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出版者:冶金工业出版社发行部

作者:中岛浩卫

出品人:

页数:256

译者:李效民

出版时间:2004-1

价格:26.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502433963

丛书系列:

图书标签:

• 型钢
• 轧制
• 冶金
• 材料科学
• 金属材料
• 制造技术
• 工业工程
• 机械工程
• 钢材
• 工艺技术

《型钢轧制技术》 概述 本书深入探讨了型钢生产的各个环节，从原材料的准备到最终产品的检验，旨在为型钢轧制领域的工程师、技术人员和相关从业者提供一套全面、系统且实用的技术指导。本书不仅涵盖了型钢轧制的理论基础，更侧重于实际操作中的关键技术、设备选型、工艺优化以及质量控制方法。通过对型钢生产工艺的细致剖析，本书致力于提升生产效率、降低能耗、提高产品质量，并促进型钢行业的可持续发展。 第一篇 基础理论与原材料 第一章 型钢的定义、分类与应用 1.1 型钢的基本概念： 详细阐述型钢的定义，包括其横截面形状、尺寸规格以及与普通钢材的区别。 1.2 型钢的分类： 按形状分类： 详尽介绍角钢、槽钢、工字钢、H型钢、卷边槽钢、Z型钢等常见型钢的几何特征、标准牌号及尺寸系列。 按用途分类： 区分建筑用钢、机械制造用钢、桥梁用钢、轨道交通用钢等不同应用场景下对型钢性能提出的特殊要求。 按生产工艺分类： 简要介绍热轧型钢、冷弯型钢等主要生产方式。 1.3 型钢的应用领域： 广泛列举型钢在建筑工程（梁、柱、檩条、墙体）、交通运输（车辆、船舶、轨道）、机械制造（框架、支架、设备构件）、能源（风电塔筒、输电铁塔）等领域的实际应用实例，强调其结构支撑、连接和承载功能的重要性。 1.4 型钢的市场需求与发展趋势： 分析当前型钢的市场格局，探讨高强度、高精度、特殊性能型钢的需求增长，以及绿色化、智能化生产的发展方向。 第二章 型钢轧制用原材料 2.1 钢坯的种类与质量要求： 连铸坯（方坯、矩形坯）： 介绍连铸坯的生产工艺，重点阐述对连铸坯的成分均匀性、表面质量、内部缺陷（中心偏析、疏松、裂纹）等方面的控制要求，以及这些缺陷对后续轧制过程的影响。 初轧板坯（用于宽厚板轧制后切割）： 简述其制备过程，并说明其在型钢生产中的应用局限性。 圆钢/钢棒（用于异形轧制）： 介绍其特点及适用范围。 2.2 钢坯的化学成分与力学性能： 常用钢种的成分范围： 详细列举Q235、Q345、Q390、Q420等常用碳素结构钢和低合金高强度结构钢的化学成分标准，并解释各元素（C, Mn, Si, P, S, Cr, Mo, V, Nb, Ti等）对钢材性能的影响。 力学性能指标： 解释屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、硬度等关键力学性能指标，并说明其与钢坯成分、热处理等因素的关系。 2.3 钢坯的冶炼与连铸工艺对质量的影响： 炼钢过程控制： 讨论脱氧、脱硫、二次精炼（LF、VD/VOD）等工艺对钢水纯净度和成分均匀性的作用。 连铸过程控制： 阐述结晶器振动、冷却强度、拉速等参数对坯壳凝固、内部温度场及缺陷形成的影响。 在线检测与诊断： 介绍在线超声波探伤、磁粉探伤等技术在钢坯质量检测中的应用。 2.4 钢坯的预处理： 扒皮与矫直： 介绍表面缺陷的去除和坯体形状的校正。 加热前的准备： 强调清理、堆放及运输的重要性。 第二篇 热轧型钢生产工艺 第三章 钢坯的加热 3.1 加热炉的种类与原理： 推钢炉（推式炉）： 详细介绍其结构、加热原理、传热方式（辐射、对流、传导）及温度控制策略。 步进梁炉（步进炉）： 讲解其工作机制，与推钢炉在装载量、加热均匀性、能耗等方面的优劣对比。 穿梭炉（隧道炉）： 介绍其特点及适用范围。 3.2 加热过程的控制要点： 加热制度的制定： 解释升温速率、保温时间、终轧温度对钢坯内部组织、性能及变形抗力的影响。 温度均匀性控制： 强调多区域控温、炉内气氛控制（氧化、还原）以及如何避免过烧、欠烧。 