1、第三章第三章 轧制工艺基础轧制工艺基础 第三章第三章 轧制工艺基础轧制工艺基础 4 4学时学时 1.轧材种类及其生产工艺流程 2轧制生产工艺过程及制定 3.连铸铸造及其与轧制的衔接工艺1.轧材种类及其生产工艺流程轧钢生产慨述 轧钢生产的重要性 钢铁是广泛应用的一种材料。在工业、农业、交通、建筑、国防等部门钢铁材料所起的作用极为重要。钢铁的生产水平是衡量一个国家现代化水平的重要标志。在钢的生产总量中，除少部分用铸造和锻造法制成器件以外，其余90以上的钢都需经轧制成材。有些钢材虽然不经轧钢车间生产，但也需由轧钢车间提供坯料。钢铁材料制品的生产方式，最主要的是轧制。轧制法生产效率高，产品种类多，生产
2、成本低，适合于大规模生产。轧制技术的发展和进步(1)生产过程缩短、紧凑。炼钢与轧钢的衔接形成连铸连轧。与传统的铸锭、开坯、轧材相比，生产周期短、工序少、能耗及其他消耗小。(2)新技术越来越多地应用于轧钢生产。计算机控制、液压技术、板型控制、控轧控冷等技术使轧制过程向最佳化，轧制产品向最优化发展。(3)塑性加工基础理论的发展使轧制过程模型化。建立各种生产条件下的轧制数学模型、综合力学模型，利用计算机控制生产过程，使工艺技术向工程科学迈进。(4)利用最优化技术确定最佳参数和工艺制度，优化生产过程。以便优质、高产、低消耗、低成本地生产各种钢材。(5)新技术和新工艺的应用，使轧制产品的质量、性能提高，
3、满足了使用要求。11轧材的种类 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材料；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、管材及特殊品种材料等。钢材的种类 各种钢材是应用最广泛的轧材，按钢种不同可分为普通碳普通碳素钢材、优质碳素钢材、低合金钢材及合金钢材等。素钢材、优质碳素钢材、低合金钢材及合金钢材等。普碳钢Q235 优质碳素钢或碳素结构钢即是通常所称的“号钢号钢”，例如45号钢 合金钢体系包括了合金结构钢、弹簧钢、易切削钢、滚动轴承钢、合金工具钢、高速铜、耐热钢和不锈钢等八大钢八大钢类共类共303个钢号。个钢号。随着生产和科学技术的不断发展
4、，新的钢种钢号不断出现，尤其是普通低合金钢及立足于我国资源的新的合金钢种更得到迅速发展。现在我国已初步建立了自己的普通低合金钢体系，产量已占钢总产量的10%以上。有色金属及合金的轧材 在有色金属及合金的轧材中，通常应用较广的主要是铝、铜、钛等及其合金的轧材,其价格要比钢材贵贵得多。纯铝强度较低，要加入其它合金元素制成铝合金才能做结构材科使用。一般轧制铝合金可分为铝(L)、硬铝(LY)、超硬铝(Lc)、防锈铝(LF)及待殊铝(LT)等数种；也可按热处理特点不同分为可热处理强化的铝合金和不可热处理强化的铝合金两大类，每类又各为很多不同的合金系。铝合金的比强度大，某些铝合金的比强度及比刚度可赶上甚至
5、超过了钢。铜及其合金一般可分为紫铜、普通黄铜（Cu-Zn）、特殊黄铜、青铜及白银（Cu-Ni）等。它们具有很好的导电、导热、耐蚀及可焊等性能，故和铝材一样广泛应用于各部门。钛及钛合金的力学性能和耐蚀性能高，比强度和比刚度都很大，因而是航空、航天、航海、石油化工等工业部门中极有发展前途的结构材料。由于有色金属及其合金有色金属及其合金一般熔点较低，变形抗力较低，而尺寸和表面要求较严，故其型材、棒材及管材型材、棒材及管材(坯坯)绝大多数采用挤压绝大多数采用挤压方法生产；方法生产；仅在生产批量较大，尺寸及表面要求较低的中、小规格的棒材、线坯和简单断面的中、小规格的棒材、线坯和简单断面的型材时，才采用轧
