毕业设计(论文)棒材切分轧制工艺研究与应用.doc
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1、学 号:090006060138Xingtai Vocatioanal and Technical College毕业论文GRADUATE DESIGN论文题目:棒材切分轧制工艺研究与应用学生姓名:xxx 专业班级:材料成型与控制技术 院 系:资源与环境工程系指导教师: 2012年6月6日目录摘 要1ABSTRACT2引 言31棒材生产技术概况4棒材生产工艺流程4棒材生产工艺流程包括原料准备、加热、粗轧、中轧、精轧、精整、检验等工序(如图1)。42 棒材切分轧制技术72.1 切分轧制72.1.1 切分方法简介72.2 切分轧制原理10切分轧制技术112.3.1 两线切分轧制技术122.3.2
2、三线切分轧制技术132.3.3 四线切分轧制技术15192.3.4 五线切分轧制技术203 棒材切分轧制技术的应用22轧制工艺的确定22多线切分孔型的特点233.3 导卫系统和活套及导槽233.4 生产过程中问题的处理26结 论27致 谢28参考文献29摘 要切分轧制技术作为一项新技术 ,具有生产率高、节约能源等优点 ,因此切分轧制技术是很多国家大力发展的新工艺 ,已成为当代各国轧钢领域推行增产节能的有效手段。所谓切分轧制技术就是指在轧制过程中利用轧辊孔型、导卫装置中的切分轮或其他切分装置将轧件沿纵向切成两线或多线的轧制技术。目前,无论是双线切分还是多线切分,广泛采用的都是带切分轮的专用导卫切
3、分法,即利用带有切分孔型系统的轧槽,首先将轧件加工成由薄而窄的连接带相连的几个并联轧件,然后再利用安装在该架次轧机出口的带切分轮的专用切分导卫将切分带撕开,从而获得几个面积相同的相互独立的轧件,最后经后续道次轧制成成品。近年来,切分轧制技术发展迅速,日趋成熟,广泛应用于棒线材、型材以及开坯等生产,代表着金属材料加工技术的一个重要发展方向1。棒材作为小型材的重要组成部分,在我国的钢铁生产中占有着要的位置。现代棒材切分轧制方法主要有二切分,三切分,四切分,甚至五切分。本文介绍了棒材切分轧制工艺技术及其在现代棒材生产中的应用,对棒材切分轧制具有借鉴作用。关键词: 切分轧制;二切分;三切分;四切分;应
4、用ABSTRACTSlitting rolling technology as a new technology, has high productivity, save energy, therefore cutting rolling technology is in many countries to develop new technology, has become the field of steel rolling production increase and energy saving for countries to carry out effective means.Th
5、e so-called slitting rolling technology is a process of rolling by roll pass, in the guiding device dividing wheel or other device to be rolled along a longitudinal split into two lines or more line rolling technology.At present, either the slit rolling and slitting, widely used are belt slitting wh
6、eel for guiding segmentation method, namely the use of the system with slitting pass groove, the workpiece machined by thin and narrow connecting belt are connected by a few parallel rolling, then installed in the vehicles rolling mill outlet band splitting wheel for cutting guide will split with sl