氧化皮的形成与控制： 讨论氧化皮的成分、厚度与成分（Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3）及其对后续轧制、表面质量的影响。 燃耗经济性： 分析不同燃料（天然气、重油、煤气）及加热方式的能耗特性，以及余热回收利用技术。 3.3 钢坯的装卸与运行： 介绍机械化、自动化装卸设备，以及炉内钢坯运行的平稳性要求。 第四章 型钢的轧制过程 4.1 轧制机的种类与功能： 初轧机（粗轧机）： 介绍万能初轧机、开坯机等，说明其主要功能是将大尺寸钢坯轧制成适合后续精轧的中间断面。 万能轧机： 详述其水平立辊协同工作的原理，适用于轧制角钢、槽钢、工字钢等。 三辊轧机（斜轧机）： 介绍其工作方式，常用于轧制钢轨、H型钢等。 多机架连续轧机： 讲解串联设置的多个轧机机架如何协同完成复杂的轧制变形。 矫直机： 介绍其在轧制过程中或成品定尺后的作用。 4.2 轧辊的设计与制造： 轧辊材料： 介绍铸铁、铸钢、硬质合金等轧辊材料的性能特点。 轧辊磨损与维护： 讨论轧辊磨损的原因、检测方法以及重磨、更换周期。 轧辊轴承与冷却： 介绍轴承类型（滚子轴承、滑动轴承）及其润滑冷却，以及轧辊冷却水的必要性。 4.3 轧制工艺参数的控制： 道次压下量： 解释压下量对变形程度、成品尺寸精度和内部应力的影响。 轧制速度： 讨论轧制速度与变形速度、变形抗力、轧辊冷却、表面质量的关系。 轧制道次设计： 讲解如何根据型钢的形状和尺寸，设计合理的轧制道次和轧辊孔型。 轧制过程中变形的控制： 强调保证变形的均匀性，避免局部过变形或变形不足。 冷却带控制： 介绍如何在轧制过程中及轧后对型钢进行冷却，以控制其组织与性能。 4.4 轧制过程中的质量控制： 尺寸精度控制： 讲解影响型钢尺寸精度的因素（轧辊磨损、机架间隙、轧制力、温度波动等），以及在线尺寸测量与反馈控制技术。 表面质量控制： 关注表面裂纹、折叠、划伤、氧化皮粘附等缺陷的产生原因及预防措施。 内部质量控制： 探讨轧制过程中如何控制中心疏松、夹杂物变形分布以及残余应力。 孔型管理： 强调孔型设计、加工精度和使用过程中的维护对轧制质量的重要性。 第五章 轧后处理与成品检验 5.1 轧后冷却： 控制冷却（CC）： 介绍箱式冷却室、喷水冷却台车等设备，以及不同冷却制度对钢材组织与性能的影响（如细化晶粒、提高强度）。 自然冷却： 描述其过程及特点。 冷却速率控制： 解释如何通过调节冷却介质（空气、水）和时间来获得所需的冷却曲线。 5.2 矫直： 矫直机的种类： 介绍多辊矫直机、万能矫直机等，以及其工作原理。 矫直工艺参数： 讨论辊距、矫直角度、矫直次数对型钢直线度、平行度及残余应力的影响。 矫直过程中的质量监测： 介绍如何检测型钢的直线度、翘曲度等。 5.3 定尺与切断： 定尺精度要求： 明确不同用途型钢的定尺精度标准。 切断方法： 介绍剪切、锯切、火焰切割等工艺。 切口质量： 强调切口平整、无毛刺、无裂纹的要求。 5.4 表面处理： 除锈（抛丸、酸洗）： 介绍常用的除锈方法及其优缺点。 涂油/涂层： 简述防锈油、防锈漆的涂覆工艺。 5.5 成品检验： 尺寸检验： 使用卷尺、卡尺、量规等工具进行检测。 外观检验： 检查表面质量、平直度、扭转等。 力学性能试验： 拉伸试验、弯曲试验、冲击试验、硬度试验等。 化学成分分析： 光谱分析、炉前试样分析等。 无损检测： 超声波探伤、磁粉探伤、涡流探伤等，用于检测内部和表面缺陷。 检验标准的执行： 强调依据国家标准、行业标准或用户协议进行检验。 第三篇 特殊型钢生产与工艺优化 第六章 高强度、高精度与特殊性能型钢的生产 6.1 高强度钢的轧制： 微合金化技术： 介绍Nb, V, Ti等元素的添加及其对晶粒细化和固溶强化、析出强化的作用。 热机械控制工艺（TMCP）： 详细阐述控轧控冷技术，如何在轧制过程中精确控制温度和变形，以获得优良的综合力学性能。 淬火、回火工艺： 介绍对某些高强度钢进行热处理以进一步提高强度的必要性。 6.2 高精度型钢的轧制： 精密轧机设计： 介绍采用高刚性机架、精密传动系统、先进的液压伺服系统等。 精细化孔型设计与制造： 强调高精度模具加工和频繁的孔型调整。 