6、制方法生产。型材时，才采用轧制方法生产。有色金属板带材一般选用轧制方法生产。有色金属板带材一般选用轧制方法生产。有色金属生产板带材 板带材是应用最广泛的轧材。板带占钢材的比例在各工业先进国家多达50一60%以上。有色金属与合金的轧材主要是板带材。有色金属与合金的轧材主要是板带材。板带材按制造方法可分为热轧板带和冷轧板带轧板带和冷轧板带；按产品厚度可分为厚板厚板,薄板和箔材。薄板和箔材。各种板带宽度及厚度的组合已超过5000种以上，宽度对厚度的比值达10000以上。异型断面板、变断面板等新型产品不断出现：铝合金变断面板材、带筋壁板等在航空工业中广为应用。板带材不仅作为成品钢材使用，而且也是用以制
7、造弯曲型钢、焊接型钢和焊接钢管等产品的原料原料。型材和线材 钢的型材和线材主要是用轧制的方法生产。在工业先进国家中一般占总钢材的30一35%，我国达50以上。型钢的品种很多。品种很多。按其用途可分为常用型钢（方钢、圆钢、扁钢、角常用型钢（方钢、圆钢、扁钢、角钢、槽钢、工字钢等）钢、槽钢、工字钢等）及专用型钢（钢轨、专用型钢（钢轨、钢桩、球扁钢、窗框钢等）。按其断面形状可分为简单断面型和复杂/异型断面型钢，前者的特点是过其横断面周边上任意点做切线一般不交于断面之中；后者品种更为繁多。见下页见下页图示。图示。按生产方法又可分为轧制型钢、弯曲型钢、焊接型轧制型钢、弯曲型钢、焊接型钢。钢。而用纵轧、横
8、旋轧或楔横轧等特殊轧制方法生产的各种周期断面或特殊断面钢材，又分为螺纹钢、竹节钢、犁铧钢、车轴、变断面轴、钢球、齿轮、丝枉、车轮和轮箍等。钢材的品种 按轧制产品的断面形状分类 1型线材型线材在钢材中品种最多。每种形状的断面又有很多不同尺寸规格。按其断面形状又可分为简单断面和复杂断面两大类。钢材的品种（续）2钢板 钢板按厚度可分为厚板、薄板和箔材三大类 厚板；厚度为4160mm以上，宽度为600一3500mm以上(最宽可达5000mm)的钢板。薄板：厚度为0.24.0mm的钢板。连轧机轧制的宽带钢宽度为600一2200mm，长度可达几百米至数千米。箔材：厚度小于0.2mm以下的钢板。最薄可达0.
9、02mm。钢材的品种（续）3钢管空心封闭断面的钢材称为钢管。最常见的钢管断面形状一般为圆形。也有很多种断面形状很复杂的异型钢管。钢管一般多用轧制方法轧制方法或或焊接方法与拉伸焊接方法与拉伸方法生产。钢管的用途也很广，一般约占总钢材的8-10%。规格：用外形尺寸（外径或边长）和内径及壁厚来表示。断面：一般为圆形，但也有多种异型管材及变断面管。分类：a.按用途可分为输送管、锅炉管、钻探用管、轴承钢管、注射针管等。b.按制造方法可分为无缝管、焊接管及冷轧与冷拔管等。各种管材按直径与壁厚组合也非常多，其外径最小达0.1mm，大至4m，壁厚薄达0.01mm，厚至100mm。随着科学技术的不断发展，新的钢
10、管品种也在不断增多。钢材的品种（续）4 周期断面钢材 在同一钢材上沿纵向各部断面尺寸或形状不同，并作用期性变化的钢材称周期断面钢材。这类钢材有些可在一殷轮机上进行轧制，最常见的有螺纹钢及肋骨钢。有些则必须在特殊结构的专门轧机上才能生产。5特殊断面钢材 殊断面钢材常见的有车轮、轮箍和钢球、冷弯型钢和热轧型钢。这些产品是在特殊结构的轧机上生产的。轧制是生产钢材最主要的方法。轧制是生产钢材最主要的方法。其优点是生产效率高、质量好、金属消耗少、生产成本低，并最适合于大批量生产。随着科学年术的进步和社会对金属材料需求量的增加，轧材品种必将日益扩大。12 轧材生产系统及生产工艺流程 传统生产方法：以模铸钢
