《冶金生產(chǎn)認知實習》 配套PPT課件,冶金生產(chǎn)認知實習,《冶金生產(chǎn)認知實習》,配套PPT課件,冶金,生產(chǎn),認知,實習,配套,PPT,課件 項目七 軋鋼認知實訓 一、教學目標 1.理解軋制概念及軋材的分類,熟悉軋鋼生產(chǎn)的基本工藝流程,了解軋鋼機的結構組成。 2.能說出熱軋生產(chǎn)的基本工藝流程,能區(qū)別軋材的種類。 3.了解加熱的目的及加熱工藝,了解加熱爐的結構。 4.能夠說出加熱的目的及主要工藝參數(shù),能夠說出常見的加熱缺陷。 5.了解軋制的目的與要求,了解主要軋制工藝參數(shù),了解軋機的結構組成。 6.能夠描述軋制工藝流程;能夠認知軋機結構組成。 7.了解精整的任務,了解精整工藝與設備。 8.能夠說明不同精整工序的功能。 二、課時分配 本項目共4個任務，安排8課時。 三、教學重點 本項目從了解軋制的概念出發(fā)，簡單了解熱軋生產(chǎn)工藝的基礎流程及軋鋼機的基本結構；從加熱工序的設置目的出發(fā)，引出加熱設備和加熱工藝的設置； 從軋制工序的目的與任務出發(fā)，引出軋制設備與工藝布置；軋鋼精整工序的主要設備與功能。 四、教學難點 掌握熱軋生產(chǎn)工藝的基礎流程及軋鋼機的基本結構、加熱設備和加熱工藝的設置、軋制設備與工藝布置、軋鋼精整工序的主要設備與功能。 五、 教學內(nèi)容 任務一 軋鋼流程及設備認知實訓 相關知識 軋制概念、軋材的分類、軋鋼工藝流程、軋鋼機結構。 任務實施 一、軋制概念及軋材的分類 (一)定義 金屬坯料通過轉動的軋輥受到壓縮而進行塑性變形,使其斷面減小、形狀改變、長度增加,使金屬獲得一定組織和性能的加工方法。 (二)軋制分類 (1)按軋制方式分為縱軋、斜軋和橫軋。 ① 縱軋: 特點:工作軋輥旋轉方向相反,軋件的縱軸線與軋輥軸線垂直。它是軋制生產(chǎn)中應用得最廣泛的一種軋制方法,如各種型材和板帶材的生產(chǎn)。見下圖。 ② 斜軋: 特點:工作軋輥的旋轉方向相同,軋件的縱軸線與軋輥軸線成一定的傾斜角。用來生產(chǎn)管材和變斷面型材。見下左圖。 ③ 橫軋: 特點:工作軋輥旋轉方向相同,軋件的縱軸線與軋輥軸線平行。見下右圖。 (2)按加工時工件的溫度特征分: ① 熱軋: 定義:在進行充分再結晶的溫度以上所完成的加工。 熱軋目的:為了改善鋼材的組織和性能。 ② 冷軋: 定義:在不產(chǎn)生恢復和再結晶溫度以下進行的加工。 冷軋目的:為了得到表面光潔、尺寸精確、組織性能良好的產(chǎn)品。 ③ 溫軋: 定義:介于冷熱加工之間的溫度進行的加工。 目的:降低變形抗力,改善鋼的塑性。 (三)軋鋼在鋼鐵生產(chǎn)中的位置 由于鋼鐵材料經(jīng)過軋制后能獲得規(guī)定的形狀和尺寸,才能最終成為服務社會和生活的產(chǎn)品,所以軋鋼在整個鋼鐵生產(chǎn)中的最后。但毋容置疑,軋鋼在鋼鐵產(chǎn)業(yè)中處于龍頭地位,軋鋼生產(chǎn)時其他鋼鐵生產(chǎn)的風向標,引領著鋼鐵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向(下圖)。 二、軋材的種類 國民經(jīng)濟各部門所需的各種金屬軋材達數(shù)萬種之多。這些金屬軋材按金屬與合金種類的不同,可分為各種鋼材以及銅、鋁、鈦等有色金屬與合金軋材;按軋材斷面形狀尺寸的不同,又可分為各種規(guī)格的板材、帶材、型材、線材、管材及特殊品種軋材等。 (一)型鋼 型鋼常用于機械制造、建筑和結構件等方面。 型鋼的品種很多,按其斷面形狀可分為簡單斷面和復雜或異型斷面型鋼。簡單斷面型鋼:方鋼、圓鋼、扁鋼、六角鋼、三角鋼、弓型鋼、橢圓鋼等。復雜斷面型鋼:工字鋼、槽鋼、丁字鋼、鋼軌及異型斷面型鋼等。特殊端面型鋼:螺紋鋼、竹節(jié)鋼、犁鏵鋼、車軸、變斷面軸、鋼球、齒輪、絲杠、車輪和輪箍等。 (二)板帶鋼 板帶材是應用最廣泛的軋材。板帶鋼占鋼材的比例在各工業(yè)先進國家多達50%~60%。有色金屬與合金的軋材主要也是板帶材(下圖)。板帶材按制造方法可分為熱軋板帶和冷軋板帶。通過熱軋或熱軋后經(jīng)冷軋所獲得的產(chǎn)品,按橫斷面形狀和交貨形狀、產(chǎn)品尺寸,分為板材、帶材和箔材。 板帶鋼是用途最廣的鋼材,它不僅用于國防建設、國民經(jīng)濟各部門以及日常生活中。而且它也是制造冷彎型鋼、焊接鋼管和焊接型鋼的原料。 (三)鋼管 鋼管的用途也極廣泛,一般占總鋼材的8~15%,蘇聯(lián)占15%以上。它的斷面形狀一般是圓的,但也有扁的,方的以及其他異型斷面鋼管(下圖)。 如按用途可分為輸送管道用鋼管、鍋爐管、地質(zhì)鉆探管、軸承鋼管、注射針管等。按生產(chǎn)方式可分為無縫鋼管和焊接鋼管兩類。其中無縫鋼管也可冷軋和冷拔生產(chǎn)。圓鋼管的規(guī)格用外徑和壁厚表示,即D×S,外徑從0.1~4500mm,壁厚從0.01~100mm。 