第一轧制原理 1概述 金属材料的产量和技术含量是一个国家国民经济实力的重要标志,是工业、农业、国防和科学 技术现代化的基础。在金属材料的生产总量中,除了一小部分采用铸造和緞造等方法直接生产成品 外,90%以上都需经过轧制成材。 11产品及应用 随着世界经济迅猛发展,轧制产品应用范围不断扩大,品种规格已达数万种之多。按其用途可 分为建筑用材、结构用材、机械制造用材等多种轧制产品;按其材质可分为钢材以及铜、铝、钛等 有色金属与合金材料;按其断面形状特征可分为板带材、型线材、管材及其它特殊轧材等。由于轧 制工艺突出特点表现在产品断面形状的多样性,以此为分类标准对轧材进行分类。 (1)板带材 这是一种宽度(B)与厚度(H)比值很大的扁平断面钢材,包括板片和滞带卷,是应用最为厂`泛 的轧制产品。在发达国家,板带材占钢材的比例多达509~60%以上,有色金属与合金的轧制产品 主要是板带材 板带产品的分类见表1-1。按轧制方法可分为热轧板带和冷轧板带;按产品尺寸规格可分为中 厚板、薄板、带材、箔材等;按用途可分为造船板、汽车板、锅炉板等。各种板带宽度与厚度的组 合已超过5000种以上,宽度对厚度的比值达10000上。异型断面板、变断面板等新型产品不断涌 现,铝合金变断面板材、筋壁板等在航空工业中广为应用。板带钢不仅作为成品钢材使用,也可用 以制造弯曲型钢、焊接型钢和焊接管等产品。 表1-1板带产品分类 轧制方法 按尺寸规格分类(板厚/mm) 4~20 造船、焊管坯、锅板、装甲板、桥梁板、 20-60 容器板、运输工具板、其它用途板 特厚板 1-4 汽车、电机、变压器、仪表、外壳、家用电 2-4 轧 2)型材 型材的品种繁多,主要用轧制方法生产,一般占钢材总量的309%~35%,俄罗斯和我国已占到 50%以上。按型钢应用范围可分为常用型钢(方钢、圆钢、扁钢、角钢、槽钢和工字钢、H型钢等) 及专用型钢(钢轨、T字钢、球扁钢、窗框钢等),如表1-2所示。按型钢的断面形状可分为简单 断面型钢(图1-1(a)、(b)。由于有色金属及其合金般熔点和变形抗力较低,对尺寸和表面要 求较严,故绝大多数采用挤压方法生产,仅在生产批量较大,尺寸和表面要求较低的中、小规格棒
篇轧制原 材、线坯和简单断面型线材时才采用轧制方法生产。 表1-2部分热轧型钢分类 按断面形状分类 分类 表示方法 规格范围 4.6~1 钢筋,二次加工原料 机械制造及零件 30~ 机械零件,锉刀 等边角钢 边长的1/10 N2-N25 金属结构件及 不等边角钢长边长短边长的110 N2.51.6 建筑桥梁等 N2516.5 工字钢 楼高的110 (80-60863 建筑,金属结构等 腰高的110 (50~4005#~40# 车辆制造等 5~2438~7580~120 轻轨,重轨,吊车轨 20-400 Z字钢 60~310 结构件,铁路车辆 用型钢 球扁钢 宽度×厚度 告船阳 宽度+序号 钢窗用 (3)管材 轧制方法主要用于生产无缝管材,被广泛应用于国民经济各部门,生产量大约占到钢材总产量 的8%~16%无缝管的断面一般为圆形,也有方形、矩形、椭國形等多种异形管材及变断面管材(图 1-2)。按轧制制度的不同,可将其分为热轧无缝管和冷令轧无缝管。热轧方法主要用于生产塑性较好 强度较低易变形金属管;冷轧方法主要用于生产塑性低,强度高难变形金属管。按无缝管的用途不 同,可将其分为石沺管、锅炉管、热交换管、轴承管以及一部分高压输送管道等;按管端状态可分 为光管和车丝管;按外径和壁厚之比可分为特厚管、厚壁管、薄壁管和极薄壁管等。