11、锭模铸钢锭为原料，用初轧机或开坯机初轧机或开坯机将钢锭钢锭轧成各种规格的钢坯钢坯，然后再通过成品轧机成品轧机轧戊各种钢材。直到现在仍然在一些国家的钢材生产中占重要地位。近二十年来迅速发展起来的连续铸钢技术，将钢水直接铸，将钢水直接铸成一定断面形状和规格的钢坯，成一定断面形状和规格的钢坯，省去了铸锭、初轧省去了铸锭、初轧等许多工序，大大简化大大简化了钢材生产工艺过程，其生产工艺流程示意如图6-2。优点：不仅可以大大简化钢材生产工艺过程，而且有着节约金属、提高成材率、节约燃料消耗、降低生产成本、改善劳动条件、提高劳动生产率及改善枝晶偏析，提高钢材质量等许多优点。连续铸钢与一般模铸生产过程的比较如图
12、7-3所示。连铸坯与传统的初轧坯比较如表8-2。1985年全世界连铸坯产量已超过3亿吨，连铸比已按近50。丹麦、爱尔兰、卡塔尔连铸比已达100，日本达911，芬兰、奥地利、希腊等都达93%以上。各国连铸比都在迅猛上升。钢坯连铸后与轧制如何连接是一个大问题。a.连铸坯经切断后可以经冷却处理再进行加热和轧制；b.或不经冷却即进行加热和轧制；c.也只经辊道保温及补偿均热而直接进行轧制(CC-DR)。后者可大幅度节约热能达，提高成材率及简化工艺与设备，故近年来自日本实现宽带钢CC-DR以后，得到迅速发展钢材生产系统及其分类 钢铁联合企业，生产各种轧制产品的轧机必须组成各种专门生产系统。按生产规模可分为
13、大型、中型和小型生产系统 按产品种类可分为板带钢、型钢、合金钢和混合生产系统。1.板带钢生产系统：连铸坯的采用使生产规模很大。板坯初轧机将大钢锭轧成板坯，再由钢板轧机轧成中厚板或热带钢。连铸机铸成板坯后再轧制成中厚板或热带钢。一套现代化的宽带钢热连轧机年产量达300万-600万t。但特厚板的生产往往还采用将重型钢锭压成的还作为原料。近十多年来得到迅速发展的薄板坯连铸连轧工艺生产规模多在50万-300万t之间，以年产80万t-200万t者居多，可称为板、带生产的中、小型系统。2.型钢生产系统：规模往往并不很大。大型：年产100万t以上；中型：年产30万-100万t；小型：年产30万t以下。3.混
14、合生产系统：在一个钢铁企业中可同时生产板带钢、型钢或钢管时，称为混合系统。无论在大型、中型或小型的企业中，混合系统都比较多，其优点是可以满足多品种的需要。但单一的生产系统却有利于产量和质量的提高。4.合金钢生产系统 由于合金钢的用途、钢种特性及生产工艺都比较特殊，材料也较为稀贵，产量不大而品种繁多，故常属中型或小型的型钢生中型或小型的型钢生产系统或混合生产系统。产系统或混合生产系统。由于有些合金钢塑性较低，故开坯开坯设备除轧机轧机以外，有时还采用锻锤锻锤。轧钢生产系统（续）发展方向 现代化的轧钢生产系统向着大型化、连续化、自连续化、自动化动化的方向发展，生产规模日益增大。但应指出，近年来大型化
15、的趋向已日见消退大型化的趋向已日见消退，而投资省、收效快、生产灵活且经济效益好的中、中、小型钢厂小型钢厂在很多国家（如美、日及很多发展中国家）中却有了较快的发展。一般碳素钢和合金钢基本的典型生产工艺流程，如图7-4及图7-5所示。碳素钢生产工艺流程 4个基本类型：a.采用连铸坯连铸坯的工艺过程，其特点是不需要大的开坯机，无论是钢板或型钢一般多是一次加热一次加热轧出成品，或不经加热不经加热直接轧出成品。显然这是先进的，也是当今最主流的生产工艺，现已得到广泛的应用。b.采用铸锭铸锭的大型大型生产系统的工艺过程：其特点是必须有强大的初轧机或板坯轧机强大的初轧机或板坯轧机，一般采用热锭装炉热锭装炉及二
