《材料成型工艺学 下》课件：第10章 棒线材生产2015
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工程材料与成型工艺说课课件ppt
02
工程材料
金属材料
定义
金属材料是指以金属元素或以 金属元素为主构成的具有金属
特性的材料的统称。
分类
黑色金属、有色金属、特种金属 。
特点
高强度、高硬度、良好的塑性和韧 性。
非金属材料
01
02
03
定义
非金属材料是以非金属元 素或非金属元素为主构成 的具有非金属特性的材料 的统称。
分类
塑料、橡胶、陶瓷、玻璃 等。
工程材料与成型工艺的发展趋势
发展趋势
随着科技的不断发展，工程材料与成型工艺也在不断进步。新型工程材料的 不断涌现，成型工艺的不断创新，使得工程材料与成型工艺在未来的应用中 更加广泛和高效。
未来展望
未来，工程材料与成型工艺将会朝着更加高效、节能、环保、可持续发展的 方向发展。同时，随着工业4.0的到来，工程材料与成型工艺将会更加智能化 、自动化、数字化。
03
在满足性能要求的前提下，优先选择成本低、来源广泛、易于
加工的材料，同时考虑材料对环境的影响。
成型工艺选择的原则和方法
符合材料特性
满足使用要求
选择与材料特性相匹配的成型工艺，如塑料 材料宜采用注射成型工艺。
根据产品形状、尺寸和性能要求选择合适的 成型工艺。
考虑生产批量
考虑经济效益
生产批量不同，所需的设备和工艺也不同， 应根据实际情况选择最经济的生产方法。
案例二：航空航天中的材料与工艺应用
总结词
航空航天领域对材料和工艺的要求极为苛刻，需要克服高强度、高温、腐蚀等多种复杂条件。
详细描述
航空航天领域需要使用各种高性能材料，如钛合金、高温合金、复合材料等，以及各种先进成型工艺，如真空 吸铸、粉末冶金、3D打印等。在航空航天领域，材料和工艺的选择和优化直接影响到飞行器的性能、安全和 可靠性，因此需要加强研究和技术创新。
《材料成型工艺学》课件
2.1×105MPa）。
解：H0=2.5mm，H=1.0mm，h=0.7mm
−
2.5−1.0
0 −ℎ
2.5−0.7
0 = 0 = 2.5 = 60%, 1 =
= 2.5 = 72%
0
0
ҧ = 0.40 + 0.61 = 0.4 × 60% + 0.6 × 72% = 67.2%
= ×(+) = . s-1
= 85 ∙ 0.124 ∙ （10）0.167 ∙ （
=85× 9.350.124
=122.4MPa
∙ 10 × 35.4%
）−2.5410来自00.167∙
1050 −2.54
1000
，计算轧
K = 1.15 = 1.15 × 122.4 = 140.8MPa
3 在φ750/φ1050×1700mm热轧机上，轧制Q235普碳钢，其变形抗力模型采用下
0.124
0.167
∙ （10）
∙（
）−2.54 ，某道次轧制温度
式计算： = 85 ∙
1000
为1050℃，轧件轧制前厚度H=65mm，轧后厚度h=42mm，板宽B=1200mm，轧
制速度v=2m/s。应力状态系数
例题2:在φ850mm轧机上,轧制Q235普碳钢,某道次轧制温度为1100℃,
轧件轧制前厚度H=93mm，轧后厚度h=64.2mm,板宽B=610mm,轧
制速度v=2m/s。试用西姆斯公式计算轧制力，并求此时轧制力矩多大。
(忽略宽展,变形速率 =
）
+
解：
l = ∙ ∆ℎ =
ℎത
0.85
= =
解：H0=2.5mm，H=1.0mm，h=0.7mm
−
2.5−1.0
0 −ℎ
2.5−0.7
0 = 0 = 2.5 = 60%, 1 =
= 2.5 = 72%
0
0
ҧ = 0.40 + 0.61 = 0.4 × 60% + 0.6 × 72% = 67.2%
= ×(+) = . s-1
= 85 ∙ 0.124 ∙ （10）0.167 ∙ （
=85× 9.350.124
=122.4MPa
∙ 10 × 35.4%
）−2.5410来自00.167∙
1050 −2.54
1000
，计算轧
K = 1.15 = 1.15 × 122.4 = 140.8MPa
3 在φ750/φ1050×1700mm热轧机上，轧制Q235普碳钢，其变形抗力模型采用下
0.124
0.167
∙ （10）
∙（
）−2.54 ，某道次轧制温度
式计算： = 85 ∙
1000
为1050℃，轧件轧制前厚度H=65mm，轧后厚度h=42mm，板宽B=1200mm，轧
制速度v=2m/s。应力状态系数
例题2:在φ850mm轧机上,轧制Q235普碳钢,某道次轧制温度为1100℃,
轧件轧制前厚度H=93mm，轧后厚度h=64.2mm,板宽B=610mm,轧
制速度v=2m/s。试用西姆斯公式计算轧制力，并求此时轧制力矩多大。
(忽略宽展,变形速率 =
）
+
解：
l = ∙ ∆ℎ =
ℎത
0.85
= =
线材生产工艺及特点 ppt课件
ppt课件
9
线材轧机布置方式
线材生产从坯料到成品断面尺寸变化较大， 轧制道次多，轧机布置一般分为粗轧、中轧 和精轧。
