【文章內(nèi)容簡介】 式軋制，國內(nèi)大部分型鋼軋機的布置型式基本上可分為往復(fù)串列可逆式、半 連續(xù)式、連續(xù)式等 3種類型。往復(fù)串列可逆式型鋼軋機，年產(chǎn)能力可達(dá) 30 104～ 120 104 t，可生產(chǎn) H100～1100mm。半連續(xù)型鋼軋機可生產(chǎn) HlOO4OOmm 年生產(chǎn)能力 40 104～ 7O 104 t。全連續(xù)式型鋼軋機可生產(chǎn) H1OO～ 300mm，年生產(chǎn)能力 90 104t。 目前國內(nèi)生產(chǎn)大型工字鋼主要分布在國有大型鋼廠，例如攀鋼、寶鋼、鞍鋼、包鋼、武鋼等企業(yè)，在生產(chǎn)線上，攀鋼主要采用復(fù)合式萬能軋生產(chǎn)線，采用連鑄連軋技術(shù)，另外根據(jù)客戶需要攀鋼軌梁廠另一條橫列式軋機主要生產(chǎn)乙型鋼、 C型鋼等型鋼產(chǎn)品 孔型設(shè)計及現(xiàn)狀發(fā)展 一般型鋼軋機生產(chǎn)工字鋼的孔型系統(tǒng)，對中小號工字鋼采用斜軋或直軋法，對大號工字鋼采用彎腰大斜度軋法，孔型開閉口交替使用。槽鋼的孔型系統(tǒng)，一般采用彎腰大斜度或蝶式軋法，中間孔型采用 2個控制孔，其余為開口孔型。近 2O 年來，國外工業(yè)先進(jìn)國家均采用萬能軋制法生產(chǎn)工槽鋼 (主要是 H 型鋼和平行腿槽鋼 )。 萬能軋制法的特點：可改善鋼材表面質(zhì)量，鋼材尺寸精度高，比孔型設(shè)計法高出 1 緒 論 4 30％以上；軋輥消耗低，比孔型設(shè)計法降低約 2kg／ t 材軋輥共用性增加，用孔型法軋制普通工字鋼， 1 套軋輥最多能軋 1 種型號 3 種 規(guī)格的工字鋼，采用萬能軋制法，一套軋輥可軋制多種型號多種規(guī)格的 H型鋼或普通工字鋼。 攀枝花鋼鐵集團軌梁廠型鋼生產(chǎn)線采用兩輥軋機和萬能軋機混合軋制鋼軌和其它型鋼 ,分布主要是第一套為兩輥三道次直軋 ,第二套為萬能扎和兩輥軋機混合軋制 ,軋制道次數(shù)為三個 ,第三套同第三套相同 ,第四套第五套第六套都和單列萬能軋機 ,道次數(shù)為一個道次，最后三道軋機為精軋機組。攀鋼集團軌梁廠萬能軋生產(chǎn)線主要軋制 104M 重軌和其它型鋼，該套軋機組代表了當(dāng)前國際國內(nèi)較為先進(jìn)的技術(shù)。 從人們對軋件端部變形的研究概況來看，可以看出在端部變形的基礎(chǔ)研究 方面還存在以下幾個問題： (1) 在控制軋件端部變形的各種軋制方法中，人們對初軋、厚板軋制進(jìn)行了大量的理論分析和試驗研究，而對工字鋼以及各類異型型鋼的端部變形的研究卻較少。 (2) 在型鋼端部變形的基礎(chǔ)研究方面，有關(guān)如何控制型鋼端部變形，改善型鋼軋制方法，進(jìn)一步減少切損的研究很少。在采用連鑄板坯制工字鋼時，人們只對端部在立軋階段形成的魚尾進(jìn)行了研究，而對工字鋼端部舌形的產(chǎn)生及發(fā)展，缺乏較為系統(tǒng)的理論分析和試驗研究。 (3) 在我國，型材生產(chǎn)能力與日本、西德和法國大型型材的生產(chǎn)能力基本相當(dāng)，但由于我國大型型鋼 軋機及生產(chǎn)工藝與先進(jìn)水平還有一定差距，導(dǎo)致在生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和金屬消耗等與國際先進(jìn)水平相比還有一定的差距。因此，如何在現(xiàn)有設(shè)備條件下通過適當(dāng)、合理地改變軋制方法，不僅能控制型鋼端部變形，提高成材率，而且還能軋制出合格的成品，這對于我國型鋼生產(chǎn)特別是大型型鋼金屬收得率的提高具有重要的實際意義。 