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1、. . . . .1 - , 第一篇轧钢生产总论. . . . . 3 第一章钢材的品种及其生产系统. . . 3 第一节钢材的品种. . 3 第二节轧钢生产系统. . 5 第二章轧钢生产工艺过程及其制定. . 8 第一节钢材产品标准和技术要求. 8 第二节碳素钢与合金钢的钢种特性. . 10 第三节碳素钢与合金钢的一般生产工艺过程及其基本工序. . 12 第四节拟订轧钢产品生产工艺过程（规程）举例. . . 24 第二篇钢还及型、线材生产. . . 27 第三章初轧生产”. 30 第一节初轧机的类型及生产特点. . 30 第二节钢键及其质量. . 32 第三节初轧生产工艺. . 加 第四节初
2、轧机的速度制度. . . 仏 第五节初乳机生产的强化及自动化. . 52 第四章型钢生产. . . . 56 第一节型钢的生产方式. . r56 第二节型钢轧机的布置及生产特点. . . . . . 58 第三节重轨生产. . . . . 61 第四节常用型钢生产*. . . . 65 第五节H型钢生产. . . . . . . . 67 第六节型铜连轧中的几个问题. . -72 第五章线材生产“. . . . . . 76 第=节线材生产特点. . . . . 76 第二节大压下量轧机及无头轧制*. . . . . . 挝 第三节髙速无扭线材轧制. . . r4 第四节散卷冷却和性能控制.
3、.” . 89 第五节现代化线材车间简介. . . . . . . . 第六章冷弯型钢生产与楔横轧工艺. . . 93 第一节冷弯型钢生产. . . . . 93 第二节楔横工艺. . . . 第七章受计的基本知i只. . . . 103 第一节.孔型设计的内容和要求. . . . . . 103 i 第二节孔型设计的基本原则与程序 . . . 104 第三节孔型及其分类“. . . . - . . 106 第四节孔型各部分的名称与功用. 107 第五节孔型的fe置. 109 第章延伸孔型设计. . 114 第一节延伸孔型系统及其设计方法. . 114 第二节箱形孔型系统. . 115 第三节
4、褰-方孔型系统. . . 120 第四节萎-菱孔型系统 . . . . . 126 第五节椭圆-方孔型系统. 130 第六节六角-方孔型系统. . 136 第七节椭圆-立椭圆孔型系统. 138 第八节椭圆-圆孔型系统. . . . 141 第九节混合孔型系统. . 143 第九章钢坯孔型设计. . 146 第一节初轧机孔型设计. . . 146 第二节板坯初轧机的压下规程. . 156 第三节三辊开坯机的孔型设计. .，. 161 第十章型钢孔型设计. . . . . . 167 第一节圆钢孔型设计. . . 167 第二节角钢孔型设计. . - 175 第三节凸缘孔型中金属变形的特点. .
5、. 189 第四节工字钢孔型设计. . . . . 199 第五节连轧机孔型设计. . . . 214 第十一章导卫装置的设计. . . 222 第一节导卫装置的作用. . . 222 第二节横梁 . . . . . 222 第三节卫板. . . 223 第四节导板（门子）. . . 225 第五节夹板. * . . . . * 226 第六节导板箱（导板盒）. . . r, . 227 第七节围盘”. . . . . . . . . 2邳 第八节 滚动的导卫装置. . . . . . * 232 第三箱拫带钢生产. . . r . . . 235 第十二章中厚板生产. . . . . 237
6、 第j节中.厚板乳机的型式及其布置. . . 237 第二节中厚板生产的工艺过程. . . . 241 第十三章热轧薄板带钢生产. . . . “ 246 第一节热连轧带钢生产. . . 246 第二节中小型企业薄板带钢生产. . . 254 第十_冷轧板带钢生产. . . * 260 第一节冷轧板带钢生产工艺特点. . . . . 260 第二节冷轧工艺流程与冷轧机的种类. . . . . 267 第十五章板带钢轧制制库_定. . . : . . 280 I 第一节制定轧制制度的原则和要求. . . 280 第二节板带钢的平直度与横断面厚差的控制. . 286 第三节压下或轧制规程设计（设定
7、）. . V . 297 第十六章板带钢轧制中的厚度控制:. . . . . 322 第一节板带钢厚度波动的原因和特点. . . 322 第二节板带钢实际轧出厚度的确定及一般厚控方法. . 1 . 324 第三节热轧板带钢厚度控制. . . . 328 第四节冷轧板带钢厚度控制. . . 332 第五节关于板带钢乳制中的最小可轧厚度问题. . 334 第十七章板带钢轧制中温度和性能的控制. 336 第一节板带钢组织性能的控制. . . 336 第二节板带钢轧制中温度的控制. . . . 346 第十章板带钢技术的发展. . . . . “ 352 ,第一节围绕着降低金属变形抗力（内阻）的演变发
8、展. . 352 第二节围绕着降低应力状态影响系数，（外阻）的演变发展. . . 354 第三节在减少和控制轧机变形方面的演变发展“:. . . . . 357 第四篇钢管生产. . . 二 . ， . . . . . 361 第十九章槪论. . . . . . . . . 361 第一节钢管的用途和分类. . . . . . 361 第二节钢管的主要生产方法. . . . . 363 第二十章热轧锎管生产工艺过程. . . . ， 365 第节一般生产工艺过程 . . . . . . . 365 第二节各机组的生产工艺过程特点. . . 65 第二十一章热轧无缝钢管的管坯及其轧前准备和加热.
