实 训 报 告
课程名称： 专
业： 班
级： 姓
名： 学
号： 指导教师：
金属材料专业实训 金属材料工程
冶金工程学院
2011-2012 学年第 1 学期
目 录
实训一
中厚板轧制过程模拟 实训二
中厚板轧制工艺参数设计模拟 实训三
型钢轧制过程模拟
金属材料专业实训课程要求
1.课前认真做好预习并写好预习报告。没有预习报告者取消实训的资格。 预习报告要求完成四个内容：
一、实训目的
二、实训仪器
三、实训原理
四、实训步骤
2.要求独立完成实训，及时记录实训数据（有效数字、单位准确），不准捏造数据或抄袭别人数据。
3.认真完成实训报告，按时交预习报告和实训报告给任课老师。
金属材料专业实训报告撰写要求
一、实训目的：实训最重要的做法与目标简述。
二、实训仪器：所有的器材与各数详细纪录（仪器名称、型号、参数、编号）。
三、实训原理：（原理文字叙述、公式、实训装置示意图、原理图等）
四、实训步骤：实训进行的步骤、过程，用自己能思考的方式给予整理叙述，画出流程图。
五、实训数据和数据处理：确实纪录实训结果，并加以分析，作图并计算出所有可能经计算的数据，与实训教材所要求的数据分析。(可以怀疑实训数据重做实训，千万不可攥改实训数据，失去实训的意义)
六、实训结果：经过数据处理后得出的实训结果或结论。
七、分析讨论：（1.实训结果的误差来源和减小误差的方法、文献值的比较、实训现象的分析、问题的讨论等，写下每一样可能产生误差的原因；2.改进实训建议或实训成功或失败的经验教训总结，并讨论可能改进实训正确性的方式与实训装置。）
注：实训报告版面按A4纸打印，但内容要求手写，绝不能抄袭，图用坐标纸画出后及表格用尺子画出或打印后粘贴在实验报告内。
实训一 中厚板轧制过程模拟
一、实训目的：
了解并掌握中厚板轧制
二、实验原理：
中厚板轧制模拟生产三种规格的钢板分别是塔锥、过渡段和水下圆柱部分，每个部分需单独设计，设计分四个部分当每部分的详细内容都设定后（板坯，钢板和轧制过程），一个轧制程序即被完成并呈现给你然后你可以进行轧制模拟。如果你完成了轧制模拟，将产生一份试验报告，显示所生产的钢板性能是否符合要求，你还会收到一份生产报告显示此部分所用的成本。成本为每小时＄60，000。如果轧制产品的性能不符合要求你要分析失败的原因，并修改设计数据重新轧制直到生产出合格的产品，报告显示成功为止。 设置各项参数：
（1）钢板尺寸和偏差：钢板宽度剪切、钢板长度剪切、切边、切头尾和取样尺寸
（2）钢板化学成分和轧制工艺选项
（3）坯料计划。其中：
1、塔锥钢板尺寸：9143mm×2730mm×8mm，
2、过渡段尺寸：12560mm×4100mm×25mm，
3、水下部分尺寸：12560 mm×4100mm×45 mm。
三、实验步骤：
1、中厚板轧制成品尺寸的计算：
（1）塔锥部分的尺寸宽度和长度计算
因为它的顶部与底部直径不同， 展开后为扇形平面，而此扇形平面必须由矩形钢板剪切而成（为制造方便，每一边需留出 20 mm的余量），所以需要计算矩形钢板的宽度和长度如下图
L=π×（D1+D2）/2+20×2=3.14×2850+20×2 B=H+20×2=2500+20×2
(2)过渡段及水下部分的尺寸宽度为和长度计算
过渡段和水下圆柱部分都是矩形。圆柱部分的高度即为钢板剪切后的宽度，钢板剪切后的长度可由πD换算 (截面尺寸如下，单位 mm)
(3)钢板尺寸及偏差设计
轧后钢板需四面切边有两个原因：
