轧制工艺学下

1.咬入：依靠回转的轧辊与轧件之间的摩擦力，轧辊将轧件拖入轧辊之间的现象。改善咬入条件的途径：⑴降低α：①增加轧辊直径D；②降低压下量Δh；实际生产：①小头进钢②强迫咬入；⑵提高β：①改变轧件或轧辊的表面状态，以提高摩擦角；②合理地调节轧制速度：低速咬入，高速轧制。2.宽展：高向压缩下来的金属沿着横向移动引起的轧件宽度的变化。自由宽展：在横向变形过程中，除受接触摩擦影响外，不受任何其他阻碍和限制。限制宽展：在横向变形过程中，除受接触摩擦影响外，还受到孔型侧壁的阻碍作用，破坏了自由流动条件，此时宽展称为限制宽展。强迫宽展：在横向变形过程中，质点横向移动时，不仅不受任何阻碍，还受到强烈的推动作用，使轧件宽展产生附加增长，此时的宽展称为强迫宽展。滑动宽展是由于接触摩擦阻力的作用，使轧件侧面的金属，在变形过程中翻转到接触表面上，使轧件的宽度增加。鼓形宽展是轧件侧面变成鼓形而造成的宽展量。影响宽展的因素：①相对压下量的影响。相对压下量越大，宽展越大。②道次越多，宽展越小：单道次l/b较大，宽展大，多道次l/b较小，宽展小。③轧辊直径的影响：轧辊直径增加，宽度增加。④摩擦系数的影响：随着摩擦系数的增加，宽展增加；所有影响摩擦系数的因素都对宽展有影响（轧制温度、轧制速度、轧辊材质和表面状态，轧件的化学成分）。⑤轧件宽度的影响：假设变形区长度一定，随轧件宽度增加，宽展先增加后逐渐减小，最后趋于不变。3.前滑的概念：轧件出口速度Vh大于轧辊在该处的速度V，即VhV的现象称为前滑现象。前滑值：轧件出口速度Vh与对应点的轧辊圆周速度的线速度之差与轧辊圆周速度的线速度之比称为前滑值。Sh=(Vh-V)/V*100%后滑的概念：轧件进入轧辊的速度VH小于轧辊在该处的线速度V的水平分量Vcosa的现象称为后滑。后滑值：后滑值是指轧件入口断面轧件的速度与轧辊在该点处圆周速度的水平分量之差同轧辊圆周速度水平分量之比值。SH=(Vcosa-VH)/Vcosa*100%影响前滑的因素：①压下率对前滑的影响：前滑随压下率的增加而增加。因为高向压缩变形增加，纵向和横向变形都增加，因而前滑值Sh增加。②轧件厚度对前滑值的影响：轧后轧件厚度h减小，前滑增加。由芬克公司可知，当轧辊半径和中性角不变时，轧件厚度越减小，则前滑值愈增加。③轧件宽度对前滑的影响：轧件宽度小于一定值（40mm）时，随宽度增加前滑增加；但轧件宽度大于该值（40mm）以后，宽度再增加时，其前滑值为一定值。因为轧件宽度较小时，增加宽度其相应地横行阻力增加，所以宽展减小，相应的延伸增加，所以前滑也因之增加。当大于一定值时，达到平面变形条件，轧件宽度对宽展不起作用，故轧件宽度再增加，宽展为一定值，延伸也未定值，所以前滑值夜不变。④轧辊直径对前滑的影响：前滑值随辊径的增加而增加。辊径增加时，咬入角α就要降低，而摩擦角β保持常数，所以稳定轧制阶段的剩余摩擦力相应增加，金属塑性流动速度增加，也就是前滑增加。⑤摩擦系数对前滑的影响：摩擦系数f越大，前滑值越大。摩擦系数增大引起剩余摩擦力增加，从而前滑增大，凡是影响摩擦系数的因素：如轧辊材质、表面状态、轧件化学成分、轧制稳定和轧制速度等，均能影响前滑的大小。⑥张力对前滑的影响：前张力增加前滑，后张力减小前滑；前张力增加时，使金属向前流动的阻力减少，从而增加前滑区。后张力增加时，则后滑区增加。4.生产工艺的概念：由锭或坯轧制成符合要求的轧材的一系列加工工序的组合称为轧制生产工艺过程。5.金属与合金的加工特性：①塑性：纯金属单相多相，同时和组织结构有关。根据塑性可确定合理的加工温度范围。②变形抗力：有色金属钢；碳钢合金钢。③导热系数：合金钢碳钢；Cr、Al、Si使氧化皮变粘，摩擦系数增加。⑤相图状态：影响到组织结构。无相变钢不能淬火强化，加热时易过热。⑥淬硬性：裂纹敏感性。⑦对某些缺陷的敏感性：碳钢比合金钢更易过热，高碳钢易脱碳，合金元素含量在8%左右的钢易出现白点。6.