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材料科学与工程学院教案用纸
课程章节名称 项目二 典型型钢生产工艺介绍
教学目的、要求 熟悉大、中、小型型钢生产工艺过程。 掌握大、中、小型型钢的区别。 了解轨梁生产中轧制外工艺的工艺要点。 了解H 型钢的优点与用途。 了解H 型钢的轧制方式。 了解H 型钢生产工艺过程。 了解线棒材的质量和标准。 了解线棒材的生产工艺过程。 了解高速线材轧机的发展。
重点 难点 普通型钢生产 H型钢生产工艺 线棒材生产
教学环节时间分配 2课时
教学手段、教学方法和实施步骤 多媒体
授课内容: 任务一：普通型钢生产 一、大、中、小型型钢生产工艺介绍 1.大、中型工艺过程概述 2.轧机布置形式 (1)横列式轧机 大型或中型轧机，横列式还是比较多见，我国目前大型或中型轧机，基本上都属于这一类型，与轨梁轧机相似，它主要是一列式和二列式两种基本类型。 (2)生产工艺流程 (3)多机座非连续式轧机 ① 纵列式轧机 ② 棋盘式轧机 ③ 连续式轧机 3.小型型钢的生产 (1)小型型钢产品范围及生产概况 轧辊名义直径在250~300mm的轧机(指精轧机)，统称为小型轧机，可轧制各种简单断面与复杂断面型钢。 (2)小型型钢生产特点 小型型钢断面小，长度大。因此轧制时散热快，温降严重，轧件头尾温差很大，这不仅使能耗增大，轧辊孔型磨损加快，而且头尾尺寸波动较大。 (3)工艺流程 二、轨梁生产 1.横列式轨梁轧机 (1)机列形式 一列式、二列式、三列式 (2)几种形式的比较 一列式要依赖初轧车间供坯,同时由于轧制道次限制,因而轧制产品的种类和规格容易受到限制。 二列式产量能增加30%~40% 三列式使轧件不经横移而直接送入精轧机 (3)车间平面布置与生产过程 ① 方钢或圆钢 ② 钢梁或其他异形钢 ③ 重轨 a.打印、弯轨：在热状态下将打印后的钢轨经弯轨机预先将其朝相反方向进行一次热弯，减轻重轨冷矫时的内应力和操作上的困难。 b.钢轨的冷却：单根钢轨自由冷却过程，分为八个阶段；钢轨在冷床上采用成组放置和移送的方法。 c.缓冷、热处理：缓冷或等温处理的目的在于防止白点的生成；轨端淬火的目的是为了提高(约25倍)轨端的耐磨性方法。 d.矫直：钢轨(也包括其他异型型钢)的矫直温度应低于50℃。 2.重轨的轧制方式及万能式轨梁轧机 (1)一般重轨的轧制方式 ① 常规轧法 ② 多辊轧法 a.轧制的对称性 b.辅机的快速移位 c.防止轨腰水平轴线偏移问题 (2)万能式轨梁轧机——专门用于轧制工字钢、槽钢的万能式轧机 ① 万能式钢梁轧机的组成 这类轧机由一架可逆式开坯机、一架万能式精轧机和若干组中间机组所组成，每一中间机组又由一架万能式轧机和一架二辊式辅助机座(又称轧边机、专用于加工腿高的轧机)组成。 ② 现代化轨梁车间 任务二：H型钢生产工艺 H型钢的特点及用途 1.H 型钢的断面形状 2.H 型钢规格的表示方法 高度H，宽度B，腰厚t1，腿厚t2 3.品种规格分类 (1)按边宽分——有宽边(B/H ≥1，B是边宽，H是腰高)、中边和窄边(B/H ≤0.5)。 (2)按单位重量区分——有轻型、中型和重型（极重型和超重型）。 (3)按用途分类——宽边H型钢又叫做柱型H型钢，窄边H型钢又叫做梁型H型钢。 4.H 型钢的优点 H 型钢的内、外边平行，铆接方便，在节约材料的同时还可节约工时，节约10%建设费用。 5.H 型钢的用途 主要作建筑结构的柱子和梁材。可用于桥梁、涵洞、隧道、厂房，尤其是热加工厂的厂房、车辆、船舰、机械结构、地震多发地区的住宅等等。 二、H型钢的轧制方式 1.格雷式轧制——轧件边部外侧始终保持平直 2.普泼式轧制——由一个二辊可逆初轧机以及两个顺列布置的四辊机架所组成的轧机 3.卡式轧制——轧机组和中间机组的四辊万能机架及其辅助二辊机架 4.组合式轧制——原有型钢轧机的后面增设一台万能机架 5.连轧——毛轧机组由四个二辊式机架组成 1.H 型钢的车间布置及工艺流程 2.型钢车间介绍 可生产(100×50)~(500×200)的连轧H 型钢而且可用控制轧制生产低温用H型钢和高强度H型钢。该车间的生产特点为： 15架轧机实行全连轧，每架均由直流电机传动 采用最小张力控制，轧制速度可达10m/s； 取消了热锯，使后部工序全部实现了连续化； 自动化立体仓库，使每捆产品卸货速度达8s/捆，快速换辊机构； 全部计算机控制，轧机作业率达95% 以上。 3.H 型钢的孔型设计原则 在万能轧机上轧制H 型钢时,要保证主、辅机架秒流量相等,则必使腰部与边部的延伸相等或接近相等。 Fyl-1，Fyl——轧制前和轧制后的轧件腰部面积； FBl-1，FBl——轧制前和轧制后的轧件边部面积； μ——该道次的延伸系数。 当所轧H型钢的规格已定时，可按下式确定坯料的尺寸，即 Fy0，Fyn——坯料和成品断面的腰部面积； BB0，BBn——坯料和成品断面的边部面积。 