7、it, thereby obtaining several area of the same independent rolling, finally by the succeeding pass rolling product.In recent years, slitting rolling technology is developing rapidly, increasingly mature, widely used in wire rods, profiles and billet production, representing the metal material proces
8、sing technology is an important development direction of 1.Bar as a small wood is an important part in Chinas iron and steel production, plays to position.Modern bar slitting rolling method has two main segmentation segmentation segmentation, three, four, or even five segmentation.This paper introdu
9、ces the bar slitting rolling technology and its application in modern production, with reference to bar slitting rolling.Keywords: Slit rolling, Two segmentation, Three segmentation, Four segmentation, Application引 言切分轧制技术是现代棒材生产中重要的生产工艺技术,它是把加热后的坯料先轧制成扁坯,然后再利用孔型系统把扁坯加工成两个以上断面相同的并联轧件,并在精轧道次上延纵向将并联轧件
10、切分为断面面积相同的独立轧件的轧制技术。切分轧制技术从上世纪70年代的两线切分轧制逐步发展,在两线切分轧制技术和三线切分轧制技术的基础之上发展到四线切分轧制技术,甚至五线切分轧制技术2。目前,两线切分轧制,三线切分轧制和四线切分轧制技术作为成熟的切分轧制技术已经普遍应用在小规格螺纹钢的生产中,作为标准的小规格螺纹钢产品生产工艺替代传统的单线轧制工艺。切分轧制技术的关键点是把并联轧件切分开的方法。要得到合格的成品,要求切分过程必须满足下列要求:(1) 切分带表面质量要有保证,不需要额外的修理或加工; (2) 切分带不能形成成品折叠; (3) 切分设备使用方便、工作稳定、投资小; (4) 轧件通长
11、尺寸均匀; (5) 切分的速度与轧制速度相同。 21世纪,能源问题变得越来越严峻,如何降低吨钢的能耗将是各国钢铁行业面临的重大课题3。切分轧制技术对增产降耗有着十分显著的效果,可以预见,随着切分轧制技术的不断完善,其将得到更为广泛地推广和应用。1 棒材生产技术概况棒材生产工艺流程包括原料准备、加热、粗轧、中轧、精轧、精整、检验等工序(如图1)。图1 棒材生产工艺流程经检查合格的连铸坯,由行车运入本车间原料跨(尽可能热装热送),用磁盘吊车将存放在格架(或保温箱)中的钢坯成排调运到上料台架上,通过台架步进动梁将钢坯前移,并使钢坯在台架的后部逐渐散开,当钢坯移送到台架末端时,使钢坯单根地滑到上料台架
