材料成型概論第四講鋼坯型鋼生產工藝第1頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月第四講鋼坯型鋼生產4.1鋼坯生產4.2

型鋼生產的一般概念4.3型鋼的品種及分類4.4

熱軋型鋼生產工藝

4.4.1生產工藝流程及車間平面布置

4.4.2熱軋型鋼生產工藝4.5

冷彎型鋼生產簡介第2頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1

鋼坯生產

鋼坯是生產型鋼、板帶鋼和鋼管等成品軋材的半成品。鋼坯生產在煉鋼和成品軋材生產中承上啟下占有特殊重要的地位。第3頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月目前鋼坯的生產方法有三種：軋制法（開坯）：在軋機上把鋼錠軋成各種斷面形狀的鋼坯。鍛壓法：用鍛錘或水壓機把鋼錠鍛成各種鋼坯。連鑄法：直接把鋼水澆鑄成各種斷面形狀和尺寸規(guī)格的鋼坯。4.1

鋼坯生產第4頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月軋制坯料選擇

種類選擇——坯(鍛，軋，壓鑄)、連鑄坯錠——基本淘汰（有些寬厚板少量使用）

規(guī)格選擇——壓縮比；縱橫性能，成材率，加熱爐尺寸，產量。由于連鑄坯具有金屬消耗少，節(jié)能，工藝路線短，節(jié)省投資和質量好，成本低等優(yōu)點已經成為坯料選擇的首選?，F(xiàn)在連鑄比達到95%以上。但其只能生產鎮(zhèn)靜鋼，規(guī)格欠靈活，壓縮比受限制（不宜生產特厚板）。4.1鋼坯生產第5頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1

鋼坯生產第6頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月按斷面形狀和特性不同可分為五類：方坯、矩形坯、板坯、異型坯、管坯方坯（bloomsandbillets）

其斷面為方形，橫截面沿長度方向不變。邊長大于150mm方坯稱為大方坯(Squareblooms)。邊長40～150mm方坯稱為小方坯（billets）或方坯（Squarebillets）。4.1.1鋼坯的種類、形狀和用途第7頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月矩形（bloomsandbillets）其斷面為矩形，橫截面沿長度方向不變。橫截面積大于22500mm2，其寬厚比大于1且小于2的矩形坯稱為大矩形坯(Rectangularblooms)。橫截面積1600mm2至22500mm2，其寬厚比大于1且小于2的矩形坯稱為小矩形坯或矩形坯（Rectangularbillets）。4.1.1鋼坯的種類、形狀和用途第8頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月板坯（Slabs）厚度不小于50mm，寬厚比不小于2，其斷面為矩形，橫截面沿長度方向不變的半成品。寬厚比大于4的板坯稱為扁板坯。薄板坯（Sheetbars）:寬度不小于150mm，厚度大于6mm小于50mm，其斷面為矩形，橫截面沿長度方向不變的半成品。4.1.1鋼坯的種類、形狀和用途第9頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.1鋼坯的種類、形狀和用途異型坯（Beamblanks）其斷面形狀接近復雜斷面軋制型材，橫截面沿長度方向不變。有時也稱為近終形坯。異型坯用于軋制生產復雜斷面型材以及經預加工成型的半成品。典型的異型坯就是用于軋制生產H型鋼的異型坯。第10頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.1鋼坯的種類、形狀和用途管坯用于斜軋生產無縫鋼管。其橫截面主要是圓形，也可以是方形、矩形或多邊形。第11頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.2鋼坯的表面和內部缺陷第12頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.2鋼坯的表面和內部缺陷表面缺陷：鋼錠帶來的缺陷

種類形狀特征產生原因縱向裂紋沿軋制方向出現(xiàn)很深的線狀缺陷鋼錠縱裂紋或熱應力橫向裂紋垂直軋制方向的X狀或Y狀裂紋鋼錠橫裂紋、加熱不均等發(fā)裂沿軋向連續(xù)出現(xiàn)較淺的裂紋鋼錠表面或表層有氣泡縮孔縮孔在軋制后沒被壓合，爐渣混入鋼錠凝固時的收縮孔等夾渣存在于鋼坯內部和表面的耐火材料鋼錠內部或表面有雜質混入結疤呈筍皮狀，一端深入內部鋼錠的二次結疤或低溫軋制……第13頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.2鋼坯的表面和內部缺陷表面缺陷：

