壓力加工課件(簡單)

1、壓力加工理論基礎(chǔ),鋼 鐵 工 業(yè) 發(fā) 展,金屬壓力加工概論,壓力加工是使金屬材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形，（永久變形）以獲得所需形狀、尺寸及機械性能的毛坯或零件的一種熱加工工藝；只適合塑性好的金屬材料如中、低碳鋼；大多數(shù)有色金屬及其合金。,壓力加工分類,鍛壓 鍛造 模鍛 自由鍛 手工自由鍛（打鐵）

2、 機器自由鍛（錘類、 壓力機） 沖壓擠壓拉拔軋制。,,,,金屬在塑性變形中的特點,坯料體積不變，只是坯料形狀和尺寸的重新分配的結(jié)果（變形工藝）；與切削加工比較，壓力加工的生產(chǎn)效率高，且能節(jié)約大量金屬；機械性能高；由于坯料在固態(tài)下成形，受成形工具的限制，故產(chǎn)品的截面形狀不能太復(fù)雜。,1.金屬成型方法

3、（1）質(zhì)量減少的方法： 車、刨、銑、磨、鉆、剪切、氣割、電切、蝕刻等；（2）質(zhì)量增加的方法： 鑄造、電解沉積、焊接與鉚接、燒結(jié)與膠結(jié)等；（3）質(zhì)量保持不變的方法： 金屬壓力加工（軋制、鍛造、沖壓、拉拔、擠壓）。,3.金屬壓力加工的方法,★金屬壓力加工： 金屬在受到外力作用并不破壞自身完整性的條件下，穩(wěn)定改變其幾何形狀與尺寸，從而獲得所需要的幾何形

4、狀與尺寸的加工方法。 ★金屬壓力加工的分類： 靠壓力作用使金屬產(chǎn)生塑性變形：鍛造、軋制、擠壓； 靠拉力作用使金屬產(chǎn)生塑性變型：拉拔、沖壓等。,（1）軋制,☆軋制的定義： 金屬在兩個旋轉(zhuǎn)的軋輥之間受到壓縮而進行塑性變形的過程。金屬可通過軋制獲得一定形狀、尺寸和性能。 ☆軋制的方式： a.縱軋 b.斜軋 c.橫軋,a.縱軋：軋

5、件縱軸線與軋輥軸線垂直，兩個工作軋輥的 旋 轉(zhuǎn)方向相反（型線材、板帶材等）；,縱軋,b.斜軋：軋件的縱軸線與軋輥軸線成一定的傾斜角，兩個 軋輥的旋轉(zhuǎn)方向相同（無縫管生產(chǎn)）；,斜軋,c.橫軋：軋件縱軸線與軋輥軸線平行，兩個工作軋輥的旋 轉(zhuǎn)方向相同（圓形斷面的各種軸類等回轉(zhuǎn)體）。,（2）擠壓,金屬在擠壓缸中受推力的作用使之從?？字袛D出的過程。擠壓可分為正擠壓

6、和反擠壓。,正擠壓,反擠壓,擠壓,（3）鍛造http://6.cn/watch/11003018.html,金屬在鍛錘或壓力機上受到壓縮而產(chǎn)生變形的過程。（棒材、餅材、環(huán)材等）,自由鍛造,模 鍛,1－錘頭；2－砧座；3－鍛件；4－上模；5－下模,（4）沖壓,金屬板料在壓力機沖頭的作用下沖入凹模中的過程。（各種杯形件和殼體等）,1－沖頭；2－模子；3－壓圈；4－ 產(chǎn)品,（5）拉拔,金屬受前端的拉力作用使之從?？字欣龅倪^程

7、。（型材、線材和管材）,,金屬塑性變形的力學基礎(chǔ),外力(load)與內(nèi)力(internal force) 外力P：變形體所受外力可分為兩類：一類是體積力，如重力、磁力和慣性力等。另一類是作用在變形體表面上的表面力，它包括工模具對變形體的作用力和約束反力等。分析塑性成形過程時，體積力一般可以不考慮，若不加特殊說明，外力即指表面力。,,,P1,T,（1）作用力：設(shè)備可移動部分對工件所作用的力，P（2）約束反力：正壓力和摩擦力內(nèi)力與

8、應(yīng)力,內(nèi)力Q：在外力作用下，為保持變形體的連續(xù)性，其內(nèi)部各質(zhì)點之間必然會產(chǎn)生相互作用的力，叫做內(nèi)力。,,,低溫,高溫,,,,—,—,,應(yīng)力（stress）應(yīng)力S單位面積的內(nèi)力，稱為應(yīng)力。內(nèi)力和應(yīng)力均為矢量 應(yīng)力的單位：1Pa=1N/m2 =1.0197kgf/mm2 1MPa=106 N/m2應(yīng)力是某點A的坐標的函數(shù)，即受力體內(nèi)不同點的應(yīng)力不同。,

9、,（1）主應(yīng)力定義：切應(yīng)力為零的面為主平面，主平面上作用的應(yīng)力為主應(yīng)力。定義：存在著唯一的三個相互垂直的方向，與此三個方向相垂直的微分面上的剪應(yīng)力為零，只存在著正應(yīng)力。此正應(yīng)力稱為主應(yīng)力，一般用σ1、σ2、σ3表示，而相應(yīng)的三個相互垂直的方向稱為主方向，與主方向一致的坐標軸叫做主軸。,主應(yīng)變圖與變形程度表示,主變形圖是定性判斷塑性變形類型的圖示方法。主變形圖只可能有三種形式,,主應(yīng)力、主應(yīng)變圖示： 主應(yīng)力—9種； 主應(yīng)變—3種

