先進成形與智能技術(shù) 課件 4.1 軋制生產(chǎn)工藝

《先進成形與智能技術(shù)》戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造目錄CONTENTS第1章題目第2章題目第3章題目第4章軋制成形技術(shù)第5章題目第6章題目第7章題目第8章題目第4章軋制成形技術(shù)4.1軋制生產(chǎn)工藝簡介戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造14.1.1中厚板生產(chǎn)工藝中厚板軋制示意圖自動超聲波探傷技術(shù)鋼板頭尾翹曲控制技術(shù)高效表面除鱗裝備技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)生產(chǎn)特點精整區(qū)域工序及工藝路徑多軋鋼車間主作業(yè)線長需要展寬軋制、往返軋制潛在的瓶頸多，且瓶頸變化多樣強力矯直機裝配技術(shù)中厚板生產(chǎn)多采用控制軋制生產(chǎn)工藝。一般單機架軋機采用兩階段軋制，中間用一段空冷待溫階段來保證第二階段軋制的開軋溫度。該工藝提高了產(chǎn)品性能，但也減少了軋機的產(chǎn)量。為了減少待溫階段造成的產(chǎn)量損失，國內(nèi)外廠家目前都采用多塊軋件交叉軋制的手段提高軋機的生產(chǎn)率。原料裝爐加熱除磷粗軋精軋冷卻矯直檢查修磨熱處理剪切入庫第4章軋制成形技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造201

