内容简介

本书是在收集、整理国内外小型型钢连轧机生产工艺及装备、生产经验的基础上编写而

成的。本书共有10章，分别介绍了小型型钢连轧机的发展、种类及规模；轧机的主要类型；坯

料的选择及清理；坯料的加热及采用的加热炉；小型连轧机轧制圆钢、带肋钢筋、角钢及异

形断面型钢所采用的孔型系统及其设计方法和导卫装置；各种品种的孔型实例；轧辊的选择、

轧机安装及调整；控制轧制技术在小型型钢连轧机上的应用及轧材的精整工艺；小型型钢连

轧机的主、辅设备类型、参数及结构；小型型钢连轧机自动控制等。全书共有图479幅、表125

个。

本书主要供从事型钢生产、设计、科研的工程技术人员使用，也可供大专院校相关专业

师生参考。

目录

1概述

1.1小型型钢连轧机的发展水平

1.1.1历史的沿革

1.1.2小型轧机的主要新技术

1.2连轧小型轧机的种类和规模

1.2.1连续式小型轧机

1.2.2半连续式小型轧机

1.2.3横列式小型轧机

1.3横列式小型轧机的改造

1.3.1横列式小型轧机没有必要都进行改造

1.3.2横列式小型轧机改造方案

2现代小型型钢连轧机的主要类型

2.1高速轧制的圆钢和钢筋轧机

2.1.1步进梁式加热炉

2.1.2悬臂式轧机

2.1.3预应力高刚度轧机

2.1.4高速上冷床系统

2.1.5棒材计数装置

2.2高产量钢筋轧机

2.2.1紧凑式粗轧机

2.2.2精轧机

2.2.3高产量的冷床

2.2.4短尺分离系统

2.2.5冷剪

2.3灵活的多品种棒材轧机

2.3.1轧机

2.3.2齿条式冷床

2.3.3冷飞剪

2.4优质钢和特殊钢棒材轧机

2.4.1高合金钢小型轧机

2.4.2合金钢棒材和线材复合式轧机

2.4.3特殊的（高精度方钢和扁钢）合金钢小型轧机

3坯料

3.1坯料的选择

3.2坯料的冶金质量

3.2.1炼钢

3.2.2炉外精炼

3.2.3连铸

3.3坯料的检查和清理

3.3.1抛丸

3.3.2探伤

3.3.3坯料清理

3.3.4钢坯的检查修磨作业线

3.4坯料的热送和热装

3.4.1概述

3.4.2采用热装的条件

3.4.3热装工艺

3.4.4热装操作

3.4.5热送热装的典型实例

4坯料加热和加热炉

4.1坯料的加热

4.1.1加热质量和加热缺陷

4.1.2热工制度

4.1.3炉子的操作

4.2加热炉

4.2.1平面布置

4.2.2熔炉子的型式

4.2.3炉子的结构

4.2.4加热时间、产量及炉子主要尺寸的确定

4.2.5供热和热耗

4.2.6加热炉热工参数的检测和控制

4.2.7节能措施

4.2.8炉子实例

5孔型与导卫装置

5.1概述

5.2圆钢孔型设计

5.2.1圆钢孔型系统及其选择

5.2.2圆钢成品孔的构成

5.2.3精轧孔型设计

5.2.4轧件断面面积计算

5.2.5孔型图实例

5.3热轧带肋钢筋的孔型设计

5.3.1成品孔型设计

5.3.2孔型加工时参数的选择与计算

5.3.3成品前孔的选择

5.3.4新型的月牙形横肋加工方法

5.4异形断面孔型设计

5.4.1异形断面的主要特征

5.4.2金属在异形孔型中的变形

5.4.3开口腿和闭口腿的变形特征

5.4.4面积分布对轧件变形过程的影响

5.4.5异形孔延伸分配的一般原则