10、 [但只有23種可能的應(yīng)力應(yīng)變組合（塑性變形力學圖），為什么？],,,,,,已知成品橫斷面積為500mm 2 ，總延伸系數(shù)為28.8，求所用的原料方坯邊長為多少？,用120×120×12000mm的坯料軋制φ6.5mm線材，平均延伸系數(shù)為1.28，求總延伸系數(shù)是多少？共軋制多少道次？ 軋前坯料尺寸為90mm×90mm×150mm，軋后橫斷面尺寸為70mm×97mm，計算該道次的絕對

11、壓下量、相對壓下量、絕對寬展量和延伸系數(shù)各是多少？,10、塑性變形基本規(guī)律,1. 體積不變定律 Volume Constance 金屬塑性變形前后的體積相等，即體積為常數(shù)，也稱為不可壓縮定律。V0=Vn=常數(shù) HBL=hbl例題：P139,10.2.2. 最小阻力定律 Least Resistance,在變形過程中，如果金屬質(zhì)點有可能向各個不同方向移動，則每一質(zhì)點將沿著阻力最小方向移動 。質(zhì)點流動阻力最小方向是通過該質(zhì)點指向金

12、屬變形部分周邊的法線方向。,物體內(nèi)性質(zhì)均勻，工具與金屬摩擦系數(shù)一致，質(zhì)點移動時克服摩擦力所作的功和質(zhì)點離自由表面距離成正比。離自由邊界越近，阻力小，必然沿最短法線運動,圖3-15 不同截面的金屬流動情況,,a)圓形 b)正方形 c)長方形,,,,,,,,,H,,h,,hx,,Vh，高度方向的移位體積，dVh=Fxdx,Fx=V/

13、hx,變形速度,鍛件如鍋餅，鑄件似面包,,,,,,,,,,h,,hx,,ε=dε/dt=dx/hx/dt=vz/hx,.,H,10.3.2 變形速度,A 鍛壓,ε=vz/hx，壓力加工中用平均變形速度表示=2Vz/（H+h）或者=In（H/h）/（H-h）/Vz,.,_,_,_,_,B 軋制變形速度,軋件運動速度＝軋輥線速度的水平分量，與變形體瞬時厚度hx有關(guān),v,,,a/2,ε=vz/hx，Vz=2Vsina/2≈Va,.,—,—

14、,,C 拉拔時的變形速度用長度方向變形速度表示,ε=ε/t=Inl/L/(l-L)/V，V為平均拉伸速度,.,—,10.3.0.3,例題講解D=430mm,V=100r/min,H*B=90mm*90mm,H*b=70mm*97mm，求變形速度,下面單位表示應(yīng)力單位的是( )。 A．N/m B．N/m3 C．N/mm2 >通常軋制時金屬所處的應(yīng)力狀態(tài)是( )。 A．三向拉應(yīng)力狀態(tài) B．三向壓應(yīng)力狀態(tài)

15、 C．一向拉兩向壓的應(yīng)力狀態(tài) >擠壓過程屬三向壓應(yīng)力狀態(tài)，其變形圖示為( )。 A．一向縮短、二向伸長 B．二向縮短、一向伸長 C．一向縮短、一向伸長 軋制變形區(qū)內(nèi)金屬的縱向、橫向流動將遵守( )定律。A．體積不變定律 B．最小阻力定律 C．剪應(yīng)力定律 D．秒流量一致,金屬壓力加工中的摩擦，是指工具與( )的外摩擦。 A．金屬接觸面 B．金屬上表面 C．金屬下表面 >金屬壓力加

16、工中最主要的手段是( )。 A．鍛造法 B．軋制法 C．沖壓法 平面應(yīng)力狀態(tài)共有( )種可能圖示。 A．2 B．3 C．4 當一種金屬進行塑性變形時，受到外力為1000N，受力的面積為200mm2，此時金屬產(chǎn)生內(nèi)力，其應(yīng)力應(yīng)為( )。 A．5Pa B．50Pa C．5MPa 在軋制時，軋制速度( )，摩擦系數(shù)越小。 A．越小 B．越大 C．變緩,滑移的特征 沿一定的晶面

17、和晶向進行滑移系= 1 個滑移面+面上 1 個滑移方向 滑移的距離是滑移方向原子間距的整數(shù)倍 在切應(yīng)力的作用下 伴隨晶體的轉(zhuǎn)動 產(chǎn)生加工硬化,LEVIS,,圖4-1 晶體滑移時的應(yīng)力分析,多晶體的塑性變形晶界的影響 晶粒位向的影響 晶粒尺寸對力學性能的影響 多晶體的塑性變形過程,金屬的塑性變形,,,加工過程中的硬化和軟化,● 金屬在常溫下經(jīng)塑性變形后，內(nèi)部組織將發(fā)生變化。 ⑴ 晶粒沿最大變形的方向伸長；

18、 ⑵ 晶格與晶粒發(fā)生扭曲，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力； ⑶ 晶粒產(chǎn)生碎晶。 ● 加工硬化(見圖3－4) ＊ 現(xiàn)象：強度、硬度 上升， 而塑性、韌 性下降。 ＊ 原因：滑移面附近的 晶粒碎晶塊， 晶格扭曲畸變， 增大滑移阻力， 使滑移難以 進行。,纖維組織的形成 形成變