(1)粗轧机组的布置形式
1)横列式布置：横列式布置的粗轧机，一般 为二辊轧机或二辊交替式轧机。机架数目和 轧机大小根据所用坯料的大小来决定，辊径 一般为φ400~500mm，主传动电机一般用异步 交流电机传动。
这是最老式的布置，一般由5~7架轧机组成。 其传动形式与横列式布置的中轧机组相同， 可以是一台电机传动，也可以是两台电机从 两侧传动，相邻机架的轧制速度靠轧辊直径 的匹配来调节。
2)半连续式布置：精轧机组采用半连续布置
主要是复二重布置。
ppt课件
15
3）连续式布置：精轧机组连续式布置一般都 采用集体传动。这是因为精轧机组的轧制速
线材生产工艺及特点
一、线材生产工艺流程
坯料准备 加热 粗轧 剪切 中轧 飞剪 精轧 冷却 形成线卷 输送冷却 检查 打捆 入库
ppt课件
1
二、线材生产特点
线材特点为断面小、长度大、要求尺寸精度 和表面质量高。
线材发展：大盘重、小线径、使线材生产有 如下特点
1、坯料特点
1）断面小、尺寸长：有利于保证终轧温度， 适应线材发展需要。目前，最大断面 150mm2，最长22米。
ppt课件
7
高速线材轧机盘重大，采用散卷冷却。由精
轧机轧出的线材，经水冷管进行强制冷却， 在接近相变温度时由吐丝机将线材一圈一圈 地平铺在运行的辊道上，进行冷却。在输送
过程中可控制冷却速度，然后收集。散卷冷 却，冷却均匀而且冷却速度可控制，产品质
量好。通过 控制冷却，可以得到各种性能要 求的线材。而且线材的通条性能均匀。
线材生产工艺培训教材PPT课件
辅传动设备—飞剪
线材轧线上总的来说布置有两种剪机，一种是用于切头尾和事故碎断的剪机，即我们常说的飞剪，由电机驱动，剪切过程中剪刃随轧件同步前进，如轧线上的1#、2#、3#（组合工作，由3#飞剪和碎断剪组成）飞剪；另一种是用于事故时阻止后续轧件继续进入相应机组的的剪机—卡断剪，压缩空气驱动，如布置在1#轧机前、预精轧机组和精轧机组前的卡断剪（该两组剪机已取消使用）
高速线材轧机特点
一般将轧制速度大于40m/s（区分高线和普线的一个基本特点）的线材轧机称为高速线材轧机。 高速线材轧机的生产工艺特点： 连续、高速、无扭和控冷。其中高速轧制 是最主要的工艺特点（此外，单线、微张 力、组合结构、碳化钨辊环和自动化）。 高速线材产品特点： 盘重大、精度高、性能优良。
1#水咀
1、3#水咀
1、3、5#水咀
反吹水咀、反吹气咀
3#水冷箱开启
1#水咀
1、3#水咀
1、3、5#水咀
反吹水咀、反吹气咀
吐丝机夹送辊投入状态
夹尾
夹送辊超前率
%
2.0-2.5
吐丝机夹送辊尾部滞后率
%
1.0-1.5
吐丝机超前率
%
2.5-3.0
风机开启
台
1
2
2
夏季高温时分别可适当增开1台
高速无扭精轧
高速无扭精轧工艺是现代线材生产的核心技术之一，它是针对以往各种线材轧机存在诸多问题，综合解决产品多品种规格、高断面尺寸精度、大盘卷和高生产率的有效手段。唯精轧高速度才能有高生产率。才能解决大盘重线材轧制过程的温降问题。精轧的高速度要求轧制过程中轧件无扭转，否则事故频发，轧制根本无法进行。因此，高速无扭精轧是高速线材轧机的一个基本特点。
生产工艺-轧制
线材轧线上总的来说布置有两种剪机，一种是用于切头尾和事故碎断的剪机，即我们常说的飞剪，由电机驱动，剪切过程中剪刃随轧件同步前进，如轧线上的1#、2#、3#（组合工作，由3#飞剪和碎断剪组成）飞剪；另一种是用于事故时阻止后续轧件继续进入相应机组的的剪机—卡断剪，压缩空气驱动，如布置在1#轧机前、预精轧机组和精轧机组前的卡断剪（该两组剪机已取消使用）
高速线材轧机特点
一般将轧制速度大于40m/s（区分高线和普线的一个基本特点）的线材轧机称为高速线材轧机。 高速线材轧机的生产工艺特点： 连续、高速、无扭和控冷。其中高速轧制 是最主要的工艺特点（此外，单线、微张 力、组合结构、碳化钨辊环和自动化）。 高速线材产品特点： 盘重大、精度高、性能优良。
1#水咀
1、3#水咀
1、3、5#水咀
反吹水咀、反吹气咀
3#水冷箱开启
1#水咀
1、3#水咀
1、3、5#水咀
反吹水咀、反吹气咀
吐丝机夹送辊投入状态
夹尾
夹送辊超前率
%
2.0-2.5
吐丝机夹送辊尾部滞后率
%
1.0-1.5
吐丝机超前率
%
2.5-3.0
风机开启
台
1
2
2
夏季高温时分别可适当增开1台
高速无扭精轧
高速无扭精轧工艺是现代线材生产的核心技术之一，它是针对以往各种线材轧机存在诸多问题，综合解决产品多品种规格、高断面尺寸精度、大盘卷和高生产率的有效手段。唯精轧高速度才能有高生产率。才能解决大盘重线材轧制过程的温降问题。精轧的高速度要求轧制过程中轧件无扭转，否则事故频发，轧制根本无法进行。因此，高速无扭精轧是高速线材轧机的一个基本特点。
生产工艺-轧制
线材生产工艺流程推选优秀ppt
加热特点，在坯保证料加热的质量特的前点提下，，加热为温度了尽量保高；证终扎温度、适应小线径及大盘重的
坯料的特点，为了保证终扎温度、适应小线径及大盘重的需要，在供坯允许的条件下，其断面应尽可能小，以减少轧制道次、防止温度过大，
