型材轧制工艺基础2015课件

1、2022/9/41材料成形工艺学（下）高秀华东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室2022/9/42轧制理论与工艺第8章 型材轧制工艺基础第9章 大、中型型材及复杂断面型材 生产第10章 棒线材生产型材和棒线材生产课程内容2022/9/438 型材轧制工艺基础 2022/9/458.1 型材分类及生产特点一.型材及分类1.型材的定义 经过塑性加工变形、具有一定断面形状和尺寸的直条实心金属材成为型材。 复杂断面型材和棒线材统称为型材。2022/9/46 认识型钢品种作用：机械、金属结构、桥梁建筑、汽车、铁路车辆制造和造船等。我国型材占钢材总产量的50左右 规格：断面形状和尺寸的总称,形状有1

2、500多种，尺寸规格达到3900多个 2022/9/47型钢断面形式2022/9/488.1 型材分类及生产特点2.型材的发展 世界型材的发展1783年，英国人科特（H.Cort)创造了第一台带孔型二辊式轧机，生产方、圆、扁和半圆钢；20世纪30年代，轧制板带材的技术和产量超过了型材；世界发达国家型材占钢材总量的1/3；2022/9/4103.型材分类（1）按生产方式分类 热轧型材、冷弯型材、冷轧型材、冷拔型材、挤压型材、锻压型材、热弯型材、焊接型材、特殊轧制型材。 2022/9/4122022/9/414圆钢直径表示扁钢宽厚度2022/9/4152022/9/4162022/9/417槽钢2

3、022/9/418H型钢高频焊接H型钢2022/9/420重 轨2022/9/4212022/9/423二、型材生产特点（1）品种规格多。型钢品种与规格目前已达万个以上，轧辊储备量大，换辊较频繁，管理工作比较复杂。（2）断面形状差异大。大多数是复杂断面型材，不仅断面形状复杂，而且互相之间断面形状差异很大。2022/9/424二、型材生产特点（3）断面形状复杂。在轧制过程中存在严重的不均匀变形；孔型各部存在明显的辊径差；非对称断面在孔型内受力、变形不均；断面各分支部分接触轧辊和变形的非同时性；断面各处温度不均匀，而产生轧后冷却收缩不均 匀，造成轧件弯曲和扭转；工具磨损也不均匀，轧件尺寸难以精确计

4、算；轧机调整、导卫装置设计、安装复杂。2022/9/4262022/9/427二、型材生产特点（4）轧机结构和轧机布置形式多种多样。在结构型式上：二辊式轧机、三辊式轧机、四辊万能轧机、多辊孔型轧机、Y型轧机、45轧机和悬臂式轧机等。在轧机布置形式上：横列式、顺列式、棋盘式、半连续式及连续式布置等。2022/9/4282022/9/430型钢轧制的咬入条件2022/9/4318.2 型材轧制中的咬入条件当轧件先与孔型侧壁接触，这样孔型侧壁对轧件有一个夹持作用，此时，实现轧辊咬入轧件的条件应满足： 2022/9/4328.2 型材轧制中的咬入条件当为90时，即与平辊上轧辊矩形轧件时的咬入条件相同。

5、当角小于90时，极限咬入角增大了 倍，这说明孔型中轧制时，孔型侧壁斜度角越小对咬入越有利。 2022/9/4338.3 孔型轧制时的金属变形一、轧制特征型棒材轧制的共同特征是：孔型轧制轧件的变形特征：除延伸外，还有明显的宽展，呈三维变形状态。坯料形状：方坯、矩形坯和异形坯。孔型：两辊孔型、三辊孔型、万能孔型在孔型中，轧件的变形特征：沿宽展方向上，1）压下率不一致；2）轧辊的工作直径和辊面线速度不一致；3）轧辊与轧件的接触弧长不一致，呈现出复杂的三维变形状态，存在明显的不均匀变形。2022/9/434二、轧制变形参数孔型充满度: B1是轧后件宽，Bc是允许极限值，常用轧槽宽;轧件的宽展，常用宽展

6、系数B1/B0和宽展率1表示;延伸系数F0/F1，延伸率为1;前滑系数为Dw/Dc，前滑率为 2022/9/435孔型轧制时各参数的定义2022/9/436三、孔型轧制时的延伸和宽展一般，不均匀压下会使延伸效率下降，而孔型侧壁的约束使延伸效率上升。在轧制棒线材时，为提高延伸效率，采用中心两侧压下均匀，侧壁约束较大的孔型。孔型的高宽比大，侧壁斜度小，孔型中的充满度大，则轧件侧面的自由表面小，这些条件都加强了宽向的约束，可以提高延伸效率。与平辊轧制一致的就是：辊件高比小，摩擦系数小，延伸效率提高。2022/9/437三、孔型轧制时的延伸和宽展轧件在孔型中轧制，压下不均匀的孔型将加大宽展。在压下量较