鋼管用途很多,它可以用作各種管道、地質(zhì)鉆探、氧氣瓶、金屬結構、機器零件和醫(yī)用注射針頭等。 (四)特殊類型鋼材 它包括周期斷面鋼材、車輪與輪箍以及用軋制方式生產(chǎn)的齒輪、鋼球、螺絲和絲桿等產(chǎn)品。 斷面形狀和尺寸沿長度方向作周期性變化的鋼材叫周期性斷面鋼材(下圖)。周期斷面鋼材又可分為縱軋的,橫軋的和斜軋的三類。周期斷面鋼材代替一部分機械加工的構件,因而能節(jié)約金屬、減少切削加工量,是很有發(fā)展前途的鋼材。用軋制方式生產(chǎn)的車輪、輪箍已用于鐵路機車車輛上。 三、軋鋼生產(chǎn)工藝流程 (一)軋鋼生產(chǎn)工藝流程及制定依據(jù) 軋鋼生產(chǎn)的工藝流程:從原料到軋成具有一定規(guī)格和性能的成品,中間經(jīng)過的一系列加工工序的組合。 組織軋鋼生產(chǎn)工藝過程首先是為了獲得合格的,即合乎質(zhì)量要求或技術要求的產(chǎn)品。擬定某產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝過程,就必須以該產(chǎn)品的質(zhì)量要求或技術要求作為主要依據(jù)。 組織軋鋼生產(chǎn)工藝過程的另一任務是在保證質(zhì)量的前提下努力提高產(chǎn)量。如何做到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗地生產(chǎn)出合乎技術要求的鋼材,仍是制定軋鋼生產(chǎn)工藝過程的總任務和總依據(jù)。 (二)典型產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程 1. 鋼軌生產(chǎn)工藝 (1)萬能軋機加熱和粗軋區(qū)域工藝與設備 鋼坯在加熱爐中加熱,達到出爐溫度由出鋼機托出爐,放到出爐輥道上。鋼坯經(jīng)高壓水除鱗進入第一架2輥可逆軋機,經(jīng)機前、機后推床翻鋼機翻鋼和移鋼,往復軋制(下圖)。軋件進入第二架2輥可逆軋機,經(jīng)機前、機后移鋼機移鋼,往復軋制,軋件被軋成初步形狀。 (2)萬能式鋼軌生產(chǎn)精軋區(qū)工藝與設備(見下圖) (3)鋼軌生產(chǎn)精整區(qū)(見下圖) 鋼軌探傷檢測中心:斷面尺寸檢測、平直度檢測、渦流探傷、超聲波探傷。 鋼軌加工:定尺鋸切、軌端鉆孔、軌端淬火。 2. 棒材生產(chǎn)工藝流程 連鑄方坯經(jīng)加熱爐加熱,后進入6架粗軋機進行平立軋制,經(jīng)飛剪切頭,進入中軋機軋制,飛剪切頭,進入精軋機軋制,飛剪切成一定長度,進入冷床冷卻,冷卻后搭捆運出。(見下圖) 3. 熱軋帶鋼生產(chǎn)工藝流程 熱軋帶鋼是將加熱好的板坯軋制成規(guī)定尺寸規(guī)格的帶鋼,卷成鋼卷(見下圖)。 (1) 粗軋機組 粗軋機:E1R1-可逆2輥軋機、E2R2-可逆4輥軋機。 粗軋機架數(shù):2架。 立輥軋機:單獨大立輥、附著式立輥粗軋。 除鱗: 高壓水壓力:12~22MPa,一般多數(shù)用到15MPa。 中間帶坯厚:30~40mm。 中間保溫裝置: ① 保溫罩:加熱保溫罩。 ② 熱卷箱:熱卷箱可起到保溫作用。但是更多的作用是可恒速軋制,縮短軋線長度,可減少精軋機數(shù)量等。 (2) 精軋機組: 四輥不可逆軋機:1~7機架,F1~F7。 機架間活套:低慣量電動、液壓、氣壓。 板型控制:厚度控制,液壓AGC,電動AGC。 凸度控制:彎輥、PC軋機、CVC軋機。 平直度控制:彎輥。 層流冷卻:1780mm 軋機數(shù)據(jù)。 型式:上、下管式層流。 冷卻有效長度:~91m。 總水量:約14400m3/h(上、下集管各7200m3/h)。 壓力調(diào)節(jié)裝置:機旁高位水箱。 (3)卷取機(下圖): 卷取機型式:全液壓三助卷輥地下卷取機。 卷取溫度:350~850℃。 卷取速度:max~20m/s。 穿帶速度:max~11m/s。 卷筒電機:1臺。 熱卷箱布置在粗軋機后,切頭飛剪前,將帶鋼頭部卷入內(nèi)部,帶鋼尾部卷在外層,卷完后,將帶尾頭剪切掉,并送入精軋機軋制。 從以上幾種鋼材的生產(chǎn)工藝流程可以看出,雖然根據(jù)產(chǎn)品的主要技術要求和合金的特性所確定的各種軋材的生產(chǎn)工藝流程各不相同,但其最基本的工序都不外是原料的清理準備、加熱、軋制、冷卻與精整和質(zhì)量檢查等工序。 任務二 加熱崗位實訓 相關知識 鐵碳平衡相圖、鋼鐵成分與組織。 任務實施 一、鋼加熱的目的與要求 (一) 加熱的目的 鋼在常溫狀態(tài)下的可塑性很小,因此它在冷狀態(tài)下軋制十分困難,在軋鋼之前,要將原料進行加熱,其目的在于提高鋼的塑性,降低變形抗力及改善金屬內(nèi)部組織和性能,以便于軋制加工。 (二)加熱的要求 (1)加熱溫度應嚴格控制在規(guī)定的溫度范圍,防止產(chǎn)生加熱缺陷。