1、 轧钢知识学习培训项目导入 在我们的社会和生活中需要各种形状和尺寸的金属构件,可以说我们现在的社会和生活的正常运行离不开这些金属产品,特别是钢铁产品在我们的社会中发挥着举足轻重的作用。金属成型的方法有铸造、锻造、机械切削、焊接、挤压、冲压、拉拔、弯曲和轧制等,但90%以上的钢材是通过轧制来生产的。因为与其他金属成型方法相比,轧制具有生产率高、成材率高、能改善和提高金属材料性能、易于采取工业化和自动化生产等特点。目录CONTENTS轧钢流程及设备认知实训任务1加热岗位实训轧制岗位实训精整岗位实训任务2任务3任务4任务一：轧钢流程及设备 认知实训学习目标任务描述学习目标 理解轧制概念及轧材的分类,
2、熟悉轧钢生产的基本工艺流程,了 解轧钢机的结构组成。能说出热轧生产的基本工艺流程,能区别轧材的种类。任务描述 从了解轧制的概念出发，简单了解热轧生产工艺的基础流程及轧钢机的基本结构。相关知识轧制概念、轧材的分类、轧钢工艺流程、轧钢机结构。任务实施一、轧制概念及轧材的分类 (一)定义 金属坯料通过转动的轧辊受到压缩而进行塑性变形,使其断面减小、形状改变、长度增加,使金属获得一定组织和性能的加工方法。(二)轧制分类 (1)按轧制方式分为纵轧、斜轧和横轧。纵轧:特点:工作轧辊旋转方向相反,轧件的纵轴线与轧辊轴线垂直。它是轧制生产中应用得最广泛的一种轧制方法,如各种型材和板带材的生产。见右图。任务实施
3、 斜轧:特点:工作轧辊的旋转方向相同,轧件的纵轴线与轧辊轴线成一定的倾斜角。用来生产管材和变断面型材。见下左图。横轧:特点:工作轧辊旋转方向相同,轧件的纵轴线与轧辊轴线平行。见下右图。任务实施(2)按加工时工件的温度特征分:热轧:定义:在进行充分再结晶的温度以上所完成的加工。热轧目的:为了改善钢材的组织和性能。冷轧:定义:在不产生恢复和再结晶温度以下进行的加工。冷轧目的:为了得到表面光洁、尺寸精确、组织性能良好的产品。温轧:定义:介于冷热加工之间的温度进行的加工。目的:降低变形抗力,改善钢的塑性。任务实施(三)轧钢在钢铁生产中的位置 由于钢铁材料经过轧制后能获得规定的形状和尺寸,才能最终成为服
4、务社会和生活的产品,所以轧钢在整个钢铁生产中的最后。但毋容置疑,轧钢在钢铁产业中处于龙头地位,轧钢生产时其他钢铁生产的风向标,引领着钢铁产业的发展方向(下图)。任务实施二、轧材的种类 国民经济各部门所需的各种金属轧材达数万种之多。这些金属轧材按金属与合金种类的不同,可分为各种钢材以及铜、铝、钛等有色金属与合金轧材;按轧材断面形状尺寸的不同,又可分为各种规格的板材、带材、型材、线材、管材及特殊品种轧材等。(一)型钢 型钢常用于机械制造、建筑和结构件等方面。型钢的品种很多,按其断面形状可分为简单断面和复杂或异型断面型钢。简单断面型钢:方钢、圆钢、扁钢、六角钢、三角钢、弓型钢、椭圆钢等。复杂断面型钢
5、:工字钢、槽钢、丁字钢、钢轨及异型断面型钢等。特殊端面型钢:螺纹钢、竹节钢、犁铧钢、车轴、变断面轴、钢球、齿轮、丝杠、车轮和轮箍等。任务实施(二)板带钢 板带材是应用最广泛的轧材。板带钢占钢材的比例在各工业先进国家多达50%60%。有色金属与合金的轧材主要也是板带材(下图)。板带材按制造方法可分为热轧板带和冷轧板带。通过热轧或热轧后经冷轧所获得的产品,按横断面形状和交货形状、产品尺寸,分为板材、带材和箔材。板带钢是用途最广的钢材,它不仅用于国防建设、国民经济各部门以及日常生活中。而且它也是制造冷弯型钢、焊接钢管和焊接型钢的原料。任务实施(三)钢管 钢管的用途也极广泛,一般占总钢材的815%,苏
6、联占15%以上。它的断面形状一般是圆的,但也有扁的,方的以及其他异型断面钢管(下图)。如按用途可分为输送管道用钢管、锅炉管、地质钻探管、轴承钢管、注射针管等。按生产方式可分为无缝钢管和焊接钢管两类。其中无缝钢管也可冷轧和冷拔生产。圆钢管的规格用外径和壁厚表示,即DS,外径从0.14500mm,壁厚从0.01100mm。钢管用途很多,它可以用作各种管道、地质钻探、氧气瓶、金属结构、机器零件和医用注射针头等。任务实施(四)特殊类型钢材 它包括周期断面钢材、车轮与轮箍以及用轧制方式生产的齿轮、钢球、螺丝和丝杆等产品。断面形状和尺寸沿长度方向作周期性变化的钢材叫周期性断面钢材(下图)。周期断面钢材又可