軋制缺陷

種類形狀特征產生原因折疊沿軋制方向出現(xiàn)的重疊缺陷軋輥調整不當、孔型不當?shù)劝櫦y沿軋制方向出現(xiàn)的皺紋缺陷初軋機輥面粗糙或軋制方法不當麻面制品表面粗糙呈凸凹不平狀輥面粗糙、磨損或氧化皮剝落劃傷表面劃有溝狀痕跡導衛(wèi)裝置不適、磨損、粘結等耳子沿軋制方向出現(xiàn)的連續(xù)凸筋孔型過充滿、輔助設施安裝不當輥印表面缺陷呈周期性出現(xiàn)孔型損壞、粘有異物或孔型不良……第14頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.2鋼坯的表面和內部缺陷鋼坯內部缺陷：

名稱缺陷狀態(tài)及產生原因危害成分偏析多發(fā)生在鋼錠中心上部，主要是CSiMn含量偏高力學性能不均，塑性和冷加工性能不好非金屬夾雜脫氧生成物、耐火材料細粒殘存于鋼錠內軋制后不易碎化的夾雜物危害大，使疲勞強度和冷加工性能下降白點由于氫氣存在，在高碳鋼和合金鋼內部出現(xiàn)裂紋有裂紋產生的制品不能使用縮孔鋼錠縮孔過深、剪切沒切凈不能使用第15頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月初軋機生產工藝一般有鋼錠均熱、初軋、剪切和鋼坯精整等工序，如下所示：4.1.3鋼坯的生產工藝第16頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月初軋車間平面布置圖：4.1.3鋼坯的生產工藝第17頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼坯連軋機生產工藝一般由縱向排列的若干個二輥軋機組成：

4.1.3鋼坯的生產工藝第18頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月寶鋼初軋機雙機架串列布置大揚程二輥可逆式上輥最大開度1900mm

上輥工作開度1700mm最大軋制力3000噸軋輥尺寸Ф1350-1150×3100mm主電機功率2×5000KW/臺第19頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月寶鋼初軋機6VH連軋機6VH連軋機機架立-平交替布置每臺軋機單獨傳動設有快速換輥裝置最大軋制速度：2.23m/s孔型系統(tǒng)：菱-方/園-橢圓-園

第20頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2

型鋼生產的一般概念鋼材品種規(guī)格：軋制鋼材的斷面形狀和尺寸總稱。4.2.1型鋼定義全長具有一定斷面形狀和尺寸的實心鋼材稱為型鋼。(Hot/Cold-Rolledbars/sections)簡單斷面型鋼：圓鋼、方鋼、扁鋼、角鋼、六角鋼、多邊形鋼等；復雜斷面型鋼：槽鋼、工字鋼、H型鋼、鋼軌等。第21頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月型鋼的軋制方法：

在軋輥上加工出軋槽，把兩個或兩個以上軋輥的軋槽對應裝配起來，形成孔型。軋制時，軋件通過一系列孔型，一般斷面積由大變小，長度由短變長，以達到所要求的形狀和尺寸。4.2

型鋼生產的一般概念第22頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.2

型鋼生產的特點(1)總的延伸率大，軋件溫降快，頭尾溫差大，軋制速度高。(2)機架多、分工細，產品比較單一、軋機專業(yè)程度高。(3)高速無扭轉軋機具有特殊的孔型系統(tǒng)。4.2

