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1、冶金设备型钢轧机1第四章 型钢轧机一、型钢品种与分类一、型钢品种与分类 型型钢钢生生产产历历史史悠悠久久，品品种种规规格格繁繁多多，用用途途广广泛泛，在在轧轧钢钢生生产产中中占占有有非非常常重重要要的的位位置置。据据统统计计，各各类类形形状状的的型型钢钢有有1500多多种种，尺尺寸寸规规格格达达3900多多个个。在在我我国国型型钢钢被被广广泛泛地地应应用用在在能能源源、交交通通、农农田田水水利利、房房屋屋建建筑筑等等基基本本建建设设中中。在我国占钢材总产量的在我国占钢材总产量的50左右。左右。4-1、型钢生产概述、型钢生产概述冶金设备型钢轧机2 1、型钢按用途可以分成两大类：常用型钢和专门用途
2、型钢。、型钢按用途可以分成两大类：常用型钢和专门用途型钢。常用型钢有方钢、圆钢、扁钢、工字钢、槽钢、角钢、常用型钢有方钢、圆钢、扁钢、工字钢、槽钢、角钢、H型钢等，型钢等，其断面形状如图所示。其断面形状如图所示。图 4-1 常用型钢1、方钢；2、圆钢；3、扁钢；4、六角钢；5、不等边角钢；6、等边角钢；7、槽钢；8、工字钢；9、Z形钢。冶金设备型钢轧机3图 4-2 专门用途型钢1、轻轨；2、重轨；3、窗料钢；4、槽形弹簧扁钢；5、窗框钢；6、钢椿；7、炉蓖钢；8、矿用支承钢；9、汽车轮辋钢；10、车轮压条钢；11、履带齿片钢；12、垫板钢；13、三棱钢；14、楔形钢；15、月牙钢；16、椭圆钢
3、；17、菱形钢。专专门门用用途途型型钢钢主主要要包包括括钢钢轨轨及及用用于于汽汽车车和和拖拖拉拉机机制制造造业业、建建筑筑业业、机机车车车车辆辆制制造造业业及及其其它它国国民民经经济济领领域域中中，专专门门用用途途型型钢钢断断面面形形状状如如图图4-2所示。所示。冶金设备型钢轧机42、按断面形状和变形的复杂程度可以分为：、按断面形状和变形的复杂程度可以分为：简单断面型钢简单断面型钢，如方钢、，如方钢、圆钢、扁钢、六角钢、角钢等；圆钢、扁钢、六角钢、角钢等；复杂断面型钢复杂断面型钢，如钢轨、工字钢、，如钢轨、工字钢、H型钢、钢椿等。型钢、钢椿等。3、按产品规格可以分为：大型材、中小型材和线材。、
4、按产品规格可以分为：大型材、中小型材和线材。4、按生产方法可以分为：热轧型钢、冷弯型钢、焊接型钢和用特殊方、按生产方法可以分为：热轧型钢、冷弯型钢、焊接型钢和用特殊方法生产的型钢，如火车车轮、轮箍、钢球等。法生产的型钢，如火车车轮、轮箍、钢球等。5、按供货方式可分为型材和线材。一般以直条方式供货的习惯上称型、按供货方式可分为型材和线材。一般以直条方式供货的习惯上称型材，以盘卷方式供货的一般称线材。材，以盘卷方式供货的一般称线材。冶金设备型钢轧机5表 4-1 常见的型钢规格范围序号名 称规格定义法规格范围（mm或号）1方 钢按边长，毫米52502圆 钢按直径，毫米52503六 角 钢按对边距离，
5、毫米81004扁 钢按宽度厚度，毫米（12200）（460）5等边角钢按腿长的厘米数称号2256不等边角钢同上2.5/1.625/167工 字 钢按高度的厘米数称号10638槽 钢同上5409H 型 钢按腰高腿宽，毫米10050120045010轻 轨按1米长的重量称号，公斤524kg11重 轨同上3375kg冶金设备型钢轧机6二、型钢轧机的分类二、型钢轧机的分类 型钢轧机按照其用途及生产产品的规格可以分为轨梁大型、中小型钢轧机按照其用途及生产产品的规格可以分为轨梁大型、中小型及线材轧机三大类。型及线材轧机三大类。按照轧机布置形式分为横列式、纵列式、布棋式和连续式。按照轧机布置形式分为横列式、
6、纵列式、布棋式和连续式。各种轧机的轧辊的公称直径及产品规格范围如表各种轧机的轧辊的公称直径及产品规格范围如表4-2所示。所示。冶金设备型钢轧机7轧机种类轧机型式轧辊公称直径（mm）产品范围轨梁、大型轧机万能钢梁轧机8501355万能钢梁：100501200450重轨：75kg横列式大型、轨梁轧机650950方、圆钢：80250；重轨：3875kg；工字钢：1465；槽钢：1640；角钢：1625。跟踪式大型轧机550750方、圆钢：60150；工、槽钢：12.620；角钢：7.515。中小型轧机横列式中型轧机400650方、圆钢：38100；轻轨：1124kg；工字钢：1016；槽钢：816；
