大、中型型材及复杂断面型材生产

大、中型型材及复杂断面型材生产2026/7/1329.1初轧开坯按老式的炼钢生产体系布局，一个大型钢铁联合企业，应该是板材、型材和管材都能生产。初轧厂是整个生产体系的咽喉，在老式的钢铁生产体系初轧的地位是非常重要的。而连铸技术成熟之后，由于各工业先进国家的连铸比已经逐步达到95％以上，有些国家甚至达到了100％。我国连铸比已经达到90％以上。传统的初轧开坯生产已成为历史。2026/7/133老式的钢铁生产体系2026/7/1349.1初轧开坯自20世纪80年代起，世界上就没有新建过大型初轧机，我国宝钢的初轧机是世界上最后建设的一台大型板坯和管坯初轧机。目前轧制普通钢材的绝大多数都使用连铸坯，只有在用连铸法浇铸有困难时，才用钢锭经初轧轧成钢坯。例如生产超出规定压缩比的极厚、极大钢材；生产高合金钢等特殊钢坯，用连铸法还难以保证质量。2026/7/1359.2凸缘型钢的轧制H型钢和工字钢钢轨2026/7/1369.2凸缘型钢的轧制一、H型钢和工字钢（1）特性及用途H型钢是断面形状类似于大写拉丁字母H的一种经济断面型材；万能钢梁宽边（缘）工字钢平行边（翼缘）工字钢H型钢的横断面通常分成为腰部和边部两部分，有时也称为腹板和翼缘。2026/7/137

H型钢和普通工字钢的区别

2026/7/138一、H型钢和工字钢（1）特性及用途H型钢的边部内侧与外侧平行或接近于平行，边的端部呈直角，因此得名平行边工字钢。与腰部同样高度的普通工字钢相比，H型钢的腰部厚度小，边部宽度大，因此又得名宽边工字钢。

2026/7/139一、H型钢和工字钢形状特点：腰薄、边宽、翼缘平行、边端呈直角，断面高度和边宽之比较小，断面形状和尺寸合理，与等高度、相同重量的工字钢相比，其惯性矩及力学性能要优越得多。不论是承受弯曲力矩、压力负荷、偏心负荷都显示出它的优越性能，可较普通工字钢大大提高承载能力。采用Ｈ型钢在建筑上可使构件质量减轻30%～60%，用在桥梁上可减轻质量15%～20%，一般结构可减轻10%～25%。2026/7/1310一、H型钢和工字钢由于其边部内侧与外侧平行，边端呈直角，便于拼装组合成各种构件，即美观又大方，还可节约焊接和铆接工作量达25%左右，大大加快工程的建设速度，缩短工期。2026/7/1311一、H型钢和工字钢用途各种民用和工业建筑结构；各种大跨度的工业厂房和现代化高层建筑；要求承载能力大、截面稳定性好、跨度大的大型桥梁；重型设备；高速公路；舰船骨架；矿山支护；地基处理和堤坝工程；各种机械零件。2026/7/1312一、H型钢和工字钢产量目前，在发达国家，大型型钢大部分被H型钢所代替，特别是主要产钢国家的H型钢产量占钢材总量的4％～8％;我国仅占0.4%;日本是世界上H型钢产量最高的国家，H型钢占型钢产量的50％左右，而普通工字钢产量占型钢产量的2.3%。2026/7/1313二、H型钢分类按产品边宽分类宽边H型钢：边宽b≥腰高h中边H型钢：边宽b≥腰高h的1/2窄边H型钢：边宽b≤腰高h的1/2按用途分类H型钢梁：以窄边H型钢作为梁材（其高度与腿宽之比为2:1~3:1）故又有梁型H型钢H型钢柱：宽边H型钢作为柱材（其高度与腿宽之比为1:1）。柱型H型钢之称。H型钢桩：厚边H型钢梁：有时将平行腿槽钢和平行边T字钢也列入H型钢的范围2026/7/1314主要规格和种类2026/7/1315二、H型钢分类按尺寸规格分类大号H型钢

