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第1篇 长材生产总论1

1 长材概况1

1.1 中国和世界的长材生产1

1.2 长材的品种规格、分类和标准3

1.2.1 长材的品种规格3

1.2.2 我国长材产品标准6

1.2.3 长材轧机形式、轧机尺寸和命名原则7

1.3 我国长材生产的发展历史11

1.3.1 1949年以前的中国长材生产11

1.3.2 1949～1979年的中国长材生产11

1.3.3 1979年以后的中国长材生产12

1.4 现代长材生产技术的特点14

1.4.1 产品14

1.4.2 装备现代化14

1.4.3 坯料绝大部分采用连铸坯15

1.4.4 轧机配置和布置高效化15

1.4.5 上与炼钢连铸、下与精整热处理系统设计15

1.4.6 普遍采用控轧控冷技术16

1.5 中国长材生产的特点16

1.6 长材轧制技术展望17

1.6.1 轨梁轧制工艺和装备17

1.6.2 开坯和大圆钢生产18

1.6.3 小型棒材生产19

1.6.4 线材生产20

参考文献21

2 长材生产系统中的炼钢与连铸23

2.1 概述23

2.1.1 导言23

2.1.2 钢铁生产的基本流程24

2.2 转炉炼钢25

2.2.1 炼钢概述25

2.2.2 转炉炼钢生产技术27

2.2.3 炼钢方法的重大创新29

2.3 连铸与模铸33

2.3.1 概述33

2.3.2 连铸机的主体设备33

2.3.3 方坯连铸机的工艺参数35

2.3.4 连铸工艺35

2.3.5 连铸新技术37

2.4 与长材轧机配套的炼钢—连铸生产系统37

2.4.1 长材生产系统中的炼钢—连铸38

2.4.2 长材生产系统组成实例41

参考文献46

3 长材轧制理论48

3.1 长材轧机的典型布置形式48

3.1.1 串列式布置48

3.1.2 横列式布置48

3.1.3 半连续式布置49

3.1.4 全连续式布置49

3.2 二辊孔型与四辊万能孔型轧制凸缘型钢的区别50

3.2.1 凸缘型钢的轧制特点及使用万能孔型轧制的优点50

3.2.2 在万能孔型和轧边端孔型中轧件的变形特点51

3.2.3 横列式轧机与二辊开坯机接万能轧机轧制凸缘型钢的区别52

3.3 型钢轧制的咬入条件53

3.3.1 光辊的咬入条件53

3.3.2 箱形孔型的咬入条件53

3.4 型钢轧制的宽展和弯曲56

3.4.1 Z.Wusatowski法（相对宽展公式）56

3.4.2 相似轧件法57

3.4.3 外接矩形法58

3.4.4 等效轧件法59

3.4.5 型钢轧制时轧件的弯曲60

3.5 型钢轧制的力能参数计算62

3.5.1 计算力能参数的意义62

3.5.2 在孔型中轧制时单位压力和摩擦力的分布63

3.5.3 轧辊与轧件接触面积的确定64

3.5.4 平均变形速度计算68

3.5.5 单位压力、轧制力和轧制力矩计算68

参考文献70

4 长材原料71

4.1 概况71

4.1.1 用钢锭作原料71

4.1.2 用初轧坯作原料71

4.1.3 用连铸坯作原料71

4.2 钢锭72

4.2.1 钢锭的种类72

4.2.2 仍需要铸锭的钢种72

4.2.3 钢锭重量和钢锭本体体积的确定［3］73

4.2.4 钢锭断面的选择74

4.2.5 镇静钢钢锭的参考尺寸78

4.2.6 钢锭的锭重和锭型数量79

4.2.7 钢锭的处理80

4.3 连铸坯80

4.3.1 连铸坯的选择80

4.3.2 连铸坯的缺陷及其分类85

4.3.3 连铸坯的热送热装88

4.4 钢坯修磨生产线91

4.4.1 概述91

4.4.2 需要检查清理的钢种和产品92

4.4.3 方坯精整的工艺流程及平面布置93

4.4.4 钢坯精整线主要设备94

参考文献96

5 长材坯料加热与加热炉97

5.1 坯料的加热97

5.1.1 坯料加热的工艺要求97

5.1.2 炉内坯料的传热过程97

5.1.3 加热炉产量和影响产量的因素100

5.1.4 加热温度制度的选择103

5.1.5 坯料加热的均匀性103

5.1.6 炉压和影响炉压因素104

5.1.7 坯料的氧化烧损104

5.1.8 坯料的脱碳106

5.1.9 坯料加热的能耗107

5.2 加热炉炉型结构和设备108

5.2.1 加热炉炉型108

5.2.2 加热炉用烧嘴109

5.2.3 预热器110

5.2.4 加热炉钢结构111

5.2.5 耐火材料的选用和砌筑结构111

5.2.6 炉内水梁和垫块112