19、形織構(gòu)產(chǎn)生加工硬化,金屬冷塑性變形對組織和性能的影響,影響加工硬化的因素,金屬本身的性質(zhì)變形程度的大小變形速度的高低：受熱效應(yīng)的影響加工硬化當變形程度達到一定程度時反而下降實際意義：獲得均勻一致的冷變形產(chǎn)品 金屬材料強化的手段,●加工軟化： 回復(fù)與再結(jié)晶 ＊ 回復(fù)： 冷作硬化是一種不穩(wěn)定的現(xiàn)象，具有自發(fā)恢復(fù)到穩(wěn)定 狀態(tài)的傾向。室溫下不易實現(xiàn)。當提高

20、溫度時，原子 獲得熱能，熱運動加劇，當加熱溫度T回(用K氏溫標) T回=（0.25—0.3）T熔 使原子回復(fù)到正常排列，消除了晶格扭曲，使加工硬 化得到部分消除。,恢復(fù)與再結(jié)晶效果,回復(fù)部分力學性能被恢復(fù)，但晶粒的形狀與方向沒有改變；晶內(nèi)及晶間破壞現(xiàn)象沒有消除再結(jié)晶消除了加工硬化引起的一切后果，拉長的晶粒變成等軸的晶

21、粒；消除了纖維組織與方向性，恢復(fù)晶內(nèi)及晶間破環(huán)，消除殘余應(yīng)力。,冷變形:T<0.3TR    變形溫度低于再結(jié)晶溫度時，金屬在變形過程中只有加工硬化而無回復(fù)與再結(jié)晶現(xiàn)象，變形后的金屬只具有加工硬化組織，這種變形稱為冷變形。熱變形:(0.9~0.95)TR    變形溫度在再結(jié)晶溫度以上時，變形產(chǎn)生的加工硬化被隨即發(fā)生的再結(jié)晶所抵消，變形后金屬具有再結(jié)晶的

22、等軸晶粒組織，而無任何加工硬化痕跡，這種變形稱為熱變形。,冷變形及熱變形,熱變形影響：1、改善鑄造金屬組織，增加密度，改善力學性能，，降低化學成分的不均勻及偏析。2、改變熱變形金屬本身的性質(zhì)：再結(jié)晶后晶粒變得更細小。不完全冷變形：0.3 TR< T<0.4TR只有加工硬化及回復(fù)無再結(jié)晶不完全熱變形（0.5~0.7） TR加工硬化、回復(fù)、再結(jié)晶都有,影響金屬塑性的因素,化學成分： 純金屬及固溶體(如奧氏體

23、)的塑性好。碳化物(如滲碳體)的可鍛性差。鋼中合金元素含量越多，合金成分越復(fù)雜，其塑性越差，變形抗力越大。例如純鐵、低碳鋼和高合金鋼，它們的可鍛性是依次下降的。,組織結(jié)構(gòu)： 鑄態(tài)柱狀組織和粗晶粒結(jié)構(gòu)不如晶粒細小而又均勻的組織的塑性好，生產(chǎn)上用熱變形將其摧毀。借助再結(jié)晶使其均勻多相合金的塑性取決于強化相的性質(zhì)、析出的形狀、和分散度。,變形溫度的影響,在一定的變形溫度范圍內(nèi)，隨著溫度升高，原子動能升高，從而塑性提高，變形抗力減

24、小，有效改善了壓力加工性。 若加熱溫度過高，晶粒急劇長大，金屬力學性能降低，這種現(xiàn)象稱為“過熱”。若加熱溫度更高接近熔點，晶界氧化破壞了晶粒間的結(jié)合，使金屬失去塑性，坯料報廢，這一現(xiàn)象稱為“過燒”。 選擇塑性高的加工溫度范圍進行加工，見圖3-13。,變形速度的影響,一方面由于變形速度的增大，回復(fù)和再結(jié)晶不能及時克服加工硬化現(xiàn)象，金屬則表現(xiàn)出塑性下降、變形抗力增大。 另一方面，金屬在變形過程

25、中，消耗于塑性變形的能量有一部分轉(zhuǎn)化為熱能，使金屬溫度升高(稱為熱效應(yīng)現(xiàn)象)。變形速度越大，熱效應(yīng)現(xiàn)象越明顯，使金屬的塑性提高、變形抗力下降(圖中a點以后)。,應(yīng)力狀態(tài)的影響,擠壓時為三向受壓狀態(tài)。拉拔時為兩向受壓一向受拉的狀態(tài)。壓應(yīng)力的數(shù)量愈多，則其塑性愈好，變形抗力增大；拉應(yīng)力的數(shù)量愈多，則其塑性愈差。,二.軋制理論基礎(chǔ),1.簡單軋制與非簡單軋制2.變形區(qū)的主要參數(shù)3.縱軋變形的表示方法4.縱軋時軋輥咬入軋件的條件5.縱軋時

26、的軋制壓力6.縱軋時的傳動力矩,1.簡單軋制與非簡單軋制 所謂簡單軋制過程是指比較理想的軋制過程。通常將具有下列條件的軋制過程稱為簡單軋制。 （1）兩個軋輥都被電動機帶動，且兩軋輥直徑相同，轉(zhuǎn)速 相等，軋輥為剛性； （2）被軋制的金屬上只有軋輥所施加的壓力，即不存在前后 拉力或推力，且被軋制的金屬作等速運動； （3）被軋制的金屬性質(zhì)均勻一致，即變形溫度一致，變形 抗力

