《板带轧制基础 第2版》（加）JOHN G.LENARD著；龚殿尧，宋向荣译；邸洪双，徐建忠审校|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《板带轧制基础 第2版》

【作　者】（加）JOHN G.LENARD著；龚殿尧，宋向荣译；邸洪双，徐建忠审校

【页 数】 310

【出版社】 沈阳：东北大学出版社 , 2015.06

【ISBN号】978-7-5517-0979-8

【价 格】48.00

【分 类】板材轧制-带材轧制

【参考文献】 （加）JOHN G.LENARD著；龚殿尧，宋向荣译；邸洪双，徐建忠审校. 板带轧制基础 第2版. 沈阳：东北大学出版社, 2015.06.

图书目录：

《板带轧制基础 第2版》内容提要：

本书根据作者的经验，提及多个主题，本书对轧制过程进行了定义、对轧制过程做了总体讨论、介绍了轧制过程中的数学建模、处理了问题：材料的属性和摩擦学、研究了灵敏度研究、平整轧制问题等。

《板带轧制基础 第2版》内容试读

1

第1章

简

介

1.1

板带轧制过程

板带轧制过程的机械目标是简单的，就是将轧件由初始厚度减小到目标厚度。这一目标由配备了两个向相反方向转动的轧辊的轧机来实现，将板或带拉入辊缝中，并强迫板带通过辊缝到达出口，实现目标厚度压下。在这一过程中，材料的力学性能发生了变化。这使材料的冶金性质发生变化，可以论证，就产品而言，冶金性质的变化更为重要。三维的支撑辊和工作辊示意图如图1.1所示，图中为一个单机架四辊轧机，可以认为它是一个单机架的粗轧机。

轧制力

支撑辊→

工作辊

轧制力矩

轧件

图1.1单机架四辊轧机示意图

图1.1中标出了支撑辊、较细的工作辊、所轧制的板带、轧辊的扭矩、作用在辊颈轴承上的轧制力，尽可能使轴承中心距保持恒定①。正如将要在第10章“应用及敏感性研

①轧机弹跳将在第5章中讨论。

板带轧制基础

究”中阐述的那样，采用小辊径时，轧制所需的能耗降低。但是减小辊径会减小工作辊的强度，因此需要强大的支撑辊以减小工作辊的挠曲。

当轧制温度高于金属熔点温度的一半时，称为热轧；当轧制温度低于这一温度时称为冷轧，这种区分不是一成不变的。在热轧和冷轧的区分线附近有一个温度区间，在这一温度区间内的轧制称为温轧，在某些实例中，温轧可使轧件的力学性能和治金属性发生不同于热轧和冷轧的变化。

1.2

热轧轧制过程

金属的热轧通常在“热轧带钢机组”上进行，基于近20年的技术发展，现在也可以在迷你轧机①上进行。无论是在热轧带钢机组上或者在迷你轧机上进行热轧，都有其优点和缺点，表现在资金成本、灵活性、产品的质量以及环保等方面。

传统热轧带钢机组(HSM)的简图如图1.2所示，图1.2给出了其主要的组成部分。

立辊

除鳞箱

高温计

屈屈屈0

加热炉

中间辊道

输出管道和

精轧机组

轧后冷却

粗轧机组

飞剪

卷取机

X射线

图1.2传统热轧带钢机组示意图

热轧带钢机组由几个基本部分组成，将在下文中做简要的讨论②。

1.2.1加热炉

加热炉是板坯由板坯库中运出后的第一站。板坯在加热炉内加热到1200~1250℃，以消除枝晶组织、溶解大部分的合金元素。考虑温度和环境因素，确定加热炉的最优运行模式。如果温度高，将有更多的化学元素溶人固溶体，但是相关的操作费用会很高，而且较高的加热温度会增加初生氧化铁皮的厚度。如果温度过低，则不能使所有的合金元素溶入固溶体，影响产品的冶金质量，并会使得保留在金属中的硬质沉淀物增加。同时，其氧化铁皮较薄，这是一个较大的优势。在较高温度和较低温度之间需要一个折中，通常是从经济方面考虑的，在一定程度上降低加热温度，能够节省的费用，对于固溶体形成的影响也是可以估计出来的，按年度来计算，所节省的费用是可观的

在加热炉内，板坯表面会产生几毫米厚的初生氧化铁皮。可以采用向炉内通保护气体的方法来减小氧化铁皮的厚度，但是这样会增加成本，因此这种方法很少采用。当炉门开

①关于迷你轧机，将在第1.4节中作简要的讨论。

②参见第2章中关于轧机布置形式的发展的描述。

第1章简介

3

启时，板坯经由滑道到达传送辊道，通常在精轧成品上可见因水冷滑道而产生的水印。同时，板坯表面的快速冷却特别是边部的快速冷却造成板坯的温度不均匀，也可能造成外形尺寸、力学性能和冶金性质的不均匀。