7、分为纵轧的,横轧的和斜轧的三类。周期断面钢材代替一部分机械加工的构件,因而能节约金属、减少切削加工量,是很有发展前途的钢材。用轧制方式生产的车轮、轮箍已用于铁路机车车辆上。任务实施三、轧钢生产工艺流程 (一)轧钢生产工艺流程及制定依据 轧钢生产的工艺流程:从原料到轧成具有一定规格和性能的成品,中间经过的一系列加工工序的组合。组织轧钢生产工艺过程首先是为了获得合格的,即合乎质量要求或技术要求的产品。拟定某产品的生产工艺过程,就必须以该产品的质量要求或技术要求作为主要依据。组织轧钢生产工艺过程的另一任务是在保证质量的前提下努力提高产量。如何做到优质、高产、低消耗地生产出合乎技术要求的钢材,仍是制定
8、轧钢生产工艺过程的总任务和总依据。任务实施(二)典型产品生产工艺流程 1.钢轨生产工艺 (1)万能轧机加热和粗轧区域工艺与设备 钢坯在加热炉中加热,达到出炉温度由出钢机托出炉,放到出炉辊道上。钢坯经高压水除鳞进入第一架2辊可逆轧机,经机前、机后推床翻钢机翻钢和移钢,往复轧制(图7-9、图7-10)。轧件进入第二架2辊可逆轧机,经机前、机后移钢机移钢,往复轧制,轧件被轧成初步形状。任务实施 (2)万能式钢轨生产精轧区工艺与设备(见下图)任务实施 (3)钢轨生产精整区(见下图)钢轨探伤检测中心:断面尺寸检测、平直度检测、涡流探伤、超声波探伤。钢轨加工:定尺锯切、轨端钻孔、轨端淬火。任务实施2.棒材
9、生产工艺流程 连铸方坯经加热炉加热,后进入6架粗轧机进行平立轧制,经飞剪切头,进入中轧机轧制,飞剪切头,进入精轧机轧制,飞剪切成一定长度,进入冷床冷却,冷却后搭捆运出。(见下图)任务实施3.热轧带钢生产工艺流程 热轧带钢是将加热好的板坯轧制成规定尺寸规格的带钢,卷成钢卷(见下图)。任务实施(1)粗轧机组粗轧机:E1R1-可逆2辊轧机、E2R2-可逆4辊轧机。粗轧机架数:2架。立辊轧机:单独大立辊、附着式立辊粗轧。除鳞:高压水压力:1222MPa,一般多数用到15MPa。中间带坯厚:3040mm。中间保温装置:保温罩:加热保温罩。热卷箱:热卷箱可起到保温作用。但是更多的作用是可恒速轧制,缩短轧线
10、长度,可减少精轧机数量等。任务实施(2)精轧机组:四辊不可逆轧机:17机架,F1F7。机架间活套:低惯量电动、液压、气压。板型控制:厚度控制,液压AGC,电动AGC。凸度控制:弯辊、PC轧机、CVC轧机。平直度控制:弯辊。层流冷却:1780mm 轧机数据。型式:上、下管式层流。冷却有效长度:91m。总水量:约14400m3/h(上、下集管各7200m3/h)。压力调节装置:机旁高位水箱。任务实施(3)卷取机(右图):卷取机型式:全液压三助卷辊地下卷取机。卷取温度:350850。卷取速度:max20m/s。穿带速度:max11m/s。卷筒电机:1台。热卷箱布置在粗轧机后,切头飞剪前,将带钢头部卷
11、入内部,带钢尾部卷在外层,卷完后,将带尾头剪切掉,并送入精轧机轧制。从以上几种钢材的生产工艺流程可以看出,虽然根据产品的主要技术要求和合金的特性所确定的各种轧材的生产工艺流程各不相同,但其最基本的工序都不外是原料的清理准备、加热、轧制、冷却与精整和质量检查等工序。任务二：加热岗位实训学习目标任务描述学习目标 了解加热的目的及加热工艺,了解加热炉的结构。能够说出加热的目的及主要工艺参数,能够说出常见的加热缺陷。任务描述 从加热工序的设置目的出发，引出加热设备和加热工艺的设置。相关知识 铁碳平衡相图、钢铁成分与组织。任务实施一、钢加热的目的与要求 (一)加热的目的 钢在常温状态下的可塑性很小,因此
12、它在冷状态下轧制十分困难,在轧钢之前,要将原料进行加热,其目的在于提高钢的塑性,降低变形抗力及改善金属内部组织和性能,以便于轧制加工。(二)加热的要求 (1)加热温度应严格控制在规定的温度范围,防止产生加热缺陷。钢的加热应当保证在轧制全过程都具有足够的可塑性,满足生产要求,但并非说钢的加热温度愈高愈好,而应有一定的限度,过高的加热温度可能会产生废品和浪费能源。(2)加热制度必须满足不同钢种、不同断面、不同形状的钢坯在具体条件下合理加热。(3)钢坯的加热温度应在长度、宽度和断面均匀一致。任务实施二、主要加热工艺参数确定 (一)加热温度的确定 一般为了更好地降低变形抗力和提高塑性,加工温度应尽量高
