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鋼鐵

以中厚板軋制工藝過程為例,介紹在軋制工藝過程。

一、中厚鋼板是國家現代化建設不可缺少的一項鋼材品種,(被廣泛用于大直徑輸送管、壓力容器、鍋爐、橋梁、海洋平臺、各類艦艇、坦克裝甲、車輛、建筑構件、機器結構等領域)一個國家的中厚板軋機水平也是一個國家鋼鐵工業裝備水平的標志之一,進而在一定程度上也是一個國家工業水平的反映。//隨著我國工業的發展,對中厚鋼板產品,無論從數量上還是從品種質量上都提出了更高的要求。//因此對中厚板軋制工藝過程的研究是很有必要并且前景廣闊。  什么是中厚板?按照習慣,厚板按厚度分為中板、厚板、特厚板,習慣上把中板、厚板、特厚板統稱為中厚板。目前我國中厚板軋機生產的鋼板規格大部分是厚度為4—250mm。寬度為1200—3900mm,長度一般不超過12m。

二、軋制工藝過程介紹

(一)中厚板生產原料 

厚板生產原料經歷著鋼錠—初軋坯—連鑄坯的演變。 連鑄坯:用板坯連鑄機將鋼水連續不斷的注入其結晶器,一定厚度和寬度的板坯連續的被拉出,并切成一定的長度。 

優點:1.簡化和縮短生產過程,減少設備和資金等。2.節約能源,提高金屬收得率。3.物理化學性能均勻。 

因此采用連鑄坯對于提高產品質量、降低生產成本是很有意義的。

(二)板坯加熱  

板坯加熱采用連續式加熱爐,加熱過程分為預熱段、加熱段和均熱段。 

預熱段:一是加熱緩慢,以免加熱速度太快造成厚板坯內部溫差太大,產生熱應力引起內部裂紋;二是利用加熱段廢氣余熱對板坯預熱,可以節能。 加熱段:提高加熱速度。 

均熱段:使板坯的內部受熱均勻。 

連續式加熱爐依據板坯在爐膛內前進方式不同分為推鋼式加熱爐和步進式加熱爐兩種。由于推鋼式加熱爐板坯加熱不均勻;板坯下表面有劃痕等缺點所以正逐步被步進式加熱爐所取代。

步進式加熱爐優點:1.均勻加熱2.板坯表面無劃傷3.板坯不會產生起拱現象。

(三)除磷   

板坯在軋制前和軋制過程中必須清除在加熱過程中的爐生氧化鐵皮和軋制過程中產生的再生氧化鐵皮,這一過程叫做除磷。  除磷對保證港版的表面質量是非常重要的。除磷設備分為: 在這里我們選用“高壓水除磷”,這種利用高壓水的沖擊力破碎和清除板坯表面上的氧化鐵皮的方法已得到廣泛應用。

(四)粗軋 

除磷后的板坯被送入粗軋機。粗軋階段的主要任務是將板坯展寬到所需要的寬度并進行大壓縮延伸。

按板坯進入軋機的方式不同可分為全橫軋法、全縱軋法、橫軋—縱軋法。 當板坯長度大于或等于鋼板寬度時,就可以直接用全橫軋法。 

當板坯的寬度稍大于或等于成品鋼板的寬度時,就可以直接用全縱軋法。 

橫軋—縱軋法:包括縱向輾平、橫軋展寬和縱軋三個工序。在展寬軋制時使用旋轉輥道使板坯旋轉90°。

旋轉輥道:輥道輥為階梯型或圓錐形形狀,相鄰兩個輥交替布置且轉向相反使板坯產生旋轉力矩而旋轉,當不需要旋轉板坯時所有的輥道輥轉向相同,作為一般輥道輥使用。

(五)保溫裝置、切頭切尾和除磷 

位于粗軋機與精軋機之間的輥道上的保溫裝置有利于改善產品質量,有利于節約能源。 切頭切尾:將形狀不良的頭尾端剪切掉,以便板坯順利進入精軋機組。 為了去除軋制過程中產生的二次氧化鐵皮,在軋機上設有除磷裝置。