總結(jié) 我國工槽鋼的生產(chǎn)水平與國外相比差距很大，已經(jīng)影響到機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 件的重量，機車，車輛產(chǎn)品的自重，高層建筑、高速公路的發(fā)展， 因此急需改進(jìn)和發(fā)展 H 型鋼和平行腿槽鋼，以滿 足國民經(jīng)濟各行業(yè)的需求。為此建議 ： (1) 重視建設(shè)生產(chǎn)型鋼的萬能軋機 ，使 H型鋼能 迅速地在毪國得到生產(chǎn) 和使用。應(yīng)組成型鋼的推廣、發(fā)展組織，制訂各種設(shè)計規(guī)范，宣傳推廣型鋼標(biāo)準(zhǔn)、介紹國外使用型鋼的經(jīng)驗和開發(fā) H型鋼的新品種，并將 H型鋼的標(biāo)準(zhǔn)納入各種設(shè)計手冊以便推廣使用。 (2) 新建的專業(yè)型鋼廠必須打破傳統(tǒng)觀念，結(jié)合國內(nèi)情況，采用轉(zhuǎn)爐配連鑄 機，小號工、槽鋼用連鑄矩形坯或方坯，大號工、槽鋼用近似最終斷面形狀的異型坯，連鑄坯，連鑄連軋生產(chǎn)型鋼。建設(shè)工藝先進(jìn) 、節(jié)能 、自動化程度高、產(chǎn)量高，質(zhì)量好，效率高的連鑄連軋型鋼專業(yè)生產(chǎn)廠。 1 緒 論 5 (3) 生產(chǎn)型鋼的關(guān)鍵是改造軋機。要重視老廠的改造與新建韻萬能軋機型鋼廠相結(jié)合。采用緊湊式萬能軋機代替目前的三輥式軋機。采用萬能軋制法生產(chǎn)平行腿工、槽鋼，努力推廣 X— H萬能法生產(chǎn)大、中號 H型鋼、工字鋼。 25工字鋼尺寸規(guī)格如表 、表 。 表 25工字鋼尺寸規(guī)格 型號 截面尺寸 截面面積（ cm2） B H d t r r1 25a 250 116 25b 250 118 表 工字鋼尺寸公差 型號 允許偏差（ mm） 高度 h 腿寬度 b 腰厚度 d 14? ? ? ? 14~18 ? 18~30 ? ? ? 30~40 ? ? 40~63 ? ? ? 2 攀鋼軌梁廠設(shè)計概況 6 2 攀鋼軌梁廠設(shè)計概況 廠房建設(shè)情況 設(shè)計規(guī)模的設(shè)想 1966 年設(shè)計的年產(chǎn)量為 110 萬噸，計劃分兩期進(jìn)行，第一期為 90 萬噸主體設(shè)備噸位 22500T。建設(shè)面積 90904m2 有 13 項主要設(shè)備、 7 項附屬設(shè)施、共有 10 個跨間、總跨度為 210m，跨間長度為 660m。由于擴建，廠房長度為 696m，寬 210m。建筑面積10 萬 m2?？偼顿Y為 119 億元。 主要設(shè)備 三座連續(xù)式推剛加熱爐、四架軋機、 7 臺熱鋸機、 3 臺輥式矯直機（ 1300 八輥懸臂式矯直機）以及兩套加工設(shè)備和空床淬火設(shè)備等。（注：加熱爐尺寸為 ? 生產(chǎn)能力：設(shè)計能力 100 噸 /小時、實際產(chǎn)量 120 噸 /小時）。 開坯機為 950 軋機，主電機功率為 5300 千瓦； 軋輥中心距： 1050880mm 軋機采用二列橫列式布置，第二列主要有 2 架 800 三輥式軋機，主電機功率為 6500KW，精軋機采用 850 萬能軋機。主電機為 1800KW，均為直流電機。 型鋼主要生產(chǎn)工藝 收料 ?上料 ?加熱 ?軋制 ?鋸切 ?寫號 ?冷卻 ?矯直 ? 打印 ? 檢查 ? 分級?涂色 ?打捆（合鋼） ?入庫 型材生產(chǎn)具有如下特點： （ 1） 品種規(guī)格多。