因前此者坯 多料用一于般建需较筑长和要。包装，等，在后者供用于坯拔丝、允制钉许等金的属制条品生件产上下。 ，其断面应尽可能小，以减少
Page 8
第八页，共8页。
线材生产(shēngchǎn)工艺流程
第一页，共8页。
线材是热轧型材中断面最小的一种，一般把直径 5.5~22mm细而长的热轧圆钢叫做线材。由于大都是成 盘卷交换，故又俗称(sú chēnɡ)盘条。
线材按用途分，有热轧状态直接使用和需要经二次加工 的两种。前者多用于建筑和包装等，后者用于拔丝、制 钉等金属制品生产上。
前者采用卷线机、钩式冷却运输机和收集打捆装置。
线材精整(jīnɡ轧zhě制nɡ)的道特定次、防止温度过大，因此坯料一般较长。
线材(xiàn cái)生产特点 线材精整(jīnɡ zhěnɡ)的特定
线材冷却，一加般采热用成特卷冷点却和，散卷在冷却两保种方证式(加fāng热shì)。质量的前提下，加热温度尽量高；
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第五页，共8页。
带有直接热处理装置的线材轧制车间(chējiān)设 备布置
Page 6
第六页，共8页。
线材(xiàn cái)生产特点
线材断面小，长度达，并且要求的尺寸精确和表面质量较 加热特点，在高保证，加热从质量而的前决提下定，加热了温度线尽量材高；生产工艺具有一系列特点
线材断面小，长度达，并且要求的尺寸精确和表面质量较高，从而决定了线材生产工艺具有一系列特点
线材冷却，一般采用成卷冷却和散卷冷却两种方式(fāngshì)。
坯料的特点，为了保证终扎温度、适应小线径及大盘重的需要，在供坯允许的条件下，其断面应尽可能小，以减少轧制道次、防止温度过大，
因前此者坯 多料用一于般建需较筑长和要。包装，等，在后者供用于坯拔丝、允制钉许等金的属制条品生件产上下。 ，其断面应尽可能小，以减少
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线材生产(shēngchǎn)工艺流程
第一页，共8页。
线材是热轧型材中断面最小的一种，一般把直径 5.5~22mm细而长的热轧圆钢叫做线材。由于大都是成 盘卷交换，故又俗称(sú chēnɡ)盘条。
线材按用途分，有热轧状态直接使用和需要经二次加工 的两种。前者多用于建筑和包装等，后者用于拔丝、制 钉等金属制品生产上。
前者采用卷线机、钩式冷却运输机和收集打捆装置。
线材精整(jīnɡ轧zhě制nɡ)的道特定次、防止温度过大，因此坯料一般较长。
线材(xiàn cái)生产特点 线材精整(jīnɡ zhěnɡ)的特定
线材冷却，一加般采热用成特卷冷点却和，散卷在冷却两保种方证式(加fāng热shì)。质量的前提下，加热温度尽量高；
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带有直接热处理装置的线材轧制车间(chējiān)设 备布置
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线材(xiàn cái)生产特点
线材断面小，长度达，并且要求的尺寸精确和表面质量较 加热特点，在高保证，加热从质量而的前决提下定，加热了温度线尽量材高；生产工艺具有一系列特点
线材断面小，长度达，并且要求的尺寸精确和表面质量较高，从而决定了线材生产工艺具有一系列特点
线材冷却，一般采用成卷冷却和散卷冷却两种方式(fāngshì)。
材料成型概论-第五讲-线棒材生产工艺
• CRB 550 ——冷轧带肋螺纹钢
预应力钢丝及钢绞线
子!I二 纯
rilJ 1ÚI
高应力弹簧钢丝
焊丝用线材
飞雪/
冷镦钢丝用线材：螺钉、螺帽、螺栓等紧固件
轴承钢丝用线材 滚珠、滚锥、滚针
5.3 线材的生产工艺及设备
5.3.1 线材热轧工艺一般流程
坯料→加热→粗轧→中轧→预精轧→精轧→控制冷 却 →吐丝机→散卷控制冷却→集卷→钩式冷却→检 验→ 标记包装。
（ 2 ） 1988 ～ 1992 年 ， 国 产 线 材 有 很 大 改 观 ， 高 线 比 近 30%，线材自给率达100%，进口逐年减少，出口 逐年增加，历 史性变化的1991年，线材出口大于进口。
（3）1993～1994年，国产线材大幅增长，但满足不了国 民经济迅猛增长的需求，造成线材大量进口，线材自给率降 到历史最低点57％。
我国线材轧Байду номын сангаас情况
目前我国拥有线材轧机近110套，其中复二重轧机占一 半，横列式线材轧机有近30套（将逐步被淘汰）；其余40多 套属于高速线材轧机，其中从国外引进的高水平线材轧机有 20多套，国产高速线材轧机有近20套。2004年，全国线材生 产中，高线比已经超过55%；但优质硬线比约10%，精炼比 不 到30％。
从20世纪90年代开始，我国线材高速化改造达到了高 潮， 到2007年，我国已建成高速线材生产线58条。当前，由 于普 线市场竞争越来越激烈，利润空间越来越小，国内各高 线厂 都把目光投向利润空间相对较高的优线产品的开发与生 产。