(六)精軋 

精軋階段的主要任務是質量控制,是軋制生產過程的核心部分。 目前由于對厚板的尺寸精度和質量要求越來越高,因而兩臺四輥軋機的精軋機組形式日益受到重視。

(七)矯直 

矯直是為了保證鋼板的平整度符合產品的標準要求。 中厚板矯直設備可大致分為輥式矯直機和壓力矯直機。(中厚板105上)普通軋制通知使用熱矯直,因此我們選擇輥式熱矯直機。
 

(八)冷卻  

鋼板的軋后冷卻速度對其金相組織和力學性能影響非常大。在軋制后采用快速冷卻,抑制鐵素體長大,進一步細化鐵素體、使珠光體均勻分布,產生細小的貝氏體,提高強度和沖擊韌性。當鋼板經過熱矯直機后采用圓盤輥式冷床對鋼板進行冷卻。 三、flash流程講解  選用連鑄坯作為軋制原材料。坯料放在受料輥道上,送至裝爐位置,經裝料推鋼機將板坯推入爐內,板坯在爐膛內由步進機構搬運前進實現加熱,加熱好的板坯由出鋼機從爐內托出放在出料端的輸送輥道上,送至高壓水除磷箱進行一次除磷,然后進入粗軋機進行粗軋,經過二次除磷后進入精軋機組進行精軋,經過精軋的板坯溫度可高達1000°,經過層流冷卻裝置使板坯快速冷卻至700°,進行熱矯直,矯直后的鋼板進入冷床緩慢冷卻。

冷軋篇
 
1.鋼和生鐵都是鐵和碳的合金,它們的主要區別是含碳量的不同,鋼的含碳量一般低于1.7%,而生鐵的含碳量一般在1.7%到4.3%之間。 

2.煉鐵的入爐原料是:鐵礦石、燃料和熔劑,燃料使用的是:焦炭

3.煉鋼的方法有:1.氧氣轉爐煉鋼 2.平爐煉鋼3.電爐煉鋼,其中產量最多是一種煉鋼方法是:轉爐煉鋼。 

4.寶鋼的鋼包噴粉處理主要用于邊鑄鋼水的脫硫和控制鋼中的夾雜形態。

5.在煉鋼終了時必須進行一定程度的脫氧,脫氧的具體要求操作是向爐內或鋼包內加入與氧結合能力強的脫氧劑,常用的脫氧劑有Mn、Si、Al,基中Mn為弱脫氧劑、Al為強脫氧劑Si的脫氧性能居中。

  6.對鋼錠質量起重要作用的是鋼的脫氧方式,按脫氧方式不同,鋼錠可分為沸騰鋼、壓蓋鋼、半鎮靜鋼和鎮靜鋼。 

7.鋼坯在常溫下很硬且塑性較差,不容易加工,一般要加熱到1150---1300℃進行軋制,這種方法叫熱軋,冷軋是先將鋼坯(鋼錠)熱軋到一定尺寸后,再在冷狀態下進行軋制的一種方法。 

8.目前在冷連軋生產中應用最為廣泛的去除氧化鐵皮的方法便是以酸洗為主的化學處理。

9.冷軋后,通過清洗除去板面軋制油污的工序稱為“脫脂”,具體方法有電解清洗、噴刷清洗、機上清洗與燃燒脫脂等幾種。 

10.退火處理是冷軋鋼帶生產中最主要的熱 處理工序,根據鋼種不同將鋼帶在爐內分別加熱 到一定溫度(600--720℃),進行保溫,然后緩慢冷卻。經退火后的鋼帶可以消除加工硬化,并獲得良好的力學性能。退火的方法有罩式爐退火和連續退火之分。罩式爐退火的工作周期一般需3—5天時間。邊續式退火有臥式和塔式兩種,帶鋼通過機組的速度最高可達600米/分,由于帶鋼以很高的速度運行,在爐內時間僅幾分鐘的時間。成品鋼帶退火后還應進行平整(壓下率為0.50---4%) 