目前已達(dá)萬種以上，而在生產(chǎn)中，除少數(shù)專用軋機生產(chǎn)專門產(chǎn)品外，絕大多數(shù)型材軋機都在在進(jìn)行品種多規(guī)格生產(chǎn)。 （ 2） 斷面形狀差異大在型材產(chǎn)品終，除了方、圓、扁鋼斷面形狀簡單且差異不大外，大多數(shù)復(fù)雜斷面型材不僅斷面形狀復(fù)雜，而且互相之間差異較大，這些產(chǎn)品的孔型設(shè)計和軋制生產(chǎn)都有其特殊性；斷面形狀的復(fù)雜性使得在軋制過程中金屬個部分的變形、斷面溫度分布以及軋輥磨損等對哦不均勻，因此軋件尺寸難以精確計算和控制，軋機調(diào)整和導(dǎo)衛(wèi)裝置的安裝也較復(fù)雜；另外復(fù)雜斷面型材的單個品種或規(guī)格通常批量較小、上述因素使得浮渣斷面型材連技術(shù)發(fā)展難度大。 （ 3） 軋機結(jié)構(gòu)和軋機布置形式較多。在結(jié)構(gòu)形式上有二輥式軋機、三輥式軋機、四輥萬能孔型軋機。多 輥孔型軋機、 Y 型軋機、 45o 軋機和懸臂式軋機等。在軋機布置上有橫列式軋機，順列式軋機、棋盤式軋機、半連續(xù)式軋機和連續(xù)式軋機等。 [5] 開坯 開坯工藝流程見圖 所示。 2 攀鋼軌梁廠設(shè)計概況 7 加熱、軋制 通用型材的軋制工藝流程舉例如圖 所示。型材軋制分為粗軋、中軋、和精軋。粗軋的任務(wù)是將批量軋制成適合的雛形中間坯。在粗軋階段，軋件溫度較高，應(yīng)該將不均勻變形盡可能放在粗軋孔型軋制的階段、中軋的任務(wù)是使軋件迅速延伸，接近成品尺寸。精軋是為保證產(chǎn)品的尺寸精度，延伸量較小。成品孔和成品前孔的延伸系數(shù) 一般分別為 ~ 和 ~： （ 1） 一種規(guī)格的坯料在粗軋階段軋成多種尺寸規(guī)格的中間坯。型鋼的粗軋一般都是在兩輥孔型中進(jìn)行。如果型鋼坯料全部使用連鑄坯，從煉鋼和連鑄生產(chǎn)組織來看，連鑄坯的尺寸規(guī)格是愈來愈好，最好是只要求一種規(guī)格。而型鋼成品的尺寸規(guī)格卻是愈多，企業(yè)開拓市場的能力就愈強。這就要求粗軋具有將一種坯料開成多種規(guī)格坯料的能力。粗軋既可以對異型坯進(jìn)行擴腰擴邊軋制，也可以進(jìn)行縮腰縮邊軋制。其典型的例子是板坯軋制 H型鋼。 （ 2） 對于異性型材 ，在中軋和精軋階段盡量多使用萬能孔型和多輥孔型。由于多輥孔型和萬能孔型有利于軋制薄而高的邊，并且容易單獨調(diào)整軋件斷面上各部分的壓下量，可以有效地減少軋輥的不均勻磨損，提高尺寸精度。 （ 3） 型鋼連軋，由于軋件的斷面截面系數(shù)大，不能使用活塞。機架間的張力控制一般是采用驅(qū)動主電機的電流記憶法或者是力矩記憶法進(jìn)行。 （ 4） 對于大多數(shù)型鋼，在使用上一般都要求低溫韌性好和具有良好的可焊接性，為保證這些性能，在材質(zhì)上就要求碳當(dāng)量低。對這些型材，實行低溫加熱和低溫軋制可以細(xì)化晶粒，提高材料的機械性能。在精軋后進(jìn)行水冷， 對于提高材料性能和減少在冷床上的冷卻時間也有明顯好處。 [6] 精整 型材的軋后精整有兩種工藝，一周內(nèi)個是傳統(tǒng)的熱鋸切定尺，定尺矯直工藝。一種是較新式的長尺冷卻、長尺矯直、冷鋸切工藝，工藝流程的例子如圖 23 所示。 圖 通用型材加熱、軋制的工藝流程舉例 圖 型鋼軋制的開坯流程 2 攀鋼軌梁廠設(shè)計概況 8 型材精整，較突出之處就是矯直。型材的矯直難度大于板材和管材，原因是：其一在冷卻過程中，由于斷面不對稱和溫度不均勻造成的彎曲大；其二是型材的斷面系數(shù)大，在有些條件下，對剛才的使用造成很大影響，例如：重軌的矯直盲區(qū)明顯低于重軌的全長平直度。