軋制工藝潤滑原理、技術與應用

前言

作為金屬塑性加工摩擦學的一個重要組成部分，軋制過程摩擦、磨損與潤滑問題也是金屬軋制理論與實踐的基本研究課題。在金屬軋制過程中采用工藝潤滑可以有效地減小摩擦、降低軋制壓力、控制磨損和改善軋材表面質(zhì)量，符合當前冶金企業(yè)節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)及保護環(huán)境的發(fā)展方向。以鋼鐵生產(chǎn)為例：采用軋制工藝潤滑后，噸鋼能耗可降低5％～10％；金屬損耗減少15％～20％；表面缺陷率降低30％～50％；成材率提高0.5 ％～1.0％；同時還能夠降低酸液消耗與冷卻水消耗。2003年中國鋼鐵產(chǎn)量達到2億噸，銅鋁加工材600萬噸?？梢灶A見，開展軋制工藝潤滑的研究與應用工作其效果是巨大的。據(jù)中國機械工程學會統(tǒng)計，在冶金企業(yè)開展摩擦、磨損及潤滑的研究與應用工作的投入產(chǎn)出比為1：76。這其中有20％的收益只需要普及和應用現(xiàn)有的摩擦、磨損及潤滑理論與技術就可獲得。為此在作者1992年編寫的《塑性加工摩擦與潤滑》講義與2002年編寫的《材料成型摩擦與潤滑》講義的基礎上，結合10年來在中南大學、北京科技大學為本科生與研究生講授這門課程的經(jīng)驗體會以及多年來在該領域的科研工作，著重從軋制原理及工藝和工藝潤滑劑使用與管理兩方面相結合的角度論述軋制工藝潤滑理論及應用。為此，結合金屬軋制過程中的摩擦、磨損、工藝潤滑等摩擦學相關問題，論述了軋制工藝潤滑劑基本類型、作用機理以及對軋制過程的影響，包括最新的軋制潤滑理論，如混合潤滑和邊界潤滑，以期指導工藝潤滑劑的正確使用和保證軋制工藝潤滑效果。針對國內(nèi)外金屬軋制生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀，闡述了工藝潤滑理論與技術在板帶鋼及有色金屬軋制生產(chǎn)中的應用。另外還涉及工藝潤滑系統(tǒng)的循環(huán)過濾及環(huán)境保護問題。本書力圖反映近二十年來軋制工藝潤滑的最新研究成果和最新技術，促進工藝潤滑技術在軋制生產(chǎn)中的應用，以達到提高軋制產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)能降耗的目的。希望借此為開端進一步深入研究材料成形過程中的摩擦、磨損與潤滑問題。由于編者水平有限和時間倉促，不足之處在所難免，懇請讀者批評指正，今后準備不斷補充和修改。最后還要感謝在本書撰寫過程中給予指導和支持的北京科技大學胡正寰院士、康永林教授、謝建新教授及本研究室的其他同仁的幫助。

內(nèi)容概要

　　《軋制工藝潤滑原理、技術與應用(第2版)》將軋制原理與工藝和潤滑原理與效果緊密結合起來，論述了軋制工藝潤滑理論體系、相關技術和應用領域，詳細闡述了軋制過程中摩擦、磨損與潤滑的相互關系，論述了軋制工藝潤滑劑的成分類型、作用機理以及對軋制過程的影響，包括最新的軋制潤滑理論，如混合潤滑、邊界潤滑和軋制表面粗糙化，以期指導工藝潤滑劑的正確使用和保證工藝潤滑效果。書中列舉了工藝潤滑技術在鋼鐵和有色金屬軋制生產(chǎn)中的應用以及存在的問題和解決措施。另外，還介紹了工藝潤滑系統(tǒng)的循環(huán)過濾及環(huán)境保護問題?！盾堉乒に嚌櫥?、技術與應用(第2版)》力圖反映20多年來軋制工藝潤滑研究的新成果、新技術和新領域，以促進工藝潤滑技術在軋制過程中的應用?！　　盾堉乒に嚌櫥怼⒓夹g與應用(第2版)》可供從事工藝潤滑劑研究與應用的技術人員以及從事金屬板帶材生產(chǎn)的技術人員閱讀或作為培訓教材，同時也可以作為高等院校冶金、機械、材料加工、石油化工等專業(yè)的本科生、研究生的教學參考書。

作者簡介

孫建林，1963年4月出生于河南省鄭州市，中南工業(yè)大學（現(xiàn)中南大學）金屬塑性加工專業(yè)工學博士，美國University 0f TexasatArlingon高級訪問學者，現(xiàn)為北京科技大學材料科學與工程學院材料加工專業(yè)教授，博士生導師，中國科學院精密銅管工程研究中心技術委員會委員，北京金屬學會壓力加工分會委員兼秘書，Society 0f Tribologists and Lubrication Engirleers會員。近20年以來，一直從事金屬加工工藝與工藝潤滑技術的研究工作，承擔了國家973、863，教育部、省市以及廠校協(xié)作等多項研究與應用項目，并負責建立了工藝潤滑研究室，研發(fā)的多種工藝潤滑劑已經(jīng)應用于工業(yè)生產(chǎn)。獲部級科技進步二等獎1項，國家發(fā)明專利3項。共發(fā)表金屬加工工藝、潤滑技術和潤滑劑等方一面的研究論文100余篇，出版學術專著和教材4部。