7、角钢：6.312.6。连续式中型轧机400650圆钢：40120；工、槽钢：820；角钢：6.312.6。横列式小型轧机250350圆钢：838；槽钢：56.3；轻轨：8kg；角钢：26.3。半连续式小型轧机250350圆钢：1048；槽钢：56.3；轻轨：815kg；角钢：2.56.3。连续式小型轧机250350同上线材轧机横列式线材轧机1802806.59，盘重3060kg半连续式线材轧机1503005.59，盘重60150kg连续式线材轧机150300512，盘重3002500kg高速线材轧机150300526，盘重2000kg以上表4-2 型钢轧机分类冶金设备型钢轧机8三三 型钢产品的
8、主要技术要求型钢产品的主要技术要求图4-3 H型钢断面形状及尺寸 由由于于型型钢钢产产品品的的断断面面形形状状、规规格格多多种种多多样样，并并且且其其用用途途也也千千差差万万别别，所所以以其其技技术术要要求求也也不不尽尽相相同同。但但从从整整体体上上看看，对对于于所所有有型型钢钢产产品品都都要要从从尺尺寸寸精精度度、表表面面质质量量及及机械性能机械性能等三个方面来要求。等三个方面来要求。1、尺尺寸寸精精度度：对对于于简简单单断断面面型型钢钢产产品品，其其尺尺寸寸精精度度只只要要求求其其公公称称尺尺寸寸的的精精确确性性，它它将将直直接接影影响响到到结结构构件件的的强强度度和和金金属属的的节节约约
9、。对对于于复复杂杂断断面面形形状状的的型型钢钢产产品品如如H型型钢钢，其其尺尺寸寸精精度度既既包包括括公公称称尺尺寸寸的的精精确确性性，还包括其形状的完美性。还包括其形状的完美性。H型钢断面形状及各部分尺寸如图型钢断面形状及各部分尺寸如图4-3。在热轧在热轧H型钢的标准中，对型钢的标准中，对H型钢不仅规定了尺寸（型钢不仅规定了尺寸（）公公差差，还还规规定定了了形形状状公公差差，如如翼翼缘缘斜斜度度、腹腹板板中中心心偏偏移移量量、腹腹板板翘翘曲曲、断断面面斜斜度度等等，这这样样，既既可可以以保保证证产产品品的的尺尺寸寸精精度度，又又能能保保证证其形状的完美。其形状的完美。冶金设备型钢轧机92、表
10、表面面质质量量：虽虽然然热热轧轧型型钢钢的的表表面面质质量量要要求求远远低低于于对对钢钢板板的的表表面面要要求求，但但亦亦不不允允许许热热轧轧型型钢钢产产品品表表面面有有过过多多的的氧氧化化铁铁皮皮和和裂裂纹纹等等，这这将将直直接接影影响响型型钢钢产产品品的的使使用用性性能能。对对于于冷冷弯弯型型钢钢，由由于于是是以以热热轧轧或或冷冷轧轧带带卷卷为为原原料料，所所以以表表面面质质量量要要求求较较为为严严格格，表表面面不不得得有有气气泡泡、裂裂纹纹、结结疤疤、折折叠叠、夹夹杂杂以以及及压压入入的的氧氧化化铁铁皮皮，如如有有特特殊殊用用途途，其其表面质量可以根据用户要求进行加工。表面质量可以根据用
11、户要求进行加工。3、机机械械性性能能：型型钢钢的的机机械械性性能能将将直直接接关关系系到到结结构构件件的的刚刚度度和和强强度度，是是一一个个极极其其重重要要的的技技术术指指标标，影影响响型型材材的的机机械械性性能能的的主主要要因因素素有有钢钢水水纯纯净净度度、化化学学成成分分的的波波动动及及轧轧后后的的热热处处理理工工艺艺，这这些些因因素素针针对对不不同产品有不同的要求。同产品有不同的要求。冶金设备型钢轧机10四、四、型钢生产的一般方法型钢生产的一般方法 型型钢钢的的生生产产方方法法有有热热轧轧、焊焊接接和和冷冷弯弯等等几几种种，其其中中热热轧轧型型钢钢具具有有效效率率高高，能能耗耗少少，成成
12、本本低低，适适用用于于大大规规模模生生产产等等优优点点，成成为为型型钢钢生生产产的的主要方法。主要方法。1、型钢的热轧生产、型钢的热轧生产 型钢的热轧生产主要有孔型法和万能法两种。型钢的热轧生产主要有孔型法和万能法两种。孔孔型型法法是是生生产产简简单单断断面面型型材材的的主主要要方方法法。我我国国目目前前除除H型型钢钢外外的的所所有有热热轧轧型型钢钢产产品品都都是是采采用用孔孔型型法法生生产产的的。这这种种方方法法一一般般是是在在二二辊辊或或三三辊辊轧轧机机上上，用用在在两两个个轧轧辊辊的的辊辊身身上上车车削削的的轧轧槽槽所所形形成成的的孔孔型型对对金金属属进进行行轧轧制。制。1）、孔型法）、