中厚板定義中厚板是指厚度4.5-25mm的鋼板，厚度25-100mm的稱為厚板，厚度超過100mm的為特厚板。02

優(yōu)異性能強度高、具有良好的塑性、韌性、冷彎性能、焊接性能及耐蝕性能，能承受動載荷、沖擊、震動等。03

應(yīng)用領(lǐng)域厚板產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于造船、石油化工及輸送管道、電站及鍋爐鋼板和大型橋梁等場景。4.1軋制生產(chǎn)工藝簡介4.1.1中厚板生產(chǎn)工藝第4章軋制成形技術(shù)4.1軋制生產(chǎn)工藝簡介3戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造4.1.1中厚板生產(chǎn)工藝生產(chǎn)原料及軋前準備厚板生產(chǎn)的原料：連鑄坯板坯的軋前處理：表面缺陷清理和加熱工藝。除磷清除在加熱過程中的爐生氧化鐵皮和軋制過程中生成的再生氧化鐵皮，保證鋼板的表面質(zhì)量。粗軋按厚板坯進入軋機的方式可以分為橫軋-縱軋法、全縱軋法和全橫軋法三種。細軋制定壓下規(guī)程板形控制，調(diào)節(jié)沿板寬壓下量的分布，使延伸沿板寬分布均勻。第4章軋制成形技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造44.1軋制生產(chǎn)工藝簡介——除磷4.1.1中厚板生產(chǎn)工藝除磷前除磷后工作系統(tǒng)可靠除凈率高適應(yīng)范圍廣綜合成本低高壓水除鱗高壓水除磷系統(tǒng)組成示意第4章軋制成形技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造54.1軋制生產(chǎn)工藝簡介——粗軋4.1.1中厚板生產(chǎn)工藝粗軋橫軋-縱軋法全縱軋法全橫軋法縱向輾平橫軋寬展縱軋工序縱軋是指工作軋輥旋轉(zhuǎn)方向相反，軋件的縱軸線與軋輥軸線垂直橫軋是軋件在兩個旋轉(zhuǎn)方向相同的軋輥間，作平行于軋輥軸線并與軋輥轉(zhuǎn)動方向相反的旋轉(zhuǎn)運動板坯沿長度方向咬入軋機，使板坯端部產(chǎn)生扇形減少橫軋寬展道次板坯端部的收縮。當板坯的寬度小于成品寬度時，板坯縱向輾平之后，回轉(zhuǎn)90°，進行橫向?qū)捳?，達到寬度要求后，再回轉(zhuǎn)90°進行縱軋。在橫軋寬度達到要求后撥正，進行縱向軋制，軋到要求的厚度為止。第4章軋制成形技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造64.1軋制生產(chǎn)工藝簡介——細軋4.1.1中厚板生產(chǎn)工藝厚板壓下規(guī)程制訂，就是要確定由板坯到成品的軋制道次和每道的壓下量大小。在現(xiàn)代厚板軋機上都采用電動液壓壓下，壓下規(guī)程的制訂就是確定軋輥各道次的設(shè)定位置。影響壓下規(guī)程的因素可分為設(shè)備能力和產(chǎn)品質(zhì)量兩大方面。鋼板軋制的板形控制，就是通過調(diào)整軋輥的輥型，控制軋輥間有載輥縫形狀，調(diào)節(jié)沿板寬壓下量的分布，使延伸沿板寬分布均勻，達到鋼板平直度的要求。設(shè)備能力對壓下量限制條件包括三方面：咬入條件、軋輥強度和電動機功率細軋產(chǎn)品質(zhì)量對壓下規(guī)程的影響考慮因素：金屬塑性、鋼板的幾何精度采用具有板形調(diào)節(jié)功能的厚板軋機，通過軋輥初始位置設(shè)定影響板形采用板形快速調(diào)節(jié)方法：液壓彎輥、軋輥分段冷卻、軋輥的傾輥調(diào)整第4章軋制成形技術(shù)4.1軋制生產(chǎn)工藝簡介戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造74.1.2熱軋帶鋼生產(chǎn)工藝熱軋帶鋼示意圖表面光滑平整尺寸精度要求高板形均勻變形技術(shù)要求生產(chǎn)特點軋機設(shè)備復(fù)雜龐大表面積大，故包容覆蓋能力強可任意剪裁、彎曲、沖壓、焊接全面計算機控制和自動化生產(chǎn)工藝性能好軋帶鋼一般是指厚度為1～20mm的成卷帶鋼，寬度一般為600～2000mm。熱軋帶鋼可以作為熱軋鋼板直接使用，也可以供給冷軋帶鋼作為坯料。廣泛用于汽車、電機、化工、造船等工業(yè)部門，同時也作為冷軋、焊管、冷彎型鋼生產(chǎn)的坯料。帶鋼熱連軋機是生產(chǎn)熱軋帶鋼的主要設(shè)備，具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)量高、質(zhì)量好等優(yōu)點。