《材料成型工藝學》資料

咬入:依靠回轉(zhuǎn)的軋輥和軋件之間的摩擦力,軋輥將軋件拖入軋輥之間的現(xiàn)象.改善咬入條件的途徑:①降低a:(1)增加軋輥直徑D,(2)降低壓下量實際生產(chǎn):(1)小頭進鋼,(2)強迫咬入;②提高:(1)改變軋件或軋輥的表面狀態(tài),以提高摩擦角;(2)清除爐生氧化鐵皮;(3)合理的調(diào)節(jié)軋制速度,低速咬入,高速軋制.寬展：高向壓縮下來的金屬沿著橫向移動引起的軋件寬度的變化成為寬展.寬展分類:①自由寬展:在橫向變形過程中，除受接觸摩擦影響外，不受任何其它任何阻礙和限制。②限制寬展:在橫向變形過程中，除受接觸摩擦影響外，還受到孔型側(cè)壁的阻礙作用，破壞了自由流動條件，此時寬展稱為限制寬展。③強迫寬展:在橫向變形過程中，質(zhì)點橫向移動時，不僅不受任何阻礙，還受到強烈的推動作用，使軋件寬展產(chǎn)生附加增長，此時的寬展稱為強迫寬展。影響寬展的因素：實質(zhì)因素：高向移動體積和變形區(qū)內(nèi)軋件變形縱橫阻力比；基本因素：變形區(qū)形狀和軋輥形狀。工藝因素：①相對壓下量：相對壓下量越大，寬展越大。②軋制道次：道次越多,寬展越??；單道次較大,寬展大，多道次較小,寬展?。虎圮堓佒睆?軋輥直徑增加,寬展增加;摩擦系數(shù)；④摩擦系數(shù)的增加，寬展增加(軋制溫度、軋制速度、軋輥材質(zhì)和表面狀態(tài)，軋件的化學成分).⑤軋件寬度的影響：假設變形區(qū)長度l一定:隨軋件寬度增加,寬展先增加后逐漸減小，最后趨于不變。前滑：軋件出口速度vh大于軋輥在該處的線速度v，即vh＞v的現(xiàn)象稱為前滑現(xiàn)象。后滑：軋件進入軋輥的速度小于軋輥該處線速度的水平分量v的現(xiàn)象。前滑值：軋件出口速度vh與對應點的軋輥圓周速度的線速度之差與軋輥圓周速度的線速度之比值稱為前滑值。后滑值：后滑值是指軋件入口斷面軋件的速度與軋輥在該點處圓周速度的水平分量之差同軋輥圓周速度水平分量的比值。影響前滑的因素:①壓下率:前滑隨壓下率的增加而增加;②軋件厚度:軋后軋件厚度h減小，前滑增加;③軋件寬度:軋件寬度小于40mm時，隨寬度增加前滑亦增加；但軋件寬度大于40mm時，寬度再增加時，其前滑值則為一定值;④軋輥直徑:前滑值隨輥徑增加而增加;⑤摩擦系數(shù):摩擦系數(shù)f越大，其前滑值越大;⑥張力:前張力增加前滑，后張力減小前滑.軋制生產(chǎn)工藝：由錠或坯軋制成符合技術(shù)要求的軋件的一系列加工工序組合。金屬與合金的加工特性:1）塑性：純金屬>單相>多相，同時和組織性能有關(guān)；根據(jù)塑性可確定合理的加工溫度范圍；2）變形抗力：有色金屬<鋼；碳鋼<合金鋼；碳化物形成元素強化效果大；3）導熱系數(shù)：合金鋼<碳鋼；溫度升高而增大但碳鋼800℃以下隨溫度升高而降低；加熱或冷卻工藝4）摩擦系數(shù)：合金鋼>碳鋼，Cr、Al、Si使氧化皮變粘，摩擦系數(shù)增加；影響軋制過程寬展；5)相圖狀態(tài)：影響到組織結(jié)構(gòu)，無相變鋼不能用淬火方式強化；相圖形態(tài)是制定某鋼種生產(chǎn)工藝過程及規(guī)程的基礎(chǔ)。6）淬硬性：裂紋敏感性7）對某些缺陷的敏感性：碳鋼比合金鋼更容易過熱，高碳鋼易脫碳。連鑄坯熱送熱裝和直接軋制工藝主要優(yōu)點：①利用鑄坯冶金熱能，節(jié)約能源消耗；②提高成材率，節(jié)約金屬消耗：－燒損減少；③簡化生產(chǎn)工藝流程，節(jié)約投資及生產(chǎn)費用：設備及廠房投資、生產(chǎn)維護；④生產(chǎn)周期大大縮；⑤提高產(chǎn)品質(zhì)量：加熱時間縮短、碳氮化物固溶利于組織控軋及性能提高。