：将腰高在700mm以上的产品称为大号H型钢中号H型钢

：腰高在300~700mm的产品称为中号H型钢小号H型钢：腰高小于300mm的产品称为小号H型钢按生产方式分类焊接H型钢轧制H型钢2026/7/1316三、生产方法焊接法它是将厚度合适的带钢裁成合适的宽度，在连续式焊接机组上将边部和腰部焊接在一起。

优点：可以生产各种难以轧制的H型钢断面，生产操作灵活，适合小批量、多品种的市场需求。缺点：焊接H型钢金属消耗大，生产的经济效益低，不易保证产品性能均匀。

2026/7/1317焊接H型钢采用焊接方法生产：H型钢的断面模数超过10000时，用轧制方法生产不经济。断面模数不算大，但断面是不对称的，如两腿具有不同的长度或不同的厚度等。2026/7/1318生产工艺：连续式工艺流程（以钢卷为原料）：钢带纵切→开卷→打坡口→定位→焊接→矫直→剪切→包装连续式工艺大多采用高频焊接，其产量大约为2～5万t/a，它可以生产高度为200～500mm的窄边、中边及宽边H型钢、T型钢、L型钢等，其焊速可达30m/min。2026/7/1319间断式工艺流程（以钢板为原料）：切割下料→干燥喷丸→预弯→对正预焊→喂进焊接→翻转再焊→切成定尺→矫直→标志防锈→包装间断式工艺：大多采用埋弧焊接，其产量约为1～3万t/a，它可以生产高度为200～1500mm的各种宽度的H型钢、T型钢等，其焊速可达1.8m/min左右。2026/7/13202026/7/1321三、生产方法轧制法H型钢在万能孔型中轧制;H型钢的腰部在上下水平辊之间进行轧制，边部则在水平辊侧面和立辊之间使其同时轧制成形；在万能机架后设置轧边端机，俗称轧边机，以便加工边端并控制边宽；将万能轧机和边端机组成一组可逆连轧机，使轧件往复轧制若干次，或者是将几架万能轧机和1~2架轧边端机组成一组连轧机组，每道次施加相应的压下量，将坯料轧成所需规格形状和尺寸的产品。2026/7/1322用万能轧机轧制H型钢（a)万能－轧边端可逆连轧；(b)万能粗轧孔；(c)轧边端孔；(d)万能成品孔1－水平辊；2－轧边端辊；3－立辊；4－水平辊2026/7/1323三、生产方法轧制法在轧件边部，由于水平辊侧面与轧件之间有滑动，故轧辊磨损比较大。为了保证轧辊重车后的轧辊能恢复原来的形状，除万能成品孔型外，上下水平辊的侧面及其相应的立辊表面都有3°~10°的倾角，即万能粗轧机和中轧机的立辊是双圆锥形。成品万能孔型，又称万能精轧孔，其水平辊侧面与水平辊轴线垂直或有很小的倾角，一般在0°~0.3°，立辊呈圆柱状。

2026/7/1324侧壁斜度y:垂直的侧壁是没有的作用：形成喇叭口引导轧件进入孔型，出轧槽不易缠辊，利于脱槽。有宽展余地，防止耳子，共用性好。增加轧辊寿命，重车量与斜度的关系：△D=2a/sinφ。异形孔中可以增大侧压量△hc=△hzsinφ2026/7/1325四、H型钢的生产工艺过程2026/7/1326四、H型钢的生产工艺过程一般小号H型钢多选用方坯，大号H型钢多选用异形坯，方坯和异形坯可用连铸坯，也可由初轧直接供给。钢坯在经过精整和称重后，装入步进式加热炉中加热到1200～1250℃出炉，步进式炉大多数采用双绝热滑轨和轴流式烧嘴，可对不同规格钢坯提供最佳的温度控制，并节约燃料。2026/7/1327四、H型钢的生产工艺过程钢坯出炉后，高压水除鳞，然后被送入开坯机轧制。开坯机一般为两辊可逆式轧机，在开坯机上需要轧制7～13道左右，然后轧件被送往热锯切头尾。再把轧件送入万能粗轧机轧制，一般轧制数道后送入万能精轧机，轧一道最后成形。再次切去头尾，并按定货要求把轧件切成定尺长度再送往冷床冷却；由于H型钢腿厚与腰厚之比较大，若采用平放，容易因腰腿冷却进度不一致，造成腰部波浪，故一般多采用立冷（工工

