轧钢基础知识

轧钢基础知识浅谈
目录
• 第一章 轧制及其分类 • 第二章 轧制过程相关参数与术语 • 第三章 1500轧机特点
第一章 轧制及其分类
• 1.1轧制的概念
• 轧制就是靠旋转的轧辊与轧件之间形成的摩擦力
将轧件拖进辊缝之间，并使之受到压缩产生塑性 变形的过程。 它是生产钢材最主要的方法，其优点是生产效率 高、金属消耗少、加工容易、生产成本低、适于 大批量生产；除轧制以外的几种压力加工方式是 锻造、挤压、拉拔、冲压。这几种压力加工方式 的示意图如下：
• 斜轧是轧件在两个或三个旋转方向相同、轴线成
一定角度的轧辊间得到加工的轧制方法。轧件在 轧制过程中作旋转前进运动(故又称斜轧为螺旋轧 制)。斜轧用于生产无缝钢管(穿孔)及钢球等产品。 金属主要沿轧件的纵轴线方向延伸。
• 按轧制产品的成型特点还可分为一般轧制和特殊
轧制。 通常我们看到的棒材、板材轧制都是一般轧制， 而周期轧制，旋压轧制，弯曲成型等都属于特殊 轧制方法。
第二章 轧制过程相关参数与术语
• 2.1压下量、宽展量、延伸量
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• 在轧制棒材过程中，我们都是按照压下规程来操
作的，在压下规程中可以看到的两个重要参数， 那就是压下量和宽展，其重要性不言而喻。 压下量为轧制前、后轧件厚度之差； 宽展量为轧制前、后轧件宽度之差； 延伸量为轧制前、后轧件长度之差；
个孔型不止经过一次，最终从圆孔轧出成品。轧 件经过孔型可以有多种顺序,如1、3、1、3、5、5 或者1、3、3、5、5等等；
• 1.3柔性轧制：
• 即柔性化的轧制技术，它的范围较广，在1500轧
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机上体现出来的是其产品规格的柔性化。为了更 好地满足客户的要求，尤其是要求规格较多，而 每种规格批量又较小的客户的要求 ，就必须采用 柔性轧制。 因为我们不可能为这样的客户单独设计一套孔型 系统，成本和交货时间上都是不允许的，而采用 了柔性轧制以后，相当于扩大了成品的规格范围； 在1500轧机的棒材轧制中，通过合理设计成品孔 及成品前的孔型，然后在轧制时调节辊缝值的大 小，就可以用同一套孔型系统中轧出相近的几种 规格的产品。
• 通常我们见到的轧制方式都是热轧，现将热轧与
冷轧进行简单的对比： 热轧的优点是可以破坏坯料的铸造组织，细化钢 材的晶粒，并消除显微组织的缺陷，从而使钢材 组织密实，力学性能得到改善等等；缺点是经过 热轧之后，钢材内部的非金属夹杂物而且如果冷却不均匀还会造 成残余应力。
• 工业纯铁的再结晶温度为450℃，而金属中的微量
杂质或合金元素使金属再结晶温度显著提高，铁 中加入少量碳变为低碳钢后再结晶温度升高，约 为540 ℃，那么低碳钢在此温度以下的轧制都是 属于冷轧； 这里再举两个形成鲜明对比的两个例子： 铅的再结晶温度低于室温，因此在室温对铅进行 加工属于热加工；而钨的再结晶温度约为1200 ℃， 那么即使在1000 ℃拉制钨丝也属于冷加工。
• 2.5阴阳面
坯料上下温度不均称为阴阳面。通常把低温面称 阴面，把高温面称阳面。轧制时，有阴阳面的钢 坯容易产生弯曲、扭转现象，因为阴面向上，则 轧件出轧辊时向上弯，阴面向下时向下弯，向上 弯易发生缠辊等事故。所以生产中一般把阴阳面 预先翻到侧向位置。 坯料内外温度不均匀，轧制时延伸不均，使轧件 产生应力，容易造成裂纹。 沿坯料长度上温度不均匀，轧制时造成辊跳值波 动，而使同一轧件尺寸波动，给控制成品尺寸公 差造成困难。
轧制
锻造1、自由锻
锻造2、模锻
拉拔
挤压
冲压
• 1.2 轧制的分类