我国线材轧机情况
（l）1986年前，无高速线材轧机，高线比为零；线材自 给率为60％。国内线材缺口很大，每年进口线材200～300万 吨。国产线材质量较差，盘重小、化学成分不稳定、表面质 量差、尺寸公差大、性能也较差等。
预应力钢丝及钢绞线
子!I二 纯
rilJ 1ÚI
高应力弹簧钢丝
焊丝用线材
飞雪/
冷镦钢丝用线材：螺钉、螺帽、螺栓等紧固件
轴承钢丝用线材 滚珠、滚锥、滚针
5.3 线材的生产工艺及设备
5.3.1 线材热轧工艺一般流程
坯料→加热→粗轧→中轧→预精轧→精轧→控制冷 却 →吐丝机→散卷控制冷却→集卷→钩式冷却→检 验→ 标记包装。
（ 2 ） 1988 ～ 1992 年 ， 国 产 线 材 有 很 大 改 观 ， 高 线 比 近 30%，线材自给率达100%，进口逐年减少，出口 逐年增加，历 史性变化的1991年，线材出口大于进口。
（3）1993～1994年，国产线材大幅增长，但满足不了国 民经济迅猛增长的需求，造成线材大量进口，线材自给率降 到历史最低点57％。
我国线材轧Байду номын сангаас情况
目前我国拥有线材轧机近110套，其中复二重轧机占一 半，横列式线材轧机有近30套（将逐步被淘汰）；其余40多 套属于高速线材轧机，其中从国外引进的高水平线材轧机有 20多套，国产高速线材轧机有近20套。2004年，全国线材生 产中，高线比已经超过55%；但优质硬线比约10%，精炼比 不 到30％。
从20世纪90年代开始，我国线材高速化改造达到了高 潮， 到2007年，我国已建成高速线材生产线58条。当前，由 于普 线市场竞争越来越激烈，利润空间越来越小，国内各高 线厂 都把目光投向利润空间相对较高的优线产品的开发与生 产。
我国线材轧机情况
（l）1986年前，无高速线材轧机，高线比为零；线材自 给率为60％。国内线材缺口很大，每年进口线材200～300万 吨。国产线材质量较差，盘重小、化学成分不稳定、表面质 量差、尺寸公差大、性能也较差等。
工程材料与成型工艺说课课件ppt
课程目标
明确课程的教学目标，如提高学生的材料选用能力、成型 工艺设计能力等。
强调课程对学生的综合素质和能力的培养，如创新思维、 实践能力等。
课程内容
介绍课程的主要内容，包括工程材料的种类、性能和选用原则，以及各种成型工 艺的原理和应用范围等。
强调课程内容的实用性和针对性，以帮助学生更好地掌握实际应用技能。
02
工程材料
工程材料的分类
按化学成分
金属材料、非金属材料、复合材料
按用途
结构材料、功能材料
按物理性能
金属材料、高分子材料、复合材料、无机非金属 材料
工程材料的性能
01
02
03
使用性能
强度、硬度、韧性、耐磨 性、耐腐蚀性等
工艺性能
可塑性、可焊性、铸造性 、切削加工性等
经济性能
成本、资源利用、环境影 响等
03
成型工艺
成型工艺的分类
• 铸造工艺 • 砂型铸造 • 精密铸造 • 压力铸造 • 锻压工艺 • 自由锻 • 模锻 • 板料冲压 • 焊接工艺 • 电弧焊 • 激光焊 • 超声波焊 • 注塑工艺 • 立式注塑 • 卧式注塑 • 精密注塑
成型工艺的特点
• 铸造工艺 • 可以制造形状复杂的零件 • 成本低，易于批量生产 • 但存在废品率高、质量不稳定的缺点 • 锻压工艺 • 可制造出高精度、高质量的零件 • 生产效率高，易于实现自动化生产 • 但模具成本高，对材料要求高 • 焊接工艺 • 适用于批量小、形状复杂的零件 • 设备简单，操作灵活 • 但对操作技能要求高，质量不稳定 • 注塑工艺 • 可制造出形状复杂、尺寸精确的零件 • 生产效率高，易于实现自动化生产 • 但模具成本高，对材料要求高
智能材料
棒材生产工艺培训ppt课件
11
我厂棒线的设备及工艺概况
钢坯垛 上料台架 入炉辊道 称重 推钢入炉 加热
出炉辊道
粗轧
冷床冷却 成品倍尺剪 穿水冷却
精轧
2#飞剪 （事故碎断）
中轧
预水冷却
1#飞剪 （事故碎断）
冷剪冷切
检验
定尺材 非定尺材
打捆
称重挂牌
入库
打捆
称重挂牌
入库
12
主要设备及工艺特点
加热炉：加热炉为侧进侧出双蓄热室步进 式煤气加热，设计加热能力160吨/小时， 采用三段式式加热制度，即根据炉内的供 热分配分为预热段、加热段和均热段，加 热段的主要作用就是快速加热钢坯，使其 达到需要温度，因为升温速度快，所以钢 坯通体温度不均匀，这时均热段的作用就 得以发挥，通过均热段使钢坯表面、心部 及头尾温度达到一致。
– 棒材：棒材是简单断面型钢，一般成根供应， 主要包括圆钢和螺纹钢筋，小型棒材也可成卷 供应。
– 分类：按断面形状分为圆形、方形、六角形以 以及建筑用螺纹钢筋等几种。
– 小型轧机生产圆钢的范围一般为Φ10mm~32mm， 最小规格可至Φ6mm。
– 随着大跨度桥梁和高层建筑对大规格钢筋的需 要，小型棒材轧机生产钢筋的上限已经扩大至 Φ52mm，而合金钢小型棒材轧机产品的上限加 大至Φ75mm，甚至Φ80mm。
6
热送热装的优缺点
热送热装的优点：
