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型钢生产工艺及孔型设计
第一章 轧钢生产基本问题 1.1 钢材的品种和用途
根据钢材断面形状可分为：型钢、板带钢、钢管、特殊类型钢材。 一、型钢
按其断面形状可分为·简单断面和复杂断面；按生产方法可分为轧制型钢、弯曲型钢、焊接型钢。
简单断面型钢有方钢、圆钢、扁钢、六角钢、三角钢、弓形钢、椭圆钢。 复杂断面型钢有工字钢、槽钢、丁字钢、钢轨和其它异型断面型钢。
冷弯型钢是在冷状态下把带钢逐步弯曲成形，它既可生产简单断面又可生产复杂断面。 二、板带钢
板带钢是用途最广的钢材，广泛应用于各部门及日常生活。 按厚度可把板带钢分为特厚板、厚板、中板、薄板、箔材。
一般特厚板厚度》60MM；厚板厚度20-60MM；中板4-20MM；成卷供应。
薄板厚度0.2-4MM，可定尺供应，也可成卷供应，箔材厚度0.2-0.001MM，成卷供应。 三、钢管
根据断面形状可分为圆管、方管、异型管；按用途可分为输送管、锅炉管、地质钻探管、轴承管等；按生产方式可分为无缝钢管和焊接钢管。钢管的规格用外径和壁厚表示（D*S） 四、特殊类型钢材
有周期断面钢材、车轮与轮毂以及轧制方式生产的齿轮、钢球、螺丝和丝杆等产品。
1.2 轧钢生产系统
钢铁企业根据原理来源，产品种类以及生产规模的不同，将初轧机或连铸钢坯装置与各种成品轧机配套设施组成各种轧钢生产系统。 按产品种类可分为以下几种典型的生产系统 一、板带钢生产系统
主要以生产板带为主，生产规模愈来愈大，专业化、自动化程度高。 二、型钢生产系统
生产规模不会很大，根据其本身规模可分为大型、中型、小型三种生产系统。 三、混合生产系统
可同时生产板带、钢管、和型钢。优点是可满足多品种的需要，但单一生产系统有利于产量和质量的提高。 四、合金钢生产系统
特点是产量不大而产品种类多，一般属于中型或小型的型钢生产系统或混合生产系统。 现代化的轧钢生产系统向着大型化、连续化、自动化、及专业化的方向发展 1.3 轧钢生产工艺过程及其制定
轧钢生产工艺过程指的是由钢锭或钢坯轧制成具有一定规格和性能的钢材的一系列加工工序的组合。
一、钢材产品标准及技术要求
产品标准相应可分成国家标准（GB）、部颁标准、地方标准、企业标准。国际标准主要由五个方面组成：
1、品种规格标准；2、性能标准（技术条件）；3、实验标准；4、交货标准；5、特殊条件。
二、钢种特性
1、塑性2、变形抗力3、导热系数4、摩擦系数5、相图形态6、淬硬性7、对某些缺陷的敏感性
1.4 一般生产工艺过程及基本工序 一、一般热轧生产工艺过程
炼钢—连铸坯—清理—加热—轧制—剪切—冷却—精整—检查—清理—验收 二、合金钢的生产工艺过程 三、钢材的冷加工工艺过程 四、轧制各工序作用
1、原料准备：有钢锭、钢坯，钢坯又分为轧制坯、连铸坯、锻坯及压铸坯。
2、坯料清理：主要有人工火焰清理、机械火焰清理、风铲清理、机床加工、砂轮研磨、酸洗等方法
3、加热：加热的目的是使原料具有足够的塑性，降低变形抗力，改善金属的内部组织和性能以利于轧制。不正确的加热制度会导致许多加热缺陷如：过热、过烧、裂纹、氧化、脱碳、粘钢等。加热制度主要是加热温度与加热速度、加热时间的选择。加热温度取决于钢种和规格大小以及加工工艺。加热速度取决于钢种及规格。
第二章 型钢生产特征
型钢品种规格繁多，用途广泛，目前，型钢产量占钢材总产量的50%左右。 2.1 型钢分类
2.2 热轧型钢的表示方法和规格范围 2.3 生产各类型钢钢种
A：非合金钢 （以前的碳素钢，范围更广）分为普通质量、优质、特殊质量三类。 B：低合金钢 也分为普通质量、优质、特殊质量三类。 C：合金钢：分为优质、特殊质量。 2.5 型钢孔型系统
一、简单断面型钢孔型系统 1、开坯和延伸孔型系统：
A：箱型孔型系统 B：菱方孔型系统 C：菱菱孔型系统 D：椭方孔型系统 E：六角方孔型系统 F：椭-立椭孔型系统 G：椭圆-园孔型系统 H：混合孔型系统 I ：无孔型轧制
一、简单断面型钢孔型系统 1、开坯和延伸孔型系统： 2、精轧机组的孔型系统： 见教材表1-4. 3、角钢孔型系统
见教材表1-4. A:蝶式孔型系统
B：几种特殊的孔型系统，包含对角轧制的蝶式孔型、钟形蝶式孔型、W形蝶式孔型、折弯的轧制法孔型系统等。