13、孔型法 冶金设备型钢轧机11n 轧制型钢的孔型系统按照形状可以分为两大类：轧制型钢的孔型系统按照形状可以分为两大类：（1）简简单单断断面面孔孔型型：包包括括箱箱形形孔孔型型、菱菱形形孔孔型型、六六角角孔孔型型、椭椭圆圆孔孔型、方孔型、圆孔型。型、方孔型、圆孔型。（2）异异型型断断面面孔孔型型：一一般般有有工工字字形形孔孔型型、槽槽形形孔孔型型、轨轨形形孔孔型型、T字字形孔型等，如图形孔型等，如图4-4所示。所示。图 44 孔型按形状分类a、箱形孔型；b、菱形孔型；c、六角孔型；d、椭圆孔型；e、圆孔型；f、方孔型；g、六边形孔型；h、工字形孔型；i、槽形孔型；j、角形孔型；k、轨形孔型；l、T
14、字形孔型冶金设备型钢轧机12 孔孔型型法法轧轧制制所所采采用用的的孔孔型型都都是是由由一一对对轧轧辊辊上上刻刻槽槽所所组组成成的的，所所以以在在同同一一孔孔型型中中，轧轧辊辊直直径径有有明明显显的的变变化化，这这样样，轧轧槽槽内内沿沿轧轧辊辊直直径径方方向向各各点点的的线线速速度度有有明明显显的的差差异异，尤尤其其是是轧轧制制异异型型断断面面型型材材时时，使使用用闭闭口口孔孔型型或或对对角角孔孔型型，速速度度差差更更大大，并并且且型型材材的的形形状状不不对对称称，压压下下量量分分配配不不均均匀匀，使得孔型内金属产生附加流动，导致轧制能耗增加，孔型局部磨损严重。使得孔型内金属产生附加流动，导致轧
15、制能耗增加，孔型局部磨损严重。目目前前，用用孔孔型型法法生生产产型型材材的的孔孔型型系系统统设设计计，经经验验因因素素尚尚占占重重要要地地位位。这这种种生生产产方方法法需需在在轧轧辊辊上上车车削削轧轧槽槽，轧轧槽槽都都存存在在斜斜度度，目目的的是是使使轧轧件件易易于于正正确确进进入入孔孔型型，又又有有利利于于轧轧件件脱脱槽槽；并并且且，使使轧轧辊辊重重磨磨后后能能恢恢复复孔孔型型原原有有尺尺寸寸，延延长长轧轧辊辊的的使使用用寿寿命命，另另外外，侧侧壁壁斜斜度度大大，侧侧压压量量大大，有有利利于于轧轧件件的的延延伸伸；但但轧轧槽槽的的斜斜度度就就使使得得用用孔孔型型法法无无法法生生产产出出内内外
16、外侧侧平平行行的的经经济济断断面面型型材材，特特别别是是刻刻槽槽深深度度受受轧轧辊辊强强度度的的限限制制，宽宽翼翼缘缘的的工工字字钢钢亦亦无法生产。无法生产。n 孔型轧制法的优缺点孔型轧制法的优缺点冶金设备型钢轧机132）.万能轧制法万能轧制法 图 4-6 万能辊系配置 万万能能轧轧制制法法是是1902年年在在卢卢森森堡堡的的Arbed工工厂厂，从从轧轧制制平平行行翼翼缘缘工工字字钢（由于其形状象英文字母钢（由于其形状象英文字母H，故称，故称H型钢）开始发展起来的。型钢）开始发展起来的。万万能能轧轧制制法法的的孔孔型型是是由由三三个个或或三三个个以以上上轧轧辊辊所所围围成成，故故亦亦称称多多辊
17、辊轧轧法法。这这种种方方法法多多用用于于生生产产H型型钢钢、平平行行腿腿槽槽钢钢及及钢钢轨轨（T字字钢钢一一般般由由H型钢剖分得到）。轧制型钢剖分得到）。轧制H型钢时，其轧辊配置如图型钢时，其轧辊配置如图4-6所示。所示。冶金设备型钢轧机14 孔孔型型由由布布置置在在同同一一铅铅垂垂面面的的上上、下下水水平平辊辊和和左左、右右立立辊辊组组成成。四四个个轧轧辊辊可可以以在在两两个个方方向向上上加加工工所所要要求求的的H型型钢钢的的断断面面尺尺寸寸，实实现现水水平平和和垂垂直方向的同时压下。直方向的同时压下。这种万能轧制法的特点是：这种万能轧制法的特点是：轧轧件件与与轧轧辊辊之之间间相相对对滑滑动
18、动小小，避避免免了了钢钢材材表表面面开开裂裂，钢钢材材表表面面质质量得到了改善；量得到了改善；万万能能法法孔孔型型速速度度差差较较小小，孔孔型型各各部部位位磨磨损损均均匀匀，轧轧制制尺尺寸寸稳稳定定，尺尺寸寸精精度度比比孔孔型型法法高高30%以以上上。由由于于孔孔型型磨磨损损均均匀匀,轧轧辊辊消消耗耗低低，据据资资料料统统计计，每每吨吨钢钢材材轧轧辊辊消消耗耗比比孔孔型型法法降降低低约约2公公斤斤，并并且且轧轧辊辊的的共共用用性增加；性增加；由由于于金金属属变变形形均均匀匀，轧轧件件的的残残余余应应力力减减小小，提提高高了了轧轧材材的的机机械械性性能；能；可可以以用用较较小小的的辊辊径径轧轧制
19、制较较大大规规格格的的型型材材，尤尤其其是是可可以以生生产产孔孔型型法法无法生产的经济断面型材，如无法生产的经济断面型材，如H型钢，从而扩大了产品品种范围。型钢，从而扩大了产品品种范围。n 孔型布置及其特点孔型布置及其特点冶金设备型钢轧机15 近近20年来，先进工业国家均采用万能法生产工、槽钢。国内万能法年来，先进工业国家均采用万能法生产工、槽钢。国内万能法生产才刚刚起步，随着科学技术的发展，孔型法生产异型断面型材将有生产才刚刚起步，随着科学技术的发展，孔型法生产异型断面型材将有相当一部分被万能法所取代。相当一部分被万能法所取代。应应用用高高频频焊焊接接方方法法生生产产经经济济断断面面结结构构