连铸坯热送热装和直接轧制工艺的特点：①利用连铸坯冶金热能，节约能源；②提高成材率，降低金属消耗；③简化工艺，减少设备，节约投资和生产费用；④大大缩短生产周期；⑤提高产品质量。7.型材：经过塑性加工成型的具有一定断面性质和尺寸的直条实心金属材。孔型充满度：轧件充满孔型的程度，用轧后件宽与轧槽宽的比值来表示。型材分类：按生产方式分为热轧型材、冷轧型材、热弯型材、冷弯型材、冷拔型材、挤压型材、锻压型材、焊接型材和特殊型材等；按断面特点分为复杂断面型材和简单断面型材；按断面尺寸大小分为：大型（20kg/m）、中型、小型（5kg/m）。型材的生产特点：①品种规格多②断面形状差异大③不均匀变形严重④轧机结构和布置形式多种多样型材轧制的咬入条件：其一当轧件与孔型顶部先接触就与平辊轧制矩形相似；其二当轧件与孔型侧壁接触时，f/sinθ≧tanα型材轧件命名方法：一般用轧辊的名义直径（或传动轧辊的人字齿轮节圆直径）命名，若轧钢车间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名称。型材轧机按轧辊名义直径的分类：轨梁轧机（750-950mm）大型轧机（650mm）中型（350-650mm）小型（250-350mm）线材（150-280mm）8.型材轧机的典型布置形式及特点：①横列式：大多数轧机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轧制，变形灵活、适应性强，品种范围较广，控制操作容易。设备简单，造价低、建厂快等优点。缺点为产品尺寸精度不高，品种规格受限制，轧机需要横移和翻钢，故长度受限制，间隙时间过长，轧件温降大，因而轧件长度和壁厚均受限制，不便于实现自动化。②连续式：各架轧机纵向紧密排列成连轧机组，每架轧机可单独传动或集体传动，每架只轧一道，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，故在保证轧件首尾温差不超过允许值的前提下，可尽量增大坯料重量，以提高轧机产量和金属收得率。缺点是机械和电器设备比较复杂，投资大，并且生产品种规格受限制。9.对初轧机的改造方案：①改造为棒线材轧机，在原初轧机后增设一组紧凑式连轧机组。此方案用于较小规格的初轧机；②改造为中厚板轧机，增设一架四辊精轧机，同时进行必要的改造；③改造为H型材轧机，增设万能粗轧机万能精轧机即可。10.H型钢生产方法：热轧和焊接。焊接：将厚度合适的带钢裁成一定的宽带，在连续式焊接机组上将边部和腰部焊接在一起。优点：可生产各种断面形状难以轧制的H型钢，生产操作灵活，适合小批量、多品种的市场需求。缺点：金属消耗大、生产的经济效益低，不易保证产品性能均匀等缺点。H型钢与普通工字钢的主要区别是，工字钢可以在两辊孔型中轧制，而H型钢则需要在万能孔型中轧制。11.万能孔型轧制型钢的最大优点在于，同一尺寸系列只有边部和腰部的厚度是变化的，其余部位尺寸是固定不变的，可以方便地根据用户要求的产品尺寸量材使用。因此，同一万能孔型轧出的同一系列H型钢可以拥有多种腰厚和边厚尺寸，使产品的数量规格大大增加，为用户选择最节材的尺寸规格提供了极大的方便。12.轧件在万能孔型中的变形特点：①腰部和边部的变形区形状近似于平辊轧板；②边部和腰部的变形互相影响；③腰部全后滑；④边部的变形区长，立辊先接触轧件；⑤轧制后边端不齐，外侧宽展大。13.轧件在边端孔型中的变形特点：①轧边端过程是典型的高件轧制；②轧边端时变形区内轧件的断面形状是窄而高，边根不能横向移动，边端受到摩擦力的约束；③存在着张力张力饱和现象。14.在线控制轧制、控制冷却和预热淬火的目的：在不明显增加生产成本的前提下提高钢材的使用性能，减少氧化，防止和减轻型钢的翘曲和变形，降低残余应力。15.长尺冷却和长尺矫直：在精轧机出口处不锯切轧件，在长尺冷床上冷却后再进行矫直局切。优点：提高轧件的平直度，减少矫直盲区，提高产量定尺率，减少矫直辊消耗，提高矫直速度和生产率。16.