9、 . . . . 370 第一节管坯及其乳前准备. . . . . . 370 第二节管坯加热. . . . . 372 第二十二章管坯穿孔. ; . . . 376 第一节二辊斜轧穿孔. . . . . . - 376 第二节其它斜轧穿孔及推轧穿孔. . . 409 第三节毛管延伸 . . . . 413 第二十三章毛管轧制. . . . 417 第一节自动式轧管机轧管. . . . . 417 第二节连续轧管机轧管. . . . T . . 43i 第三节三辕乳管机轧管. . . . ，438 箄二十四章钢管的定径、减径和张力减径:. . _. - . 443 第一节钢管定径、减径和张力减
10、径理论. . . “ 443 第二节定、减径机和张力减径机的变形制度和乳辊孔型设计. . 453 第二十五章钢管的冷却和精整：. . : . . 460 第一节钢管冷却. . . . 460 第二节钢管的精鹜和加工. 460 第二十六章轧制表的编制和钢管质量的保证 469 笫一节轧制表编制;. . . . . 46夺 第二节钢管质量的保证. . . . . 47S 第二十七章焊管生产. . 475 第一节高频直缝连续电焊管生产. . . 475 第二节UOE直缝电焊管生产工艺. . . 484 第三节螺旋电焊管生产工艺. . . 487 ,第四节连续炉焊管生产. . . . 488 第二十八章
11、冷轧、冷拔钢管生产. . . . . . . 490 第一节冷轧、冷拔锎管生产概述. . * . . . 490 第二节钢管冷拔. . 493 第三节钢管冷轧. . . 500 第四节钢管冷轧、冷拔制表编制. . 506 第五篇轧钢车间工艺设计基本知识. “509 第二十九章车间设计概述. . . .“ 509 第一节车间设计程序 . . . . 509 第二节产品方案编制. . . . 511 第三十章钢铁联合企业及轧钢车间组成. . . . * 512 第一节铜铁联合企业组成及其相互关系. . . . 512 第二节轧锎车间组成及其相互关系. . . 右14 第三十一章轧钢机型式选择. .
12、 . . . . 516 第一节轧辊尺寸确定. . . . . “， 516 第二节轧钢机机架布置及数目确定. . . . :18 第三十二章轧机产量计算. . . . 521 第一节轧钢机的小时产量. . . . . 521 第二节影响轧机小时产量的因素. . . . . 523 第三节车间年产量计算. . . . * . . . . 524 第四节轧钢机工作留表. . . . . . . 525 第三十三章辅助设备选择. . . . . 529 第一节加热设备选择 . . -“ ” . S29 第二节切断设备选择. . . . 531 第三节矫直设备选择. * . . *“ 536 第四节
13、冷却设备选择. . . . 538 第三十四章轧钢车间平面布置. . . -“- 540 第一节金属流程线的选定. . . . . . . 540 第二节设备间距的确定. . . . . . 540 第三节仓库面积计算. . “ . . . . 542 第四节其它设施面积的确定. . . . . . 544 第五节轧钢车间厂房组成及立面尺寸确定:. * . . 545 第三十五章、各项技术经济指标. . . . . . 547 第一令金属消耗 . . . . . 547 飨二节燃料消耗. . . “ . . * 549 F 第三节电能消耗. 549 第四节轧辊消耗. 549 第五节水的消耗.