在线尺寸反馈与闭环控制： 采用激光、接触式传感器进行实时监测，并与轧机控制系统联动。 变形过程的精确控制： 优化各道次压下量和轧制速度，减少温度波动影响。 6.3 耐候钢（Corten Steel）的轧制： 介绍其表面形成致密锈层以提高耐腐蚀性的特点，以及轧制过程中对成分和表面质量的特殊要求。 6.4 耐磨钢的轧制： 讨论其高硬度和耐磨性的实现途径，以及对成分、热处理的影响。 6.5 低合金钢在特殊应用中的轧制： 如海洋平台用钢、低温用钢等，需考虑其低温冲击韧性、焊接性能等。 第七章 冷弯型钢生产工艺 7.1 冷弯工艺原理： 介绍钢板或钢带在常温下通过一系列成型辊模具变形，形成特定截面形状的工艺。 7.2 冷弯机组的组成： 介绍开卷机、校平机、导向装置、成型轧辊、焊接机、矫直机、切断机等设备。 7.3 冷弯工艺过程： 材料准备： 镀锌卷板、彩涂卷板、冷轧带钢等。 成型轧辊设计： 解释多道次、渐进变形的设计理念，如何避免材料过载、起皱和开裂。 焊接工艺（高频电阻焊、埋弧焊）： 介绍不同焊接方法的原理、参数控制及焊缝质量要求。 冷弯后的应力与形变： 讨论内应力释放与矫直环节的重要性。 7.4 冷弯型钢的优点与应用： 轻质高强、截面优化、易于加工安装等，广泛应用于轻钢结构、汽车制造、家具等领域。 7.5 冷弯与热轧型钢的比较： 从成本、精度、性能、应用范围等方面进行对比分析。 第八章 型钢生产的节能降耗与环境保护 8.1 节能技术： 加热炉优化： 推广高效加热炉型，实施余热回收利用（如烟气余热发电、空气预热）。 轧制过程优化： 采用低速轧制、优化轧制道次设计，减少变形功耗。 设备节能改造： 淘汰高能耗设备，采用变频调速电机、优化液压系统。 8.2 降耗技术： 提高收得率： 精细化轧制工艺，减少切损和废品率。 优化轧辊使用： 延长轧辊寿命，降低消耗。 水循环利用： 优化冷却水系统，减少水资源消耗。 8.3 环境保护： 废气处理： 烟气脱硫、脱硝、除尘，达标排放。 废水处理： 生产废水、生活污水的处理与回用。 固体废弃物处理： 氧化皮、废旧轧辊、金属边角料的回收利用。 噪声治理： 采取隔音、降噪措施，减少对周边环境的影响。 8.4 绿色制造理念： 推动全流程的绿色化管理，构建资源节约型、环境友好型企业。 第四篇 质量管理与发展趋势 第九章 型钢生产的质量管理体系 9.1 质量管理的原则与方法： 介绍全面质量管理（TQM）、六西格玛等先进质量管理理念。 9.2 质量控制的关键环节： 强调从原材料采购、生产过程控制到成品检验的全过程监控。 9.3 统计过程控制（SPC）： 应用控制图、直方图等工具，分析过程变异，识别异常。 9.4 质量问题的分析与改进： 运用鱼骨图、帕累托图等工具，查找根本原因，制定纠正和预防措施。 9.5 质量管理体系认证： 介绍ISO 9001等国际质量管理体系标准。 第十章 型钢生产的智能化与未来展望 10.1 智能化制造的核心要素： 自动化生产线： 提高生产效率与稳定性。 工业物联网（IIoT）： 实现设备互联互通，数据采集与共享。 大数据分析： 挖掘生产数据价值，优化工艺参数，预测设备故障。 人工智能（AI）应用： 智能排产、智能质量检测、故障诊断预测等。 10.2 智能轧制过程控制： 智能加热： 基于温度场模拟和在线监测的自适应加热。 智能轧制： 实时调整轧制参数，实现精确尺寸控制和质量优化。 智能检测： 采用机器视觉、传感器网络等进行高精度、全方位的检测。 10.3 行业发展趋势： 高端化、定制化： 满足特定领域的高性能需求。 绿色化、低碳化： 推动环保生产与可持续发展。 数字化、智能化： 提升生产效率、柔性和竞争力。 产品结构升级： 发展高强度、超高强度、特种型钢。 结论 本书旨在为型钢轧制行业从业者提供详实的理论指导和实用的技术参考，通过深入剖析生产工艺的每一个细节，帮助读者理解型钢生产的复杂性与精妙之处。随着技术的不断进步和市场需求的变化，型钢轧制行业正朝着更高精度、更高强度、更高效能和更环保的方向发展。本书的出版，期望能为行业内的技术革新和人才培养贡献一份力量，共同推动型钢制造业迈向新的高度。