管材的规格一 般用直径×壁厚表示,热轧法可生产27~660×2,0~800mm的管材;冷轧方法可轧出φ0.2 3000×0001~600mm的管材。 (4)特殊形状轧材 特殊形状轧材是指用纵轧、横轧、斜轧等特殊轧制方法生产的各种周期断面及特殊形状轧材 如车轴、变断面轴、钢球、齿轮、丝杠、车轮和轮箍、内螺纹管以及双耳管等。 2产品标准和技术要求 轧材技术要求是为满足客户按用途提岀的使用要求,对轧材提岀的必须具备的规格和技术性能。 体现为产品标准,例如形状、尺寸、表面状态、机械性能、物理化学性能、金属内部组织和化学成 分等方面的要求。由于各种轧材使用范围不同,产品标准也各不相同。如美国US.标准、德国DIN 标准、日本JS标准、中国GB(国标)、YB(冶标)、企标等。有的标准应用较广泛,在国际上采 用,称之为国际标准。当然也可以由供需双方制定相互认可的临时协议标准。轧材产品标准主要包 括以下内容:
三角钢 等边角钢 不等边角钢 图1-1部分型钢示意图 (a)简单断面型钢:(b)复杂断面型钢 回△O 00◇20 图1-2异型钢管示例 (1)品种规格主要规定轧材形状和尺寸精度方面的要求。形状狀方面要求形状正确,消除断面 歪扭,长度上弯曲不直和表面不平等;尺寸精度方面要求轧材轧后尺寸及偏差,它是根据使用要求 确定的,超过要求范围造成金属浪费,低于要求范围满足不了性能上的要求。提倡负公差轧制,因 为可以节约金属,同时能减轻金属结构的重量。但有些需进步加工处理的钢材,常按正偏差轧制。 (2)产品技术要求产品技术要求根据轧材不同而不同,一般有表面质量要求、组织结构、化 学成分及性能等要求,同时还包括某些试验方法和试验条件。表面质量主要是指表面缺陷的多少, 表面光洁、平坦程度,如表面裂纹、结疤、重皮、氧化铁皮等。它们直接影响到轧材的使用性能和 寿命;由于轧材性能主要取决于轧材的组织结构及化学成分,因此在技术条件上规定了化学成分, 同时还提出诸如晶粒度、轧材内部缺陷、杂质形态及分布等金属组织结构方面的要求;轧材性能要 求一般指轧材强度、塑性和韧性等机槭性能以及弯曲、冲压、焊接等工艺性能,还有磁性、抗腐蚀 性等特殊物理化学性能,有时还要求硬度及其它。这些性能可以由拉伸试验、冲击试验及硬度试 确定 3)验收规则验收规则是验收时的些规定。比如需要进行的试验内容,做试验时的取样部 位,试样形状和尺寸,试验条件及方法等;轧材交货时的包装、标志方法以及质量证明书的内容等; 某些特殊轧材还规定了特殊的成品试验要求等 应该指出,技术条件是钢厂组织生产的法规,国际标准、部颁标准等只是说明某种产品的一般 要求或最低要求。为了加强企业产品竞争能力,在企业内部往往有内控标准,企业采用某种工艺使 产品在某一方面达到更高的水平,从而使用户更满意,因而提高了企业的声誉,扩大了市场,取得 了更好的经济效益。随着产品要求的提高,生产水平的提高,标准也在不断修改、补充和提高。 13轧材生产方法 轧制过程是指被轧制的金属体(轧件)借助于旋转轧辊与其接触摩擦作用,被曳入轧辊的缝隙
