轧钢概论╲t第三章 轧制工艺基础
轧钢工艺简介ppt课件
采用隔声、吸声等措施，降低噪声对周围环境的影响。
绿色轧钢工艺的发展趋势
短流程生产
采用短流程生产方式，减少中间环节，降低能源消耗和环境污染 。
智能化控制
引入智能化控制系统，实现生产过程的自动化和智能化，提高生产 效率和环保性能。
低碳环保
积极推广低碳环保技术，如新能源、清洁能源等，降低碳排放，实 现绿色可持续发展。
精轧
对粗轧后的钢材进行精细轧制，使 其形状、尺寸更加符合要求。
尺寸控制
通过调整轧制参数和控制冷却速度 ，控制钢材的厚度、宽度和长度等 尺寸。
精整
矫直
将轧制后的钢材进行矫直，消除 应力并改善其平直度。
表面处理
根据需要，对钢材表面进行抛光 、涂层或镀层等处理。
分级和包装
根据钢材的质量、尺寸和用途进 行分级，并进行包装，便于后续
纵轧机
主要用于加工板材和带材，其优点是产量高、品 种多。
斜轧机
主要用于加工锥形断面的金属材料，其优点是能 够实现高速、高效的生产。
轧机的工作原理
金属材料进入轧机后，受到轧 辊的压缩和变形，使其形状和 尺寸发生变化。
通过调整轧辊之间的距离，可 以控制金属材料的变形程度， 从而达到所需的形状和尺寸。
在轧制过程中，还需对金属材 料进行冷却和润滑，以降低摩 擦和温度，提高产品质量。
挑战
随着全球市场竞争的加剧，轧钢工艺面临着节能减排、降低成本、提高产品质 量的挑战。同时，由于环保政策的加强，如何减少轧钢生产过程中的环境污染 和废弃物排放也成为亟待解决的问题。
新技术对轧钢工艺的影响与推动
新技术应用
数字化轧钢、智能制造、新材料技术等新技术的应用，使得轧钢生产过程更加高 效、精准和可控。例如，通过数字化技术，可以实现轧钢生产过程的实时监控和 优化控制，提高产品质量和生产效率。
轧钢工艺学课件PPT
均热
续 铸 锭
3 棒、线材的冷却和精整
初轧 钢坯 黑色金属（Fe、Mn、Cr及其合金，一般将黑色金属统称为钢铁），可为板材、带材、型材、线材、管材等。
生产能力较低、不太适应大型企业大规模生产、连续化较差
土木建筑，矿山支护，桥梁，车辆，机械工程
加热 应尽量减小附加变形（无用变形，有害变形）可能造成裂纹、折叠和离层等缺陷。
上午3时44分
Ⅹ
2. 型钢生产系统：与板带钢生产系统比生产规模不是很大 根据规模可分为 ： 大型生产系统：100万吨/年以上 中型生产系统：30~100万吨/年 小型生产系统：30万吨/年以下
3. 混合生产系统：既生产板带又生产型钢、钢管。 这种生产系统较多，满足多品种的需要。
上午3时44分
Ⅹ
4. 合金钢生产系统：产量不大，而品种繁多，一 般为中、小型型钢生产系统。
3.节能 连铸省了一次加热、一次轧材（初轧开坯）
上午3时44分
Ⅹ
连铸的优点：
4.改善劳动条件，提高劳动生产率。 连铸自动化程度高，省去大量人力。铸锭 从整模、铸锭、脱模、初轧都穿插人工操 作，自动化程度低，工人劳动条件差。
5.质量好 与铸锭比，连铸坯内部组织均匀、致密、 偏析少、性能稳定，表面缺陷少。
平均含碳量<1.00%时，含碳量以元素符号之 1902年德国建成世界第一台带旋转立辊和单独设置轧边端机的H型钢轧机。
3轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响
前数字的千分之几表示
如 9Mn2V 含碳量为0.9% Mn2% V 1%
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滚动轴承钢： 含Cr量的千分之几表示，并冠以“G” GCr15：G表示滚动轴承钢，含Cr量1.5%
上午3时44分
《轧制工艺基础》课件
轧制生产工艺过程及其制定
4拟订轧制生产工艺过程举例
4.1 拟订轧钢产品生产工艺过程举例
轴承钢的工艺流程
钢锭→清理→加热→轧制→切断
缓冷→退火→酸洗→检查清理
锻造→缓冷→酸洗→清理→加热→轧制→切断
4.2 拟订有色金属轧材生产工艺过程举例 紫铜板带的特性：
塑性好，变形抗力低，表面以划伤，变形后各向异性明显，易氧化，导电导热 性好；
《轧制工艺基础》
● 轧材的种类及其生产工艺流程 ● 1 轧材的种类
●按金属和合金的种类分 钢材：普碳钢材、优质碳素钢材、 低合 金钢材、合金钢材 有色金属及合金材：铜、铝、钛
●按断面形状分 板带材：应用普遍，占钢材比例大 型线材：常用型钢、专用型钢 管 材：圆断面、异型断面管材
● 轧材的种类及其生产工艺流程 ● 1 轧材的种类
2.5相图状态 影响到组织结构。无相变钢不能淬火强化，加热时易过热。 2.6淬硬性 裂纹敏感性。 2.7对某些缺陷的敏感性 碳钢比合金钢更易过热，高碳钢易脱碳。合金元素 含量在8％左右的钢易出现白点。
轧制生产工艺过程及其制定
● 3轧材各基本工序及其对产品质量的影响 3.1原料的选择与准备
缺陷检查；合金钢锭表面清理； 3.2原料的加热