5.4.6轧制异形断面的孔型系统

5.5槽钢孔型设计

5.5.1概述

5.5.2槽钢孔型系统

5.5.3孔型设计

5.6等边角钢孔型设计

5.6.1概述

5.6.2角钢轧制孔型系统

5.6.3孔型设计

5.7导卫装置

5.7.1概述

5.7.2导板梁

5.7.3入口装置

5.7.4出口装置

5.7.5导卫装置的冷却与润滑

5.7.6几个著名厂家制造的滚式导卫装置

5.7.7活套装置

5.8切分轧制

5.8.1切分轧制技术的发展及目前应用情况

5.8.2切分轧制的意义

5.8.3采用切分轧制技术所需要的条件

5.8.4各种轧机切分方案

5.8.5切分轧制的孔型设计应注意的几个问题

5.8.6采用切分轧制技术实例

6轧辊、轧辊安装及轧制调整

6.1轧辊

6.1.1轧辊的主要性能指标

6.1.2轧辊的材料

6.1.3轧辊的选择

6.1.4轧辊的使用与维护

6.1.5小型连轧机使用轧辊尺寸及材质举例

6.2轧辊安装及轧制调整

6.2.1粗轧机在轧制线上的更换及安装

6.2.2粗轧机的在线预调整

6.2.3粗轧机轧制过程中的调整操作

6.2.4中、精轧机在轧线上的更换安装

6.2.5中、精轧机在轧线上的预调整

6.2.6中、精轧机在轧制过程中的调整

6.2.7主控台操作

6.2.8常见事故分析及处理方法

7控制轧制、控制冷却及精整

7.1控制轧制及控制冷却

7.1.1概述

7.1.2控制轧制技术在连续式小型型钢轧机中的应用

7.1.3控制冷却与在线热处理技术在连续式小型型钢轧机上的应用

7.1.4钢筋的控制冷却——轧后余热处理（Thermex）

7.1.5棒材的控制冷却

7.1.6采用控轧、控冷工艺的连续小型型钢轧机机组举例

7.2连轧小型材的精整和热处理工艺

7.2.1连轧小型材的热剪切

7.2.2连轧小型材的冷却

7.2.3轧件的编组或形成棒层与移送

7.2.4棒材在线矫直和定尺剪切

7.2.5棒材和型材的收集系统

7.2.6连轧棒材典型精整工艺

7.2.7合金钢小型棒材的精整热处理

7.3低温轧制的应用

7.3.1低温轧制与节能

7.3.2低温轧制的可行性与制约条件

7.3.3低温轧制所用轧机

7.3.4低温轧制工艺及实例

7.3.5低温轧制时材料的变形抗力与成品力学性能

7.3.6低温轧制的经济效益分析

7.3.7低温轧制与热轧工艺润滑

8小型连轧机的主要设备

8.1粗轧机、中轧机和精轧机

8.1.1二辊式闭口机架水平轧机

8.1.2二辊式闭口机架垂直轧机

8.1.3平立可转换机架

8.1.445°无扭粗轧机

8.1.5三辊行星轧机

8.1.6三辊Y形轧机

8.1.7紧凑式粗轧机组

8.1.8预应力轧机

8.1.9悬臂式轧机

8.1.10短应力线轧机

8.1.11精轧机

8.2减径定径机

8.2.1西马克公司的HPR高精度轧机

8.2.2摩根公司的减径定径机

8.2.3柯克斯－达涅利公司的三辊减径定径机

8.2.4波米尼公司的定径机

8.3飞剪机

8.3.1飞剪机的用途和工艺要求

8.3.2飞剪机的组成及分类

8.3.3飞剪机的工作制度

8.3.4飞剪机的典型结构

8.3.5飞剪机基本参数的选择

8.4轧辊轴承

9小型轧机的辅助机械设备

9.1钢坯加热炉入炉、出炉设备