20、型型钢钢是是60年年代代发发展展起起来来的的一一种种多多能能高高效效的的生生产产方方法法，一一般般生生产产用用热热轧轧法法无无法法生生产产的的型型材材，如如腰腰腿腿厚厚度度差差很很大大的的型型材材，厚厚度度小小于于2mm的的型型材材或或腰腰腿腿材材质质不不一一致致的的型型材材。目目前前，焊焊接接成成形形法法主主要要用用于于生生产产大大规规格格（高高度度大大于于600mm）的的异异型型型型钢钢，高高度度大于大于1米的米的H型钢一般用焊接方法生产。型钢一般用焊接方法生产。焊焊接接方方法法生生产产型型材材一一般般以以热热轧轧钢钢板板或或热热轧轧带带钢钢为为原原料料，因因此此其其结结构构件的成本比热轧
21、型材高，但结构件重量可以减轻件的成本比热轧型材高，但结构件重量可以减轻10左右。左右。2、型钢的焊接生产、型钢的焊接生产主要型式：直缝焊管（主要型式：直缝焊管（ERW）、螺旋焊管、螺旋焊管、UOE焊管焊管冶金设备型钢轧机16 冷冷弯弯型型钢钢是是金金属属板板材材在在冷冷状状态态下下加加工工成成各各种种形形状状的的型型钢钢，可可以以在在冷拔机组、弯曲压下机组或辊式弯曲成型机组上加工。冷拔机组、弯曲压下机组或辊式弯曲成型机组上加工。用用这这种种方方法法可可以以生生产产热热轧轧法法无无法法生生产产的的各各种种轻轻型型型型材材，是是带带材材深深加加工工的的一一个个重重要要领领域域。冷冷弯弯成成型型技技
22、术术自自20世世纪纪初初在在世世界界各各国国获获得得长长足足进进步步，到到80年年代代，仅仅美美国国已已有有18000条条生生产产线线，年年产产冷冷弯弯型型钢钢350余余万万吨吨。我我国国从从50年年代代末末开开始始建建设设冷冷弯弯机机组组，到到1982年年，年年产产量量仅仅为为1.6万万吨吨。近近10年年来来，国国民民经经济济建建设设对对钢钢材材的的品品种种、产产量量和和质质量量提提出出了了新新的的要要求求，冷冷弯弯型型钢钢生生产产取取得得了了较较大大的的发发展展，迄迄今今已已有有100余余套套冷冷弯机组，年生产能力达弯机组，年生产能力达150万吨，共万吨，共1000余种品种规格。余种品种规
23、格。3、冷弯型钢生产、冷弯型钢生产冶金设备型钢轧机17 冷冷弯弯型型钢钢的的原原料料是是热热轧轧钢钢卷卷或或冷冷轧轧带带钢钢，也也可可以以用用钢钢板板，原原料料的的尺尺寸寸范范围围厚厚度度从从0.1mm到到25.4mm，宽宽度度从从10mm到到2500mm，最最常常用用的的是厚度在是厚度在3mm以下，宽度在以下，宽度在600mm以下的带钢。以下的带钢。原原料料的的材材质质可可以以是是碳碳素素结结构构钢钢、优优质质碳碳素素结结构构钢钢、低低合合金金结结构构钢钢及及不不锈锈钢钢。一一般般采采用用含含碳碳量量在在0.2%以以下下的的低低碳碳钢钢，如如果果含含碳碳量量较较高高，必必须须经经过过退退火火
24、处处理理，否否则则成成型型时时容容易易产产生生裂裂纹纹；含含碳碳量量达达到到0.9%以以后后，既既使使经过退火处理也不能进行冷弯成型加工。经过退火处理也不能进行冷弯成型加工。冷冷弯弯型型钢钢的的品品种种规规格格繁繁多多，并并且且可可以以使使结结构构件件的的重重量量减减轻轻1520%，因因此此被被广广泛泛应应用用于于建建筑筑、汽汽车车制制造造、矿矿山山机机械械制制造造、农农业业及及轻轻工工机机械械制制造造、造造船船、交交通通运运输输、仪仪器器仪仪表表、民民用用电电器器等等各各个个领领域域，在在我我国国国国民民经济发展中起着重要作用。经济发展中起着重要作用。冶金设备型钢轧机18 尽尽管管冷冷弯弯型
25、型钢钢品品种种繁繁多多，应应用用广广泛泛，但但其其冷冷弯弯成成型型过过程程非非常常复复杂杂，具具有有明明显显的的几几何何非非线线性性、物物理理非非线线性性和和边边界界条条件件非非线线性性。因因此此，迄迄今今为为止止，冷冷弯弯技技术术仍仍主主要要基基于于生生产产经经验验，依依赖赖试试错错法法（Trial and Error）获获取取工工艺艺规规律律；并并且且冷冷弯弯型型钢钢是是以以热热轧轧或或冷冷轧轧板板为为原原料料，其其成成本本远远远远高高于于热热轧轧型型钢钢；而而万万能能轧轧制制技技术术的的不不断断提提高高，热热轧轧异异型型断断面面型型材材向向轻轻型型薄薄壁壁化化方方向向发发展展，因此一部分