12、上,此时,在台架输出端的止挡钩升起以防止第二根钢坯连续滑到上料辊道上。当一根钢坯滑到上料辊道上时,钢坯通过辊道运送到钢坯称量装置上进行测长和称重,并显示打印,不合格钢坯如在台架发现即可通过不合格钢坯剔除装置剔除。当钢坯通过测长和称量后,钢坯在通过装料辊和装炉炉内辊道送入炉内,并通过设在炉门附近的一对光电管给炉内辊道一个信息,使其对钢坯在炉内准确定位,钢坯通过步进梁底组合式加热到1150-1200。加热后的钢坯通过出炉炉内辊道和拉料辊道送入粗轧机组轧制6道次,然后经一号切头飞剪切头后进入中轧机组轧制46道次,再经过二号切头飞剪切头后进入精轧机组轧制210道次,共轧制1122道次轧制成820mm棒
13、材。轧件在粗轧和中轧机组中采用微张力单线无扭转轧制,在精轧机组机架间设有立式活套器实现无张无扭转轧制。轧机传动系统,采用逆向调节,全车间为二级计算机控制,轧线上设有可编程控制器(PLC),轧机速度可进行单机和级联调节控制。轧件从成品机架轧出后,在生产螺纹钢时,采用“Tempcore”水冷技术,然后进入成品分段飞剪分段,而生产圆钢时将水冷装置移出轧线并以辊道替代,则圆钢经辊道再进入成品分段飞剪分段,经分段的棒材沿冷床上钢装置进入齿条式冷床冷却,需热检的在冷床末端取样热检,然后由冷床卸钢装置成排地抛到冷床输出辊道上在运送到冷剪机剪成612米定尺长度,然后经辊道运送到检查打捆台架,有钢材移送装置将钢
14、材从辊道上成排地移送到台架上,钢材在台架上通过链式运输机往前移动,而在移出过程中短尺钢材经短尺剔出装置剔出,而定尺钢材在经过计数分离系统计数和分离,然后将一定数量的钢材送入打捆机辊道,并引入打捆机打捆,打捆后的棒材经成品称量装置称量后,运至链式移钢收集台架上,进行人工标牌后,横移并收集,再由行车吊运至成品跨入库堆放。飞剪和冷剪切下的头、尾及事故碎断的废钢经溜槽落入平台下的收集筐中,其它轧制废品用火焰切割成小段装入收集筐中,用叉车将收集筐中废钢运至指定地点堆放,定期运至炼钢厂。1.2 棒材生产工艺特点(1)轧线采用全连续轧制工艺,轧机平立交替布置,轧制线固定,对轧件进行无扭、微张(或活套)连续轧
15、制。(2)全线轧机采用高刚度短应力线轧机,产品精度高,操作维护方便。(3)轴承座能够自动调节位置以补偿轧辊弯曲,防止轧辊辊颈轴承的边缘负荷。(4)轴承座与支撑座非常紧凑,确保轧机整体横移达到快速换辊。(5)轴承座液压平衡装置保证了良好的轧制条件,从而保证轧件从头至尾尺寸波动小。(6)采用切分轧制,较少轧制道次,均衡轧机小时产量,提高轧线设备利用率。(7)轧制线固定不动,减少导卫、导槽磨损和生产事故,缩短换孔时间。(8)粗轧机采用无孔型轧制,降低辊耗,简化导卫。(9)具有轧制速度高,产量高的特点,同时从根本上解决了棒材生产中轧件头尾温差大的问题,也使坯料重量得以增大,使轧件产量和金属收得率均有很
16、大提高。 (10)可显著降低能耗,节约能源。(11)可显著提高生产率.(轧件在连轧过程中,前一架对后一架轧机产生推力,可以改善咬入,有利于延伸和顺利轧制,为提高生产效率创造条件)。(12)有利于提高产品的质量。(连轧能保证各道次轧制速度随轧件延伸系数按比例增加,实现了粗轧时低速咬入的微张力轧制和精轧时的活套高速轧制。同时出现的平立交替布置的小型轧机可以实现最佳的无扭轧制,从而使产品质量获得一个飞跃)4。2 棒材切分轧制技术2.1 切分轧制在钢坯和型线材生产中,将一根轧件在特殊的孔型中轧出两根或两根以上的并联轧件,借助于轧辊或其他切分装置沿纵向剖分成数根单根轧件的轧制方法,也叫多槽轧制。此法能显
17、著节省能源和提高轧机生产率,多应用于钢坯、简单断面型材和棒线材以及部分异形断面型材的生产上。2. 切分方法简介剖分并联轧件的方法有多种,其中主要的方法有切分轮切分法、圆盘剪切分法、轧辊切分法和火焰切分法等。(1)切分轮法:利用一对从动切分轮(图2a)和特殊的导卫装置,将轧出的并联轧件从连接带处沿纵向剖分的切分方法。即利用带有切分孔型系统的轧槽,首先将轧件加工成由薄而窄的连接带相连的几个并联轧件,然后再利用安装在该架次轧机出口的带切分轮的专用切分导卫将切分带撕开,从而获得几个面积相同的相互独立的轧件,最后经后续道次轧制成成品。这种方法连轧机上普遍采用,是目前切分轧制主要方法。(2)轧辊辊切法:简