連鑄坯熱送熱裝和直接軋制工藝關(guān)鍵技術(shù)：高溫無缺陷鑄坯生產(chǎn)技術(shù)；鑄坯溫度保證與輸送技術(shù)；自由程序軋制技術(shù)；生產(chǎn)計劃管理技術(shù)；保證工藝與設備可靠性的技術(shù)等。加熱目的：提高鋼的塑性，降低變形抗力及改善金屬內(nèi)部組織和性能，便于軋制加工。過熱：加熱溫度偏高，時間偏長，會使奧氏體晶粒過分長大，引起晶粒之間的結(jié)合力減弱，鋼的機械性能變壞而產(chǎn)生的缺陷。（熱處理方式消除缺陷）過燒：加熱溫度過高或在高溫時間過長，晶粒邊界發(fā)生氧化或熔化，在軋制時金屬經(jīng)受不住變形，發(fā)生碎裂或崩裂。（無法補救，報廢）脫碳：加熱時鋼的表層含碳量被氧化而減少的現(xiàn)象。型材定義：經(jīng)過塑性加工成形的具有一定斷面形狀和尺寸的直條實心金屬材。通常將復雜斷面型材和棒線材統(tǒng)稱型材.型材的生產(chǎn)特點:（1）品種多;（2）斷面形狀差異大;（3）不均勻變形嚴重;（4）軋機結(jié)構(gòu)和軋機布置形式多種多樣型材軋制的咬入條件:(1)軋件與孔型頂部先接觸(即與平輥軋制相類似):咬入角α＜摩擦角β;(2)軋件與孔型側(cè)壁先接觸:①當θ＝900時，β≧α，即與平輥上軋制矩形軋件時的咬入條件相同；②θ＜900時，極限咬入角增大了1/sinθ倍，θ越小對咬入越有利；型材軋機分類:①一般用軋輥名義直徑（或傳動軋輥的人字齒輪節(jié)圓直徑）命名;②若干架軋機通常以最后一架精軋機的軋輥名義直徑作為軋鋼機的標稱。型材軋機的典型布置形式：1）橫列式：大多數(shù)軋機用一臺交流電動機同時傳動數(shù)架三輥式軋機,在一列軋機上進行多道次軋制，變形靈活、適應性強、品種范圍廣、控制操作容易。設備簡單、造價低、建廠快等優(yōu)點。缺點為產(chǎn)品尺寸精度不高,品種規(guī)格受限制，軋件需要橫移和翻鋼，所以長度受限制，間隙時間過長，軋件溫降大，因而軋件長度和壁厚均受限制，不便于實現(xiàn)自動化。2）連續(xù)式：各架軋機縱向緊密排列成連軋機組，每架軋機可以單獨傳動或集體傳動，每架只軋一道，軋制速度快，產(chǎn)量高；軋機緊密排列,間隙時間短，軋件溫降小，對軋制小規(guī)格和輕型薄壁產(chǎn)品有利,由于軋件長度不受機架間距限制,故在保證軋件首尾溫差不超過允許值的前提下,可盡量增大坯料重量，以提高軋機產(chǎn)量和金屬收得率。缺點是機械和電氣設備比較復雜，投資大，并且生產(chǎn)品種規(guī)格受限制開坯機改造方案:①改造為棒材軋機,在原始的初軋機后增設一組緊湊式連軋機組,可生產(chǎn)棒材；②改造為中厚板軋機,增設一架四輥精軋機,同時進行必要改造;③改造為H型鋼軋機,繼續(xù)建設萬能粗軋機和萬能精軋機即可.H型鋼孔型設計特點:（1）二輥式軋機開坯時的孔型設計與工字鋼孔型設計相同；（2）萬能軋機孔型設計，包括輥型設計和壓下規(guī)程設計：①輥型設計：a水平輥直徑與立輥直徑的選擇：H型鋼邊寬b越大，水平輥越大；立輥直徑取決于軋輥強度；b水平輥與立輥輥身長度設計：水平輥輥身取決于所軋產(chǎn)品腰高，立輥輥身取決于產(chǎn)品變寬。c水平輥側(cè)面錐度和立輥輥面錐度確定：錐度抑制，成品孔型約約0－15’,成品前的萬能孔型約40－80②壓下規(guī)程設計：原則：各道次軋件腰部和邊部的延伸相等或接近相等。③“對稱軋制原則”：使軋件的斷面對稱軸和軋輥孔型的對稱軸一致。萬能孔型軋制凸緣型鋼的優(yōu)點：(1)立輥直接壓下，可直接軋制薄而高的平行邊。(2)軋制過程中軋件的邊高拉縮小，要求的坯料高度小，因此可以不用或少用異形坯，減少總道次數(shù)。(3)改變輥縫，就可以軋出厚度不同的產(chǎn)品。另外通過軋邊端孔型的調(diào)整，可以改變邊部的寬度。(4)孔型中的輥面線速度差小，軋輥的磨損較小并且均勻。