鋼的加熱應當保證在軋制全過程都具有足夠的可塑性,滿足生產(chǎn)要求,但并非說鋼的加熱溫度愈高愈好,而應有一定的限度,過高的加熱溫度可能會產(chǎn)生廢品和浪費能源。 (2)加熱制度必須滿足不同鋼種、不同斷面、不同形狀的鋼坯在具體條件下合理加熱。 (3)鋼坯的加熱溫度應在長度、寬度和斷面均勻一致。 二、主要加熱工藝參數(shù)確定 (一) 加熱溫度的確定 一般為了更好地降低變形抗力和提高塑性,加工溫度應盡量高一些好。但是高溫及不正確的加熱制度可能引起鋼的強烈氧化、脫碳、過熱、過燒等缺陷,降低鋼的質(zhì)量,甚至導致廢品。因此,鋼的加熱溫度主要應根據(jù)各種鋼的特性和壓力加工工藝要求,從保證鋼材質(zhì)量和產(chǎn)量出發(fā)進行確定。 加熱溫度的選擇應依鋼種不同而不同。對于碳素鋼,最高加熱溫度應低于固相線100~150℃;而鋼種不同,化學成份不同,加熱溫度也不同,與鋼的特性、組織有直接關系。很多鋼種的加熱溫度由實驗取得。加熱溫度的下限理論上應高于Ac3線30~50℃(見下表)。 (二) 加熱速度 鋼的加熱速度通常是指鋼在加熱時,單位時間內(nèi)其表面溫度升高的度數(shù),單位為℃/h。有時也用加熱單位厚度鋼坯所需的時間(min/cm),或單位時間內(nèi)加熱鋼坯的厚度(cm/min)來表示。 加熱速度愈大,爐子的單位生產(chǎn)率愈高,鋼坯的氧化、脫碳愈少,單位燃料消耗量也愈低。在操作中常常由于加熱速度控制不當,造成鋼的內(nèi)外溫差過大,鋼的內(nèi)部產(chǎn)生較大的熱應力,從而使鋼出現(xiàn)裂紋或斷裂。 在加熱初期,鋼坯表面與中心產(chǎn)生溫度差。為保證不出現(xiàn)加熱缺陷要考慮下列因素: (1)在加熱初期,限制加熱速度的實質(zhì)是減少溫度應力。加熱速度愈快,表面與中心的溫度差愈大,溫度應力愈大,這種應力可能超過鋼的強度極限,而造成鋼坯的破裂。 (2)對于塑性好的金屬,溫度應力只能引起塑性變形,危害不大。因此,對于軟鋼溫度在500~600℃以上時可以不考慮溫度應力的影響。 (3)允許的加熱速度還與金屬的物理性質(zhì)(特別是導熱性)、幾何形狀和尺寸有關,因此,對大的高碳鋼和合金鋼加熱要特別小心,而對薄材則可以任意速度加熱而不致發(fā)生斷裂的危險。 在加熱末期,鋼坯斷面同樣具有溫度差。加熱速度愈大,則形成的內(nèi)外溫度差愈大。這種溫度差愈大,可能超過所要求的燒透程度,而造成壓力加工上的困難。因此,所要求的燒透程度往往限制了鋼坯加熱末期的加熱速度。 (三) 加熱時間 鋼的加熱時間是指鋼坯在爐內(nèi)加熱至達到軋制所要求的溫度時所必須的最少時間,通常,總加熱時間為鋼坯預熱、加熱和均熱三個階段時間的總和。 鋼的加熱時間采用理論計算很復雜,并且準確性也不大,所以在生產(chǎn)實踐中,一般連續(xù)式加熱爐加熱鋼坯常采用經(jīng)驗公式： τ=CS 式中:τ———加熱時間,h；S———鋼料厚度,cm；C———每厘米厚的鋼料加熱所需的時間,h/cm。（對低碳鋼 C=0.1~0.15；對中碳鋼和低中合金鋼 C=0.15~0.2；對高碳鋼和高合金鋼 C=0.2~0.3；對高級工具鋼 C=0.3~0.4） (四)加熱制度 所謂加熱制度是指在保證實現(xiàn)加熱條件的要求下所采取的加熱方法。具體的說,加熱制度包括溫度制度和供熱制度兩個方面。一般加熱爐操作規(guī)程上規(guī)定的都是溫度制度。 具體的溫度制度不僅決定于鋼種、鋼坯的形狀尺寸、裝爐條件,而且依爐型而異。加熱爐的溫度制度大體分為:一段式加熱制度、兩段式加熱制度、三段式及多段式加熱制度。這里重點介紹三段式加熱制度。 三段式加熱制度是把鋼坯放在三個溫度條件不同的區(qū)域(或時期)內(nèi)加熱,依次是預熱段、加熱段、均熱段(或稱應力期、快速加熱期、均熱期)。 這種加熱制度是比較完善的加熱制度,鋼料首先在低溫區(qū)域進行預熱,這時加熱速度比較慢,溫度應力小,不會造成危險。當鋼溫度超過500~600℃以后,進入塑性范圍,這時就可以快速加熱,直到表面溫度迅速升高到出爐所要求的溫度。加熱期結束時,鋼坯斷面上還有較大的溫度差,需要進入均熱期進行均熱,此時鋼的表面溫度不再升高,而使中心溫度逐漸上升,縮小斷面上的溫度差。 三段式加熱制度既考慮了加熱初期溫度應力的危險,又考慮了中期快速加熱和最后溫度的均勻性,兼顧了產(chǎn)量和質(zhì)量兩方面。在連續(xù)式加熱爐上采用這種加熱制度時,由于有預熱段,出爐廢氣溫度較低,熱能的利用較好,單位燃料消耗低。加熱段可以強化供熱,快速加熱減少了氧化和脫碳,并保證爐子有較高的生產(chǎn)率,所以對許多鋼坯的加熱來說,這種加熱制度是比較完善與合理的。 這種加熱制度適用于大斷面坯料、高合金鋼、高碳鋼和中碳鋼冷坯加熱。 三、加熱爐 連續(xù)加熱爐是熱軋車間應用最普遍的爐子。鋼坯不斷由爐溫較低的一端(爐尾)裝入,以一定的速度向爐溫較高的一端(爐頭)移動,在爐內(nèi)與爐氣反向而行,當被加熱鋼坯達到所要求溫度時,便不斷從爐內(nèi)排出。 