第一篇轧制原理 间,再在轧辊压力作用下,使轧件在长、宽、高三个方向上完成塑性变形的过程。简而言之,是指 轧件由摩擦力被拉入旋转轧辊之间,受到压缩进行塑性变形的过程。通过轧制,使轧件具有一定的 形状、尺寸和性能。轧制方法目前人致可分纵轧、斜轧和横轧等方法。 (1)纵轧轧件在相互平行且旋转方向相反的平直轧辊或带孔槽轧辊缝隙间进行的塑性变形. 轧件的前进方向与轧辊轴线垂直(图1-3(a)。常见的机型有二辊轧机、三辊轧机、四辊轧机、 六辊轧机、多辊轧机、万能轧机等,广泛用于生产钢坯、板带材和型材产品。 (2)斜轧轧件在同向旋转且轴心线相互成一定角度的轧辊缝隙间进行塑性变形的过程。轧件 沿轧辊交角的中心线方向进入轧辊,在变形过程中,除了绕其轴线旋转运动外,还有沿其轴线的前 进运动,即旋转前进的螺旋运动(图1-3(b))。常见的机型有二辊和三辊斜轧穿孔机、轧管机等 广泛用于无缝管材生产 3)横轧轧件在同向旋转且轴心线相互平行的轧辊缝隙间进行塑性变形过程。在横轧过程中, 轧件轴线与轧辊轴线平行,金属只有绕其自身轴线的旋转运动,故仅在橫向受到加工(图1-3(c)。 常见的机型有齿轮轧机。 (4)特殊轧制所谓特殊轧制就是不能简单地用上述三种方法描述的轧制方式。比如周期式轧 管机,虽然它近似于纵轧,但与一般纵轧不同的是轧辊在做旋转运动的同时,还有在水平方向上的 移动,因而轧件的曳入方向与轧辊旋转方向相反,且轧制是周期性的。常见的特殊轧制方法还有车 轮及轮箍轧制、周期断面轴轧制、钢球轧制等。 轧辊 图1-3轧制方式示意图 a)纵轧;(b)斜轧;(c)横轧 14轧制工艺流程 把不同化学成分的钢锭或钢坯轧成具有一定断面形状和尺寸的钢材所经过的各种加工工序之总 和称为轧制生产工艺流程。由于各种轧制产品技术要求、工艺性能以及各生产厂具体情况的不同, 生产工艺流程也各种各样。 1.4.1轧材生产一般工艺流程 根据轧材材质的不同,主要有钢材轧制及有色金属轧制两大类。传统的轧钢工艺是以模铸钢锭 为原料,用初轧机或开坯机将钢锭轧成各种形状的钢坯,再通过成品轧机轧成各种轧材。直到现在 这种传统工艺仍然在一些国家钢材生产中占有较重要的地位。近三十年来,迅速发展起来的连续铸 钢技术,将钢水直接铸成一定形状与规格的钢坯,省去了铸锭和初轧等许多工序,在很大程度上简 化了钢材生产工艺流程。一般钢材工艺过程分为三种基本类型:碳素钢、合金钢及冷加工工艺流程; 有色金属及合金材料中以铜、铝及其合金的轧材应用较为~泛,主要是板带材
图1-4所示为碳素钢和低合金钢一般生产工艺流程。采用连铸坯生产系统,其特点是不需要大 的开坯机,无论是板带材或型材,一般都经一次加热轧出成品;采用铸锭的大型生产系统,其特点 是需要大型的初轧机,钢锭重量大,一般采用热锭作业及二次或三次加热轧制的方式。采用铸锭的 中型生产系统,其特点是一般有φ650~900mm-二辊或三辊开坯机,通常采用冷锭作业及二次加热 轧制的方式,锭重一般在1~4吨,可以生产碳素钢和合金钢钢材;釆用铸锭的小型生产系统,其特 点是通常在中、小型轧机上用冷小钢锭经一次加热直接轧制成材。合金钢的一般生产工艺流程在工 序上比碳钢复杂,包括铸坯的退火、轧制后的退火、酸洗等工序,有时采用锻造代替开坯轧制。钢 材冷轧生产一般工艺流程必须有轧制前的酸洗和退火相配合。 m 整」[整 的般生产工艺流程 142轧材生产基本工序及其对产品质量的影响 虽然各种轧材轧制工艺流程各不相同,各有各的特点,但它们都包含以下基本工序: 1421原料的选择 轧制过程常用原料有钢锭、钢坯及连铸坯等。近年来,有些小企业已开始使用压铸坯,但由于 生产能力较低,一般仅适用于小型企业及特殊钢生产线 钢锭是用钢水铸成的锭坯,按钢水脱氧程度不同,可分为镇静钢锭、沸腾钢锭和半镇静钢锭。 镇静钢锭是强脱氧,浇铸时镇静地凝固,形状上大下小,有保温帽。由于保温帽的存在,切损大, 消耗髙,但钢质好。一般适用J中碳钢、高碳钢、优质钢、合金钢及低合金钢,如果低碳钢浇铸成
