轧制工程学-第四章.pdf

第四章 型材生产工艺及孔型设计基础 H型钢主要应用领域 国家体育馆 浦东国际机场 天津港码头装吊设备 北汽现代厂房 中集货车大梁 4.1 型材生产工艺基础 型材的概念及特点： 金属经过塑性加工成形、具有一定断面 形状和尺寸的实心直条称为型材。型材的品 种规格繁多，用途广泛，在轧制生产中占有 非常重要的地位。 型材的特点 （1 ）品种规格多。目前已达万种以上，基本上型材 轧机都在进行多品种多规格生产。 （2 ）断面形状差异大。在型材产品中，除了方、圆、 扁钢断面形状简单且差异不大外，大多数复杂断面型 材 （如工字钢、H型钢、Z字钢、槽钢、钢轨等）不仅 断面形状复杂，而且互相之间差异显著。 （3 ）轧机结构和轧机布置形式较多。在结构形式上 有二辊式轧机、三辊式轧机、四辊万能孔型轧机、多 辊孔型轧机、Y型轧机、45 °轧机和悬臂式轧机等。 在轧机布置形式上有横列式轧机、顺列式轧机、棋盘 式轧机、半连续式轧机和连续式轧机等。 型材的分类和特征 （1）按生产方法分类。型材按生产方法可以分成热轧 型材、冷弯型材、冷轧型材、冷拔型材、挤压型材、锻 压型材、热弯型材、焊接型材和特殊轧制型材等。 （2 ）按断面特点分类。型材按其横断面形状可分成简 单断面型材和复杂断面型材。简单断面型材的横断面对 称、外形比较均匀、简单，如圆钢、线材、方钢等。复 杂断面型材又叫异型断面型材，其特征是横断面具有明 显凸凹分枝。 （3 ）按使用部门分类。型材按使用部门分类有铁路用 型材 （钢轨、鱼尾板等）、汽车用型材 （轮辋、轮胎 挡圈和锁圈）、造船用型材 等。 （4 ）按断面尺寸大小分类。型材按断面尺寸可分为大 型、中型和小型型材，其划分常以它们分别适合在大 型、中型和小型轧机上轧制来分类。大型、中型和小 型的区分实际上并不严格。另外还有用单重 （kg ／m ） 来区分的方法。一般认为，单重在5kg ／m以下的是小 型材，单重在5 ～20kg ／m 的是中型材，单重超过 20kg ／m的是大型材。 （5 ）按使用范围分类。有通用型材、专用型材和精密 型材。 经济断面型材和深加工型材 经济断面型材是指断面形状类似于普通型材，但 断面上各部分的金属分布更加合理，使用时的经济效 益高于普通型材的型材。 H型钢与工字钢的比较 H型钢的截面模数、惯性矩及相应的强度均明显优 于同样单重的普通工字钢。H型钢用在不同要求的金属 结构中，不论是承受弯曲力矩、压力负荷还是偏心负荷 都显示出其优越性能，比普通工字钢具有更大的承载能 力，并且由于它的边宽，腰薄、规格多、使用灵活、节 约金属10％～40 ％。由于其边部内侧与外侧平行，边端 呈直角，便于拼装组合成各种构件，从而可节约焊接和 铆接工作量达25 ％左右，因而能大大加快工程的建设速 度，缩短工期。 H型钢和普通工字钢在轧制上的主要区别是，工字 钢可以在两辊孔型中轧制，而H型钢则需要在万能孔型 中轧制。 万能轧机轧制H型钢 (a) (b) (c) (d) （a ）万能-轧边端可逆连轧； （b ）万能粗轧孔； （c ）轧边端孔； （d ）万能成品孔 1-水平辊；2-轧边端辊； 3-立辊；4-水平辊 X －H 全轧程热力耦合仿真分析