13、一些好。但是高温及不正确的加热制度可能引起钢的强烈氧化、脱碳、过热、过烧等缺陷,降低钢的质量,甚至导致废品。因此,钢的加热温度主要应根据各种钢的特性和压力加工工艺要求,从保证钢材质量和产量出发进行确定。任务实施 加热温度的选择应依钢种不同而不同。对于碳素钢,最高加热温度应低于固相线100150;而钢种不同,化学成份不同,加热温度也不同,与钢的特性、组织有直接关系。很多钢种的加热温度由实验取得。加热温度的下限理论上应高于Ac3线3050(见下表)。任务实施(二)加热速度 钢的加热速度通常是指钢在加热时,单位时间内其表面温度升高的度数,单位为/h。有时也用加热单位厚度钢坯所需的时间(min/cm)
14、,或单位时间内加热钢坯的厚度(cm/min)来表示。加热速度愈大,炉子的单位生产率愈高,钢坯的氧化、脱碳愈少,单位燃料消耗量也愈低。在操作中常常由于加热速度控制不当,造成钢的内外温差过大,钢的内部产生较大的热应力,从而使钢出现裂纹或断裂。任务实施 在加热初期,钢坯表面与中心产生温度差。为保证不出现加热缺陷要考虑下列因素:(1)在加热初期,限制加热速度的实质是减少温度应力。加热速度愈快,表面与中心的温度差愈大,温度应力愈大,这种应力可能超过钢的强度极限,而造成钢坯的破裂。(2)对于塑性好的金属,温度应力只能引起塑性变形,危害不大。因此,对于软钢温度在500600以上时可以不考虑温度应力的影响。(
15、3)允许的加热速度还与金属的物理性质(特别是导热性)、几何形状和尺寸有关,因此,对大的高碳钢和合金钢加热要特别小心,而对薄材则可以任意速度加热而不致发生断裂的危险。在加热末期,钢坯断面同样具有温度差。加热速度愈大,则形成的内外温度差愈大。这种温度差愈大,可能超过所要求的烧透程度,而造成压力加工上的困难。因此,所要求的烧透程度往往限制了钢坯加热末期的加热速度。任务实施(三)加热时间 钢的加热时间是指钢坯在炉内加热至达到轧制所要求的温度时所必须的最少时间,通常,总加热时间为钢坯预热、加热和均热三个阶段时间的总和。钢的加热时间采用理论计算很复杂,并且准确性也不大,所以在生产实践中,一般连续式加热炉加
16、热钢坯常采用经验公式：=CS式中:加热时间,h；S钢料厚度,cm；C每厘米厚的钢料加热所需的时 间,h/cm。（对低碳钢 C=0.10.15；对中碳钢和低中合金钢 C=0.150.2；对高碳 钢和高合金钢 C=0.20.3；对高级工具钢 C=0.30.4）任务实施(四)加热制度 所谓加热制度是指在保证实现加热条件的要求下所采取的加热方法。具体的说,加热制度包括温度制度和供热制度两个方面。一般加热炉操作规程上规定的都是温度制度。具体的温度制度不仅决定于钢种、钢坯的形状尺寸、装炉条件,而且依炉型而异。加热炉的温度制度大体分为:一段式加热制度、两段式加热制度、三段式及多段式加热制度。这里重点介绍三段
17、式加热制度。三段式加热制度是把钢坯放在三个温度条件不同的区域(或时期)内加热,依次是预热段、加热段、均热段(或称应力期、快速加热期、均热期)。任务实施 这种加热制度是比较完善的加热制度,钢料首先在低温区域进行预热,这时加热速度比较慢,温度应力小,不会造成危险。当钢温度超过500600以后,进入塑性范围,这时就可以快速加热,直到表面温度迅速升高到出炉所要求的温度。加热期结束时,钢坯断面上还有较大的温度差,需要进入均热期进行均热,此时钢的表面温度不再升高,而使中心温度逐渐上升,缩小断面上的温度差。三段式加热制度既考虑了加热初期温度应力的危险,又考虑了中期快速加热和最后温度的均匀性,兼顾了产量和质量
18、两方面。在连续式加热炉上采用这种加热制度时,由于有预热段,出炉废气温度较低,热能的利用较好,单位燃料消耗低。加热段可以强化供热,快速加热减少了氧化和脱碳,并保证炉子有较高的生产率,所以对许多钢坯的加热来说,这种加热制度是比较完善与合理的。这种加热制度适用于大断面坯料、高合金钢、高碳钢和中碳钢冷坯加热。任务实施三、加热炉 连续加热炉是热轧车间应用最普遍的炉子。钢坯不断由炉温较低的一端(炉尾)装入,以一定的速度向炉温较高的一端(炉头)移动,在炉内与炉气反向而行,当被加热钢坯达到所要求温度时,便不断从炉内排出。按温度制度可分为:两段式、三段式和强化加热式。按所用燃料种类可分为:使用固体燃料的、使用重
19、油的、使用气体燃料的、使用混合燃料的。按空气和煤气的预热方式可分为:换热式的、蓄热式的、不预热的。按出料方式可分为:端出料的和侧出料的。按钢料在炉内运动的方式可分为:推钢式连续加热炉、步进式炉等。任务实施 除此而外,还可以按其他特征进行分类。总的说来,加热制度是确定炉子结构、供热方式及布置的主要依据（下图）。连铸板坯通过入炉辊道、装钢机装入炉内,经预热段、加热段、均热段加热,板坯达到出炉温度,出钢机将板坯放在出炉辊道上,送入轧机。板坯由步进梁移送,一步一步向前移动。任务实施 预热段(温度应力期):金属入炉后,在加热到500550以前以较慢的速度加热。钢的加热温度低于700800的加热段称为预热
