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绪论1

第一篇 轧制理论5

1 轧制过程基本概念5

1.1 变形区主要参数5

1.1.1 轧制变形区及其主要参数5

1.1.2 轧制变形的表示方法8

1.2 金属在变形区内的流动规律9

1.2.1 沿轧件断面高向上变形的分布9

1.2.2 沿轧件宽度方向上的流动规律12

2 实现轧制过程的条件13

2.1 咬入条件13

2.2 稳定轧制条件15

2.3 咬入阶段与稳定轧制阶段咬入条件的比较16

2.3.1 合力作用点位置或系数Kx的影响16

2.3.2 摩擦系数变化的影响16

2.4 改善咬入条件的途径17

2.4.1 降低α角17

2.4.2 提高β的方法18

3 轧制过程中的横变形——宽展19

3.1 宽展及其分类19

3.1.1 宽展及其实际意义19

3.1.2 宽展分类19

3.1.3 宽展的组成21

3.2 影响宽展的因素22

3.2.1 影响轧件变形的基本因素分析23

3.2.2 各种因素对轧件宽展的影响27

3.3 宽展计算公式31

3.3.1 А．И．采利柯夫公式31

3.3.2 Б．П．巴赫契诺夫公式32

3.3.3 S．爱克伦得公式33

3.3.4 С．И．古布金公式33

3.4 在孔型中轧制时宽展特点及其简化计算方法34

3.4.1 在孔型中轧制时宽展特点34

3.4.2 在孔型中轧制时计算宽展的简化方法36

4 轧制过程中的纵变形——前滑和后滑37

4.1 轧制过程中的前滑和后滑现象37

4.2 轧件在变形区内各不同断面上的运动速度38

4.3 中性角γ的确定40

4.4 前滑的计算公式42

4.5 影响前滑的因素43

4.5.1 压下率对前滑的影响43

4.5.2 轧件厚度对前滑的影响43

4.5.3 轧件宽度对前滑的影响44

4.5.4 轧辊直径对前滑的影响44

4.5.5 摩擦系数对前滑的影响44

4.5.6 张力对前滑的影响45

4.6 连续轧制中的前滑及有关工艺参数的确定45

4.6.1 连轧关系和连轧常数46

4.6.2 前滑系数和前滑值47

4.6.3 堆拉系数和堆拉率48

5轧制压力及力矩的计算50

5.1 计算轧制单位压力的理论50

5.1.1 沿接触弧单位压力的分布规律50

5.1.2 计算单位压力的Т．卡尔曼微分方程50

5.1.3 单位压力卡尔曼微分方程的А．И．采利柯夫解53

5.1.4 E.奥罗万单位压力微分方程和R．B．西姆斯单位压力公式56

5.1.5 M.D.斯通单位压力微分方程式及其单位压力公式58

5.2 轧制压力的工程计算58

5.2.1 影响轧件对轧辊总压力的因素58

5.2.2 接触面积的确定60

5.2.3 金属实际变形抗力σ？的确定62

5.2.4 平均单位压力的计算66

5.2.5 常用数学模型举例76

5.3 主电动机传动轧辊所需力矩及功率78

5.3.1 传动力矩的组成78

5.3.2 轧制力矩的确定79

5.3.3 附加摩擦力矩的确定81

5.3.4 空转力矩的确定82

5.3.5 静负荷图83

5.3.6 可逆式轧机的负荷图83

5.3.7 主电动机的功率计算85

6 不对称轧制理论87

6.1 异步轧制理论87

6.1.1 异步轧制基本概念及变形区特征87

6.1.2 异步轧制压力88

6.1.3 异步轧制的变形量及轧薄能力90

6.1.4 异步轧制的轧制精度90

6.1.5 异步轧制的振动问题92

6.1.6 异步轧制有关参数的选择92

6.2 轧辊直径不对称（异径）轧制理论92

6.2.1 概述92

6.2.2 异径轧制原理与工艺特点93

第一篇练习题97

第二篇 轧制工艺基础99

7 轧材种类及其生产工艺流程99

7.1 轧材的种类99

7.1.1 按不同材质分类99

7.1.2 按不同断面形状分类100

7.2 轧材生产系统及生产工艺流程101

7.2.1 钢材生产系统101

7.2.2 碳素钢材的生产工艺流程104

7.2.3 合金钢材的生产工艺流程104

7.2.4 钢材的冷加工生产工艺流程104

7.2.5 有色金属（铜、铝等）及其合金轧材生产系统及工艺流程104

8 轧制生产工艺过程及其制订107

8.1 轧材产品标准和技术要求107

8.2 金属与合金的加工特性108

8.2.1 塑性108

8.2.2 变形抗力109

8.2.3 导热系数109

8.2.4 摩擦系数109

8.2.5 相图形态110

8.2.6 淬硬性110

8.2.7 对某些缺陷的敏感性110

8.3 轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响111

8.3.1 原料的选择及准备111

8.3.2 原料的加热112

8.3.3 钢的轧制115

8.3.4 钢材的轧后冷却与精整118

8.3.5 钢材质量的检查118

8.4 制订轧制产品生产工艺过程举例119

8.4.1 制订轧钢产品生产工艺过程举例119

8.4.2 制订有色金属轧材生产工艺过程举例120

9 轧材生产新工艺及其技术基础122

9.1 连续铸造及其与轧制的衔接工艺122

9.1.1 连续铸钢技术122

9.1.2 连铸坯液芯软压下技术125