第4章軋制成形技術(shù)4.1軋制生產(chǎn)工藝簡介戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造84.1.2熱軋帶鋼生產(chǎn)工藝熱軋帶鋼是指通過熱軋方式生產(chǎn)的帶材和板材。一般厚度在1.2～8mm。寬度在600mm以下的帶鋼稱為窄帶鋼，超過600mm的為寬帶鋼。寬帶鋼熱連軋寬帶鋼可逆式熱軋窄帶鋼熱連軋核電站軍艦跨海大橋海上基建戰(zhàn)略潛艇大壩第4章軋制成形技術(shù)4.1軋制生產(chǎn)工藝簡介戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造9層流冷卻系統(tǒng)除鱗1加熱爐卷取定寬飛剪保溫罩除鱗2粗軋機組精軋機組（F1~F7)保溫罩熱卷箱軋前準備用連鑄板坯或初軋板坯作原料，根據(jù)產(chǎn)品的厚度及生產(chǎn)能力，確定板坯的幾何尺寸和重量板坯加熱，一般1100℃~1250℃出爐，步進式加熱爐加熱粗軋高壓水除磷1：除去板坯爐生氧化鐵皮定寬：滿足熱軋帶鋼不同寬度的需要粗軋機組：將板坯熱軋成適合精軋的中間坯保溫輸送：改善中間坯溫度均勻性精軋切頭飛剪：切掉中間坯的頭尾高壓水除磷2：清除板坯二次氧化鐵皮精軋機組：軋成要求的熱軋帶鋼層流冷切：控制冷卻溫度和速度卷曲：將鋼材卷曲成帶卷，便于運輸4.1.2熱軋帶鋼生產(chǎn)工藝第4章軋制成形技術(shù)4.1軋制生產(chǎn)工藝簡介戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造10除鱗1加熱爐卷取定寬飛剪保溫罩除鱗2粗軋機組精軋機組（F1~F7)保溫罩熱卷箱用連鑄板坯或初軋板坯作原料，經(jīng)步進式加熱爐加熱，高壓水除磷后進入粗軋機，粗軋料經(jīng)切掉頭尾、二次除磷再進入精軋機，實施計算機控制軋制，精軋后即經(jīng)過層流冷卻和卷取機卷取，成為帶卷。4.1.2熱軋帶鋼生產(chǎn)工藝層流冷卻系統(tǒng)第4章軋制成形技術(shù)4.1軋制生產(chǎn)工藝簡介戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造114.1.3冷軋帶鋼生產(chǎn)工藝熱軋帶鋼酸洗機組十二輥冷軋機組退火熱處理拉矯機組冷軋帶鋼原料熱軋帶鋼為冷軋帶鋼的原料酸洗去除熱軋帶鋼表面上的氧化鐵皮冷軋獲得符合尺寸、板形和表面質(zhì)量要求的帶鋼熱處理對冷軋帶鋼進行退火，獲得符合要求性能精整對經(jīng)過退火的帶鋼進行平整、剪切、包裝等第4章軋制成形技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造12早期：酸液深1000～1200mm。深槽酸洗70年代中期：酸液深400～1000mm。淺槽酸洗70年代末期：1983年德國MDS公司開發(fā)了紊流酸洗，酸液深小于400mm。紊流酸洗硝酸酸洗混合酸酸洗氫氟酸酸洗鹽酸酸洗磷酸酸洗硫酸酸洗酸的種類4.1軋制生產(chǎn)工藝簡介——酸洗4.1.3冷軋帶鋼生產(chǎn)工藝第4章軋制成形技術(shù)4.1軋制生產(chǎn)工藝簡介戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造13PTPxTx軋件咬入時受力4.1.3冷軋帶鋼生產(chǎn)工藝——軋制Tx：拉入力；Px：推出力。Tx>Px，順利咬入；Tx<Px，不能咬入；Tx=Px，臨界狀態(tài)。第4章軋制成形技術(shù)4.1軋制生產(chǎn)工藝簡介戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造14張力的拉伸作用會改變軋制時金屬的應(yīng)力狀態(tài)，有利于金屬的塑性變形張力有利于減少軋件厚度，控制張力可以在一定范圍內(nèi)控制帶鋼厚度張力可以在一定程度上改善板形張力軋制可防止帶鋼軋制過程中跑偏張力下卷取可使帶卷卷得更緊密整齊軋制張力的作用軋件在輥縫中產(chǎn)生塑性變形是在一定的前張力和后張力的作用之下進行的。通常張力作用方向與軋件前進方向相同的稱為前張力，而與軋件前進方向相反的稱為后張力。4.1.3冷軋帶鋼生產(chǎn)工藝——軋制張力第4章軋制成形技術(shù)4.1軋制生產(chǎn)工藝簡介戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造15

