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材料科学与工程学院教案用纸
课程章节名称 项目五 型钢产品的常见缺陷和轧制事故分析
教学目的、要求 能分析常见产品缺陷的产生原因。 能认知常见产品缺陷,并给出解决措施。 能分析常见轧制生产事故的发生原因。 能分析常见轧制事故原因,能对典型事故提出处理措施。
重点 难点 典型事故分析，原因及解决措施
教学环节时间分配 3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：型钢产品缺陷 一、分层 型钢截面上呈黑线或黑带,严重者有裂口,分层处伴随有夹杂物。 产生原因： (1)镇静钢的缩孔或沸腾钢的气囊未切净。 (2)钢坯尾孔未切净。 (3)铸坯内部严重疏松,在轧制时,未焊合,严重的内部夹杂和皮下气泡也会造成断面分层。 二、结疤 呈舌状、块状、鱼鳞状嵌在型钢表面上。其大小厚度不一,外形有闭合或不闭合、与主体相连或不相连、翘起或不翘起、单个或多个成片状。铸钢造成的结疤分布不规则,下面有夹杂物。 产生原因: (1)铸锭(坯)表面有残余的结疤、气泡或表面清理深宽比不合理。 (2)轧槽刻痕不良,成品孔前某一轧槽掉肉或黏结金属。 (3)轧件在孔型内打滑造成金属堆积或外来金属随轧件带入槽孔。 (4)槽孔严重磨损或外物刮伤槽孔。 三、裂纹 一般呈直线状,有时呈丫字形。其方向多与轧制方向一致,缝隙一般与钢材表面相垂直。 产生原因: (1)铸锭(坯)皮下气泡、非金属夹杂物未清除 (2)加热不均、温度过低、孔型设计不良、加工不精或轧后钢材冷却不当。 (3)粗轧孔槽磨损严重。 四、发纹(又称发裂) 在型钢表面上分散成簇断续分布的细纹,即为发纹。一般与轧制方向一致,其长度、深度比裂纹小。 产生原因: (1)铸锭(坯)皮下气泡或非金属夹杂物轧后暴露。 (2)加热不均、温度过低或轧件冷却不当。 (3)粗轧孔槽磨损严重。 五、表面夹杂 一般呈点状、块状或条状机械黏结在型钢表面上,具有一定深度,大小形状无规律。炼钢带来的夹杂一般呈白色、灰色或灰白色;在轧制中产生的夹杂一般呈红色或褐色,有时也呈灰白色,但深度一般很浅。 产生原因: (1)铸锭(坯)带来的表面非金属夹杂物。 (2)在加热轧制过程中偶然有非金属夹杂物粘在轧件表面。 六、耳子 型钢表面上对应孔型开口部位出现沿轧制方向的条状凸起。 产生原因: (1)孔型设计不合理,造成轧制时宽展量过大。 (2)轧机压下量调整不当,或成品前孔磨损严重使成品孔过充满。 (3)加热温度低,造成宽展量大。 (4)导卫装置安装不牢或偏斜,尺寸过宽,使轧件进孔不正。 七、折叠 沿轧制方向,外形与裂缝相似,与型钢表面成一定斜角的缺陷。一般呈直线状,也有锯齿状,通长或断续出现在型钢表面上。折叠需与刮伤区别。 产生原因: (1)成品孔前某道轧件出耳子。 (2)孔型设计不当,槽孔磨损严重,导卫装置设计、安装不良等,使轧件产生“台阶”或轧件调整不当或轧件打滑产生金属堆积,再轧时造成折叠。 八、刮伤(又称划伤、擦伤) 一般呈直线或弧形的沟痕,其深度不等,方向不一,长度不同,通常可见沟底。 