轧制理论基础

轧钢⼯艺基础理论培训讲义

轧钢基础理论培训讲义

第⼀章钢材品种及其⽣产系统

⼀、钢材的压⼒加⼯⽅法1、压⼒加⼯⽅法：就是⽤不同的⼯具，对⾦属施加压⼒，使之产⽣塑性变形，制成⼀定形

状产品的加⼯⽅法。除轧制外还有锻造、冲压、挤压、冷拔、热扩、爆炸成型等。2、轧钢：在旋转的轧辊间改变钢锭、钢坯形状的压⼒加⼯过程并希望得到需要的形状和改

善钢的内部质量，提⾼钢的⼒学性能叫做轧钢。

⽬的：得到需要的形状（精确成形）、改善钢的内部质量，提⾼钢的⼒学性能。3、热轧：⾦属在⾼于再结晶温度以上的轧制为热轧。

4、冷轧：⾦属在低于再结晶温度的轧制称为冷轧。钢的再结晶温度⼀般在450~600℃

⼆、轧钢成品的种类1、轧钢产品品种：是指轧制产品的钢种、形状、⽣产⽅法、⽤途和规格的总和。轧制品种的多少是衡量轧钢⽣产技术⽔平的⼀个重要标志。2、板管⽐：按照轧制产品的断⾯形状特征和⽤途，通常热轧钢材可以分为板材、管材和型材等种类。在热轧钢材总量中板材和管材产量所占的百分⽐称为板管⽐。⼯业发达国家的板管⽐以达到60%以上。我国⽬前板管⽐已接近40%。板管⽐的⼤⼩在⼀定程度上反映了⼀个国家的钢铁⼯业发展⽔平。

三、轧钢⽣产系统1、型钢⽣产系统：是单⼀化的轧钢⽣产系统。基本轧机是⽅坯轧机、中⼩型轧机和各类成品型轧机。

2、钢板⽣产系统：是⽣产各类钢板、带钢的轧钢⽣产系统。⼀般⽣产规模较⼤，年产量在300万t以上。

3、钢管⽣产系统：⽣产各类钢管的轧钢⽣产系统。

4、混合⽣产系统：⽣产型钢、板带钢和钢管或其中任何两类轧制产品的轧钢⽣产系统。

5、冶⾦⽣产过程的短流程

冶⾦⽣产过程⼤体可以分为三个阶段。

第⼀阶段到20世纪40年代，⽣产⼯艺过程的基本模式是：

炼焦——烧结——⾼炉冶炼——平炉冶炼——铸锭——初轧开坯——成品轧制；

第⼆阶段到20世纪50年代，⽣产⼯艺过程的基本模式是：

炼焦——烧结——⾼炉冶炼——转炉冶炼——连铸——各类成品轧机轧制；

第三阶段到20世纪80年代，⽣产⼯艺过程的基本模式是：

金属压力加工：即金属塑性加工，对具有塑性的金属施加外力作用使其产生塑性变形，而不破坏其完整性，改变金属的形状、尺寸和性能获得所要求的产品的一种加工方法

按温度特征分类 1.热加工： 在充分再结晶温度以上的温度范围内所完成的加工过程，T=∽熔 。2.冷加工：在不产生回复和再结晶温度以下进行的加工T=熔以下。3.温加工 ：介于冷热加工之间的温度进行的加工.

按受力和变形方式分类：由压力的作用使金属产生变形的方式有锻造、轧制和挤压

轧制轧制：金属坯料通过旋转的轧辊缝隙进行塑性变形。

轧制分成纵轧（金属在相互平行且旋转方向相反的轧辊缝隙间进行塑性变形）横轧和斜轧。

内力：物体受外力作用产生变形时，内部各部分因相对位置改变而引起的相互作用力。分析内力用切面法。

应力（全应力）：单位面积上的内力 全应力可分解成两个分量，正应力σ和剪应力τ

）

主变形和主变形图示：绝对主变形：压下量 Dh=H-h 宽展量 Db=b-B 延伸量Dl=l-L 相对主变形：相对压下量e1=(l-L)/L*100% 相对宽展量e2=(b-B)/B*100%

相对延伸量e3=(H-h)/H*100% 延伸系数m=l/L 压下系数h=H/h 宽展系数w=b/B ①物体变形后其三个真实相对主变形之代数和等于零； ②当三个主变形同时存在时，则其中之一在数值上等于另外两个主变形之和，且符号相反。③当一个主变形为0时，其余两个主变形数值相等符号相反