另外軋輥的幾何形狀簡單，容易使用具有高耐磨性能的軋輥。軋輥的加工和組裝也比較簡單。（5）軋制過程一般是在對稱壓下的情況下進行，變形相對比較均勻。（6）不依靠孔型的側(cè)壓和楔卡使軋件變形，因此軋件的表面劃傷較小，軋制動力消耗小。軋件在萬能孔型中的變形特點：①腰部和邊部的變形區(qū)形狀近似于平輥軋板。②邊部和腰部的變形互相影響。③腰部全后滑。④邊部的變形區(qū)長，立輥先接觸軋件。⑤軋制后邊端不齊，外側(cè)寬展大。軋件在軋邊端孔型中的變形特點：①軋邊端過程是典型的高件軋制。②軋邊端時變形區(qū)內(nèi)軋件的斷面形狀是窄而高，壓下量一旦過大，軋件邊部會出現(xiàn)塑性失穩(wěn)而彎曲，將達不到軋邊端的目的。③軋邊端時軋件與軋輥的接觸面很窄，壓下量小，接觸面積很小，在萬能—軋邊端往復可逆軋制時存在著張力飽和現(xiàn)象。棒材軋制新技術(shù):直接使用連鑄坯、連鑄坯熱裝熱送和直接軋制技術(shù)、柔性軋制新技術(shù)、高精度軋制技術(shù)、低溫軋制技術(shù)、無頭軋制、切分軋制。棒材柔性化軋制是指將組織性能在線優(yōu)化控制技術(shù)應用于軋制過程，用同一種成分的坯料來生產(chǎn)不同性能的產(chǎn)品，簡化煉鋼和連鑄的操作和管理，利用對鋼材性能柔性的控制實現(xiàn)軋制生產(chǎn)的大規(guī)模定制。措施：利用無孔型軋制、共用孔型軋制等手段，改變軋制規(guī)程，改變產(chǎn)品規(guī)格。棒材低溫軋制定義：低于常規(guī)溫度下的軋制，低溫軋制不僅可以降低能耗，減少金屬燒損，還可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，。棒材無頭軋制技術(shù):連鑄連軋或采用焊接方法將鑄坯首尾焊接在一起，連續(xù)供坯，不斷軋制，在一個換輥周期內(nèi)，軋件長度可無限延長的軋制工藝.優(yōu)點：①減少切損；②棒材定尺率接近100%；③生產(chǎn)率提高12－16%；④對導衛(wèi)和孔型無沖擊，不纏輥；⑤生產(chǎn)成本（能耗和設備維護）降低了2.5%－3%；⑥尺寸精度高，能明顯減少軋件縱向尺寸和性能不均現(xiàn)象。切分軋制技術(shù)：指在型鋼軋機上利用特殊軋輥孔型和導衛(wèi)裝置將一根軋件沿縱向切除兩根（或多根）軋件，進而軋出兩根（或多根）成品軋材的軋制工藝。切分軋制方法：輪切法、輥切法和圓盤剪切法。切分軋制優(yōu)點：①顯著提高生產(chǎn)效率；②產(chǎn)品尺寸精度提高；③可以擴大產(chǎn)品規(guī)格范圍；④降低能耗和成本；⑤減少機架數(shù)目，節(jié)省投資。余熱淬火原理：軋件離開終軋機后進入冷卻水箱。利用軋件的余熱通過快速冷卻進行淬火，使鋼筋表面具有一定厚度的淬火馬氏體，而心部仍為奧氏體，當鋼筋離開冷卻水箱，緩慢的自然冷卻，心部余熱向表面擴散，是馬氏體自回火。當鋼筋在表床上緩慢的自然冷卻，心部的奧氏體發(fā)生相變，形成鐵素體和珠光體或鐵素體、奧氏體，進而提高強度與塑性，改善韌性，從而得到良好的綜合力學性能。余熱淬火工藝過程：首先在表面生成一定量的馬氏體,然后利用心部余熱和相變使軋材表面形成的馬氏體自回火，可分為三個階段：1）表面淬火階段，鋼筋離開精軋機后以終軋溫度盡快進入高效冷卻裝置，進行快速冷卻2）自回火階段，鋼筋通過快速冷卻裝置機后，在空氣中冷卻3）心部組織轉(zhuǎn)變階段，在冷床上完成。珠光體型控制冷卻（弱冷）：為了獲得有利于拉拔的索氏體組織，線材軋后應由奧氏體化溫度急冷至索氏體相變溫度下進行等溫轉(zhuǎn)變，其組織可得到索氏體組織。馬氏體型冷卻（強冷）：線材軋后以很短的時間進行強烈冷卻，使線材表面溫度急劇降至馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度以下，使鋼的表面層產(chǎn)生馬氏體，在線材出冷卻段以后，利用中心部分殘留的熱量以及由相變釋放出來的熱量使線材表面層的溫度上升，達到一個平衡溫度，使表面馬氏體回火。