材料成型设备期末复习

第一章连续铸造设备：1. 连续铸造：将液态金属通过连铸机浇铸、凝固成形、切割而直接得到铸坯的新工艺、新技术。

2. 连铸机的分类：（1）按台、机、流分：?台钢包；?铸机驱动系统（机）；?流。

（2）按结晶器类型分：固定式、随动式。

（3）按连铸机型分：立式连铸、立弯式连铸、直结晶器立弯式、结晶器弧形、全弧形连铸、多半径椭圆形连铸、水平连铸、轮带式连铸、履带式连铸等。

（4）按铸坯弯曲矫直方式分：单点矫直连铸机、多点弯矫连铸、连续弯矫连铸（又分固定辊和浮动辊两类）、渐进矫直连铸（又称固定辊连续矫直连铸）等。

（5）按铸造材料：连续铸钢、连续铸铝、连续铸镁、特殊钢连铸、不锈钢板坯（方坯）连铸、合金钢板坯（方坯）连铸等。

（6）按所浇铸的断面形状分：板坯连铸、带坯连铸、小方坯连铸、大方坯连铸、圆坯连铸、异型（如，工字形、八角形）断面坯连铸、板方坯兼容连铸（板方坯复合连铸）。

（7）按照铸坯厚度分：常规板坯连铸<150mm中厚度板坯连铸90～150mm薄板坯连铸40～70(90)mm; 带坯连铸～25mm薄带连铸～10mm极薄带连铸<3mm,最薄可达0.15～0.3mm（8）按是否接近最终产品形状分：传统连铸、近终形连铸。

3. 传统连铸设备的组成：钢包、中间包、结晶器（一次冷却）、结晶器振动装置、二次冷却和铸坯导向装置、拉坯矫直装置、切割装置、出坯装置等组成。

4. 传统连铸过程：钢水→钢包（二次精炼）→中间包→打开塞棒或滑动水口（或定径水口）→水冷结晶器（引锭杆头封堵）→凝成钢壳→启动拉坯机和结晶器振动装置→带液芯铸坯进入弧形导向段→喷水强制冷却→矫直→切割→出坯。