t－加热时间，h； C－系数，表8-4
轧制生产工艺过程及其制定
3.3 钢的轧制 精确成型、改善组织
3.3.1变形程度与应力状态对组织性能的影响 变形程度大对组织性能有利，因为：
（1）变形程度大、压应力状态强有利于破碎铸造组 织。
（2）改善机械性能，需要一定的压缩比。 （3）总变形程度一定时，道次变形量分配也对产品 质量有影响。
连续铸造及其与轧制的衔接工艺
1.3 连铸生产工艺 注意防止各种缺陷的产生，严格控制浇注温度，
(金属轧制工艺学)2轧制工艺基础
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碳素钢加工特性
（3）导热系数
➢随着钢中合金元素和杂质含量的增多，导热 系数几乎没有例外地都要降低。
➢钢的导热系数还随温度而变化，一般是随温 度升高而增大，但碳钢在大约800℃以下是随 温度升高而降低的。
生产实践表明生产实践表明钢的组织是影响钢材性能的钢的组织是影响钢材性能的决定因素决定因素而钢的组织又主要取决于化学成而钢的组织又主要取决于化学成分和轧制生产工艺过程分和轧制生产工艺过程因此通过控制工艺因此通过控制工艺过程和工艺制度来控制钢材组织结构状态过程和工艺制度来控制钢材组织结构状态通过对组织结构状态的控制来获得所要求的通过对组织结构状态的控制来获得所要求的使用性能使用性能是我们是我们轧制工作者的重要任务轧制工作者的重要任务
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碳素钢加工特性
（5）相图形态
➢ 合金元素在钢中影响相图的形态，影响奥氏体的形成 与分解，因而影响到钢的组织结构和生产工艺过程。
例如，铁素体钢和奥氏体钢都没有相变，因而不能用淬火的 方法进行强化，也不能通过相变改变组织结构，而且在加热 过程中晶粒往往容易粗大。
碳素钢及普通低合金钢一般皆属于珠光体钢，不可能是马氏 体、奥氏体或铁素体钢。其实碳素钢也可以说是一种合金钢， 碳也有升高相图中A4点和降低A3点的作用，所以高碳钢的生 产工艺特性一般相近于合金钢，而低合金钢则与碳素钢相接 近。
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轧材生产各基本工序
➢考虑经济效益和生产的可能性的条件下要使各
项消耗降低
原料的准备主要是检查、清理表面各种缺陷（结疤、 裂纹、夹渣、折叠等）如果不在轧前加以清理，轧
轧钢工艺基础知识
轧钢工艺基础知识目录一、轧钢工艺概述 (2)1.1 轧钢定义及发展历程 (3)1.2 轧钢工艺分类及特点 (4)二、轧钢设备 (6)2.1 轧机设备 (7)2.2 辅助设备 (8)2.3 控制系统 (9)三、轧钢基本原理 (11)3.1 金属的塑性变形 (11)3.2 剪切应力与剪切力 (12)3.3 影响轧制过程的主要因素 (14)四、轧钢工艺流程 (15)4.1 钢的熔炼与铸造 (16)4.2 热轧工艺 (18)4.3 冷轧工艺 (19)4.4 后处理工艺 (21)五、轧制质量控制 (22)5.1 影响轧制质量的因素 (23)5.2 质量检测方法与标准 (24)六、轧钢安全生产与环保 (25)6.1 安全生产操作规程 (27)6.2 环保设施与要求 (28)七、轧钢工艺发展趋势 (29)7.1 新技术应用 (30)7.2 节能减排与可持续发展 (32)一、轧钢工艺概述轧钢工艺定义与目的：轧钢工艺是指通过旋转轧辊对加热后的钢坯进行压力加工，使其塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的钢材。
其目的是提高钢材的力学性能和表面质量，满足不同的使用需求。
原料准备：包括铁水预处理、转炉冶炼、连铸或模铸等工序，以获取所需的钢坯。
钢坯加热：将钢坯加热至适宜的温度，以提高其塑性，便于后续的轧制过程。
轧制过程：在轧机的作用下，通过轧辊的旋转和挤压，使钢坯逐渐变形，达到所需的形状和尺寸。
产品后处理：包括冷却、矫直、切割、热处理等工序，以提高钢材的性能和表面质量。
轧钢工艺的重要性：轧钢工艺是钢铁生产过程中的关键环节，对于提高钢材质量、降低能耗、提高生产效率具有重要意义。
掌握轧钢工艺基础知识对于从事钢铁行业的工作人员来说至关重要。
轧钢工艺的发展趋势：随着科技的发展，轧钢工艺不断进行创新和改进，如连轧技术的广泛应用、高精度轧制技术的研发等。
环保和可持续发展也成为轧钢工艺发展的重要方向，如节能减排、资源循环利用等。
轧钢工艺是钢铁生产过程中不可或缺的一环，对于提高钢材质量、满足市场需求具有重要意义。
(金属轧制工艺学)1轧制工艺基础
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型钢生产系统
型钢生产系统的规模往往并不很大。就 其本身规模而言又可分为大型、中型和 小型三种生产系统。