轧制状态钢板的边部不规整，切后变得平直。 钢板的头、尾和边部在轧制和冷却过程中冷却速度快，所以此部分的性能与钢板的其余部分有明显不同，因此应切掉。如果预留的剪切量过小， 你可能冒着成品钢板性能不合或轧后钢板无法剪切的风险。如果你预留的剪切量过大，意味着你浪费了资源，因此总成本增加。设定适宜的剪切余量需要根据经验和实际情况而定。但每次结果不总是完全相同。如果因为剪切余量过小而导致钢板废品，你将在试验报告中得到通知。
塔锥部分的尺寸为：长度l=9143mm；宽度b=2730mm；厚度h=8mm 塔锥部分的钢板的偏差：切边（钢板两边）50mm 切头、尾（钢板两头）300mm 取样（钢板一头）400mm 过渡段： 长度l=12560mm；宽度b=4100mm；厚度h=25mm 塔锥部分的钢板的偏差：切边（钢板两边）50mm 切头、尾（钢板两头）300mm 取样（钢板一头）400mm 水下圆柱部分： 长度l=12560mm；宽度b=4100mm；厚度h=45mm 塔锥部分的钢板的偏差：切边（钢板两边）50mm 切头、尾（钢板两头）300mm 取样（钢板一头）400mm 塔锥的钢板尺寸和偏差如下图所示：
2、轧制工艺和板坯化学成分设计
(1).板坯化学成分设计
有6个钢种可供选择。一些微合金化钢种可进行控制轧制，来生产高强度钢。其它无微合金不适于控制轧制的钢种只能进行正常轧制。有多个钢种可达到要求的性能；但应选择成本最低的钢种。 (2).轧制工艺
普通轧制生产的钢材具有粗大的铁素体 + 珠光体的显微组织。轧制过程除了随着板坯厚度的减少，铸态的晶粒被破碎。在轧制道次间组织内部产生静态再结晶，使奥氏体晶粒细化到40～50 µm。轧制后，奥氏体再一次完全再结晶成等轴晶粒，随后进行冷却。
控制轧制工艺用来生产象管线钢这种在低温下具有高强度高韧性的钢材。生产过程中，在初轧阶段后，坯料要经过一段时间待温。随着温度的降低，钢中铌的碳化物或铌的氮化物析出，阻碍精轧阶段的再结晶，在精轧阶段晶粒被压扁拉长。精轧阶段可以在再结晶温度以下进行，以获得更加细化的铁素体+珠光体的显微组织。
(3).待温厚度比率
控制轧制时，选择合适的待温厚度比率非常重要，它涉及到： 冷却速率，即待温时间；这又与轧制程序有关晶粒的数量，与成品性能有关
钢板在待温厚度与成品的比率在1.5-2.5时性能如下
钢板在待温厚度与成品的比率在2.5-4.0时性能如下
钢板在待温厚度与成品的比率在4.0-5.0时性能如下
塔锥的设计如下图所示：
3、、板坯尺寸和坯料计划
用下拉菜单可以选择两种宽度和两种厚度的板坯，板坯长度则通过体积不变原则计算输入，计算出最合适的板坯尺寸。
(1)确定每块板坯生产多少块钢板
(2)计算出母版的数量，不要忘记尺寸偏差 (3)为了获得需要的钢板数量，选择合适的板坯尺寸，显示出板坯数量
注意以下的生产现场的限制条件
（1）定形道次后最大的板坯长度为4.2 m。
（2）最小的板坯长度应为 1.4 m。
（3）生产线上可停放的最大母板长度为48 m。 （4）在计算时钢的密度为 7.85 t/m3。
塔锥尺寸及坯料计划图如下：
4、轧制程序表：
在所有的轧制程序中（控制轧制或正常轧制），板坯首先沿长度方向进行轧制。一个“定形”道次的压下量为固定的25 mm。 然后板坯旋转 90° 轧制到要求的宽度。在宽度达到要求后，此时的厚度为展宽厚度。
控制轧制时，钢板在两个轧制阶段之间需待温一段时间。在待温期间，如果轧机处于闲置状态，生产效率将大幅度下降。为了提高生产效率，我们可以在第一块钢板待温时，轧制另一块钢板，即所谓“交叉轧制”。
假设条件及简化过程
模拟轧制中采用了一些简化 过程和近似值。包括：
热膨胀忽略不计。
控制轧制中的展宽厚度必须大于待温厚度。
控制轧制中的出炉温度为1200 °C，而目标待温终了温度为 850 °C.
