第二篇 型棒材生產(chǎn)-8 章

第三篇軋制理論與工藝

新鋼精神--創(chuàng)新奉獻(xiàn)超越8型材軋制工藝基礎(chǔ)

8型材軋制工藝基礎(chǔ)1.型材定義：經(jīng)過(guò)塑性加工成形的具有一定斷面形狀和尺寸的直條實(shí)心金屬材。通常將復(fù)雜斷面型材和棒線材統(tǒng)稱型材2.型材發(fā)展(1)世界型材發(fā)展：1783年第一臺(tái)帶孔型二輥軋機(jī)：扁鋼、方鋼、圓鋼及半圓鋼；20世紀(jì)30年代板帶材生產(chǎn)迅速發(fā)展，技術(shù)超越型材；目前發(fā)達(dá)國(guó)家型材產(chǎn)量占軋材總產(chǎn)量的1/3.(2)國(guó)內(nèi)型材發(fā)展1907年，漢冶萍鋼鐵廠最早生產(chǎn)；1949年前，生產(chǎn)薄弱，發(fā)展緩慢，產(chǎn)品單一；20世紀(jì)50年代后：迅速發(fā)展：鞍鋼大型；武鋼大型、包鋼軌梁、攀鋼軌梁；鞍鋼中型、唐鋼中型、馬鋼二軋等、20世紀(jì)80年代后：馬鞍山H型鋼廠、萊鋼萬(wàn)能軋機(jī)等8.1型材分類及生產(chǎn)特點(diǎn)8.1.1型材分類及用途（1）按生產(chǎn)方式分類：熱軋型材、冷軋型材、冷彎型材、冷拔型材、擠壓型材、鍛壓型材、熱彎型材、焊接型材和特殊軋制型材等。（2）按斷面特點(diǎn)分類：簡(jiǎn)單斷面型材：橫斷面對(duì)稱、外形均勻、簡(jiǎn)單；如方鋼、圓鋼、扁鋼、六角鋼等復(fù)雜斷面型材：又稱異型斷面型材，橫斷面由兩個(gè)以上的簡(jiǎn)單幾何形狀組成，具有長(zhǎng)而薄的翼緣。又可分為凸緣型材、多臺(tái)階型材、寬薄型材、局部特殊加工型材、不規(guī)則曲線型材、復(fù)合型材、周期斷面型材和金屬絲材等8.1型材分類及生產(chǎn)特點(diǎn)8.1.1型材分類及用途（3）按使用部門(mén)分類：鐵路用型材：鋼軌、魚(yú)尾板、道岔用軌、車(chē)軌、輪箍等；汽車(chē)用型材：輪輞、輪胎擋圈和鎖圈等；造船用型材：L型鋼、球扁鋼、Z字鋼、船用窗框鋼等；結(jié)構(gòu)和建筑用型材：H型鋼、工字鋼、槽鋼、角鋼、吊車(chē)鋼軌、窗框和窗框用材、鋼板樁、螺紋鋼筋等；礦山用鋼：U型鋼、槽幫鋼、礦用工字鋼、刮板鋼等機(jī)械制造用異型材8.1型材分類及生產(chǎn)特點(diǎn)8.1.1型材分類及用途（4）按斷面尺寸大小分類：大型、中型、小型型材按照軋機(jī)軋制分類；按照單重：小型材：＜5kg/m；中型材：5－20kg/m；大型材：＞20kg/m（5）按使用范圍分類：通用型材；專用型材；精密型材等8.1型材