➢一般年产100万t以上的可称为大型的系统； ➢年产30万t~100万t的为中型的系统； ➢年产30万t以下的可称为小型的系统。
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混合生产系统
在一个钢铁企业中可同时生产板带钢、 型钢或钢管时，称为混合系统。
现代化的轧钢生产系统向着大型化、连续化、 自动化的方向发展，生产规模日益增大。
近年来大型化的趋向已日见消退，而投资省、 收效快、生产灵活且经济效益好的中、小型钢 厂在很多国家中却有了较快的发展。
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碳素钢的生产工艺流程
碳素钢生产工艺流程一般可分4个基本类型：
➢(1)采用连铸坯的工艺过程
➢按用途来分：
常用型钢（方钢、圆钢、扁钢、角钢、槽钢、 工字钢等）和专用型钢（钢轨、钢桩、球扁钢、 窗框钢等）。
➢按其断面形状：
简单断面型钢和复杂或异型断面型钢。
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轧材种类
型线材
➢按生产方法：
轧制型钢、弯曲型钢、焊接型钢。
➢用纵轧、横旋轧或楔横轧等特殊轧制方法 生产的各种周期断面或特殊断面钢材，又 分为：
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碳素钢的生产工艺流程
➢ (3)采用铸锭的中型生产系统的工艺过程
其特点是：一般有Ø650~Ø900二辊或三辊开坯机，通常 采用冷锭作业及二次(或一次)加热轧制方式，这种工艺 流程不仅用来生产碳素钢材，也常用以生产合金钢材。
➢ (4)采用铸锭的小型生产系统的工艺过程
其特点是：通常在中、小型轧机上用冷的小钢锭经一次 加热轧制成材。所有采用铸锭的生产工艺都是落后的， 已经或将要遭到淘汰。
轧钢生产工艺基础知识
1.2 变形区长度 l
轧件与轧辊之接触弧的水平投影长度，称为变形区 长度。（根据勾股定理可计算其具体值）
四、轧制变形基本理论：
2、压下量△h
轧制后轧件高度的减少
量叫做压下量△h。 △h＝h0－h1 轧件的压下量△h与原
始高度h0之比的百分数叫
做压下率ε。
ε＝△h/h0 ×100%
四、轧制变形基本理论：
改善咬入条件的途径：
咬入角和摩擦系数是影响轧辊咬入轧件的两个因素。 当摩擦系数一定时，为了使轧件易于咬入，必须减小 咬入角。
减小咬入角的方法如下： （1）当压下量一定时，增加轧辊直径； （2）当轧辊直径一定时，减小压下量。
改善咬入条件的途径：
但是，实际生产中轧机确定后，轧辊直径一般改变 不大，而减小压下量又对生产不利，为了解决这一矛 盾，常采用以下几种措施： （1）压下量较大时，把轧件端部加工成锥形（小头）； （2）降低咬入时的轧制速度，增加摩擦系数； （3）应用轧辊刻痕或撒砂子的方式增加摩擦系数； （4）强迫喂钢，利用冲击力改善咬入条件。实际上是 在冲击力的作用下将轧件前端撞成锥形，从而减小咬 入角。
坯料准备→加热→轧制→冷却→精整→验收入库 首先选择坯料的种类、材质、规格，进行质量检查 和表面处理等。根据坯料的材质及成品的要求选择合 理的加热设备和加热工艺制度对坯料进行加热。其次 制定合理的变形程度、变形温度和变形速度工艺制度， 进行产品的塑性成型加工，以获得形状正确、尺寸精 确、表面光洁的产品。接着成型后精整包括冷却、剪 切、质量检查、打捆、称重、入库等。
第3章 轧钢生产流程
三、轧钢生产流程：
1、什么是轧钢？
三、轧钢生产流程：
1、什么是轧钢？
在旋转的轧辊间改变钢锭、 钢坯形状的压力加工过程叫 做轧钢。
轧制理论基础
第一章轧制理论基础第一节轧制的基本概念1、轧制金属通过两个旋转方向相反的轧辊时，在轧辊压力作用下，使金属生产塑性变形。
从而改变其断面的形状和尺寸，这种工艺过程称为轧制，被轧制的金属称为轧件。
轧制按轧制时的温度不同，分为冷轧和热轧。
在金属再结晶温度以下进行轧制叫冷轧，在金属再结晶温度以上轧制叫热轧。
2、变形区以平辊轧制矩形轧件为例，轧辊直径为D，辊身长度为B，轧制前的轧件厚度为ho，轧制后的轧件厚度为h1，轧制前的轧件宽度为bo，轧制后的轧件宽度为b1，轧件的入口速度为v o ，轧件的出口速度为v1，如图2-1所示。
轧件开始与轧辊接触的平面AA’，称入口平面，轧件从轧辊离开的平面BB’，称出口平面。
入口平面AA’，出口平面BB’，轧辊与轧件的接触弧面AB和A’B’构成轧件在轧制时的变形区.轧件在变性区内发生塑性变形。
3、变形量轧件轧制前和轧制后的厚度之差称为绝对压下值，用△h表示△h =ho -h1：绝对压下量△h与轧前厚度的比值称为相对压下量，常用Y表示。
即：Y=△h/ho 相对压下量可用小数和百分数来表示。
轧件轧制后与轧制前的宽度之差称为绝对宽展量，用△b表示。
△b=b1-bo。