14、552 第三十六章轧钢厂獅境保护. ssa 众所周知，钢铁的用途十分广阔，在国民经济中所起的作用极为重要。可以说，钢铁 生产的水平是衡量3个国家工业、 农业、 国防和科学技术四个现代化水平的重要标志。在 钢的生产总量中，除少部分采用造及锻造等方法直接制成器件以外，其余约占90%以上 的钢都须经过轧制成材。一些钢材虽非直接由筑钢车间生产，但亦须由轧钢车间提供坯 料。因此，在现代钢铁联合企业里，作为锎材生产最后一个环节的轧钢生产，在国民经济 中占据极其重要的地位。 本世纪六十年代以来，随着炼铁、炼钢技术的发展和机械电气工业的进步，随着电子 计算机自动控制技术的广泛应用和整个科学技术水平的提髙，轧钢
15、生产技术也有着飞跃的 发展，总的看来，其发展的主要趋向和特点有以下几个方面。 1.生产过程日趋连续化近二十年来带钢和线材生产过程连续化更加完善，出现了 连续钢管轧机和连续型钢轧机。像无头轧制这样的完全连续式作业线，a,由线材丰产捧广 应用于冷轧带锎及连续焊管生产。近年还出现了包括电解脱脂、退火、冷却、平k及卷取 等多个工序的蓬续精整作业线，使生产效率大为提髙。 2.:轧制速度不断提高生产过程的连续化为提高作业速度创造了条件。近二十年 来，各种轧机的乳制速度不断提高 （表2-8)。 目前线材轧制速度已达100米/秒， 带钢冷轧 速度达41.7米/秒,钢管张力减径速度达20米/秒。 随着连续化、
16、自动化的发展， 各种作业 速度仍在提高。 3.卑产过程自动化日益完善生产过程自动化不仅是提髙科机生产能力的重要条 件，而且是提高产品质量、 节省劳力、 降低消耗的重要前提。 六十年代以后发展起来的电 子计算机_在.乳钢生产中已得到日益普遍的应用，尤其在带钢连轧机上应用得最为全 面。目前采用的多层计算机控制系统， 不仅实现了过程控制和数字直接控制， 而且使计算 机技术在企业管理主也得到了应用。 许多工厂正将电子计算机自动控制技术扩大应用到钢 材精整、热处理及无损探伤等方面。 4.生产过程日趋大型化炼铁、炼钢生产能力的大幅度提髙，必然促使轧钢生产规 模的扩大。,将六十年代和七十年代加以比较，梹坯初
17、轧机最高年产能力从350万吨增至600 万吨，带钢热连轧机从3p0万吨增至600万吨。初A钢锭重达6070吨，热轧板垤簞达45 吨，冷轧板卷重达60吨。主电机容量初轧机达2x6700千瓦，厚板乳机达2x8000千瓦。最 大轧辊重奪达240啤，牌坊寘达码0吨，轧制压力超过万吨。葶板、薄板、大型H_、巨 型管线等生产设备都在日趋重型化，生产规模愈来愈大。 5.生产趋向专业化为了满足产量和质量的要求，往往把乳机分为大批量专业化轧 机和小批量多品种轧机两类。前者为主要力量，采用专用设备及专用加工线进行生产，以 利于提髙产量、 质最和降低成本。 为此将各类轧机进行机组配套及专业分工， 形成钢板、 钢管或
18、型钢生产系统，其中叉分为厚板、薄槟、硅钢片、轨梁、H型钢及线材轧机等专业 化工厂，以从事专门产品的大量生产。 6.采用自动控制不断提高产品精度质量计算机自动控制，大大提高了对钢材尺 寸、形状和表面质量的控制精度。例如，能使厚5毫米以下的热轧宽带锎的厚度精度控制 到士0.025毫米，冷轧带钢厚度精度控制到士0.004毫米，使带钢宽度公差控制到5毫米； 能使盘重达4.4吨的线材直径精度控制在0.1毫米以内，冷加工钢管外径偏差达士0.05毫 米，壁厚偏差达士0.01毫米，表面光洁度达V9V10。 7.发展合金钢种与控制轧制工艺以提高钢材性能质量利用锰、硅、铌、钛、钒等 微量合金元素生产低合佥钢种，
19、配合控制乳制或形兹热处理工艺， 可以显著提髙钢材性 能，延长使用寿命。近年，由于工並发展的需要，对石油钴采用管、造船钢板、深冲钢板 和硅钢片等生产技术的提高特别注意，所以，在这方面取得的进步也特别显著。 8.不断扩大钢材品种规格及增加板带钢和锎管的产品比重钢材品种规格已达徵方 种以上。 现已能生产1200X530H型钢、 78公斤重轨、 直径1*6米以上的管线人宽5米以上 的钢板、薄至0:1毫米以下的镀锡板等。近年来,经济钢材（包括经济断面钢材和异型少 (无）切削银材）和冷弯型材的生产，发展很快。H型钢在几个主要国家已占大型钢材产 量的3045%，可使金属节约3040%。各种特殊断面及变断面钢