型鋼生產的一般概念第23頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）品種規(guī)格多型鋼品種與規(guī)格目前已達萬個以上，軋輥儲備量大，換輥較頻繁，管理工作比較復雜。（2）斷面形狀差異大大多數(shù)是復雜斷面型材，不僅斷面形狀復雜，而且互相之間斷面形狀差異很大。4.2.2型鋼生產的特點第24頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）斷面形狀復雜在軋制過程中存在嚴重的不均勻變形；孔型各部存在明顯的輥徑差；非對稱斷面在孔型內受力、變形不均；斷面各分支部分接觸軋輥和變形的非同時性；斷面各處溫度不均勻，而產生軋后冷卻收縮不均勻，造成軋件彎曲和扭轉；工具磨損也不均勻，軋件尺寸難以精確計算；軋機調整、導衛(wèi)裝置設計、安裝復雜。4.2.2型鋼生產的特點第25頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）軋機結構和軋機布置形式多種多樣在結構型式上：二輥式軋機、三輥式軋機、四輥萬能軋機、多輥孔型軋機、Y型軋機、45o軋機和懸臂式軋機等。在軋機布置形式上：橫列式、順列式、棋盤式、半連續(xù)式及連續(xù)式布置等。4.2.2型鋼生產的特點第27頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月品種多樣化尺寸精密化表面無疵化性能高級化4.2.3

熱軋型鋼生產的發(fā)展趨勢第28頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月按生產方法分：

①熱軋、熱擠壓、熱鍛等熱加工型鋼；

②冷彎、冷拔等冷加工型鋼?，F(xiàn)今生產型鋼的主要方法是熱軋。占熱軋鋼材總產量的23％～44％。因為熱軋具有生產規(guī)模大、生產效率高、能量消耗少和生產成本低等優(yōu)點。4.3型鋼的品種及分類第29頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月按斷面形狀分：

①簡單斷面型鋼—圓鋼方鋼扁鋼角鋼六角鋼；

②復雜斷面型鋼—槽鋼工字鋼鋼軌窗框鋼；

③特殊斷面型鋼—輪輞型鋼、擋圈型鋼等。①的特點：過其橫斷面周邊上任意點做切線一般不交于斷面之中4.3型鋼的品種及分類第30頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3型鋼的品種及分類圖4-1

簡單斷面型鋼第31頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3型鋼的品種及分類圖4-2

復雜斷面型鋼第32頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月按用途分類鐵路用型材(鋼軌、魚尾板、道岔用軌、車輪輪箍)汽車用型材(輪輛、輪胎擋圈和鎖圈)造船用型材(L型鋼、球扁鋼、Z字鋼、T型鋼、船用窗框鋼)結構和建筑用型材(H型鋼、工字鋼、槽鋼、角鋼、T型鋼、螺紋鋼筋、吊車鋼軌、窗框型材、鋼樁等)礦山用型材(U型鋼、π型鋼、槽幫鋼、礦用工字鋼、刮板鋼)以及機械制造用異型材等。4.3型鋼的品種及分類第33頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月按斷面尺寸大小分：①大型；②中型；③小型。其劃分常以它們適合在大型、中型或小型軋機上軋制來分類。另外還有用單重（kg/m）來區(qū)分的方法。一般認為，單重在5kg/m以下的是小型材，單重在5～20kg/m的是中型材，單重超過20kg/m的是大型材。4.3型鋼的品種及分類第34頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月系列牌號+高度×寬度×腹板厚度×翼緣厚度+產品標準+鋼牌號及技術條件標準HW350×350×12×19-GB/T11263-2010/Q235-GB/T700-2006系列牌號+公稱高度×公稱寬度×理論重量+產品標準+鋼牌號及技術條件標準HW350×350×137-GB/T11263-2010/Q235-GB/T700-2006H型鋼第35頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月H型鋼高頻焊接H型鋼第36頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月圓鋼：圓鋼φ16(×12000)-2-GB702-86/40Cr-GB3077-99

