基本介紹
- 中文名：熱軋鋼條
- 拼音：re ya gang tiao
- 相關概念：熱軋
- 領域：冶金
- 優點：低能耗、低成本
- 套用：加工鋼條
熱軋工藝的類型,熱軋帶坯質量的控制方法,厚度控制,板形控制,溫度控制,過程控制,表面質量控制,優點與缺點,優點,缺點,
熱軋工藝的類型
(1)熱粗軋和熱精軋同機的單機熱軋工藝，包括無卷取熱軋工藝；溫軋卷取熱軋工藝；單卷取熱軋工藝；雙卷取熱軋工藝。(2)熱粗軋和熱精軋分開的分機熱軋工藝，包括單機熱精軋工藝；熱精連軋工藝。(3)鑄造與熱軋合併的連續鑄軋工藝，包括水平式連續鑄軋工藝；傾斜式連續鑄軋工藝。(4)鑄造與熱軋串連的連鑄熱連軋工藝，包括模組履帶式連鑄熱連軋工藝；雙鋼帶式連鑄熱連軋工藝。
熱軋帶坯質量的控制方法
為保證帶坯的質量，熱軋過程中應控制的內容主要有厚度控制，板形控制，溫度控制，過程控制，表面質量控制等。帶坯的質量問題必須在熱軋過程中解決，也只能在熱軋過程中解決，應儘量避免把質量上“先天不足”的帶坯送往冷軋工序。
厚度控制
熱軋時，壓下量大，能耗低，在保持帶坯溫度的前提下，一般要求儘量增加熱軋總壓下量，減少帶坯厚度，以減少冷軋道次，提高生產率和經濟效益。把厚度600mm的鑄錠軋成3mm的帶坯，總壓下量達99.5%。在熱粗軋機開坯時，精密控制每個道次的帶坯厚度是因難的，也是不必要的，重要的是控制熱粗軋最後3個道次和熱精軋各個道次的壓下量，使進入熱精軋機的帶坯達到預期厚度，以便在精軋機列上實施自動厚度閉環控制。自動厚度控制系統應對軋輥偏心度進行補償，並根據軋機模量和材料強度調節輥縫大小。控制厚度的執行機構是裝在機架視窗下方或上方的液壓缸。每個缸均備有數字式位置感測器和壓力感測器，對缸的位置進行微米級的精確控制。帶坯的化學成分必須嚴格控制在規定的範圍內，因其變化對X射線測厚儀的輸出值產生較大影響。熱精軋機出料厚度的偏差，在軋機正常運轉的平穩部分可達±0.02mm，在軋機加速和減速的頭尾不穩部分可達±0.05mm。還應指出的是，在熱粗軋過程中，由於軋件厚度大，溫度高，延展性強，當金屬通過輥縫時，不僅可以縱向延伸，並且可橫向流動，因而為改變帶坯凸度提供了必要條件。當軋件厚度減小到一定數值以後，金屬的橫向流動受到軋件與軋輥之間摩擦力的約束，使橫向流動逐漸困難，以致在軋件厚度較小的熱精軋機後面道次和在冷軋機上，金屬只能縱向延伸。在這種情況下，想校正帶材凸度就會導致平直度偏差，例如，表面平直而具有1%中凸度的帶材，如果在工作模量等於無窮大的“硬性”軋機上試圖用平行的輥縫消除凸度時，軋出的帶材的平直度偏差將達到0.01×105=1000I，產生嚴重的中部波浪。如果增加軋制力並對工作輥施加負彎輥力，使輥縫具有0.9%凸度，則軋出帶材的平直度偏差將成為0.001×105=100I，出現較輕的波浪。如果採用工作模量為零的“軟性”軋機進行恆負荷軋制，則軋出帶材可以保持平直，但帶材原有1%凸度沒有任何變化。所以，帶材的橫向板形或凸度在熱軋過程中已經定型，不能指望在冷軋過程中得到明顯改善。未來的鋁加工廠將要求熱軋帶坯的中凸度小於0.5%，縱向厚度公差小於±0.8%，平直度偏差不超過30I。
板形控制