20、材、各种镀层、复层及 涂层钢材都有很大的发展。在钢材总产量中，板带钢和钢管产量所:占比重不断增大。主要 产钢国家的热乳钢材产量及锎材构成比例如表1-1所示。由表可知，在工业发达的国家里 板带钢占钢材产釐的5065%,美国则达66%以上。 .9.连铸钢坯取代初轧钢坯采用连铸钢坯可有大大提高成材率、 简化工艺过程、 降 低生产成本等许多优点（表2-3)，故近年得到迅速发展。一些工业发达的国家如日本， 197&年连铸坯约占钢坯总量的46%， 预计王年后将达70%。 近年来永平连铸得到很快发 展。各国对于直接采用连铸坯乳管及连铸还穿孔的新工艺也极为重视。.压力铸还在不少中 小型企业已开始得到应用和发展
21、。 10.大力发展新工艺、 新技术， 节约能源和金属消耗， 降低生产成本近年来很多新 工艺.，例如“液芯加热”、初轧坯“直接亂制”、“大头进钢”乳制、簿板的，不对称轧 制”等，正在得到积极试验和推广。有的工厂还开始进行连铸连轧、液态铸轧甚至钢锭直 接轧制的试验。这些都可大夭节约能潇消耗、提髙成材率。 轧钢生产技术发展的这些特点正是皮映了当前乳钢工艺研究的主荽内容。轧锎工艺牵 主要是研究如何通过生产工艺改进来达到提高钢材的产量珀质量并條低其各项消耗和生产 成本的目的。 、 - e 通过对轧钢工艺学课程的学习， 应能做到:1) 了解和熟悉各类钢材的生产工艺过 程、工艺规律及有关数学模型，拿撞軋锎生
22、产的基本知识；2V了解与拿撞i艺分析盼基 本方法，包括对钢材生产的质量和产暈的分拆方法以及改进技术经济指标的途径；3)具 有合理地组织轧钢生产工艺过程，制定工艺规程及进行乳辊孔型与丈具设计的初步能力； 4) 了解和掌握轧钢车间工艺设计的基本知识和必要的工程计算方法与技能;5 了解当 代国内外轧钢生产的新工艺、新技术、新成就与新发雇。 由于钢材品种繁多，轧钢工艺学的内容十分广泛，因此，本书只能重点讲述较为先迸 和典型的技术内容。为了加強理论和奕际_系，在学习本课程乏前应先学习金属压力加 卫戚通及轧制理论等课程；同时，在学习过程中应配合专业实习、:现场教学等較学环节， 才能很好完成本课程的学习任务
23、，达到预期的目的。 第一篇轧钢生产总论 第一章钢材的品种及其生产系统 第一节钢材的品种 轧制钢材的断面形状和尺寸总称为钢材的品种规格。国民经济各部门所使用的以轧制 方法生产的铜材品种规格已达数万种之多。 根据钢材形状特征之不同， 可分为型钢、线 材、特殊钢材、钢板、带钢及钢管等数类。 o c = Xd 图1-1各种型钢示例 “ 简单断面型钢,6)复杂或异型断面型钢,（C)弯曲型钢,（J)焊 接型钢广（O ,特殊断面钢材 型钢和线材是广泛使用的钢材，在工业先进的国家中一般占总钢材的3035%，苏联 和我国达50%以上（表1-1)。，型钢的品种很多，按其用途可分为常用型钢（方钢、圆钢、 扁铜、角钢
24、、槽钢、工字钢骞）及专卑型钢（钢轨、钢桩、球扁窗框钢等）。按其断面 形状可分为简单断面型钢和复杂或异型断面型钢，前者的特点是过其横断面周边上任意点 做切线一般不交于断面之中，如图1-1(a)所示。按其生产方法又可分为轧制型钢、弯曲 型钢、焊接型钢，如图1-1 (c), id)所示，用纵乳、横旋轧或楔横轧等特殊加工方法 生产的各种周期断面或特殊断面钢材， 又分为螺纹钢、 竹节钢、 犁铧钢、车轴、变断面 轴、钢球、齿轮、丝杠、车轮和轮箍等，如_1-1 (e)所示。 表l-t主要产钢圃家热轧材产量及铕It构成比 国 年 -热轧材总产量 厚板占总产 簿扳、带钢占 型钢占总产 线材占总产 钢管占总产 焊
25、管占钢管 .量比重 总产量比簠 黴比重- 量fefi厂. 最比重： 产量比重 家 份 万 吨 % % % % % % 美 1963 7425.1 10.0 55.5 22.4 5.7 8.8 59.4 1973 10109.0 8.7 55 5 22.2 4.7 8.2 56.9 国 1976 8114-5 8.0 58.3 22.5 4.9 7.0 54.4 曰 1963 2564.8 16.2 37.4 S3.7 9.2 8.6 75.0 本 1973 10040.4 18.8 43*4 27.5 7.6 9.5 80.0 1976 9321.3 17.2 26.6 8*2 9.9 76.
