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(jī)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(jī)器自由鍛（錘類、 壓力機(jī)） 沖壓擠壓拉拔軋制。,,,,金屬在塑性變形中的特點(diǎn),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(jī)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(gè)旋轉(zhuǎn)的軋輥之間受到壓縮而進(jìn)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(gè)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(gè) 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(gè)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(jī)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(jī)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(xué)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(duì)變形體的作用力和約束反力等。分析塑性成形過程時(shí)，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(dòng)部分對(duì)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(diǎn)之間必然會(huì)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(diǎn)A的坐標(biāo)的函數(shù)，即受力體內(nèi)不同點(diǎn)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(gè)相互垂直的方向，與此三個(gè)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(gè)相互垂直的方向稱為主方向，與主方向一致的坐標(biāo)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(xué)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(jì)算該道次的絕對(duì)

11、壓下量、相對(duì)壓下量、絕對(duì)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(diǎn)有可能向各個(gè)不同方向移動(dòng)，則每一質(zhì)點(diǎn)將沿著阻力最小方向移動(dòng) 。質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)阻力最小方向是通過該質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)移動(dòng)時(shí)克服摩擦力所作的功和質(zhì)點(diǎn)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(yùn)動(dòng),圖3-15 不同截面的金屬流動(dòng)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(yùn)動(dòng)速度＝軋輥線速度的水平分量，與變形體瞬時(shí)厚度hx有關(guān),v,,,a/2,ε=vz/hx，Vz=2Vsina/2≈Va,.,—,—

14、,,C 拉拔時(shí)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(shí)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(dòng)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(dāng)一種金屬進(jìn)行塑性變形時(shí)，受到外力為1000N，受力的面積為200mm2，此時(shí)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(shí)，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(jìn)行滑移系= 1 個(gè)滑移面+面上 1 個(gè)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(dòng) 產(chǎn)生加工硬化,LEVIS,,圖4-1 晶體滑移時(shí)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(duì)力學(xué)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(qiáng)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(jìn)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(duì)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(dāng)變形程度達(dá)到一定程度時(shí)反而下降實(shí)際意義：獲得均勻一致的冷變形產(chǎn)品 金屬材料強(qiáng)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(shí)現(xiàn)。當(dāng)提高

20、溫度時(shí)，原子 獲得熱能，熱運(yùn)動(dòng)加劇，當(dāng)加熱溫度T回(用K氏溫標(biāo)) 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(xué)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(shí)，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(shí)，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(xué)性能，，降低化學(xué)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(xì)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(xué)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(xì)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(qiáng)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(dòng)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(xué)性能降低，這種現(xiàn)象稱為“過熱”。若加熱溫度更高接近熔點(diǎn)，晶界氧化破壞了晶粒間的結(jié)合，使金屬失去塑性，坯料報(bào)廢，這一現(xiàn)象稱為“過燒”。 選擇塑性高的加工溫度范圍進(jìn)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(shí)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(diǎn)以后)。,應(yīng)力狀態(tài)的影響,擠壓時(shí)為三向受壓狀態(tài)。拉拔時(shí)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(shí)軋輥咬入軋件的條件5.縱軋時(shí)

26、的軋制壓力6.縱軋時(shí)的傳動(dòng)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(gè)軋輥都被電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，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(yùn)動(dòng)； （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(dòng)的軋機(jī)，如周期式疊軋薄板軋機(jī)；（2）附有外力（張力或推力）的連續(xù)式軋機(jī)；（3）軋制速度在一個(gè)道次中發(fā)生變化的軋機(jī)，如初軋機(jī)；（4）上下軋輥直徑不相等的軋機(jī)，如三輥勞特式軋機(jī)；（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(shí)際中的非簡單軋制情況,,,1）軋制時(shí)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(duì)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(duì)變形量表示方法 壓下量 寬展量 延伸量⑵ 相對(duì)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(shí)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(shí)的受力分析,4.縱軋時(shí)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(shí)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?yàn)椤?T= P·f， f = tgβ 實(shí)現(xiàn)自然咬入的條件為： TX≥ PX tgβ ≥ tgα 或 β≥α,當(dāng)TX＜ PX時(shí)，則軋件不能實(shí)現(xiàn)自然