1.2.2粗轧

在轧制之前，使用高压喷嘴或者除鳞箱除去氧化铁皮，然后板坯经粗轧轧制，其厚度由200~300mm经几道次轧制到大约50mm,一般是4~5道次。粗轧轧制速度1~5m/s。在粗轧过程中，每道次都发生宽展，宽展由立辊控制。立辊压缩轧件发生变形，可能会引起轧件厚度变化，这种厚度变化可在下游道次得到纠正。粗轧机组的轧机配置是多种多样的，从单机架可逆轧机到多机架不可逆轧机不等。通常在第一机架配备除鳞箱，在第一机架板坯变形充分，使氧化铁皮脱离，然后经高压水喷嘴将氧化铁皮除去。粗轧的除鳞通常也采用立辊，立辊产生5~10mm的压下，在板坯表面和氧化铁皮之间产生张力并使之剥离。轧辊的直径接近1000mm,材质通常是铸钢或工具钢①。粗轧轧机通常采用2辊或4辊配置。粗轧轧制之后，带钢经中间辊道运送到精轧机组，称为“中间坯”。板坯在粗轧机组轧制时温度较高，中间坯可以完全再结晶，成为无应变的等轴晶。通常情况下，粗轧出口处的组织对于带钢位于精轧机组内时几乎没有任何影响。

1.2.3热卷箱

在图1.2中没有给出的一个设备，由加拿大钢铁公司发明，并在20世纪70年代早期在Stelco的Hilton工厂应用，称为热卷箱②，布置于粗轧机组和精轧机组之间的中间辊道上。多家钢铁公司引进并安装了热卷箱。热卷箱的照片如图1.3所示。

图1.3热卷箱（感谢加拿大钢铁公司提供）

①参见第3章中关于轧辊材质的描述。

②参见第2章中关于热卷箱的描述。

4

板带轧制基础

在google①输入“Coil Box'”(热卷箱一译者注)一词，可以得到大量结果，包括动态影像。通过google也可以获得关于带钢进入热卷箱和在热卷箱内这一过程的详细描述。

中间坯由粗轧机组进入热卷箱成卷，热卷箱由两个入口辊、三个弯曲辊、一个成型辊、两套支架辊、卷稳定器、剥离辊、传送臂和夹送辊组成。使用热卷箱具有如下优势：

·减小轧线的整体长度；

·增加成材率；

·增加带钢的可轧宽度和长度；

·与传统热连轧生产线相比，减少了沿带钢长度方向上的温度降。

使用热卷箱可以保持温度均匀并保持轧制速度恒定。从热卷箱开卷后，中间坯经切头处理，然后经高压水除鳞，准备进入精轧机组。对于先进高强钢铁材料而言，比如高强双相钢②，热卷箱的优势更为明显，可以保持沿长度方向性能的均匀性③。

1.2.4精轧

当中间坯经热卷箱卷取，达到预定温度时，开卷并准备进入轧线上的最后几个机架

一精轧机组。飞剪切头，使中间坯头部适合咬入，然后中间坯经由立辊进入精轧第一机架，速度为2.5~5m/s④。传统的精轧机组由5~7个机架组成，轧机的配置通常为4辊轧机，使用较大的支撑辊和较小的工作辊。精轧机组的压下规程是按照由复杂的离线数学模型计算得出的压下规程精心设计的，只有在带钢温度达到目标值时才启动轧制过程。模型计算过程决定了各机架的压下量和速度，同时预测并决定了精轧产品的力学和冶金性能。在精轧入口，测量带钢的温度；在精轧出口处，测量带钢的温度和厚度；带钢在各机架出口的厚度根据秒流量恒定原则⑤进行估算。在现代化的生产线上，在精轧机组内布置多个

光学测温仪。自动厚度控制(AGC)系统使用多个传感器信号进行反馈控制来控制带钢的精

轧出口厚度。终轧温度可以通过调整轧制速度来控制，但是为了避免出现问题，只允许较小的调节量一如果下游机架轧制速度过快，可出现浪形，或者当下游速度过慢时，可能出现“折叠”⑥。在一些更新型或更现代化的生产线上，配备了机架间冷却或加热设备，使温度波动更小，进而提高了产品性能的均匀性。根据秒流量恒定原则，厚度越薄，轧制速度越高，末机架的轧制速度可达到10~20/s。精轧机的轧辊有喷嘴环绕辊身进行冷却，如果没有轧辊冷却，轧辊表面的温度会升得过高，据估计，在轧辊与带钢接触时，轧辊表面温度会很快升高到500℃。当然，轧辊在其服役期内始终进行冷却，但是轧辊的热疲劳加速轧辊磨损，而且热疲劳是轧辊磨损的主因。将热电偶植入轧辊接近表面的位置，