棒材轧制新技术：直接使用连铸坯；连铸坯热装热送或直接轧制；柔性轧制技术；高精度轧制技术；低温轧制；无头轧制切分轧制；棒材的无头轧制：在轧制过程中，采用连铸连轧或用焊接方法，将加热好的钢坯首尾相接，焊在一起，连续供坯，不断轧制，在一个换辊周期内，轧件长度可无限延长的轧制方法叫做无头轧制。优点：①减少切损；②棒材定尺率接近100%；③生产效率提高12-16%；④对倒卫和孔型无冲击，不缠辊；⑤生产成本降低；⑥尺寸精度提高。17．余热淬火原理：轧件离开终轧机后进入冷却水箱，利用轧件的余热通过快速冷却进行淬火，使钢筋表面具有一定厚度的淬火马氏体，而心部仍为奥氏体，当钢筋离开冷却水箱，缓慢的自然冷却，心部余热向表面扩散，使表层马氏体自回火，当钢筋在冷床上缓慢自然冷却，心部的奥氏体发生相变，形成铁素体和珠光体或铁素体、奥氏体、珠光体，进而提高强度与塑性，改善韧性，从而得到良好的综合力学性能。余热淬火工艺过程：首先在表面生成一定量的马氏体（一般10%-20%）然后利用心部余热和相变潜热使轧材表面形成的马氏体自回火。可分为三个阶段：表面淬火阶段，钢筋离开精轧机后以终轧温度尽快进入高效冷却装置，进行快速冷却；自回火阶段，钢筋通过快速冷却装置后，在空气中冷却；心部组织转变阶段，在冷床上完成。18．线材控制冷却，优点：提高线材的综合机械性能，并大大改善了其在长度方向上的均匀性；改善了金相组织，使晶粒细化；减少氧化损失，缩短酸洗时间；降低线材轧后温度，改善劳动条件；提高了产品质量，有利于线材的二次加工。线材控制冷却分为：珠光体型控制冷却和马氏体型控制冷却。珠光体控制冷却是在连续冷却过程中使钢材获得索氏体组织，而马氏体型控制冷却则是通过轧后淬火-回火处理，得到中心索氏体，表面为回火马氏体的组织。19：热弯：用钢坯先热轧成厚度不等并有适当凸凹的扁钢或异形断面的型钢，在轧后余热条件下，连续弯曲成开式、半封闭式或封闭式的异形断面型钢。优点：可以生产出热轧无法生产的型钢，也能生产出冷弯无法生产的型钢，而且利用余热成型，能耗小，材料塑性好，其断面上机械性能均匀，避免了冷弯加工硬化和弯曲处的微裂纹等。20.MAS轧制法：根据每种尺寸的钢板在终轧后桶形平面形状的变化量计算出粗轧展宽阶段坯料厚度的变化量，以求最终轧出的钢板平面形状矩形化。整形MAS轧法：轧制中为了控制切边损失，在整形轧制的最后一道次中通过抬、压水平滚沿轧制方向给予预订的厚度变化，然后转钢横轧，利用横向不均匀延伸，减少横轧时的平面桶形，最终轧制时便可以使平面板形矩形化。展宽MAS法：为控制头尾切损，在展宽轧制的最后道次沿轧制方向给予预订的厚度变化则称为展宽MAS法。21.热装：是将连铸坯或初轧坯在热状态下装入加热炉，热装温度越高，节能越多。直接轧制：是板坯在连铸或初轧之后，不再入加热炉加热而只略经边部补偿加热，即直接进行的轧制。板带无头轧制：是在传统轧制机组上，将经粗轧后的中间坯进行热卷、开卷、剪切头尾、焊接及刮削毛刺，然后进行精轧，精轧后再经飞剪切断然后卷取。优点：1)不受传统轧法速度限制，生产率提高15%，成材率提高0.5%～1.0%；2)无穿带、甩尾、漂浮等问题，带钢运行稳定；3)有利于润滑轧制、大压下量轧制及进行强力冷却；4)减少轧辊冲击和粘辊，延长轧辊寿命。22.热连轧过程中采用活套支持器的主要作用：①缓冲金属流量变化，给控制调整以时间，并防止成叠进钢造成事故；②调节各架速度以保持连轧常数；③保持恒定的小张力，防止因张力过大引起带钢拉缩；④最后几架间的活套支持器，还可以调节张力，以控制带钢厚度。23.张力轧制：轧件的变形是在一定的前张力和后张力作用下实现的。张力的作用：①防止带材在轧制过程中跑偏；②使所轧带材保持平直和良好的板形；③降低金属变形阻力，便于轧制更薄的产品；④可以起适当调整冷轧机主电机负荷的作用。24.退火：是冷轧板带生产中最主要的热处理工序，冷轧中间退火的目的一般是通过再结晶消除加工硬化以提高塑性及降低变形抗力，而成品热处理（退火）的目的除通过再结晶消除硬化外，还可以根据产品的不同技术要