轧制原理与工艺
1 轧制过程轧制过程是由轧件与轧辊之间的摩擦力将轧件拉进不同旋转方向的轧辊之间使之产生塑性变形的过程。金属材料尤其是钢铁材料的塑性加工，90%以上是通过轧制完成的。由此可见，轧制工程技术在冶金工业及国民经济生产中占有十分重要的地位。轧制工艺按照产品类型可以分为板带轧制、管材轧制、型材轧制以及棒、线材轧制四种基本类型; 按生产工艺可以分为热轧和冷轧工艺;按厚度可分为薄板（厚度60mm、最厚达700mm) 。在实际工作中，中板和厚板统称为"中厚板"。轧制过程是将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙（各种形状），因受轧棍的压缩使材料截面 减小，长度增加的压力加工方法，这是生产钢材最常用的生产方式，主要用来生产型材、板材、管材。2 轧制变形理论2.1 轧制变形区轧制时轧件在轧辊作用下发生变形的部分称为轧制变形区。2.2 简单理想轧制及几何变形区简单理想轧制的条件：轧辊直径相同、转速相等、轧辊为圆柱形刚体、轧件为均匀连续体，轧制时变形均匀，轧件为平板。几何变形区：轧件与轧辊接触面之间的几何区，即从轧件入轧棍的垂直平面到轧件出轧辊的垂直平面所围成的区域ACBD。2.3 简单轧制时变形区参数间的关系1）咬入角轧件被咬入轧辊时轧件和轧辊最先接触点和轧辊中心的连线与两轧辊中心连线所构成的角度。2）变形区长度轧件和轧辊接触圆弧的水平投影长度。两轧辊直径相等时:3）接触面积接触面水平投影面积。解析算式如下：2.4 变形理论2.4.1沿轧件断面高度方向上的变形分布不均匀带钢表面粗晶区的形成和轧制状态有关 :1）轧制时 ，由于摩擦力的存在 ，在轧件和轧辊接触部位存在难变形区 ，当轧制润滑条件不好时，容易在表面层产生粗晶区，可以通过开启机架间冷却水来改善润滑。2）沿轧件高向上变形分布是不均匀的，表面层变形小。压下量分配不合理时 ，使得轧件表面层变形量小，从而产生粗晶。2.4.2 不均匀变形理论:1）沿轧件断面高度方向上的变形、应力和金属流动分布都是不均匀的。2）在几何变形区内，在轧件与轧辊接触表面上，不但有相对滑动，而且还有粘着，在粘着区轧件与轧辊之间无相对滑动。3）变形不但发生在几何变形区内，也产生在几何变形区以外，其变形分布都是不均匀的，轧制变形区分为变形过渡区，前滑区，后滑区和粘着区。4）在粘着区有一个临界面，在这个面上金属的流动速度分布均匀，且等于该处轧辊的水平速度。3 几种轧制工艺介绍3.1 异步轧制异步轧制是一种速度不对等轧制，上下工作辊表面线速度不等，以降低轧制力；因此又称差速轧制，也称搓轧。异步轧制用于轧制双金属板，将引起轧件的弯曲变化，异步轧制可以调节双金属板的弯曲曲率，而且在同一异步比的条件下，两金属组元的厚比在某一变形程度条件下，可以得到平直的轧件。异步轧制是一个新的轧制工艺，有许多优点。采用异步轧制可以大大地降低轧制力，所以设备重量轻，能耗低，轧机变形小，产品精度高；减少了轧辊的磨损和中间退火，降低了生产费用；轧制道次少，生产率高；轧机可轧厚度大。异步轧制不但适用于冷轧板带，并且可以用于热轧板等，是一项很有发展前途的生产工艺。异步轧制的不足主要是容易引起轧机震颤。3.2 累积叠轧焊累积叠轧焊( accumulative roll bonding，ARB) 是将表面进行脱脂、加工硬化等处理后尺寸相等的两块薄板材料在一定温度下叠轧并使其自动焊合，然后重复进行相同的工艺反复叠片、轧制焊接，从而使材料的组织得到细化，夹杂物均匀分布，大幅度提高材料的力学性能。3.3 双驱动轧制双驱动轧制常用于环件加工，其基本工作原理与常规环件轧制基本相似，不同之处在于双驱动轧制过程中芯辊上加载一个驱动力矩，使得芯辊的转动方式由随动转动变为自主驱动控制转动。环件双驱动轧制设备是在常规环件轧制设备的基础上将芯辊部件改成带液压驱动旋转的芯辊，能够实现芯辊自主运动。在驱动辊和芯辊旋转作用下，环件连续进入由驱动辊与芯辊构成的轧制孔型。由于芯辊自主运转并不随环件运转，在轧辊与环件表面摩擦力的作用下，环件内、外表面材料旋转速度不相匹配，犹如环件内、外表面材料发生搓动，增大了环件组织的塑性变形量使得环件产生连续局部塑性变形。壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形的同时，环件内部组织因产生较大的塑性变形而改善零件的组织性能。环件经反复多转轧制使直径达到预定值时，环件外表面与信号辊接触，驱动辊停止进给运动，环件双驱动轧制过程结束。轧制过程中，导向辊的导向运动保证了环件的平稳转动。
热轧机工作原理
一台完整的热轧机,它的机构组成和占地规模不是用一个'大'字就能说明的,因此,也不是在这里说两句你就能理解的.