40Cr合金結構鋼、直徑16mm熱軋圓鋼，第2組精度。方鋼：方鋼60(×12000)-3-GB702-86/45-GB699-199945優(yōu)質碳素結構鋼、邊長60mm熱軋方鋼，第3組精度。六角鋼：六角鋼50(×12000)-GB705-89/45-GB699-199945優(yōu)質碳素結構鋼，對邊距離50mm六角鋼。圓鋼方鋼六角鋼第37頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月圓鋼方鋼第38頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月八角鋼：八角鋼42(×12000)-GB705-89/45-GB699-199945優(yōu)質碳素結構鋼，對邊距離42mm八角鋼。扁鋼：扁鋼10×50(×12000)-GB704-88/45-GB699—199945優(yōu)質碳素結構鋼，厚度10mm、寬度50mm熱軋扁鋼，定尺長12000mm。八角鋼扁鋼扁鋼第39頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月角鋼：等邊角鋼L邊寬×邊厚不等邊角鋼L長邊寬×短邊寬×邊厚槽鋼：“[”和號數(shù)（No5-40，即高度為50-400mm）工字鋼：“I”和號數(shù)(代表截面高度厘米數(shù)，No10，即為100mm高)角鋼槽鋼工字鋼第40頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.1生產工藝流程與車間平面布置4.4熱軋型鋼生產工藝a-簡單斷面型鋼；b-復雜斷面型鋼第41頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.1生產工藝流程與車間平面布置4.4熱軋型鋼生產工藝第42頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.1生產工藝流程與車間平面布置4.4熱軋型鋼生產工藝第43頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月H型鋼生產工藝

流程第44頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月1.坯料及軋前準備坯料準備包括表面缺陷的清理，表面氧化鐵皮去除和坯料預先熱處理等；缺陷的清理：

裂紋、結疤、表面氣孔、皮下氣泡；（表面的）偏析、氣泡、縮孔、疏松、內部裂紋、非金屬夾雜；（內部的）清理手段：火焰清理、電弧清理、風鏟清理、砂輪研磨清理…4.4.2熱軋型鋼生產工藝第45頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月2.鋼坯加熱是熱軋生產工藝過程中的重要工序；加熱的目的：是原料具有足夠的塑性，減小變形抗力，改善金屬內部組織，以便于后續(xù)軋制。需要注意控制：加熱時間，加熱速度，加熱溫度加熱缺陷防止：氧化鐵皮；過熱；過燒；脫碳；加熱不均。4.4.2熱軋型鋼生產工藝第46頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.2熱軋型鋼生產工藝連續(xù)式加熱爐:a.推鋼式連續(xù)加熱爐b.步進式連續(xù)加熱爐優(yōu)點:操作容易,坯料移動時劃傷少,

加熱均勻等.第47頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.2熱軋型鋼生產工藝第48頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月A軋制設備及其配置型材軋機一般用軋輥名義直徑（或傳動軋輥的人字齒輪節(jié)圓直徑）命名。一個軋鋼車間，往往有若干列或若干架軋機，通常以最后一架精軋機的軋輥名義直徑作為軋鋼機的標稱。型材軋機按其用途和軋輥名義直徑不同可分為軌梁軋機、大型型材軋機、中型型材軋機、小型型材軋機、線材軋機等。4.4.2熱軋型鋼生產工藝3.型鋼軋制

第49頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月

3.型鋼軋制

A軋制設備及其配置第50頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月型鋼軋機布置按軋機結構型式分類:二輥式——

開坯機（二輥可逆式粗軋機、鋼坯連軋機）軋邊機（萬能粗軋機組輔助機架）一般型鋼孔型軋制三輥式——

一般型鋼孔型軋制四輥式、多輥式及萬能軋機

——孔型由三個以上軋槽組成第51頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月型鋼軋機布置第52頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月型鋼軋機布置第53頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月型鋼軋機布置第54頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月型鋼軋機的典型布置形式1.橫列式大多數(shù)用一臺交流電機同時傳動數(shù)架三輥式軋機。在一列軋機上進行多道次穿梭軋制。優(yōu)點：設備簡單、造價低、建廠快、產品品種靈活、可生產復雜斷面產品、操作簡單、小批量多品種適應性強等。缺點：1）產品尺寸精度不高，品種規(guī)格受限制。2）軋件需要橫移和翻鋼，故長度不能長。間隙時間長，軋件溫降大，因而軋件長度和壁厚均受限制。3）不便于實現(xiàn)自動化。第55頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月型鋼軋機的典型布置形式