5.2.7 加热炉附属设备113

5.2.8 加热炉管道系统117

5.2.9 汽化冷却管道系统119

5.2.1 0加热炉平面布置121

5.2.1 1加热炉操作121

5.3 加热炉参数检测与控制123

5.3.1 加热炉热工检测项目123

5.3.2 加热炉热工控制回路124

5.3.3 加热炉物料跟踪控制129

5.3.4 加热炉过程优化控制132

5.4 加热炉的节能与环保136

5.4.1 加热炉的节能措施136

5.4.2 加热炉的环保要求136

参考文献136

第2篇 长材轧制工艺137

6 钢轨与钢板桩生产技术137

6.1 概述137

6.1.1 钢轨发展简史137

6.1.2 我国钢轨发展简史139

6.1.3 高速铁路用钢轨的断面、钢种及强度140

6.2 热轧钢轨生产线150

6.2.1 现代钢轨生产的工艺流程150

6.2.2 钢轨钢的冶炼和连铸151

6.2.3 钢轨轧制法与典型布置153

6.2.4 钢轨的轧制与精整159

6.2.5 钢轨的主要缺陷及其预防措施178

6.3 钢轨的钢种183

6.3.1 钢轨钢的分类183

6.3.2 我国钢轨钢的情况186

6.3.3 钢轨钢的发展趋势187

6.4 钢轨的热处理189

6.4.1 钢轨热处理简史190

6.4.2 钢轨热处理的基本原理190

6.4.3 钢轨热处理工艺191

6.4.4 国内外钢轨热处理厂家及工艺介绍192

6.4.5 钢轨热处理工艺发展趋势193

6.4.6 钢轨热处理实践194

6.5 钢轨生产技术发展现状197

6.5.1 世界各国钢轨研究现状197

6.5.2 珠光体钢轨钢的成分、组织和性能197

6.5.3 新型的合金钢轨和贝氏体钢轨199

6.6 钢板桩生产技术200

6.6.1 钢板桩国内外发展史200

6.6.2 钢板桩的品种、规格及标准201

6.6.3 钢板桩特征及用途204

6.6.4 热轧钢板桩的轧制方法与典型工艺及孔型系统204

参考文献208

7 H型钢生产209

7.1 概述209

7.1.1 H型钢的断面特性209

7.1.2 H型钢在国民经济各个领域的应用211

7.1.3 H型钢的发展历史和当前概况212

7.1.4 H型钢的新发展215

7.1.5 H型钢的钢种216

7.2 大、中型H型钢生产线218

7.2.1 大型H型钢生产线219

7.2.2 中小型H型钢生产线221

7.3 H型钢的生产工艺223

7.3.1 原料的种类和尺寸223

7.3.2 H型钢的加热226

7.3.3 H型钢的轧制229

7.3.4 H型钢的精整233

7.4 型钢孔型设计236

7.4.1 H型钢的轧制规程和孔型设计236

7.4.2 履带板孔型设计245

7.4.3 球扁钢孔型设计251

7.4.4 矿用U型钢孔型设计255

参考文献259

8 开坯与大规格棒材生产260

8.1 开坯与大规格棒材生产的发展概况260

8.1.1 发展史概况260

8.1.2 产品与市场情况261

8.2 大棒生产线的轧制工艺介绍263

8.2.1 大棒生产线的产品定位263

8.2.2 大棒生产线的坯料选择263

8.2.3 炼钢与轧钢之间生产能力匹配问题264

8.2.4 大棒圆钢生产线的工艺流程266

8.2.5 大棒生产线的平面布置266

8.2.6 大棒生产线的轧制工艺267

8.3 大棒生产的主要工艺设备272

8.3.1 加热设备272

8.3.2 中间坯清理设备273

8.3.3 二辊可逆式初轧开坯机274

8.3.4 剪机275

8.3.5 二辊连轧机275

8.3.6 编组设备276

8.3.7 切定尺设备276

8.3.8 冷床276

8.3.9 热处理设备276

8.4 中型棒材生产线277

8.4.1 中型棒材与开坯—大型生产线的主要区别277

8.4.2 中型棒材生产线特点278

参考文献280

9 小型棒材生产281

9.1 小型棒材生产发展简史281

9.1.1 小型轧机在世界的发展281

9.1.2 小型轧机在中国的发展283

9.2 热轧小型棒材生产线286

9.2.1 现代小型棒材生产的基本工艺流程286

9.2.2 以生产钢筋为主的高产量小型棒材生产线289

9.2.3 以生产优质钢为主的小型生产线295

9.2.4 多品种的小型轧机302

9.2.5 单线高速小型轧机生产线309

9.3 普通钢小型棒材轧机主要工艺技术313

9.3.1 切分轧制技术313

9.3.2 400MPa钢筋的生产技术314