篇轧制原理 镇静钢,会增加成本,影响经济效益。各种型钢、钢管等般用镇静钢;沸腾钢锭脱氧不完全,浇 铸时钢水在锭模内继续沸腾排出气体,形状上小下大,不带保温帽,无缩孔。故其成本低,金属消 耗小,但表皮致密,内部性柔软,所以适合于浇铸低碳钢,用于生产深冲薄板、钢板等焊接性能要 求高的轧材;半镇静钢兼有镇静钢和沸腾钢的优缺点,但浇铸技术较难,应用受到限制。钢锭的基 本形状有方形、扁形和圆形。钢板用扁锭,型钢用方锭,國形和多边形锭各部分冷却均匀,方便剥 皮,适用于轧制合金钢。需指出,以钢锭为原料是轧制的传统方法,除了某些钢种以外,已处于淘 汰之势 钢坯是把钢锭在初轧机或开坯机上进行开坯轧制,轧成各种形状及规格的半成品,作为进步 轧制的原料,称之为钢坯。钢坯的采用解决了炼钢生产与轧钢生产之间形成的钢锭形状选择的矛盾, 可用大锭轧制,压缩比大,并可中间清理,钢材质量好,成材率比用扁锭时高,钢种不受限制,坯 料尺寸规格可灵活选择。但需要初轧开坯,使消耗和成本增高。适用于大型全业,钢种、品种较多, 以及需要特殊规格钢坯的情况, 连铸坯可以作为各种轧机的原料。连续浇铸是把液体钢水从盛钢桶通过中间罐流入到结晶器 使钢水表面结晶,然后通过弧形辊道段,使钢液内部逐渐结晶,成为固态连铸坯。由于连铸取代了 铸锭和开坯两个工序,生产过程及设备得以简化:由钢水制成钢坯,连铸的收得率一般是96%~99, 与铸锭和开坯方式相比,对镇静钢来说,成材率可以提高15%,对半镇静钢来说,可提高7%-10%, 这对于成本昂贵的特殊钢和合金钢意义深远;由于省去了加热炉內再加热工序及开坯工序,可使能 量消耗减少14~-12,扩大连铸坯比重对丁缓解目前全世界能源紧张意义重大:与铸锭生产过程相 比,连铸可以实现机械化操作,表面好,材质均匀;但连铸操作难于控制,对钢水的冶炼条件要求 严格,目前还不能适用于全部钢种,断面尺寸也有限制。因此,连铸坯适用于大、中、小型联合企 业,品种较简单的大批量生产,受压缩比的限制,适用于生产小断面的轧材 1422原料的准备 原料表面可能存在结疤、裂纹、夹渣、折迭等各种缺陷,如果不在轧前加以清理,轧制中必将 不断扩大,并引起更多的缺陷,甚至影响钢在轧制时的塑性与成形。因此,为了提高钢材表面质量 和合格率,对于轧前原料及轧后成品都应该进行仔细的表面清理,特别是合金钢,要求更加严格 根据钢种、缺陷的性质与状态、产品质量的不同要求,采取的清理方法也不同。一般碳素钢和合金 钢局部清理采用人工火焰淸理,碳钢和部分合金钢大面积剥皮采用机械火焰淸理,碳钢和部分不能 用火焰清理的局部清理采用风铲清理,合金钢及髙硬度的髙级合金钢采用砂轮凊理,高级合金钢全 面剥皮采用机床刨削清理。合金钢在铸锭以后一般是采用冷锭装炉作业,让钢锭完全冷却,以便仔 细进行表面凊理,在清理之前往往要进行退火处理以降低表面硬度。对于碳素钢和低合金钢则应尽 量采用热装炉,或在轧前利用火焰清理进行在线清理,或暂不作清理而等待轧制以后对成品一并进 行处理。各种方法费用比较,砂轮清理是风铲淸理费用的3倍,而机床和火焰清理费用仅是风铲淸 理的1/2。 清理表面氧化铁皮的方法有机械法和化学法。机械清理如唢砂、弯折,金属损失少,不污染环 境,但表面清理不够彻底;化学清理法表面清理彻底,质量好,但弜动条件差,污染环境。化学淸凊 1电的的以阶小.防开图,的成示, 金钢粗大树枝状结晶组织,防止白点产生等。 142.3原料的加热 绝大多数轧材均采用热轧方法轧制,轧制之前必须进行加热。加热目的是使原料具有足够的塑 性,减小变形抗力,改善金属内部组织,易于轧制。把金属加热到单相奧氏体温度范围內进行轧制