16、次甚至三次加热轧二次甚至三次加热轧制制方式。c.采用铸锭铸锭的中型中型生产系统的工艺过程，其特点是一般有650-900二辊或三辊开坯开坯机机，通常采用冷锭作业（冷锭作业（现在也有采用热装的）及二次（或一次）加热轧制加热轧制方式，这种工艺流程不仅用来生产碳索钢材、也也常用以生产合金钢材。常用以生产合金钢材。d.采用铸锭的小型铸锭的小型生产系统的工艺过程：其特点是通常在中、小型轧机上用冷的小钢冷的小钢锭经一次加热轧制成材。锭经一次加热轧制成材。所有采用铸锭的生产工艺都是落后的，已经或将要遭到淘汰。不管是哪种类型，其基本工序都是：原料基本工序都是：原料准备（清理）准备（清理）-加热加热-轧制轧制-冷
17、却精整处理。冷却精整处理。合金钢生产工艺流程 可分为冷锭冷锭和热锭热锭以及正在发展的连铸坯连铸坯三种作业方式。由于对合金钢材的表面质量和物理机械性能等技术要求要求比普通碳素钢高高，并且钢种特性也较复杂，故其生产工艺过程一般也比较复杂复杂。除各工序的具体工艺规程会因钢种不同而不同以外，在工序上比碳素钢多出了比碳素钢多出了原料准备中的退火、原料准备中的退火、轧制后的热处理、酸洗等工序，轧制后的热处理、酸洗等工序，以及在开坯开坯中有时还要采用锻造锻造来代替轧钢等。钢材的冷加工生产工艺流程 钢材的冷加工生产工艺流程包括冷轧和冷冷轧和冷拔。拔。其特点是必须有加工前的酸洗加工前的酸洗和加工后的加工后的退火
18、退火相配合，以组成冷加工生产线。有色金属（铜、铝等）及其合金轧材生产系统及工艺流程 铜、铝及其合金的轧材应用比较广泛，其生产系统规模却不大，一般是以重金属和轻金属分别自重金属和轻金属分别自成系统成系统进行生产的，在产品品种产品品种上多是板带材、型线材及管材等相混合，在加工方法加工方法上多是轧制、挤压、拉拔等相混合相混合，以适应于批量小，品种多及灵活生产的特点和要求。但也有专业化生产的工厂专业化生产的工厂，例如电缆厂、铝箔厂、板带材厂等。有色金属及合金的轧材主要是板带材，至于型材、有色金属及合金的轧材主要是板带材，至于型材、管材乃至棒材则多用挤压及拉拔的方法生产。管材乃至棒材则多用挤压及拉拔的方
19、法生产。板带轧制方法按轧制温度可分为热轧、温热轧、温轧和冷轧；轧和冷轧；按生产方式可分为成块轧制和成块轧制和成卷轧制。成卷轧制。这两种轧制方法特点的比较如表7-3所示。实际生产中应根据合金、品种、规格、批量、质量要求从设备条件选择生产方法及生产流程。重有色金属及合金板带材常用的生产流程如图7-6所示。铝合金板带材及箔材常用的生产流程如图7-7及图7-8所示。8 轧制生产工艺过程及其制定 轧钢生产工艺过程轧钢生产工艺过程：将钢锭或钢坯轧制成一定形状和性能的钢材，需要经过一系列的工序，这些工序的组合叫做轧钢生产工艺过程。如何能优质、高产、低成本地生产出合乎技术要求的轧材，乃是制订轧制生产工艺过程的
20、总任务和总依据。技术要求、内在规律和工艺手段8.1 轧材产品标准和技术要求 技术要求是制定工艺过程的首要依据 在制定生产工艺过程，不论采取哪种加工方式和选用什么工序，都必须保证产品质量达到相应的技术要求，产品才能具有较高的使用价值。技术要求？（使用单位的对产品的要求）轧材的技术要求就是为了满足使用上的需要而对轧材提出的在规格和技术性能（如断面形状和尺寸、机械性能、化学成分和内部组织等）的要求。它体现为产品的标准。产品技术标准 为便于钢材的使用和生产，需要制定统一的产品技术标准。轧材的产品标准一般包括有品种(规格)标准、技术条件、试验标准及交货标准等方面的内容。产品的技术标准，按照其制定权限和使