27、一致，變形一致。,（1）單輥傳動的軋機，如周期式疊軋薄板軋機；（2）附有外力（張力或推力）的連續(xù)式軋機；（3）軋制速度在一個道次中發(fā)生變化的軋機，如初軋機；（4）上下軋輥直徑不相等的軋機，如三輥勞特式軋機；（5）在非矩形斷面孔型中的軋制，如在橢、菱、立方孔型 中的軋制。,生產(chǎn)實際中的非簡單軋制情況,,,1）軋制時的變形區(qū)：圖示ABCD所圍成的區(qū)域；2）接觸弧長度（咬入弧長度）（l）： 軋件和軋輥相接觸的圓弧的

28、水平投影長度； R－軋輥工作半徑； △h－該道次的壓下量， △h＝H－h(huán)。3）咬入角（α）：軋件和軋輥所接觸的圓弧對應(yīng)的軋輥的圓心角。4）壓下量、軋輥直徑和咬入角的關(guān)系 △h＝D（1－cosα）,2.變形區(qū)的主要參數(shù),,,3.縱軋變形的表示方法,⑴ 絕對變形量表示方法 壓下量 寬展量 延伸量⑵ 相對變形量

29、表示方法 壓下率 寬展率 延伸率,⑶ 變形系數(shù)表示法 壓下系數(shù) 寬展系數(shù) 延伸系數(shù) 生產(chǎn)實際中根據(jù)體積不變定律,△h＝H－h(huán),△L＝l －L,△B＝b－B,1）軋輥與軋件開始接觸時的受力分析,4.縱軋時軋輥咬入軋件的條件,a 軋輥受力分析,b 軋件受力分析,2）實現(xiàn)自然咬入的條件,其中：

30、 咬入力 TX=T·cosα 推出力 PX= P·sinα 因為　 T= P·f， f = tgβ 實現(xiàn)自然咬入的條件為： TX≥ PX tgβ ≥ tgα 或 β≥α,當TX＜ PX時，則軋件不能實現(xiàn)自然

31、咬入； 當TX＝ PX時，咬入臨界狀態(tài)（平衡狀態(tài)）；當TX＞ PX時 ，軋件可實現(xiàn)自然咬入。,3) 實際生產(chǎn)中,改善咬入的措施: (1)減小咬入角的方法 ① 用楔形鋼坯進行軋制,使α＜β有利于咬入； ② 帶鋼壓下：以α＜β咬入后，將軋輥壓下，以增加α增加壓下量； ③ 沖力送入(強迫送入)，使軋件沖向軋輥，將軋件前端壓扁成楔形； （2）提高摩擦角的方法 ① 改變軋件或軋輥的

32、表面狀態(tài)，以提高摩擦角（在軋輥上刻痕、堆焊 或滾花的軋輥）； ② 降低軋輥咬入軋件時的速度，以增加摩擦角； ③ 減小孔型側(cè)壁斜度的角度。,5.縱軋時的軋制壓力,1）軋制壓力的概念 通常所說的軋制壓力是指用測壓儀在壓下螺絲下實測的總壓力，即軋件塑性變形時作用在軋輥上的總壓力的垂直分量。,簡單軋制條件下的合力方向,2）軋制壓力的確定,P－軋制壓力； －平均單位壓力； F－接觸面積，,6

33、.縱軋時的傳動力矩,在軋制過程中，在主電機軸上傳動軋輥所需的力矩由以下四部分組成： M∑＝MZ＋Mf+Mk+Md式中： MZ－軋制力矩，即用于軋件塑性變形所需的力矩； Mf－克服軋制時發(fā)生在軋輥軸承、傳動機構(gòu)中的附加摩擦力矩； Mk－空轉(zhuǎn)力矩，即克服軋機空轉(zhuǎn)時的摩擦力矩； Md－動力矩，即軋輥速度變化時的

34、慣性力矩。,三. 軋鋼生產(chǎn)基本問題,1.軋制鋼材的品種及用途2.軋鋼機3.軋鋼生產(chǎn)系統(tǒng)及工藝流程,根據(jù)鋼材形狀特征的不同，可將鋼材分為型鋼、線材、鋼板、帶鋼、鋼管及特殊鋼材等。,1. 軋制鋼材的品種及用途,1）型鋼： （30％～35％） 全長具有一定斷面形狀和尺寸的實心鋼材，稱之為型鋼。 ⑴按其斷面形狀分： * 簡單斷面型鋼（方鋼、圓鋼、扁鋼、角鋼等）； * 復(fù)雜斷

35、面型鋼（槽鋼、工字鋼、鋼軌等）。 ⑵按其用途分： * 常用型鋼（方鋼、圓鋼、扁鋼、角鋼、槽鋼、工字鋼等）； * 特殊用途型鋼（鋼軌、鋼樁、球扁鋼、窗框鋼、汽車擋圈等）。 ⑶按其生產(chǎn)方法分： * 軋制型鋼、彎曲型鋼、焊接型鋼等。,簡單斷面型鋼,簡 單 斷 面 型 鋼①方鋼：用斷面邊長尺寸的毫米數(shù)表示規(guī)格，規(guī)格范圍：4～250mm， 可用來制造各種設(shè)備的零部件

36、等。②圓鋼：用斷面直徑的毫米數(shù)表示規(guī)格，規(guī)格范圍：5～350mm， Φ5.5～9mm，稱為線材，用于拔制鋼絲、制造鋼絲繩、金屬網(wǎng)、 電焊條芯、彈簧、輻條、釘子等； Φ10～25mm，建筑鋼筋、螺栓等； Φ30～200mm，機械用零件； Φ50～350mm，無縫鋼管的坯料。③扁鋼：用斷面厚度和寬度來表示規(guī)格，厚度：4～60m

