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轧制

/rolling/
条目作者王有铭撰陈其安修订
条目作者王有铭撰

王有铭撰

陈其安修订

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最后更新 2022-01-20
浏览 356
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金属轧件经过旋转的轧辊之间而产生塑性变形,改变其断面形状和尺寸,同时控制其组织状态和性能的金属塑性加工技术。是有色金属和钢铁工业中的主要成形方法。其产品包括板材、带材、箔材、型材、线材、管材、轮箍和异形材等,并以此命名相应的轧机和生产线。

英文名称
rolling
所属学科
冶金工程

按轧制过程所处的温度区、轧辊特点、所产品种、轧机布置形式等分成不同类型。①根据轧制过程中金属的加工硬化、回复和再结晶的程度不同,分为热轧、温轧和冷轧。热轧是在高于再结晶温度区的轧制过程,此时金属变形抗力低、塑性好,所以生产效率高、能耗少、成本低。但表面有氧化铁皮,产品尺寸精度和粗糙度不如冷轧产品。热轧适于生产大规格尺寸的产品。冷轧是低于金属的回复温度的轧制过程,可制成表面光洁、尺寸精确、力学性能好的产品(图1)。温轧是在热轧和冷轧温度区间的轧制。②按照轧辊的配置方式和旋转方向、轧件的运动方式及产品的形状,分为纵轧、横轧、斜轧和特殊形状轧制。纵轧,即轧件纵轴线同轧辊轴线垂直,是最常用的轧制过程,用以生产板带钢、型材、线材等;横轧,即轧辊轴线与轧件轴线相互平行、毛坯在旋转方向相同的轧辊中间,边绕自身轴线旋转、边成形,可轧制各种阶梯轴、丝杠等;斜轧,即轧件在旋转方向相同、轧辊轴线相互交叉(或倾斜)的2个或3个轧辊之间,沿圆坯自身轴线边旋转、边变形、边前进,可用于管材斜轧穿孔等;还有特殊形状轧制,如周期断面轧制、车轮轮箍轧制等。③按所生产的品种不同,可分为板带箔材轧制、型材轧制、管材轧制和特殊形状材的轧制。④按轧机的布置形式,板带材分为单机架、双机架、半连续式和连续式轧制,为了将连铸机与连轧机紧密结合,形成连铸连轧布置。型钢和线材轧制分为一列式、二列式、多列式、顺列跟踪式、棋盘式、半连续式和连续式轧制。

图1 带钢冷轧机生产的钢卷成品图1 带钢冷轧机生产的钢卷成品

是实现金属轧制过程,完成金属塑性变形的设备。主要由工作机座和传动装置构成。工作机座由机架,轧辊及其调整、平衡装置,导卫装置等组成;传动装置包括电动机、齿轮箱等。按轧机上配置的轧辊数量多少,分为二辊、四辊和多辊(如六辊、八辊、二十辊、三十六辊)轧机。还可根据轧机轧制的产品不同,分为中厚板轧机、带钢轧机、型钢轧机、线棒材轧机、轧管机、特殊形状轧机等。 
  钢材的轧制生产系统如图2所示,分为板带生产系统、型钢生产系统和钢管生产系统,以及由它们组成的混合轧制生产系统。此外,还有生产合金钢材的合金钢轧制生产系统。按其生产规模的大小,轧制生产系统有大型、中型和小型生产系统之分。其主要产品有中厚钢板、热轧板卷、冷轧板卷、热轧薄板、镀锌(锡)板卷、镀锌(锡)薄板、钢轨、工字钢、槽钢、钢板桩、矿柱钢、角钢、方钢、圆钢、H型钢、带肋钢筋、线材、无缝管和特殊形状轧材等。

图2 钢材的轧制生产系统图2 钢材的轧制生产系统

连铸的普及使连铸坯替代钢锭成为轧制的初始坯料,形成了连铸-连轧流程。随着对冶炼、连铸-连轧流程中热(温度)衔接、物流(连铸坯形状尺寸和拉速)衔接和产品质量衔接技术的深入研究,流程的连续化程度不断提高,并发展了半无头轧制、无头轧制,以及轧制前不经补热均热的直接轧制技术。轧制的功能从早期仅保证轧制产品的形状尺寸精度和表面质量,扩展到产品的性能控制、产品表面性状控制,以及利用轧制方法生产各种类型的覆层产品。

通过持续提升绿色化及智能化水平,满足社会对轧制产品的需求是轧制技术进步的总趋势,具体体现在以下几方面:①多工序、多学科与多技术交叉融合轧制技术的形成。例如,轧制与冶炼、连铸、热处理及表面处理工序的融合,形成了新的轧制产品形状、组织与性能的控制技术。这是塑性变形、凝固、相变等多学科理论与技术的交叉融合以及协同发展的成果。②降低轧制及其产品应用过程的资源与环境负荷,实现清洁生产与应用。③借助数字化、大数据、云计算和高精度检测等相关技术,轧制过程的材料模型、工序模型将日趋完善,并将成为构建冶金全流程协同实时控制不可或缺的组成部分。④以应用为导向的轧制产品多样化。在形状尺寸方面,超厚、超薄、超宽、复杂断面、纵向变截面及超高形状尺寸精度;在产品性能方面,除力学性能外,还需保证对耐热、耐寒、耐蚀、耐辐射、高阻尼等综合性能的要求;在产品类别方面,双层及多层产品、表面氧化皮及其他特殊性状等。

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