绝对压下量与绝对宽展量是经常使用的两个变形参数。
轧件轧制前的长度为1o ，轧制后的长度为11，轧制后与轧制前的轧件长度之差称为绝对延展量，用△1表示。
故有△1=11-1o。
轧前厚度与轧后厚度之比，称为压下系数，通常用η表示。
即η=ho /h1；轧后宽度与轧前宽度之比，称为侧压系数，通常用k 表示。
即 k=b 1/b 0； 轧后长度与轧前长度之比，称为延伸系数，通常用μ表示。
即μ=l 1/l 0。
4、咬入弧与咬入角轧辊与轧件接触部分的A ⌒B 和A ’⌒B ’弧称为咬入弧（又称接触弧）。
与咬入弧 A ⌒B 和A ’⌒B ’所对应的圆心角α称为咬入角。
由图2-1中的几何关系可知，△ABC ∽△EBA ，由此可得： AB 2=BE ⨯BC 式中 BE=2R BC=（h o -h 1）/2=△h/2所以咬入弧所对的弦长AB=hR ∆。
轧钢工艺基础知识
03
随着环保意识的提高，轧钢工艺的绿色化发展成为必然趋势。通过采用环保技术和清洁能源，降低生产过程中的污染物排放，实现绿色生产。
轧钢工艺的未来发展方向
挑战
随着市场竞争的加剧和环保要求的提高，轧钢工艺面临着成本压力和环保压力的挑战。同时，随着技术的不断更新换代，轧钢工艺也需要不断进行技术升级和创新。
轧钢工艺基础知识
目录
轧钢工艺简介 轧钢工艺原理 轧钢工艺技术 轧钢工艺应用 轧钢工艺发展与展望
01
轧钢工艺简介
轧钢是将金属坯料通过轧辊的压力作用，使其延展和压缩，从而获得各种形状和规格的钢材的过程。根据轧制温度的不同，轧钢可以分为热轧和冷轧两类。
总结词
轧钢是将熔炼成一定规格的钢锭经过加热或常温，通过一系列的轧制工序，使其改变形状、尺寸和性能，成为所需钢材的过程。根据轧制温度的不同，轧钢可以分为热轧和冷轧两类。热轧是将钢锭加热至高温后进行轧制，而冷轧则是在常温下进行轧制。
03
为了满足环保和节能的要求，新型的家电用钢材正在不断研发和应用。
其他领域的应用
除了建筑、汽车和家电领域，轧钢工艺还广泛应用于石油化工、船舶制造、航空航天和电力等领域。
根据不同领域的需求，轧钢工艺可以通过定制化的轧制技术、材料选择和表面处理等手段，满足各种特殊的应用要求。
05
轧钢工艺发展与展望
轧制压力
轧制工艺参数
厚度控制
通过调整轧辊的转数、轧件的速度以及压下量等参数，控制轧件厚度。
温度控制
通过控制加热和冷却过程，保持轧件温度在一定范围内，以满足工艺要求。
张力控制
通过调整前后张力，控制轧件在轧制过程中的稳定性。
润滑与冷却
通过润滑和冷却系统，减少轧制过程中的摩擦和热量，提高产品质量。
轧制原理与工艺教材ppt
对未来轧制技术研究的建议与期望
THANKS
感谢观看
将轧制后的金属材料进行冷却和矫直，去除残余应力，提高材料质量。
对成品进行质量检查，包括尺寸、形状、表面质量等。
压力控制
控制轧制过程中的压力和变形量，防止材料破裂和过度变形。
温度控制
控制金属材料的加热品的质量和尺寸精度，确保产品质量符合要求。
绿色环保、可持续发展理念在轧制领域的体现和应用
新材料、新工艺、新技术的引入和应用
智能化、自动化、远程控制技术的融合和创新
加强基础理论研究，提高轧制技术的科学性和系统性
加强产学研合作，促进科技成果转化和应用推广
加强人才培养，建设高素质的轧制技术研究和应用团队
加强创新研究，推动新技术、新工艺、新材料的研发和应用
轧制分类
轧制是通过两个旋转的轧辊施加压力，使金属在两个轧辊之间发生塑性变形，从而获得所需形状和性能的金属制品。
轧制原理
在古代，人们已经使用简单的轧机来加工金属，如用碾压机将金属板压成薄片。
古代轧制
近代轧制
现代轧制
随着工业革命的发展，轧制技术得到了广泛应用和改进，出现了各种型号的轧机和现代化的生产线。
轧制质量控制
04
轧制实践与应用
轧制在工业中的应用
广泛应用于汽车、建筑、机械、电子等领域，用于生产各种厚度和宽度的板材。
板材轧制
主要生产各种截面的钢轨、工字钢、角钢、槽钢等型材。
型材轧制
用于生产各种规格的钢管，如无缝钢管、焊管等。
管材轧制
如轧制花纹钢板、压花板等装饰性板材，以及超薄带材等。
特殊轧制
轧制技术的发展趋势
高精度轧制技术
采用先进的自动化控制系统和测量技术，提高轧制精度和产品质量。
轧钢工艺基础
表2.1 钢的加热及过烧温度
碳钢最合适的加热温度是单相奥式体区，其中 亚共析钢的加热温度在Ac3以上30～50℃与固 相线NJE以下100～150℃之间。过共析钢最 高加热温度应比NJE线低50～100℃。具体参 考表2.1： 确定新钢种的加热温度时，可参考有关实验资 料。 合金钢的加热温度范围受合金元素的影响，因 为合金元素加入钢中，有的形成了合金碳化物 （如VC、WC、MoC、Cr7C3），提高了钢的 熔点；有的扩大奥式体区、提高固相线；有的 缩小奥式体区，使固溶体的熔点改变。
F2 F3
1 ; 2 ; 3
; n
Fn 1 Fn
1· 2 · 3…n ...