37、m,寬度：10～200mm。 薄板坯、焊管坯、機械制造業(yè)等。④六角鋼：以六角形內(nèi)接圓的直徑尺寸表示規(guī)格，內(nèi)接圓直徑為7～80mm, 多用于制造螺帽和工具。⑤角鋼：分等邊、不等邊角鋼兩種，用邊長的尺寸表示規(guī)格， 規(guī)格范圍：等邊角鋼：N02～N025（邊長的1/10） 不等邊角鋼：N02.5/1.6～N025/16 (長邊長/短邊長的1/10）。

38、 多用于金屬結(jié)構(gòu)、橋梁、機械制造和造船業(yè)等。,棒 線 材,復(fù)雜斷面型鋼,①工字鋼：工字鋼規(guī)格以腰高的1／10表示，一般的工字鋼有N010～N063； 工字鋼廣泛應(yīng)用于建筑或其他金屬結(jié)構(gòu)。②槽鋼：規(guī)格以腰高的1／10表示，一般的槽鋼有N05～N040； 槽鋼應(yīng)用于工業(yè)建筑、橋梁和車輛制造等。③鋼軌：以每米單位重量表示。5～24kg/m，稱為輕軌；24～120kg/m，稱為重軌；

39、 鋼軌主要用于運輸，如鐵路用軌、電車用軌、起重機用軌，也可用于工 業(yè)結(jié)構(gòu)部件。④T字鋼：以腿寬表示，如腿寬200mm表示為 T200，規(guī)格：T20～T400 。T字鋼用于金 屬結(jié)構(gòu)、飛機制造及其它特殊用途。 ⑤Z字鋼：以腰部的高度表示，如腰高300mm，表示為Z300；它應(yīng)用于制造鐵路車輛、 工業(yè)建筑和農(nóng)業(yè)機械等。,復(fù) 雜 斷 面 型 鋼,重 軌,橋梁用鋼

40、,奧運鳥巢,2）板帶鋼： （50％～60％以上） 板帶鋼是一種寬度與厚度（B/H值）很大的扁平斷面鋼材。（1）按制造方法分為熱軋板帶和冷軋板帶；（2）按用途可分為鍋爐板、橋梁板、造船板、汽車板、鍍錫板、電工鋼板等；（3）按產(chǎn)品厚度分為： ①厚板: 熱軋鋼板，厚4～500mm或以上，寬至5000mm，長達25000mm以上， 成張供應(yīng)；主要用于鍋爐、造船、

41、車輛、橋梁、槽罐、化工裝置等。 4～20mm，中板；20～60mm，厚板；60mm以上，特厚板。 ②薄板 : 熱軋、冷軋都可生產(chǎn)薄板，厚0.2～4mm，寬至2800mm，可剪成定尺或 成卷供應(yīng)。用于汽車、電機、變壓器、儀表外殼、家用電器等。 ③極薄帶材: 或者稱箔材，屬于冷軋產(chǎn)品，一般厚度為0.2～0.001m

42、m或以下，寬 度為20～600mm，以帶卷供應(yīng)。用于精密儀器、電容器等。,板 卷,彩涂板,冷軋鍍鋅板,船板鋼,鍋爐容器用鋼板,3）鋼管：（8％～16％） 凡是全長為中空斷面且長度與周長之比較大的鋼材稱為鋼管。 鋼管規(guī)格用其外形尺寸（外徑或邊長）和壁厚（或內(nèi)徑）表示。各種鋼管的規(guī)格按直徑和壁厚的組合很多，其外徑最小可達0.1mm，大

43、至4000mm；壁厚薄達0.01mm，厚至100mm. （1）按用途分為管道用鋼、鍋爐用鋼、地質(zhì)鉆探管、化工用管、軸承用管、注射 針管等； （2）按制造方法分為無縫鋼管、焊接（有縫）鋼管及冷軋與冷拔管； （3）按管端形態(tài)可分為光管和車絲（帶螺紋的）管； （4）按外徑和壁厚之比的不同分為特厚管、厚壁管、薄壁管和極薄壁管。 ★鋼管的用途： 無縫鋼管：高壓用管、化

44、工用管、油井用管、炮管、槍管、，也用于航空、機電、 儀器儀表元件等； 焊接鋼管：煤氣管、水道用管、自行車和汽車用管等。,鋼管,管線鋼,螺旋焊管,2. 軋鋼機,1）軋鋼機的基本組成： 軋制鋼材的設(shè)備稱為軋鋼機。軋鋼機由軋輥、工作機架、齒輪機座、聯(lián)接軸和聯(lián)軸節(jié)、主電機等組成。（1）軋輥：,1－輥身；2－輥頸；3－輥頭,,,（2）工作機架,a－閉口式機架

45、 (初軋機和板材軋機),b－開口式機架（型鋼、線材軋機）,2） 軋鋼機的分類：（1）按軋機的用途分類①初軋機：以軋輥直徑大小命名，例如：1150初軋機；②型鋼軋機：以軋輥直徑或齒輪機座中的人字齒輪的節(jié)圓直徑來表示， 例如: 800軋機；③板帶鋼軋機：以軋輥的輥身長度來表示，例如：1700板帶鋼軋機；④鋼管軋機：以能軋鋼管的最大外徑來表示，例如：140軋管機組