除了轧机的极限条件必须考虑外，其它的影响条件可忽略。
假设电机存在瞬间的温度回升。
你看到的板坯/钢板的尺寸比例可能与实际不同。
各个阶段的温降速率是一个平均值，且此值保持不变。
试验报告给出的是一个近似值，并不十分精确。
根据前面的选择，计算机会自动生成轧制程序，塔锥的轧制程序图如下：
5、完成上述步骤后，就可以开始轧制了，先从加热炉中送出钢坯，经过高压水除鳞机除磷，在到中厚板轧机进行轧制，粗轧精轧（中间待温温度为850度）后轧边，再加速淬火，经过平整后再到冷床上去冷却，冷却完后再经过切头剪，最后轧制出钢板。轧制过程如下图所示：
四、实验结果：
通过参数的确定和轧制过程的模拟，得到钢板的一系列性能指数，下图依次所示的为塔锥、过渡段、水下部分的轧制过程模拟结果： 塔锥结果：
过渡段结果：
水下部分结果：
五、分析讨论
屈服强度：433Mpa 极限抗拉强度：456Mpa 伸长率：27% 轧制工艺：控制轧制
钢板待温厚度与成品厚度比率：3.6:1 待温终了温度：859度 终轧温度：780度
产量：64.300/85.630=75.1%
在轧制过程中，很容易出问题，如：如果两块板轧制间隙时间控制得不合理，过短则会使两半相撞，过长则会降低产量；如果没选择好钢板待温厚度和成品厚度比率、钢坯化学成分，控制好待温终了温度，则会影响钢板的屈服强度，极限抗拉强度及伸长率。
实训二
中厚板轧制工艺参数设计模拟
一、实训目的
掌握中厚板轧制制度
二、实训原理
此模拟演示了中厚板产品从接受订单到生产完成中的工艺制度确定过程。模拟中可以选择生产五种不同的产品。生产每一种产品时，必须先选择合适的成分和板坯尺寸。然后确定一些关键的工艺参数，产生工艺制度草案。随之进行被选择产品的模拟生产过程。
三、实训步骤
1、选择一个准备生产的订单：
2、根据所选的订单来设计钢坯的化学成分：
选择如下图所示：
3、根据钢板尺寸、宽度、厚度及三个原则（
1、宽展率应为1:1.3-1.8。
2、普通中厚板的压下量应大于6.5:1，高强度中厚板压下量大于10:1。
3、板坯长度应介于2.5m和4.9m之间。）可确定出钢板体积及板坯长度。 计算得：钢板体积=0.9804m3 板坯长度=2,624m
4、确定板坯出炉温度：
（1）若所设置的温度过低，如下图所示：
（2）若所设置的温度过高，如下图所示：
（3）所设置温度合适时，如下图所示：
5、设置中间待温时轧坯的厚度：
（1）若所设置厚度过小，若下图所示：
（2）若所设置厚度过大，若下图所示：
（3）所设置厚度合适时，如下图所示：
6、设置冷却速度：
（1）若设置冷却速度过小，如下图所示：
（2）若设置冷却速度过大，如下图所示：
（3）所设置冷却速度合适时，如下图所示：
7、选择轧机，根据所选的轧机确定轧制规程，如下图所示：
8、开始轧制：
轧制流程：钢坯、除磷、粗轧、精轧、切边、加速淬火冷却、冷床、切头尾、入库
四、实验结果：
五、分析讨论
X70—用于低温条件下的线管钢
钢板尺寸：12000mm*4300mm*19mm 板坯尺寸：2624mm*2450mm*305mm 韧性要求：-20度巴特利落锤撕裂试验
出炉温度：1180度
待温厚度：95mm 冷却速率：23度/秒
在轧制过程中，易出现的问题：
1、在设置板坯再加热温度时，如板坯温度过低，轧机轧制能力不够；冶金成分可能未均匀扩散。如板坯过热，合金成分可能被氧化并形成氧化铁皮，过多的氧化铁皮将消耗更多的能源，此外过热的钢坯刚性减弱，在加热炉内滑道上易头部下垂，导致以后传送的困难。只有在选择的温度在正确的范围内，板坯处于可轧制温度，合金成分才会的均匀扩散。