• 轧钢方法按轧制温度不同可分为热轧与冷轧；
这里通常有一个误区，那就是：大家通常认为热 轧就一定是高温下的轧制，而冷轧就是常温或低 温下的轧制。 确切地说，冷轧与热轧的界限应该以再结晶温度 来区分，即低于再结晶温度的轧制为冷轧，高于 再结晶温度的轧制为热轧。
• 二是可以减小车削量；增加轧辊的寿命；磨损量
一定的情况下，侧壁斜度越大，车削量越小；
• 轧辊重车率：全部重车量与轧辊名义直径（1500）
的百分比称为重车率。
• 2.7辊跳
在轧制过程中，轧机的各部件受轧制力的作用发 生弹性变形，如机架窗口高度扩大、轧辊弯曲、 压下螺丝和轴承受到压缩等。这些弹性变形最后 反映在两轧辊之间的缝隙增大，轧制中这种辊缝 增大的现象叫做辊跳。辊缝增大的总值称为辊跳 值。轧机刚性越好，辊跳值越小。轧件的变形抗 力越大，辊跳值越大。辊跳值的大小取决于轧机 性能、轧件温度和轧制的钢种等因素。
• 2.6孔型与辊缝
• 轧槽：为了获得所要求的断面形状的轧件，在轧 •
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辊上刻有凹入或凸出的槽子，把刻在一个轧辊上 的槽子称为轧槽； 孔型:由上下轧辊轧槽和辊隙组成的几何图形称为 孔型。 辊环：沿轧辊轴线方向把轧槽与轧槽分开的轧辊 辊身部分称为辊环。 辊缝：同一孔型两侧的上下轧辊辊环之间的距离 叫做辊缝，用S表示。
• 1.4异步轧制：
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• 简单地说，就是两个轧辊的表面线速度不相等的
轧制方法；其优点有轧制压力低、轧薄能力强、 轧制精度高等。 实现异步轧制有两个方法：因为轧辊表面线速度 等于轧辊转速乘以直径，所以方法一是转速不同 实现异步轧制，方法二是直径不同实现异步轧制。 1500轧机采用的就是第一中方法，即轧辊直径相 同，而转速不同；1500轧机的上下辊转速比目前 取0.99 ：1左右，这样做的目的之一是减少轧件 头部向下弯曲，而且轧件头部向下弯曲会撞击运 输辊道，甚至导致安全事故。
• 按轧制时轧件与轧辊的相对运动关系不同可分为
纵轧，横轧和斜轧；其示意图如下：
• 纵轧是轧件通过两个相反方向转动的轧辊得到加
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工的轧制方法。轧制时轧件通过辊面间缝隙(或孔 型)向前运动，其运动方向与轧辊轴线垂直。纵轧 是轧钢生产中最常见的一种轧制方法。金属延伸 主要沿轧件的纵轴线方向进行。一般的初轧、板 带材轧制、型材轧制和线材轧制等都用纵轧。 横轧是轧件在两个旋转方向相同的轧辊间，作平 行于轧辊轴线并与轧辊转动方向相反的旋转运动， 回转体只在径向受到压力加工的一种轧制方法。 横轧可以生产各种形状的轴类产品。金属主要沿 轧件的横轴线方向伸。
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• 2.3咬入与咬入条件 • 咬入：依靠旋转的轧辊与轧件之间的摩擦力，轧
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辊将轧件拖入轧辊之间的现象称为咬入； 由此可见，咬入是实现轧制过程的前提条件，如 果轧件不能咬入，那么轧制根本无从谈起。所以 了解咬入条件和促进咬入的方法是很有必要的。 咬入条件：简单地说，沿着轧制方向，轧辊对轧 件的向前的摩擦力要大于轧辊对轧件斜向后的压 力的水平分量；
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• 2.8辊跳对产品的影响及解决措施