26、冷弯型钢被热轧型钢所代替。因此一部分冷弯型钢被热轧型钢所代替。在在冷冷成成型型的的型型材材中中，还还有有一一部部分分冷冷拔拔、冷冷轧轧材材。最最近近几几年年还还发发展展了了冷冷轧轧带带肋肋钢钢筋筋，它它是是以以普普通通低低碳碳钢钢盘盘条条（含含碳碳量量为为0.090.27%）为为原原料料，经经一一道道或或几几道道冷冷拔拔减减径径后后，最最终终一一道道冷冷轧轧成成螺螺纹纹钢钢筋筋，其其强强度度由由普普通通热热轧轧材材的的380MPa提提高高到到500MPa,延延伸伸率率不不低低于于8%。冷冷轧轧带带肋肋钢钢筋筋主主要要用用于于水水电电站站坝坝体体、混混凝凝土土公公路路、机机场场跑跑道道、隧隧道道
27、、混混凝凝土土管管内内钢钢筋筋及及混混凝凝土土梁梁、墙和楼板内的配筋，也可以用作大型载重车辆的腹条。墙和楼板内的配筋，也可以用作大型载重车辆的腹条。冶金设备型钢轧机194-2、型钢主要生产工艺、型钢主要生产工艺4.2.1、大型型钢生产工艺、大型型钢生产工艺 随随着着大大型型异异型型断断面面型型材材的的轻轻型型薄薄壁壁化化，国国外外大大型型材材生生产产已已由由孔孔型型法法过过渡渡为为万万能能法法。近近些些年年，随随着着连连铸铸技技术术的的进进步步和和轧轧制制控控制制手手段段的的提提高高，出出现现了了目目前前世世界界上上生生产产成成本本最最低低的的近近终终形形异异型型坯坯连连铸铸连连轧轧技技术术（
28、Compact Beam Production），简称），简称CBP技术。技术。大型型钢的界定大型型钢的界定 一一般般是是指指80250mm的的方方圆圆钢钢，16号号以以上上的的工工字字钢钢、槽槽钢钢、角角钢钢，100501200mm450mm的的H型型钢钢及及38kg/m以以上上的的钢钢轨轨。其其中中80250mm的的方方圆圆钢钢一一般般是是作作为为中中小小型型轧轧机机的的坯坯料料，所所以以，作作为为大大型型型型钢钢产产品品的的就就是是工工字字钢钢、槽槽钢钢、角角钢钢、H型型钢钢和和钢钢轨轨。随随着着万万能能轧轧制制技技术术的的发发展展，普普通通工工字字钢钢和和槽槽钢钢将将被被H型型钢钢和和
29、平平行行腿腿槽槽钢钢所所代代替替，所所以以，我我们们重点介绍重点介绍H型钢和钢轨的生产。型钢和钢轨的生产。冶金设备型钢轧机20一、一、H型钢的生产型钢的生产 H型钢的特点型钢的特点 H型型钢钢是是在在普普通通工工字字钢钢的的基基础础上上发发展展起起来来的的。工工字字钢钢曾曾经经被被广广泛泛用用在在金金属属结结构构件件中中作作梁梁和和柱柱。作作为为梁梁使使用用时时，我我们们希希望望其其抗抗弯弯断断面面系系数数W尽尽可可能能大大，并并且且重重量量轻轻，即即断断面面面面积积F值值小小，也也就就是是希希望望W/F值值尽尽可可能能大大；作作为为柱柱使使用用时时，因因为为承承受受轴轴向向压压力力，希希望望
30、断断面面的的极极惯惯性性矩矩大大，所所以以增增加加腿腿宽宽。但但由由于于孔孔型型法法生生产产工工字字钢钢腿腿宽宽受受轧轧辊辊直直径径限限制制，并并且且工工字字钢钢内内侧侧有有斜斜度度，不不便便于于连连接接和和组组合合，所所以以人人们们希希望望得得到到宽宽翼翼缘缘的的内内外外侧侧平平行行的的工工字字钢钢。1902年年世世界界上上第第一一架架万万能能轧轧机机在在卢卢森森堡堡的的阿阿尔尔贝贝德德厂厂问问世世，使使人人们们生生产产内内外外侧侧平平行行的的工工字字钢钢（H型型钢钢）的的想想法法成成为为现现实。实。冶金设备型钢轧机21 断断面面金金属属分分配配更更为为合合理理，截截面面系系数数大大，重重量
31、量轻轻，节节省省金金属属。若若以以H型型钢钢取取代代普普通通工工字字钢钢，在在建建筑筑上上可可以以减减轻轻金金属属结结构构重重量量3040%，在在桥桥梁上可以减轻梁上可以减轻1520%，在其它结构上可以减轻，在其它结构上可以减轻1025%。H型型钢钢腿腿部部内内外外侧侧平平行行，腿腿端端部部呈呈直直角角，便便于于组组合合成成各各种种构构件件，与与铆铆焊焊结结构构件件相相比比，可可以以节节约约大大量量的的铆铆钉钉、焊焊条条等等辅辅助助材材料料，可可节节省省铆铆焊焊工作量工作量25%，加快施工进度，降低成本。，加快施工进度，降低成本。由由于于采采用用万万能能法法进进行行轧轧制制，腿腿宽宽、厚厚度度