产生原因: (1)导卫装置加工不光滑,安装不当,摩擦严重或粘有氧化铁皮等物。 (2)孔型侧壁磨损严重,造成轧件弧形划痕。 (3)轧件在运送过程中擦伤。 九、麻点(又称麻面) 表面成片或成块的凹凸不平的粗糙面,多数呈连续分布,轻微者也有局部或周期性分布。 产生原因：(1)轧辊冷却不良,成品孔或成品前孔轧槽磨损严重,表面不光滑。 (2)氧化铁皮破碎压入钢材表面。 (3)槽孔严重锈蚀。 十、凹坑 型钢表面条状或块状的凹陷,周期性或无规律地分布在型钢表面上。 产生原因： (1)轧槽、滚动导板、矫直辊工作面上有凸出物,轧件通过后产生周期性凹坑。 (2)轧制过程中,外来的硬质金属压入轧件表面,脱落形成。 (3)铸锭(坯)在炉内停留时间过长,造成氧化铁皮过厚,轧制时压入轧件表面,脱落后形成。 (4)粗轧孔磨损严重,磨削下轧件表面金属,再轧时又压入轧件表面,脱落后形成。 (5)铸锭(坯)结疤脱落。 (6)轧件与硬物相碰或钢材堆放不平整压成。 十一、凸块 型钢表面呈周期性凸起。 产生原因：成品孔或成品前孔轧槽有砂眼、掉块或龟裂。 十二、形状不正 型钢截面形状不符合规定要求。这类缺陷名称繁多,随品种不同而异。 产生原因：(1)孔型、导卫装置、矫直辊辊型设计不合理。 (2)轧辊、导卫装置、矫直辊安装、调整不当或严重磨损。 十三、辊印 型钢表面呈连续性或周期性的凸凹的印痕,高度与深度不太明显。 产生原因：(1)轧辊或矫直辊孔槽加工不良,残留刀花或被轧件黑头等压痕。 (2)卫板拉得过紧,将轧槽磨出沟痕。 十四、角不满 型钢的棱角未充满,超过允许范围。其形式包括塌角、钝角和圆角,一般通长或局部出现。 产生原因：(1)孔型设计不合理或轧机调整不当,角部充不满。 (2)轧辊轴向固定不牢,进口导板安装不当或严重磨损。 (3)轧件打弯,再轧进孔后轧件不正。 (4)矫直辊辊型设计不合理或调整不当。 (5)轧件温度过低。 十五、公差出格 型钢的各部分尺寸超出规定的公差范围。 产生原因:(1)孔型设计不合理。 (2)轧机调整操作不当。 (3)轴瓦、轧槽或导卫装置安装不当,磨损严重。 (4)加热温度不均造成局部尺寸超差。 十六、扭转 型钢绕其纵轴扭成螺旋状。 产生原因：(1)轧辊中心线相交且不在同一垂直平面内,中心线不平行或轴向错动。 (2)导卫装置安装不当或磨损严重。 (3)轧机调整不当。 (4)轧件温度不均或压下量不均,造成延伸不一致。 (5)矫直机调整操作不当。 十七、拉穿 型钢腰部出现横向月牙状、舌形孔洞,缺陷内比较洁净,在截面对称的腿部面积大于腰部面积的异形面钢材的腰部经常可见。 产生原因：孔型设计不当或轧机调整不当,使轧件腰与腿的延伸相差过大,产生严重的拉缩现象,将腰部位拉成孔洞。 十九、轧损(又称中间轧废、轧甩) 轧制过程中造成的废品。 产生原因: (1)孔型设计不合理,轧钢操作调整及导卫装置安装不当等,使轧件弯曲、钻入辊道下面、卡夹、缠辊、跑出辊道等无法再继续轧制。 (2)机电设备事故影响,不能再轧。 (3)铸锭(坯)质量不良,结疤严重、开花头,过烧等不能再轧。 