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这本书的装帧设计很有老派专业书籍的味道，厚重的纸张和严谨的排版，让人一看就知道它不是那种随随便便的入门读物。光是翻阅目录，就能感受到内容的深度和广度，从基础的材料学原理到具体的轧制工艺参数控制，几乎涵盖了整个型钢生产链条上的关键技术环节。我个人对其中关于“高精度控冷技术在复杂截面轧制中的应用”这一章节印象尤为深刻，作者用大量的实验数据和实测曲线来佐证其观点，分析得入木三分。比如，他们对不同冷却速率下钢材内部组织演变过程的微观分析，简直是教科书级别的展示。阅读过程中，我感觉自己仿佛置身于一个现代化的轧钢车间，耳边是机器轰鸣，眼前是高速运转的轧辊和炽热的钢坯。书中对设备维护和常见故障排除的详尽描述，也体现了作者深厚的实践经验，这对于一线工程师来说，价值不可估量。整体而言，这是一本需要静下心来，反复研读的专业宝典，适合作为钢铁行业资深技术人员的案头参考。

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这本书的实用价值，体现在它对“能耗优化与绿色制造”这一现代主题的深刻回应上。我注意到书中有一个专门的章节详细论述了如何通过优化轧制线速度和润滑体系来降低单位吨钢的电能消耗。它不仅仅停留在提出概念，而是给出了具体的操作窗口和优化路径图。例如，书中提到了一种基于模糊控制的温度反馈系统，能够实时微调加热炉的功率输出，从而避免了传统PID控制中常见的超调和震荡问题。这部分内容对于正在进行节能改造的中小型钢厂来说，无疑是雪中送炭的宝贵经验。相比于市面上许多只谈理论不谈落地的教材，这本书的落脚点非常“接地气”，充满了工程师式的务实精神。它让我重新审视了我们车间里一些看似“理所当然”的生产流程，发现了很多可以提升效率、减少浪费的潜在空间。

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说实话，这本书的阅读体验更像是一场对冶金学理论的深度探险，它没有过多地迎合初学者的习惯，而是直接将读者抛入了高阶的力学和热力学模型之中。我花了相当大的精力去理解其中关于“塑性变形与动态再结晶耦合模型”的数学推导，那些复杂的偏微分方程和张量分析，着实考验了我的基础功底。作者的行文风格非常学术化，逻辑链条严密到不容许一丝含糊，引用了大量国内外最新的研究成果，使得全书的理论前沿性非常突出。如果把这本书比作一幅画，那它绝对不是写意山水，而是精细到每一根线条都经过精确计算的超写实主义作品。我特别欣赏书中对不同国家标准（如ASTM、EN、GB）的对比分析，这种全球视野让技术方案的选择更加灵活和具有前瞻性。虽然阅读过程中偶尔会感到吃力，需要经常翻阅参考资料，但每一次攻克一个难点，都会带来巨大的成就感，这是阅读一般技术手册无法比拟的。

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这本书的内容深度，让我联想到上世纪八十年代那些奠定现代工业基础的巨著，它有一种沉淀下来的历史感和权威性。我特别欣赏它对“极端条件”下型钢轧制的探讨，比如超高温或超低温环境下的轧制稳定性和成材率问题。书中对这些非主流工艺的研究投入了相当大的篇幅，这体现了作者对行业未来发展方向的敏锐洞察力，以及勇于探索未知领域的学术气魄。阅读这些前瞻性的章节时，我感觉自己站在了技术变革的前沿，思考的不再是如何做好今天的生产，而是如何设计明天的生产线。这本书的语言风格中带着一种对工艺的敬畏感，每一个参数的确定，每一种方案的选择，都被赋予了足够的历史和技术重量。它不是一本速读的书，更像是一本需要融入日常工作，随着经验积累而不断有新感悟的“工具箱”。

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从编辑的角度来看，这本书的组织结构和索引编排实在称得上典范。它采用了主题模块化的编排方式，使得不同专业背景的读者可以快速定位到自己最关心的部分。比如，一个材料工程师可以直接跳到介绍“高性能低合金钢微观组织控制”的部分，而无需被复杂的机械传动细节所干扰。而且，书后附带的那些精心整理的专业术语表，简直是神器，它统一了行业内许多容易混淆的表述方式，极大地降低了跨部门沟通的成本。我特别喜欢它在每个关键技术点后附带的“案例分析”小节，虽然篇幅不长，但往往能用一个实际发生的事故或成功案例来印证前文的理论，这种教学方式非常生动，记忆点强。这套书的编排思路，体现了出版方对目标读者群体的深刻理解和高度尊重，它真正做到了“工具书”的最高标准。

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