9.1.1入炉设备

9.1.2出炉设备

9.1.3热装热送设备

9.2活套

9.3冷床

9.3.1输入设备

9.3.2冷床本体

9.3.3输出设备

9.4冷剪和摩擦锯

9.4.1冷剪

9.4.2摩擦切割锯

9.5小型型钢堆垛机

9.5.1磁性堆垛机

9.5.2非磁性堆垛机

9.5.3标准堆垛机机型介绍

9.6打捆机

9.7小型轧机的液压和润滑

9.7.1小型轧机的液压系统

9.7.2小型轧机的润滑系统

9.7.3液压油和润滑油的污染控制

10连轧小型型钢生产的自动控制

10.1概述

10.2轧制过程自动化的基本概念及应用

10.3自动控制系统

10.3.1自动控制系统的构成

10.3.2自动调速系统的构成

10.3.3动态当量和静态速降

10.3.4速度调节和速度变化

10.4连轧小型型钢生产控制系统

10.4.1计算机形式的选择

10.4.2传动控制系统的选择

10.4.3电机的选择

10.5连轧小型型钢生产的几种主要自动控制过程

10.5.1自动出钢过程控制

10.5.2粗、中轧机的微张力控制过程

10.5.3中、精轧机的活套无张力控制系统

10.5.4上冷床热倍尺优化剪切控制过程

10.5.5冷床入口的热倍尺型材分钢与制动控制

10.5.6倍尺钢材的定尺剪切

参考文献

附录 部分设备彩图

2.4.2.2车间生产工艺和主要特点

A 高合金钢棒线材产品

该车间是一个生产高合金钢的线棒材车间，合金比达76.7％，高合金比可达13.3％。

所用的坯料以轧制坯和锻造坯为主，也可使用一部分连铸坯。高速线材轧机生产的线材产

品最大规格可达φ20mm，棒材产品达φ40mm。对高合金钢轧机而言这样的产品范围已有相

当的覆盖面，因此，计划中的大盘卷生产线暂时缓上，看市场的需要情况再定。

B 高合金钢全连续式的轧制

全连续式轧制可更有效地控制轧件的温度，对合金钢特别是高合金钢更有好处。在轧

制速度较低时（粗、中轧），轧件温度略有下降（比横列式轧机大大减少），此时可采用保

温辊道等措施；随着轧制速度的提高，轧件变形热使轧件温度基本保持不变；在高速下合

金钢轧件温度迅速升高，为此在精轧前设置水冷装置控制轧件温度。全线为平/立交替布置

的无扭轧制，避免轧件在轧制过程中产生扭转而导致角部产生裂纹。采用椭圆一圆的孔型

系统，使变形更为均匀，避免角部温度降低而产生裂纹；并使改变产品规格的调整变得简

单容易。

粗轧机组与中轧机组间的脱头轧制，使粗轧的速度单独调节，以适应不同合金钢对轧

制速度的要求。

C 合金钢温控系统

水冷线布置在轧制线中，以最佳的机架间距离进行冷却和均温。根据不同钢种特性机

架间及轧机后温度曲线精确调整的可能性，保证产品大纲中各种精轧产品的冶金和力学性

能。可能利用的冷却程序是：

（1）热机械轧制、热芯回火工艺（Tempcoreprocess），可改善产品的力学性能。

（2）常化轧制、奥氏体淬火（奥氏体不锈钢），可节省后步的热处理。

SMS开发的离线计算在线控制轧制工艺和操作温度的CCT（控制冷却技术）计算机模

型，它的一个主要的新特点是轧件的温度在轧机中的不同点进行测量，并与参考值进行比

较。闭环的活套控制保证轧制线和冷却断面自动调整到参考值。整个轧制过程可离线模拟，