46、；⑤特種軋機：軋制車輪、輪箍、鋼球、齒輪、軸承環(huán)等。,（2）按軋輥的裝配形式分類:①水平式軋機：軋輥水平放置的軋機，例如二輥軋機、三輥 軋機、四輥軋機、十六輥軋機等；②立式軋機：軋輥垂直放置的軋機；③萬能軋機：工作機座中即布置水平輥又布置立輥的軋機；④斜輥軋機：軋輥傾斜放置的軋機。,（3）按軋輥的排列方式分類：,,,,,,,,可逆式750軋機,中軋650×4架,精

47、軋400×6架,棒線材連軋機,厚板軋機,3 軋鋼生產(chǎn)系統(tǒng)及工藝流程,軋鋼生產(chǎn)系統(tǒng),板帶鋼生產(chǎn)系統(tǒng),型鋼生產(chǎn)系統(tǒng),混合生產(chǎn)系統(tǒng),合金鋼生產(chǎn)系統(tǒng),,,,,由鋼錠、鋼坯或連鑄坯軋制成具有一定規(guī)格和性能鋼材的一系列加工工序的組合,原料準備,加熱,軋 制,精 整,熱處理,,,,,鋼錠、鋼坯、連鑄坯,變形溫度變形程度變形速度,加熱溫度加熱速度加熱時間,冷卻、矯直、熱處理、檢查等工序,軋鋼工藝流程,（二）熱軋的溫度范圍,,,,

48、,,加熱參數(shù),加熱的意義加熱溫度范圍開軋溫度、終軋溫度加熱制度：低溫預(yù)熱、高溫加熱，高溫下均熱加熱時間：取決于入爐前溫度、鋼種、加熱爐加熱時間、加熱時間，按經(jīng)驗估算 加熱速度：受厚度限制，普通鋼不受限制，高合金鋼低溫慢熱；到高溫時可快速加熱。加熱缺陷及防止：氧化鐵皮、脫碳、過熱、過燒、加熱不均、熔化,第五節(jié) 軋制制度的確定,1、變形溫度2、變形程度：確定壓下制度。變形量、道次變形量3、變形速度：影

49、響產(chǎn)量，盡量提高軋制速度但會產(chǎn)生加工硬化。,現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)流程一覽,四. 鋼坯和型、線材生產(chǎn),1.鋼坯生產(chǎn)2.型鋼生產(chǎn)3.線材生產(chǎn),1.鋼坯生產(chǎn),鋼坯的生產(chǎn)方法,軋制法,鍛壓法,連鑄法,在初軋（或開坯）機上將鋼錠軋成各種斷面形狀的鋼坯，最早采用。,用鍛錘（或水壓機）把鋼錠鍛制成各種鋼坯，多用于合金鋼坯上。,采用連續(xù)鑄造法直接把鋼水澆鑄成各種斷面形狀和尺寸規(guī)格的鋼坯。,,,,初軋的工藝流程,鋼錠,均熱,初軋,火焰清理,剪切,冷

50、卻,鋼坯精整,板坯、大方坯小方坯,剪切,鋼坯軋制,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,軋制板坯方式,三輥開坯機簡圖：300mm以下斷面鋼錠或鋼坯軋成較小鋼坯供精軋機組用，稱為“中小型軋機”。,,,,,,,,1,2,3,,,鋼坯缺陷,煉鋼和鑄錠造成的缺陷及軋鋼造成的缺陷。從缺陷所在的部位又可分表面缺陷及內(nèi)部缺陷兩種。 (1)氣囊。沸騰鋼坯剪切斷面出現(xiàn)類似縮孔的缺陷。斷面上有對稱垂直軸線的舌狀波峰，波峰裂口處出現(xiàn)粒

51、狀夾雜物、冒火、變色等。有時表面發(fā)生鼓包、撕裂、剪切寬展面大等現(xiàn)象，成品坯表面出現(xiàn)凸包，截面上有舌狀波峰，嚴重的鋼坯有通長的孔洞。(2)內(nèi)裂。鋼坯內(nèi)部的裂紋，軋制有脹肚現(xiàn)象時剪(3)內(nèi)熱。鋼錠內(nèi)部溫度高于表面溫度，在軋制時有脹肚。鋼坯的非軋制面凸起，剪切時壓陷，寬展大，剪切截面上出現(xiàn)“П”字形波峰，在波峰處無低熔點物質(zhì)溢出。(4)尾孔。鋼坯的魚尾沒切凈稱尾孔，又稱機械縮孔，但波峰不一定對稱，波峰下表面平滑而無夾雜物溢出。,(5)牙

52、痕。鋼坯表面上呈縱向裂紋缺陷，裂紋中間寬且深，逐漸向兩端閉合，表面光滑，內(nèi)無夾雜物。(6)凹陷。鋼坯兩側(cè)邊成曲線內(nèi)凹。(7)角不滿。鋼坯角部沒充滿，或圓角半徑過大，形如缺角。角不滿可出現(xiàn)在一個角或幾個角，鋼坯的局部或全長。(8)炸裂。導熱系數(shù)低的鋼，因加熱速度過快或者冷卻速度過快而產(chǎn)生的裂紋。炸裂多呈龜裂和橫裂，裂口清潔而整齊。在開裂的過程中有響聲，嚴重者出現(xiàn)鋼坯截斷現(xiàn)象。(9)剪切缺陷。有：壓扁，剪切后鋼坯端部的寬展超過標準要