首先,热轧机的工作范围就是利用复杂且数量个规格非常多的压轮来逐步缩小镜像轮的轮距,最终将毛坯铁皮滚压\卷帙\强力挤压 成各类型材管件,扁铁,方刚,角钢,工字钢等.
其中,以管材热轧机最为常见.
原理我就简单的介绍如下:
1.由废旧铁板,铁皮,铁屑熔炼浇制而成的各类厚度不同的薄铁皮作为热轧机的最初原料.
2.通过计算管材的周长,(当然也包括四方形,正四方形)确定他们的周长尺寸,其实就是确定了要使用的薄铁板(上面一条里提到的)的宽度.
3.在 裁边机 上裁切出长约几百米(当然了,长度不够,允许焊接)的铁皮,打卷捆好.
4.将打卷捆好的铁皮卷安装在热轧机的最尾端的转轴上,把铁皮的引头抽出,穿过整形导向半封闭式机箱.
5.穿过热轧机的第一组镜像滚轮.(所谓镜像滚轮,就是左右各一,大小规格完全一致的滚轮,他们的距离可以调节),受这种特殊形状滚轮的挤压,原先平整的薄铁皮的周边被卷起了一些圆角.
6.很快到了第二组滚轮,经过这一组滚轮,薄铁皮的圆角圆度更大了.
7.第三组..
8.第四组..
9.第N组,这些原本呈方形的薄铁皮完全趋于圆管的形状了.
冷轧机的结构组成
冷轧机由工作机构及传动机构构成。其中：① 工作机构由机架 、轧辊、轧辊轴承、轧辊调整机构、导位装置、轧座等部分构成。② 传动机构由齿轮机座、减速机、轧辊、联接轴、联轴节等部分构成。轧机组介绍龙门式水平双主动轧机组由有两台主动轧机组成，两台轧机安装方式和结构相同，主传动部分采用“电机→减速机→万向轴→轧机”的结构形式。两台轧机均为水平式轧机，轧辊水平安装，轧机采用龙门式牌坊，辊环套装在轧辊主轴上，螺母固定，轧辊主轴两端装配轴承座，装入龙门架中间，轴承座和龙门式牌坊框架配合安装，将轧辊在龙门架中间水平固定，上下轧辊安装方式相同。一道减径轧机是将原料压扁，在经过二道成型轧机挤压出带月牙的两面肋钢筋，扭转导卫调整轧件实现一道轧后椭圆轧件扭转90°进入二道轧成型轧机，轧制出成品钢筋。 牌坊形式：龙门式传动形式：减速机传动主电机功率：75KW∕2台；减速机速比：i=7.5工作原理冷轧机采用电动机拖拽钢筋，利用冷轧机的承重辊、工作辊共同将力施加到钢筋的两个面上。通过改变两个轧辊间隙的大小实现轧制出不同直径冷轧带肋钢筋的目的。①承重辊：冷轧机的承重辊就是离机座最近的那个辊，该辊在生产带肋钢筋时一是起到托起钢筋的作用，并将钢筋的重力、工作辊工作的重力均匀的分散在承重辊上，从而使得钢筋的下表面产生肋纹。②工作辊：冷轧机的工作辊就是在承重辊的上面，距离机座是最远的，所以该辊在生产带肋钢筋时主要起到对由承重辊托举的钢筋进行轧制的作用，从而使得钢筋的上表面产生肋纹。维护保养①每班开机前检查冷轧机的电气系统是否正常；②并检查各个油箱油位是否正常；③各注油部位是否注油；④母材进料是否合理；⑤检查完以上事项后；⑥冷轧机的电器部分要经常清理尘杂物；⑦运动部位要经常检查紧固是否松动、合理。⑧冷轧机在生产过程中，不能超限使用，以免造成冷轧机某些机械零件的损坏，应按轧制标准轧制，以便确保冷轧机设备的安全使用和产品的合格。技术参数型号主电机kw付机电机kw班产量tLZ130 Ф5-722-305.56-10LZ150 Ф5-9455.57-13LZ150 Ф5-1155-757.58-49
冷轧加工生产工艺都有哪些特点？