11.在冷軋后的鋼卷被直接送到熱鍍鋅機組中處理,鋼帶表面除油清理、連續退火后,浸入鋅鍋(內有熔融鋅液)鍍鋅,當熔融鋅液中出來時表面已經鍍上鋅,二面用氣刀噴吹的方法以控制鋅層厚度并用鋅花控制器控制鋅層結晶時鋅花的大小(也可通過鋅鍋中的鉛含量作為控制鋅花大小的手段,直至零鋅花的產品)。 

12.經冷軋后的電工鋼鋼帶進入專用的電工鋼退火爐進行退火及涂絕緣層,中、低牌號的電工鋼一般不需要中間退火,成品退火的目的一是要脫碳,二是控制磁性。無取向電工鋼也可以不完全退火或不涂絕緣層的狀態供貨,稱為半工藝電工鋼。

1.熱軋工藝潤滑機理

熱軋工藝潤滑是一個動態過程,在變形區高溫,高壓,高速狀 態下潤滑油所起的變化難以實驗模擬,其中一種意見認為熱軋時, 在輥縫中嚴酷的工作條件下,軋輥表面極易磨損,因而導致表面產生凹坑和麻點;而凹坑和麻點又加劇磨損,造成惡性循環,軋輥因磨損而迅速報廢。如果能在軋件進入輥縫之前,在軋件表面噴涂潤滑物質,形成潤滑膜,盡管這層膜有一小部分可能在進入輥縫前即被高熱的軋件燒掉,但大部分還是被咬入輥縫,在工作輥和軋件的接觸面上形成一層薄薄的潤滑膜。雖然油膜與軋輥的接觸時間只有百分之幾秒的暫短瞬間,但是油膜在燒掉之前可以起到潤滑作用,可減輕軋輥磨損,避免很快出現凹坑和麻點。 

由于現代熱軋工藝特點是高溫,高壓,高速,熱軋工作輥輥面瞬時溫度可達600∽700℃,經冷卻散熱而穩定在50∽80℃,因此,為適應熱軋工藝特點 ,熱軋潤滑油應具有以下特性: 

(1)具有高極性分子的構成,在軋輥表面有極好的濕潤性,可迅速形成均勻的薄層潤滑膜,降低摩擦,減少磨損。 

(2)潤滑膜粘著力強,具有瞬時抗高壓能力,可在輥縫中提供穩定而極好的潤滑,可防止或減少在工作輥和支撐棍上形成氧化物。 

(3)在輥縫中潤滑膜可阻止軋輥和軋件的直接接觸,避免在高溫下軋輥和軋件間形成粘著。 

(4)軋機出口帶鋼上的殘余潤滑油要在盡可能短的時間內燃燒盡,防止殘油遺留在帶鋼表面上,形成新的污染物。 

(5)潤滑油有具高的閃點和熱分解穩定性。

2.  熱軋工藝潤滑的作用  在熱軋軋制中應用潤滑技術具有明顯的優越性:

(1)可降低熱軋時軋輥與軋件間的摩擦系數  無潤滑時的摩擦系數一般為0.35。采用有效潤滑時的摩擦系數可降至0.12。 

(2)可降低軋制力,容易軋制薄規格帶鋼 一般可降低軋制力10%~25%,從而降低了能耗。

(3)可減少軋輥消耗和儲備,提高作業率  在熱軋條件下,工作輥與帶鋼和冷卻水接觸會生成Fe3O4和Fe2O3 等硬度很大的氧化物,其粘在軋輥表面,使軋輥生成黑暗色的表面,即黑皮。黑皮是造成軋輥異常磨損的主要原因。采用熱軋潤滑后,軋輥與軋件之間被一層邊界潤滑膜隔開,可防止軋輥表面產生黑皮,減少軋輥磨損,延長工作輥的使用周期;可減少換輥時間,提高軋制作業率,減少工作輥儲備量。同時也減少了支撐輥 的磨損和儲備量。 

(4)可減少氧化皮壓入,改善軋輥表面狀態  采用熱軋潤滑后,由于軋輥與軋件之間被一層潤滑膜隔開,防止軋輥表面黑皮產生,因而提高了產品的表面質量,也提高了酸洗效率。 

(5)可延長軋制公里數,減少換輥次數,增加作業時間。

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