总结：研究钢材产品缺陷的目的,一方面是使人们掌握缺陷的特征,依据产品标准规定,统一检查判断方法,正确处理产品等级;另一方面,通过分析缺陷的造成原因,实现废品归类,找出消除这些缺陷的可能性,从而不断提高和改进产品质量 任务二：型钢轧制生产事故分析 缠辊 缠辊常常发生在轧件断面较小的情况下,且闭口孔型更易发生。 产生原因： (1)铸锭(坯)加热温度严重不均匀,轧制前又没有翻好阴阳面,使阴面朝上进入孔槽轧制,从而造成轧件严重向上弯曲。 (2)出口横梁的位置安装不正确，出口横梁太高时,轧件向上弯曲,反之则向下弯曲 (3)崩套筒 当轧辊连接杆中某一个轴套在轧制中碎裂时,就会使这个轧辊停转,但另一个轧辊继续转动,因而造成过大的速度差,使轧件产生很大的弯曲或缠辊。 (4)轧件劈头 易切削钢最易产生,当头部温度过低或头部有开裂现象时,从断面中心劈成上下两部分。防止办法:除应使钢加热均匀、温度适当外,如发现有劈头轧件,应予切除,方可喂入。 (5)出口卫板太短 发生弯曲的轧件得不到卫板的矫直作用,就可能发生缠辊,有时由于轧件的冲击作用,把出口卫板的尖端打断,也会造成缠辊。 二、跳闸和卡钢 跳闸是由于轧制负荷过重,主电机电流超过危险值而引起的,这时,过电流继电器自动将电源切断,迫使电机和轧辊停止转动。 辊停转后,正在轧制的轧件被卡在轧辊中而造成卡钢。 处理方法：发生跳闸后,若没有同时发生卡钢事故,可重新启动电机,继续轧制。若同时发生卡钢事故,则应立即关闭冷却轧辊的水源,并放松压下螺丝和抬起出口处轧件,再将轧辊反向转动,使轧件退出孔型。 抬起出口处轧件的目的：防止轧辊反转时轧件把出口卫板带入轧辊而损伤孔型。当轧件退不出时,可用气割将出口部分轧件在孔型处切断,但不可损坏孔型。若只有轧件尾部卡在轧辊中且钢温较高时,可继续转动轧辊,使轧件轧出。 三、打滑 加热温度很高的钢,在空气中其表面生成的氧化铁皮又细又薄,在轧制中起润滑作用,使摩擦系数大大下降,这种轧件咬入轧辊后会停在孔型中,轧辊虽继续转动,但轧件不再前进,这种现象叫打滑。 处理打滑的关键是增大摩擦系数,因此,生产中常采用在孔型入口处向轧件表面撒冷氧化铁皮或浇少量水的方法,帮助轧件顺利通过孔型。 造成打滑的另一种原因是轧件中间打结,或夹板内带进杂物,轧件头部虽喂入孔型,但其他部分仍在夹板中却不能通过,此时,只能把轧件用气割切断,进行清除。 在轧制方坯或方钢时,精轧孔、箱形孔辊锈大,磨槽不充分,轧制时摩擦力过小,产生打滑现象。 总结：出现打滑时需不同情况进行处理。 四、爆槽 操作不慎将硬的物体带入孔型内,使辊面上形成凹坑,这种现象称为爆槽子。例如操作不慎把钳子、螺栓及其他零件带入轧辊,或一时轧件喂不入,头部被冷却水浇黑后而又突然喂入孔型等,都要造成爆槽。 处理方法：在成品或成品前孔发生爆槽时,应更换轧槽;在开坯道次,若凹坑不深,可停车后用小锤敲打辊面,使凹坑呈较平滑的过渡,这种轧槽尚可使用,若凹坑过深,则应换轧槽或轧辊轧制。 五、断辊 断辊分两种情况,一种在辊颈与辊身接触处断裂,另一种在辊身上断裂。 接触处断裂的原因： (1)辊颈缺少冷却水,辊身与辊颈冷热不均匀。 (2)轴瓦与辊颈剧烈地摩擦,不仅辊颈产生很高的热应力,同时辊颈变细,承受不了轧 制压力而断裂。 (3)辊颈和辊身接触处是应力集中的地方,辊颈疲劳强度降低造成断裂。 