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轧制工艺

2019-03-18   
轧制工艺有以下步骤:
1.低温轧制
在低温下轧制变形,避免完全再结晶,可获得晶粒细化的成品,以确保更高的机械性能。低温轧制的工艺要点在于最后几道轧制,施以足够大的变形量。这种工艺可适用的钢种范围很广,包括碳钢、合金调质钢、合金钢及轴承钢。在特殊需要下,可将低温轧制与在线退火配合使用,以获得与一般球化退火相同的结果,从而节约生产成本。此工艺既可用于棒材轧机又可用于线材轧机,所需设备是通用的。
2.无头轧制工艺
无头轧制通过把加热后的坯料头尾焊接在一起,来消除坯料间隙时间,从而明显减少堆钢事故和停机时间,提高产量。与此同时。由于轧制更加稳定,可以降低对设备的冲击,使日常维修也大大减少。2005年意大利布雷西亚棒材无头轧制作业线生产出第一批经过工字轮卷取的棒材大盘卷。它是世界上第一条无头轧制工字轮卷取作业线,将无头焊接轧制技术和工字轮卷取作业线有机融合在一起。该作业线可以生产8~16mm直径、最大卷重达3吨的棒材大盘卷。我国也引进了该技术,但是效果还不理想。最近韩国和日本合作,开发了焊接型连接无头轧制,应予关注。
3.高精度轧制和切分轧制技术
在棒线材高尺寸精度化轧制技术方面,除了连续无扭高速轧制技术之外,还开发了自由尺寸轧制技术、高精度定径机组,达到良好的控制精度。切分轧制技术可以大幅度提高中小规格的生产量,在我国普遍采用,目前小规格已经可以做到3切分轧制,个别企业已经在试验4切分轧制。
4.无槽轧制技术
我国新疆八一钢铁有限公司经过近10年的试验和研究,成功开发出了棒材全连续无槽轧制技术,2006年又在高速线材轧机上对无槽轧制技术作进一步试验,目前已经在高速线材粗轧、中轧、预精轧机组实现了无槽轧制,在开发品种、提高产品质量、节能降耗、提高生产效率等方面取得了显著效果。
5.淬火一自回火工艺
该工艺是在普通低碳钢棒材离开精轧后,立即投入设定的水冷淬火设备进行淬火,以这种方法可以达到甚至超过微合金钢或低合金钢经热轧和空冷所能达到的最终技术性能。这种工艺能生产500MPa高屈服强度值、12%以上的延伸率和良好的焊接性能(碳当量小于0.5),直径50毫米的棒材;同时能实现低的生产成本、高的金属收得率及操作的多样化。
6.线材生产上的调整飞剪
盘卷打捆之前的切头是优质钢材生产的一个必要工序,因为在轧件的最前段经常有缺陷,其尺寸公差不好,且性能与盘卷的其余部分不同。以往这个工序在盘卷压紧之前的一个工位上进行,需要每班有两个操作工,增加了操作人员和生产成本。现在可借助于调整飞剪,以全自动方式在轧线上对线材进行切头切尾。剪刀安装在回转的圆盘上,转向器由一台微机指令电动控制,以确保准确重复所设定的切头长度。调整飞剪还配有一个取样系统,用于轧制过程中对轧件形状、尺寸进行直接控制。  轧制生产是钢铁及有色金属工业中自动化程度最高、计算机应用最多的部门。60年代以来对轧制成品的尺寸精度要求和对轧制速度的要求越来越高,人工操作已难达到,必须采取自动控制系统来满足工艺要求,以取得高经济效益。轧制过程自动化已成为轧机现代化的标志和发展方向。  50年代开始在轧制生产中采用卡片程序控制、厚度自动控制和晶体管逻辑控制等,主要是以单机为对象的单台设备自动化。60年代开始采用控制计算机,美国首先在带钢热连轧机上配备厚度自动控制(AGC)系统,用计算机设定精轧机辊缝和速度,得到良好效果。此后,即开始研究以轧机生产线为对象的自动化,并发展出轧机的最优控制和自适应控制。70年代发展出轧制生产线和工厂管理相联结的计算机集成控制系统。  在轧制生产中,带钢热连轧机的机械化自动化程度最高,应用计算机最早,也最有效(见带钢热轧)。目前采用自动厚度控制系统所生产的热轧带钢厚度公差已降低到±0.05mm。60年代后期以来建设的带钢热连轧机多采用计算机自动控制。