• 辊跳值是决定轧制产品尺寸偏差的一个重要因素。
轧制过程中必须时刻注意辊跳值的实际变化情况， 并及时进行调整。提高轧机刚度对降低辊跳值、 提高产品精度有重要作用。提高轧机刚度的 措施 有: 增大轧辊直径和机架断面尺寸。采用这种措施虽 然可以提高轧机刚度，但会使工作机座结构庞大， 增加设备重量和制造困难，因此在经济上和技术 上均受到一定限制。
• 1.5孔型凸度
• 以箱型孔为例，凸度就是轧槽的槽底中间部分不
是平的而是稍微凸起；孔型凸度示意图如下：
• 采用凸度的目的是为了使轧件在辊道上行进时稳
定，避免轧件左右倾倒；同时也给翻钢后的轧件 在下一个孔型中轧制时多留一点宽展的余量，防 止轧件出耳子；
• 1.6推拉床：
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• 因为1500轧机采用的是往复轧制的方式，这也就
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• 2.2影响宽展的主要因素
• 在轧制棒材时必须要考虑轧件每道次的宽展量， • •
正确的估计轧制中的宽展是保证断面质量的重要 环节，否则轧件在孔型中会出现两种现象： 一是估计宽展较实际宽展过大，致使成品孔型填 充不满，造成过大的椭圆度，即轧件最大与最小 直径之差过大； 二是估计宽展较实际宽展过小，孔型充填过满， 形成耳子；这两种情况都是要尽量避免的。
• 以上两种情况分别如下图a、b所示
• 要正确的估算宽展量，那就必须知道影响宽展的 • •
因素，影响宽展量的主要因素有以下几点： 压下量：宽展产生的原因就是因为有压下量，没 有压下量宽展就无从谈起。随压下量的增加，宽 展也增加； 轧制道次：在总压下量一定的前提下，轧制道次 越多，宽展越小； 轧辊直径：宽展量随轧辊直径增加而增加； 摩擦系数：摩擦系数越大宽展越大； 轧制速度：轧制速度升高，宽展减小；
• 轧件咬入时的情形： • （1）可以咬入
（2）不能咬入
• 2.4改善咬入的方法
• 通常情况下咬入是没有问题的，但如果坯料氧化
铁皮过厚、压下量过大等也可能导致咬入困难， 因此改善咬入是保证操作顺利进行、增加压下量、 提高生产效率的、降低轧件温降的有效措施。改 善咬入的方法有： 增加轧辊直径； 减小压下量； 强制咬入：即用外力将轧件强制推入轧辊中，常 见的是给轧件较高的速度使其靠惯性咬入等；
• 同热轧比较,冷轧的优点是可得到尺寸精确和表面
光洁度与强度较高的产品。冷轧与热处理配合还 可提高产品的其他某些性能,如韧性、磁性等。 缺点是冷轧变形比较困难，这也限制了其变形量， 对设备要求较高，轧前还要对原料进行比热轧严 格得多的预处理。 整体来说，冷轧钢质量比热轧钢质量好,但是成本 高得多，价格比热轧贵。
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• 对机座施加预应力。在轧制前对轧机施加预应 力，
使轧机在轧制前就处于受力状态。在轧制时，由 于预应力的影响，轧机的弹性变形减小，从而提 高轧机的刚度。 采用短应力线轧机，即缩短轧机上产生伸长的构 件的长度，那么构件的总伸长量减小，也就是辊 跳值减小；采用这种方法能显著地减小辊跳值， 提高产品精度。
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第三章 1500轧机特点
• 1.1500轧机特点
• 1.1孔型系统
• 1500轧机的轧辊一般都刻有两套不同的孔型系统，
以便得到不同规格的成品。目前的孔型系统由三 种孔型组成：1号箱型孔、3号八角孔、5号圆孔 （成品孔，近似圆形）；