①众所周知，互联网上的内容会不定期发生变化和更新。

②在第8章中介绍。

③第一套热卷箱在Hlon工厂安装之后，笔者在加拿大钢铁公司担任高级工业研究员，那时关于热卷箱的信息受专利保护，不允许任何人获取热卷箱的性能报告和设备分析报告。

④笔者在加拿大钢铁公司研究部工作时，曾考虑过提高中间坯进人精轧机组第一机架的速度，但是由于速度过快时钢可能会腾空离地，该项目后来被放弃了。

⑤如果精轧机组机架间缺少测温仪，会使机架间力学模型和温度模型建模困难。

⑥关于数学模型、浪形的模拟与建模，请参见第7章。

第1章简介

5

可以测量轧辊的表面温度①，并采用数学模型来计算轧辊的表面温度。通常在精轧机组前设置除鳞箱，其中有一对或两对夹送辊，使用高压水来除鳞。带钢的精轧出口厚度为1~4mm。墨西哥Monterrey的Hylsa钢铁厂生产0.91mm厚的产品。Bobig和Stella(2004)描述了半无头轧制和铁素体轧制工艺，通过半无头和铁素体轧制可以生产出更薄的产品，埃及的EZZ钢铁板带厂生产出0.8mm厚的热轧卷。铁素体轧制可以减少氧化铁皮的生成并减少轧辊磨损。

在过去十年中，热轧带钢轧辊的材质由冷硬铸件发展到工具钢，这在很大程度上减小了轧辊磨损②。据报道，轧辊材质的改变也造成模型系数的较大变化。如果工具钢轧辊应用适当的话，所取得的收益可以弥补其投资较大的不足。轧辊材质变化对润滑的影响还没有充分挖掘(Nelson,2006,私人通信，Dofasco公司研发部)。

1.2.5冷却

带钢离开精轧机组出口后，温度约为800~980℃，在输出辊道上经水幕冷却。输出辊道长约150~200m。上集管冷却水流量为20000~50000g鄂m,下集管流量为5000~20000gPm(1 gallon/min=4.55L/min)。冷却的目的是降低带钢卷取和运输温度，同时，采用较快的冷却速度可以提高产品的强度。冷却工艺在热力学变化过程中起到决定作用，影响产品的显微组织。

1.2.6卷取

在输出辊道的出口，测量带钢的温度，然后带钢由卷取机卷取。在进行后续的冷却之后，就可以装船运输。

1.2.7热轧带钢轧机

Dofasco公司的热轧带钢轧机图片如图1.4所示。在照片的前部可以看到一对工作辊，这是准备换辊用的③。

1.3

连铸

Irwing(1993)描述了连铸的发展历程，介绍了1950年Mannesmann AG的连铸生产线投产。1951年英国的Barrow钢铁建设了一条连铸生产线。连铸的基本思想是简单的：将熔化的钢倒入水冷、振荡的模具中，当钢沿模具垂直下降时，水冷的铜壁将钢的外层冷却，外层的固体层加厚，当钢离开模具时，由水冷喷嘴继续冷却。固化中的钢由辊道限定，防止外凸。

①这在工业生产线上当然是不可能的。在第9章摩擦学中，将给出将8个热电偶植入轧辊以测量轧辊表面温度的实验。

②轧辊磨损将在第3章和第9章中讨论，轧辊材料将在第3章中讨论。

③在热带带钢轧线上，换辊是不定期进行的。换辊过程很快，不须全线停车。

6

板带轧制基础

图1.4 Dofasco公司的7机架精轧机组（感谢Dofasco公司提供）

很久以前，连铸代替了传统的铸锭，成功地提高了生产率。完整的连铸过程如图1.5所示，该图复制于Groover(2002)。在图1.5中，钢水注人钢包，钢水由钢包流人结晶器，然后进入水冷的振荡模具中。当钢离开模具时，凝固进一步加强；图1.5中也给出了凝固区域。经由夹送辊和弯曲辊，高温固体的钢被拉直并由火焰切割，切割为预定长度。

钢包

钢水

中间包

保护渣

浸人式水口

水冷模

·固态钢

导向辊

冷却水喷嘴

冷却箱

o]

⊙o

拉坯辊

5

⊙

0⊙⊙⊙Q⊙⊙⊙⊙弯曲辊

板坯矫平辊

0oo00ooOo00000180o火焰切割

铸坯

Q日Q

下板坯

图1.5板坯连铸(Groover,2002,授权使用)

钢到此之后有两种可能的后续工序，一种是钢坯持续冷却并存储于板坯库，由客户挑选并进入加热炉加热后轧制，如图1.3所示；另一种是直接轧制，如图1.6所示。

···试读结束···