）。（H型钢控冷）2026/7/1328H型钢生产工艺2026/7/13292026/7/13302026/7/1331五、H型钢孔型设计H型钢轧制方法：在二辊式轧机上轧出异形坯，在四辊万能轧机上精轧；用连铸异形坯，在二辊开坯机和四辊万能轧机上进行精轧。万能轧机的孔型设计则包括辊型设计和压下规程设计两部分。辊型设计包括以下内容：（1）水平辊直径与立辊直径的选择。水平辊直径取决于所轧H型钢的边宽度b。b值大，水平辊直径大，立辊辊身也长。立辊直径的大小取决于轧辊强度。2026/7/1332五、H型钢孔型设计

辊型设计包括以下内容：（2）水平辊和立辊辊身长度设计。水平辊辊身取决于产品的腰高，立辊辊身长取决于产品的边宽。（3）水平辊侧面斜度和立辊辊面锥度的确定。水平辊侧面斜度和立辊辊面锥度是一致的，成品前的万能孔型通常为4～8°，成品孔型一般取0～15′。2026/7/1333五、H型钢孔型设计

压下规程设计使轧件腰部和边部的延伸相等或接近相等。若腰部的延伸系数比边部的延伸系数大得多，则腰部将会出波浪；若二者相反，则边部将出波浪或导致腰裂。若腰部的延伸系数与边部的延伸系数相差很大时，可能使边部和腰部分开，完全不能轧制。2026/7/1334钢轨高速铁路第一代：200km/h第二代：300km/h第三代：350km/h实验车速：515km/h

高速铁路线路：小坡度0.8%~3.5%；线路曲线采用大半径，2500~8000m各国高铁单车平均时速德国232公里/h日本243公里/h法国277公里/h中国350公里/h2026/7/13352026/7/1336现代化铁路对钢轨的要求普遍采用重型断面钢轨法国：≥160km/h，50kg/m，60kg/m德国：≥200km/h，54-65kg/m；≥250km/h，70kg/m前苏联：≥140km/h，65kg/m普遍采用无缝线路采用焊接长轨：现在焊轨厂将钢轨焊成250m长轨，送到轨排厂预装上轨枕，再用轨排运输车上的设备变行走边铺设。我国占30%。2026/7/1337钢轨的起源及演变

铁路运输是在16～17世纪由马车运输发展起来的。钢轨最早的形式是木质轨。大约1767年出现铸铁轨,标志钢轨的开始。当时这种铸铁轨实际上是一块仅有1.5m长的铸铁板。蒸汽机作为动力牵引货车和客车，推动了铁路运输和钢轨的发展。英国人乔治·史蒂文森在1829年他设计出了被称为“火箭”的机车。2026/7/1338乔治·史蒂文森发明的“火箭”机车

2026/7/1339钢轨的起源及演变

从1767年以后一直到大约1830年，人们一直是生产、使用铸铁轨，这种铸铁轨大多为T字形状，车轮在轨头突缘的限制下可防止下道。1831年波·奥·奥埃伯设计出单重18kg工字形轨，其断面轮廓已接近我们现代钢轨。在这之后又有人设计出U形断面轨和其他形状轨，但这些断面轨均在行车实贱中逐步被淘汰。到1858年，钢轨的形状基本固定下来，即工字形面，那时的钢轨单重达38kg。2026/7/1340钢轨的起源及演变