32、规规格格多多，且且外外形形美美观观，机机械械性性能能好好；并并且且，随随着着万万能能轧轧制制技技术术的的进进步步，可可以以生生产产超超轻轻型型H型型钢钢，其其重量仅为同规格普通重量仅为同规格普通H型钢的型钢的5575%。由由于于H型型钢钢具具有有上上述述优优点点，使使其其被被广广泛泛应应用用于于高高层层建建筑筑、桥桥梁梁、闸闸、坝坝、地下铁路、起重运输、火力发电等工程建设中。地下铁路、起重运输、火力发电等工程建设中。H型钢与普通工字钢相比有如下优点：型钢与普通工字钢相比有如下优点：冶金设备型钢轧机22H型钢的生产工艺型钢的生产工艺 坯料准备加热除鳞轧制热锯切冷却矫直冷锯切测长、喷印检查打捆、堆
33、垛图4-7 H型钢生产工艺流程 1）坯料准备：均采用连铸坯）坯料准备：均采用连铸坯 小于小于300mm的的H型钢：方坯或矩形坯；型钢：方坯或矩形坯；300600mm的的H型钢：异形坯或近终形坯型钢：异形坯或近终形坯；600900mm的的H型钢：板坯。型钢：板坯。2）加热：加热温度）加热：加热温度11001180 推钢连续式加热炉推钢连续式加热炉黑印、上下表面温差大、造成轧后产品黑印、上下表面温差大、造成轧后产品 全长尺寸波动全长尺寸波动.步进炉：加热效果好；步进炉：加热效果好；冶金设备型钢轧机233）除鳞：高压水除鳞（原生氧化铁皮、再生氧化铁皮对轧件的影响）除鳞：高压水除鳞（原生氧化铁皮、再生
34、氧化铁皮对轧件的影响）一一般般采采用用四四面面水水压压喷喷射射式式高高压压水水装装置置，用用高高压压水水喷喷冲冲钢钢坯坯的的四四个个表表面，达到去除氧化铁皮的目的。水的压力为面，达到去除氧化铁皮的目的。水的压力为1520MPa。4）轧制：孔型法、万能法）轧制：孔型法、万能法 图 4-8 孔型布置型式a、直排孔型系统；b、斜排孔型系统ab 工字钢生产工艺工字钢生产工艺冶金设备型钢轧机24 H型钢的轧制型钢的轧制 H型型钢钢是是在在万万能能轧轧机机上上，用用万万能能法法进进行行轧轧制制的的。坯坯料料经经加加热热炉炉加加热热后后，在在进进入入万万能能机机组组之之前前，要要在在二二辊辊或或三三辊辊开开
35、坯坯机机上上进进行行开开坯坯，开开坯坯道道次次可可以以根根据据万万能能机机组组的的轧轧制制能能力力进进行行选选择择。万万能能机机组组要要求求的的坯坯料料万万能坯，其断面的腰腿厚度比要与成品的腰腿厚度比相匹配。能坯，其断面的腰腿厚度比要与成品的腰腿厚度比相匹配。万万能能轧轧机机的的孔孔型型是是开开口口孔孔型型，因因此此必必须须配配有有二二辊辊轧轧机机作作轧轧边边机机，用用来来轧制轧制H型钢的翼缘的端部，以控制翼缘宽度。型钢的翼缘的端部，以控制翼缘宽度。冶金设备型钢轧机25万能孔型a、X孔型；b、H孔型ab38 X孔型立辊带有一定的锥度，孔型立辊带有一定的锥度，并且以水平轧制线为中心上下对并且以水
36、平轧制线为中心上下对称。根据国外的经验立辊的锥角称。根据国外的经验立辊的锥角=38；上、下水平辊的侧面；上、下水平辊的侧面具有与立辊锥角相同的斜度。具有与立辊锥角相同的斜度。优点：有利于轧件的延伸，可以优点：有利于轧件的延伸，可以使轧件很快减薄，并且在相同的使轧件很快减薄，并且在相同的压下量的情况下，轧制能耗比压下量的情况下，轧制能耗比H孔孔型低。因此，在万能粗轧、中轧型低。因此，在万能粗轧、中轧机组中多采用这种孔型。机组中多采用这种孔型。缺点：定心困难缺点：定心困难 H孔孔型型的的立立辊辊是是圆圆柱柱形形，水水平平辊辊侧侧面面有有0.25%的的斜斜度度（此此斜斜度度是是产产品品公公差差所所允
37、允许许的的）。精精轧轧机机必必须须采采用用这这种种H孔孔型型。在在少少数数连连轧轧机机组组中中，为为了了克克服服腰腰鼓鼓形形立立辊辊定定心心难难的的缺缺点点，将将立立辊辊全全部部做做成成圆圆柱柱形形，而而水水平平辊辊侧侧面斜度逐渐减小。面斜度逐渐减小。u H孔型孔型 冶金设备型钢轧机265）热锯切）热锯切A、目的：切头、切尾、切定尺、目的：切头、切尾、切定尺 B、计算机优化计算锯切长度、计算机优化计算锯切长度检测技术检测技术C、冷锯切（为提高产品质量，轧件轧制后进入冷床冷却和矫直，然后用冷锯锯切定尺。、冷锯切（为提高产品质量，轧件轧制后进入冷床冷却和矫直，然后用冷锯锯切定尺。热热锯锯机机布布置
