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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