– 节约能源。提高连铸坯入炉温度，可以缩短连铸坯加热时 间，从而提高加热炉的生产能力。
– 提高成材率。连铸坯热送热装的入炉温度越高，加热时间 越短，连铸坯的氧化铁皮和烧损越少，提高金属收得率。
– 缩短生产周期。由于连铸坯入炉温度的提高，加热时间的 缩短，相对于传统的冷装炉轧制工艺而言，都大大缩短了 从钢水冶炼到轧制成品所需要的时间，简化了产品的生产 工艺，缩短了生产周期。
我厂棒线的设备及工艺概况
钢坯垛 上料台架 入炉辊道 称重 推钢入炉 加热
出炉辊道
粗轧
冷床冷却 成品倍尺剪 穿水冷却
精轧
2#飞剪 （事故碎断）
中轧
预水冷却
1#飞剪 （事故碎断）
冷剪冷切
检验
定尺材 非定尺材
打捆
称重挂牌
入库
打捆
称重挂牌
入库
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主要设备及工艺特点
加热炉：加热炉为侧进侧出双蓄热室步进 式煤气加热，设计加热能力160吨/小时， 采用三段式式加热制度，即根据炉内的供 热分配分为预热段、加热段和均热段，加 热段的主要作用就是快速加热钢坯，使其 达到需要温度，因为升温速度快，所以钢 坯通体温度不均匀，这时均热段的作用就 得以发挥，通过均热段使钢坯表面、心部 及头尾温度达到一致。
– 棒材：棒材是简单断面型钢，一般成根供应， 主要包括圆钢和螺纹钢筋，小型棒材也可成卷 供应。
– 分类：按断面形状分为圆形、方形、六角形以 以及建筑用螺纹钢筋等几种。
– 小型轧机生产圆钢的范围一般为Φ10mm~32mm， 最小规格可至Φ6mm。
– 随着大跨度桥梁和高层建筑对大规格钢筋的需 要，小型棒材轧机生产钢筋的上限已经扩大至 Φ52mm，而合金钢小型棒材轧机产品的上限加 大至Φ75mm，甚至Φ80mm。
6
热送热装的优缺点
热送热装的优点：
– 节约能源。提高连铸坯入炉温度，可以缩短连铸坯加热时 间，从而提高加热炉的生产能力。
– 提高成材率。连铸坯热送热装的入炉温度越高，加热时间 越短，连铸坯的氧化铁皮和烧损越少，提高金属收得率。
– 缩短生产周期。由于连铸坯入炉温度的提高，加热时间的 缩短，相对于传统的冷装炉轧制工艺而言，都大大缩短了 从钢水冶炼到轧制成品所需要的时间，简化了产品的生产 工艺，缩短了生产周期。
《材料成形工艺》课件
建筑领域
在建筑领域中，焊接工艺被用 于钢结构、钢筋混凝土结构的
连接和加固。
05
热处理工艺
热处理工艺的原理
热处理是通过加热、保温和冷却的方式改变金属材料的内部组织结构，以达到改善其力学性能、提高 耐腐蚀性和加工性的目的。
热处理过程中，金属材料内部的原子或分子的运动速度会随着温度的升高而加快，当温度达到一定的临 界点时，原子或分子的排列会发生改变，形成新的晶体结构。
焊接工艺的原理基于金属的热传导和热对流，以及液态金属的流动和结晶。
焊接工艺的种类
01
熔焊
将待焊接的金属加热至熔化状态，然后通过液态金属将两块金属连接在
ห้องสมุดไป่ตู้
一起。常见的熔焊方法有电弧焊、气焊等。
02
压焊
通过施加压力将两块金属连接在一起，常见的压焊方法有电阻焊、摩擦
焊等。
03
钎焊
利用熔点低于母材的钎料，将其加热至熔化状态，润湿并填满母材接头
模锻
将金属坯料放入模具中，在压力 作用下进行塑性变形，以获得所 需形状和尺寸的加工方法。
特种锻造
针对特殊要求或特殊材料，采用 特殊的工艺和工具进行塑性变形 的加工方法。
锻造工艺的应用
航空航天领域
由于对材料性能要求极高，锻造工艺广泛应用于航空航天领域的 各种零件制造，如发动机叶片、涡轮盘等。
汽车工业
热处理工艺的原理就是通过控制加热、保温和冷却三个阶段的时间和温度，使金属材料内部组织结构发 生变化，从而达到所需的性能要求。
热处理工艺的种类
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
退火
将金属材料加热到一定 温度后保温一段时间， 然后缓慢冷却至室温。 退火可以消除金属内部 的应力，提高其塑性和 韧性。
在建筑领域中，焊接工艺被用 于钢结构、钢筋混凝土结构的
连接和加固。
05
热处理工艺
热处理工艺的原理
热处理是通过加热、保温和冷却的方式改变金属材料的内部组织结构，以达到改善其力学性能、提高 耐腐蚀性和加工性的目的。
热处理过程中，金属材料内部的原子或分子的运动速度会随着温度的升高而加快，当温度达到一定的临 界点时，原子或分子的排列会发生改变，形成新的晶体结构。
焊接工艺的原理基于金属的热传导和热对流，以及液态金属的流动和结晶。
焊接工艺的种类
01
熔焊
将待焊接的金属加热至熔化状态，然后通过液态金属将两块金属连接在
ห้องสมุดไป่ตู้
一起。常见的熔焊方法有电弧焊、气焊等。
02
压焊
通过施加压力将两块金属连接在一起，常见的压焊方法有电阻焊、摩擦
焊等。
03
钎焊
利用熔点低于母材的钎料，将其加热至熔化状态，润湿并填满母材接头
模锻
将金属坯料放入模具中，在压力 作用下进行塑性变形，以获得所 需形状和尺寸的加工方法。
特种锻造
针对特殊要求或特殊材料，采用 特殊的工艺和工具进行塑性变形 的加工方法。