31、咬入； 當(dāng)TX＝ PX時(shí)，咬入臨界狀態(tài)（平衡狀態(tài)）；當(dāng)TX＞ PX時(shí) ，軋件可實(shí)現(xiàn)自然咬入。,3) 實(shí)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(jìn)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(qiáng)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(shí)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(shí)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(shí)測的總壓力，即軋件塑性變形時(shí)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(shí)的傳動(dòng)力矩,在軋制過程中，在主電機(jī)軸上傳動(dòng)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(shí)發(fā)生在軋輥軸承、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的附加摩擦力矩； Mk－空轉(zhuǎn)力矩，即克服軋機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦力矩； Md－動(dòng)力矩，即軋輥速度變化時(shí)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(jī)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(shí)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(jī)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(jī)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(jī)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(yùn)輸，如鐵路用軌、電車用軌、起重機(jī)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(jī)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(jī)械等。,復(fù) 雜 斷 面 型 鋼,重 軌,橋梁用鋼

40、,奧運(yùn)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(dá)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(jī)、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(dá)0.1mm，大

43、至4000mm；壁厚薄達(dá)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(jī)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(jī),1）軋鋼機(jī)的基本組成： 軋制鋼材的設(shè)備稱為軋鋼機(jī)。軋鋼機(jī)由軋輥、工作機(jī)架、齒輪機(jī)座、聯(lián)接軸和聯(lián)軸節(jié)、主電機(jī)等組成。（1）軋輥：,1－輥身；2－輥頸；3－輥頭,,,（2）工作機(jī)架,a－閉口式機(jī)架

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

46、；⑤特種軋機(jī)：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(jī)：軋輥水平放置的軋機(jī)，例如二輥軋機(jī)、三輥 軋機(jī)、四輥軋機(jī)、十六輥軋機(jī)等；②立式軋機(jī)：軋輥垂直放置的軋機(jī)；③萬能軋機(jī)：工作機(jī)座中即布置水平輥又布置立輥的軋機(jī)；④斜輥軋機(jī)：軋輥傾斜放置的軋機(jī)。,（3）按軋輥的排列方式分類：,,,,,,,,可逆式750軋機(jī),中軋650×4架,精

47、軋400×6架,棒線材連軋機(jī),厚板軋機(jī),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(zhǔn)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(shí)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(shí)間：取決于入爐前溫度、鋼種、加熱爐加熱時(shí)間、加熱時(shí)間，按經(jīng)驗(yàn)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(shí)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(huì)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(jī)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(jī)）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(jī)簡圖：300mm以下斷面鋼錠或鋼坯軋成較小鋼坯供精軋機(jī)組用，稱為“中小型軋機(jī)”。,,,,,,,,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(duì)稱垂直軸線的舌狀波峰，波峰裂口處出現(xiàn)粒

51、狀?yuàn)A雜物、冒火、變色等。有時(shí)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(yán)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(shí)剪(3)內(nèi)熱。鋼錠內(nèi)部溫度高于表面溫度，在軋制時(shí)有脹肚。鋼坯的非軋制面凸起，剪切時(shí)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(diǎn)物質(zhì)溢出。(4)尾孔。鋼坯的魚尾沒切凈稱尾孔，又稱機(jī)械縮孔，但波峰不一定對(duì)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(gè)角或幾個(gè)角，鋼坯的局部或全長。(8)炸裂。導(dǎo)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(yán)重者出現(xiàn)鋼坯截?cái)喱F(xiàn)象。(9)剪切缺陷。有：壓扁，剪切后鋼坯端部的寬展超過標(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)。鋼坯斷面不正確，呈菱形、梯形、平形四邊形、多邊形、錯(cuò)面凸起等，超出標(biāo)準(zhǔn)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(jī)的布置,a 單機(jī)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(jī)2-減速機(jī)3-齒輪座4-軋機(jī),棒材連軋生產(chǎn)線,線材,直徑5.5mm~22mm，細(xì)而長的熱軋圓鋼，俗稱“盤條”或“盤元”。線材軋制的特點(diǎn)是總的延伸率大，軋件的溫降快。因此，線材軋機(jī)的機(jī)架數(shù)目多，最多的達(dá)到27架，軋制速度快,每秒鐘高達(dá)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(jī)是1838年建成的二列式軋機(jī)，第一列為一架三輥粗軋機(jī)，第二列為五架精軋機(jī)。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(jī)，到1966年，美國設(shè)計(jì)建造了摩根式45°無扭整體機(jī)座的高速線材軋機(jī)，成為高速線