20、阶段。钢锭(坯)在预热阶段表面与中心温度差较大而产生很大的热应力,因加热钢表面的温度高,热膨胀较大,中心的温度低,热膨胀较小,而表面与中心是一块不可分割的金属整体,所以膨胀较小的中心部分将限制表面的膨胀,使金属表面部分受到压应力;同时,膨胀较大的表面部分将强迫中心部和它一起膨胀,使中心受到拉应力。任务实施 加热阶段:温度大于700800时的加热阶段称为加热阶段。钢锭(坯)的温度大于700800时,其塑性显著提高,预热性也大多有所改善,不再会由于热应力而形成裂纹。因此,加热阶段应采用快速加热,以提高炉子的产量和减少钢的氧化。任务实施 均热阶段:均热阶段的炉温略低于加热段,由于钢锭(坯)在加热段进
21、行快速加热,形成较大的内外温度差,这在轧制时使轧制压力增大,而且由于不均匀变形(如钢坯弯曲和附加内应力)可能导致轧卡和内裂。因此必须通过均热阶段,使轧件断面温度分布趋于均匀,它能改善合金钢的质量。例如偏析的硫化物可以得到一定的溶解和扩散,所以有较合理的加热制度对提高钢轧制的质量,产量和节约能源消耗意义十分重大。任务实施四、加热缺陷简介 (1)过热 是钢在炉内加热温度过高或在高温阶段停留时间过长,使钢的内部形成粗大的晶粒,显著降低晶粒间的结合力,造成钢的机械性能变坏。过热的钢轧制时,表面会产生裂纹,(特别是棱角部位),使成品钢材的机械性能特别是冲击韧性降低。过共析钢严重过热,则会形成渗碳体的网状
22、组织。高合金钢的过热,可能在轧制一开始就产生龟裂。(2)过烧 也是由于钢在炉内加热温度过高,或在高温阶段停留时间过长,钢的内部不仅形成粗大晶粒,而且晶界间的低熔点物质开始熔化,同时,炉气侵入使晶界氧化,破坏了晶间的结合,这种缺陷称为过烧。钢锭(坯)的过烧首先发生在棱角部位。过烧的钢无法挽救,只能报废。任务实施 (3)粘钢 是指加热温度过高或加热时间过长所引起钢锭或钢坯表面的熔化,使钢坯(锭)之间粘上称为粘钢。在推钢机进料的连续式加热炉中,由于熔化的氧化铁皮(熔点13001350)流入钢坯之间的缝隙,在推钢机推力的作用下,最后造成粘钢。特别是钢坯进入均热后,温度下降,氧化铁凝固,钢坯便牢牢地粘在
23、一起,造成严重的粘钢事故。防止粘钢的主要方法是控制好加热温度,加热时间和减少炉内的过剩空气。(4)钢的脱碳 是指炉气中氧化性气体与钢的表面上碳的作用,降低表面层含碳量的现象。含碳高的钢最容易脱碳,如高碳钢、工具钢、弹簧铜和滚珠钢。脱碳会降低钢材的表面硬度。高速钢脱碳,会失去其红硬性;弹簧钢脱碳会降低弹性和缩短使用寿命。防止的方法是采用专门的保护气体,避免加热温度过高,保温时间过长,在高温区快速加热,炉气保持中性或还原性气氛,避免空气吸入炉内。任务实施 (5)氧化 是指炉气中为氧化性气体(O2、CO2、H2O、SO2)使钢锭或钢坯的表面氧化而形成氧化铁皮。引起的原因是加热时间长,加热温度高,特别
24、是9001000以后,氧化也越激烈,炉气中氧化性气体的浓度越大,氧化也越严重。钢中某些合金元素如铬、镍、铜等对氧化有一定的抑制作用。防止方法是采用快速加热的方法。使高温集中在加热段,采用微正压操作,减少冷空气从出钢口吸入,在均热段要采取减少空气量,造成不完全燃烧,以获得还原性或中性气氛,这部分没有完全燃烧的炉气进入加热段后,与加热段的过剩空气混合进行燃烧,促使加热段温度集中而均匀。任务实施 (6)加热温度不均匀 一般表现为钢的上下面温度不均匀,钢的表面与中心温度不均匀和钢在长度或宽度上温度不均匀。而造成原因有加热和均热时间不足,燃料分配不当,操作不当和炉子结构不良等。任务三：轧制岗位实训学习目
25、标任务描述学习目标了解轧制的目的与要求,了解主要轧制工艺参数,了解轧机的结构 组成。能够描述轧制工艺流程;能够认知轧机结构组成。任务描述 从轧制工序的目的与任务出发，引出轧制设备与工艺布置。相关知识 轧制工艺流程、轧机结构。任务实施一、钢轧制的任务 (一)在精确成型方面 要求产品形状正确、尺寸精确、表面完整光洁。对精确成型有决定性影响的因素是轧辊孔型设计(包括辊型设计及压下规程)和轧机调整。轧制条件(温度和速度)的稳定性和设备与工具的刚度、耐磨性与加工精度也直接影响成型的质量。目前轧制条件中,特别是温度的波动,引起辊跳值的变化,从而影响产品精度。只有通过生产过程的自动化,实现自动检测。自动调节
