金属。包括锂、铍、铷、铯、钛、锆、铪、钒、铌、钽、钨、钼、铼、镓、铟、锗、铍、铷、铯、钛、锆、铪、

16、钒、铌、钽、钨、钼、铼、镓、铟、锗、鉈等。鉈等。1）有色金属分类）有色金属分类 安工大安工大成型系成型系2）钢材分类）钢材分类（一）（一）按化学成分、质量、冶炼方法、脱氧程度化学成分、质量、冶炼方法、脱氧程度等方面分类。按化学成分：碳素钢、合金钢按化学成分：碳素钢、合金钢碳素钢碳素钢:钢中除铁外。主要只含有碳，及少量的硅、锰、磷、硫等杂质元素。它按含碳量多少又可分为：低碳钢：含碳最小于0.25%。性软、韧，故又称软钢，建筑上应用很广。中碳钢：含碳量为0.250.6%，质较硬，多用以制造钢轨和机械传动部件等。高碳钢：含碳量超过0.6%，含碳愈多，质愈硬、脆。一般用以制造工具。 安工大安工大成型系

17、成型系合金钢 低合金钢:合金元素总含量5% 中合金钢:合金元素总含量510% 高合金钢:合金元素总含量10% 安工大安工大成型系成型系 按质量分按质量分 (1)普通钢普通钢 钢中含硫量不超过0.0550.065，合磷量不超过0.0450.085。建筑用钢多属此种钢。 (2)优质钢优质钢(质量钢) 钢中含硫量不超过0.0300.045%，含磷量不超过0.0350.040%。 (3)高级优质钢高级优质钢(高级质量钢) 钢中含硫量不超过0.0200.030，含磷量不超过0.0270.035%。多用作工具和机器零件。 安工大安工大成型系成型系 按用途分用途分(1)结构钢：结构钢： 指作建筑结构、机器零

18、件等用的钢。(2)工具钢工具钢 ： 指作工具、模具、量具等用的钢。(3)专门用途或特殊性能钢专门用途或特殊性能钢 ： 指作专门用途的钢，如桥梁用钢，铆螺用钢等，和具特殊性能的钢，如不锈钢酸钢、耐热钢等。 安工大安工大成型系成型系 按炼钢方法炼钢方法分 (1）转炉钢 (2)平炉钢 -淘汰工艺 (3)电炉钢 按脱氧程度分：（1）沸腾钢（2）镇定钢（3）半镇定钢 安工大安工大成型系成型系（二）按断面形状（二）按断面形状型、板、管、线及其制品型、板、管、线及其制品四大类。四大类。 1) 型、线材：条条 钢钢按用途分按用途分：常见型材（方、圆、角、工、槽） 专用型钢（钢轨、钢桩、窗框钢等）按断面形状按断

19、面形状：简单断面，复杂断面简单断面：过其横断面轮廓上任意点作切线一般不交于断面之中 安工大安工大成型系成型系特殊断面型钢特殊断面型钢复杂断面型钢复杂断面型钢简单断面简单断面 安工大安工大成型系成型系按生产方法分按生产方法分： 轧制型钢、焊接、弯曲型钢除上述一些品种外： 周期断面型钢和特殊断面钢材周期断面：螺纹钢、竹节钢特殊断面：钢球 、车轮轮毂等工业先进国家，型材产量占30%35%，我国占50%以上。 安工大安工大成型系成型系2)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、中厚板、箔材按用途分：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

20、30%多。 安工大安工大成型系成型系3）钢管）钢管外径最小外径最小0.1mm、最大、最大4m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、冷轧管、冷拔管等工业发达国家产量占10%15%，我国约占8%10% 安工大安工大成型系成型系金属材料的金属材料的90%90%以上是轧材以上是轧材优点优点：生产率高、质量好、金属消耗少、成本低、：生产率高、质量好、金属消耗少、成本低、 便于批量生产。便于批量生产。缺点缺点：设备庞大、投资高：设备庞大、投资高宝钢：热轧厂宝钢：热轧厂 420万吨万吨/年年 25亿元亿元 冷轧厂冷轧厂 210万吨万吨/年年 38亿元亿元马钢：马钢：H型

21、钢厂型钢厂 100万吨万吨/年年 23亿元（亿元（1万多吨设备）万多吨设备）棒材棒材 ：60万吨万吨/年年 5.5亿元（三千吨设备）亿元（三千吨设备）轧材特点 安工大安工大成型系成型系轧材生产系统轧材生产系统：根据原料来源、产品种类及生产：根据原料来源、产品种类及生产规模的不同，为了获得最佳的经济效益，而将连规模的不同，为了获得最佳的经济效益，而将连铸机（或初轧机）与各种成品轧机配套设置，组铸机（或初轧机）与各种成品轧机配套设置，组成各种轧材生产系统。成各种轧材生产系统。 一、什么叫一、什么叫 轧材生产系统轧材生产系统1.2 1.2 轧材生产系统轧材生产系统 安工大安工大成型系成型系二、钢水的