9.3.3 无孔型轧制技术317

9.4 合金钢和优质钢小型棒材轧机主要工艺技术318

9.4.1 产品318

9.4.2 坯料319

9.4.3 合金钢的连轧技术和轧线轧机的组成319

9.4.4 轧制合金钢的轧机形式320

9.4.5 减径定径技术320

9.4.6 在线温度控制326

9.4.7 大盘卷生产327

9.5 热轧钢筋和切分轧制钢筋的孔型设计328

9.5.1 成品孔（K1孔）的构成328

9.5.2 成品前孔（K2孔）设计332

9.5.3 其他孔型设计332

9.5.4 切分轧制333

9.6 小型棒材的无头轧制技术337

9.6.1 无头轧制技术现状337

9.6.2 无头轧制技术展望340

参考文献340

10 线材生产341

10.1 概况341

10.1.1 线材产品的主要品种和用途341

10.1.2 线材轧制技术发展历史342

10.2 高速线材生产的工艺流程348

10.2.1 线材生产的主要工艺参数348

10.2.2 现代线材生产基本工艺流程350

10.2.3 现代线材生产技术的特点355

10.3 现代线材生产的引领技术358

10.3.1 10机架105m/s速度精轧机的技术与装备359

10.3.2 带减径定径机的轧线技术与装备363

10.4 现代线材生产的工艺布置形式367

10.4.1 标准型10机架精轧机的线材生产线367

10.4.2 以生产优质钢为主的线材生产线（8+4）371

10.4.3 以生产建筑用材为主的双线线材生产线374

10.5 高线生产的孔型设计376

10.5.1 概述376

10.5.2 10机架标准线材轧机的孔型设计379

10.5.3 线材单一孔型系统的设计及减定径孔型的构成386

10.6 线材生产的控制轧制和轧后控制冷却392

10.6.1 线材的控轧控冷392

10.6.2 在线和轧后的温控装置393

10.6.3 轧制过程温度控制398

10.6.4 轧制后的温度控制399

10.6.5 高合金钢线材在线温度控制402

参考文献403

11 合金钢棒材和线材的精整热处理405

11.1 概述405

11.2 长材产品的热处理407

11.2.1 长材产品的热处理方法407

11.2.2 各类钢长材的热处理特点413

11.2.3 直条棒材产品热处理设备415

11.2.4 线材卷的热处理设备420

11.3 合金钢长材的黑皮精整426

11.3.1 概况426

11.3.2 黑皮精整工艺427

11.3.3 几种产品的典型生产工艺流程及设备布置428

11.3.4 长材黑皮精整生产线的设计433

11.3.5 合金钢精整线的发展趋势434

11.4 银亮材生产435

11.4.1 磨光材生产工艺流程436

11.4.2 剥皮材光亮生产线437

11.4.3 拉拔—矫直—抛光银亮材生产线440

11.5 长材精整设备441

11.5.1 抛丸机441

11.5.2 矫直机444

11.5.3 倒棱机447

11.5.4 探伤设备（表面探伤、内部探伤）448

11.5.5 修磨机450

11.5.6 剥皮机451

11.5.7 抛光机452

11.5.8 切断设备452

11.5.9 成品检查和验收设备452

11.5.1 0成品涂油和包装设备453

11.5.1 1 包装453

11.6 精整热处理车间的技术经济指标453

参考文献454

第3篇 长材轧制设备455

12 长材设备概述455

12.1 长材轧机455

12.1.1 长材轧机按构造分类455

12.1.2 长材轧机按用途分类456

12.2 长材轧机的辅助设备457

12.3 长材轧制技术与装备在我国的发展457

12.4 我国长材轧制装备的未来460

参考文献462

13 长材轧制的主要设备463

13.1 二辊可逆式开坯机463

13.1.1 二辊可逆式开坯机概况463

13.1.2 长材开坯机的类型及工作原理464

13.1.3 轧机结构465

13.2 钢轨和钢梁（H型钢）轧制设备472

13.2.1 概述472

13.2.2 轧制钢轨和大型H型钢的万能轧机472

13.2.3 轧制中小型H型钢的万能轧机479

13.3 棒材和小型轧机483

13.3.1 二辊闭口式轧机483

13.3.2 短应力线轧机488

13.3.3 棒材减径定径机494

13.4 高速线材轧机501

13.4.1 导言501

13.4.2 线材预精轧机501

13.4.3 线材精轧机503

13.4.4 线材减径定径机组507