21、用范围可以分为国家标准(GB)、专业标准(zB)、部标准(YB)、企业标准等。产品技术标准都包括下列内容：产品技术标准都包括下列内容：(1)(1)规格标准规格标准：规定钢材应具有的断面形状、尺寸及允许偏差，并且附有供使用时参考的参数。(2)(2)技术条件标准技术条件标准。规定的化学成分、物理机械性能、热处理性能、晶粒度、抗腐蚀性、工艺性能及其他特殊性能要求等。(3)(3)试验方法标准试验方法标准。规定做试验时的取样部位、试样形状和尺寸、试验条件及试验方法等内容。(4)(4)交货标准。交货标准。规定钢材交货验收时的包装、标志方法及部位8.2 金属与合金的加工特性 在制定工艺过程时，还应考虑到所加
22、工钢种的工艺性能，包括变形抗力、塑性、导热性能、对某些缺陷的敏感性等。它反映了钢的加工难易程度 1 塑性 纯金属和固溶体有较高的塑性，单相组织比多相组织的塑性要好，而杂质元素和合金元素愈多或相数愈多，尤其是有化合物存在时，一般都会使性降低(稀土元素等例外)。尤其是硫、磷、铜及铅锑等易熔金属至为有害。因此，一般纯铁和低碳钢的塑性最好。含碳愈高，塑性愈差，低合金钢的塑性也较好，高合金钢一般塑件较差。钢的塑性一方面取决于金属的本性，这主要是与组织结构中变形的均匀程度，同时也与钢的再结晶温度有关，再结晶开始温度高、速度慢，往往表现出塑性差。另一方面，理性还与变形条件，即与变形温度、变形速度、变形程度及
23、应力状态有关，其中变形温度影响更大，故必须了解塑性与温度的变化规律。2 变形抗力 一般地说，有色金属及合金的变形抗力比钢的要低，合金含量的增加，变形抗力将提高。由加工原理已知，凡能引起晶格畸变的因素都使抗力增大。合金元素尤其是碳、硅等元素的增加使铁素体强化。合金元素，尤其是形成稳定碳化物的元素，在钢中一般都能使奥氏体晶粒细化，使钢具有较高的强度。合金元素还通过影响钢的熔点和再结晶温度与速度、通过相的组成及化合物的形成，以及通过影响表面氧化铁皮的特性等来影响变形抗力。在这里还要指出，当高温时由于合金钢一般熔点部较低，因而合金钢变形抗力可能大为降低，例如，高碳钢、硅钢等在高温时甚至比低碳钢还要软。
24、3 导热系数 随着钢中合金元素和杂质含量的增多，导热系数几乎没有例外地都要降低。钢的导热系数还随温度而变化，一般是随温度之升高而增大，但碳钢在大约800以下是随温度之升高而降低。铸造组织比轧制加工后的组织的导热系数要小。故在低温阶段，尤其是对钢锭铸造组织进行加热和冷却时，应该特别小心谨慎。此外，合金钢的导热系数愈低则在铸锭凝固时冷却愈加缓慢因而使枝品愈加发达和粗大，甚至横穿整个钢锭，这种组织称为往状晶或横晶。这种柱状晶组织可能本身并不十分有害，但由于不均匀偏析较重，当有非金属夹杂或脆性组织成分存在队则塑性降低，轧时易开裂。故在制定工艺规程时应加注意。4 摩擦系数 合金钢的热轧摩擦系数一般都比较
25、大，因而宽展也较大。这可能主要是因为这些合金钢中大都合有铬、铝、硅等元素。含铬高的钢形成粘固性的氧化铁皮，使摩擦系数增加，宽展加大。同样含铝、硅的钢的氧化铁皮也较粘而软，因而摩擦系数也较大。但与此相反，含铜、镍和高硫的钢则使摩擦系数降低。合金钢的摩擦系数和宽展的这种变化，在拟订生产工艺过程和制定压下规程时必须加以考虑。5 相图形态 合金元素在钢中影响相图的形态，影响奥氏体的形成与分解，因而影响到钢的组织结构和生产工艺过程。例如，铁素体钢和奥氏体钢都没有相变，因而不能用淬火的方法进行强化，也不能通过相变改变组织结构，而且在加热过程中晶粒往往容易粗大。碳素钠及普通低合金钢一般皆属于珠光体钢，不可能
26、是马氏体、奥氏体或铁素体钢。其实碳素钢也可以说是一种合金钢，碳也有升高相图中A4点和降低A3点的作用，所以高碳钢的生产工艺特性一般相近于合金钢，而低合金钢则与碳素钢相接近。由此可见，了解一种相图变化规律和特点，是制订好该种钢的生产工艺过程及规程的必要基础。6 淬硬性 合金饲往往较碳素钢易于淬硬或淬裂。除Co以外，合金元素一般皆使奥氏体转变曲线往右移，亦即延缓奥氏体向珠光体的转变，降低钢的临界淬火速度，甚至如马氏体钢正常化的冷却速度下也可得到马氏体组织。这样对于塑性较差的钢也就很容易产生冷却裂纹(冷裂或淬裂)。由于合金钢容易淬硬和淬裂，因而在生产过程中使时常采取缓冷、退火等工序，以消除应力及降低
