中厚板轧制工艺学---副本

中厚板的轧制一、原料准备1.原料种类：扁钢锭、连铸坯、初轧坯、压铸板坯2.原料设计：①厚度尺寸尽可能小；②原料的宽度尺寸尽量大；③原料的长度应尽可能接近加热炉的最大允许长度。二、原料的加热1.加热的目的①提高钢的塑性，降低变形抗力；②使坯料内外温度均匀；③改变金属的结晶组织，保证生产需要的机械和物理性能。2.加热的要求①满足工艺规范的需要；②沿长度和断面均匀；③减少加热时氧化烧损3.加热炉型式：按其构造分：连续式加热炉、室状加热炉和均热炉三种。①连续炉：推钢式（热滑轨式）步进式②室状炉：特重、特轻、特厚、特短的板坯，或多品种、少批量及合金钢，生产灵活。③均热炉：多用于由钢锭直接轧制特厚板推钢式：优点：设备简单、操作容易掌握、投资少；缺点：钢坯在水梁上滑动产生擦伤；加热时间长，钢坯氧化，脱碳严重；容易粘钢；不能空出炉。步进式：靠动梁的上、下、前、后平移动作而实现的，故炉长不受限，操作灵活，易于空出炉。不会造成钢坯划痕，加热效率高。便于调整坯料间隙和加热时间，易于调整出炉节奏，适应冷装坯，冷热混合坯在炉内的加热条件控制。加热工艺制度①加热温度：满足轧制工艺规范的温度；②加热速度：单位时间内钢在加热时的温度变化③加热时间：精确确定困难，影响因素多④炉温制度及炉内气氛的选择与控制估算公式：τ=CHH—坯料厚度cmτ—加热时间hC—系数，h/cm低碳钢0.1~0.15中碳钢0.15~0.2低合金钢0.15~0.2高碳钢0.20~0.30高级工具钢0.3~0.4④加热制度钢在加热炉内加热时的温度变化过程叫钢的加热制度。一段式加热制度：只有一个加热段；二段式加热制度：加热段+均热段预热段+加热段三段式加热制度：预热段+加热段+均热段多段式加热制度：预热段+多个加热段+均热段三、轧制除磷--粗轧--精轧或成型轧制--展宽轧制--伸长轧制（1）除鳞①除鳞目的：除去表面的氧化铁皮以获得有良的表面质量。②除鳞原理：利用高压水的强烈冲击作用，去除表面的氧化铁皮。(2)粗轧（展宽轧制）粗轧阶段的主要任务：将板坯或扁锭展宽到所需要的宽度并进行大压缩延伸展宽的方法：角轧—纵轧法、综合轧制法、全纵轧法、全横轧制法(3)精轧：主要任务：控制钢板厚度、板形控制、表面质量和性能中厚板轧制方法全纵轧法：钢板的延伸方向与原料(钢锭或钢坯)纵轴方向相一致的轧制方法。原料的宽度稍大于或等于成品钢板的宽度时采用。全横轧法：钢板的延伸方向与原料的纵轴方向相垂直的轧制方法。板坯长度大于或等于钢板宽度时采用。区别轧钢的方法：纵轧、横轧、斜轧纵轧：钢板的延伸方向与原料纵轴方向重合的轧制①全纵轧法：当板坯的宽度大于或等于钢板宽度时，即可不用宽展而直接纵轧成成品的轧制方法。优点：产量高、且钢锭头部缺陷不致扩展到钢板长度上；缺点：由于轧制中钢板只向一个方向延伸，使钢中偏析夹杂等呈明显条带状分布，钢板组织和性能存在严重的各向异性，使横向性能（冲击韧性）太低，以致往往不合理，加之板坯宽度与钢板宽度也难得正好适应，所以这种轧制法实际用的不多。横轧-纵轧法（综合轧制法）横轧-纵轧法：先将板坯展宽至所需宽度以后再转90°进行纵轧直至完成。优点：提高横向性能；减少各向异性；适合以连铸坯为原料缺点：易产生桶形，增加切边量。纵轧-横轧法：将钢坯长度轧至毛边钢板宽度时，回转90°后进行横轧至获得成品。优点：由于两个方向得到变形，有利于提高钢板性能；缺点：当原料的宽度与长度均小于钢板宽度时才适合，为了保证钢板的尺寸和性能必须保证纵向与横向变形的分配。全横轧法：将板坯进行横轧直至轧成成品的轧制方法。适用于板坯长度大于或等于钢板宽度时采用。优点：a.减小了钢板组织、性能的各向异性，提高横向塑性和冲击韧性；b.得到更整齐的边部，无端部收缩，不呈桶形，减少切边损失，提高成材率；c.减少一次转钢，提高产量。缺点：组织性能产生各向异性（对于初轧坯2.精轧：与粗轧无明显界限双机架：第一架为粗轧，第二架为精轧单机架：无明显界限，前阶段为粗轧，后阶段为精轧。