57、材軋機(jī)的主要形式。70年代世界上已有45°無扭線材軋機(jī)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(zhǔn)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(yàn),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(diǎn),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(diǎn)：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(jī)3、線材軋制特點(diǎn),2) 線材軋機(jī)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(jī)勞動(dòng)強(qiáng)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(jī)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(jī)，利用圍盤操作和扭轉(zhuǎn)翻鋼進(jìn)行1～2槽并列軋制，軋制速度一般在25～30m／s左右，此種軋機(jī)

59、一般采用預(yù)應(yīng)力軋機(jī)和滾動(dòng)軸承，軋制產(chǎn)品的精度高，采用直流電機(jī)傳動(dòng)，各機(jī)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(jī)組,f－連續(xù)式45°無扭精軋機(jī)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(jī)23套，其中寬厚板軋機(jī)3套，輥身長度4m以上軋機(jī)僅2套。軋機(jī)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(jī)采用世界最先進(jìn)工藝與設(shè)備，試車成功。,在建2套5米寬厚板軋機(jī)：寶鋼，沙鋼，年產(chǎn)能力290萬噸。在建3套爐卷軋機(jī)（帶有卷取爐的四輥可逆軋機(jī)）：南京、安陽和韶關(guān)，產(chǎn)能310萬噸。在建3500－3800軋機(jī)7套（新余、湘鋼、淄博、鐵本、永興、北臺(tái)、寧波建龍），產(chǎn)能880萬噸。在建2500－2800軋機(jī)3套，能力265萬噸。,,(1)中厚板軋機(jī)的結(jié)構(gòu)形式,二輥可逆式軋機(jī),三輥

61、勞特式軋機(jī),四輥可逆式軋機(jī),萬能式軋機(jī),(2)中厚板軋機(jī)的布置,a 單機(jī)架軋機(jī),b 雙機(jī)架軋機(jī),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(jī),,,,,,,,,,(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(dāng)板坯寬度大于或等于鋼板寬度時(shí)，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(jìn)行橫軋將板坯展寬至所需寬度以后再轉(zhuǎn)90°進(jìn)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(jìn)行軋制的方法。（4）全橫軋法 即將板坯進(jìn)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(biāo)寬度,2. Finishing Passes 軋至目標(biāo)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(jìn)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(jī),精軋機(jī),,,,,,連鑄機(jī),隧道式加熱爐,精軋機(jī),層流冷卻,除鱗箱,卷取機(jī),飛剪,擺動(dòng)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(jī),擺動(dòng)剪,粗軋機(jī),感應(yīng)加熱爐,卷取箱,精軋機(jī),層流冷卻,圓盤式卷取機(jī),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(dá)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(jī)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(jī),溫度控制器,精軋機(jī),層流冷卻,除鱗箱,除鱗箱,卷取機(jī),飛剪,擺動(dòng)剪,結(jié)晶器,連鑄機(jī),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(jī),步進(jìn)式加熱爐,除鱗,R1,保溫罩,R2,熱卷箱,飛剪,精軋機(jī),層流冷卻,結(jié)晶器,卷取機(jī),LF爐,轉(zhuǎn)爐,連鑄機(jī),步進(jìn)式加熱爐,除鱗,粗軋機(jī),保溫罩,除鱗,精軋機(jī),層流冷卻,結(jié)晶器,中包,轉(zhuǎn)爐,LF爐RH爐,卷取機(jī),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(jī),,,1700生產(chǎn)線精軋機(jī),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(jī)，一煉鋼大板坯鑄機(jī) 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，