26、7 苏 1963 5512-1 . 44.0 7.9 ； 13.6 50.1 1973 9311-8 18.2 42.6 8.6 15.1 58.0 联 1976 10311.3 19.7 40.7 8.1 16.2 59.9 西 1963 2422.5 22,2 23.0 31.3 9.1 9.0 38.7 德 1973 1976 4022-6 23.8 28.3 23,4 10.7 10.1 53.8 中 23.5 9.5 - 53.5 13.2 国 1976 1472.8 23.0 56.7 8,2 58 板带钢是应用最广泛的钢材， 各工业先进国家多在5060%以上， 美国达66%以上。
27、 板带钢按制造方法可分为热轧板带和冷轧板带按用途可分为锅炉板、 桥梁板、 造船板、 汽车板、镀锡板、电工钢被等；按产品厚度般分为：1.)序板厚4500毫米或以上， 宽至500.0毫米，长25米以上，一般成块供应；2) MU：厚0.24-米)宽152S00毫米，可 剪成定尺苌度，也可成卷供应;3 )箱材：厚0.20.001或以下；0彳60赛米，一般成 卷供应。各种钢板宽度及厚度的组合已超过5000种以上,宽度对琿度的比值iiioooo以上。 异型断面钢板、变断面钢板等新型产品正不断出现。板带锎不仅作为成品钢材使用，而且 也常用作制造弯曲型钢、焊接型铜和焊接钢管等的原料。 钢管用途也很广， 一般约
28、占,总钢材的815%， 苏联占15%以上。 它的规格用外形尺 寸（外径或边长）和内径及壁厚表示。它的断面一般为圆形，但也有多#异型钢管（图 1-2)及变断面钢管。按用途分为输送管道用钢管、锅炉管、地质钴探管、轴承钢管、注 射针管等；按制造方法分为无缝钢管、焊接钢管及冷轧与冷拔钢管等。各种钢管的规格按 直径与壁厚组合也非常多，其外径最小达04毫米，大至4米，壁厚薄达0_01毫米，厚至 100毫米。随着科学技术的不断发展，新的钢管品种也在不断增多。 0 ZZZZZZ3 : 图1-2部分异型钢昝示例 用轧制方法生产钢柄;卑产效率高、.质量好I金属消耗少及生产成本低。随着轧制钢 材产量的不断提髙，钢材
29、品种必将日益扩大。： 第二节乳钢生产系统 采用模铸钢錠作原料，用初轧机（或开坯机)将钢锭轧成各种规格的钢坯，然后再通 过成品轧机轧成各种钢材。 这种传统的钢材生产方法直到目前仍然在钢材生产中占着主要 的地位。近二十年来迅速发展起来的连续铸钢技术，将钢水直接通过连续铸造机铸造成一 定断面形状和规格的钢坯，省去了靖锭、初乳等_多n;序，大大简化了钢材生产工艺过程， 其生产工艺流程如图丨-3所示。连续铸钢与一般模铸生产过程的比较如图1#所示。连铸钢 坯与传统的初轧坯的比较如表2“3。可见釆用连緯铸钢方法，:不仅可以大大简化钢材生产 工艺过程，而且有着节约金属、提高成材率、节约燃料消耗、降低生产成韦、
30、改善劳动条 件、提高劳动生产率及改善枝晶偏析提髙钢材质量等许多优点。1978年全世界连铸钢坯产 拉矫机 OTJ 切割装置 图1-3连续铸钢生产工艺流程 量已超过1.5亿吨，约占世界钢总产量的20%以上,芬兰连铸钢坯比例已达89%，日本则达 到46%，预计三年后将达70%。日本最近还采用了在 连铸过程中可自由改变钢坯宽度的结晶器，缩减了更 换结晶器的时间损失及减少了_逢事故。有的工厂将 转炉用的大型钢坯及板坯连铸和电炉用的钢坯连铸结 合起来，甚至使垒部产品都连铸化。我国自1958 年以来也在积极发展珲续铸钢生产，弧形连铸机日益 得到广泛使用。最近又由国外引进了板坯连铸机，它 必将促进,我国连续铸
31、钢技术更快地发展。 一般在组织生产时，根据原料来源、产品种类以 及生产规模之不同 将初轧机或连逯铸钢装置与各种 成品轧机配套设置，组成畚种轧钢生产系统。例如， 按生f规模划分有大型的、中型的及小型的生产系 统；”按产品种类分则有板带钢的、型铜的、合金钢的 以及混合的生产案统。每一种生产系统的车间组成、 轧机齙置及生产工艺过程又是千差万别的。因此，在 大致说明L般钢材的生产过程及生产系统的特点。 1.板带锎生产系统近代板带钢生严由于广汔采用先进的连续轧翻方法，生产规模 愈来愈大。 例如， 一套现代化的宽带&热连乳机年产量达300600万吨； 一套宽厚板轧机 年产约10000万吨。采用连铸板坯作为