書籍目錄

1 緒論1.1 軋制過程摩擦磨損特點1.1.1 軋制過程摩擦的特點1.1.2 影響摩擦的因素1.1.3 軋制過程中的磨損1.1.4 影響磨損的因素1.2 軋制過程工藝潤滑的作用1.2.1 軋制工藝潤滑的發(fā)展過程1.2.2 軋制工藝潤滑的作用1.3 軋制工藝潤滑與節(jié)能環(huán)保1.3.1 節(jié)能降耗1.3.2 環(huán)境保護參考文獻2 板帶材軋制原理2.1 軋制變形區(qū)及相關參數(shù)2.2 軋制過程的軋件咬入與穩(wěn)定軋制2.2.1 軋件咬入條件2.2.2 穩(wěn)定軋制2.2.3 改善咬入的措施2.3 軋制過程的金屬變形2.3.1 前滑與后滑2.3.2 前滑的計算及影響因素2.3.3 寬展及影響因素2.4 軋制壓力、軋制力矩和功率2.4.1 軋制壓力2.4.2 摩擦對軋制壓力的影響2.4.3 最小可軋厚度2.4.4 軋制力矩與主電機功率2.5 連續(xù)軋制2.5.1 連軋基本特征2.5.2 摩擦對連軋穩(wěn)定性的影響參考文獻3 軋制產(chǎn)品與工藝3.1 軋制產(chǎn)品品種、用途與技術要求3.1.1 板帶鋼產(chǎn)品3.1.2 有色金屬及其合金3.2 熱軋板帶鋼及工藝3.2.1 中厚板熱軋工藝3.2.2 薄板帶熱軋工藝3.3 冷軋板帶鋼及工藝3.3.1 冷軋工藝特點3.3.2 冷軋工藝過程3.3.3 典型板帶鋼冷軋工藝3.4 有色金屬板帶箔材生產(chǎn)3.4.1 鑄錠3.4.2 熱軋3.4.3 冷軋3.4.4 坯料與產(chǎn)品熱處理3.5 板帶材軋機3.5.1 板帶材軋機的類型3.5.2 新型軋機參考文獻4 軋制工藝潤滑劑4.1 軋制工藝潤滑劑的基本功能4.2 油基潤滑劑4.2.1 礦物油4.2.2 動植物油4.2.3 合成油4.3 乳化液4.3.1 乳化劑4.3.2 乳化液的組成4.3.3 乳化液的制備4.3.4 乳化液的使用性能4.4 固體潤滑劑4.4.1 石墨4.4.2 二硫化鉬4.4.3 其他固體潤滑劑4.4.4 固體納米粒子4.5 潤滑劑的理化性能及其評價4.5.1 黏度4.5.2 密度4.5.3 閃點4.5.4 傾點與凝點4.5.5 餾程4.5.6 酸值4.5.7 碘值4.5.8 水溶性酸堿4.5.9 皂化值4.5.10水分4.5.11 灰分4.5.12 殘?zhí)浚?.5.13 機械雜質(zhì)4.5.14 硫含量4.5.15 芳烴含量4.5.16 腐蝕性4.6 潤滑劑的流變4.6.1 潤滑油黏度與壓力的關系4.6.2 潤滑油黏度與溫度的關系4.6.3 潤滑油密度與壓力、溫度的關系參考文獻5 軋制工藝潤滑劑中添加劑5.1 添加劑的分類5.2 添加劑的作用機理5.2.1 抗氧劑5.2.2 油性劑5.2.3 極壓劑5.2.4 防銹劑5.2.5 清凈分散劑5.2.6 防腐殺菌劑5.3 添加劑的作用效果及影響因素5.3.1 溫度影響5.3.2 添加劑類型5.4 軋制工藝潤滑劑常用添加劑5.4.1 軋制乳化液5.4.2 軋制油5.4.3 添加劑分析與測定5.5 環(huán)境友好潤滑劑5.5.1 清潔生產(chǎn)5.5.2 環(huán)境友好潤滑劑參考文獻6 工藝潤滑理論6.1 軋制潤滑狀態(tài)6.1.1 流體潤滑6.1.2 混合潤滑6.1.3 邊界潤滑6.1.4 潤滑狀態(tài)的判別6.2 流體潤滑6.2.1 軋制變形區(qū)分析6.2.2 模型計算與分析6.2.3 實驗結果6.3 混合潤滑6.3.1 平均流動方程6.3.2 軋制混合因子的提出6.3.3 入口膜厚計算與實驗結果分析6.3.4 混合潤滑變形區(qū)6.4 邊界潤滑6.4.1 邊界吸附膜的形成6.4.2 邊界潤滑模型6.4.3 吸附膜的潤滑作用機理6.5 潤滑軋制金屬表面塑性粗糙化6.5.1 金屬變形與表面粗糙化6.5.2 潤滑軋制時表面粗糙化6.5.3 軋制過程表面粗糙化的控制參考文獻7 鋼軋制工藝潤滑應用7.1 板帶鋼熱軋工藝潤滑7.1.1 熱軋工藝潤滑的主要作用7.1.2 熱軋工藝潤滑機理7.1.3 熱軋工藝潤滑劑7.1.4 熱軋工藝潤滑對力能參數(shù)的影響7.1.5 工藝潤滑對帶鋼表面質(zhì)量的影響7.1.6 工藝潤滑對軋輥磨損的影響……8 有色金屬板帶箔軋制工藝潤滑9 工藝潤滑系統(tǒng)裝置與潤滑劑管理10 工藝潤滑劑與軋制潤滑效果的評價方法術語索引