38、置在在精精轧轧机机与与冷冷床床之之间间的的辊辊道道一一侧侧，至至少少有有两两台台（其其中中有有一一台台可可以移动），一般生产厂有以移动），一般生产厂有35台热锯机。台热锯机。冷 床精轧机精轧机锯切机锯切机1锯切机锯切机2冶金设备型钢轧机276）轧件的冷却及热处理）轧件的冷却及热处理 问题：由于腰腿厚度不同，终轧温度存在一定差异，型号越大，温度差大，造成问题：由于腰腿厚度不同，终轧温度存在一定差异，型号越大，温度差大，造成了冷却后轧件的内应力大，直接影响产品的机械性能了冷却后轧件的内应力大，直接影响产品的机械性能解解决决办办法法：A、采采用用立立放放冷冷却却方方式式，且且两两个个轧轧件件之之间间
39、留留有有一一定定距距离离，使使腹腹板板与与腹腹板板之之间间相相互互辐辐射射，减减缓缓了了冷冷却却速速度度；并并且且，腰腰部部受受上上下下腿腿遮遮盖盖，使使热热空空气气流流动速度减慢，从而使腰部的冷却速度变慢，腰腿温度差明显减小。动速度减慢，从而使腰部的冷却速度变慢，腰腿温度差明显减小。冶金设备型钢轧机28 利利用用轧轧制制余余热热对对H型型钢钢进进行行淬淬火火和和自自身身回回火火（QST）的的在在线线热热处处理理工工艺艺。具具体体过过程程是是：在在中中间间万万能能机机组组后后，对对H型型钢钢腿腿部部进进行行局局部部冷冷却却，使使腰腰腿腿温温度度均均匀匀，温温度度控控制制在在A3线线以以上上50
40、左左右右，然然后后在在精精轧轧机机上上轧轧制制最最后后一一道道。在在精精轧轧机机后后面面设设有有高高压压水水箱箱，从从上上、下下、左左、右右四四个个方方向向对对H型型钢钢的的腰腰腿腿喷喷水水，进进行行淬淬火火，使使其其表表面面形形成成马马氏氏体体，并并在在轧轧件件心心部部冷冷却却之之前前停停止止喷喷水水，利利用用轧轧材材心心部部的的余热进行回火。余热进行回火。优点优点：（：（1）屈服强度比普通轧材高屈服强度比普通轧材高100150Mpa，金相组织好，韧性好；，金相组织好，韧性好；（2）改变）改变QST工艺条件，可获得不同机械性能的钢材，生产成本低。工艺条件，可获得不同机械性能的钢材，生产成本低
41、。适合于大型适合于大型H型钢，特别是腿厚在型钢，特别是腿厚在40mm左右的左右的H型钢。型钢。B、大型、大型H型钢在线热处理技术型钢在线热处理技术进一步提高产品机械性能进一步提高产品机械性能冶金设备型钢轧机29目目的的：H型型钢钢在在轧轧制制、冷冷却却、运运输输等等过过程程中中，都都可可能能产产生生弯弯曲曲和和变变形形，这这就就需要通过矫直机矫直，使其恢复正确的形状和平直度，满足质量要求。需要通过矫直机矫直，使其恢复正确的形状和平直度，满足质量要求。温度：温度：H型钢矫直温度要控制在型钢矫直温度要控制在80以下，以减少矫直后的冷却变形。以下，以减少矫直后的冷却变形。设设备备：H型型钢钢的的矫矫
42、直直均均采采用用辊辊式式矫矫直直机机，一一般般是是711辊辊，大大号号H型型钢钢多多采采用用七辊矫直机。七辊矫直机。工艺：工艺：*变辊距矫直机变辊距矫直机拓宽工艺适应程度拓宽工艺适应程度 *长长尺尺矫矫直直工工艺艺减减小小切切损损（每每根根钢钢在在辊辊式式矫矫直直机机上上矫矫直直时时，头头尾尾都有都有1/2辊距的长度矫不到），保证辊距的长度矫不到），保证H型钢全长平直和形状一致。型钢全长平直和形状一致。8）其他精整工序：检查台架检查表面缺陷和弯曲情况）其他精整工序：检查台架检查表面缺陷和弯曲情况 冶金设备型钢轧机30二、钢轨的生产二、钢轨的生产 1、钢轨的分类：、钢轨的分类：（1）用途：）用途
43、：森林、矿山轨（森林、矿山轨（9kg/m、12kg/m、15kg/m、22kg/m、30kg/m五种）；五种）；客、货运铁路用轨（客、货运铁路用轨（38kg/m、43kg/m、50kg/m、60kg/m、75kg/m五种）；五种）；工厂吊车用的吊车轨（工厂吊车用的吊车轨（70kg/m、80kg/m、100kg/m、120kg/m四种）。四种）。（2）钢种：碳素轨、合金轨和热处理轨三种。）钢种：碳素轨、合金轨和热处理轨三种。碳素轨主要以碳、锰两元素来提高强度、改善韧性。碳素轨主要以碳、锰两元素来提高强度、改善韧性。合合金金钢钢轨轨则则是是以以碳碳素素轨轨为为基基础础，添添加加适适量量合合金金元元
44、素素如如V、Ti、Cr、Mo等等，从从而提高钢轨的强度和韧性。而提高钢轨的强度和韧性。热热处处理理轨轨主主要要是是碳碳素素轨轨通通过过加加热热和和控控制制冷冷却却，来来改改善善其其金金相相组组织织结结构构，通通过过热处理细化晶粒，形成细珠光体组织，从而获得高强度和高韧性。热处理细化晶粒，形成细珠光体组织，从而获得高强度和高韧性。（3）力学性能）力学性能 普通轨：指强度不小于普通轨：指强度不小于800Mpa的钢轨；的钢轨；高强轨：指强度不小于高强轨：指强度不小于900Mpa的钢轨；的钢轨；耐磨轨：指强度不小于耐磨轨：指强度不小于1100Mpa的钢轨。的钢轨。冶金设备型钢轧机312、钢轨生产的一般