锻造工艺的应用
航空航天领域
由于对材料性能要求极高，锻造工艺广泛应用于航空航天领域的 各种零件制造，如发动机叶片、涡轮盘等。
汽车工业
热处理工艺的原理就是通过控制加热、保温和冷却三个阶段的时间和温度，使金属材料内部组织结构发 生变化，从而达到所需的性能要求。
热处理工艺的种类
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
退火
将金属材料加热到一定 温度后保温一段时间， 然后缓慢冷却至室温。 退火可以消除金属内部 的应力，提高其塑性和 韧性。
棒线材生产工艺
一、棒线材生产现状1.2007年全国钢铁总产量达到4.9亿吨，其中棒线材的产量在总产量中比例接近40%，生产线近400条，钢铁生产明显过热；2.支撑棒线材生产的三大需求点：公路建设、住宅建设和城镇化建设随着今年下半年以来全球金融动荡，国家银根紧缩以上三个的领域投资速度明显下降，需求减弱，市场疲软；3.国际上游原料价格不断上涨，成本压力不断加大。
在这种情况下作为棒线材生产厂家，要生存下来必须开发新的产品品种，贴近市场客户需求，在生产中严格执行工艺要求提高产品质量，努力增加本厂产品的市场竞争力！棒线材的种类和用途棒材——一种简单断面型材，一般以条状交货，断面形状有圆形、方形和六角形，以及建筑用螺纹钢筋（周期断面）等；线材——是热轧产品中断面面积最小，长度最长而且以盘卷状态交货的产品，断面形状有圆形、方形、六角形和异型。
国外一般将棒材的直径定义为9~300毫米，线材的直径定义为5~40毫米，呈盘卷状态交货的产品最大直径规格为40 毫米（现在已突破60mm）。
国内一般定义为棒材直径为10~50毫米，线材一般为5~10 毫米。
棒线材的用途十分广泛，除了建筑用的螺纹钢筋和线材等被直接用作成品外，一般都要经过深加工才能制成产品。
表 1.1为棒、线的分类及其用途。
表1.1 棒、线材的产品分类和用途钢种用途一般机械零件、标准件钢筋混凝土建筑汽车零件、机械零件、标准件重要得汽车零件、机械零件、标准件汽车、机械用弹簧机械零件和标准件切削刀具、钻头、模具、手工工具轴承各种不锈钢制品冷拔各种丝材、钉子、金属网丝汽车轮胎用帘线焊条表1.2 市场对部分棒、线材产品的质量要求和生产对策冷加工材:硬线、轮胎用线材本厂产品种类及部分质量要求1.螺纹钢：（1）端部剪切正直，可以满足客户采用套筒机械联接得要求；（2）钢筋表面不准有裂纹、结疤和折叠；（3）国内要求螺纹钢表面不准存在回火马氏体。
2.碳结钢：（1）表面不得有裂纹、折叠、结疤和夹杂；（2）表面允许有局部发纹、拉裂、凹坑、麻点和刮痕，但不得超出允许得偏差；（3）表面缺陷允许清除，但是清除处应圆滑无棱角，不允许横向清除，清除宽度不得小于清除深度得 5倍，清除深度不得超过该尺寸圆钢的允许负偏差；（4）不得有分层和缩孔残余，不得有高度大于5毫米的毛刺，用压力剪切的条钢端部允许有局部变形。
第10章挤压与拉拔工艺
重金属挤压比λ一般在4~90范围内选取，对组织与性能有一定要求的挤压 制品，挤压比一般不低于4~6。（变形程度=？）
第10章挤压与拉拔工艺
3.锭坯长度的确定 按挤压制品所要求的长度来确定锭坯的长度时，可用下式计算：
(10-1)
式中，L0—锭坯长度； D0—锭坯直径； Dt—挤压筒直径； Kt—填充系数， Lz—制品长度； LQ—切头、切尾长度； hy—压余厚度。
由于磷化膜层本身摩擦系数并不很低，为提高润滑效果，通常磷化后再进行 皂化处理。皂化是利用硬脂酸钠或肥皂作润滑剂，与磷化层中的磷酸锌反应 生成硬脂酸锌，俗称锌肥皂或金属肥皂的过程。典型的磷化-皂化处理工艺包 括除油-酸洗-磷化-中和-皂化-干燥等工序。
第10章挤压与拉拔工艺
10.5 拉拔理论及工艺
10.5.1拉拔的基本理论
1.拉拔工艺概述 1)拉拔的分类 在拉力的作用下，使金属坯料通过模孔，从而获得相应形状和尺寸制品 的塑性加工方法称之为拉拔，如图10.42所示。 拉拔是金属管材、棒材、型材及线材的主要加工方法之一。
第10章挤压与拉拔工艺
•图10.42 拉拔工艺示意
第10章挤压与拉拔工艺
按拉拔时金属的温度分，在再结晶温度以下的拉拔是冷拔，在再结晶温 度以上的拉拔是热拔，在高于室温低于再结晶温度的拉拔是温拔。冷拔 是金属丝、线生产中应用最普遍的拉拔方式。热拔主要用于高熔点金属 如钨、钼等金属丝的拉拔。温拔主要用于难变形的合金如高速钢丝、轴 承钢丝的拉拔。 按拉拔制品的断面形状，可将拉拔分为实心材拉拔和空心材拉拔。实心 材拉拔主要包括棒材、型材及线材的拉拔。空心材拉拔主要用于圆管和 异型管材的拉拔。 按拉拔过程中金属同时通过的模子数分，只通过一个模子的拉拔是单道 次拉拔，依次连续通过若干(2~25)个模子的拉拔是多道次连续拉拔。
棒线材的生产工艺
棒线材的生产工艺
棒线材是一种常用的金属制品，具有广泛的应用领域，如建筑、汽车、电子等。
它的生产工艺主要包括原料准备、熔炼、连铸、轧制和冷加工等环节。
首先是原料准备环节。
棒线材的主要原料是铝合金、铜合金、钢等金属，必须经过精细的配料和熔炼处理。