按溫度制度可分為:兩段式、三段式和強化加熱式。 按所用燃料種類可分為:使用固體燃料的、使用重油的、使用氣體燃料的、使用混合燃料的。 按空氣和煤氣的預熱方式可分為:換熱式的、蓄熱式的、不預熱的。 按出料方式可分為:端出料的和側出料的。 按鋼料在爐內(nèi)運動的方式可分為:推鋼式連續(xù)加熱爐、步進式爐等。 除此而外,還可以按其他特征進行分類。總的說來,加熱制度是確定爐子結構、供熱方式及布置的主要依據(jù)（下圖）。 連鑄板坯通過入爐輥道、裝鋼機裝入爐內(nèi),經(jīng)預熱段、加熱段、均熱段加熱,板坯達到出爐溫度,出鋼機將板坯放在出爐輥道上,送入軋機。板坯由步進梁移送,一步一步向前移動。 預熱段(溫度應力期):金屬入爐后,在加熱到500~550℃以前以較慢的速度加熱。鋼的加熱溫度低于700~800℃的加熱段稱為預熱階段。鋼錠(坯)在預熱階段表面與中心溫度差較大而產(chǎn)生很大的熱應力,因加熱鋼表面的溫度高,熱膨脹較大,中心的溫度低,熱膨脹較小,而表面與中心是一塊不可分割的金屬整體,所以膨脹較小的中心部分將限制表面的膨脹,使金屬表面部分受到壓應力;同時,膨脹較大的表面部分將強迫中心部和它一起膨脹,使中心受到拉應力。 加熱階段:溫度大于700~800℃時的加熱階段稱為加熱階段。鋼錠(坯)的溫度大于700~800℃時,其塑性顯著提高,預熱性也大多有所改善,不再會由于熱應力而形成裂紋。因此,加熱階段應采用快速加熱,以提高爐子的產(chǎn)量和減少鋼的氧化。 均熱階段:均熱階段的爐溫略低于加熱段,由于鋼錠(坯)在加熱段進行快速加熱,形成較大的內(nèi)外溫度差,這在軋制時使軋制壓力增大,而且由于不均勻變形(如鋼坯彎曲和附加內(nèi)應力)可能導致軋卡和內(nèi)裂。因此必須通過均熱階段,使軋件斷面溫度分布趨于均勻,它能改善合金鋼的質(zhì)量。例如偏析的硫化物可以得到一定的溶解和擴散,所以有較合理的加熱制度對提高鋼軋制的質(zhì)量,產(chǎn)量和節(jié)約能源消耗意義十分重大。 四、加熱缺陷簡介 (1)過熱 是鋼在爐內(nèi)加熱溫度過高或在高溫階段停留時間過長,使鋼的內(nèi)部形成粗大的晶粒,顯著降低晶粒間的結合力,造成鋼的機械性能變壞。過熱的鋼軋制時,表面會產(chǎn)生裂紋,(特別是棱角部位),使成品鋼材的機械性能特別是沖擊韌性降低。過共析鋼嚴重過熱,則會形成滲碳體的網(wǎng)狀組織。高合金鋼的過熱,可能在軋制一開始就產(chǎn)生龜裂。 (2)過燒 也是由于鋼在爐內(nèi)加熱溫度過高,或在高溫階段停留時間過長,鋼的內(nèi)部不僅形成粗大晶粒,而且晶界間的低熔點物質(zhì)開始熔化,同時,爐氣侵入使晶界氧化,破壞了晶間的結合,這種缺陷稱為過燒。鋼錠(坯)的過燒首先發(fā)生在棱角部位。過燒的鋼無法挽救,只能報廢。 (3)粘鋼 是指加熱溫度過高或加熱時間過長所引起鋼錠或鋼坯表面的熔化,使鋼坯(錠)之間粘上稱為粘鋼。在推鋼機進料的連續(xù)式加熱爐中,由于熔化的氧化鐵皮(熔點1300~1350℃)流入鋼坯之間的縫隙,在推鋼機推力的作用下,最后造成粘鋼。特別是鋼坯進入均熱后,溫度下降,氧化鐵凝固,鋼坯便牢牢地粘在一起,造成嚴重的粘鋼事故。防止粘鋼的主要方法是控制好加熱溫度,加熱時間和減少爐內(nèi)的過剩空氣。 (4)鋼的脫碳 是指爐氣中氧化性氣體與鋼的表面上碳的作用,降低表面層含碳量的現(xiàn)象。含碳高的鋼最容易脫碳,如高碳鋼、工具鋼、彈簧銅和滾珠鋼。脫碳會降低鋼材的表面硬度。高速鋼脫碳,會失去其紅硬性;彈簧鋼脫碳會降低彈性和縮短使用壽命。防止的方法是采用專門的保護氣體,避免加熱溫度過高,保溫時間過長,在高溫區(qū)快速加熱,爐氣保持中性或還原性氣氛,避免空氣吸入爐內(nèi)。 (5)氧化 是指爐氣中為氧化性氣體(O2、CO2、H2O、SO2)使鋼錠或鋼坯的表面氧化而形成氧化鐵皮。引起的原因是加熱時間長,加熱溫度高,特別是900~1000℃以后,氧化也越激烈,爐氣中氧化性氣體的濃度越大,氧化也越嚴重。鋼中某些合金元素如鉻、鎳、銅等對氧化有一定的抑制作用。防止方法是采用快速加熱的方法。使高溫集中在加熱段,采用微正壓操作,減少冷空氣從出鋼口吸入,在均熱段要采取減少空氣量,造成不完全燃燒,以獲得還原性或中性氣氛,這部分沒有完全燃燒的爐氣進入加熱段后,與加熱段的過?？諝饣旌线M行燃燒,促使加熱段溫度集中而均勻。 (6)加熱溫度不均勻 一般表現(xiàn)為鋼的上下面溫度不均勻,鋼的表面與中心溫度不均勻和鋼在長度或?qū)挾壬蠝囟炔痪鶆?。而造成原因有加熱和均熱時間不足,燃料分配不當,操作不當和爐子結構不良等。 任務三 軋制崗位實訓 相關知識 軋制工藝流程、軋機結構。 任務實施 一、鋼軋制的任務 (一) 在精確成型方面 要求產(chǎn)品形狀正確、尺寸精確、表面完整光潔。對精確成型有決定性影響的因素是軋輥孔型設計(包括輥型設計及壓下規(guī)程)和軋機調(diào)整。