1865年美国首先用轧制方法生产了钢轨，当时轧制的钢轨单重为22.6kg。从那时起直到现在，经历了130余年，钢轨断面形状几经修改变化，但基本上保持了1865年所设计的工字形断面形状。由于机车动力的扩大，钢轨断面尺寸随之不断增加。从1865年最初单重22.6kg，到1900年45.2kg，再到1930年59.2kg轨1947年以后设计了70.1kg重型轨。2026/7/13412026/7/1342钢轨1840年出现钢轨的轧制生产。我国的钢轨生产是从1894年开始的，由湖北汉阳铁厂生产。当时曾生产了从29.8kg/m到42.16kg/m的各种断面钢轨。新中国后，先后兴建了鞍钢大型厂、武钢大型厂、包钢轨粱厂和攀钢轨梁厂等。这些厂经过多年现代化改造，现已形成钢轨生产能力达950万t/a。从1967年，重钢、鞍钢和包钢开始进行钢轨全长淬火实验研究，攀钢于1980年建成我国第一条电加热钢轨全长淬火生产作业线，1998年又建成余热全长淬火生产线。2026/7/1343钢轨概况钢轨的横截面积可分为轨头、轨腰和轨底；规格表示：以每米长的重量表示；品种：普通钢轨的重量范围为5～78kg/m，起重机轨重可达120kg/m。轻轨：30kg/m以下的钢轨，短途、轻载、低速专线重轨:30kg/m以上，长途、重载、高速电车轨、吊车轨、常用的钢轨规格有9、12、15、22、30、38、43、50、60、75kg/m。2、钢轨生产工艺－重轨2026/7/1344钢轨使用缺陷孔裂

擦伤

轨底破碎

轨头磨耗剥离

2026/7/1345对钢轨的要求大断面钢轨更高的强韧性：合金化热处理三高：高纯净度、高尺寸精度、高平直度三精：精炼、精轧、精整U71Mn和U75V2026/7/1346表1高速铁路用重轨钢的化学成分及性能2026/7/13472、钢轨生产工艺－重轨2026/7/1348钢轨的四流方坯连铸钢轨的转炉冶炼现代化钢轨冶炼工艺流程为：生铁脱硫预处理——氧气顶吹转炉冶炼——除渣处理——LF炉外精炼——真空脱气——连铸2026/7/13492、钢轨生产工艺－重轨钢轨轧制工艺流程：连铸坯——步进式加热炉——高压水除鳞——万能轧机轧制——钢轨热预弯——复合矫直——平直度在线检测——涡流探伤——超声波探伤——外观检查——锯切、端头精加工——入库。2026/7/1350重轨的轧制方法两辊轧制法（采用箱形－帽形－轨形孔型系统）直轧法斜轧法万能孔型法（采用万能轧机轧制）上下对称轧制。轧件尺寸精确，轧件内部残余应力小，轨底加工好，轧机调整灵活）轧后冷却自然空冷：无氢冶炼，冷床上冷却。缓冷：除此之外，为了去氢，避免白点发生。2、钢轨生产工艺－重轨2026/7/1351采用万能轧机轧制钢轨2026/7/1352轧后冷却自然空冷：为使轧件冷却均匀，防止由于重轨头、底温度不均产生收缩弯曲，影响矫直质量，重轨在上冷床时要求侧卧，使相邻重轨头、底相接，冷却至200℃以下时，方可吊下冷却床进行矫直。矫直温度要求低于100℃。缓冷：重轨在冷床上冷却至磁性转变点温度以下，便由侧卧翻正，吊往缓冷坑。重轨入坑温度一般为550~600℃，每排重轨间用隔铁隔开，以保证缓冷均匀，重轨装满缓冷坑后立即加盖盖好，缓冷时间一般为5~6h，待坑温降至300℃左右揭盖，然后在坑内仍停留1.5h，以减少可能产生的温度应力，重轨出坑后在100℃温度以下进行矫直。2、钢轨生产工艺－重轨2026/7/1353钢轨热预弯2026/7/1354钢轨热预弯：可减少残余应力和矫直噪音2026/7/1355轨端淬火淬火工艺：将重轨两端80~100mm长的一段放在感应加热器内快速加热至880~920℃，然后喷冷却水淬火至450~480℃，再利用自身余热回火，从而得到均匀的索氏体组织，使重轨端部得到所要求的力学性能。2、钢轨生产工艺－重轨2026/7/1356钢轨全长淬火轧后余热淬火：轧后余热淬火的设备置于重轨轧制生产线上，并利用终轧后的温度对重轨进行淬火，该工艺生产效率高，成本低并且占地面积小。但要求生产节奏稳定，并能够根据来料的温度波动自动调节淬火时间和用水量，以保证得到稳定的组织和性能，淬火后轧件利用自身余热回火，要求在冷床上均匀冷却，然后矫直、钻眼、检查、入库。2、钢轨生产工艺－重轨2026/7/1357钢轨全长淬火重新加热淬火：电感应加热火焰加热淬火介质：水、汽水混合物、油重轨重新加热淬火可以在单独的淬火生产线上进行，生产组织比较灵活，但需要有中间仓库，再加热设备和淬火前后的处理设备，能耗较高，占地面积和投资均较大。由于重轨轨头全长淬火时，重轨受热不均要产生纵向弯曲，故有时在淬火前将其反向预弯，有时采用夹持防弯装置，或在淬火冷却后重新矫直。轨端加工：铣头、钻眼等。2、钢轨生产工艺－重轨2026/7/1358钢轨平立复合矫直2026/7/1359