原料内部既无组织应力,又有良好的面心晶格,对变形特别有利。原料加热,尤其是钢锭的加热可 使不均匀组织借助于扩散得到改善,有时甚至完全纠正铸锭的缺陷;在高于再结晶温度轧制时,不 存在加工硬化现象,变形抗力减小,能量消耗降低;原料良好的加热能减少轧辊和其它设备零件的 磨损,延长零件使用寿命,并能采用较大的压下量,减少轧制道次,提高轧机生产率。但是高温及 不正确的加热制度可能引起金属强烈氧化、脱碳、过热、过烧等缺陷,降低钢的质量,导致废品。 所以,金属加热的优劣,无论对钢材的质量、产量和操作,还是对技术经济指标都有很大影响,对 轧制生产有着极其重要的意义。加热优劣的关键是加热温度、速度及时间的确定 (1)加热温度 加热温度的选择主要是确保在轧制时金属有足够的塑性。根据合金相图、塑性图及再结旵图, 即所谓的“三图”定温的原则确定加热温度。对于碳素钢,最高温度应低于固相线NE线100℃~ 200℃(图1-5),必须充分考虑到过热、过烧、脱碳等加热缺陷产生的可能性。 加热温度偏高,时间偏长,会使奥氏体晶粒过分长大,引起晶粒之间结合力减弱,钢的机械性 能变坏,这种现象称为过热。过热的钢可以用热处理方法来消除其缺陷。加热温度过高,或在高温 下时间过长,金属品粒除了长得很粗大外,还使偏析或夹杂富集的晶粒边界发生氧化或熔化,在轧 制时金属经受不住变形,往往发生碎裂或崩裂,有时甚至一旦受到碰撞即刻碎裂,这种现象称为过 烧。过烧的金属无法补救,只能报废。过烧实质上是过热的进步发展,因此防止过热即可防止过 烧。随着钢中含碳量及某些合金元素的增多,过烧的倾向性也增大。高合金钢由于其晶界物质和共 析晶体特別容易熔化更易过烧。过热敏感性最大的是铬合金钢、镍合金钢以及含铬和镍的合金钢。 含碳量,% 图1-6加热速度示意图 1一加热高温区:2一轧有加热温度区;3一开轧温度区 1一加热速度不变;2一低、高温带不同的加热速度 4一临界点下的热加工温区:5一蓝脆性温度区 此外,加热温度愈高(尤其是900℃以上),时间愈长,炉内氧化性气氛愈强,生成氧化铁皮愈 多。氧化铁皮是金属本体以外的物质,其中80%为附着于金属本体的FeO,18%为附着于FeO上的 FeO3·reO,2%为reO,附在最外层。氧化铁皮除直接造成金属损耗外,还会引起钢材表面缺陷, 造成次品或废品。氧化严重时,还会使钢的皮下气孔暴露和氧化,经轧制后形成发裂。钢中含铬、 镍、硅、铝等成分会使形成的氧化铁皮致密,有保护金属及减少氧化的作用。加热时钢的表层所含 碳量被氧化而减少的现象称为脱碳。脱碳使钢材表面硬度降低,许多合金钢材及髙碳钢不允许有脱 碳发生。钢中含有钨、硅等促使脱碳发生 (2)加热速度 加热速度是指单位时间内钢的温度变化。加热速度应根据某温度范围內金属塑性和导热性来确 定。一般原料加热可分为三个时期,第一个时期是低温带加热时期。很多合金钢和高碳钢在500℃~