F0 F1 F2 F1 F2 F3
Fn 1 Fn
F
F0
n
1· 2 · 3…n
上式说明总延伸系数等于各道次延伸系数的 相乘积。
二、原料的加热 加热是轧钢生产过程中一个重要工序， 钢锭或钢坯经过加热提高了钢的塑性、减 少了变形抗力，容易延伸和变形。如以变 形抗力来计算，以轧制温度1200º 为标准， 则在1100º 时，变形抗力能增加2.7倍，在 1000º 时增加4倍，在800º 时增加6.7倍，在 常温时增加25倍。
2.9过烧 加热温度过高，或在高温状态下原料在 炉内停留时间过长，除金属晶粒增大外， 还使偏析夹杂富集的晶粒边界发生氧化或 熔化，破坏了晶粒之间的结合力。在轧制 时金属经受不住变形，往往发生碎裂或崩 裂，有时甚至一受碰撞就会碎裂，这种缺 陷称为过烧。 产生过烧的原料，无法用热处理方法补 救，只能报废。过烧实质上是过热的进一 步发展，因此能防止过热即可防止过烧。
2.1加热制度 原料加热时，要遵循一定的加热制度。 加热制度一般包括加热时间、加热温度、 加热速度和温度制度等要素。 由于钢种不同、化学成分不同、技术特 性不同、质量检验标准不同，所以加热制 度亦不同。 加热温度是指钢锭、钢坯的出炉温度。 钢坯或钢锭的加热温度沿断面及长度应保 证均匀。
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❖ 4. 性能要好：板、带钢的性能要求主要包括机械性 能、工艺性能和某些钢板的特殊物理或化学性能。 一般结构钢板只要求具备较好的工艺性能，例如， 冷弯和焊接性能等，而对机械性能的要求不很严格。 对甲类钢钢板，则要保证性能，要求有一定的强度 和塑性。对于重要用途的结构钢板，则要求有较好 的综合性能，除要有良好的工艺性能、一定的强度 和塑性以外，还要求保证一定的化学成分，保证良 好的焊接性能、常温或低温的冲击韧性，或一定的 冲压性能、一定的晶粒组织以及各向组织的均匀性 等等。
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2.工艺流程
❖ 一、 坯料准备
❖ 包括按炉号将坯料堆放在原料仓库，清理表面 缺陷，去除氧化铁皮和预先热处理坯料等。
❖ 二、 坯料加热
❖ 坯料加热是热轧生产的重要生产工序。将坯料 加热到所要求的温度后，再进行轧制。
❖ 三、 钢的轧制
❖ 是轧钢生产工艺过程的核心工序。轧钢工序的 两大任务是精确成型和改善组织性能。
❖ 2.热轧/冷轧
❖
热轧就是在奥氏体再结晶温度以上进行轧制，
冷轧即轧件不经过加热，直接轧制。
❖ 3 .高压水除鳞
❖
利用高压水的机械冲击力来除去氧化铁皮
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❖ 4.层流冷却
❖ 层流就是使低水头的水从水箱或集水管 中通过弯曲管的作用形成一无旋和无脉动的 流股，这种流股从外观上看如同透明的棒一 样，液体质点无任何混杂现象。这样的层流 态的水从一定高度降落到钢板表面上会平稳 地向四周流去，从而扩大了冷却水同板材的 有效接触，大大提高了冷却效率。
轧钢工艺基本知识
轧钢工艺基本知识目录一、轧钢工艺概述 (2)1. 轧钢定义及发展历程 (3)2. 轧钢工艺分类及特点 (4)二、轧钢设备 (5)1. 轧机设备 (5)2. 辅助设备 (6)2.1 钢材切割设备 (7)2.2 矫直设备 (8)2.3 切头剪 (9)2.4 剪切机 (11)2.5 自动化控制系统 (12)三、轧制基本原理 (13)1. 金属的塑性变形 (15)2. 轧制力矩与力偶 (15)3. 轧制速度与轧制温度 (17)4. 轧制力与轧制变形的关系 (19)四、轧制工艺流程 (20)1. 钢材的轧制工艺流程 (20)2. 特殊轧制工艺简介 (21)五、轧制质量控制 (23)1. 影响轧制质量的因素 (24)2. 质量检测方法与标准 (25)3. 质量控制体系 (27)六、轧钢工艺新技术 (28)1. 超快速轧制技术 (29)2. 可控气氛轧制技术 (30)3. 连续轧制技术 (32)4. 材料仿真模拟技术 (33)七、轧钢安全生产与环保 (34)1. 轧钢生产安全操作规程 (35)2. 能源管理与环保措施 (37)一、轧钢工艺概述轧钢工艺是钢铁生产流程中的关键环节之一，它涉及到将熔融的钢水通过一系列工序转变为具有特定形状、尺寸和性能要求的钢材。
轧钢工艺的基本知识涵盖了从原料准备、加热、轧制、冷却到成品检验和处理的整个过程。
这一工艺对于提高钢材质量、优化生产效率和降低成本具有重要意义。
原料准备：选择符合要求的钢坯，对其进行表面检查、尺寸测量和化学成分分析，确保原料质量。
加热：将钢坯加热至适宜的温度，以使其达到轧制所需的塑性状态，同时降低轧制过程中的能耗。
轧制：通过轧机对加热后的钢坯进行多次连续轧制，使其逐渐变形为所需的形状和尺寸。
冷却：对轧制后的钢材进行适当冷却，以控制其组织结构和性能，并提高表面质量。
成品检验与处理：对轧制完成的钢材进行质量检验，包括外观检查、化学分析、力学性能测试等，以确保产品质量。
轧制变形与工艺基础.