26、和计算机控制才能最大限度地保持轧制条件的稳定,以获得最佳的轧制过程,从而获得尺寸精确的轧件。任务实施(二)钢材的组织和性能方面 热轧钢材的组织和性能决定于变形程度、变形温度和变形速度。所谓变形程度主要体现在压下规程和孔型设计中,而变形程度与应力状态对产品组织性能影响很大。一般说来变形程度越大,三向压应力状态越强,对改善钢的组织性能越有利。变形温度对钢材组织和性能的影响很大,轧制温度要根据有关塑性,变形抗力和钢种特性的资料来确定,以保证产品正确成型,不出现裂纹,碳化物均匀分布,晶粒细化和力求消耗最低。轧制温度主要指正确地确定开轧和终轧温度。变形速度或轧制速度主要影响到轧机的产量,因此,提高轧制速
27、度是现代轧机提高生产率的主要途径之一。但是,轧制速度的提高受到电机能力、轧机设备结构及强度、机械化自动化水平以及咬入条件和坯料规格等一系列设备和工艺因素的限制,要提高轧制速度,就必须改善这些条件。轧制速度或变形速度通过对硬化和再结晶的影响也对钢材性能质量产生一定的影响。另外,轧制速度的变化通过摩擦系数的影响,还经常影响到钢材尺寸精确度等质量指标。任务实施二、轧机结构与组成 轧机是钢材轧制变形的核心设备,了解并掌握轧机的结构和组成对顺序进行轧制操作具有十分重要的意义(下图)。任务实施 在这里主要以二辊水平式轧机为例,介绍轧机各主要构成部分。(一)机架(牌坊)机架由两个框架状的轧机牌坊联结而成。轧
28、机牌坊的敞开部分做“窗”,在这个“窗”中安装轧辊的轴承座叫。通常高速线材粗轧机采用闭式机架,这是因为闭式轧机具有刚性大的优点。二辊机架牌坊通常由铸钢铸造而成,也可用厚钢板焊接而成,后者的强度与刚性较好,并且具有体积小,重量轻的优点。任务实施(二)轧辊 1.轧辊基本结构 轧辊基本结构分为3个部分:即辊身、辊颈、辊头,如下图所示。辊身是轧辊与轧件直接接触的工作部分,型钢轧机的轧辊辊身是圆柱体,上面车有孔槽。辊颈是轧辊的支撑部分,轧辊是依靠辊身两侧的辊颈而支撑在轴承上。辊身和辊颈交界处由于断面变化可能成为应力集中的地方,容易断裂。所以,为了提高轧辊强度,交界处应有适当的过渡圆角。轧辊的辊头具有连接传
29、动接轴、传递轧制力矩的作用。任务实施2.轧辊直径 粗轧机组轧辊辊身直径一般为轧件平均高度的45倍,这不仅是为了有足够的强度和刚度以及咬入能力,也是为了轧制时的变形渗透,以避免轧件端部出现由表面变形造成的双叉鱼尾状,而在继续轧制时发生顶撞入口导卫的故障。如,大多以(120mm120mm)(160mm160mm)断面钢坯为原料的线材粗轧机组的前4架轧机轧辊辊身直径为530650mm,后35架轧机轧辊辊身直径为450480mm(均指新辊)。为保护正常轧制所必需的强度、刚度及咬入能力等条件,高速线材轧机中轧机组轧辊辊身直径为:单线或双线轧机D=350380mm;三线或四线轧机D=420480mm。轧辊
30、辊身长通常为轧辊直径的1.82.0倍,对于悬臂辊轧机辊环宽约为辊环直径的0.45倍。任务实施(三)轧辊平衡装置 轧辊平衡装置起着平衡上辊及其轴承座重量的作用。有些高线厂使用了缓冲器,这是一种平衡弹簧,具有体积小、寿命长和使用方便等优点。(四)轧辊水平调整装置 轧辊的水平调整包括轧机中心线的标高调整和上、下辊间距的调整。轧机中心线的标高通过改变下轧辊轴承座底部的垫块厚度来调整;上下辊的最大间距(即备用轧辊在安装进入机架前的辊间距值)是由改变上辊平衡器的垫片厚度来设定。随着轧辊轧槽使用后的重新加工,轧辊直径递减,下轴承座底部的垫块须逐渐垫高,而上辊平衡器的垫片则相应地要降低,以补偿辊径减小对轧机中
31、心线标高的影响。这两种垫片的设定安装均在生产准备车间进行。在现场如发现下辊不水平或轧辊总成的高度过高,即上轴承座的上端过于接近机架窗口上沿,则可能是上述垫块高度设定不正确所致。任务实施(五)轧机的压下装置 轧机的压下装置是实现上辊压下,调整辊缝的机构。压下装置的形式有电动压下、液压压下、气动压下和手动压下几种。在高速线材轧机上多采用电动压下或者气动压下形式,辅以手动压下。电动和气动压下装置的压下调整速度快、省时省力,用于辊缝的粗调;而手动压下是用于对辊缝进行微量的精确调整。不论采取何种方式,均要求调整后,轧辊两侧的辊缝相等。粗轧机轧辊径向调整量较大,一般为轧辊直径的15%左右。(六)轧辊的轴向