篇轧制原理 600℃以下塑性很差,如果突然将其装入高温炉中,或者加热速度过快,则由于表层和中心温度差过 大引起巨大的热应力,加上组织应力和铸造应力,往往会使钢锭中部产生“穿孔”开裂的缺陷(常 伴冇巨人响声)。因此加热导热性和塑性都很差的钢种,例如高速钢、高锰钢、轴承钢、高硅钢、高 碳钢等,应该放慢加热速度,尤其在600℃~650℃以下要特别小心。普通碳素钢和低合金钢,由于 塑性较好,导热性能也好,无论是钢锭还是钢坯一般均不限装炉温度 断面尺寸大小也影响着加热速度。厚料比薄料加热速度慢些。有些钢种加热到相变温度时将 产生很大的组织应力,因此在该温度要进行一段保温,进入第二个加热时期,即高温带加热时期, 金属加热到700℃~800℃以后,金属的导热性和塑性显著提高,可采取快速加热。应指出,加热时 应使金属均匀受热。加热速度示意图如图1-6所示。 (3)加热时间 加热时间指金属装炉后加热到轧制要求的温度所需要的时间。原料加热时间长短不仅影响加热 设备生产能力,也影响钢材质量,即使加热温度不过高,也会由于时间过长而造成加热缺陷。合理 的加热时间取决于原料的钢种、尺寸、装炉温度、加热速度及加热设备的性能与结构 原料热装炉时的加热时间往往只占冷装时所需加热时间的30%~40‰,大幅提高了加热设备生 产能力,降低了能源消耗。而且由于热装减少了重复冷却和加热过程,钢锭中内应力较少,因此, 只要条件可能,应尽量实行热装炉。需指出,热装炉是指在原料入炉后即可进行快速加热的原料温 度下装入炉内。一般碳钢的热装炉温度取决于其含碳量,含碳量大于04%者,原料表面温度应高于 750℃~800℃,含碳量小于04%者,原料表面温度可高于600℃C。含合金元素越多的钢,一般允许 热装的温度也越高。 关于加热时间计算,用理论方法目前还很难满足生产实际要求,主要还是依靠经验公式和实测 资料进行估算。加热设备除初轧厂和厚板厂采用均热炉及室状炉以外,大多数钢板厂和型钢厂皆采 用连续式炉,钢管厂多采用环形炉。在连续式炉内加热钢坯时,加热时间T为 式中k一考虑钢种成分及其它因素影响修正系数,见表1-3:S一原料厚度或直径(cm) 表1-3各种钢修正系数k 合金结构钢 k010-015015020 0.20030 0030-040 1424轧制 轧制是完成金属塑性变形的工序,它要完成精确成形和改善组织性能两大任务,是保证产品质 量最重要的环节 (1)精确成形 精确成形即要求产品形状正确、尺寸精确、表面完整光洁。对精确成形有决定性影响的因素是 孔型设计(包括辊型设计及压下规程)和轧机调整。由于变形温度影响到变形抗力,进而影响到轧 机弹跳、辊缝大小、轧辊摩擦等,从而影响到轧材尺寸精确度。因此,为了提高产品尺寸精确度必 须对工艺过程严加控制,不仅要求孔型设计及压下规程比较合理,还要尽可能保证轧制变形条件稳 定,主要是温度、速度及前后张力等条件稳定,实现轧制工艺过程高度自动控制,保证钢材成形高 精确度。 (2)钢材性能 改善轧材性能主要是改善钢材机械性能(强度、塑性、韧性等)、工芝性能(弯曲、冲压、焊 接性能等)以及特殊物理化学性能(磁性、抗腐蚀性能等)。决定钢材性能因素主要是热动力因素
包括变开温度、速度和程度。由于变形程度是由孔型设计和压下规程规定的,它们同样对轧材性能 有重要影响 变形程度由塑性力学可知,一般情况下,三向压应力状态对产品性能影响是最好的。变形程 度越大,三向压应力状态相对越强,钢材质量越好。因为铸锭或钢锭中,某些马氏体、莱氏体及奥 氏体等高合金钢锭,其柱状晶发达,并有稳定碳化物及莱氏体晶壳,甚至在高温平衡状态就有碳化 物存在,这种组织只依靠退火是无法破坏的,要以较大变形程度进行加工,才能充分破碎铸造组织, 使组织细密,碳化物分布均匀。