辊身断裂的原因： ① 强度不够造成断裂,如压下量过大、钢温过低(包括喂黑头子钢),造成轧制压力超过轧辊强度极限允许值,造成断裂。 ② 热应力过大造成断裂,如成批生产马氏体型高合金钢,为防止轧件碎裂,辊身不准用水冷却,轧制后,再轧制其他钢种时,辊身应当冷却,冷却水若过激地浇在辊身上,当辊面与辊心热应力超过轧辊强度极限时,造成辊身断裂。 六、冲导卫 冲导卫即轧件在孔型出口处,将卫板或导管顶掉。 产生原因： (1)卫板或导管前端安装时高于轧槽底部。 (2)卫板或导管因轧制时激烈的振动而松动,使其前端跳起,超过轧槽底部。 (3)喂黑头钢、劈头的轧件易冲导卫。 七、喂错钢 若小断面的轧件,错喂在大的孔型中,因无压下量,穿过后再重新轧制。 若大断面轧件,错喂在小的孔型中,因压下量过大而可能造成断辊事故,或者造成轧件出轧辊后毫无规律地乱窜,一般是向上窜。同时产生很大的镰刀弯,极易造成人身安全事故,特别是线材和小规格轧件威胁很大。 处理方法：凡不使用的孔槽应一律用遮掩物挡严,而正在使用的槽孔固有导卫板装置,大断面轧件不会喂入小孔。 八、倒钢 轧件在孔型中轧制一段时间后,突然绕其纵轴旋转,使断面畸形,两侧产生宽而厚的耳子叫倒钢。 作用在轧件断面上有一个力偶,当力偶较小时,轧件仅产生扭转,如果力偶很大,则产生倒钢。 产生轧件倒钢力偶的原因： 1.孔型错开——(1)安装轧辊时,上、下轧槽未对正。(2)轧辊轴向没有固紧。(3)孔型车削时窜位。(4)孔型两侧辊缝相差过大。 2.进入孔型的轧件形状不正确——(1)轧件断面“脱方”,对角线差别大，只有两个对角与孔型接触,两点受力,形成力偶。(2)宽展大,侧面突出或出耳子，轧件倾斜着进入孔型,造成在孔型中两对角处接触,也会形成力偶。(3)轧件扭转过大,咬入时前半段轧件直立进入孔型,后半段轧件因扭转而倒下。 3.操作问题 (1)铸锭(坯)横断面上加热不均(阴阳面),操作人员又没根据要求翻好阴阳面等。(2)轧件送入孔型不正或轧件本身头部断面畸形,则轧件进入孔型后很容易倒钢。(3)入口导板安装歪斜、两导板间距过大或者导板固定不紧,都会造成倒钢。(4)在用钳子操作的轧机上,因钳子夹不正使轧件倾斜进入孔型也会造成倒钢。 九、崩辊环(又称掰辊环) 因某种原因使轧辊辊环被崩损,使其相邻的孔型同时报废。 产生原因: (1)孔型设计不合理,辊环宽度小,承受不了轧件对孔型的侧压而崩损。 (2)调整不当,生产槽钢,成品前孔、再前孔孔型磨损严重,轧件腿部过肥。 (3)导板安装在孔型外,特别是当低温轧件喂入孔型时,撞击辊环而崩损。 十、爆套筒 在轧制过程中套筒被崩碎,若孔槽中有轧件时,将同时发生卡钢。 产生原因: (1)套筒本身存在有缺陷。 (2)套筒使用过久,个别梅花瓣已被磨损或已被崩损。 (3)轧机负荷大,短时间内轧制力猛增。 (4)调整不良,使轧制负荷增加从而引起套筒爆裂。 (5)连接轴倾斜过大,造成轴套局部受力。
课堂讨论 讨论常见事故和解决方法
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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