32、轧制板带钢的原料是今后发展的宓然趋势，曰本 一些厂连铸坯已占56%，个别严甚至& 100 %。特厚板的生产往往述采用将重型钢锭锻庄 成的还作为原料i 2.型钢生产系统型钢生产系统的规模往往并木很大。就其本身规模而言又可分为 大型、中型和小型三种生产系统o 般年产100万吨以上的可称为大型的系统，年产30 100万吨的为中型的系统，年产30万吨以下的可称为小型的系统。 3.混合生产系统在一个钢铁企业中可同时生产板带钢、塾钢或钢管时，称为混合 系统。无论在大型、中型或小型的企业中，混合系统都比接多，其忧点是可以满足多品种 的需要。但单一的生产系统却有利于产量和质量的提髙。 4.合金钢生产系统由于合
33、金钢的用途、钢种特性及龟产工艺都比较特殊，材料也 比较稀贵，产量不大而产品种类繁多，故它常属中型或/i、型型钢生产系统或混合生产系 统。由于有些合金钢塑性较低，故开坯设备除轧机以外，_还采用锻锤。 各种轧钢生产系统组成示例见表1-2。 .、- 现代化的轧钢生产系统向着大型化、连续化、自动化的方向发展，原料断面及重量曰 益增加， 生产规模日益_大。 但应指出， 近年来大墊化的趋向已日见消退， 而投资省、收 效快、 生产灵活且经济效果好如中小型钢厂在不少国家 （如美寧及很多发展中国家）却有 了较快的发展。 , mm ni !|盛士桶 连续铸锭 初: msum 轧制 图1-4 模铸与连铸过程比絞 这
34、里只能奉凡神较为典型的例子， 表各种就锎生产系统组成示例 生产系统 扳带钢 型 钢 混 合 合金钢 中型混合 小型混合 年产量万吨 300800 150300 300600 20 30 .30 100 原 料 铸锭 连铸坯 铸锭 连铸坯 铸锭 连铸坯 连铸坯 连铸坯 连铸坯 辊 开 坯 机 -型及线材轧机 窄带钢轧机 I邝无缝钢管轧机 初 轧 开 坯 机 I丨中板乳机 - _m.型乳机 迭轧薄板或带钢轧机 丨中型轧机无缝钢管轧机 锻 锤 轧 开 坯 机 .线材轧机拉丝-W .小型轧机 .带钢轧矶冷带轧机 .中型轧/机无缝钢管轧机 轨 梁 轧 机 ,冷连轧机 .焊管机 ,热轧产品 ,无缝钢管轧机
35、 考 #*- 方钢 初 连 轧 机轧 及机 丨轨梁轧机 I中M-乳机 I小型轧机 I线材轧机 水破 压坯 初 机. 轧 机 宽带热连轧机- I热乳产品 丨冷连札机 I可逆式冷I机 丨焊管机 宽厚板轧机 初乳、开坯，机 成品轧机组成 第二章轧钢生产工艺过程及其制定 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称为轧钢生 产工艺过程。 . t组织轧钢生产工艺过程首先是为了获得合格的， 即合乎质量要求或技术要求的产品， 也鉍是说，保证产品质量是轧钢生产工作中的一个主要奋斗目标。因此拟订某种产品的电 产工艺过程，就必輝以该产品的质量要求或技术要求作为主_依据。 组织轧钢生产工艺过程
36、的另一任务是，在保证产品质量的基础上努力提髙产量。这一 任务的完成不仅取决于生产工艺过程的合理性，而且取决于时间和设备的充分利用程度。 此外，在提髙质量和产量的同时，还应该力求降低成本。因此，如何能够优质、高产、低 成本地生产出合乎技术要求的钢材，乃是制定轧铜生产工艺过程的总任务和总依据。 在了解钢材技术要求的同时，我们还必须充分了解各种钢的内在特性，尤其是加工工 艺特性及组织性能变化特性，即该钢种的固有内在规律，然后，利用这些规律，才能正确 地制订生产工艺过程及采取有效的工艺手段，来达到生产出合乎技术要求的产品的目标。 第一节钢材产品标准和技术要求 钢材的技术要求就是为了满足使用上的需要对钢
37、材提出的必须具备的规格和技术性 能，.例如，形状、尺寸、表面状态、机械性能、物理化学性能、金属内部组织和化学成分等方 面的要求。钢材技术要求系由使用单位按用途的要求提出，再根据当时实际生产技术水平 的可能性和生产的经济性来制定的，它体现为产品的标准。银材技术要求有一定的范围， 并且随着生产技术水平的提高，这种要求及其可能满足的程度也在不断提髙。轧钢工作者 的任务就是不断提髙生产技术水平来尽量满足使用上的更求。 由于各种钢材的使用范围不同，有的范围小，有的范afe为广泛，因而产品标准相应 地也分为企业标准、地方标准与国家标准或部颁标准。企业标准是几个企业之间根据使用 要求和生产条件相互协商而制订