对_般钢种,为了能改善其机械性能,也要有相当的变形程度,保 证一定的压缩比,使铸锭或铸坯组织得到改善,钢材组织细密。比如重轨压缩比往往达数十倍,钢 板要在5~12以上。从产量、质量观点出发,在塑性允许条件下,应该尽量提高每道次压下量,并 同时控制好终轧压下量,这主要是考虑钢种再结晶的特性。如果是要求细致均匀的晶粒度,就必须 避免落入使晶粒粗大的临界压下量范围内,使产品获得良好质量的同时,提高产量。 变形温度变形温度是由轧制温度决定的,轧制温度规程要根据有关塑性、变形抗力和钢种特 性相关参数确定,以保证产品正确成形,不出现裂纹,组织性能合格及力能消耗少。轧制温度的确 定主要包括开轧温度和终轧温度,最低开轧温度应该是终轧温度加上轧制过程中总温降数值,最高 开轧温度取决于原料最高允许加热温度 轧制钢坯时,由于下步还要继续轧制,往往并不要求一定的终轧温度,因而开轧温度应在不影 响质量前提下尽量提高。继续轧制钢材时,由于钢材对性能有要求,要有一定的终轧温度,那么开 轧温度必须以保证终轧温度为依据。考虑从加热炉到轧钢机有温降,开轧温度比加热温度低些。 终轧温度取决于产品技术要求中规定的组织性能,因钢种不同而不同。如果该产品可能在热轧 后不经热处理就具有这种组织性能,那么终轧温度选择便应以获得所需要组织性能为目的。在轧制 亚共析钢时,一般终轧温度应高于A3线约50℃~100℃(图1-5),以便在终轧后迅速冷却到相 变温度,获得细致晶粒组织,良好机械性能。究竞终轧温度应该比Ar3线高出多少?这在其它条件 相同的情况下,主要取决于钢种特性和钢材品种。对于含Nb、T、Ⅴ等合金元素低合金钢,由于再 结晶较难,一般终轧温度可以提高:;如果采用控制轧制或形变热处理,其终轧温度可以从大于Ar3 线到低于Ar3线,甚至低于Arl线(图1—5)。如果是共析钢,在热轧后还需进行热处理,终轧温 度可以低于Ar3线,但般总是避免Ar3线以卜温度进行轧制。轧制过共析钢时,热轧的温度范围 较窄,即奧氏体区域较窄,其终轧温度应不高于SE线(图1-5),否则在晶粒边界析出网状碳化物 不能破碎,使钢材的机械性能恶化。若终轧温度过低,低于SK线(图1-5),由于有加工硬化现 象,且随着变形程度的增加,显微间隙也增加,为随后缓冷及退火时石墨优先析出和发展创造了条 件,易于析岀石墨,呈现黑色断口。因此,共析钢终轧漲度比SK线高出100°℃~150℃ 变形速度变形速度与轧制速度变化规律相同,它首先影响到轧机产量,提高轧制速度是现代 化轧机提高生产率主要途径之一;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 和质量产生一定影响;变形速度的变化通过对摩擦系数的影响,还经常影响到钢材尺寸精确度等质 142.5钢材的轧后冷却 由于轧后钢材在不同冷却条件下会得到不同组织结构和性能,因此,轧后冷却制度对钢材组织 性能有很大影响。实际上,轧后冷却过程就是一种利用轧后余热的热处理过程,以此来控淛轧材性 能。热轧后钢材温度一般为800℃~900℃,冷却到常温,钢材有相变和再结晶过程,有时还发生弯 曲,所以热轧后钢材需要控制冷却速度和冷令却温度制度。显然,冷却速度或过冷度对奥氏体转化温 度及转化后组织将产生显著影响。随着冷却速度増加,由輿氏体转变而来的铁素体-渗碳体混合物 也变得越来越细,硬度也冇所提高,相应地形成细珠光体、极细珠光体及贝氏体等组织