第一节 轧制变形基本原理1、金属的塑性变形与弹性变形1.1 影响金属热塑性变形的主要因素影响金属热塑性变形的因素，有金属本身内部因素和加热等外部条件。
1) 钢中存在碳及其他合金元素，使钢的高温组织，除有奥氏体外，还有其他过剩相。
这些过剩相降低钢的塑性。
钢中的杂质也是影响金属热塑性变形的内在因素，钢中的硫能使钢产生热脆。
2）影响热轧时塑性变形的外部条件有加热介质和加热工艺，对碳钢而言，当变形条件相同时，变形金属的化学成分及组织结构不同，温度对塑性的影响也不同，如图1-2-1。
图中I 、II 、III 、IV 表示塑性降低区域（凹谷）；1、2、3表示塑性增高区域（凸峰）。
I 区中钢的塑性很低；II 区（200-400℃）——“蓝脆”区中，钢的强度高而塑性低；III 区（850-950℃）——相变温度区又称“热脆”区，钢通常一个相塑性好，另一个相塑性较差；IV 区接近于钢的熔化温度，钢在该区加热时易发生过热或过烧，这时钢塑性最低。
所以，碳素钢热加工时的最有利的温度范围是1000-1250℃。
对合金钢而言，加热介质尤为重要。
镍含量达2-3%以上的合金钢，在含硫气氛中加热时，硫会扩散到金属中，并在晶界上形成低熔点的Ni 3S 2化合物，因而降低了金属的塑性。
含铜超过0.6%的钢，有时甚至是含铜0.2-0.3%的钢，如在强氧化气氛中较长时间的高温加热时，由于选择性氧化的结果，在钢的表面氧化铁皮下会富集一薄层熔点低于1100℃的富铜合金，这层合金在1100℃时熔化并侵蚀钢的表面层，使钢在热轧加工时开裂。
3）热轧温度选择不合适，也会给金属带来不良的影响。
当终轧温度过高时，往往会造成金属的晶粒粗大；若终轧温度过低时，又会造成晶粒沿加工方向伸长的组织，并有一定的加工硬化。
在这两种情况下，金属的性能都会变坏。
所以，合理控制金属的热轧温度范围，对获得所需要的金属组织和性能，具有重要意义。
1.2 金属的弹性变形金属晶格在受力时发生歪扭或拉长，当外力未超过原子之间的结合力时，去掉外力之后晶格便会由变形的状态恢复到原始状态，也就是说未超过金属本身弹性极限的变形叫金属的弹性变形。
轧制理论工艺
研究简单轧制过程可以搞清楚轧制过程的共性问题。 由于生产实践中所使用的轧机结构形式多样，理想
的简单轧制过程很难找到。
1.1.1 轧制变形区及其主要参数
轧制变形区：轧件承受轧辊作用而发生变形的部分， 即实际变形区。
几何变形区：从轧件入辊的垂直平面到轧件出辊的 垂直平面所围成的区域。
金属塑性加工学-轧制理论与工艺
赵鸿金 教授 材料科学与工程学院
2012年9月
目录
绪论 第一篇 轧制理论 第二篇 轧制工艺基础 第三篇 型材和棒线材生产 第四篇 板、带材生产 第五篇 管材生产工艺和理论
第一 篇 轧制理论
1 轧制过程基本概念 2 实现轧制过程的条件 3 轧制过程中的横变形—宽展 4 轧制过程中的纵变形—前滑和后滑 5 轧制压力及力矩的计算 6 不对称轧制理论
此变形在轧件出辊后即开始恢复，这也会增大接触弧长度。
在热轧薄板和冷轧板过程中，必须考虑轧辊和轧件的 弹性压缩变形对接触弧长度的影响。
1.1.1.2 接触弧长度(l)
(3)轧辊和轧件产生弹性压缩时接触弧的长度
设轧辊与轧件的弹性压 缩量分别为Δ1和Δ2，为
使轧件获得Δh的压下量，
必须把每个轧辊再压下 Δ1+Δ2，此时轧件与轧 辊的接触线为A2B2C曲 线。
沿轧件高度方向金属横向变形的分布也是不均匀的。
一般情况下接触表面由于摩擦力的阻碍，使表面的宽度 小于中心层，因而轧件侧面呈单鼓形。
当l/h小于0.5时，轧件变形不能渗透到整个断面高度，因 而轧件侧表面呈双鼓形，在初轧机上可以观察到这种现 象。
复习思考题
1 轧制过程基本概念
1.1.1.2 接触弧长度(l)
(3)轧辊和轧件产生弹性压缩时接触弧的长度 轧辊的弹性压扁
轧制概述与工艺
本课程讲授的主要内容： ●轧制概述 ●轧制过程中的力学概述
●轧制过程中的金属变形
●轧制后续的处理技术及设备概述
2
轧制概述
1.轧制概述 2.我国轧钢技术发展 3.无头轧制技术 4.今后我国轧钢领域的发展方向
3
绪论
轧制过程是由轧件与轧辊之间的摩擦力将轧件拉 进不同旋转方向的轧辊之间使之产生塑性变形的过程。
轧制新技术新工艺概述
新一代TMCP技术 无头轧制技术
边部温度控制技术 连铸坯热送热装 无酸洗除鳞技术 板厚、板形自动控制系统 轧制-激光焊接技术
宽厚板轧制
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热连轧
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冷轧 棒线材轧制
-
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4.今后我国轧钢领域的发展方向 轧钢领域要向提高热装温度和热装率，开
——咬入角，轧件被咬入轧辊时轧件和轧辊最先
接触点（实际上为一条线）和轧辊中心的连线与 两轧辊中心连线所构成的角度；
l——接触弧长的水平投影，也叫变形区长度；
F ——接触面水平投影面积，简称接触面积；
l/hm ——变形区形状参数，hm=(H+h)/2（变形
区平均高度)。
简单轧制（理想轧制）
为了便于进行研究分析，对一些轧制条件作出假设和
4
金属材料尤其是钢铁材料的塑性加工，90%以上是通过 轧制完成的。由此可见，轧制工程技术在冶金工业及国民 经济生产中占有十分重要的地位。
5