在配料时，需要根据产品的要求确定合适的配比，将各种金属原料按比例混合。
然后，将混合好的原料送入熔炉进行熔炼。
熔炼过程中，需要控制好温度和气氛的参数，以确保原料完全熔化。
接下来是连铸环节。
熔炼好的金属液体通过连铸工艺被注入到连铸机中。
连铸机上装有多个均匀排列的结晶器，金属液体经过结晶器内的冷却水，逐渐凝固形成棒线材的预制坯料。
连铸过程中，为了保证产品质量，需要控制好冷却水的温度和流量，以及坯料的拉拔速度。
然后是轧制环节。
通过连铸得到的预制坯料需要经过轧机的轧制加工，使其变为符合规格要求的棒线材。
轧制过程中，预制坯料首先经过粗轧机，使其变形为长条形的棒线坯。
然后通过中轧机和精轧机进行多次轧制，使其直径逐渐减小，同时恢复其金属的纤维结构和晶粒度。
最后是冷加工环节。
轧制好的棒线材还需要经过冷加工的处理，以进一步改善其物理性能。
常见的冷加工方式包括拉拔、拉伸、扭转等。
通过冷加工，棒线材的直径和长度可以进一步调整，同时可以提高其强度、硬度和韧性等性能。
总之，棒线材的生产工艺包括原料准备、熔炼、连铸、轧制和冷加工等环节。
每个环节都需要精确控制各项参数，以保证最终产品的质量和性能。
只有通过严格的生产工艺流程和质量控制措施，才能生产出符合要求的棒线材产品。
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用途 一般机械零件、标准件 钢筋混凝土建筑 汽车零件、机械零件、标准件 重要的汽车零件、机械零件、标准件 汽车、机械用弹簧 机械零件和标准件 切削刀具、钻头、模具、手工工具 轴承 各种不锈钢制品 冷拔各种丝材、钉子、金属网丝 汽车轮胎用帘线 焊条
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4
对棒线材质量要求
质量要求：表面质量 综合性能 建材：化学成分；焊接性；冷弯性；耐蚀性； 物理性
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连铸坯热装热送或直接轧制
目前，高档材也可以连铸坯生产，但不能提供无缺陷 坯料；
发展连铸无缺陷坯技术、坯料热状态表面缺陷和内部 质量技术；
连铸坯以650－800℃热装热送，提高加热炉能力30% －45％，同时减少钢坯的库存量，减少设备和操作人 员，缩短生产周期，加快资金周转，有巨大的经济效 益。
3＃飞剪切头
悬挂输送
钢坯出炉
精轧机组轧制10
检查取样
高压水除鳞
水箱冷却
压紧打捆
夹送钢坯
减定径机组轧制
盘卷称重
粗轧机轧制 6HV
水箱冷却
挂标签
1＃飞剪切头
线材测径
卸卷
中轧机组轧制6HV
夹送吐丝
吊运
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60wt/a高线生产工艺流程
第三节 棒线材轧制的发展方向
连铸坯热装热送或连铸直接轧制； 柔性轧制技术； 高精度轧制 ； 提高轧制速度 ； 低温轧制； 无头轧制 ； 切分轧制。
23
切分轧制
定义：轧制过程中把一根轧件利用孔型的作用轧成两 个或两个以上形状相同的并联轧件，再利用切分设备 或轧辊环将并联轧件沿纵向切分成两个或两个以上的 单根轧件。将单条轧制变为多条轧制。
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连铸坯热装热送或直接轧制
直接轧制定义：连铸坯不经过再加热而直接 送至成品轧机轧制成材的一种方法；
直接轧制可省掉钢坯冷却和清理仓库存放及 中间加热工序；
前提保证无缺陷钢坯，在线检查和在线清理； 保证轧制温度。
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柔性轧制技术
对于小批量、多品种的生产，改变规格和品 种时，轧机停机时间增加。
线材的特点是断面小，长度大，尺寸精度和表面质量 要求高。但增大盘重、减少线径与提高质量、尺寸精 度是矛盾的。
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2.棒线材生产工艺
炼钢
连铸
清理
加热
连铸直轧
粗轧
中轧 预精轧
ห้องสมุดไป่ตู้
精轧
飞剪
控制冷却
冷床
定尺
检查
棒材
控制冷却 吐丝机 散圈控冷
集卷 检查打包
线材
棒线材生产工艺流程
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能稳定均匀。 拔丝原料：直径小，保证成分及物理性能均匀稳定；
表面氧化铁皮、脱炭少，可去除；金相组织可索 氏体化； 尺寸精确，表面光洁。
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5
第二节 生产特点及工艺
1.棒线材生产特点
棒、线材的断面形状简单，用量巨大，适于进行大规 模的专业化生产。（国内占总产量40％，世界最高）
线材的断面尺寸是热轧材中最小的，所用的轧机是最 小型的。轧件的总延伸非常大，需要的轧制道次很多。