篇轧制原理 根据产品技术要求和钢种特性,在热轧以后,应采用不同的冷却制度。一般在热轧以后常用冷令 却方式有水冷、空冷令、堆冷、缓冷等。冷却时还要力求冷却均匀,否则容易引起钢材扭曲变形和组 织性能不均等缺陷。 水冷包括在冷令床或辊道上喷水或喷雾冷却,或将钢材放入水池中,或将行进中钢材通过龙型水 管强冷令却。水冷通常在下列情况中采用:轧制亚共析钢要求细致均匀晶粒组织时用之;轧淛过共析 钢要求消除网状碳化物时用之;对表面氧化铁皮清除要求很高时用之;为提高冷床生产能力时用之。 显然,快速冷却要在保证不会产生任何缺陷钢材时才可以使用。 空冷令是在空气中冷却,不产生热应力裂纹。普碳钢、低合金高强度钢、大部分碳素结构钢、合 金结构钢、奧氏体不锈钢等都可以在冷床上空冷令。冷却速度一般可通过不同的气流及钢材排列疏密 程度调节。为防止冷却不均,各类钢在冷床上放置方法也不一样。 堆冷令及缓冷令是对要求较高强度、韧性和塑性的钢材,在冷令床上冷却到一定程度后,采取堆垛冷 却。这样,不仅可以减少泠冷令床负担,更主要是为了减少内应力,防止产生裂纹,并提高其塑性和降 低其哽度,以利于对表面缺陷的淸理。对于易产生冷裂的某些合金钢及高合金钢,堆冷甚至还可能 产生裂纹,必须采用极缓慢的冷令却速度,例如在缓冷坑或保温炉中冷却,甚至还需要在带加热烧嘴 的缓冷坑或保温炉中进行等温处理和缓冷。对于白点敏感性强的钢材,例如轴承钢、重轨等,也须 采用类似方法处理。 14.26精整 精整是工艺过程最后一个工序,根据产品不同,采取方式也不同,但都是为了保证正确形状和 尺寸而进行的。主要包括矫直、剪切、酸洗、热处理、表面镀层以及机加工等。矫直的主要目的是 使钢材平直,剪切的目的是切除不合格部分及切定尺,酸冼、镀层是为了获得良好的表面,热处理 是为了获得需要的组织性能要求,某些产品按特殊要求可有特殊的精整机加工。 143连轧工艺 连轧生产近十儿年来得到了很大的发展,在有色和黑色金属板带材生产中占有很重要的地位, 因为它具有生产率高、金属消耗少、产品成本低和质量高的特点。尽管这种生产方式带来了轧机设 备重量大、一次投资费用高和建设时间长等问题,但投产后,其巨人的生产能力远非其它单机生产 所能匹敌。 连轧可分为热连轧和冷连轧。在热连轧中又分为粗轧机组和精轧机组,其中粗轧机组又可分为 三种方式(表1-4):1)全连续式粗轧的道次数与串列式排列的轧机台数相等,即在每一台轧机 上只能轧制道,轧件自始至终无逆轧道次,因此可以釆用不可逆式轧机。这种连轧方式产量高 但轧机台数多,车间较长,投资大。2)半连续式:粗轧机组各轧机都是可逆式的,轧材在每一台轧 机上都往复轧制多道次。半连续式生产能力较全连续为低,但轧机台数可以大量减少,因此投资少, 车间也较短,在有色金属板材的热连轧中,多采用这种方式。3)四分之三连续式粗轧机组轧机的 台数介于全连续和半连续之间,因为全连续粗轧机组中的每一台轧机只轧一道,轧制时间非常短, 使粗轧机组和精轧机组的生产能力不相平衡,粗轧机组利用率不高。为了减少设备,缩短车间长度, 节约投资,故发展了四分之三连续式的新型布置。在热连轧中的精轧机组和冷令连轧机组中,一般不 分全连续和半连续式,目前都是全连续式 在连轧生产中,热连轧发展比较迅速,尤其近期,热连轧生产在各个方面有了很大的发展,突 出地表现在以下几个方面: 在提髙连轧机的产量方面有增大铸锭或板坯的重量,钢锭增至45吨,铝锭增至22吨;提髙轧 制速度,钢带热连轧速度达30米秒,有色金属带的热连轧速度达10米秒;增大轧机主电机的容