45、工艺、钢轨生产的一般工艺 高炉转炉精炼脱气连铸加热轧制打印质量检查锯切冷却矫直探伤铣头钻孔发货长流程钢轨生产工艺A、长流程生产工艺是以矿石为原料：、长流程生产工艺是以矿石为原料：B、短流程工艺是以废钢为主要原料，经电炉粗炼、短流程工艺是以废钢为主要原料，经电炉粗炼、LF炉精炼、炉精炼、VD炉脱气后炉脱气后送连铸机铸成所需尺寸的钢坯。其后部工艺与长流程工艺相同。送连铸机铸成所需尺寸的钢坯。其后部工艺与长流程工艺相同。C、钢钢轨轨的的最最佳佳生生产产工工艺艺：采采用用连连铸铸异异形形坯坯，直直接接经经万万能能轧轧机机轧轧制制，长长尺尺冷冷却，长尺矫直，采用在线自动检测等项技术，流程更短，收得率更高
46、。却，长尺矫直，采用在线自动检测等项技术，流程更短，收得率更高。连铸技术，检测技术和自动化控制技术的结合连铸技术，检测技术和自动化控制技术的结合冶金设备型钢轧机321）钢水的精炼和脱气）钢水的精炼和脱气 2）钢轨的轧制）钢轨的轧制孔型法和万能法孔型法和万能法孔型法轧制钢轨的孔型配置a、斜排法；b、直排法（1）孔孔型型法法：传传统统的的轧轧制制方方法法，一一般般是是在在横横列列式式三三辊辊轧轧机机上上采采用用箱箱形形帽帽形形轨轨形形孔孔型型系系统统进进行行生生产产的的一一种种方方法法。为为了了保保证证轧轧出出足足够够宽宽的的轨轨底底，需需要要用用足足够够高的矩形坯料，经高的矩形坯料，经12个箱形
47、孔，个箱形孔，34个帽形孔，个帽形孔，56个轨形孔轧制成型。个轨形孔轧制成型。冶金设备型钢轧机33国外某厂重轨车间采用万能法轧制钢轨的孔型系统（2）万能法）万能法 冶金设备型钢轧机34万能法轧制钢轨具有如下优点：万能法轧制钢轨具有如下优点：钢钢轨轨在在使使用用上上的的特特别别重重要要部部位位轨轨头头和和轨轨底底，用用立立辊辊沿沿其其厚厚度度方方向向进进行行压压下下，因此轨头、轨底压缩比较大，如图所示；因此轨头、轨底压缩比较大，如图所示；在成型过程中，由于上、下对称轧制，轧件内部残余应力小；在成型过程中，由于上、下对称轧制，轧件内部残余应力小；轧辊调整自由度大，调整比较灵活；轧辊调整自由度大，调
48、整比较灵活；由于无孔型的局部磨损，氧化铁皮不致于卷入孔型侧壁，产品表面光滑；由于无孔型的局部磨损，氧化铁皮不致于卷入孔型侧壁，产品表面光滑；产品断面尺寸精度高；产品断面尺寸精度高；轧辊单位消耗大幅度下降，电能消耗减少；轧辊单位消耗大幅度下降，电能消耗减少；道次延伸率比孔型法大。道次延伸率比孔型法大。与与传传统统的的孔孔型型法法相相比比，采采用用万万能能法法轧轧制制钢钢轨轨的的小小时时产产量量提提高高1.8倍倍；轧轧制制作作业业率提高率提高10%；轧材收得率提高；轧材收得率提高2%，表面缺陷减少，表面缺陷减少2%，轧辊单位消耗减少，轧辊单位消耗减少20%。a b孔型法与万能法成型过程对比a、孔型
49、法成型；b、万能法成型冶金设备型钢轧机353）钢轨的轧后精整）钢轨的轧后精整（1）钢轨的冷却）钢轨的冷却冷却变形的冷却变形的8个过程；成组紧靠卧放移送个过程；成组紧靠卧放移送图3.213 重轨在冷床上的放置方法a、正确的方法；b、不正确的方法 由由于于相相邻邻钢钢轨轨的的轨轨头头和和轨轨底底相相接接处处，改改善善了了冷冷却却条条件件，钢钢轨轨的的弯弯曲曲方方向向的的反反复复变变换换也也受受到到相相邻邻钢钢轨轨的的阻阻碍碍，因因此此冷冷却却过过程程中中钢钢轨轨的的弯弯曲曲挠挠度度变变化化比比单单根根自由冷却时要小。自由冷却时要小。为为了了避避免免在在冷冷床床上上移移送送钢钢轨轨时时对对轨轨底底踏
50、踏面面产产生生刮刮伤伤，要要求求钢钢轨轨在在冷冷床床上上必必须须卧卧放放。因因为为轨轨底底踏踏面面的的任任何何细细微微刮刮伤伤，都都会会降降低低钢钢轨轨的的疲疲劳劳强强度度和和冲冲击击韧韧性性。因此，钢轨在送入矫直机之前的运送过程中，一般是不允许直立的。因此，钢轨在送入矫直机之前的运送过程中，一般是不允许直立的。冶金设备型钢轧机36（2）钢轨的形变热处理工艺）钢轨的形变热处理工艺即即“控轧控冷技术控轧控冷技术”指指控控制制钢钢轨轨轧轧制制温温度度、控控制制精精轧轧压压下下量量和和控控制制轧轧后后冷冷却却速速度度，即即通通常常所所说说的的控控温温、控控轧轧和和控控冷冷的的“三三控控”工工艺艺。通