18、称辊切法,它是依靠轧辊上的特殊孔型(切分孔型)使并联轧件在变形过程中自行分开的切分方法(图2c)。这种方法可用于一切为二或多根切分的场合,既可用在连续式轧机上,也可用于横列式轧机上;既可用于粗轧机较大断面轧件的切分,也可用于精轧机较小断面轧件的切分。该法无需增设辅助的剪切装置,除切分孔导卫装置外,其他孔型的导卫装置均可按常规方法设计。其缺点是对孔型设计要求严格,切分孔磨损快,对轧辊材质要求高。(3)圆盘剪切分法:与切分轮切分法相似,它是利用圆盘剪将轧出的并联轧件从连接带处沿纵向剖分成单根轧件的切分方法(图2b)。这种切分方法可用在粗轧机组进行较大断面轧件的切分,也可用在较小断面轧件切分。圆盘剪
19、上下剪刃重合,切分时轧件易产生扭转和切偏,安装调整也不方便。图2 切分方法(4)火焰切分法:先把钢坯轧成并联轧件,再利用火焰切割器从连接带处把并联轧件沿纵向剖分成单根轧件的切分方法。这种方法可以同时切分多根轧件,生产率高,但需要装设火焰切割器,金属和燃料消耗大并且在切割过程中造成中心缺陷的暴露和氧化,导至轧件表面质量恶化。2.1.2 切分轧制的优缺点 (1)切分轧制与传统的单根轧制相比,可以缩短总的轧制时间和部分间隙时间,因而缩短了轧制节奏时间,大幅度提高轧机生产率,一般小时产量可提高2030;(2)与传统的多线轧制比,采用切分轧制时,被切分后的轧件同时进入后续机架进行轧制,轧辊弹跳值稳定,轧
20、件短,头尾温度差小,因而产品的精度可提高520;以钢锭或连铸坯为原料进行切分轧制时,切分楔的楔入有利于充分破坏铸态组织,成品内部质量好;(3)由于切分轧制缩短轧制周期时间和减小了轧件长度,适当加大坯料断面或减小产品规格,不会受到温降和设备间距与尺寸的限制,所以在设备能力允许的条件下,可以用小轧机轧大坯,大轧机轧小材来扩大轧机的用坯和轧材的规格范围;(4)新建厂时,采用切分轧制不仅可以减少机架,而且所需电机功率小,剪切机数量少,冷床尺寸可缩短,厂房长度也可减小,因此投资减少;在原有轧机上采用切分轧制时由于能源消耗和轧辊消耗的减少,产品质量和生产能力的提高,生产成本可大幅度降低;(5)当轧机与连铸
21、配合时,不经开坯,可以热装炉或直接轧制,因此可以显著节约燃料,减少能耗;在现有的轧机上采用切分轧制,可以直接用大坯轧小材,避免二次开坯,或由于轧制周期短、可降低加热温度,从而明显地节省能源;由于切分轧制总变形量小,因而电能消耗也少。综合能耗可降低520;(6)在条件相同时,采用切分轧制可降低钢坯温度加热炉40左右,燃料消耗减少20%,电耗可降低15%,轧辊消耗降低15%,生产总费用降低10% 15%。因此,切分轧制对于以生产热轧带肋钢筋为主的车间,尤其是小规格占较大比重的车间是比不可少的先进生产工艺。切分轧制的缺点:对料型要求更为严格,切头量要增加0.5%;切分带处容易形成毛刺,处理不易,轧后
22、易形成折叠,影响轧材表面质量;不适于轧制表面质量要求高的型线材。方坯缺陷切分后暴露,形成表面缺陷;切分后需扭转,需配备扭转导卫。2.1.3 切分轧制分类根据切分后得到的轧件数量不同,可分为两线切分轧制、三线切分轧制和四线切分轧制,目前国内少数先进钢厂已经开发出了五线切分轧制5。2.2 切分轧制原理切分轧制技术发展到现在,通过一系列热轧状态下纵向切分轧件的方法进行研究,最终确定破坏并联轧件连接带的最佳方法是在连接带上建立足够的拉应力。用拉应力的方法对连接带进行破坏的过程包括三个阶段:首先,随着变形区的充满,轧制力的水平分力增大,钢料顶部单面承受压力;接着,压力增大到极限后,并联轧件的连接带上产生
23、金属的塑性流动,并联轧件分离后横向移动,直至连接带完全破坏,形成分离开的独立轧件6。因此,切分轧件的充要条件为:FSb.(1)式中F 各横向拉力之和 S 连接带的微小面积b 金属强度极限从式中可以看出,切分轧制稳定生产的条件是:在产生薄且窄的连接带的同时,还得有足够大的横向张力来撕开轧件。目前采用拉应力破坏连接带的方式有辊切法和切分轮法。对比辊切法和切分轮法的轧辊孔型,可以发现他们十分类似,都带有切分楔,而轮切法是将辊切轧制中只需轧辊切分的工序改为由轧辊和切分轮共同完成,增加了工艺设备的复杂程度。采用辊切法时,切分轧制切分效果与切分楔的角度有关,而且在切分轧制中还有一个不可忽视的现象,就是切分
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