27、硬度以便于清理表面或进步加工。7 对某些缺陷的敏感性 某些合金钢比较倾向于产生某些缺陷，如过烧、过热、脱碳、淬到、白点、碳化物不均等。这些缺陷在中碳钢和高碳钢中也都可能产生，只不过是某些合金钢由于合金元素的加入就对于某些缺陷更为敏感。83 轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响 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筏程虽然各不相同，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。1）原料选择）原料选择 原料尺寸、形状和质量的选择对轧机生产能力、产品质量、产品成本有很大影响。原料尺寸确定对轧钢机和附属设备选择、车间平面有很大关系。生产的品种
28、不同所要求的原料也不同，对供料车间的影响很大。钢锭、连铸坯尺寸选择要考虑开坯原料尺寸和产品尺寸倍尺。连铸坯与其它坯料的比较连铸坯的断面形状和规格的确定：炼钢炉容量、轧机组成、轧材品种和质量要求。考虑：铸机生产能力与炼钢及轧钢能力的相匹配；铸坯断面规格与轧机所需断面原料及产品规格相匹配。连铸坯内部缺陷：内部和表明缺陷。主要受浇注温度、钢水成分、连铸拉速二冷区强度、电磁搅拌等因素的影响。2）原料轧制前的准备）原料轧制前的准备 原料准备主要包括三个方面：表面状态、内部组织和几何尺寸。表面状态（去除表面缺陷）方法 用风铲铲除有缺陷部位 有气体吹割器处理 用刨光或车光的方法剥皮 用砂轮研磨 3）金属加热
29、）金属加热 金属的加热是工艺过程的一个主要工序。加热设备和加热制度的好坏对提供生产能力和改善产品质量有着直接的影响。轧前对金属进行加热具有为轧制准备材料及其组织的目的。设计中加热工艺的确定主要在于加热制度的选设计中加热工艺的确定主要在于加热制度的选择以及燃料选择、炉型结构和辅助设备选择。择以及燃料选择、炉型结构和辅助设备选择。加热制度加热制度包括加热速度、加热温度、加热时间、装炉温度。加热速度：金属加热速度应根据在该温度范围内金属的塑性、导热性来确定。一般加热钢锭、钢坯分为两个时期：第一时期：低温带加热时期 第二时期：高温带加热时期 第一时期由于金属导热性、塑性差容易造成金 属内外层温差过大而
30、导致热应力过大。容易造成裂纹等缺陷。在此阶段合金钢则采取慢速加热慢速加热。第二阶段是指当金属加热到700800以后，这时金属的塑性、导热性显著增加，热应力减少，故可以快速加热快速加热到出钢温度。加热速度的正确选择对提高加热设备的能力，减少金属烧损和降低燃料消耗有很大意义。加热时间：加热时间取决于很多因素。一般均采用经验数据和经验公式计算：道布罗霍托退公式：KDD 加热时间 D钢材的厚度（圆材为直径）K系数 碳钢10 高合金钢20 加热时间分两个阶段：从0550和从8501200，碳钢两阶段均为5，合金钢分别为13.3和6.7。齐西柯夫公式：ZCB 式中：Z加热时间，小时 B钢锭或钢坯断面的直径