22、浇铸方式模铸：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，经加热后用初轧机（或开坯机）将其轧制成多种规格的钢坯，然后再经成品轧机轧制成各种钢材。这种生产方法仍在钢材生产中占着一定地位。模铸和连铸模铸和连铸 安工大安工大成型系成型系 连铸：连铸： 将钢水直接浇铸成一定断面形状和规格钢坯的连续铸钢生产连铸坯的过程 。中间包：中间包： 贮存一部分钢水，保证连续铸钢，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。连铸工艺简介连铸工艺简介 安工大安工大成型系成型系 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

23、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 如下图所示夹夹送送辊辊 安工大安工大成型系成型系清 理整 模 间冷 却 间涂 油 间均 热初 轧脱 模铸 锭盛 钢 桶炼 钢加 热钢 坯轧 制钢 材连续铸锭模铸与连铸过程比较 安工大安工大成型系成型系连铸的优点：连铸的优点： 1.简化生产工序简化生产工序 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、初轧开坯等工序。2.节约金属、成材率高节约金属、成材率高 钢锭头部有缩孔，轧材时必须切除。在钢锭模内钢液由下向上、

24、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.节能节能 连铸省了一次加热、一次轧材（初轧开坯） 安工大安工大成型系成型系连铸的优点： 4.改善劳动条件，提高劳动生产率。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、初轧都穿插人工操作，自动化程度低，工人劳动条件差。5.质量好质量好 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.生产成本低生产成本低 连铸设备简单，省去初轧机，均热炉，并节约了燃料动力和人力，可连续化、大规模生产。 安工大安工大成型系成型系1.生产小批量、多规格坯料不

25、灵活。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）连铸的缺点： 2. 沸腾钢、高合金钢的连铸还有一定困难。沸腾钢、高合金钢的连铸还有一定困难。 安工大安工大成型系成型系三、轧材生产系统三、轧材生产系统1 1）型钢生产系统：）型钢生产系统：生产型钢、生产型钢、与板带钢生产系统比生产规模不是很大。 大型：大型：100100万吨万吨/ /年以上；年以上； 中型：中型：30100万吨万吨/ /年；年； 小型：小型：3030万吨万吨/ /年以下。年以下。 安工大安工大成型系成型系2）板带钢生产系统：）板带钢生产系统：生

26、产钢板或带钢，年产量数百万吨，生产规模大。特厚板仍采用模铸。 宽带钢热连轧机达300800万吨/年； 薄板坯连铸连轧系统：50300万吨/年。3）混合生产系统）混合生产系统：在一个钢铁企业中可同时生产板、型、管等时，称为混合系统。4）合金钢生产系统合金钢生产系统：产量不大，而品种繁多，一般为中、小型型钢生产系统或混合生产系统，产量在 2050万吨/年。 安工大安工大成型系成型系 20世纪世纪80年代前，轧材生产系统向着大型化、连续化、年代前，轧材生产系统向着大型化、连续化、自动化的方向发展，生产规模日益增大。由于市场的激烈自动化的方向发展，生产规模日益增大。由于市场的激烈竞争和轧制技术及竞争和

27、轧制技术及近终形连铸技术近终形连铸技术的发展，大型化的趋向的发展，大型化的趋向已日见消退，而投资省、见效快、生产灵活、效益好的短已日见消退，而投资省、见效快、生产灵活、效益好的短流程钢厂在美、日、我国及许多发展中国家得到迅速发展。流程钢厂在美、日、我国及许多发展中国家得到迅速发展。 近终形连铸技术近终形连铸技术：将钢水铸成接近成品的规格和尺寸，只：将钢水铸成接近成品的规格和尺寸，只需要少量成型工序就获得合格成品的技术。需要少量成型工序就获得合格成品的技术。 安工大安工大成型系成型系重点了解： 1 1）使用连铸坯为原料的生产工艺过程与使）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

28、那些不同？用铸锭为原料的工艺过程有那些不同？1.3 生产工艺流程生产工艺流程2）合金钢生产工艺过程与普通钢生产工艺过）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？）程有何不同？（多哪些工序？为什么？）3）冷加工生产工艺过程有何特点？为什么？）冷加工生产工艺过程有何特点？为什么？ 安工大安工大成型系成型系1.1.什么是生产工艺流程（生产过程）什么是生产工艺流程（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。 对于合金钢材表面质量和物理机械性能等技术要求比普碳钢高，并且钢种特性也较复杂，故其生产工艺过程也比较复杂。1.3 生产工艺流程生产工艺流程（轧制

29、）（轧制）生产工艺流程生产工艺流程: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。 安工大安工大成型系成型系碳素钢和低合金钢的一般生产工艺过程图碳素钢和低合金钢的一般生产工艺过程图 合金钢一般生产工艺过程图合金钢一般生产工艺过程图带带*的工序有时可以略去的工序有时可以略去 安工大安工大成型系成型系四个基本类型四个基本类型:(1)采用连铸坯的工艺过程采用连铸坯的工艺过程特点：一火成材或直接轧制特点：一火成材或直接轧制,当今主流当今主流工艺。工艺。(2)采用铸锭的大型生产系统采用铸锭的大型生产系统特点：大开坯机特点：大开坯机,热装炉热装炉,多火成材。多火成材。(3)采用铸锭的中型生产系统采用铸锭的中型生产系统特点：配备特点：配备650900二辊或三辊开坯机二辊或三辊开坯机, 冷锭作业冷锭作业,二火（一火）成材。二火（一