32、调整装置 轴向调整的目的是使轧辊沿轴向移动,实现上下轧辊的孔型对中一致,消除错辊现象。轴向调整装置采用轴承座端头调节螺栓和侧压板两种。调整方法是以某一个轧辊为基准,给另一个轧辊以作用力,使其沿轴向移动达到孔型对中一致。使用滚动轴承时,以增减轴承箱中止推垫片的厚度来调节轧辊的轴向位置。粗轧机组的轧辊轴向调整量为23mm,这样的调整量对于在线材粗轧中无不均匀的轧辊轴向磨损的对称轧制,足以满足装配时的轧辊孔型对中调整。任务实施三、轧制工艺与设备布置(以板带钢为例)(一)除鳞 除鳞任务:将板坯表面的氧化铁皮(初生和次生氧化铁皮)去除干净,以免压入钢板表面形成表面缺陷。清除氧化铁皮的方法:立辊破鳞+高压
33、水除鳞箱。任务实施(二)粗轧 任务:大幅度减小轧件的厚度,调整和控制宽度,清除一次氧化铁皮(中间带坯)。设备组成:(1)轧机:二辊或四辊粗轧机,二辊布置在前。(2)板坯宽度侧压设备。布置形式如下:任务实施 现代热连轧机的精轧机组大都是由68架轧机组成连轧,但粗轧机的布置形式不同。(1)半连续式。粗轧机组由1架或2架可逆式轧机组成。特点:道次灵活调整,设备投资小,可兼生产中厚板(复合生产线)。适用范围:产量要求不高,品种规格广。(2)全连续式。粗轧机组由6架轧机组成,每架轧制一道,全部为不可逆式,后两架可(也可不)实现连轧。任务实施(三)中间保温设备 作用:减少轧件在输送辊道上的温降。保温设备种
34、类:(1)绝热保温罩。安装在辊道的上方,利用逆辐射原理。保温原理:以耐火材料做成绝热毡,受热的一面覆以金属屏膜,受热时金属膜迅速升至高温,然后做为发热体将热量逆辐射返回给钢坯。特点:结构简单、成本低,可停留8min待轧。(2)补偿加热炉(器)。主要进行边角补热。加热方式:电磁感应加热法、煤气火焰加热法、保温罩加热法。任务实施(3)热卷箱。安装在粗轧机与精轧机之间。作用及优点:保存热量,减少温降(成卷后表面积减少)。调头尾,均匀板带的头尾温度,提高厚度精度(精轧机可不用升速)。起储料作用,增大卷重,提高产量。临时存放,为后续工序小故障处理赢得时间(89min)。使中间辊道缩短(节约厂房)。任务实
35、施(四)精轧 1.主要设备组成及作用 (1)切头飞剪(位于粗轧机组出口侧,精轧除鳞箱前)功能是将进入精轧机的中间带坯的低温和形状不良的头尾端剪切掉,以便带坯顺利通过精轧机组和输出辊道,送到卷取机,防止穿带过程中卡钢和低温头尾在轧辊表面产生辊印。(2)精轧机前立辊轧机(F1E,附着在F1精轧机前)它的主要功能是进一步控制带钢宽度。该轧机具有一定的控宽能力,它的侧压能力最大可达20mm(带坯厚度为60mm)。任务实施2.活套装置(支持器)(1)缓冲金属流量的变化给控制调整以时间,并防止成叠进钢,造成事故。(2)调节各架的轧制速度以保持连轧常数,当各种工艺参数产生波动时发出信号和命令,以便快速进行调
36、整。(3)带钢能在一定范围内保持恒定的小张力,防止张力过大引起带钢拉缩,造成宽度不均甚至拉断。(4)精轧最后几个机架间的活套,可以通过调节张力控制带钢的厚度。活套支持器主要有电动、气动、液压和气-液联合四种。任务四：精整岗位实训学习目标任务描述学习目标 了解精整的任务,了解精整工艺与设备。能够说明不同精整工序的功能。任务描述 精整工序随产品不同而不同,本任务以中厚板精整工序为例说明轧钢精整工序的主要设备与功能。相关知识 金属冷却工艺、矫直工艺、产品标准等。任务实施一、精整工序的作用 精整工序四轧制车间的最后一道工序,是钢材成品质量的最后一道保障程序。近年来,随着我国经济的迅猛发展,各行各业对成
37、品钢材的质量和品种要求愈来愈高,而钢铁企业本身也面临降低成本,提高效率的巨大挑战。精整操作是轧制生产工艺的最后一环,也是成品质量的最终保证。精整工序的工艺、装备、工具以及钢材的包装加工和物流配送对钢材产品的最终交货质量愈来愈重要。任务实施二、中厚板精整工序简介 1.中厚板热矫直 (1)矫直的目的 保证钢板的平直度符合产品标准规定。(2)矫直机的类型 中厚板的矫直设备可大致分为辊式矫直机和压力矫直机两种。如图所示,辊式矫直机上下分别有几根辊子交错地排列,钢板边通过边进行矫直。压力矫直机有两个固定支点支撑钢板,压板施加压力而进行矫直。任务实施(3)矫直机的主要参数 矫直温度:钢板温度过高,在冷床上