軋制條件(溫度和速度)的穩(wěn)定性和設備與工具的剛度、耐磨性與加工精度也直接影響成型的質(zhì)量。 目前軋制條件中,特別是溫度的波動,引起輥跳值的變化,從而影響產(chǎn)品精度。只有通過生產(chǎn)過程的自動化,實現(xiàn)自動檢測。自動調(diào)節(jié)和計算機控制才能最大限度地保持軋制條件的穩(wěn)定,以獲得最佳的軋制過程,從而獲得尺寸精確的軋件。 (二)鋼材的組織和性能方面 熱軋鋼材的組織和性能決定于變形程度、變形溫度和變形速度。 所謂變形程度主要體現(xiàn)在壓下規(guī)程和孔型設計中,而變形程度與應力狀態(tài)對產(chǎn)品組織性能影響很大。一般說來變形程度越大,三向壓應力狀態(tài)越強,對改善鋼的組織性能越有利。 變形溫度對鋼材組織和性能的影響很大,軋制溫度要根據(jù)有關塑性,變形抗力和鋼種特性的資料來確定,以保證產(chǎn)品正確成型,不出現(xiàn)裂紋,碳化物均勻分布,晶粒細化和力求消耗最低。軋制溫度主要指正確地確定開軋和終軋溫度。 變形速度或軋制速度主要影響到軋機的產(chǎn)量,因此,提高軋制速度是現(xiàn)代軋機提高生產(chǎn)率的主要途徑之一。但是,軋制速度的提高受到電機能力、軋機設備結構及強度、機械化自動化水平以及咬入條件和坯料規(guī)格等一系列設備和工藝因素的限制,要提高軋制速度,就必須改善這些條件。軋制速度或變形速度通過對硬化和再結晶的影響也對鋼材性能質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。另外,軋制速度的變化通過摩擦系數(shù)的影響,還經(jīng)常影響到鋼材尺寸精確度等質(zhì)量指標。 二、軋機結構與組成 軋機是鋼材軋制變形的核心設備,了解并掌握軋機的結構和組成對順序進行軋制操作具有十分重要的意義(下圖)。 在這里主要以二輥水平式軋機為例,介紹軋機各主要構成部分。 (一)機架(牌坊) 機架由兩個框架狀的軋機牌坊聯(lián)結而成。軋機牌坊的敞開部分做“窗”,在這個“窗”中安裝軋輥的軸承座叫。 通常高速線材粗軋機采用閉式機架,這是因為閉式軋機具有剛性大的優(yōu)點。二輥機架牌坊通常由鑄鋼鑄造而成,也可用厚鋼板焊接而成,后者的強度與剛性較好,并且具有體積小,重量輕的優(yōu)點(下圖)。 (二)軋輥 1. 軋輥基本結構 軋輥基本結構分為3個部分:即輥身、輥頸、輥頭,如下圖所示。輥身是軋輥與軋件直接接觸的工作部分,型鋼軋機的軋輥輥身是圓柱體,上面車有孔槽。輥頸是軋輥的支撐部分,軋輥是依靠輥身兩側的輥頸而支撐在軸承上。輥身和輥頸交界處由于斷面變化可能成為應力集中的地方,容易斷裂。所以,為了提高軋輥強度,交界處應有適當?shù)倪^渡圓角。軋輥的輥頭具有連接傳動接軸、傳遞軋制力矩的作用。 2. 軋輥直徑 粗軋機組軋輥輥身直徑一般為軋件平均高度的4~5倍,這不僅是為了有足夠的強度和剛度以及咬入能力,也是為了軋制時的變形滲透,以避免軋件端部出現(xiàn)由表面變形造成的雙叉魚尾狀,而在繼續(xù)軋制時發(fā)生頂撞入口導衛(wèi)的故障。如,大多以(120mm×120mm)~(160mm×160mm)斷面鋼坯為原料的線材粗軋機組的前4架軋機軋輥輥身直徑為530~650mm,后3~5架軋機軋輥輥身直徑為450~480mm(均指新輥)。 為保護正常軋制所必需的強度、剛度及咬入能力等條件,高速線材軋機中軋機組軋輥輥身直徑為:單線或雙線軋機D=350~380mm;三線或四線軋D=420~480mm。軋輥輥身長通常為軋輥直徑的1.8~2.0倍,對于懸臂輥軋機輥環(huán)寬約為輥環(huán)直徑的0.45倍。 (三)軋輥平衡裝置 軋輥平衡裝置起著平衡上輥及其軸承座重量的作用。有些高線廠使用了緩沖器,這是一種平衡彈簧,具有體積小、壽命長和使用方便等優(yōu)點。 (四)軋輥水平調(diào)整裝置 軋輥的水平調(diào)整包括軋機中心線的標高調(diào)整和上、下輥間距的調(diào)整。軋機中心線的標高通過改變下軋輥軸承座底部的墊塊厚度來調(diào)整;上下輥的最大間距(即備用軋輥在安裝進入機架前的輥間距值)是由改變上輥平衡器的墊片厚度來設定。隨著軋輥軋槽使用后的重新加工,軋輥直徑遞減,下軸承座底部的墊塊須逐漸墊高,而上輥平衡器的墊片則相應地要降低,以補償輥徑減小對軋機中心線標高的影響。這兩種墊片的設定安裝均在生產(chǎn)準備車間進行。在現(xiàn)場如發(fā)現(xiàn)下輥不水平或軋輥總成的高度過高,即上軸承座的上端過于接近機架窗口上沿,則可能是上述墊塊高度設定不正確所致。 (五)軋機的壓下裝置 軋機的壓下裝置是實現(xiàn)上輥壓下,調(diào)整輥縫的機構。壓下裝置的形式有電動壓下、液壓壓下、氣動壓下和手動壓下幾種。在高速線材軋機上多采用電動壓下或者氣動壓下形式,輔以手動壓下。電動和氣動壓下裝置的壓下調(diào)整速度快、省時省力,用于輥縫的粗調(diào);而手動壓下是用于對輥縫進行微量的精確調(diào)整。