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概述板带钢轧制技术发展中——降低金属变形抗力

    板带钢轧制的目的是在能耗尽可能低、生产安全的前提下、高效率地轧出合格产品,轧制的过程中由于轧件的变形和轧机的变形同财发生.如何确保高效率的轧件的变形及抑制和利用轧机的变形成为左右板带钢扎制技术发展的主要矛盾。
    板带钢轧制时易发生变形的途径主要有两个:其—是尽可能降低轧件本身的变形抗力(称之为内阻);其二是设法改变轧件变形时的应力状态,努力减小应力状态影响系数,减少外摩擦等对金属变形的阻力(称之为外阻)。甚至化害为利以进一步降低金属变形抗力。控制和利用轧机的受形.包括增强和控制机架的刚性和辊系的刚性、控制和利用轧辊的变形、采用液压弯辊、厚度和板形自动控制等各种实用技术措施。
    专注别墅金属装饰条装饰福日发公司这里先介绍第一点:尽可能降低轧件本身的变形抗力(称之为内阻);第二点在后面 (续)降低应力状态影响系数及减少和控制轧机的变形介绍。

 

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    板材最早都是以块式法成张地在单机架或双机架轧机上进行往复热轧的。这种轧制方法只适宜于轧制厚而短的钢板。对于轧制厚度4mm以下的薄板,由于温度下降太快及轧机弹跳过大,采用单张往复热轧十分困难。为了生产这种薄板,便只得采用叠轧的方法。因为只有通过叠轧使轧件总厚度增大,并采用无水冷却的热辊轧制,才能保持轧制温度及克服轧机弹跳的障碍,以保证轧制过程的顺利进行。这种叠轧方法统治薄板生产达三百年之久,直到现今在很多工业落后的国家还仍然采用。这种轧制方法的金属消耗大、产品质量低、劳动条件差,生产能力小,显然满足不了国民经济发展日益增长的需要。鉴于单层轧制薄而长的钢板时温度下降得太快,如果不叠轧,便必须快速操作和成卷轧制,才能争取有较高的和较均匀的轧制温度。因此便产生了成卷连续轧制的方法。
    第一台板带钢半连续热轧机于1892年建立,但由于受当时技术水平的限制,轧制速度过低(2m/s),使轧件温度下降很快,故并未达到目的,直到1924年第一台宽带钢连轧机在美国以6.6m/s的速度正式生产出合格产品。自20世纪30年代以来,板带钢成卷连续轧制的生产方法得到迅速发展,在工业先进国家中很快占据了板带钢生产的统治地位。
    尽管连轧方法是一种高效率的先进的生产方法,但其建设投资大、生产规模只适合于大型钢铁企业的大批量生产。对于批量不大而品种较多的中小型企业,可逆式轧机更加适用。为了在轧制过程中抢温保温,1932年美国创建了炉卷轧机一-种将板卷置于保温炉内的边轧制边加热保温的轧机,并于1949年正式应用在工业生产上。这种轧机的主要优点是可用较少的设备投资和较灵活的工艺道次生产出批量不大而品种较多的产品,尤其适合于生产塑性较差、加工温度范围较窄的合金钢板带。
    为了寻求更高效率的轧制方法,20世纪40年代以后人们又开始进行行星轧机的试验研究。行星轧机的基本特点是利用分散变形的原理实现金属的大压缩量变形。由于大量变形热使轧件在轧制过程中不仅不降低温度,反而可升温50℃~100℃,这就从根本上彻底解决了成卷轧制带钢时的温度下降问题。由此可知行星轧机每吨产品的投资和成本与连续式轧机相比都大大地降低,显而易见,对中小型企业生产热轧板卷而言,行星轧机应该有着较大的发展前途。但行星轧机的不足在于轧机本身的结构过于复杂,系统的同步要求过高。
    随着所轧板带钢厚度的不断减小,当厚度小于0.8mm~1.0mm以下时,若仍成卷热轧,则轧制温度难以保持,并且轧制薄板还必须前后施加较大的张力,才能使板形平直及轧制过程稳定正常,为此冷轧板带钢的方法便形成了。虽然在冷轧之前及冷轧过程中,往往也采用退火来消除加工硬化,以降低钢的变形抗力,但就冷轧生产而言,占主要地位的技术措施已经不是去降低内阻,而是要努力降低外阻。例如,努力减小工作辊直径及辊面摩擦系数等。
    然而冷轧毕竟是金属变形抗力更大、耗能更多而且工序复杂的加工方式。能否不用冷轧而继续采用热轧或温轧的方法生产出厚度在1mm以下的薄带钢,这也是近代板带钢生产技术的一个发展方向,并且一些工业发达的国家正着手研究。在通常的热轧以后追加水冷装置和温轧机架,在铁素体+珠光体领域,最好是铁素体单相区进行低温热轧或温轧,由追加的近距离卷取机进行卷取。试验表明,将这种板卷进行再结晶退火以后,具有与通常一次冷轧退火方法所得产品相同的深冲性能,而生产成本更为降低。当进行通常的热轧时则停止附加喷水,在附加机列上进行奥氏体领域的热轧,经水冷后进行卷取。另外近年采用无头轧制技术的热连轧机和薄板坯连铸连轧机都能热轧10mm,甚至08mm厚的带钢卷,并可以取代大部分的冷轧带钢。
    从降低金属变形抗力、降低能源消耗及简化生产过程出发,近代还出现了连铸连轧及无锭轧制(连续铸轧)等生产方法。早在20世纪五六十年代,苏联和我国即已采用连续铸轧的生产方法生产铁板及试验生产钢板。而日本于1981年实现了宽带钢的连铸直接轧制。1989年及1992年德国SMS及DMH公司分别在美国和意大利实现了薄板坏连铸连轧、连续铸轧。