53、求；切斜，鋼坯端部截面與縱向軸線不垂直；長短尺，沒有按定尺剪切；毛頭，鋼坯端部漏切。,(10)清理不良。如：燒坑，火焰槍引火操作不良造成凹坑；寬深比不合，鋼坯清理寬深比小于5：1；花紋棱角過大，走槍時寬度不夠；漏檢，清理前缺陷未檢查出來，漏清理。(11)翻皮。鋼錠的某一段四周呈現(xiàn)有層次的波紋結(jié)疤，軋成鋼坯后在某一段的四面上出現(xiàn)層次分明的蛇皮狀結(jié)疤。(12)接痕。鋼坯的四周有一條水平封閉裂縫，為鑄錠時鋼水間斷所引起。(13)網(wǎng)狀裂紋

54、。由于鋼質(zhì)不良，含硫量高，而含錳量低，加熱溫度稍高即可呈現(xiàn)類似燒壞的網(wǎng)紋。(14)劈裂。軋制時鋼坯頭部劈開。由于鋼錠頭部有殘余縮孔、氣囊、夾雜及鋼的錳硫比偏低等，加之軋制時軋件溫度不均，上下兩輥速度不同步而引起劈裂。(15)尺寸超差。鋼坯斷面正確，但尺寸超過規(guī)定標準。鋼坯斷面不正確，呈菱形、梯形、平形四邊形、多邊形、錯面凸起等，超出標準規(guī)定。,2.型鋼生產(chǎn),1）型鋼生產(chǎn)的工藝流程,坯料,加熱,軋制,切斷,切斷,冷卻,熱處

55、理,檢查,捆扎,出廠,清理,矯直,,精 整,,,,,,,,,,,,,,,,2）型鋼軋機的布置,a 單機座,b 橫列式,c 棋盤式,d 越野式,e 順列示,f 半連續(xù)式,g 連續(xù)式,1-電機2-減速機3-齒輪座4-軋機,棒材連軋生產(chǎn)線,線材,直徑5.5mm~22mm，細而長的熱軋圓鋼，俗稱“盤條”或“盤元”。線材軋制的特點是總的延伸率大，軋件的溫降快。因此，線材軋機的機架數(shù)目多，最多的達到27架，軋制速度快,每秒鐘高達1

56、00多米。 線材絕大部分為圓形，少量為方形、六角形等。多數(shù)直徑為5.5～22mm;也有大到38mm的和50mm的，稱“成卷棒材”。 拔絲、釘子等,最早出現(xiàn)的活套式線材軋機是1838年建成的二列式軋機，第一列為一架三輥粗軋機，第二列為五架精軋機。此后，經(jīng)歷了平立輥連續(xù)式、多列式、半連續(xù)式以及適合于生產(chǎn)合金鋼線材的小活套無張力多列式等形式線材軋機，到1966年，美國設(shè)計建造了摩根式45°無扭整體機座的高速線材軋機，成為高速線

57、材軋機的主要形式。70年代世界上已有45°無扭線材軋機約100套（見表）。,無頭軋制、高速無扭軋制和控制冷卻,3.線材生產(chǎn),原料準備,稱重,裝料,加熱,粗軋,剪頭,中軋,剪頭,預(yù)精軋,剪頭,精軋,水冷,吐絲,空冷,集卷,檢驗,包裝,稱重掛牌,卸卷,入庫,1) 生產(chǎn)工藝流程,,,,,,,,,,,,,,,,,,線材生產(chǎn)特點,1、坯料：初軋坯、連鑄坯，，允許條件下，盡可能斷面小，長，焊接坯，無頭軋制。2、加熱的特點：保證加熱質(zhì)

58、量前提下，加熱溫度盡量高，尾部溫度稍高，加熱爐盡量靠近軋機3、線材軋制特點,2) 線材軋機的布置形式,a－橫列式人工操作,以穿梭和活套方式軋制。使用橫列式軋機勞動強度大、終軋溫度低、頭尾溫差大、產(chǎn)品質(zhì)量低。但投資少，靈活性大，適合于多品種小批量生產(chǎn)。,軋機架數(shù)一般不超過15架，布置成二列或多列式如圖,b－二列式圍盤操作,,,半連軋均為二輥水平軋機，利用圍盤操作和扭轉(zhuǎn)翻鋼進行1～2槽并列軋制，軋制速度一般在25～30m／s左右，此種軋機

59、一般采用預(yù)應(yīng)力軋機和滾動軸承，軋制產(chǎn)品的精度高，采用直流電機傳動，各機架間均出活套，故調(diào)整方便，生產(chǎn)靈活，,c－半連續(xù)式圍盤操作,d－半連續(xù)復(fù)二重式,e－連續(xù)式平－立粗軋機組,f－連續(xù)式45°無扭精軋機組,,,,五. 板帶材生產(chǎn),1.中厚板生產(chǎn)2.熱軋薄板帶鋼生產(chǎn)3.冷軋板帶鋼生產(chǎn),1.中厚板生產(chǎn),我國現(xiàn)有中厚板軋機23套，其中寬厚板軋機3套，輥身長度4m以上軋機僅2套。軋機規(guī)格及技術(shù)裝備水平與國外相比，差距較大。

60、 鞍鋼厚板廠處于國內(nèi)領(lǐng)先地位； 寶鋼5m軋機采用世界最先進工藝與設(shè)備，試車成功。,在建2套5米寬厚板軋機：寶鋼，沙鋼，年產(chǎn)能力290萬噸。在建3套爐卷軋機（帶有卷取爐的四輥可逆軋機）：南京、安陽和韶關(guān)，產(chǎn)能310萬噸。在建3500－3800軋機7套（新余、湘鋼、淄博、鐵本、永興、北臺、寧波建龍），產(chǎn)能880萬噸。在建2500－2800軋機3套，能力265萬噸。,,(1)中厚板軋機的結(jié)構(gòu)形式,二輥可逆式軋機,三輥