C：轧制角钢的变形系数：蝶形孔一般4-6个，异型孔太少，不均变形严重，太多，会增加
轧制道次，影响轧机生产能力。轧制角钢平均延伸系数1.2-1.6 。 1、工字钢的孔型系统
A：直轧孔型系统 B：斜轧孔型系统 C：混合孔型系统 D：波浪式孔型系统 二、异型断面型钢的孔型系统 2、轧制钢轨的孔型系统
国标规定5-30kg/m为轻轨，38kg/m以上为重轨，钢轨的孔型系统由帽形孔、轨形孔和成品孔组成。轨形孔分为直轧式和斜轧式，斜轧式孔型配置优点较多，调整方便，成品质量好，生产事故少，应用广泛。变形系数选择：轨形孔的平均延伸系数为1.19-1.22，精轧孔德延伸系数应小于1.06-1.08；沿逆轧制道次其它轨形孔的延伸系数应逐渐加大；切入的钢轨孔型延伸系数为1.3-1.42 。 2.6 型钢原料及轧前准备 一、原料种类、特点及要求
主要有钢锭、连铸坯、轧坯、锻坯。其它略 二、原料加热设备及加热工艺 1、加热设备
型钢生产主要以连续加热炉为主，可以按炉形及供热点分类，也可按使用燃料分类，可按进出料方式分类，还有步进式加热炉。 二、原料加热设备及加热工艺 2、坯料加热
A：加热目的和要求；
B：加热工艺，确定加热温度、加热速度、加热时间、炉温制度、炉内气氛等。 C：型钢加热制度特点，主要是二段式加热制度和三段式加热制度。 D：坯料轧前加热制度的制定
在制定加热制度必须考虑以下几个问题
第一，保证加热后钢坯内外表面温差在允许范围；第二，保证不产生大的加热缺陷；第三，既保证加热质量，又保证炉子有较大的生产率和较低的燃耗；最后选择合适的加热速度，以防止坯料温差过大。
第三章 型钢生产理论
3.1.1平辊轧制时咬入条件
Tx》Px或 f》tga 为轧件的咬入条件，而把Tx=Px称为临界咬入条件，即f=tga 。 当摩擦系数用摩擦角表示时上式可写成：β=αmax
可知最大压下量取决于最大咬入角，轧制型钢时通过提高每个道次的压下量来减小轧制道次，提高轧机产量。
3.1.2箱型孔型轧制时咬人条件
通过分析咬人时轧辊对轧件的作用力，列出力的平衡方程式，导出咬人条件，详细过程略。 一、轧辊对轧件的作用力 有P1、T1、P2、T2。列平衡方程式：Σx≧0.最后得：tga0≦tgβ *k
当P1=0时快，即为平辊咬人条件。 3.1.3简单断面孔型中咬入条件
各种不同的形状对咬人的影响各不相同，采用修正系数法和多元回归法来计算最大咬入角。公式见教材P30。
3.2.1 轧件在二辊孔型中的变形特点
1、在初轧机、三辊开坯机上轧制钢锭或大断面钢坯，具有高件变形的一切特点。 2、沿宽度方向压下不均匀。 3、不均匀延伸。
4、轧辊与轧件非同时接触是孔型轧制特点。 5、孔型形状的影响。 6、轧制时的速度差现象。
3.2.2轧件在二辊孔型中的高向变形
1、高向变形表示方法：外形轮廓法、平均高度法。 2、变形深度的计算方法：m=hb/h 3、变形深度系数的理论公式
3.3.1简单断面孔型中金属的横向变形
1、乌萨托夫斯基公式 2、巴赫挈偌夫公式
3、小仓公式 4、斯米尔偌夫公式 5、姆锲耶夫公式 6、宽展经验公式 3.3.2高速轧制时轧件的横向变形 1、轧制速度愈大，宽展量愈小。
2、当速度达到60m/s时其宽展量比速度为5m/s时减小15-20%.
3、在各种孔型系统中宽展量不同，但它们随速度的变化斜率基本相同。
3.4 轧件在切深孔型中的变形特点
1、具有大的变形量。 2、具有严重的不均变形。
3、由于切入偰的作用，产生强制宽展。 4、一般切深孔为局部大压下，整体小延伸。 5、对于闭口切深孔，还有限制宽展的因素。 3.4.2 展拉角及其形成的原因
定义：当用矩形切入偰在自由宽展切入孔型中切入轧件时，轧件凸缘内侧壁与垂线的夹角。 3.4.2.1 展拉角公式：tgΦ=b/h 3.4.2.2 影响展拉角大小的因素
腰部压下系数、腰与凸缘的宽度比、切入偰宽度与单位接触弧长度之比影响展拉角大小。 3.4.2.3展拉角计算 采用回归经验公式
3.5. 异型断面孔型中轧制时金属的变形特点
1、直压和侧压同时存在 2、受力的不对称性 3、速度差对变形的影响 4、不均匀变形 5、不对称变形
3.5.1 不均匀变形对轧件尺寸、组织和性能的影响 1、产生局部断裂 2、单位变形抗力提高 3、塑性降低