38、又会产生新的瓢曲和波浪形。钢板温度过低,钢屈服强度上升,矫直效果不好,并且矫直后钢板的残余应力高,降低了钢板的性能。一般规定为600750之间。矫直压下量:压下量过小,曲率值满足不了变形要求。压下量过大,易造成端部钻辊事故。矫直道次:取决于矫直效果。道次太少钢板矫不平,道次太多影响轧制作业。一般为35道,多者7道(必须是奇数)。热矫机设置在轧制线的轧机后方,它是矫直热钢板的。冷矫机在精整工序,矫直冷钢板。热处理矫直机通常设在热处理炉的出口侧,矫直经过热处理的钢板。任务实施(4)矫直缺陷及防止 矫直浪型:主要特征:沿钢板长度方向,在整个宽度范围内呈现规则性起伏的小浪形。产生原因:钢板矫直温度过高
39、,矫直辊压下量调整不当等因素造成。处理方法:返回重矫或改尺。预防措施:严格控制矫直温度,正确调整矫直压下量。矫直辊压印:主要特征:在钢板表面上有周期性“指甲状”压痕,其周期为矫直辊周长。产生原因:由于矫直辊冷却不良,辊面温度过高,使矫直辊辊面软化,在喂冷钢板时,钢板端部将矫直辊辊面撞出“指甲状”伤痕,反印在钢板表面上。处理方法:对辊面有伤痕的部位进行修磨,钢板压印用砂轮打磨可处理掉。预防措施:不喂冷钢板,并保证辊身有足够的冷却水,加强辊面维护。任务实施2.中厚板的冷却 (1)冷却方式 钢材的冷却是保证钢材质量的重要环节,根据钢材品种及钢种的不同,冷却方式可以采用自然冷却(空冷)和控制冷却两种。
40、控制冷却又分为强制冷却(风冷、水冷)和缓慢冷却(堆冷、缓冷)等方式。自然冷却:自然冷却指轧制终了后钢材在冷床上自然空气冷却。当冷床有足够的工作面积,而对钢材的组织及性能又无特殊要求时,大都可以采用这种冷却方式,例如普碳钢。强制冷却:当冷床面积较小,或对钢材的机械性能或内部组织有一定的要求时,可采用强制冷却。缓慢冷却:缓冷一般是为了让钢中有害元素氢得到扩散,冷却高级特厚钢板时使用缓冷装置。任务实施 根据强制冷却时的冷却速度,又可将其归纳为以下两种情况:a.喷雾冷却:喷雾冷却用特殊嘴头使冷却水变成雾状水滴,用另一个嘴头喷射出的压缩空气将细雾珠吹到钢板上。b.喷水冷却:在钢材上直接喷水的冷却,这种方
41、法的作用:提高冷床的利用率,提高钢材的机械性能,还可以减少由于冷却不均所产生的弯曲,带钢可于轧制后在辊道运行过程中立即进行喷水冷却。任务实施 (2)冷床 主要用于冷却特厚钢板。滑轨式冷床:这种冷床一般由具有一定距离的钢轨(或灰口铸铁作成)和带有拨爪的拉钢机组成。运载链式冷床:这种冷床是在滑轨式冷床基础上,经改革而成。它的特点是:钢板下表面只与运载链接触,并保持相对静止,完全脱离滑轨,而运载链则托在滑槽内。辊式冷床:辊式冷床由滑轨式冷床改造而成,各辊子都是主动同步转动的,顺作业线布置,辊呈圆盘状并相互交错布置,故称园盘辊式冷床。步进式冷床。离线冷床。离线冷床不像在线冷床那样边传送边冷却钢板,而是
42、固定在一个地方冷却钢板。用钢架或滑轨排列成一个平台,构造简单。钢板用桥式起重机或专用吊具搬入搬出。任务实施(3)冷却缺陷及防止 钢板瓢曲:产生原因:钢板在冷却过程中,上下表面冷却不均匀造成收缩不一致而产生。特征:钢板在纵横方向同时出现同一方向的板体翘曲或呈瓢形。处理方法:适当增加矫直机的压下量,反复矫直,瓢曲严重的报废;若数量较大,也可以采用常化炉加热后再矫直。预防措施:严格执行工艺标准,严格控制上下喷水量,使钢板表面冷却均匀,减少上下表面温度差。组织缺陷:产生原因:在终轧温度较高又采用慢速冷却时,易产生粗大的晶粒和混晶组织(粗细相混)。冷却速度过快时又产生魏氏组织或表面产生马氏体等急冷组织。
43、处理方法:控制冷却速度,采用完全退火或正火处理(细化晶粒)。任务实施 残余应力缺陷:特征:钢板表面裂纹或微裂纹。产生原因:钢板高温冷却时,因内外冷却速度不一致产生热应力与钢板在冷却过程中内外相变不一致而产生的相变应力相叠加后超过钢板的强度极限时产生。预防措施:严格控制临界冷却速度(防止相变应力),或采用堆冷缓冷工艺。波形:产生原因:由于钢板热塑性好、冷床滑轨间距过大产生。预防措施:严格控制终冷温度和终矫温度。划伤:产生原因:由于温度高、强度低,下表面易划伤。预防措施:控制钢板进入冷床的温度。根本措施是改变冷床结构。任务实施 混号:冷却操作造成的混号事故主要是在床面上推混,即把两个炉号的钢推在一