作用：继续轧制，将板坯轧制为成品，并控制表面质量，组织、性能及尺寸要求。3.精整：定义：为使轧后的钢材具有一定的尺寸要求，组织、性能而进行的一系列工序。(1)钢板的轧后冷却轧后冷却是指对不同钢号的钢板，根据其不同的厚度和化学成分，选用不同的冷却方式、冷却速度、开冷和终冷温度，以控制其组织结构和综合性能，并满足其质量要求。①分类冷却方式：自然冷却：矫直后钢板的冷却，介质：空气，设备：冷床控制冷却：高压喷水冷却、层流冷却、风冷、缓冷或堆冷等金属流动过程：在线冷却：边运送、边冷却离线冷却：固定在一个地方，冷后150℃、特厚板(2)矫直热矫：700℃左右开始热矫直，150~200℃开始表面检查冷矫热矫设备：热矫直机：根据矫直的钢种、规格、性能及钢板的外形质量要求（辊式）来确定矫直的工艺参数(T，△h矫，n)n=3~5、max=7温度过高会重新产生瓢曲，T=600~750℃，设定测温仪。(3)翻板、划线、剪切①翻板设备：翻板机，上下表面检查，长轴向相反方向转动180°。②划线：剪切前，按线剪切方法：人工划线：操作人员用粉笔画出剪切位置小车划线：利用有轨小车，用简易机械手划出纵横线光标投射：利用光标投射装置将光线投封到钢板上③剪切：切头、切尾、切边、部分定尺剪切、取样机械分类：结构：铡刀剪、摆切剪、圆盘剪、滚切剪用途：横切剪、纵切剪4)钢板的标志目的：防止在以后的存放、运输和使用过程中造成混乱，并保证按炉送钢制度的延续性。永久性的钢印：钢号、炉罐号、批号及专用印记醒目的油漆喷印：钢号、炉罐号、批号、块号、生产单位和日期、检验标准号、钢板规格尺寸及专用标志。绦纶标笺：钢号、批号和厚度四、产品缺陷及处理一、钢质缺陷及处理方法1.分层：表现形式：在钢板截面出现平行于轧制面的分层或局部的缝隙；产生原因：原料中有气泡、气囊、缩孔、夹杂、严重疏松和严重偏析存在，轧制时不能使其分离的部分得到焊合；处理方法：一般均用切除的方法消除分层缺陷。2.气泡：表现形式：钢板表面无规律的分布，圆形凸起，外缘圆滑，酸洗后发亮；产生原因：钢板内部有气体，轧制后不能焊合而成为缺陷；处理方法：采用切除的方法消除这种缺陷。3.表面夹杂：表现形式：点状、块状、长条状分布；红棕色、淡黄、灰白色；具在一定的深度；产生原因：非金属夹杂物外和耐火材料轧制后压入；处理方法：小而浅的修磨、大而深的切除。4.发纹：表现形式：长短和形状没有规律、其分布有时是断续的，有时是密集的；断面呈蓝色，有时断续灰白色发状小细纹；产生原因：原料皮下气泡未焊合，轧后暴露；厚钢板蓝脆温度剪切；处理方法：切除5.裂纹和裂缝：表现形式：钢板表面不规则形状破裂，密集的裂纹分布在边缘，皱纹和鱼鳞状；产生原因：气泡在轧后的破裂和暴露；原料表面的清理不彻底；处理方法：切除。6.结疤：表现形式：块状或片状产生原因：原料在清理时的深宽比不当，或者表面毛刺没有清除掉。处理方法：轻微的结疤可以采用修磨进行清理；对于较严重的结疤则应切除；应加强对原料表面的清理和检查二、操作缺陷及处理方法1.凸包：表现形式：周期性的局部凸起；产生原因：轧辊或矫直辊表面的掉肉或表面硬度不够被硬物压出凹坑所致；处理方法：凸起不超过允许偏差范围，可以进行修磨或降级处理；凸起较严重和范围较大的应判为废品，并通知有关工序换辊2.麻点：黑麻点：表现形式：钢板表面的局部呈黑色蜂窝状的粗糙凹坑面，一般多为小块状或密集的麻面；产生原因：原料在加热时，燃料喷渍侵蚀表面光麻点：表现形式：钢板表面出现局部块状和连续的粗糙平面，或者出现灰白色光面凹坑；产生原因：由于氧化严重，在轧制时氧化铁皮全部或部分脱落。处理方法：采用轻微的修磨，严重的应采用切除。预防办法：控制好加热炉的温度波动及高温氧化阶段的湿度、气氛和时间，并在轧制时加强除鳞，尽可能将原料表面氧化铁皮除尽。3.氧化铁皮压入：表现形式：在轧制完成后，钢板表面粘附一层灰黑色或红棕色氧化铁皮，一般成块状或条状。