7、小时，凹孔型的宽展大于凸孔型，随延伸增加，孔型两侧的约束作用逐渐增强，有利于延伸，凹孔型的宽展逐渐小于凸孔型。2022/9/4388.4 型材轧制工艺2022/9/439轧钢的基本工艺流程2022/9/440轧钢的基本工艺流程2022/9/441轧钢的基本工艺流程2022/9/442 1）型钢生产的工艺流程坯料加热轧制切断切断冷却热处理检查捆扎出厂清理矫直精 整2022/9/443型钢生产工艺流程钢的冶炼铁的冶炼钢的浇铸模铸钢锭连铸钢坯成品型钢型钢轧机初轧机2022/9/4448.4 型材轧制工艺开坯种类：连铸坯断面形状：方、矩形、异型坯清理：火焰热装热送、直接轧制2022/9/4458.4

8、型材轧制工艺加热轧制炉子：步进式炉粗轧、中轧、精轧精整传统：热锯切定尺、定尺矫直新式：长尺冷却、长尺矫直、冷锯切工艺2022/9/4462022/9/4478.5 型材轧机及其布置形式一、 型材轧机分类型材轧机一般用轧辊名义直径（或传动轧辊的人字齿轮节圆直径）命名。一个轧钢车间，往往有若干列或若干架轧机，通常以最后一架精轧机的轧辊名义直径作为轧钢机的标称。型材轧机按其用途和轧辊名义直径不同可分为轨梁轧机、大型型材轧机、中型型材轧机、小型型材轧机、线材轧机等。2022/9/448型材轧机按轧辊名义直径的分类2022/9/4498.5 型材轧机及其布置形式一、 型材轧机命名与分类型材轧机按辊数分：

9、二辊：开坯机（二辊可逆式粗轧机、钢坯连轧机） 轧边机（万能粗轧机组辅助机架） 一般型钢孔型轧制三辊：一般型钢孔型轧制多辊：孔型由三个以上轧槽组成2022/9/450二、型材轧机的典型布置形式1、横列式大多数用一台交流电机同时传动数架三辊式轧机;在一列轧机上进行多道次穿梭轧制。 优点：设备简单、造价低、建厂快、产品品种灵活、可生产复杂断面产品、操作简单、小批量多品种适应性强等。 缺点：1）产品尺寸精度不高，品种规格受限制。2）轧件需要横移和翻钢，故长度不能长。间隙时间长，轧件温降大，因而轧件长度和壁厚均受限制。3）不便于实现自动化。2022/9/451二、型材轧机的典型布置形式2022/9/45

10、2二、型材轧机的典型布置形式 2、顺列式顺列式轧机多为水平立式和多辊轧机顺列布置13个平行纵列中轧机单独传动，每架只轧一道，但不能形成连轧。优点： 每架只轧一道，机架闭口式，轧机刚度大，产品尺寸精度高； 每架速度可单独调整，轧机能力可得到发挥，产量高； 机械化、自动化程度较高，调整亦比较方便。2022/9/453二、型材轧机的典型布置形式 2、顺列式缺点：轧机布置比较分散，机架间的距离加大，厂房很长，轧件温降仍然较大，不适于轧制小型或壁薄的产品；机架数目多，投资大，建厂较慢。2022/9/454二、型材轧机的典型布置形式3、棋盘式 前几架轧件较短时采用顺列式，后几架精轧机布置成两横列，各架轧机

11、互相错开，两列轧辊转向相反，各架轧机可单独传动或两架成组传动，轧件在机架间靠斜辊道横移。这种轧机布置紧凑，适于中小型型钢生产。2022/9/455二、型材轧机的典型布置形式2022/9/456二、型材轧机的典型布置形式4、半连续式。 介于连轧和其他形式轧机之间。其中一种粗轧为连续式，精轧为横列式；另一种粗轧为横列式或其他形式，精轧为连续式。2022/9/457二、型材轧机的典型布置形式 5、连续式 各架轧机纵向紧密排列成为连轧机组。每架轧机可单独传动或集体传动，每架只轧一道。一根轧件可在数架轧机上同时轧制，各机架间遵循秒流量保持相等原则。优点：轧制速度快、产量高；轧机紧密排列，间隙时间短，轧件温降小，对轧制小规格和轻型薄壁产品有利；由于轧件长度不受机架间距限制，故在保