分類及生產(chǎn)特點(diǎn)8.1.2型材的生產(chǎn)特點(diǎn)（1）品種多品種及規(guī)格達(dá)到上萬(wàn)種；專業(yè)化少，多品種、多規(guī)格生產(chǎn)；軋輥儲(chǔ)量大，換輥頻繁，管理工作比較復(fù)雜；（2）斷面形狀差異大：大多數(shù)是復(fù)雜斷面型材，不僅斷面形狀復(fù)雜，而且互相之間斷面形狀差異很大；孔型設(shè)計(jì)和軋制生產(chǎn)特殊；8.1型材分類及生產(chǎn)特點(diǎn)8.1.2型材的生產(chǎn)特點(diǎn)（3）不均勻變形嚴(yán)重在軋制過(guò)程中存在嚴(yán)重的不均勻變形；孔型各部存在明顯的輥徑差；非對(duì)稱斷面在孔型內(nèi)受力、變形不均；斷面各分支部分接觸軋輥和變形的非同時(shí)性；斷面各處溫度不均勻，而產(chǎn)生軋后冷卻收縮不均勻，造成軋件彎曲和扭轉(zhuǎn)；工具磨損也不均勻，軋件尺寸難以精確計(jì)算；軋機(jī)調(diào)整、導(dǎo)衛(wèi)裝置設(shè)計(jì)、安裝復(fù)雜。復(fù)雜斷面型材單個(gè)品種或規(guī)格批量小，技術(shù)發(fā)展緩慢8.1型材分類及生產(chǎn)特點(diǎn)8.1.2型材的生產(chǎn)特點(diǎn)（3）不均勻變形嚴(yán)重在軋制過(guò)程中存在嚴(yán)重的不均勻變形；孔型各部存在明顯的輥徑差；非對(duì)稱斷面在孔型內(nèi)受力、變形不均；斷面各分支部分接觸軋輥和變形的非同時(shí)性；斷面各處溫度不均勻，而產(chǎn)生軋后冷卻收縮不均勻，造成軋件彎曲和扭轉(zhuǎn)；工具磨損也不均勻，軋件尺寸難以精確計(jì)算；軋機(jī)調(diào)整、導(dǎo)衛(wèi)裝置設(shè)計(jì)、安裝復(fù)雜。復(fù)雜斷面型材單個(gè)品種或規(guī)格批量小，技術(shù)發(fā)展緩慢8.1型材分類及生產(chǎn)特點(diǎn)8.1.2型材的生產(chǎn)特點(diǎn)（4）軋機(jī)結(jié)構(gòu)和軋機(jī)布置形式多種多樣在結(jié)構(gòu)型式上：二輥式軋機(jī)、三輥式軋機(jī)、四輥萬(wàn)能軋機(jī)、多輥孔型軋機(jī)、Y型軋機(jī)、45o軋機(jī)和懸臂式軋機(jī)等；在軋機(jī)布置形式上：橫列式、順列式、棋盤(pán)式、半連續(xù)式及連續(xù)式布置等；8.2型材軋制的咬入條件（1）平輥軋制矩形件的咬入條件αβTxTFxNxNFαβTxTNxNFαβTxTFxNxNFNx=NsinαTx=Tcosα=Nfcosα（1）不能咬入