冷轧加工是用热轧钢卷为原料，经酸洗去除氧化皮后进行冷连轧制成轧硬卷的工艺。由于连续冷变形引起的冷作硬化使轧硬卷的强度、硬度上升、韧塑指标下降，导致机械加工性能差，只能进行简单的有方向性的小幅度的折弯加工。冷轧生产的工序一般包括原料准备、酸洗、轧制、脱脂、退火(热处理)、精整等，由于不锈钢的特性和对产品质量的特殊要求，冷轧生产工艺具有下列特点：①不锈钢是一种高合金钢，轧制变形抗力较大。为了进行高效率、高精度的轧制，应采用刚性大的轧机，一般采用多辊冷轧机。②带钢在可逆式轧机上冷轧时，缠绕在卷取机上的头尾部分得不到压下，被切掉成为废品。为改变这种状况以提高成材率，带钢两端在轧前都要焊接引带；另外，如果热轧卷重量太小时，为提高轧制效率和成材率，钢卷还需预先并卷焊接；在连续退火和酸洗机组上，由于是连续作业，钢带头尾连接也需要焊接。所以，焊接是不锈钢生产不可缺少的环节。但是，不锈钢的焊接不同于普通钢，比一般钢难焊得多；特别是有些焊缝还需经受压下，对焊接质量的要求也严格得多。因此，特殊的焊接工艺也是不锈钢冷轧带钢生产的一个特点。③不锈钢生产过程中，原料（热轧卷）要退火，冷轧过程中要中间退火，最终成品还要退火，故退火是生产中的重要环节。而不锈钢的种类很多，各种钢的属性不同，热处理的目的、方法和要求都不同于一般，有一套独特的工艺制度。④冷轧不锈钢是一种高级钢材产品，对表面质量的要求十分严格，不仅不允许残留前工序带来的冶金缺陷，而且不允许有冷轧加工过程造成的明显缺陷。为此，生产过程中采取了一系列消除和防护的措施。例如：为消除热轧的氧化铁皮，热轧带钢要喷丸处理和酸洗；为消除坯料带来的缺陷和冷轧、热处理后造成的缺陷，带钢往往要在修磨机组上修磨；为保证冷轧后的表面质量，对轧辊的研磨有非常严格的要求；为了防止生产过程中擦划伤，要求各机组的钢卷卷紧、卷齐，而且冷轧前后的许多机组卷取时都要在钢卷的层间垫上工艺纸；另外，在容易产生擦划伤的操作和设备上也采取了一些特殊防护措施；为了得到良好的、均匀的表面光泽，成品退火后还要酸洗，有特殊要求的光亮板还要进行保护气氛退火；为保护成品的表面，有的产品表面还要覆膜等等。总之，冷轧不锈钢的生产，是一个精工细作的工艺过程，这是其他钢种不可比拟的。⑤不锈钢的精整也不同于普通钢，有一些特殊要求，例如：平整工序既要改善板形，还采用光洁度很高（麻面板除外）的轧辊，生产出光滑的钢板，对于铁素体钢还要通过控制平整的压下量（或延伸率）来改善钢板的成形加工性能，这实际上是一种调质轧制。不锈钢由于钢质较硬，同时对平整度要求严格，必须用强力矫直机矫直，而且不同厚度的产品往往需用不同的矫直方法。不锈钢冷轧产品通常以成卷和切板两种方式交货，有的还需要分条交货。因此，现代化的不锈钢冷轧厂要分别设置纵切和横切机组。⑥冷轧不锈的生产是多机组联合作业，工序平衡和工序管理十分重要，必须有一个强有力的生产调度系统，才能保证持续地优质生产。另外，冷轧不锈钢厂的设备是比较复杂的，机组多，高、精、尖设备多，涉及到机、电、仪表自动化、热工等各个方面的技术，搞好设备管理是提高生产水平和产品质量的根本保证。⑦为了提高不锈钢带的抗腐蚀性能，对于某些特殊品种的不锈钢带还要进行研磨和抛光，采用专用冷轧油防止板材的拉毛、拉伤。同时还可以提高工件的光洁度，有效延长模具寿命。