帶坯板形的傳統控制方法包括軋輥傾斜，工作輥彎輥和調節軋輥冷卻液系統。但這些方法還不能完全滿足帶坯板形控制的要求，因為彎輥裝置雖然反應靈敏，卻受到軋制力和超出軋件寬度以外的有害彎矩干擾，使相當一部分彎輥力的作用被抵消，阻礙了彎輥效果的發揮；冷卻液系統的調節反應遲緩，為了增加冷卻液流量的分辨精度，現已將噴嘴的流量比例擴大到10∶1。此外，還採用各種機械方法改造軋輥系統，以達到迅速改變軋輥弧度(rollcaber)的目的:(1)HC(高弧度)六輥軋機—在四輥軋機的工作輥與支承輥之間增添一對可沿軸向相對移動的中間輥，移動距離按軋件寬度確定，用於消除軋件寬度以外工作輥與支承輥之間的有害接觸，減少軋件兩邊的減薄量，提高彎輥力對控制板形的效果。(2)VC(可變弧度)輥—採用內部備有液壓腔的軋輥作為支承輥，利用改變腔內壓力的方法調節支承輥弧度，抵消軋輥在軋制力作用下的撓度。(3)TP(錐形柱塞)輥—在支承輥內部兩端設定錐形柱塞環，用液壓推動柱塞環以調節支承輥弧度。(4)DSR(動態弧度)輥-在支承輥內部設定7個液壓缸，利用液壓推壓轉動軸套，以便在軋件板形所需要校正的位置直接調節軋輥弧度。(5)CVC(連續可變弧度)輥—採用一對似保齡球形工作輥，兩個輥的磨削程度相同，但互相錯位180°上下排列，輥身長度上的實際直徑差小於1mm。輥縫形狀在軋輥相對移動時按線性規律連續變化。當工作輥位置在±150mm之間軸向移動時，每個軋輥的弧度可從-0.5mm變化到+0.3mm。在上述輥系中，HC軋機中間輥和CVC工作輥的移動需要幾秒鐘，所以一般是在軋機空載運轉時作預設定調節，而不是在軋制進行中作動態調節。VC輥、TP輥和DSR輥則既可作預設定調節，也適用於動態調節。VC輥和TP輥在使用時，軋制力仍作用於支承輥的輥頸上，DSR輥在使用時，則以支承輥內部的液壓缸代替輥頸部位的壓下裝置，所以能改變軋制力而不影響軋輥撓度。熱軋帶坯的板形偏差是最終產品厚度偏差的主要原因。在冷軋機上採用先進的裝備和控制系統可以獲得小於千分之幾的縱向厚度公差，但橫向厚度公差卻往往大於1%，這是因為帶材冷軋時，由於厚度較小，金屬的橫向流動受到限制，所以無法改善其原始凸度而不產生平直度偏差。當鋁合金帶材厚度大於12mm左右時，才能校正軋件凸度而不影響其平直度。鑒於熱精軋機的終軋厚度小於上述下限厚度，在熱精軋機上軋過最後道次進行卷取時，除用輪廓儀檢測產品凸度外，還需要用板形儀監控產品的平直度。從熱精軋機軋出的帶坯應具有輕微的中凸度，而不宜具有中凹度，因為帶坯的中心部位能容納多於邊部的應力仍保持其平直度。
溫度控制
帶坯的熱軋溫度是決定其變形組織的主要參數。在整個熱軋過程中，帶坯溫度不斷變化。影響帶坯溫度變化的因素有:通過輻射和對流與空氣進行熱交換，與輥道和軋輥在接觸過程中進行熱傳導，帶坯軋制時產生變形熱和摩擦熱，冷卻液從軋輥和帶坯吸收熱量，工作輥與支承輥之間的熱傳導等。帶坯的溫度控制是通過冷卻液噴淋和改變軋制速度實現的。有資料表明，在三機架熱精連軋機上，當軋制速度降低或增加10r/min時，帶坯的終軋溫度將下降或上升10℃。在熱精軋機上採用閉環系統自動控制軋制速度，可使帶坯終軋溫度偏差達到±5℃以內。在熱粗軋機和熱精軋機前後都裝有非接觸式紅外線測溫儀和接觸式熱電偶，前者測定值作為熱軋生產線上各控制系統的參數，後者裝於前者鄰近位置用於定期標定前者測定值。厚度300～600mm的鑄錠加熱到500～600℃開軋，在熱粗軋機上可逆軋制到15～30mm厚，切去頭尾後用冷卻液噴淋降溫到350～450℃，然後進入熱精軋機軋成厚度2～3mm帶坯，終軋溫度200～350℃。在熱粗軋機出口側用冷卻液噴淋降溫的目的是防止帶坯晶粒粗大和控制合金化元素從固溶體上析出的程度。從數據可以看出，在提高軋制速度後，熱精軋5道次的工藝仍優於3道次的，也充分說明熱軋帶坯的終軋溫度對最終產品顯微組織有重要影響。
過程控制