轧制工艺按照产品类型可以分为板带轧制、管材轧 制、型材轧制以及棒、线材轧制四种基本类型；按生 产工艺可以分为热轧和冷轧工艺；按厚度可分为薄板 ( 厚 度 <4mm) 、 中 板 ( 厚 度 4~20mm) 、 厚 板 ( 厚 度 20~60mm)、特厚板(厚度>60mm，最厚达700mm)。 在实际工作中，中板和厚板通称为“中厚板”。
轧钢基础知识.ppt
• 以下两种方法是通过提高摩擦系数进而增加轧辊
对轧件向前的摩擦力来改善咬入的,也是较常用的 方法：
• 改善轧件或轧辊的表面状态，提高摩擦系数：
从轧件入手的常用方法是清除轧件表面的炉生氧 化铁皮；
从轧辊入手的常用方法是辊面压花，以增加摩擦 系数，这种方法在1500轧机轧辊的第一个孔型中 就有应用；
一是使轧辊可以重车并保持孔型不变；
• 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
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
• 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（主要是硫 化物和氧化物，还有硅酸盐）被压成薄片，出现 分层（夹层）现象，而且如果冷却不均匀还会造 成残余应力。
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有色金属及合金的轧材
• 在有色金属及合金的轧材中，通常应用较广的主 要是铝、铜、钛等及其合金的轧材,其价格要比钢 材贵得多。
• 纯铝强度较低，要加入其它合金元素制成铝合金 才能做结构材科使用。
• 一般轧制铝合金可分为铝(L)、硬铝(LY)、超硬铝 (Lc)、防锈铝(LF)及待殊铝(LT)等数种；
• 也可按热处理特点不同分为可热处理强化的铝合 金和不可热处理强化的铝合金两大类，每类又各 为很多不同的合金系。
• (2)新技术越来越多地应用于轧钢生产。计算机控制、 液压技术、板型控制、控轧控冷等技术使轧制过程向最 佳化，轧制产品向最优化发展。
• (3)塑性加工基础理论的发展使轧制过程模型化。建立 各种生产条件下的轧制数学模型、综合力学模型，利用 计算机控制生产过程，使工艺技术向工程科学迈进。
• (4)利用最优化技术确定最佳参数和工艺制度，优化生 产过程。以便优质、高产、低消耗、低成本地生产各种 钢材。
c.采用铸锭的中型生产系统的工艺过程，其特 点是一般有Φ650- Φ 900二辊或三辊开坯 机，通常采用冷锭作业（现在也有采用热 装的）及二次（或一次）加热轧制方式， 这种工艺流程不仅用来生产碳索钢材、也 常用以生产合金钢材。
d.采用铸锭的小型生产系统的工艺过程：其 特点是通常在中、小型轧机上用冷的小钢 锭经一次加热轧制成材。
• 普碳钢Q235 • 优质碳素钢或碳素结构钢即是通常所称的“号钢”，例如
45号钢 • 合金钢体系包括了合金结构钢、弹簧钢、易切削钢、滚动
轴承钢、合金工具钢、高速铜、耐热钢和不锈钢等八大钢 类共303个钢号。 • 随着生产和科学技术的不断发展，新的钢种钢号不断出现， 尤其是普通低合金钢及立足于我国资源的新的合金钢种更 得到迅速发展。现在我国已初步建立了自己的普通低合金 钢体系，产量已占钢总产量的10%以上。
• 按生产规模可分为大型、中型和小型生产系统 • 按产品种类可分为板带钢、型钢、合金钢和混合生产系统。 1.板带钢生产系统：连铸坯的采用使生产规模很大。 • 板坯初轧机将大钢锭轧成板坯，再由钢板轧机轧成中厚板或
热带钢。 • 连铸机铸成板坯后再轧制成中厚板或热带钢。 • 一套现代化的宽带钢热连轧机年产量达300万-600万t。 • 但特厚板的生产往往还采用将重型钢锭压成的还作为原料。 • 近十多年来得到迅速发展的薄板坯连铸连轧工艺生产规模多
4m，壁厚薄达0.01mm ，厚至100mm。 • 随着科学技术的不断发展，新的钢管品种也在不断增多。
钢材的品种（续）
• 4 周期断面钢材 • 在同一钢材上沿纵向各部断面尺寸或形状不同，
并作用期性变化的钢材称周期断面钢材。 • 这类钢材有些可在一殷轮机上进行轧制，最常
见的有螺纹钢及肋骨钢。有些则必须在特殊结 构的专门轧机上才能生产。 • 5特殊断面钢材 • 殊断面钢材常见的有车轮、轮箍和钢球、冷弯 型钢和热轧型钢。 • 这些产品是在特殊结构的轧机上生产的。
➢ 按生产方法又可分为轧制型钢、弯曲型钢、焊接型 钢。而用纵轧、横旋轧或楔横轧等特殊轧制方法生 产的各种周期断面或特殊断面钢材，又分为螺纹钢、 竹节钢、犁铧钢、车轴、变断面轴、钢球、齿轮、 丝枉、车轮和轮箍等。
钢材的品种
• 按轧制产品的断面形状分类 • 1型线材
• 型线材在钢材中品种最多。每种形状的断面又有很多不同尺寸规 格。按其断面形状又可分为简单断面和复杂断面两大类。
• 直到现在仍然在一些国家的钢材生产中占重要地位。 • 近二十年来迅速发展起来的连续铸钢技术，将钢水直接铸
成一定断面形状和规格的钢坯，省去了铸锭、初轧等许多 工序，大大简化了钢材生产工艺过程，其生产工艺流程示 意如图6-2。 • 优点：不仅可以大大简化钢材生产工艺过程，而且有着节 约金属、提高成材率、节约燃料消耗、降低生产成本、改 善劳动条件、提高劳动生产率及过程的比较如图73所示。连铸坯与传统的初轧坯比较如表82。
• 1985年全世界连铸坯产量已超过3亿吨，连 铸比已按近50％。丹麦、爱尔兰、卡塔尔 连铸比已达100％，日本达91．1％，芬兰、 奥地利、希腊等都达93%以上。各国连铸 比都在迅猛上升。
• 钢坯连铸后与轧制如何连接是一个大问题。