不論采取何種方式,均要求調(diào)整后,軋輥兩側的輥縫相等。粗軋機軋輥徑向調(diào)整量較大,一般為軋輥直徑的15%左右。 (六)軋輥的軸向調(diào)整裝置 軸向調(diào)整的目的是使軋輥沿軸向移動,實現(xiàn)上下軋輥的孔型對中一致,消除錯輥現(xiàn)象。軸向調(diào)整裝置采用軸承座端頭調(diào)節(jié)螺栓和側壓板兩種。調(diào)整方法是以某一個軋輥為基準,給另一個軋輥以作用力,使其沿軸向移動達到孔型對中一致。使用滾動軸承時,以增減軸承箱中止推墊片的厚度來調(diào)節(jié)軋輥的軸向位置。粗軋機組的軋輥軸向調(diào)整量為±2~3mm,這樣的調(diào)整量對于在線材粗軋中無不均勻的軋輥軸向磨損的對稱軋制,足以滿足裝配時的軋輥孔型對中調(diào)整。 三、軋制工藝與設備布置(以板帶鋼為例) (一) 除鱗 除鱗任務:將板坯表面的氧化鐵皮(初生和次生氧化鐵皮)去除干凈,以免壓入鋼板表面形成表面缺陷。 清除氧化鐵皮的方法:立輥破鱗+高壓水除鱗箱。 (二) 粗軋 任務:大幅度減小軋件的厚度,調(diào)整和控制寬度,清除一次氧化鐵皮(中間帶坯)。 設備組成: (1)軋機:二輥或四輥粗軋機,二輥布置在前。 (2)板坯寬度側壓設備。 布置形式如下: 現(xiàn)代熱連軋機的精軋機組大都是由6~8架軋機組成連軋,但粗軋機的布置形式不同。 (1)半連續(xù)式。粗軋機組由1架或2架可逆式軋機組成。 特點:道次靈活調(diào)整,設備投資小,可兼生產(chǎn)中厚板(復合生產(chǎn)線)。 適用范圍:產(chǎn)量要求不高,品種規(guī)格廣。 (2)全連續(xù)式。粗軋機組由6架軋機組成,每架軋制一道,全部為不可逆式,后兩架可(也可不)實現(xiàn)連軋。 (三) 中間保溫設備 作用:減少軋件在輸送輥道上的溫降。 保溫設備種類: (1)絕熱保溫罩。安裝在輥道的上方,利用逆輻射原理。 保溫原理:以耐火材料做成絕熱氈,受熱的一面覆以金屬屏膜,受熱時金屬膜迅速升至高溫,然后做為發(fā)熱體將熱量逆輻射返回給鋼坯。 特點:結構簡單、成本低,可停留8min待軋。 (2)補償加熱爐(器)。主要進行邊角補熱。 加熱方式:電磁感應加熱法、煤氣火焰加熱法、保溫罩加熱法。 (3)熱卷箱。安裝在粗軋機與精軋機之間。 作用及優(yōu)點: ① 保存熱量,減少溫降(成卷后表面積減少)。 ② 調(diào)頭尾,均勻板帶的頭尾溫度,提高厚度精度(精軋機可不用升速)。 ③ 起儲料作用,增大卷重,提高產(chǎn)量。 ④ 臨時存放,為后續(xù)工序小故障處理贏得時間(8~9min)。 ⑤ 使中間輥道縮短(節(jié)約廠房)。 (四) 精軋 1.主要設備組成及作用 (1)切頭飛剪(位于粗軋機組出口側,精軋除鱗箱前) 功能是將進入精軋機的中間帶坯的低溫和形狀不良的頭尾端剪切掉,以便帶坯順利通過精軋機組和輸出輥道,送到卷取機,防止穿帶過程中卡鋼和低溫頭尾在軋輥表面產(chǎn)生輥印。 (2)精軋機前立輥軋機(F1E,附著在F1精軋機前) 它的主要功能是進一步控制帶鋼寬度。該軋機具有一定的控寬能力,它的側壓能力最大可達20mm(帶坯厚度為60mm)。 2.活套裝置(支持器) (1)緩沖金屬流量的變化給控制調(diào)整以時間,并防止成疊進鋼,造成事故。 (2)調(diào)節(jié)各架的軋制速度以保持連軋常數(shù),當各種工藝參數(shù)產(chǎn)生波動時發(fā)出信號和命令,以便快速進行調(diào)整。 (3)帶鋼能在一定范圍內(nèi)保持恒定的小張力,防止張力過大引起帶鋼拉縮,造成寬度不均甚至拉斷。 (4)精軋最后幾個機架間的活套,可以通過調(diào)節(jié)張力控制帶鋼的厚度?；钐字С制髦饕须妱印鈩?、液壓和氣-液聯(lián)合四種。 任務四 精整崗位實訓 相關知識 金屬冷卻工藝、矯直工藝、產(chǎn)品標準等。 任務實施 一、精整工序的作用 精整工序四軋制車間的最后一道工序,是鋼材成品質(zhì)量的最后一道保障程序。近年來,隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展,各行各業(yè)對成品鋼材的質(zhì)量和品種要求愈來愈高,而鋼鐵企業(yè)本身也面臨降低成本,提高效率的巨大挑戰(zhàn)。精整操作是軋制生產(chǎn)工藝的最后一環(huán),也是成品質(zhì)量的最終保證。精整工序的工藝、裝備、工具以及鋼材的包裝加工和物流配送對鋼材產(chǎn)品的最終交貨質(zhì)量愈來愈重要。 二、中厚板精整工序簡介 1. 中厚板熱矯直 (1)矯直的目的 保證鋼板的平直度符合產(chǎn)品標準規(guī)定。 (2)矯直機的類型 中厚板的矯直設備可大致分為輥式矯直機和壓力矯直機兩種。如圖所示,輥式矯直機上下分別有幾根輥子交錯地排列,鋼板邊通過邊進行矯直。