任务三：线棒材生产 线棒材产品的分类、用途、生产特点和质量标准 1.线棒材的分类和用途 棒材的品种按断面形状分为圆形、方形和六角形以及建筑用螺纹钢筋等几种,后者是周期断面型材,有时被称为带肋筋。 线材是热轧产品中断面面积最小,长度最长而且呈盘卷状交货的产品。线材的品种按断面形状分为圆形、方形、六角形和异型。 2.线棒材的生产特点 线棒材产品的特点是断面小、长度大、要求尺寸精度及表面质量高。 为了节约能耗,提高产品质量，提高生产率，迫切需要由钢坯→轧材—火成材。一般线材轧机分为粗轧、中轧、精轧机三个机组，所以线材车间的轧机最多 3.线棒材的质量和标准 尺寸公差——棒、线材应有较高的断面尺寸精度，同时还要求沿整根轧件的全长保持。现代化棒、线材轧机可将棒、线材的尺寸公差控制在±0.1mm。 表面质量——棒、线材表面质量的好坏主要体现在表面缺陷、脱碳层深度、化铁皮三个方面。线材表面不得有裂缝、折叠、结疤等缺陷。含碳量在0.3%以上的线材要严格控制其表面脱碳。线材表面的氧化铁皮尽可能地少并且易于去除。 化学成分——要求P、S等有害元素含量低,限制某些钢种的含碳量波动幅度不得大于0.05%。 金相组织与使用性能——当棒、线材化学成分符合要求，钢的清洁度达到标准后，对深加工用线材，必须使它达到适应二次加工所需要的金相组织与使用性能。 盘重——盘重的增加对线材轧机的发展起了巨大的推动作用，导致了新工艺、新机组的出现。但盘重的增加不是无限制的。对于一定的生产条件下的线材轧机应有一个最佳盘重，它应由线材轧机的综合效益来确定。从发展趋势看，盘重一般以2000kg为宜。 二、线棒材轧机与生产工艺 1.线棒材轧机 第一台线材轧机问世于17世纪，是由锻坯成材的。比较正规的第一台横列式线材轧机建于1817年，由于受冶金工业发展的限制，线材轧机发展缓慢，直到19世纪末仍以横列式轧机为主。尽管1862年英国曾建造过一台连续式轧机,由于盘重小、质量差，效率还不及多线横列式，这种轧机并没有得到发展。 高速线材轧机与其他先进技术一样也是时代的产物,是冶金技术、电传电控技术、机械制造技术的综合产物。高速无扭转精轧机组和控制冷却设备用于线材生产，标志着新一代高速线材轧机的诞生。 2.线棒材生产工艺 (1)加热 在现代化的轧制生产中，棒、线材的轧制速度很高,轧制中的温降较小甚至还出现升温,故一般棒、线材轧制的加热温度较低。加热要严防过热、过烧、脱碳，采取低温、快热、快烧等措施。对于现代化的棒、线材生产，一般是用步进式加热炉加热，采用侧进侧出的方式。 (2)轧制 为提高生产效率和经济效益，适合棒、线材的轧制方式是连轧，尤其在采用CC—DHCR或CC—DR工艺时。连轧时一根坯料同时在多机架中轧制，在孔型设计和轧制规程设定时要遵守各机架间金属秒流量相等的原则。第一台线材轧机问世于17世纪，是由锻坯成材的。比较正规的第一台横列式线材轧机建于1817年，由于受冶金工业发展的限制，线材轧机发展缓慢，直到19世纪末仍以横列式轧机为主。高速线材轧机与其他先进技术一样也是时代的产物,是冶金技术、电传电控技术、机械制造技术的综合产物。高速无扭转精轧机组和控制冷却设备用于线材生产，标志着新一代高速线材轧机的诞生。 (3)控制轧制 为了细化晶粒，减少深加工时的退火和调直等工序，提高产品的机械性能，采用控制轧制和低温精轧等措施，有时在精轧机组前设置水冷设备。冷却和精整工艺流程如下： 棒材： 线材： 三、高速线材生产 1.高速线材生产工艺简介 2.轧制外其他主要工序简介 钢坯存放 钢坯质量检查 钢坯称量 钢坯加热 钢坯热装 轧前除鳞 轧后切头及切尾 线材盘卷的压紧捆扎 盘卷称重和挂标牌 3.高速线材轧机的发展 (1)高速线材轧机机型 指最大轧制速度高于40m/s的轧机。高速轧机的特点是：高速、单线、无扭、微张力、组合结构、碳化钨辊环和自动化。其产品特点是盘重大、精度高、质量好。 (2)高速线材轧机的发展与成熟 ① 轧制速度不断提升 ② 坯重与盘重迅速增加 ③ 品种与质量提升——对生产工艺、轧制设备、自动控制系统和工人的操作调整水平等方面的全面检验，也是线材生产最终成果的综合反映。 ④ 主轧机机型多样化——有摆锻式轧机、三辊行星轧机、三辊式Y型轧机、45°轧机等。 ⑤ 控制与自动化——a.不采用计算机控制的常规控制系统；b.常规自动控制加计算机进行部分或大部分控制的自动控制系统 ⑥ 现代高速轧机技术的新进展——a.无扭精轧机组；b.采用控温轧制与低温轧制；c.高精度轧制设备；d.粗轧机组的改进
课堂讨论 讨论各种型钢生产工艺的不同及原因
课外思考、练 习及作业题 课后习题
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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