44、起,或在下床收集时造成;另外,跑号工没有盯住最后一根也能造成混号。一旦发生混号时,冷床应立即停止操作,迅速处理,如果混的不太厉害,可以用前后数根数的方法查找。如果混的利害,批量也多,则要先积压起来,需要取样化验才能确认。为了防止精整混号,首先跑号工应该盯住每炉钢的最末一根,钢材上冷床之前,一边报告给冷床操作人员,一边眼睛看住钢材,确认上冷床无误以后才可离开。冷床上一个床子最好放同一炉钢,如果一床子同时放两炉钢时,应有明显的标记隔开并且通知收集入库人员。标牌工应及时检查标牌,做到牌与物相符。任务实施3.翻板、表面检查及修磨 (1)翻板机型式 中厚板厂在冷床后都安装有翻板机。翻板机的作用:为了实现
45、对钢板上、下表面的质量检查。常见的翻板机的形式:有两种形式,一种是曲柄式,一种是正反齿轮式。两种方式中以曲柄式翻板机为好,它的优点是翻板平稳、噪音低、不会夹伤钢板,而且能双向翻板。(2)工作原理 当一对曲柄机构转动360时,用两组托臂使钢板翻转180。由图可以看出,当曲柄4按箭头方向转动时,托臂2便发生转动与托臂1靠近夹住钢板,当继续转动时,两组托臂和钢板一起竖起来,当距垂直面约510时,两组托臂便开始相互平行,这种平行继续保持到垂直面的另一侧约510时,钢板从托臂1翻到托臂2上。从此时开始,托臂便逐渐回到原来的位置。任务实施4.划线与剪切 划线的目的:为了将毛边钢板剪切或切割成合格的最大矩形
46、。划线时应注意以下几点:(1)对用扁钢锭轧制的钢板,一定要合理地划出头部缩孔部位的长度,以便切尽。一般要求划在帽沿线下50mm 处。(2)对有缺陷的部位、厚度不合格部位,要尽量让开,不得划入成品尺寸范围。(3)正常情况下,两侧边的划线宽度应基本一致。(4)要考虑温度的收缩量。(5)划线应依钢板形状而调整,力求获得最高成材率。划线的方法:人工划线,小车划线和光标投射等多种方法。任务实施 小车划线是利用架设在辊道上的有轨小车,在已摆正的钢板上,根据板形和钢板的宽度,用简易机械手划出纵横粉线。利用光标投射装置(如激光发生器)将光线投射到钢板上“划出”两道“线”,再利用对线机移动钢板使其对线。任务实施
47、 剪切机的任务:切头、切尾、切边、剖分、定尺剪切及取样。中厚板生产中常用的剪切机形式有:(1)斜刀片式剪切机(通称铡刀剪)斜刀片剪切机既适用于热状态也运用于冷状态钢板的剪切;对钢板厚度适应性强,40mm以下的钢板均能剪切。(2)圆盘式剪切机 常用来剪切钢板的侧边,也可用于钢板纵向剖分成窄条。圆盘剪一般均要配有碎边机构。(3)滚切式剪切机 滚切式剪切机是在斜刃铡刀剪的基础上,将上剪刃做成圆弧型。滚切式剪切机有双边剪和定尺剪两种类型。优点是切边整齐,剪刃间隙自动调整,自动快速更换上下刀片,具有激光划线装置,剪切过程由计算机自动控制。任务实施剪切线的布置:(1)中厚板圆盘剪切线 目前中厚板圆盘剪切线
48、用来剪切厚度为20mm左右的中板。这种剪切线的优点有:剪切速度快、效率高、操作方便和适于剪切较长的钢板。(2)左、右纵剪布置的中厚板剪切 左、右纵剪布置的剪切线既用来剪切厚度达20mm的中板,又可用来剪切厚度达40mm(或50mm)的厚板。(3)双边剪厚板剪切线。(4)近接布置的联合剪断机厚板剪切线 近接布置的联合剪断机,不仅大大地节约了厂房面材(仅需要典型剪切线的15%),而且可使剪切过程广泛自动化。任务实施 由于用剪切机来剪切厚度超过50mm的钢板是不经济的,因此超过50mm的钢板都用火焰切割器来剪切和定尺。火焰切割:厚度大于50mm 的厚钢板一般采用火焰切割,也叫氧气切割。中厚板厂的火焰
49、切割机主要有移动式自动火焰切割机和固定式自动火焰切割机。任务实施5.钢板的标志 (1)钢板标志目的:防止钢板在出厂后的存放、运输和使用时,造成钢质混乱,不利于合理地使用钢板。标志的内容为:厂标、钢种、年号、炉罐号、批号、规格、生产班别等。(2)钢板标志的方式:喷字喷字是在钢板端部的上表面放上用薄钢板(或合金铝板等)制成的漏字板,摆上所需要的漏字,然后用喷枪喷涂白色的高温涂料或油漆。打印在钢板表面的一角打上钢印,通常只打钢号、年号、生产批号(或炉罐号)。贴标签将标记内容写在标签纸上,然后将标签纸贴在钢材的端面或侧面上,这种方法既简单又可靠。自动滚印机:全自动操作,可以在准确的位置印标志。项目小结 轧钢产品种类众多,生产设备复杂,生产工艺大同小异,通过本项目的学习,希望能对轧钢生产的概念、设备和工艺有一个初步的了解,对炼钢和连铸生产的要求有更深刻的认识和理解。THANKS!