5. 立式、弧形、水平连铸机的特点。

立式连铸机的特点：（1）钢水在结晶器内，四周冷却条件相同，易于调节控制，钢水中各种非金属夹杂物易于上浮，铸坯内夹杂物少，横断面结晶组织对称。

（2）连铸机主体设备结构简单、不需矫直装置。

（3）铸坯在结晶凝固过程中，不受机械外力作用，有利于获得更好质量。

（4）由于机身很高，钢水静压力大，极易产生鼓肚变形，设备维修不方便，投资较多。

（5）铸坯定尺长度受到限制，随着生产率的提高，需增大铸坯尺寸，提高拉速，这就需要提高立式连铸机的高度，使其缺点更加突出，从而使立式连铸机的发展受到限制。

弧形连铸机的特点：（1）机身高度低，为立式连铸机的1/3，克服了立式连铸机的部分缺点。

（2）水平出坯，定尺长度不受限制，有利于高速浇铸。

（3）钢水在圆弧中进行凝固，夹杂物上浮受到阻碍，并容易向内弧富集，造成夹杂物偏析，占地面积比立式连铸机大。

（4）铸机中与弧形有关设备的制造、安装、对弧等均比较麻烦。

水平连铸机的特点：（1）连铸机各单体设备完全在地面上水平布置，机身高度很低（高度小于或等于3m）。

钢水静压力小，利于结晶凝固，特别是从钢水到成坯的全过程不受弯曲和矫直等机械外力作用，裂纹明显减少。

（2）连铸机结构简单，重量轻（比普通弧形连铸机约轻43%-45%），投资和维护成本大幅降低，一次投资省50%以上。

（3）由于中间包和结晶器直接相连，钢水完全在封闭系统内流动和凝固，易于实现无氧化浇铸，铸坯质量好。

（4）目前只能浇铸较小断面的铸坯，只适宜生产小批量的钢坯，特别是特殊钢铸坯。

6. 连铸机的组成、各组成部分的构造、功能、类型。

（1）连铸机的组成：钢包、中间包、结晶器（一次冷却）、结晶器振动装置、二次冷却和铸坯导向装置、拉坯矫直装置、切割装置、出坯装置等组成。

（2）以结晶器为例，说明其构造、功能、类型。

结晶器的构造：内外结构，内部为导热性好的铜模，外部为钢质外壳。

结晶器的功能：是一个水冷的铜模，是连铸机中的“心脏“部件，钢水在结晶器内冷却，初步凝固成型，并具有一定厚度的坯壳。

对结晶器性能的要求：良好的导热性和刚性，不易变形，重量轻，内表面耐磨性要好。

结晶器的分类：按内断面分：直形结晶器和弧形结晶器；按结构分：管式、组合式。

8. 连铸连轧：由连铸机生产出来的高温无缺陷坯，无需清理和再加热（但需经短时均热和保温处理）而直接轧制成材，这样把“铸”和“轧”直接连成一条生产线的工艺流程。

9. CSP、ISP、FTSC或FTSRQ、CONROLL等典型连铸连轧工艺及特点。

（1）CSP称为紧凑式热带生产工艺。

特点：采用漏斗形结晶器以便浸入式水口容易插入结晶器；可浇铸50mm厚的板坯；流程短、生产简便稳定、产品质量好、市场竞争力强等。

（2）ISP称为在线热带生产工艺。

特点：采用平行结晶器和液芯压下技术。

（3）FTSC或FTSRQ称为生产高质量产品的灵活性薄板坯轧制工艺。

特点：可提供表面和内部质量、力学性能、化学成分均优的汽车工业用热轧带卷。

（4）CONROLL与CSP工艺相似，奥钢联工程技术公司开发，用以生产不同钢种高质量的热轧带卷。

特点：具有生产率高、产品价格便宜的优势。

10. 连续铸轧：将熔融金属由高温陶瓷喷嘴导入内部通有冷却水的旋转两轧辊的辊缝间，直接轧辊做结晶器，一边凝固一边轧制，直接获得20mm以下至几毫米厚的薄带坯。

第二章轧制机械设备概论：1. 轧机机械设备分类：主要设备-轧机和辅助设备-除轧机以外的其它设备。

2. 轧机定义：以实现金属在旋转的轧辊之间依靠轧制压力作用而发生塑性变形的机械设备。

3. 轧机的分类：有按用途、结构、布置三种分类方法。

按用途：型材轧机、板带轧机、管材轧机、特殊用途轧机；按布置形式：水平配置、垂直配置、倾斜配置；按工作机座中轧辊数目：二辊、三辊、四辊和多辊轧机。

4. 轧机机械设备的辅助设备：切断设备、矫直设备、控制轧件尺寸与形状的设备、表面加工设备、改善组织性能设备、输送设备、包装设备。

5. 轧机的工作机座：轧辊、轧辊轴承、轧辊调整装置、机架及有关的附件（导卫装置、轨座）的全部装配体。

6. 工作机座各部分的作用：（1）轧辊：以轧制方式直接完成金属塑性变形的核心零部件。

（2）轧辊轴承：支持、固定轧辊，与轧辊构成辊系。

（3）轧辊调整装置：调整轧辊间位置并在调整后固定，以保证所要求的变形，包括轴向、径向、水平调整装置、轧辊平衡装置等。

（4）机架：安装和固定轧辊、轧辊轴承、轧辊调整装置、轧辊平衡装置、导卫装置等。

（5）轧辊导卫装置：用以正确、顺利地引导轧件进出轧辊。

（6）轨座（地脚板）：将机架固定于基础上。

7. 轧机的标称（1）型材轧机：主要性能参数是轧辊名义直径，（2）板带轧机：主要性能参数是轧辊辊身长度，。

（3）钢管轧机：以能够轧制管材的最大外径来标称；热轧机组以该机组品种规格和轧管机类型表示；焊管机组以其产品规格、成型方法、焊接方式来表示；冷轧机和冷旋压机规格用其产品规格和轧机形式表示；冷拔机用其允许的额定拔制力表示。