38、的标准，它仅适用于承认该协议的各企业，地方标准是指 对于某些只在局部地区通用的产品所制定的标准，它只适用于一定的地区。而国家标准则 是对使用范围很广泛而且较多生产厂生产的钢材，根据产品的使用要求与生产条件所制定 出的适用于全国各生产厂的标准。 钢材的产品标准一般包括有品种（规格）标准、技术条件、试验标准及#货标准等方 面的内容。 ( 品种（规格）标准主要规定钢材形状和尺寸精度方面的要求，要求形状正确，消除断 面歪扭、长度上弯曲不直和表面不平等。尺寸精确度是指可能达到的尺寸偏差的大小。尺 寸精确度之所以重要是因为钢材断面尺寸的变化不仅会影响到使用性能，而且与钢材的节 约有很大关系。 如果钢材尺寸
39、超过了国家标准， 不仅满足不了使用的要求，而耳要造成金 属的浪费，从而使成本增髙。钢材断面愈小，这种浪费的百分比也就愈大。例如，直径6 毫米的线材，如果超差0.20.3毫米，便会浪费410 %的金属。在这方面按缩减公差或 .负公差轧制是非常必要的。所谓负公差轧制，是在负偏差范围内轧制，实质上就是对轧制 精确度的要求提髙了一倍， 这样自然要节约大量金属， 并且还能使金属结构的重量减轻。 但应该指出，有些钢材若在使用时还要经过加工处理工序，则常按正偏差交货。例如，工 具钢由于要经退火、钢板长度宽度要经剪裁，故全部按正偏差交货。 产品技术要求除规定品种规格要求以外， 还规定其他的技术要求， 例如，
40、表面质量、 钢材性能、组织结构及化学成分等，有时还包括某些试验方法和试验条件等。 产品的表面质量直接影响到钢材的使用性能和寿命。所谓表面质量主要是指表面缺陷 的多少、表面光整平坦和光洁程度。产品表面缺陷种类很多，其中最常见的是表面g纹、 结疤、重皮和氧化铁皮等。造成表面缺焰的原因是多方面的，与铸锭、加热、轧制及冷却 都有很大关系。因此，在整个生产过程中，都要注意提钢材表面质量。 钢材性能的要求主要是对钢材的机械性能、工艺性能（弯曲、冲压、焊接性能等）及 特殊物理化学性能(磁性、抗腐蚀性能等)的要求。其中最通常的是机械性能（强度性能、 塑性和韧性等)，有时还要求硬度及其他性能。这些性能可以由拉伸
41、试验、冲击试验及硬 度试验确定出来。 强度极限代表材料在破断前强度的最大值， 而屈服极限或屈服强度(A或。 .2)表 示开始塑性变形的抗力。这是用来计算结构强度的基本参数。屈强比值(pslJb)对于钢 材的用途有很大意义。 此比值兪小， 则当应力超过时钢材的使用可靠性愈高， 但太小 则又使金属的有效利用率较低；若此比值很高，則说明钢材塑性差，不能作很大的变形。 根据经验数据，随结构钢用途的不同，屈强比一般宜在0.650.75之间。 钢材使用时还要求有足够的塑性和韧性。伸长率包括拉伸时均勻变形和局部变形两个 阶段的变形率，其数值依试样长度而变化；断面收缩率为拉伸时的局部最大变形程度，可 理解为在
42、构件不致破坏的条件下金属能承受很大局部变形的能力，它与试样的长度及直径 无关，因此，断面收缩率能更好地表明金属的真实塑性。故不少学者建议按断面收缩率来 测定金属的塑性。但实际工作中由于测定伸长率较为简便，迄：令伸长率仍然是最广泛使用 的指标，有时也要求断面收缩率。钢材的冲击韧性值及脆性转变温度） 以试样折断时 所耗之功表示之， 它是对金属内部组织变化最敏感的质量指标，反映了髙应变字下抵抗脆 性断裂的能力或抵抗裂纹扩展的能力。金属内部组织的微小改变，在静力试验中难以显 出，而对冲击韧性却有裉大影响。当变形速度极大时，要想测得应力_应变曲线很为困难， 因而往往采用击断试#所需的能量来综合地表示髙应
43、变率下金属材料的强度和塑性。必须 指出，促使强度性能提髙的因素往往不利于塑性和韧性，欲使钢材强度和韧悻都得到提 高，即提高其综合机械性能，便必须使钢材具有細晶粒的组與结构。 钢材性能主要取决于钢材的组织结构及化学成分，因此，在技术条件中规定了化学成 分的范围，有时还提出金属组织结构方面的要求，例如，晶粒度、钢材内部缺陷、杂质形态 及分布等。生产实蜂表明，钢的组织是影响钢材性能的决定因奉，而钢的组织又主要取决 于化学成分和轧制生产工艺过程，因此通过控制生产工艺过程和工艺制度来控制钢材组织 结构状态，通过对组织结构状态的控制来获得所要求的使用性能，是我们轧钢工作者的重要 任务。 . 产品标准中还包
44、括了验收规则和需要进行的试验内容， 包括有做试验时的取样部位、 试样形状和尺寸、试验条件和试验方法。此外，还规定了钢材交货时的包装和标志方法以 及质量证明书的内容等。某些特殊的钢材在产品标准中还规定了特殊的性能和组织结构等 附加要求以及特殊的成品试验要求等。 各种钢材根据用途的不同都有各自不同的产品标准或技术要求。由于各种钢材的不同 技术要求，再加上不同的钢种特性，便带来它们不同的生产工艺过程和生产工艺特点。 第二节碳素钢与合金钢的钢种特性 为了芷确制定钢材的生产工艺过程和规程，必须深入了解所轧钢材的钢种特性，即其 固有的内在规律。下面分述与生产工艺过程和规程有关联的钢种特性。 1.塑性纯金属