61、勞特式軋機,四輥可逆式軋機,萬能式軋機,(2)中厚板軋機的布置,a 單機架軋機,b 雙機架軋機,粗軋,精軋,（四輥式＋四輥式）,（三輥式＋四輥式）,（二輥式＋四輥式）,,,,,,,F4,F5,C 半連續(xù)式或連續(xù)式軋機,,,,,,,,,,(3)中厚板生產(chǎn)的工藝流程,原料,加熱,除鱗,軋制,冷矯,冷床,熱矯,層流冷卻,冷床,剪切,噴印,包裝,,,,,,,,,,,,軋制 中厚板的軋制過程大致可分為粗軋和精軋。,（1）全縱軋法

62、 當板坯寬度大于或等于鋼板寬度時，即可不用展寬而直接縱軋成成品。（2）橫軋－縱軋法或綜合軋制法 先進行橫軋將板坯展寬至所需寬度以后再轉(zhuǎn)90°進行縱軋完成。（3）角軋－縱軋法 所謂角軋即是軋件的縱軸與軋輥軸線呈一定角度送入軋輥進行軋制的方法。（4）全橫軋法 即將板坯進行橫軋直至軋成成品。,鞍鋼厚板工藝流程,鞍鋼厚板軋制過程,,,,,,Slab,Mother (As-rol

63、led) Plate > Daughter Plates,,,,,,1. Broadsiding Passes軋至目標寬度,2. Finishing Passes 軋至目標厚度,Turn 90o,Turn 90o,,w,,w,,,,厚板軋制,厚板矯直,厚板冷床,（1）板帶材生產(chǎn)流程的技術(shù)進步,2.熱軋薄板帶鋼生產(chǎn),原料,(2) 常規(guī)熱軋帶鋼生產(chǎn)的工藝過程：,,加熱,高壓水除鱗,高壓水除鱗,冷卻,卷取,飛剪,檢查包裝,,

64、,,粗軋機,精軋機,,,,,,連鑄機,隧道式加熱爐,精軋機,層流冷卻,除鱗箱,卷取機,飛剪,擺動剪,結(jié)晶器,① CSP工藝（Compact Strip Production ） 西馬克公司開發(fā)出的CSP工藝,也可稱為緊湊式熱帶鋼生產(chǎn)工藝。 1989年，第一條薄板坯連鑄連軋線在美國克勞弗茨維爾廠投入工業(yè)化生產(chǎn)。以后世界薄板坯連鑄連軋工藝得到迅猛發(fā)展，現(xiàn)今產(chǎn)能占寬帶鋼產(chǎn)品比例的21.4%。我國珠江、邯鄲、包頭鋼鐵公司等都采

65、用此種工藝。,（3）薄板帶鋼的連鑄連軋技術(shù),② ISP工藝（Inline Strip Production ） ISP工藝，即在線熱帶生產(chǎn)工藝。 1992年1月在意大利的阿爾維迪公司建成世界上第一條生產(chǎn)線，該類生產(chǎn)線是目前世界上最短的薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線。世界上已經(jīng)建成5條。,,連鑄機,擺動剪,粗軋機,感應(yīng)加熱爐,卷取箱,精軋機,層流冷卻,圓盤式卷取機,結(jié)晶器,FTSRQ工藝后改為FTSC，稱之為生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品的靈活性薄

66、板坯軋制，是由意大利達涅利公司開發(fā)出的又一種薄板坯連鑄連軋工藝。 加拿大安大略省的阿爾戈馬鋼鐵公司建成投產(chǎn)了產(chǎn)量為200萬t/a的雙流鑄機FTSR生產(chǎn)線。世界上已經(jīng)建成7條。我國唐鋼、本鋼和通鋼薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線即是采用該工藝。,隧道式加熱爐,感應(yīng)加熱爐,粗軋機,溫度控制器,精軋機,層流冷卻,除鱗箱,除鱗箱,卷取機,飛剪,擺動剪,結(jié)晶器,連鑄機,③FTSRQ工藝（Flexible Thin Slab Rolli

67、ng for Quality）,④ASP技術(shù)及其發(fā)展,第一代 ASP(鞍鋼1700) 工藝流程圖,連鑄機,步進式加熱爐,除鱗,R1,保溫罩,R2,熱卷箱,飛剪,精軋機,層流冷卻,結(jié)晶器,卷取機,LF爐,轉(zhuǎn)爐,連鑄機,步進式加熱爐,除鱗,粗軋機,保溫罩,除鱗,精軋機,層流冷卻,結(jié)晶器,中包,轉(zhuǎn)爐,LF爐RH爐,卷取機,第二代 ASP(鞍鋼2150)工藝流程圖,本鋼薄板坯,1700生產(chǎn)線粗軋機,,,1700生產(chǎn)線精軋機,1780

68、 生產(chǎn)線,鞍鋼1780mm熱軋帶鋼生產(chǎn)線1）年生產(chǎn)能力：350（420）萬t 原料：來源于二煉鋼板坯鑄機，一煉鋼大板坯鑄機 厚度：230m，寬度：950~1650mm，長度：9~11m， 重量：Max.30.6t。2）產(chǎn)品：主要是低碳、碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼、管線鋼等 厚度：1.2~19mm，寬度：800~1630mm，