第三章轧辊与轧辊轴承1. 轧辊所受载荷（1）机械载荷：弯曲应力、辊面间接触应力、传动辊上的扭转应力；咬入瞬间及轧制速度变化时，引起动载荷，导致辊上应力变化。

（2）摩擦：变形区中的前、后滑，咬入打滑、卡钢等造成辊身表面与轧件间相对运动，导致辊身表面受到剧烈摩擦。

（3）热负荷：热轧时，轧件高温和冷却水交替作用,产生热循环应力；冷轧时，轧件变形热效应，轧辊表层也产生热循环应力。

2. 轧辊的主要失效形式（1）磨损：辊身磨损达到允许的总车削量后，因表层硬度丧失、强度削弱而报废。

（2）辊面剥落：轧辊受循环接触应力作用，表面产生掉块形成凹坑而报废。

（3）折断：过大轧制压力产生的机械应力是断辊的主要原因。

3. 轧制生产对轧辊的要求（1）工艺要求：有合理的结构、尺寸、材质，以保证轧件尺寸、表面质量、产量。

（2）寿命要求：不致过早、或不正常破坏、失效。

（3）性能要求：要有一定的强韧性、耐磨性、耐热性、耐剥落性等，其材质特性则以机械性能和硬度为主。

（4）总体要求：轧制生产对轧辊的基本要求可归纳为对轧辊的结构、尺寸的确定，对轧辊材质、制造方法的选择，对轧辊强度、刚度的校核。

4. 轧辊的结构（1）辊身：是轧辊的工作部分；对于型材轧辊，辊身有各种形状轧槽，即孔型；对于板材轧辊，辊身基本呈圆柱形，为补偿弯曲、不均匀热膨胀、不均匀磨损对辊缝的影响，可将辊身加工成较复杂的曲线形状，即辊型。

（2）辊头：是轧辊与连接轴相接的部分；起连接传动或吊装作用，其形状由连接轴形式而异，主要有梅花型、键槽型、万向节型三种。

（3）辊颈：是轧辊的支承部分；辊颈的形状由轴承形式及装卸要求确定，主要有圆柱形和圆锥形两种形式。

注意：辊颈与辊身交界处为应力集中的部位，属于轧辊强度的薄弱环节，因而该处应用适当的过渡圆弧连接。

5. 轧辊的参数轧辊的尺寸参数包括：辊身直径D、辊身长度L、辊颈直径d、辊颈长度l和辊头尺寸。

其中辊身直径、辊身长度是表征轧辊尺寸的基本参数。

（1）辊身直径：是轧机的一个重要参数；对于型材轧机，它是表征轧机的特性参数；对于板带轧机，它是关系到板带材最小可轧厚度的参数。

在轧机设计中，确定轧辊最近直径应考虑的因素：咬入条件：max 1cos g h D α∆≥-热平衡条件：在高速冷轧机上，轧件由于变形热效应释放的热量很大，导致工作辊温度升高。

但因工作辊表面存在工艺冷却与润滑，故当工作辊表面温升至一定数值时会出现热平衡状态，此时工作辊表面所吸收得热量等于冷润剂从其表面所带走的热量。

要使出现热平衡时工作辊温度不致过高（一般不高于100℃），则工作辊径就应与轧制速度、变形量和轧件机械性能相适应。

6. 轧辊的材质选择轧辊按其材质不同可分为：铸铁轧辊（C ≥2.0%）、半钢轧辊（C ≥1.5%）、钢轧辊（C ≥0.8%）三种类型。

（1）铸铁轧辊有普通铸铁、合金铸铁、球墨铸铁之分；优点：硬度高、耐磨性好、表面光滑、制造方法简便、成本低；缺点：质脆、强度低、耐冲击性差。

（2）钢轧辊有铸钢、锻钢之分；优点: 强度高、韧性好、咬入能力强；缺点：硬度一般较铸铁辊低。

（3）半钢轧辊：碳量介于铸钢与铸铁之间，杂质量低，具有过共析钢组织；兼有铸钢强度、韧性、耐热疲劳性及铸铁耐磨性等，适于带钢热连轧四辊轧机工作辊，其应用日趋广泛。

第五章 轧机机架需重点掌握的知识点、其它知识点也需认真复习并掌握：1. 轧机机架：是轧机工作机座的骨架；用来安装轧辊、轧辊轴承座、轧辊调整装置、导卫装置、换辊及冷却润滑装置等零部件；机架承受着经轧辊、轴承座、压下螺丝等传来的全部轧制力；轧制生产要求机架具有足够的强度和刚度，并且其结构要适应轧辊调节和快速换辊的需要；一般给予很大的安全系数，并作为永久使用、不更换的零件进行设计。

2. 机架的类型：“闭式机架”和“开式机架”两种类型。

（1）闭式机架：是一个将上下横梁与立柱制成一体的封闭式整体框架，大多是整体铸造，当受铸造和运输条件限制时，则采用电渣焊焊成。

优点：具有较高强度、刚度。

用途：主要用于轧制力较大、或轧件尺寸要求严格的轧机。