31、或边长 C修正系数 钢 种 系 数 碳素钢 0.100.15 合金结构钢 0.150.20 高合金结构钢和特殊钢 0.200.30 高合金工具钢 0.300.40 加热温度：应保证轧制时金属有足够的塑性。一般加热温度多根据金属相图来确定。为防止过烧、过热，加热最高温 冷装炉时加热时间和加热速度 度应低于固相线100150。同时，确定加热温度也必须根据轧制工艺特点，现场实际数据。4)轧制：金属轧制是轧钢车间工艺过程最主要组成部分。轧制是以金属可塑性为基础，用压力加工方法得到各种尺寸和断面形状以及不同机械和物理性能的轧制品。轧制完成的任务：（1）致密钢质，使成品钢材整个体积均匀化。（2）破坏钢锭的
32、初次组织，提高金属的机械物理性能。（3）获得形状和尺寸符合国家标准所需的钢材。轧制目标：以最小的能量消耗，高质量的产品和最大产量。在设计中要达到以上目标，必须合理地制定 碳钢、合金钢的轧制工艺。最主要的是掌握金属和合金的塑性加工工艺性能。塑性加工工艺性能主要包括：塑性、变形抗力和对应力敏感性与造成缺陷的趋势。金属变形程度：确定道次变形系数大小和各道次分配对轧机产量、产品质量有决定性影响。孔型形状、金属塑性、金属变形抗力、咬入角和轧槽磨损等是确定在该道次内金属最大可能变形的主要因素。轧制速度：轧制速度由轧钢机生产率、轧机结构、轧制品种、轧机机械化和自动化程度以及轧制工艺过程本身决定。轧钢机生产率
33、：提高轧制速度是提高轧机生产 率的主要途经。提高轧制速度，减少了轧制节奏时间，可增大原料重量。提高轧制速度，充分利用金属的高温塑性，有利于减少电能消耗和轧槽磨损。轧机结构：轧制速度的提高相应地要求轧机强度、稳定性、驱动力相应地提高。另外一方面，轧制速度的提高受到设备结构的限制。轴承、设备控制精度等。轧制品种：包括钢种和几何尺寸形状 钢种：主要指轧制速度对金属塑性的影响，实验表明：金属塑性很少限制轧制速度。几何尺寸和形状：轧件长、轧制速度低往往造成头尾温差大，尺寸公差不符。提高轧制速度，利用金属的变形潜热。轧机机械性能和自动化程度：人工操作的轧钢机，轧制速度往往受到人工操作的限制，轧钢机的机械化
34、和自动化将有利于大大提高轧制速度。咬入条件：提高轧制速度往往受到咬入条件的限制。一般低速轧制所容许的咬入角比高速轧制时所容许的大。轧制温度制度：轧制温度制度是指开轧温度和终轧温度。决定温度制度的主要依据：在某一温度下最好的塑性指标，以取得最大的变形程度。在某一温度下的最小变形抗力，以保证最小的能量消耗。温度和摩擦系数的关系，保证顺利咬入或得到最小的能量消耗。温度条件对机械性能的影响，以保证获得高质量的产品。晶粒大小和温度关系的变化规律，以保证获得高的质量产品。燃耗和电耗相加最小，取得最小的工序能耗。控轧、控冷工艺的应用。除此以外，选择温度制度还必须考虑金属表面质量、轧辊磨损、轧后金属精整和处理
35、。轧制力：轧制力是确定轧制工艺参数之一。影响轧制力大小的因素有：钢种、加热温度和变形程度、摩擦系数、变形区几何形状和尺寸。决定轧制力大小方法：计算法和直接测定法。PPcF 式中：Pc平均单位压力 F接触面积 5)轧件的冷却：成品钢材的冷却满足以下各项要求：应保证钢材冷却到最低温度，保证矫直时不因热应力而产生弯曲。钢材的温度降至可以进行以后的各种精整工序 达到的温度能保证所需的金属组织而不引起外部缺陷或内部缺陷。轧件冷却过程中主要是参数冷却速度和冷却温度制度。普通的钢种冷却速度，采取空冷和强制通风。对于某些钢种为防止轧制后网状碳化物析出，采用喷水冷。对于某些钢号，为防止白点的产生采用缓冷。钢材精
36、整：精整工序对保证产品质量、降低金属消耗具有重要的位置。精整工序根据产品的不同，其中主要包括：矫直、切断、酸洗、热处理、表明镀层、其他机械加工（钢轨铣头、钻眼）9 连续铸钢及其与轧制的衔接工艺 9.1 连续铸钢技术1立式立式2立弯式立弯式3多点弯曲的立弯式连铸机4带直线段弧形连铸机5弧形连铸机6多半径椭圆形连铸机7水平连铸机连铸机类型连铸机类型（续）连铸机类型(续）连铸机的组成连铸坯类型 断面形状除了一般常用的方坯（大方坯和小方坯）、矩形坯、圆坯和板坯之外，有八角形坯、工字坯、H型钢坯等。其断面尺寸，方坯最小断面为8080mm，最大断面达400500mm 板坯最大尺为3042640mm9.2