型材和线材
• 钢的型材和线材主要是用轧制的方法生产。在工业 先进国家中一般占总钢材的30一35%，我国达50％ 以上。型钢的品种很多。
➢ 按其用途可分为常用型钢（方钢、圆钢、扁钢、角 钢、槽钢、工字钢等）及专用型钢（钢轨、钢桩、 球扁钢、窗框钢等）。
➢ 按其断面形状可分为简单断面型和复杂/异型断面型 钢，前者的特点是过其横断面周边上任意点做切线 一般不交于断面之中；后者品种更为繁多。见下页 图示。
在50万-300万t之间，以年产80万t-200万t者居多，可称为板、 带生产的中、小型系统。
2.型钢生产系统：规模往往并不很大。 大型：年产100万t以上； 中型：年产30万-100万t； 小型：年产30万t以下。
3.混合生产系统： 在一个钢铁企业中可同时生产板 带钢、型钢或钢管时，称为混合系统。
钢材的品种（续）
• 2钢板
• 钢板按厚度可分为厚板、薄板和箔材三大类 • 厚板；厚度为4—160mm以上，宽度为600一
3500mm以上
• (最宽可达5000mm)的钢板。 • 薄板：厚度为0.2—4.0mm的钢板。连轧机轧
制的宽带钢宽度为600一2200mm，长度可达 几百米至数千米。
• 箔材：厚度小于0.2mm以下的钢板。最薄可 达0.02mm。
• (5)新技术和新工艺的应用，使轧制产品的质量、性能 提高，满足了使用要求。
1．1轧材的种类
• 按金属与合金种类的不同，可分为各种钢 材以及铜、铝、钛等有色金属与合金材料；
• 按轧材断面形状尺寸的不同，又可分为各 种规格的板材、带材、型材、线材、管材 及特殊品种材料等。
钢材的种类
• 各种钢材是应用最广泛的轧材，按钢种不同可分为普通碳 素钢材、优质碳素钢材、低合金钢材及合金钢材等。
碳素钢生产工艺流程
• 4个基本类型： a.采用连铸坯的工艺过程，其特点是不需要
大的开坯机，无论是钢板或型钢一般多是 一次加热轧出成品，或不经加热直接轧出 成品。 • 显然这是先进的，也是当今最主流的生产 工艺，现已得到广泛的应用。
b.采用铸锭的大型生产系统的工艺过程：其 特点是必须有强大的初轧机或板坯轧机， 一般采用热锭装炉及二次甚至三次加热轧 制方式。
以外，其余90％以上的钢都需经轧制成材。 • 有些钢材虽然不经轧钢车间生产，但也需由轧钢车间提
供坯料。 • 钢铁材料制品的生产方式，最主要的是轧制。轧制法生
产效率高，产品种类多，生产成本低，适合于大规模生 产。
轧制技术的发展和进步
• (1)生产过程缩短、紧凑。炼钢与轧钢的衔接形成连铸 连轧。与传统的铸锭、开坯、轧材相比，生产周期短、 工序少、能耗及其他消耗小。
• 无论在大型、中型或小型的企业中，混合系统都 比较多，其优点是可以满足多品种的需要。
• 但单一的生产系统却有利于产量和质量的提高。
4. 合金钢生产系统
• 由于合金钢的用途、钢种特性及生产工艺 都比较特殊，材料也较为稀贵，产量不大 而品种繁多，故常属中型或小型的型钢生 产系统或混合生产系统。
• 由于有些合金钢塑性较低，故开坯设备除 轧机以外，有时还采用锻锤。
轧钢生产系统（续）
发展方向
• 现代化的轧钢生产系统向着大型化、连续化、自 动化的方向发展，生产规模日益增大。
• 但应指出，近年来大型化的趋向已日见消退，而 投资省、收效快、生产灵活且经济效益好的中、 小型钢厂在很多国家（如美、日及很多发展中国 家）中却有了较快的发展。
• 一般碳素钢和合金钢基本的典型生产工艺流程， 如图7-4及图7-5所示。
• 轧制是生产钢材最主要的方法。其优点是 生产效率高、质量好、金属消耗少、生产 成本低，并最适合于大批量生产。
• 随着科学年术的进步和社会对金属材料需 求量的增加，轧材品种必将日益扩大。
1．2 轧材生产系统及生产工艺流程
• 传统生产方法：以模铸钢锭为原料，用初轧机或开坯机将 钢锭轧成各种规格的钢坯，然后再通过成品轧机轧戊各种 钢材。
第三章 轧制工艺基础
• 第三章 轧制工艺基础 4学时 • 1.轧材种类及其生产工艺流程 • 2轧制生产工艺过程及制定 • 3.连铸铸造及其与轧制的衔接工艺
1.轧材种类及其生产工艺流程
轧钢生产慨述
• 轧钢生产的重要性 • 钢铁是广泛应用的一种材料。在工业、农业、交通、建
筑、国防等部门钢铁材料所起的作用极为重要。 • 钢铁的生产水平是衡量一个国家现代化水平的重要标志。 • 在钢的生产总量中，除少部分用铸造和锻造法制成器件
• 铝合金的比强度大，某些铝合金的比强度及比刚 度可赶上甚至超过了钢。
• 铜及其合金一般可分为紫铜、普通黄铜 （Cu-Zn）、特殊黄铜、青铜及白银（CuNi）等。它们具有很好的导电、导热、耐蚀 及可焊等性能，故和铝材一样广泛应用于 各部门。
• 钛及钛合金的力学性能和耐蚀性能高，比 强度和比刚度都很大，因而是航空、航天、 航海、石油化工等工业部门中极有发展前 途的结构材料。
有色金属生产
• 由于有色金属及其合金一般熔点较低，变 形抗力较低，而尺寸和表面要求较严，故 其型材、棒材及管材(坯)绝大多数采用挤压 方法生产；
• 仅在生产批量较大，尺寸及表面要求较低 的中、小规格的棒材、线坯和简单断面的 型材时，才采用轧制方法生产。
• 有色金属板带材一般选用轧制方法生产。
板带材
• 除各工序的具体工艺规程会因钢种不同而不同以 外，在工序上比碳素钢多出了原料准备中的退火、 轧制后的热处理、酸洗等工序，以及在开坯中有 时还要采用锻造来代替轧钢等。
钢材的冷加工生产工艺流程
• 钢材的冷加工生产工艺流程包括冷轧和冷 拔。
• 其特点是必须有加工前的酸洗和加工后的 退火相配合，以组成冷加工生产线。