轧制钢轨的孔型系统2026/7/13609.3大型型材轧机的典型布置形式串列式粗轧机为一台或两台二辊可逆式开坯机(简称BD机)，中轧机是一组万能一轧边端一万能3机架可逆连轧机组（简称UEU机组）或者是一组或两组万能一轧边端可逆连轧机组（简称UE机组），精轧机是一台成品万能轧机（简称Uf轧机）

开坯机连轧机组成品万能轧机2026/7/13619.3大型型材轧机的典型布置形式横列式横列式大型型钢轧机以一列式和两列式最多。一列式布置的机架一般是三辊轧机。两列式布置，其BD机一般为两辊可逆开坯机，第二列的轧机为三辊轧机。2026/7/13629.3大型型材轧机的典型布置形式半连续式在万能连轧机组前有一台或两台二辊可逆开坯机，万能连轧机由5～9架万能轧机（U）和2～3架轧边端机（E）组成，万能轧机数目较多时，则分成两组。2026/7/13639.4二辊孔型与四辊万能孔型轧制凸缘型钢的区别一、凸缘型钢的轧制特点及使用万能孔型轧制凸缘型钢的优点1、二辊孔型轧法轧制凸缘型钢的轧法及轧不出凸缘型钢的原因

困难在于轧出薄而且高的边部，只有采用带开闭口边的孔型，这种孔型存在的问题如下：（1）除腰部外，孔型横断面上各处变形程度不同；（2）轧件的边部必须带有一定的斜度，不能轧出内外侧均无斜度的平行边；2026/7/13642026/7/1365横列轧机16号工宇钢的直轧孔型系统2026/7/13662026/7/1367二辊孔型轧法问题（3）轧辊消耗大，其原因一是辊环直径大，二是斜度小时轧辊的车削量大，三是辊面上线速度差大；（4）动力消耗大；（5）产品尺寸精度低；（6）轧制效率低，对轧边部来说，两道才能顶一道；（7）闭口边的楔卡使轧件边宽拉缩严重。2026/7/1368难以轧出平行边、宽边的薄腰H型钢的原因：

（1）由于孔型的侧壁不能无斜度－－轧不出平行边；

（2）辊径差太