中国武汉钢铁公司1978年投产的 1700mm带钢热连轧机在500米长的轧制线上实现了全面自动化(见彩图[1700毫米带钢热轧机主控室])。目前用 AGC系统生产的铝、铜及其合金冷轧带材最小偏差已降到±0.005mm以下,板形平整。  轧机计算机控制主要包括三项功能:①轧机和生产线各参数的自动设定功能;②各参数的连续自动控制功能;③生产管理功能(图1[ 带钢热连轧机计算机自动控制系统示意])。  自动设定功能 所谓设定,一般是在轧制坯料进入相应的机组前,由计算机根据计划产品要求、原料状况和实测参数,按数学模型计算出该机组应有的参数,然后输出所需的参数设定值。由自动预整控制系统来保证完成。例如当轧制规格、钢种等确定后,需要设定各轧机的辊缝和速度等,计算机根据数学模型计算制定轧机合理压下规程,即制定出最优化的设定值。在一定的工艺和设备限制条件下,达到轧机产量高、功率分配和压力分配合理、板形良好等目标。主要设定包括加热炉的推钢机、出钢机和粗轧机的辊缝、转速、导板位置,精轧机的辊缝、转速、张力,卷取机的相应参数等。  输出设定值确定后,由于预设定的模型精度不够,检测信息存在误差,以及系统状态变化等,需要不断利用及时检测的信息修正模型参数,这种功能称为自适应校正功能。轧机由于实现了计算机自动设定,具有比熟练操作工人更快的判断和修正能力,可提高生产率和产品质量,并节约人力。  自动连续控制功能 这种功能包括加热、终轧、卷取的温度控制(包括输出辊道冷却水控制),厚度自动控制(AGC)以及位置和速度预整定自动控制(APC)。在给定目标值后(通常指设定值),计算机根据检测仪表实测值与目标值比较所产生的偏差,连续地(实际上有一定的间隔时间)、不断地输出控制信号来控制有关设备,使该参数达到目标值,这属于反馈控制系统(图2[ 反馈控制示意图])。  厚度自动控制系统的方式有:①反馈控制。根据直接或间接测厚装置,检测轧件厚度与设定目标厚度的偏差信号,经计算后,发出调整辊缝的指令,使轧件厚度符合目标厚度(见轧机弹性变形)。②前馈预控。根据进入轧机前的测厚信号(或前一机架的轧制厚度信号)预设定轧机辊缝,达到自动控制。目前以反馈控制为主,结合前馈预控。  生产管理功能 包括带卷跟踪、轧制节奏控制、生产数据记录和打印各种报表等。此外还与厂级管理计算机相联,根据订货卡制定作业计划,下达生产任务等。  带卷跟踪的主要任务是及时掌握生产线上每一块轧件到达的位置,使计算机内贮存的该轧件的基本数据(如钢种、尺寸等)与“在线”检测的数据相对应,保证不出错误。还可显示跟踪结果,供操作人员验证。  轧件节奏控制是合理控制加热炉出钢节奏,根据所轧制的规格、各工序机组所需时间及其跟踪功能等进行计算和控制。在保证前后两块轧件不相撞的条件下尽量缩短间隙时间,以提高生产率。辅助生产线如剪切线、平整线等也有相应的自动化功能。辅助操作如轧机换辊和换辊后轧制线的调整等也都实现了自动化。  轧制自动化的现状和发展 轧机自动化水平较高的还有带钢冷连轧机(见带钢冷轧),从上卷、穿带、轧制参数的设定,轧机厚度控制和数据记录打印等都实现了自动化。如中国武汉钢铁公司带钢冷连轧机计算机控制的轧机,它的计算机室见图3[ 武钢带钢冷连轧机计算机室]。  60年代以来,在初轧机、中厚板轧机、型材轧机、线材轧机、轧管机和焊管机组上都不同程度地实现了自动化,如H型钢连轧机采用计算机控制后,稳定了轧制过程,提高了产品尺寸精度和作业率,取得较好的技术经济效果。但一般型材、棒材轧机的自动化程度较差。在各类轧机中,连续式轧机自动化程度较高,非连续式轧机自动化程度较低。在轧制工序中,轧制线自动化程度较高,精整线自动化程度较低。随着轧机和各工序连续化的进展,自动化也不断发展,特别是计算机控制的自动化从70年代以来发展更快。  现代轧机计算机自动控制系统一般采用多级计算机方式,轧钢自动控制系统与整个冶金工厂或公司自动控制系统相联,成为一个大的控制系统。这是进一步发展的方向。
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