13.4.5 线材的夹送辊与吐丝机511

13.5 长材轧机轧辊515

13.5.1 轧辊概况515

13.5.2 大型型钢轧机轧辊材质的选择与应用521

13.5.3 棒材轧机及中小型轧机轧辊的选材522

13.5.4 钢基硬质合金组合轧辊在棒材轧机中的应用525

13.5.5 硬质合金辊环在高线及连轧棒材轧机上的应用526

参考文献535

14 长材轧制辅助设备537

14.1 剪切设备537

14.1.1 停剪537

14.1.2 飞剪539

14.2 锯切设备544

14.2.1 概述544

14.2.2 金属锯545

14.2.3 砂轮锯548

14.3 冷床551

14.3.1 普通小型棒材冷床551

14.3.2 高速棒材冷床553

14.3.3 大棒定尺冷床555

14.3.4 大型H型钢冷床558

14.3.5 钢轨冷床559

14.4 矫直机565

14.4.1 大型H型钢的矫直机565

14.4.2 钢轨矫直机567

14.5 型钢堆垛机570

14.5.1 大型H型钢码垛机570

14.5.2 中小型H型钢码垛机572

14.6 钢轨精整及收集区设备573

14.6.1 钢轨无损探伤区573

14.6.2 钢轨头尾锯钻区577

14.6.3 人工检查区579

14.6.4 百米轨集排收集区581

14.6.5 50m钢轨收集区583

14.6.6 25m钢轨收集区585

14.7 棒材和线材的水冷线585

14.7.1 棒材的水冷设备585

14.7.2 线材的水冷设备589

14.8 线材散卷冷却运输机595

14.8.1 散卷冷却运输机的功能与分类595

14.8.2 散卷冷却运输机的结构595

14.8.3 高速线材集卷站598

14.9 线材输送设备600

14.9.1 概况600

14.9.2 立式卷芯架输送系统601

14.9.3 P/F线604

14.1 0压紧打捆机608

14.1 0.1 森德斯PCH-4KNB线材打捆机609

14.1 0.2 西马克高线打捆机611

14.1 0.3 棒材打捆机612

14.1 0.4 手动打捆机614

参考文献615

第4篇 长材生产的电气传动和控制617

15 长材轧机传动与自动化发展概况617

15.1 概述617

15.2 传动系统发展历程617

15.2.1 蒸汽机传动617

15.2.2 电动机传动618

15.2.3 直流电动机的供电与控制620

15.2.4 交流电动机的供电与控制621

15.3 自动化系统发展历程及特点621

15.3.1 长材轧机自动化系统发展历程621

15.3.2 长材轧机自动化系统特点623

15.4 技术发展方向624

参考文献624

16 重轨和H型钢生产线的传动与自动化控制625

16.1 概述625

16.2 钢轨及大型H型钢生产线传动和自动化控制625

16.2.1 轧机主传动系统625

16.2.2 辅助设备传动系统634

16.2.3 钢轨及大型H型钢生产线L1级基础自动化控制635

16.2.4 L1级基础自动化控制关键技术642

16.2.5 通信网络647

16.2.6 与L2级过程自动化报文数据通信648

16.3 中型型钢生产线的电气传动和电控设备650

16.3.1 中型型钢轧机主传动650

16.3.2 中型型钢生产线的自动控制651

16.4 大棒生产线控制653

16.4.1 概述653

16.4.2 自动化控制系统结构654

16.4.3 开坯机控制655

16.4.4 横移编组控制658

16.4.5 锯切控制659

参考文献660

17 棒线材轧机自动化控制661

17.1 棒线材轧机传动控制系统661

17.1.1 传动电动机661

17.1.2 电动机的选择663

17.1.3 传动装置664

17.1.4 整流变压器669

17.2 棒材轧机自动化控制670

17.2.1 概述670

17.2.2 自动化系统架构671

17.2.3 轧线主要功能673

17.2.4 冷床及收集区域主要功能685

17.2.5 过程数据采集系统699

17.3 线材轧机自动化控制700

17.3.1 概述700

17.3.2 自动化系统架构700

17.3.3 主要控制功能700

17.3.4 大盘卷生产自动化控制709

17.4 过程自动化系统715

17.4.1 概述715

17.4.2 过程控制系统硬件架构716

17.4.3 系统软件719

17.4.4 应用软件架构721

17.4.5 过程控制系统的主要功能721

参考文献723