過程控制用於設定和控制帶坯熱粗軋和熱精軋的全部參數和數據。除每台軋機分別配備計算機之外，所有計算機都進行聯網，協調控制軋機進口側和出口側的帶坯厚度、溫度、板形、壓下液壓缸位置和壓下量、軋制力、軋制速度、軋輥傾斜、彎輥液壓缸位置和彎輥力、冷卻液噴射位置和流量、清輥器壓力和轉速、帶坯卷取速度和張力等。此外，根據帶坯尺寸和板形的要求在冷軋時設定HC軋機中間輥和CVC工作輥的移動位置，VC輥、TP輥液壓腔的壓力和DSR輥液壓缸的壓力和分布。軋制開始時，先按照設定的參數從計算機的內選擇儲存的模式進行運轉，再根據運轉中實測數據調節主要參數，以便在軋制過程中連續地最佳化產品質量。熱粗軋機軋出帶坯的預測數據正饋到熱精軋機作初步定位，然後將熱精軋機軋出產品的實測數據反饋到控制系統與目標數據對比。任何偏差將經過控制系統分析“過濾”，確定軋輥傾斜、工作輥彎輥、冷卻液區段噴射以及其它工藝參數的最佳綜合方案，作為對預設定參數進行調整的依據。計算機網路將監控每塊鑄錠從加熱爐到熱粗軋和熱精軋的整個過程，使軋制過程標準化，防止各帶坯之間有過程差異，避免操縱手可能輸入不規範數據和占用操作時間，確保優秀和穩定的產品質量。
表面質量控制
熱軋帶坯的表面油斑、燒痕、擦劃傷、裂紋、夾雜和粘鋁等，在後續加工過程中很難消除，所以，最後產品的表面質量大多取決於熱軋帶坯的表面質量。控制熱軋帶坯的表面質量，首先應保證鑄錠的熔鑄質量，這是眾所周知的；其次，各種合金和用途的鑄錠都必須銑面，以清除表面波紋、結疤、偏析層、泄漏瘤、污垢等，銑面深度根據鑄錠表面缺陷深度和翹曲情況而定，一般為10mm左右。用於加工鋁箔的鑄錠，無論表面情況如何都應該銑面。國外在生產質量要求嚴格的產品時，鋁加工廠就訂購鑄錠能直立堆放的加熱爐，還規定不得在運送過程中接觸已銑面鑄錠的任何部位。對鑄錠側面銑面，有利於防止金屬碎屑在軋制中被壓入帶坯表面，並可減少帶坯裂邊和切邊寬度，提高成材率。由於鋁板熱軋是在覆有“鋁膜”(以氧化鋁為主，含10%～15%鋁粉及少量潤滑油殘渣的灰白色物質)的軋輥上進行的，清輥刷的材料、接觸軋輥的壓力、刷的特性(轉速、擺動、冷卻和清洗等)對帶坯的表面有重要影響。必須經常注意各種輥道、導尺、夾送輥和剪下台的表面狀況，及時清除粘附碎屑。嚴格控制帶坯溫度，防止發生粘輥和晶粒粗大現象。選擇優質乳液作為冷卻潤滑劑，並定期分析、補充和更換。在軋輥咬入部位始終保持低水平的乳液噴射量，以保證軋機空載時軋輥的潤滑。
優點與缺點
優點
（1）熱軋能顯著降低能耗，降低成本。熱軋時金屬塑性高，變形抗力低，大大減少了金屬變形的能量消耗。（2）熱軋能改善金屬及合金的加工工藝性能，即將鑄造狀態的粗大晶粒破碎，顯著裂紋癒合，減少或消除鑄造缺陷，將鑄態組織轉變為變形組織，提高合金的加工性能。（3）熱軋通常採用大鑄錠，大壓下量軋制，不僅提高了生產效率，而且為提高軋制速度、實現軋制過程的連續化和自動化創造了條件。
缺點
（1）經過熱軋之後，鋼材內部的非金屬夾雜物（主要是硫化物和氧化物，還有矽酸鹽）被壓成薄片，出現分層（夾層）現象。分層使鋼材沿厚度方向受拉的性能大大惡化，並且有可能在焊縫收縮時出現層間撕裂。焊縫收縮誘發的局部應變時常達到屈服點應變的數倍，比荷載引起的應變大得多。（2）不均勻冷卻造成的殘餘應力。殘餘應力是在沒有外力作用下內部自相平衡的應力，各種截面的熱軋型鋼都有這類殘餘應力，一般型鋼截面尺寸越大，殘餘應力也越大。殘餘應力雖然是自相平衡的，但對鋼構件在外力作用下的性能還是有一定影響。如對變形、穩定性、抗疲勞等方面都可能產生不利的作用。（3）熱軋不能非常精確地控制產品所需的力學性能，熱軋製品的組織和性能不能夠均勻。其強度指標低於冷作硬化製品，而高於完全退火製品，塑性指標高於冷作硬化製品，而低於完全退火製品。（4）熱軋產品厚度尺寸較難控制，控制精度相對較差;熱軋製品的表面較冷軋製品粗糙Ra值一般在0.5～1.5μm。因此，熱軋產品一般多作為冷軋加工的坯料。