2.順列式順列式軋機多為水平－立式和多輥軋機順列布置1～3個平行縱列中軋機單獨傳動，每架只軋一道，但不能形成連軋。優(yōu)點：每架只軋一道，機架閉口式，軋機剛度大，產品尺寸精度高每架速度可單獨調整，軋機能力可得到發(fā)揮，產量高；機械化、自動化程度較高，調整亦比較方便。缺點：軋機布置比較分散，機架間的距離加大，廠房很長，軋件溫降仍然較大，不適于軋制小型或壁薄的產品；機架數(shù)目多，投資大，建廠較慢。第56頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月型鋼軋機的典型布置形式3.棋盤式前幾架軋件較短時采用順列式，后幾架精軋機布置成兩橫列，各架軋機互相錯開，兩列軋輥轉向相反，各架軋機可單獨傳動或兩架成組傳動，軋件在機架間靠斜輥道橫移。這種軋機布置緊湊，適于中小型型鋼生產。第57頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月型鋼軋機的典型布置形式4.半連續(xù)式介于連軋和其他形式軋機之間。其中一種粗軋為連續(xù)式，精軋為橫列式；另一種粗軋為橫列式或其他形式，精軋為連續(xù)式。第58頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月型鋼軋機的典型布置形式

5.連續(xù)式各架軋機縱向緊密排列成為連軋機組。每架軋機可單獨傳動或集體傳動，每架只軋一道。一根軋件可在數(shù)架軋機上同時軋制，各機架間遵循秒流量保持相等原則。缺點：機械和電器設備比較復雜，投資大；所生產的品種受限制。

第59頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月型鋼軋機的典型布置形式

5.連續(xù)式優(yōu)點：軋制速度快、產量高；軋機緊密排列，間隙時間短，軋件溫降小，對軋制小規(guī)格和輕型薄壁產品有利；由于軋件長度不受機架間距限制，故在保證軋件首尾溫差不超過允許值的前提下，可盡量增大坯料重量，提高軋機產量和金屬收得率。第60頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月B.型鋼的軋制法軋件通過各機架上刻有復雜形狀孔型的軋輥來進行軋制的，軋件在孔型中邊產生復雜的變形，邊縮小斷面，最后被軋制成所要求的形狀和尺寸。

——孔型軋制法。

分別介紹各種具有代表性的型鋼主要軋制方法.4.4.2熱軋型鋼生產工藝3.型鋼軋制第61頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月1.產品種類：方、圓、扁和六角等型鋼；2.原料:

矩形坯、方坯等；3.孔型系統(tǒng)：

粗軋延伸孔型系統(tǒng)：橢圓-方、菱-方、箱-箱、菱-菱和橢圓-圓等五種。精軋孔型系統(tǒng)(1)簡單斷面型鋼軋制第62頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-3簡單斷面型鋼的孔型系統(tǒng)

第63頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)角鋼軋制圖4-4角鋼軋制孔型系統(tǒng)a.蝶式孔型b.扁平式孔型角鋼第64頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)槽鋼軋制圖4-5槽鋼軋制孔型系統(tǒng)a.直線式孔型b.蝶式孔型槽鋼第65頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)工字鋼軋制圖4-6工字鋼軋制孔型系統(tǒng)a.傾斜式孔型b.直線式孔型第66頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月

(5)H型鋼軋制

萬能軋機圖4-7H型鋼軋制孔型系統(tǒng)第67頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月

(5)H型鋼軋制其特點是：兩個主動水平輥和兩個隨動的垂直立輥構成的形似X或H形輥縫，能夠同時在上下左右方向對軋件進行壓下。第68頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月C.型鋼軋制質量要求是整個軋鋼生產工藝過程的核心。坯料通過軋制完成變形過程。軋制工序對產品的質量起著決定性作用。軋制產品的質量要求，包括產品的幾何形狀和尺寸精確度、內部組織和性能