华北理工轧钢工艺学课件第3章 型材生产

*Ⅹ第三章型材生产3.1型材生产特点用途及典型产品3.2型材轧机规格、轧制工艺和轧机布置3.3大中型型钢生产新技术与新工艺*

前已述及，型材产量在工业发达国占30%左右，我国占50~60%。中国各大钢铁企业纷纷调整了产业结构，上马板带钢生产线，这是不是意味着型材不重要了或型钢厂下马呢？不是的，由于型材品种繁多，规格齐全，用途广泛，在很多领域里都是不可替代的，且生产方式是最经济的，现在板带钢需求，是由于国家政策调整，基础设施建设力度加大，以及汽车工业的发展所致。

Ⅹ绪论*而现阶段型材生产存在的主要问题是：①经济断面型钢，如H型钢和轻型薄壁型钢等品种的市场开发缓慢；②型材品种数远远低于工业先进国家；③装备水平落后的企业所占的比例过大。

Ⅹ绪论*一、型材的生产特点

1.品种规格多：

目前以达万种以上，少数专用轧机生产，大多数型材轧机多品种，多规格生产。2.断面形状差异大：

如工、槽、Z、H型钢、钢轨，不仅断面形状大而且相互之间差异很大，其孔型设计和轧制生产都有其特殊性。3.断面形状复杂：Ⅹ3.1型材生产特点用途及典型产品在轧制过程中各部分金属变形不均匀，断面各处温度不均，轧辊摩擦也不均匀，轧件尺寸难以精确计算，轧机调整和导卫装置安装复杂，故复杂断面型材的连轧技术发展缓慢。*4.轧机结构和轧机布置多种多样

结构形式上：

二辊式、三辊、四辊、万能式、45°轧机、悬臂式轧机等轧机布置：

横列式、顺序式轧机、半连续式、连续式轧机等Ⅹ3.1型材生产特点用途及典型产品*二、型材的分类、用途及市场对型材的要求1.分类及用途

品种尺寸范围/mm用途H型钢高度*宽度，宽边500*500，中边900*300，窄边600*200土木建筑，矿山支护，桥梁，车辆，机械工程Ⅹ3.1型材生产特点用途及典型产品球扁钢宽*厚度，180*9~250*12船舰钢轨附件单重，6~60kg/m钢轨垫板，接头夹板异型材车辆，机械工程，窗框等*Ⅹ钢板桩有效高度，U型500，Z型400，直线型500。Z字钢：以腰部的高度表示，如腰高300mm，表示为Z300港口，堤坝，工程围堰钢轨单重，重轨30~78kg/m，轻轨5~30kg/m起重轨120kg/m铁路，起重机工字钢高度*宽度，100*68~630*180，以腰高的1/10来表示，N010～N063土木建筑，矿山支护，桥梁，车辆，机械工程槽钢高度*宽度，50*37~400*104以腰高的1／10表示，N05～N040同上角钢高度*宽度，等边20*20~200*200，不等边25*16~200*125，边长的1/10土木建筑，铁塔，桥梁，车辆，船舰矿用钢工字钢，槽帮钢支护，矿山运输T型钢高度*宽度，150*40~300*150，以腿宽表示，T20～T400

土木建筑，铁塔，桥梁，车辆，船舰3.1型材生产特点用途及典型产品*2.市场对型材的要求：总的形式是要求越来越严格。

1）建筑用材：⑴提高强度，如常用建筑螺纹钢筋要求抗拉强度为400~500MPa，而最新要求是600~1000MPa。⑵增加功能：如具有耐火性能，耐腐蚀性能等，唐山地区要求抗震性能Ⅹ

2）钢板桩（用在港口、堤坝、工程围堰）：耐腐蚀性

3）铁路用材：要适应高速重载的要求，要求重轨高尺寸精度，高平直度，具有良好的组织性能和焊接性能，耐磨3.1型材生产特点用途及典型产品*Ⅹ4）造船用材：良好的焊接性能和耐腐蚀性能5）各个部门都要求使用高效经济断面钢材,从尺寸上说，要求型材轻型薄壁，并可以充分发挥其形状效能