其深度较光麻点浅；产生原因：原料表面有氧化铁皮或在轧制过程中产生的再生氧化铁皮没有除尽，轧制时压入；处理方法：轧制时加强除鳞；轻的修磨；妨碍检查质量切除。4.划伤：表现形式：钢板表面有低于轧制面的直线或横向沟痕；长短不一、部位不定分布，连续或间断。划伤处的伤口，有的有氧化现象（高温），而有的则露出金属光泽（低温）；产生原因：纵向：轧制时的护、导板或辊道的尖角部分与钢板接触横向：钢板在横移过程中所造成处理方法：轻微的划伤可以不处理或修磨，严重的划伤要切除。对造成划伤的设备要及时调整或处理。5.压痕：表现形式：钢板的表面呈现出不同形状和大小的凹坑；产生原因：轧制过程中，轧辊的表面有粘合硬物(焊渣、铁皮等)，或者有小件异物掉在轧件上；处理方法：轻微修磨、严重切除本章小结一、重点内容1.板带钢按规格分类2.中厚板轧机的型式及其布置3.中厚板生产工艺流程及各工序主要任务五、中厚钢板组织性能控制1、组织与性能的关系：结论：材料的性能是由材料的组织决定的。金属材料的性能有:物理性能，化学性能，力学性能，工艺性能等对于任何钢材最基本的性能要求是强度。钢的组织状态是获得所需要的力学性能与工艺性能的关键。钢的成分、冶金、加工工艺因素、组织、性能的关系如图：影响轧材力学与工艺性能的因素关系图2、控制轧制(1)概念：通过控制加热温度、轧制温度、变形制度等工艺参数，控制奥氏体的状态和相变产物的组织状态，从而达到控制钢材组织性能的目的。(2)控制轧制工艺的类型①奥氏体再结晶区的控制轧制（又称Ⅰ型控制轧制)特点：轧制全部在奥氏体再结晶区内进行（950℃以上）。控制机理：它是通过奥氏体晶粒的形变、再结晶的反复进行使奥氏体再结晶晶粒细化，相变后能得到均匀的较细小的铁素体珠光体组织。②奥氏体未再结晶区的控制轧制（又称Ⅱ型控轧)控制机理：轧后的奥氏体晶粒不发生再结晶，变形使晶粒沿轧制方向拉长，晶粒内产生大量滑移带和位错，增大了有效晶界面积。相变时，铁素体晶核不仅在奥氏体晶粒边界上、而且也在晶内变形带上形成(这是Ⅱ型控制轧制最重要的特点)，从而获得更细小的铁素体晶粒，使热轧钢板的综合机械性能、尤其是低温冲击韧性有明显的提高。③两相区的控制轧制(也称Ⅲ型控制轧制)控制机理：轧材在两相区中,变形时形成了拉长的未再结晶奥氏体晶粒和加工硬化的铁素体晶粒，相变后就形成了由未再结晶奥氏体晶粒转变生成的软的多边形铁素体晶粒和经变形的硬的铁素体晶粒的混合组织，从而使材料的性能发生变化。控制轧制分类示意图：aⅠ型-高温控制轧制；bⅡ型-低温控制轧制；cⅢ型-(γ+α)两相区控制轧制3、轧制工艺参数的控制(1)坯料的加热制度：坯料的最高加热温度的选择应考虑对原始奥氏体晶粒大小、晶粒均匀程度、碳化物的溶解程度以及开轧温度和终轧温度的要求。对一般轧制，加热的最高温度不能超过奥氏体晶粒急剧长大的温度，如轧制低碳中厚板一般不超过1250℃。但对控轧Ⅰ型或Ⅱ型都应降低加热温度(Ⅰ型控轧比一般轧制低100～300℃)，尤其要避免高温保温时间过长，不使变形前晶粒过分长大，为轧制前提供尽可能小的原始晶粒，以便最终得到细小晶粒和防止出现魏氏组织。(2)中间待温时板坯厚度的控制：采用两阶段控制轧制时，第一阶段是在完全再结晶区轧制，之后，进行待温或快冷，以防止在部分再结晶区轧制，这一温度范围随钢的成分不同，波动在1000～870℃。待温后，在未再结晶区进行第二阶段的控制轧制。在第二阶段，即待温后到成品厚度的总变形率应大于40%～50%以上。总压下率越大(一般不大于65%)，则铁素体晶粒越细小，弹性极限和强度就越高，脆性转变温度越低，所以，中间待温后的钢板厚度(即中间厚度)是很重要的一个参数。(3)道次变形量和终轧温度的控制：在完全再结晶区，每道次的变形量必须大于再结晶临界变形量的上限，以确保发生完全再结晶。在未再结晶区轧制时，加大总变形量，以增多奥氏体晶粒中滑移带和位错密度、增大有效晶界面积，为铁素体相变形核创造有利条件。在(γ+α)两相区控制轧制时，在压下量较小阶段增大变形量，钢的强度提高很快。当变形量大于30%时，再加大