45、和固溶体有较髙的塑性，单相组织比多相组织的塑性要好，而杂质 元素和合金元素愈多或相数愈多，尤其是有化合物存在时，一般都使塑性降低（稀土元素 等例外)，尤其是硫、磷、铜及铅锑等易熔金属更为有害。因此，一般纯铁和低碳钢的塑 性最好，含碳愈高，塑性愈差；低合金铜的塑性也较好，髙合金钢一般塑性较差。钢的塑 性,一方面取决于金属的本性，这主要是与其组织结构中变形的均匀程度，即与组织中相的 分布、晶界杂质的形态与分布等有关，同时也与钢的再结晶温度有关，再结晶幵始温度 髙、速度慢，往往表现出塑性差。另1方面，塑性还与变形条件，即与变形温度、变形速 度、变形程度及应力状态有关，其中变形温度影响更大，故必须了解
46、塑性与温度的变化规 律，拿握合宜的热加工温度范围。此外，在较低的变形速度下轧制，或采用三向压应力较 强的变形过程，如采用限制宽展或包套轧制等，都有利于全属塑性的改善。 2.变形抗力一般地说， 随着含碳量及合金含量的增加， 钢的变形抗力将提髙。 由加 工原理已知，凡食引起晶格畸变的因素都使抗力增大。合金元素尤其是碳、硅等元素的增 加使铁素体强化。合金元素尤其是稳定碳化物形成元素，在钢中一般都能使奥氏体晶粒细 化，使钢具有较髙的强度。合金元素还通过影响钢的熔点和再结晶温度与速度，通过相的 组成及化合物的形成，以及通过影响表面氧化铁皮的特性等来影响变形抗力。在这里还要 指出，当髙温时由于合金钢一般熔
47、点都较低，因而合金钢变形抗力可能大为降低，例如， 髙硪钢、睡钢等在高温时甚至比低碳钢还要软。 3.导热紊数随着锎中合金元素和杂质含量的增多，导热系数几乎没有例外地都要 降低。,碳素钢的导热系数一般在摄氏零度时为1 = 3552千卡/米时度，合金钢Ao = 13 35千卡/米时度，髙合金钢Ao 因而在 生产过程中便时常采取缓冷、退火等工序，以消除应力及降低硬度，以便于清理表面或进 一步加工。 1 . 7.对某些缺陷的敏感性某些合金钢比较倾向于产生某些缺陷， 如过烧、 过热、 脱 碳、淬裂、白点、碳化物不均等。这些缺陷在中碳钢和髙碳钢中也都可能产生，只不过是 某些合金钢由于合金元素的加入对于某些缺
48、陷更为敏感，例如，不同成分及用不同方法冶 炼的钢的过热敏感性也不相同，一般的说，钢中的合金元素多，可在不同程度上阻止钢的 晶粒长大，尤其是铝、钛、铌、钒、锆等元素有强烈抑制晶粒长大的作用，故大多数合金 钢较之于碳素钢的过热敏感性要小。但是，碳、锰、磷等由于能扩大奥氏体（y)区，却 往往有促使晶粒长大的趋势。又如钢的化学成分对脱磷的影响，首先表现在含碳较高的 钢，其脱碳倾向也较大；钢中含少量的铬有利于阻止脱碳，但硅、铝、锰、钨却起着促进 脱碳的作用。所以通常在砝钢片生产中能利用脱碳退火的方法来降低碳含量，而在生产弹 U 簧钢60Si2Mn时却比60Si2CrA更加要注意防止脱碳。淬裂或冷裂是在冷
49、却过程中因热应 力而产生的由表面向中心发展的一种裂纹， 而白点是分布在钢材内部的一种特殊形式的细 微裂纹。只要钢材断面积较大，氢气就不容易扩散A而且冷却时各部分相变的时间也会不 伺，这必将导致较大的组织应力，容易形成白点。此外，钢中的合金元素对白点的形成也 有很大影响，合金元素有阻碍氢气的析出、扩散和聚集的作用。因此，如果合金元素太 多，则不易生成白点；但太少则氢的析出和扩散十分容易，也不易形成白点。所以，碳素 钢只有在钢材断面较大(M轨、轮箍等）且含錳量较髙时，才容易形成白点5通常对白点 敏感性大的钢种多为中合金钢，尤其是合金元素含量$8%左右的钢，由于氢的扩散聚集条 件适中，钢的组织应力也
50、大，故白点的生成几率较大:例如，马氏体钢因冷却时形成碳在 铁中的过饱和固溶体， 使组织应力很大， 故其白点敏感性最大；其次，是在两相或多相 组织的钢中也比较容易产生白点；奥氏体钢和铁素体钢冷却时没有相变，对白点的敏感性 最小，即使含有较多的氢也不易产生白点。此外，钢的冷却速度对白点的形成也具有很大 的影响。对于易产生白点的钢种，快速冷却可促使白点形成，而缓慢冷却则有利于白点的 消除。必须注意，白点不是在轧制时形成，而是在冷却时产生的， 甚至有时在冷却后当时 还不能发现， 要在存放一定时间以后才出现。任何能够促使钢氢气析出与扩散的工序， 对防止白点都可能有益， 例如， 长期的加热、构热、退火、缓