減少矯直盲區(qū)，在設(shè)備上的措施是使用 變截距矯直機，在工藝上的措施就是長尺矯直。 原料的選擇及清理 原料的選擇 一般軋鋼常用的原料為鋼錠，軋坯和連鑄坯，我們采用的是 240 240矩形軋坯，為了保證成品質(zhì)量，必須要先采取表面清理。由于在鋼坯表面經(jīng)常存在著如結(jié)疤、裂紋、折疊、飛刺等各種缺陷，如果不在軋制前加以清理，勢必在軋制中不斷擴大，并引起更多的缺陷，甚至?xí)绊戜撆鬈堉茣r的塑性與成型。 為確保鋼材的使用性能，對來料矩形坯需要作如下要求 : [7] (1) 根據(jù)加熱爐的結(jié)構(gòu)和軋鋼成材率的要求來確定方坯的倍尺或定尺長度以及方坯的尺 寸和公差要求。我們采用的 240 240矩形坯要求其截面尺寸和公差要求為士 2mm，倍尺長度為 1200mm（攀鋼數(shù)據(jù)）的 46倍尺，長度允許偏差士 50mm。坯料的圓角半徑不大于 R10。特別要提示的是，在計算方坯的定尺長度時，一定要把此種異型鋼在軋制后每根鋼材會在頭部和尾部因不均勻變形產(chǎn)生翹曲和縮尺損失考慮在內(nèi)。 (2) 考慮到此工字鋼的使用要求，為保證鋼材的內(nèi)在質(zhì)量，要求坯料的軋制壓縮比不小于 3。 (3) 坯料的表面不得有裂紋，結(jié)疤，折疊等缺陷。 (4) 坯料必須是熱軋狀態(tài)下交貨。 原料的檢查和清 理 盡管煉鋼工藝的不斷改進(jìn)使坯料的表面質(zhì)量不斷提高，但是用戶對于軋件、質(zhì)量的要求也在不斷提高，因此在軋制之前，特別是對于表面質(zhì)量要求很高的優(yōu)質(zhì)軋件清除坯料表面缺陷對提高產(chǎn)品質(zhì)量仍起著重要作用。大部分用戶要求鋼鐵制品商提供“零缺陷”的鋼材，坯料清理和成品的精整是滿足鋼材產(chǎn)品“零缺陷”要求的正確途徑。 對于本次研究中的矩形坯料采用檢查清理工序如下：拋丸、超聲波探傷、無損表面圖 23 型材的精整工藝流程 2 攀鋼軌梁廠設(shè)計概況 9 探傷、修磨。 拋丸處理即用一定質(zhì)量的鋼球通過外力作用撞擊在鋼坯上，使鋼坯表面的氧化鐵皮等污染物脫落，從而暴露鋼坯表面缺陷的一種方法。傳統(tǒng)的清 理方法就是采用酸洗。由于在酸洗過程中對環(huán)境產(chǎn)生極大的污染，在各國對環(huán)境保護的日益重視的情況下，酸洗的的基建投資和、用于廢酸處理的運行費用都越來越高。 70年代后期逐漸以拋丸處理替代了酸洗處理。 探傷包括內(nèi)部探傷與外部探傷。一般采用超聲波探傷和熒光磁粉探傷對坯料的內(nèi)部質(zhì)量與外部質(zhì)量加以檢測。 清理坯料表面缺陷的方法有：人工火焰槍清理、火焰清理機清理、人工風(fēng)鏟清理、人工砂輪修磨清理、修磨機清理。現(xiàn)在清理鋼坯的主要方法是修磨機清理，少量的局部缺陷輔助以人工砂輪修磨清理。 [8] 原料加熱和加熱爐 原料的加熱 在軋鋼之前，要將原料進(jìn)行加熱，其目的是提高鋼的塑性，降低變形抗力及改善金屬內(nèi)部組織和性能，以便于軋制加工，這就是說一般要將鋼加熱到奧氏體單相固溶體組織的范圍內(nèi)，并使有較高的溫度和足夠的時間以均化組織及溶解碳化物，從而得到塑性高、變形抗力低、加工性能好的金屬組織，一般為了更好地降低變形抗力和提高塑性，加工溫度盡量高一些好，但是不正確的加熱制度可能會引起鋼的氧化、脫碳，氣泡暴露、過熱、過燒等缺陷，還將降低鋼材的質(zhì)量甚至導(dǎo)致廢品，因此鋼的加熱溫度主要應(yīng)根據(jù)各種鋼的特性和壓力加工工藝要求，從保證鋼材的 質(zhì)量及多快好省地生產(chǎn)鋼材出發(fā)來確定。 加熱爐 從鋼坯在爐內(nèi)的移動方式有推鋼式加熱爐與步進(jìn)式加熱爐兩大類。推鋼式加熱爐分帶下加熱的和不帶下加