37、连铸与轧制的衔接工艺 连铸与轧制的连续衔接匹配问题包括产量的匹配、铸坯规格的匹配、生产节奏的匹配、温度与热能的衔接与控制以及钢坯表面质量与组织性能的传递与调控等多方面的技术，其中产量、规格和节奏匹配是基本条件，质量控制是基础，而温度与热能的衔接调控则是技术关键。9.2.1 钢坯断面规格及产量的匹配衔接产量的匹配 连铸单炉浇注的时间T为：为实现连铸与轧制过程的连续化生产，应使连铸机生产能力略大于炼钢能力，而轧钢能力要略大于连铸能力(例如约大10)，才能保证产量的匹配关系。9.2连铸与轧制衔接模式及连铸连轧工艺 方式1：连续铸轧工艺（ISP）方式1：连铸坯直接轧制工艺（CC-DR）方式2：连铸坯直
38、接热装轧制工艺（CC-DHCR或HDR）也称高温热装炉轧制工艺 方式3、4：低温热装工艺（CC-HCR）方式5：常规冷装炉轧制工艺 方式1、1、2 连铸连轧（CCCR）方式2、3、4 连铸坯热装（送）轧制工艺连铸坯热送热装和直接轧制工艺的优点 1）利用连铸坯冶金热能，节约能源消耗。2）提高成材率，节约金属消耗。3）简化生产工艺流程，减少厂房面积和运输各项设备，节约基建投资和生产费用。4）大大缩短生产周期。5）提高产品的质量。实现连铸连轧工艺的主要技术关键 1)高温无缺陷铸坯生产技术；2)铸坯温度保证与输送技术 3)自由程序(灵活)轧制技术；4)生产计划管理技术 5)保证工艺与设备可靠性的技术等
39、多项综合技术。图96为连铸一连轧工艺与主要技术示意图，由图可见，要实现连铸与轧制有节奏地稳定均衡连续化生产，这5个方面的技术都必须充分发挥作用。因此也可以广义地说，这些技术都是连铸与轧制连续生产的衔接技术。但其中在连铸与轧制两工序之间最明显、最直观的衔接技术还是铸坯温度保证与输送技术。但其中在连铸与轧制两工序之间最明显、最直观的衔接技术还是铸坯温度保证与输送技术。9.2.3 铸坯温度保证技术 提高铸坯温度主要靠充分利用其内部冶金热能，其次靠外部加热。后者虽是常用手段，但因时间短，其效果不太大，故一般只用做铸坯边角部补偿加热的措施。保证板坯温度的技术 (1)争取铸坯保持更高更均匀的温度，用液心凝
40、固潜热加热表面的技术，或称为末凝固再加热技术。(2)连铸钢坯的输送保温技术 为防止连铸坯在连铸机外部的运送过程中的散热降温，使用如图所示的固定保温罩和绝热辊道。由于运输车可使板坯边部在高温绝热箱内得到均热，因此，对于远距离连铸连轧工艺，运输车优于辊道。(3)板坯边部补偿加热技术 1)连铸机内绝热技术已被广泛采用，以提高板坯边部温度，这种绝热技术与烧嘴加热技术相结合，就可以防止板坯边部过分冷却。该项技术对必须严格控制氯化铝(AlN)沉淀的钢种特别有效。另外，与常规连铸相比其板坯边部温度提高约200。2)在火焰切割机附近采用板坯边部加热装置重点问题连铸及连铸一连轧工艺与传统模铸热扎工艺比较有何优越性?连铸与轧制的衔接模式及主要关键技术有哪些?试依据轴承钢的主要技术要求与钢种特性，分析拟订其生产工艺过程。组织轧钢生产工艺过程主要依据是什么？制定U75V重轨、J55石油套管、SS400热轧薄板生产工艺制度？如何采用“能耗法”设计钢板轧制规程？钢板辊型设计的原则是什么？考虑的因素有哪些？在钢板连轧生产过程中，精轧机组速度锥如何设计？连铸与轧制的连续衔接主要解决哪些匹配问题？变形程度与应力状态对产品组织性能有何影响？