章節(jié)摘錄

插圖：軋制是在軋機旋轉的軋輥之間改變金屬的斷面形狀與尺寸，同時控制其組織狀態(tài)和性能的金屬塑性加工方法。軋制是金屬發(fā)生連續(xù)塑性變形的過程，其生產(chǎn)效率高，因此是應用最廣泛的塑性加工方法。軋制產(chǎn)品占所有塑性加工產(chǎn)品的90％以上。鋼鐵、有色金屬、某些稀有金屬以及它們的合金均可以采用軋制進行加工。軋制除能改變金屬形狀及尺寸外，還可以改善鑄錠和連鑄坯的初始鑄態(tài)組織，細化晶粒，改善相的組成和分布狀態(tài)，因而能提高產(chǎn)品性能。按照軋輥的配置方式和旋轉方向、軋件的運動方式以及產(chǎn)品的形狀，軋制方式主要有縱軋、橫軋和斜軋。根據(jù)軋制過程中金屬的加工硬化、回復和再結晶的程度不同，軋制分為熱軋、冷軋和溫軋。按軋制品種不同，軋制可分為坯料軋制（初軋）、板帶箔材軋制（板帶箔材生產(chǎn)）、型材和線材軋制（型材和線材生產(chǎn)）、管材軋制（管材生產(chǎn)）以及特殊形狀材的軋制，如周期斷面軋制、車輪輪箍軋制等。按軋機的分布形式，板帶材軋制分為單機架、雙機架、半連續(xù)式和連續(xù)式軋制。型鋼和線材軋制可分為一列式、二列式、多列式、順列跟蹤式、棋盤式、半連續(xù)式和連續(xù)式軋制（型材軋機）。軋制是冶金企業(yè)生產(chǎn)鋼材和有色金屬材的主要加工方法。鋼材軋制生產(chǎn)系統(tǒng)見圖1-1。系統(tǒng)的主要產(chǎn)品包括厚鋼板、帶鋼、薄板、鍍鋅和鍍錫板等，常用型鋼如方鋼、圓鋼、扁鋼、角鋼、工字鋼、槽鋼等；專用型鋼如鋼軌、鋼樁、球扁鋼、窗框鋼等，以及異形斷面型鋼，周期斷面或特殊斷面型鋼；鋼管包括圓管及部分異形鋼管及變斷面管。有色金屬材主要有板、帶、箔材及各種管、棒、型、線材。由于軋制過程軋件是通過與軋輥之間的摩擦曳人輥縫的，摩擦既是保證軋制過程順利進行的條件，同時摩擦又導致軋制壓力增加，軋輥磨損加劇，并惡化軋后制品的表面質(zhì)量，因此必須采用工藝潤滑。就金屬軋制生產(chǎn)與技術而言，近年來主要呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：（1）軋制理論與技術研究取得明顯進步，并在軋制生產(chǎn)中迅速得到應用；（2）軋制生產(chǎn)過程連續(xù)化、自動化、高速化以及專業(yè)化和靈活化；（3）薄板坯連鑄連軋與薄帶鑄軋技術廣泛應用；（4）板厚、板寬與板形控制技術進一步發(fā)展；（5）軋制過程組織性能預測與控制技術開始實際應用；（6）軋制過程表面質(zhì)量、組織性能與尺寸形狀的在線檢測與控制；（7）新一代控軋控冷技術取得了突破性進展；（8）軋制過程環(huán)保和高效減摩、抗磨與潤滑技術日益成熟；（9）軋制生產(chǎn)節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)技術受到廣泛重視和應用。

編輯推薦

《軋制工藝潤滑原理、技術與應用(第2版)》是由冶金工業(yè)出版社出版的。

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