✓ 线材的孔型：箱-椭圆-圆
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13
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14
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15
第二节 生产特点及工艺
冷却和精整
线材：
精轧
水冷 吐丝机 散卷控制冷却 集卷
检查 包装
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16
上料台架
2＃飞剪切头
散卷冷却
钢坯辊道 称重台
预精轧机组轧制 6HV
水箱冷却
集卷 挂卷
加热炉加热
加热和轧制
冷坯加热 （连铸坯热装加热） 粗轧 中轧
（线材预精
轧） 精轧
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第二节 生产特点及工艺
✓ 线材轧制的加热温度较低 ；
✓ 步进式加热炉；
✓ 坯料两端加热温度高于中间温度；
✓ 轧制速度快，小辊径，高转速；
✓ 线材的合适轧制方式是连轧；
✓ 机架多，分工细；
✓ 轧机平立（VH布置）交替布置，线材轧机的机架数 为21－28架；
第10章 棒、线材生产
高秀华
东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室
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1
主要内容
棒线材的种类和用途 生产特点及工艺 棒线材轧制的发展方向 棒线材轧机的布置型式 棒线材的控制冷却和余热淬火
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2
第一节 棒、线材的种类和用途
棒材：
➢ 定义：一种简单断面型材，一般以直条状交货。 ➢ 断面形状：圆形、方形、六角形、螺纹钢筋等 ➢ 断面直径：国外：9～300mm，国内：10～50mm
飞剪切头、尾
精轧
外车间热处理
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精整
棒材生产工艺流程
定径 测径 涡流探伤 控制水冷 飞剪分段 冷床冷却 冷剪或冷锯定尺 检查、分类 计数 打捆 称重、标志
收集
棒材入库
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第二节 生产特点及工艺
2.2线材生产工艺
坯料：
✓ 连铸坯为主，初轧坯 ✓ 方坯：120－150mm，坯料长Max:22M ✓ 检查与清理严格
18架； ✓ 控制轧制。
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9
第二节 生产特点及工艺
冷却和精整
棒材：
精轧 飞剪 定尺切断
控制冷却（余热淬火） 冷床 检查（探伤） 包装
2020/8/14
10
钢坯精整理 合格冷连铸坯
上料台架
冷床
连铸机
合格热连铸坯
缓冲台架
称重、测长
加热
除鳞
粗轧
飞剪切头、尾
一中轧
飞剪切头、尾
二中轧
中间水冷
线材：
➢ 定义：热轧产品中断面面积最小，长度最长且成盘卷状交货的产品。 ➢ 断面形状：圆形、方形、六角形和异型。 ➢ 断面直径：国外：5～40mm，国内：5～10mm
棒线材用途
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3
棒、线材的产品分类及用途
钢种 一般结构用钢材 建筑用螺纹钢筋 优质碳素结构钢 合金结构钢 弹簧钢 易切削钢 工具钢 轴承钢 不锈钢 冷拔用软线材 冷拔轮胎用线材 焊条钢
7
第二节 生产特点及工艺
2.1棒材生产工艺
坯料：
✓ 连铸坯为主，少量初轧坯
✓ 方坯：120－150mm
✓ 检查与清理
加热和轧制
冷坯加热 （连铸坯热装加热）
粗轧
中轧
精轧
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8
第二节 生产特点及工艺
✓ 棒材轧制的加热温度较低 ； ✓ 步进式加热炉； ✓ 棒材的合适轧制方式是连轧； ✓ 轧机平立（VH布置）交替布置；棒材轧机一般超过
为了减少停机，采用无孔型轧制、共用孔型 等迅速改变轧制规程，改变品种规格；
长寿命、快速换辊等技术
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21
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22
提高轧制速度
高速轧制 盘重大、断面小 小辊径、高轧速 棒材轧机的终轧速度17-18m/s； 线材轧机的终轧速度100-140m/s；
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