并可将几个参考值存贮在计算机中。这样的计算机模型可避免为决定最好的轧制和冷却条

件耗费大量的试料和时间，而且这是最佳产品质量所要求的。

a棒材精轧温度的控制

控制合适的最终精轧温度（在Ac3附近的温度），并配于适当的压缩率（约40％），可使

低中碳钢以及合金结构钢、弹簧钢、轴承钢等中合金钢，获得理想的金相组织和最佳的力

学性能。为此在棒材精轧机最后两架前设置了冷却水箱，而且为使急冷后的轧件内外温度

均匀，棒材精轧机前设置了一个均温段。

棒材精轧机后设有水冷箱，对轧后需要快冷的优质碳钢、奥氏体不锈钢（在线淬火最

低可达500℃）等钢材进行快冷。对合金工具钢、高速钢、马氏体不锈钢等需要缓冷的钢种，

轧件经冷床前的“热床”和快速移钢机，再经冷剪切定尺后入缓冷箱缓冷。

b线材精轧温度的控制

为控制线材的精轧温度，在精轧机前设置了两个预水冷箱，并加强了无扭精轧机的机

架间冷却。线材从精轧机轧出后进入延迟型的斯太尔摩控制冷却线进行冷却。在控制冷却

后的第一段辊道后面设有高温罐冷设备，用于需要缓冷的合金工具钢、高速钢、马氏体不

锈钢线材。在吐丝机后的线材由高温集卷机收集，线卷运输机运输，机械手将线卷装入缓

冷箱。

经控制冷却后的线材在集卷站重新收集，并在钩式运输机上进一步冷却，然后压紧打

捆，称重后入库。

D 大盘卷生产线（预留）

大盘卷生产线由导槽、水冷线、双夹送辊和两台加勒特卷取机组成。在卷取机后有从

卷取机上把盘卷取下并转移到链式运输机上去的设备。

在这两台加勒特卷取机上可对盘卷进行下列制度的冷却：

（1）通过自动操作设备把盘卷从转鼓上取下来并放在步进梁运输机上对盘卷进行标准

冷却。

（2）在卷取过程中直接在转鼓上进行淬火，在线淬火主要用于奥氏体不锈钢，其目的

在于：

1）减少热卷取过程中表面擦伤的危险；

2）获得可应用于进行中等程度拉拔和不需要控制晶粒大小而可省掉常规固溶淬火等

场合的产品。

在线淬火也可以用于铁素体不锈钢，以便能减小热卷取过程中擦伤的危险性。在加勒

特卷取机的转鼓上直接淬火完全淹没在水中进行，卷取也是在水中完成。这样就可以避免

因在卷取与淬火之间的操作而引起的温度不均匀损失，因为在这里卷取和淬火两个操作同

时进行。

2.4.3特殊的（高精度方钢和扁钢）合金钢小型轧机

虽有部分合金钢小型轧机在生产圆钢的同时还生产方钢、扁钢和六角钢，但绝大部分

小型轧机仅生产圆钢。无切削的冲压和模压工艺，在机械和电子工业中日益广泛的应用，促

进了模具制造业以每年15％～20％的速度高速发展，从而对模具钢的数量和质量都提出了

越来越高的要求。它要求用于制造模具的扁钢厚度精度不大于0.1mm，宽度尺寸精度不大

于0.2mm，边部的圆角半径不大于0.5mm。这样使模具的切削加工量减少到最少，以降低

模具制造成本和加快产品更新的周期。为适应生产高精度多品种的模具和刀具扁钢的需要，

出现了一种专门为生产高精度扁钢和方钢而设计的轧机，这就是奥地利GFM公司（锻造生

产技术和设备制造公司）设计制造的可逆式连轧方扁钢轧机。

FS钢厂瞄准国内和亚洲市场对模具钢日益增长的需求，在国内率先建设了一套这样的

方扁钢轧机。车间的主机WF40－5轧机由GFM公司引进，其他轧线的工艺和电控设备以及

生产软件均由北京钢铁设计研究总院设计，国内供货。该车间已于1996年10月投产，车

间平面布置如图2－13所示。