最終得到中心為索氏體，表面為回火馬氏體的組織。板帶材技術(shù)要求:尺寸精確板形好，表面光潔性能高。試著從圍繞降低外阻的角度分析板帶軋機的演變和發(fā)展：通常降低外阻的主要技術(shù)措施就是減小工作輥直徑，采取優(yōu)質(zhì)軋制潤滑和采取張力軋制以及減小應力狀態(tài)影響系數(shù)。其中最主要最活躍的是減小工作輥直徑，由此而出現(xiàn)了從二輥到多輥的各種形式的板、帶軋機。板帶生產(chǎn)最初都是采用的二輥軋機，為了能以較少的道次軋制更薄更寬的鋼板，必須加大軋輥的直徑，才能有足夠的強度和剛度去承受更大的壓力，但這樣使軋制壓力急劇增大，從而使軋機彈性變形增大。為了解決這個矛盾就出現(xiàn)了三輥勞特軋機和四輥軋機，它采用了小直徑的工作輥以降低壓力和增加延伸，采取大直徑的支承輥以提高軋機的剛度和強度。但是四輥軋機的工作輥不能太小，因為當直徑小到一定程度時，其水平方向的剛度不足，軋輥會產(chǎn)生水平彎曲，使板形和尺寸精度變壞，甚至使軋制工程無法進行，為了更進一步的減小工作輥直徑，隨后又出現(xiàn)了12，20輥的軋機。在軋制技術(shù)上出現(xiàn)了不對稱軋機和異步軋機。熱軋潤滑的發(fā)展降低了外摩擦的影響平面形狀控制軋法（MAS軋制法、狗骨頭軋制DBR）：根據(jù)每種尺寸的鋼板，在終軋后桶形平面形狀的變化量，計算出粗軋階段坯料厚度的變化量，以求最終軋出的鋼板的平面形狀矩形化。整形MAS軋制法：軋制過程中為了控制切邊損失，在整形軋制的最后一道中通過抬、壓水平輥沿軋制方向給予預定的厚度變化，然后轉(zhuǎn)鋼橫軋，利用寬展不均勻延伸，減少橫軋時的平面桶形，最終縱軋時便可以使平面板型矩形化，得到側(cè)面平整的矩形。寬展MAS軋制法：軋制過程中為了控制頭尾切損，在展寬軋制（橫軋）的最后道次上沿軋制方向?qū)ξ磥淼难由烀娼o予預定的厚度變化，旋轉(zhuǎn)90度后進行延伸軋制，就可以控制頭尾切損。熱裝：將連鑄坯或初軋坯在熱狀態(tài)下裝入加熱爐，熱裝溫度越高，則節(jié)能越多。熱裝對板坯的溫度要求不如直接軋制嚴格。直接軋制：板坯在連鑄或初軋之后，不再入加熱爐加熱而只略經(jīng)邊部補償加熱，即直接進行的軋制。Encopanels保溫罩的應用效果：1）降低出爐溫度75℃，成材率提高0.15%，節(jié)約燃料14%；2）增加生產(chǎn)品種，如不銹鋼等；3）可軋溫度范圍擴大了35%，尾部軋制溫度可提高近100℃，首尾溫差幾乎完全消除；4）厚度規(guī)格減薄35%，厚度精度提高，可軋出更寬更薄，重量更大的板卷；5）帶坯在中間輥道停留達8min仍保持可軋溫度，便于處理事故，減少廢品及提高產(chǎn)品質(zhì)量。熱卷取箱的主要作用：(1)保溫：當坯厚為25mm時一般溫降速率可達100℃/min，而采用熱卷箱時則只有3.6℃/min；(2)均溫：帶坯頭尾交換，使尾部處于板卷中心，可保持幾乎恒定的溫度分布；(3)提高成材率：可使處理事故時間增長到8～9min，并可增大卷重；(4)改善產(chǎn)品質(zhì)量，擴大可軋品種范圍；(5)可縮短車間長度，節(jié)省輸送輥道，減少投資等。效果：降低開軋溫度，精軋機組不用升速軋制，降低電能約10%，降低精軋機組功率約15%，大大減少了設備投資。無頭軋制：將粗軋后的中間坯進行熱卷、開卷、剪切頭尾、焊接及刮削毛刺，然后進行精軋，精軋后再經(jīng)飛剪切斷最后卷取。優(yōu)點：1)不受傳統(tǒng)軋法速度限制，生產(chǎn)率提高15%，成材率提高0.5%～1.0%；2)無穿帶、甩尾、漂浮等問題，帶鋼運行穩(wěn)定；3)有利于潤