軋輥位置補償之后的帶鋼軋出厚度偏差：

4.1.3冷軋帶鋼生產(chǎn)工藝——厚度控制第4章軋制成形技術(shù)4.1軋制生產(chǎn)工藝簡介戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造16板形的表示方法常用的有相對長度差法和波形表示法。相對長度差法：取一段標準長度帶鋼，沿寬度切成若干縱條，用最短和最長縱條之間相對長度差大小表示板形狀態(tài)：

由于冷軋帶材要求的板形精度比較高，通常用相對長度差表示。

4.1.3冷軋帶鋼生產(chǎn)工藝——板形控制第4章軋制成形技術(shù)4.1軋制生產(chǎn)工藝簡介戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造17一個測量區(qū)測量傳感器正彎輥負彎輥4.1.3冷軋帶鋼生產(chǎn)工藝——板形控制第4章軋制成形技術(shù)4.1軋制生產(chǎn)工藝簡介戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造18潤滑和冷卻冷軋過程中，金屬變形和金屬與軋輥之間的摩擦產(chǎn)生熱量使軋輥和軋件溫度升高，會使工作輥表面淬火層硬度下降，并有可能使淬火層的殘余奧氏體分解而產(chǎn)生附加應(yīng)力，造成輥面裂紋；軋輥受熱溫度不均會造成原始輥型破壞，影響板形，因此必須對軋輥和軋件進行工藝冷卻和潤滑。另外，潤滑降低了軋制力，也保證了帶鋼表面質(zhì)量；減少了軋輥磨損，提高了軋輥壽命。乳化液型直接應(yīng)用型直接采用礦物油、動物油和植物油、合成脂將礦物油、動物油或合成脂與脫鹽水按一定比例混合軋制油某廠五機架冷連軋機乳化液系統(tǒng)噴嘴布置4.1.3冷軋帶鋼生產(chǎn)工藝——潤滑和冷卻第4章軋制成形技術(shù)4.1軋制生產(chǎn)工藝簡介戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造194.1.4型鋼軋制生產(chǎn)工藝連續(xù)式大型型鋼軋機連續(xù)軋制多品種小批量軋機布置為橫列式生產(chǎn)方式產(chǎn)品特點表面質(zhì)量和性能均勻連續(xù)式或半連續(xù)式帶萬能機架承載能力大、截面穩(wěn)定性好斷面尺寸的精度高自動化生產(chǎn)型鋼軋制是一種鋼軋制方法，可用于型鋼軋制或開坯。我國熱軋H型鋼的生產(chǎn)量從1999年的11.31萬t，逐年大幅度增長，從已投產(chǎn)和即將建成的生產(chǎn)線來看，總產(chǎn)能達到1300萬t以上，產(chǎn)品規(guī)格覆蓋大、中、小，最大設(shè)計規(guī)格為HN900mm×300mm。同時，隨著數(shù)值計算的不斷發(fā)展，數(shù)值模擬在H型鋼軋制過程中的應(yīng)用也越來越廣泛。第4章軋制成形技術(shù)4.1軋制生產(chǎn)工藝簡介戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造20表面質(zhì)量機械性能尺寸精度020301型材機械性能主要受鋼水純凈度、化學(xué)成分的波動及軋后的熱處理工藝等因素影響。簡單斷面只要求公稱尺寸精度，而復(fù)雜斷面不僅要求公稱尺寸精度，還要求斷面形狀完美性。熱軋型鋼不允許有過多氧化鐵皮及裂紋；冷彎型鋼不允許有氣泡、裂紋、結(jié)疤、折疊、夾雜以及壓入的氧化鐵皮，也可按需指定表面要求。4.1.4型鋼軋制生產(chǎn)工藝第4章軋制成形技術(shù)4.1軋制生產(chǎn)工藝簡介戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造21簡單斷面型鋼用孔型法軋制，復(fù)雜斷面型鋼用萬能法軋制。熱軋鋼坯頭尾相接，可減少切頭和軋廢，軋制參數(shù)穩(wěn)定。無頭軋制連續(xù)式合金鋼棒材軋機，根據(jù)鋼種需要調(diào)節(jié)粗軋機速度。脫頭軋制通過控制軋制工藝參數(shù)，進而控制鋼材組織性能?？刂栖堉朴锰厥廛堓伩仔秃蛯?dǎo)衛(wèi)裝置將軋件縱向切分一次多根。切分軋制鋼坯溫度低于常規(guī)加熱溫度，可以節(jié)約能源，降低成本。低溫軋制二次加熱爐去氧化皮機粗軋機精軋過渡軋機精軋折邊軋機終軋機矯直機冷床熱軋H鋼工藝4.1.4型鋼軋制生產(chǎn)工藝第4章軋制成形技術(shù)4.1軋制生產(chǎn)工藝簡介戰(zhàn)略