3.1型材生产特点用途及典型产品*三、典型产品1.H型钢工字钢成H型。腿内侧平直，腿端呈直角。h-腰高d-腰厚b-边宽（腿宽）t-边厚Ⅹ3.1型材生产特点用途及典型产品图3-1H型钢和普通工字钢的区别*1）与同样高度的普通工字钢相比，H型钢腰部厚度小，边部宽度大，又叫宽边工字钢，优点：（1）截面模数大，强度高，常用于要求承载能力大，截面稳定性好的大型桥梁，高层建筑，重型设计，高速公路等。（2）重量轻，节约金属（3）边部内侧与外侧平直，边部呈直角。便于拼装组合成各种构件，提高生产效率。Ⅹ3.1型材生产特点用途及典型产品*（1）万能辊轧机，水平辊主动。左右两个立辊被动（以保证减速相等）腰部在水平辊间轧制，边部在水平辊侧面与立辊间使其同时成形，未能对边端部施以压下，用轧边机对端边以压下并限制腿高。（2）在腿部压下时，由于水平辊与轧件之间有滑动。轧辊的摩损比较大。为此，使上下水平辊的侧面以及相应的立辊表面呈3~10`的倾角。为修正腿的角度，配置万能精轧机。其立辊表面水平的水平辊侧面垂直或有很小的倾角0~0.3`Ⅹ2）H型钢轧制3.1型材生产特点用途及典型产品*Ⅹ3.1型材生产特点用途及典型产品*Ⅹ3.1型材生产特点用途及典型产品*1902年德国建成世界第一台带旋转立辊和单独设置轧边端机的H型钢轧机。1970年出现了连续式万能轧机，提高了生产效率。到2000年，世界上约有上百套万能型钢轧机。不仅生产H型钢。还可轧制钢轨，槽钢，角钢等。日本是H型钢产量和用量最大的国家。我国H型钢生产始于70年代，包钢轨梁厂用二辊轧机+立辊生产少量H型钢，以满足国内建设急需。国产轧制H型钢生成于1991年在马鞍山钢铁公司。1998年马鞍山从德国引进代表国际先进水平的现代化H型钢轧机，1998年莱芜钢铁总厂从日本引进。Ⅹ3）H型钢的发展3.1型材生产特点用途及典型产品*2.钢轨1）钢轨的规格以每米长单重表示

重轨>30kg/m铁路钢轨的横截面分为轨头、轨腰和轨底。3.1型材生产特点用途及典型产品

轻轨<30kg/m主要用于矿山、森林、盐场*2）重轨生产的发展：（1）轨底宽度、轨腰高度增加（提高重轨的抗弯截面模数）（2）单重增加：70kg/m以上，起重轨达到128kg/m（3）长度增加：达100m/根，以减少钢轨接头附件和车轮磨损（4）新材料（低合金钢轨）热处理提高强韧性、耐磨性、提高使用寿命3.1型材生产特点用途及典型产品3.1型材生产特点用途及典型产品*3.1型材生产特点用途及典型产品*（1）两辊孔型法：（常规法）由一个梯形孔、三个帽形孔和五个轨形孔组成（只靠水平辊压下，对钢轨头部和底部仅进行间接压下，变形率低、孔型易磨损，轧机刚度差）。轨头踏面形状难以保证、断面形状不对称、轨高和轨底的精度较差、轨头和轨底的加工量小，尺寸精度差。Ⅹ3）钢轨的轧制3.1型材生产特点用途及典型产品*（2）万能轧法：产品质量好（头底均有压下，变形大，产品表面光滑，尺寸精确）、轧辊磨损少、生产率高，产量提高1.8倍、导卫装置设计简单，易于安装、轧辊孔型设计简单，投资少，生产费用低，既能轧制钢轨，又能轧制Ｈ型钢。

Ⅹ（3）万能轧法基本原理：在控制轨腰、轨底和轨头厚度的同时，在四个垂直方向上给轧件施加了大的压下量。延伸系数相当大，每道次在1.25～1.4之间。3.1型材生产特点用途及典型产品3.1型材生产特点用途及典型产品*3.1型材生产特点用途及典型产品*3.1型材生产特点用途及典型产品*3.1型材生产特点用途及典型产品*3.1型材生产特点用途及典型产品*4）钢轨轧后处理（1）冷却：①自然空冷：当炼钢厂采用无氢冶炼方法时，可直接在冷床上冷却②缓冷：钢轨中含氢时，在冷却至500~600℃，进缓冷坑缓冷以消除“白点”（2）矫直：矫直温度<100℃（3）淬火：火车车轮在通过重轨接头处会产生较大的振动和冲击，因此要求轨端有足够的强度，韧性和耐磨性Ⅹ3.1型材生产特点用途及典型产品*轨端淬火→钢轨全长淬火现在为适应高速重载列车运行线路和弯道，隧道等特殊地段的要求钢轨全长淬火以提高整根重轨头部的强度，韧性和耐磨性。Ⅹ淬火后:重轨头部呈索氏体组织，有一定的淬透深度。轧后余热淬火：轧后利用余热喷水然后回火重新加热淬火：轧后冷却后，高频感应加热（火焰加热）到880~920℃然后喷水至450~480℃回火。3.1型材生产特点用途及典型产品（4）铣头：钻眼（钢轨附件连接）（5）探伤：全自动超声探伤，安装在矫直机后面*3.1型材生产特点用途及典型产品*一、轧机命名原则，轧机尺寸和轧机形式1.命名型钢轧机以轧辊名义直径命名（或传动轧辊的人字齿轮节圆直径）如：Ф650型材轧机、鞍钢的功勋轧机1150初轧机Ⅹ3.2型材轧机规格、轧制工艺和轧机布置*3.2型材轧机规格、轧制工艺和轧机布置可逆式750轧机3.2型材轧机规格、轧制工艺和轧机布置*Ⅹ3.2型材轧机规格、轧制工艺和轧机布置2.轧机尺寸：按轧辊直径的不同将轧机分类650以上称为大型轧机，850以上为轨粱轧机，