Nx>Txtanα>f；tanβ=f故：α>β（2）平衡狀態(tài)

Nx＝Txtanα＝f；tanβ=f故：α＝

β（3）自然咬入狀態(tài)

Nx＜Txtanα＜f；tanβ=f故：α＜

β8.2型材軋制的咬入條件（2）孔型軋制時(shí)的咬入條件（3）咬入條件

Tx≧

N0xTx=Tcosα,T=Nf

N0x=N0sinα,N0=NsinθNfcosα≧Nsinθsinα8.2型材軋制的咬入條件（2）孔型軋制時(shí)的咬入條件θ＝900時(shí)，β≧α，即與平輥上軋制矩形軋件時(shí)的咬入條件相同；θ＜900時(shí)，極限咬入角增大了1/sinθ倍，θ越小對(duì)咬入越有利；8.3型材軋制時(shí)的金屬變形型棒材軋制的共同特征是：孔型軋制軋件的變形特征：除延伸外，還有明顯的寬展，呈三維變形狀態(tài)。坯料形狀：方坯、矩形坯和異形坯?？仔停簝奢伩仔汀⑷伩仔?、萬(wàn)能孔型

軋制特征：壓下率在橫向上分布不一致；軋輥的工作直徑和輥面線速度在橫向上分布不一致；軋輥與軋件的接觸弧長(zhǎng)度在橫向上分布不一致；變形受到孔型側(cè)壁的限制在斷面上容易產(chǎn)生溫度分布差，呈現(xiàn)復(fù)雜的三維變形狀態(tài)，存在明顯的不均勻變形。8.3型材軋制時(shí)的金屬變形8.3.1軋制變形參數(shù)表示型材的軋制條件和軋制特征的參數(shù)：軋槽內(nèi)軋件的形狀、速度分布、應(yīng)力分布、溫度分布，以及由這些參數(shù)所決定的軋件寬展、孔型充滿度、延伸、出口速度、軋制力和軋制力矩等?？仔统錆M度：B1/Bc，B1－軋后件寬，Bc－允許極限值，常用軋槽寬代替；軋件的寬展：常用寬展系數(shù)β＝B1/B0和寬展率β－1表示；延伸系數(shù)：λ＝F0/F1；延伸率λ－1表示前滑系數(shù)：Dw/Dc；前滑率：f=Dw/Dc-1孔型軋制時(shí)各參數(shù)的定義8.3型材軋制時(shí)的金屬變形8.3.2孔型軋制時(shí)的延伸和寬展軋制中盡可能抑制各道次的寬展，加大延伸率；一般，不均勻壓下會(huì)使延伸效率下降，而孔型側(cè)壁的約束使延伸效率上升。在軋制棒線材時(shí)，為提高延伸效率，采用中心兩側(cè)壓下均勻，側(cè)壁約束較大的孔型?？仔偷母邔挶却螅瑐?cè)壁斜度小，孔型中的充滿度大，則軋件側(cè)面的自由表面小，這些條件都加強(qiáng)了寬向的約束，可以提高延伸效率。與平輥軋制一致的就是：輥件高比小，摩擦系數(shù)小，延伸效率提高。軋件在孔型中軋制，壓下不均勻的孔型將加大寬展。在壓下量較小時(shí)，凹孔型的寬展大于凸孔型，隨延伸增加，孔型兩側(cè)的約束作用逐漸增強(qiáng)，有利于延伸，凹孔型的寬展逐漸小于凸孔型。小壓下時(shí)寬展大：壓下不均勻分布，特別是兩邊大壓下所致。8.3型材軋制時(shí)的金屬變形8.3.3孔型軋制時(shí)的前滑和后滑平均軋輥圓周速度：平均前滑值：與延伸率、前張力和后張力有關(guān)；延伸率越大，前張力越大，前滑也越大；后張力越大，則前滑越?。?.4型材軋制工藝連鑄坯：方形坯、矩形坯，或是異型坯；大中型型鋼生產(chǎn)易于實(shí)現(xiàn)連鑄坯熱裝熱送，甚至是直接軋制工藝8.4.1加熱、軋制（1）加熱：一般使用步進(jìn)爐，避免水印影響。（2）型材軋制：粗軋、中軋和精軋粗軋：軋件溫度較高，盡量完成不均勻變形；中軋：使軋件迅速延伸，接近成品尺寸；精軋：保證產(chǎn)品尺寸精度，延伸率較小。現(xiàn)代通用型材加熱、軋制的工藝流程舉例型材軋制工藝流程及相關(guān)設(shè)備配置型材軋制工藝流程及相關(guān)設(shè)備配置8.4型材軋制工藝8.4.1加熱、軋制型鋼生產(chǎn)對(duì)軋制過(guò)程的要求：一種規(guī)格的坯料在粗軋階段軋成多種尺寸規(guī)格的中間坯：坯料規(guī)格愈少、產(chǎn)品規(guī)格愈多，企業(yè)生產(chǎn)能力和競(jìng)爭(zhēng)力愈強(qiáng)。斷面形狀簡(jiǎn)單的型材可采用連鑄連軋：－棒線材異型材：中軋和精軋階段盡量多的采用萬(wàn)能孔型和多輥孔型軋