金属塑性变形时的体积不变条件：金属塑性变形时,金属体积改变都很小，其变形前的体积V1和变形后的体积V2相等.这种关系称之为体积不变条件,用数学式表示为

V1=V2 最小阻力定律认为:如果变形物体内各质点有向各个方向流动的可能,则变形物体内每个质点将沿力最小方向移动。

影响金属塑性流动和变形的因素：摩擦的影响 变形区的几何因素的影响 工具的形状和坯料形状的影响 外端的影响 变形温度的影响 金属性质不均的影响

第1章 轧钢基本理论

第1节 酸洗及轧制基础理论

1.1 酸洗基础理论

1.1.1 概述

热轧带钢在冷轧前必须进行酸洗，其目的是为了清除黏附在钢材表面的氧化层，为后续加工做好准备。这种氧化层是热轧时产生的氧化铁皮或经水腐蚀产生的铁锈。

1.1.2 盐酸酸洗原理

带钢表面上的氧化铁皮（FeO、Fe3O4、Fe2O3）是不溶于水的，而当把它们浸在酸液里或其表面喷洒酸液时，它们就会与酸发生一系列的化学反应。生产中将酸液加热，将带钢反复弯曲、矫直都会加快酸洗速度，起到缩短酸洗时间的作用。酸洗机理可以概括为4个方面：

(1) 溶解作用

带钢表面的氧化铁皮溶解于酸中生成可溶解于酸的氯化物，从而把氧化铁皮从带钢表面除去，这种作用，一般叫做溶解作用。酸洗时在氧化铁、金属铁和酸洗液之间的化学反应，可用下列局部过程的反应式表示：

OHFeClHClOFe2332326 OHFeClFeClHClOFe22343428

OHFeClHClFeO222

这些局部反应以不同的速度进行，并与酸洗液中氢离子的浓度即酸洗液pH值有关。

(2) 机械剥离作用

带钢表面氧化铁皮中除铁的氧化物外，还夹着部分的金属铁，而氧化铁皮又有多孔性，那么酸溶液就可以通过氧化铁皮的孔隙和裂缝与铁或基体铁反应产生大量的氢气。由于这部分氢气产生的膨胀压力，就可以把氧化铁皮从带钢表面上剥离下来，这种过程我们称之为剥离作用。其反应式为：

222HFeClHClFe

未受到操作的氧化层的溶解速度非常慢，可是各种工业上的氧化层都有裂缝和气孔，酸洗时酸液可进入裂缝和气孔直到基体金属。在钢和氧化物之间的相界处，由于形成局部电池现象，大大加快氧化物的溶解过程。氧化物沿着相界从金属上裂开来，最后呈鳞片从金属上脱落。裂开的氧化物不再与金属有导电关系，而只能非常缓慢地分解。盐酸酸洗时，有33%的氧化铁皮是靠机械剥离作用去除的。

(3) 渗透作用

第1篇

一、基础知识与理论

1. 简述轧钢的基本原理。

解析： 轧钢是利用轧机对金属坯料进行塑性变形，使其厚度、宽度、形状和尺寸发生变化的加工方法。基本原理是通过轧辊的旋转，使金属坯料在轧制过程中产生塑性变形，从而达到所需的尺寸和形状。

2. 解释轧制过程中的“压缩变形”和“拉拔变形”。

解析： 压缩变形是指金属坯料在轧制过程中受到轧辊的压缩，体积减小，厚度增加；拉拔变形是指金属坯料在拉拔过程中受到拉伸，长度增加，直径减小。

3. 什么是轧制温度？为什么轧制温度对轧制质量有重要影响？

解析： 轧制温度是指金属坯料在轧制过程中的温度。轧制温度对轧制质量有重要影响，因为温度过高或过低都会影响金属的塑性变形能力和轧制质量。

4. 简述轧制过程中的“变形抗力”和“轧制力”。

解析： 变形抗力是指金属在塑性变形过程中抵抗变形的能力；轧制力是指轧制过程中作用在金属坯料上的力。变形抗力越大，轧制力越大。

5. 什么是轧制速度？它对轧制质量有何影响？

解析： 轧制速度是指轧辊旋转的速度。轧制速度对轧制质量有重要影响，过高或过低的轧制速度都会影响轧制质量。

二、轧钢工艺与设备

6. 解释“开坯轧制”和“精轧轧制”的区别。

解析： 开坯轧制是指将金属坯料轧制成粗大的板、带、管等形状；精轧轧制是指在开坯轧制的基础上，将粗大的板、带、管等形状进一步轧制成精度更高的产品。

7. 简述轧钢生产中的“热轧”和“冷轧”工艺。

解析： 热轧是指在高温下进行的轧制工艺，适用于生产厚板、厚带等；冷轧是指在室温下进行的轧制工艺，适用于生产薄板、薄带等。

8. 什么是“轧机”？简述轧机的主要组成部分。 解析： 轧机是轧钢生产中的主要设备，用于将金属坯料轧制成所需形状和尺寸的产品。轧机的主要组成部分包括轧辊、轴承、传动装置、控制系统等。

9. 解释“轧制力”和“轧制压力”的区别。

解析： 轧制力是指轧制过程中作用在金属坯料上的力；轧制压力是指轧辊对金属坯料施加的压力。轧制力包括轧制压力和摩擦力。