壓力矯直機有兩個固定支點支撐鋼板,壓板施加壓力而進行矯直。 (3) 矯直機的主要參數(shù) ①矯直溫度:鋼板溫度過高,在冷床上又會產(chǎn)生新的瓢曲和波浪形。鋼板溫度過低,鋼屈服強度上升,矯直效果不好,并且矯直后鋼板的殘余應力高,降低了鋼板的性能。一般規(guī)定為600~750℃之間。 ②矯直壓下量:壓下量過小,曲率值滿足不了變形要求。壓下量過大,易造成端部鉆輥事故。 ③矯直道次:取決于矯直效果。道次太少鋼板矯不平,道次太多影響軋制作業(yè)。一般為3~5道,多者7道(必須是奇數(shù))。 熱矯機設置在軋制線的軋機后方,它是矯直熱鋼板的。冷矯機在精整工序,矯直冷鋼板。熱處理矯直機通常設在熱處理爐的出口側,矯直經(jīng)過熱處理的鋼板。 (4)矯直缺陷及防止 ① 矯直浪型: 主要特征:沿鋼板長度方向,在整個寬度范圍內(nèi)呈現(xiàn)規(guī)則性起伏的小浪形。 產(chǎn)生原因:鋼板矯直溫度過高,矯直輥壓下量調(diào)整不當?shù)纫蛩卦斐伞? 處理方法:返回重矯或改尺。 預防措施:嚴格控制矯直溫度,正確調(diào)整矯直壓下量。 ② 矯直輥壓印: 主要特征:在鋼板表面上有周期性“指甲狀”壓痕,其周期為矯直輥周長。 產(chǎn)生原因:由于矯直輥冷卻不良,輥面溫度過高,使矯直輥輥面軟化,在喂冷鋼板時,鋼板端部將矯直輥輥面撞出“指甲狀”傷痕,反印在鋼板表面上。 處理方法:對輥面有傷痕的部位進行修磨,鋼板壓印用砂輪打磨可處理掉。 預防措施:不喂冷鋼板,并保證輥身有足夠的冷卻水,加強輥面維護。 2. 中厚板的冷卻 (1)冷卻方式 鋼材的冷卻是保證鋼材質(zhì)量的重要環(huán)節(jié),根據(jù)鋼材品種及鋼種的不同,冷卻方式可以采用自然冷卻(空冷)和控制冷卻兩種?？刂评鋮s又分為強制冷卻(風冷、水冷)和緩慢冷卻(堆冷、緩冷)等方式。 ①自然冷卻:自然冷卻指軋制終了后鋼材在冷床上自然空氣冷卻。當冷床有足夠的工作面積,而對鋼材的組織及性能又無特殊要求時,大都可以采用這種冷卻方式,例如普碳鋼。 ②強制冷卻:當冷床面積較小,或?qū)︿摬牡臋C械性能或內(nèi)部組織有一定的要求時,可采用強制冷卻。 ③ 緩慢冷卻:緩冷一般是為了讓鋼中有害元素氫得到擴散,冷卻高級特厚鋼板時使用緩冷裝置。 根據(jù)強制冷卻時的冷卻速度,又可將其歸納為以下兩種情況: a.噴霧冷卻:噴霧冷卻用特殊嘴頭使冷卻水變成霧狀水滴,用另一個嘴頭噴射出的壓縮空氣將細霧珠吹到鋼板上。 b.噴水冷卻:在鋼材上直接噴水的冷卻,這種方法的作用:提高冷床的利用率,提高鋼材的機械性能,還可以減少由于冷卻不均所產(chǎn)生的彎曲,帶鋼可于軋制后在輥道運行過程中立即進行噴水冷卻。 (2)冷床 主要用于冷卻特厚鋼板。 ①滑軌式冷床:這種冷床一般由具有一定距離的鋼軌(或灰口鑄鐵作成)和帶有撥爪的拉鋼機組成。 ②運載鏈式冷床:這種冷床是在滑軌式冷床基礎上,經(jīng)改革而成。它的特點是:鋼板下表面只與運載鏈接觸,并保持相對靜止,完全脫離滑軌,而運載鏈則托在滑槽內(nèi)。 ③輥式冷床:輥式冷床由滑軌式冷床改造而成,各輥子都是主動同步轉動的,順作業(yè)線布置,輥呈圓盤狀并相互交錯布置,故稱園盤輥式冷床。 ④步進式冷床。 ⑤離線冷床。 離線冷床不像在線冷床那樣邊傳送邊冷卻鋼板,而是固定在一個地方冷卻鋼板。用鋼架或滑軌排列成一個平臺,構造簡單。鋼板用橋式起重機或?qū)Ｓ玫蹙甙崛氚岢觥? (3)冷卻缺陷及防止 ① 鋼板瓢曲: 產(chǎn)生原因:鋼板在冷卻過程中,上下表面冷卻不均勻造成收縮不一致而產(chǎn)生。 特征:鋼板在縱橫方向同時出現(xiàn)同一方向的板體翹曲或呈瓢形。 處理方法:適當增加矯直機的壓下量,反復矯直,瓢曲嚴重的報廢;若數(shù)量較大,也可以采用?；癄t加熱后再矯直。 預防措施:嚴格執(zhí)行工藝標準,嚴格控制上下噴水量,使鋼板表面冷卻均勻,減少上下表面溫度差。 ② 組織缺陷: 產(chǎn)生原因:在終軋溫度較高又采用慢速冷卻時,易產(chǎn)生粗大的晶粒和混晶組織(粗細相混)。冷卻速度過快時又產(chǎn)生魏氏組織或表面產(chǎn)生馬氏體等急冷組織。 處理方法:控制冷卻速度,采用完全退火或正火處理(細化晶粒)。 ③ 殘余應力缺陷: 特征:鋼板表面裂紋或微裂紋。 產(chǎn)生原因:鋼板高溫冷卻時,因內(nèi)外冷卻速度不一致產(chǎn)生熱應力與鋼板在冷卻過程中內(nèi)外相變不一致而產(chǎn)生的相變應力相疊加后超過鋼板的強度極限時產(chǎn)生。 預防措施:嚴格控制臨界冷卻速度(防止相變應力),或采用堆冷緩冷工藝。 ④ 波形: 產(chǎn)生原因:由于鋼板熱塑性好、冷床滑軌間距過大產(chǎn)生。 預防措施:嚴格控制終冷溫度和終矯溫度。 ⑤ 劃傷: 產(chǎn)生原因:由于溫度高、強度低,下表面易劃傷。 預防措施:控制鋼板進入冷床的溫度。根本措施是改變冷床結構。 ⑥ 混號: 冷卻操作造成的混號事故主要是在床面上推混,即把兩個爐號的鋼推在一起,或在下床收集時造成;另外,跑號工沒有盯住最后一根也能造成混號。 一旦發(fā)生混號時,冷床應立即停止操作,迅速處理,如果混的不太厲害,可以用前后數(shù)根數(shù)的方法查找。如果混的利害,批量也多,則要先積壓起來,需要取樣化驗才能確認。 為了防止精整混號,首先跑號工應該盯住每爐鋼的最末一根,鋼材上冷床之前,一邊報告給冷床操作人員,一邊眼睛看住鋼材,確認上冷床無誤以后才可離開。冷床上一個床子最好放同一爐鋼,如果一床子同時放兩爐鋼時,應有明顯的標記隔開并且通知收集入庫人員。標牌工應及時檢查標牌,做到牌與物相符。 3. 翻板、表面檢查及修磨 (1)翻板機型式 中厚板廠在冷床后都安裝有翻板機。 翻板機的作用:為了實現(xiàn)對鋼板上、下表面的質(zhì)量檢查。 常見的翻板機的形式:有兩種形式,一種是曲柄式,一種是正反齒輪式。兩種方式中以曲柄式翻板機為好,它的優(yōu)點是翻板平穩(wěn)、噪音低、不會夾傷鋼板,而且能雙向翻板。 (2)工作原理 當一對曲柄機構轉動360°時,用兩組托臂使鋼板翻轉180°。由圖可以看出,當曲柄4按箭頭方向轉動時,托臂2便發(fā)生轉動與托臂1靠近夾住鋼板,當繼續(xù)轉動時,兩組托臂和鋼板一起豎起來,當距垂直面約5°~10°時,兩組托臂便開始相互平行,這種平行繼續(xù)保持到垂直面的另一側約5°~10°時,鋼板從托臂1翻到托臂2上。從此時開始,托臂便逐漸回到原來的位置。 4. 劃線與剪切 劃線的目的:為了將毛邊鋼板剪切或切割成合格的最大矩形。 劃線時應注意以下幾點: (1)對用扁鋼錠軋制的鋼板,一定要合理地劃出頭部縮孔部位的長度,以便切盡。一般要求劃在帽沿線下50mm 處。 (2)對有缺陷的部位、厚度不合格部位,要盡量讓開,不得劃入成品尺寸范圍。 (3)正常情況下,兩側邊的劃線寬度應基本一致。 (4)要考慮溫度的收縮量。 (5)劃線應依鋼板形狀而調(diào)整,力求獲得最高成材率。 劃線的方法:人工劃線,小車劃線和光標投射等多種方法。 小車劃線是利用架設在輥道上的有軌小車,在已擺正的鋼板上,根據(jù)板形和鋼板的寬度,用簡易機械手劃出縱橫粉線。 利用光標投射裝置(如激光發(fā)生器)將光線投射到鋼板上“劃出”兩道“線”,再利用對線機移動鋼板使其對線 剪切機的任務:切頭、切尾、切邊、剖分、定尺剪切及取樣。 中厚板生產(chǎn)中常用的剪切機形式有: (1)斜刀片式剪切機(通稱鍘刀剪) 斜刀片剪切機既適用于熱狀態(tài)也運用于冷狀態(tài)鋼板的剪切;對鋼板厚度適應性強,40mm以下的鋼板均能剪切。 (2)圓盤式剪切機 常用來剪切鋼板的側邊,也可用于鋼板縱向剖分成窄條。圓盤剪一般均要配有碎邊機構。 (3)滾切式剪切機 滾切式剪切機是在斜刃鍘刀剪的基礎上,將上剪刃做成圓弧型。滾切式剪切機有雙邊剪和定尺剪兩種類型。優(yōu)點是切邊整齊,剪刃間隙自動調(diào)整,自動快速更換上下刀片,具有激光劃線裝置,剪切過程由計算機自動控制。 剪切線的布置: (1)中厚板圓盤剪切線 目前中厚板圓盤剪切線用來剪切厚度為20mm左右的中板。這種剪切線的優(yōu)點有:剪切速度快、效率高、操作方便和適于剪切較長的鋼板。 (2)左、右縱剪布置的中厚板剪切 左、右縱剪布置的剪切線既用來剪切厚度達20mm的中板,又可用來剪切厚度達40mm(或50mm)的厚板。 (3)雙邊剪厚板剪切線。 (4)近接布置的聯(lián)合剪斷機厚板剪切線 近接布置的聯(lián)合剪斷機,不僅大大地節(jié)約了廠房面材(僅需要典型剪切線的15%),而且可使剪切過程廣泛自動化。 由于用剪切機來剪切厚度超過50mm的鋼板是不經(jīng)濟的,因此超過50mm的鋼板都用火焰切割器來剪切和定尺。 火焰切割: 厚度大于50mm 的厚鋼板一般采用火焰切割,也叫氧氣切割。中厚板廠的火焰切割機主要有移動式自動火焰切割機和固定式自動火焰切割機。 5.鋼板的標志 (1)鋼板標志目的: 防止鋼板在出廠后的存放、運輸和使用時,造成鋼質(zhì)混亂,不利于合理地使用鋼板。 標志的內(nèi)容為:廠標、鋼種、年號、爐罐號、批號、規(guī)格、生產(chǎn)班別等。 (2)鋼板標志的方式: ① 噴字噴字是在鋼板端部的上表面放上用薄鋼板(或合金鋁板等)制成的漏字板,擺上所需要的漏字,然后用噴槍噴涂白色的高溫涂料或油漆。 ② 打印在鋼板表面的一角打上鋼印,通常只打鋼號、年號、生產(chǎn)批號(或爐罐號)。 ③ 貼標簽將標記內(nèi)容寫在標簽紙上,然后將標簽紙貼在鋼材的端面或側面上,這種方法既簡單又可靠。 ④ 自動滾印機:全自動操作,可以在準確的位置印標志。 軋鋼產(chǎn)品種類眾多,生產(chǎn)設備復雜,生產(chǎn)工藝大同小異,通過本項目的學習,希望能對軋鋼生產(chǎn)的概念、設備和工藝有一個初步的了解,對煉鋼和連鑄生產(chǎn)的要求有更深刻的認識和理解。 六、課后作業(yè) 完成每個任務的目標檢測與課后習題