300以下称为小型轧机或者线材轧机，其他称为中型轧机。*Ⅹ3.2型材轧机规格、轧制工艺和轧机布置3.轧机形式：二辊，三辊，万能式*二、型材轧制工艺1.原料准备及清理检查一般用肉眼，火焰清理。用连铸坯轧制普通型钢一般不必检查和清理，从这个角度说，易实现连铸连轧

2.加热采用进步式加热炉、推钢式加热炉（介绍其优缺点）Ⅹ3.2型材轧机规格、轧制工艺和轧机布置*1）步进式：加热均匀、能耗小、加热坯料范围广建造费用高、不易维护Ⅹ2）推钢式：加热不均，易出黑印、能耗大、不适于加热断面小的坯料及圆形坯料、建造费用低、易维护3.2型材轧机规格、轧制工艺和轧机布置*2）中轧：进一步缩小轧件尺寸，接近成品尺寸

3）精轧：保证产品的尺寸精度，变形小、延伸量较小Ⅹ1）粗轧：轧制温度高、大压下，减小断面尺寸，将坯料轧成中轧需要的中间坯

3.轧制3.2型材轧机规格、轧制工艺和轧机布置4）现代化的型钢生产对轧制过程有以下要求（1）一种规格的坯料在粗轧阶段轧成多种尺寸规格的中间坯。生产的成品尺寸规格灵活，多方位满足市场需求，企业开拓市场能力强*Ⅹ3.2型材轧机规格、轧制工艺和轧机布置（2）对于异型材（复杂断面）：在中轧和精轧阶段尽量多使用万能孔型和多辊孔型，容易单独调整轧件断面上各部分的压下量，减少轧辊的不均匀磨损，提高尺寸精度和轧辊利用率（3）到20世纪来，在两辊孔型中进行异型材的连轧孔在理论和实践上尚未完全解决，日本提到的型钢连轧，主要指用万能轧机轧制H型钢（4）使用上一般要求低温韧性好和具有良好的可焊接性①材质上要求碳量低，需要控制化学成分并控轧控冷②低温加热低温轧制（细化晶粒，提高材料的机械性能）③精轧后水冷*

4.精整1）传统：热锯切定尺、切头尾→冷却→矫直工艺2）新式：长尺冷却→长尺矫直→冷锯锯切（提高轧件平直度，减少矫直盲区，提高产品定尺率）（提高冷床能力，使用效率）Ⅹ3.2型材轧机规格、轧制工艺和轧机布置*三、型材轧机的典型布置形式1.大型型钢轧机的典型布置形式Ⅹ3.2型材轧机规格、轧制工艺和轧机布置1）串列式图10-9串列式大型型钢轧机的典型布置*2）横列式什么是横列式：一台电机传动，横向排列的几架轧机以一列或两列最多。(a)二列式（b）一列式Ⅹ（若在多列横列式布置的轧机中再装1~2架万能轧机，则具有更大的市场竞争力）3.2型材轧机规格、轧制工艺和轧机布置*3）半连续式大型型钢半连续式布置的轧机多见于万能连轧机，粗轧一台（或二台）二辊可逆开坯机，精轧为万能连轧机由5~9架万能轧机（U）和2~3架轧边端（E）组成Ⅹ3.2型材轧机规格、轧制工艺和轧机布置*2.中型型钢轧机的典型布置形式1）横列式优点：厂房的长度短、设备简单、造价低、操作方便；便于生产断面形状复杂的产品；产品灵活、适于小批量、多品种产品生产缺点：㈠产品尺寸精度不高。①横列式轧机换辊一般在机架上部进行。故多采用开口式或半闭口式机架②每架排列的孔型数目较多，辊身较长，轧机刚度不高影响产品尺寸精度Ⅹ3.2型材轧机规格、轧制工艺和轧机布置*2）顺列式轧机单独传动每架只轧一道，不形成连轧。优点：⑴每架可单独调速，使轧机能力得以充分发挥，提高生产能力。⑵每架只轧一道，辊身短，可采用闭式机架轧机刚度大，产品尺寸精度高。Ⅹ㈢不便于实现自动化，用一个电机带动数架轧机，各架轧机的转速不能单独调整（粗轧咬入希望v低，精轧轧件长，为保证终轧温度和减少轧件头尾温度，希望v高）㈡轧件需要横移和翻钢，故尺寸受限制；间隙时间长，温降大，壁厚受限制，不适合生产薄壁产品。3.2型材轧机规格、轧制工艺和轧机布置*⑶各架轧机相互不干扰，自动化、机械化程度高，调整方便。缺点：⑴轧机布置分散，轧机距离远，厂房长度大，温降较大，（比横式小），不适合生产小型或薄壁产品。Ⅹ⑵机架数目多，投资多⑶机架相隔较远，调整不便为弥补上述缺点可采取顺列布置，可逆或者往复轧制，从而减少机架数和厂房长度3.2型材轧机规格、