2、在设置中间待温时轧坯的厚度时，若厚度过小，在此厚度待温时，轧后钢板的再结晶应变达不到要求，导致最终产品的韧性尤其是低温韧性降低；若厚度过大，在此厚度待温时，轧后钢板的应变过大，此外冷却到再结晶结束温度一下需要比较长的待温时间。只有在适当的厚度时，在此待温厚度将使钢板得到适当的再结晶应变并获得良好的综合性能，尤其是断裂韧性。
3、在设置冷却速度时，若速度过慢，则钢板达不到要求的强度；若太快，中厚板随着厚度的不同，性能和显微组织中有马氏体生成，所以钢板的韧性下降。只有选择了正确的冷却速度，中厚板将获得需要的性能。
实训三
型钢轧制过程模拟
一、实训目的
掌握型钢轧制过程
二、实训原理
在型钢轧制模拟中，将一块大方坯轧制成工字钢。为实现此轧制过程，需从加热炉内取出钢坯并将其运送到粗轧机。然后操作界面自动转换到粗轧机，然后可根据屏幕显现的轧制程序表移动并翻转钢坯进行轧制。轧制结束后，界面将自动回到原生产线界面视图，应将轧件经过切头剪后运送到REF (粗轧-轧边-终轧) 机架，并完成最后成品轧制过程。要求：应在规定的时间内完成工字钢的生产过程。
三、实训步骤
1、从加热炉中取出钢坯，其断面积为并将其运送到粗轧机：
2、进入粗轧机界面，根据屏幕显示的轧制程序表移动并翻转钢坯进行轧制：其步骤如下：
（1） 先翻转立着轧制，移动到对准P1，待P1变绿，则可以从P1进去进行第一道次轧制，P1=285mm
（2）依然在P1进行可逆轧制，P1=255mm （3）翻转平着轧制，移动到对准F1，待F1变绿，进入F1进行轧制，F1=162mm （4）依然在F1进行可逆轧制，F1=122mm （5）翻转立着轧制，移动到对准P1，待P1变绿，则可以从P1进行轧制，P1=265mm (6)在P1进行可逆轧制，P1=255mm （7）翻转平着轧制，移动到对准F1，待F1变绿，进入F1进行轧制，F1=65mm （8）依然在F1进行可逆轧制，F1=15mm （9）翻转立着轧制，移动到对准P2，待P2变绿，则可以从P2进行轧制，P2=265mm （10）在P2进行可逆轧制，P2=255mm （11）翻转平着轧制，移动到对准F1，待F1变绿，进入F1进行轧制，F1=15mm （12）依然在F1进行可逆轧制，F1=10mm （13）从这道次开始钢板不需再翻转，从F2进行轧制，F2=40mm （14）依然在F2进行可逆轧制，F2=15mm （15）继续从F2入进行轧制，F2=10mm （16）从F3如进行轧制，F3=15mm （17）最后从F3入进行最后一道次轧制，F3=10mm 其图如下：
粗轧过程结束，返回到生产线：
3、切头剪：由于经过轧制后钢板的头尾部会不平整，且其组织性能达不到要求，必须切去。
4、REF轧机：(粗轧机,轧边机,终轧机)机架是万能钢梁轧制的终轧道次。需精确设计这三个连轧机架的轧制制度，确保生产出最终的工字钢。
5、经过剪切后得到最终结果：
四、实训结果
五、分析讨论
型钢轧制模拟过程的目标时间规定为，在目标时间范围内。
轧制过程中容易出现的问题：
1、
2、
3、
，而实际所用时间为：在粗轧机轧制时，如果还在轧制时就翻钢，则容易使刚断裂。必须使指示速度箭头停止时才进行翻钢。
在轧制时需F或P变绿时再进行轧制，如调得不好，则会耽误时间，影响最终的实际所用时间。
轧件经过 REF 轧机成功轧制一道次后将自动停止。需要使用轧件速度控制器再次运送轧件进行下一道次轧制。