9.1.3 连铸与轧制的衔接工艺127

9.2 控制轧制与控制冷却基础136

9.2.1 钢材的强化机制137

9.2.2 钢材热变形过程中的再结晶和相变行为140

9.2.3 钢材的控制轧制144

9.2.4 钢材轧后控制冷却及直接淬火工艺146

第二篇练习题150

第三篇 型材和棒线材生产152

10 大、中型型材及复杂断面型材生产152

10.1 生产特点、用途及典型产品152

10.1.1 型材的生产特点152

10.1.2 型材的分类、用途及市场对型材的要求152

10.1.3 典型产品154

10.2 轧机规格、轧制工艺和轧机布置159

10.2.1 轧机命名原则、轧机尺寸和轧机形式159

10.2.2 型材轧制工艺160

10.2.3 型材轧机的典型布置形式162

10.3 二辊孔型与四辊万能孔型轧制凸缘型钢的区别164

10.3.1 凸缘型钢的轧制特点及使用万能孔型轧制凸缘型钢的优点164

10.3.2 轧件在万能孔型和轧边端孔型中的变形特点165

10.3.3 横列式轧机与两辊开坯机接万能轧机轧制凸缘型钢的区别167

10.3.4 轧制重轨时万能孔型的作用分析167

10.4 初轧开坯生产的历史、现状及改造方向169

10.4.1 初轧生产的历史和现状169

10.4.2 初轧机的类型及生产特点170

10.4.3 初轧生产工艺171

10.4.4 我国初轧机的前景和可能的改造方案173

10.5 三辊中型型钢轧机在我国的现状及改造的设想174

10.5.1 我国中型型钢轧机及生产简况174

10.5.2 改造中型型钢轧机的必备条件175

10.5.3 中型型钢轧机的改造方案175

10.6 大、中型型钢生产新技术176

10.6.1 连铸异型坯及连铸坯直接热装轧制（CC-DHCR）176

10.6.2 在线控轧控冷和余热淬火177

10.6.3 长尺冷却和长尺矫直177

10.6.4 机械工程用钢177

10.6.5 热弯型钢178

10.6.6 H型钢生产新技术178

11 棒、线材生产179

11.1 棒、线材的种类和用途179

11.1.1 棒、线材的种类和用途179

11.1.2 市场对棒、线材的质量要求180

11.2 棒、线材的生产特点和生产工艺180

11.2.1 棒、线材的生产特点180

11.2.2 棒、线材的生产工艺181

11.3 棒、线材轧制的发展方向182

11.3.1 连铸坯热装热送或连铸直接轧制182

11.3.2 柔性轧制技术183

11.3.3 高精度轧制183

11.3.4 继续提高轧制速度183

11.3.5 低温轧制183

11.3.6 无头轧制184

11.3.7 切分轧制185

11.4 棒、线材轧机的布置形式185

11.4.1 棒、线材轧机的发展过程185

11.4.2 现代化棒、线材轧机187

11.5 棒、线材轧制的控制冷却和余热淬火192

11.5.1 概述192

11.5.2 螺纹钢筋轧后余热淬火处理工艺的特点及其原理192

11.5.3 线材控制冷却的基本原理193

11.5.4 线材控制冷却方法简介194

12 型材和棒、线材轧制及其轧制过程的自动化控制196

12.1 轧制方法、轧制条件和变形特点196

12.1.1 轧制特征和轧制方法196

12.1.2 轧制变形参数197

12.1.3 咬入条件198

12.1.4 延伸与宽展199

12.1.5 在轧槽内轧件的变形200

12.1.6 前滑和后滑202

12.1.7 型材轧制的孔型系统举例202

12.2 在孔型中轧件变形的数值模拟206

12.3 连轧的张力特性及张力控制207

12.3.1 棒、线材连轧的机架间张力特性207

12.3.2 棒、线材连轧的张力控制208

12.3.3 型材轧制的张力特性及张力控制209

12.4 型材和棒、线材轧制的自动控制210

12.4.1 型材和棒、线材的尺寸自动测量210

12.4.2 轧件尺寸自动控制210

12.4.3 型材和棒、线材轧制的计算机控制211

第三篇练习题213

第四篇 板、带材生产215

13 板、带材生产概述215

13.1 板、带产品特点、分类及技术要求215

13.1.1 板、带产品的外形、使用与生产特点215

13.1.2 板、带材的分类及技术要求216

13.2 板、带轧制技术的辩证发展217

13.2.1 围绕降低金属变形抗力（内阻）的演变与发展217

13.2.2 围绕降低应力状态影响系数（外阻）的演变与发展219

13.2.3 围绕减少和控制轧机变形的演变与发展222

14 热轧板、带材生产224

14.1 中、厚板生产224

14.1.1 中、厚板轧机的型式及其布置224

14.1.2 中、厚板生产工艺225

14.2 热连轧带钢生产230

14.2.1 原料选择与加热232

14.2.2 粗轧232

14.2.3 精轧236

14.2.4 调宽轧制（AWC）及自由程序轧制（SFR）239

14.2.5 轧后冷却及卷取242

14.2.6 热带连轧机工艺流程与车间布置243

14.2.7 厚板坯连铸连轧（DHCR+DR）工艺流程与车间布置244

14.3 中小型企业薄板带钢生产246

14.3.1 叠轧薄板生产247

14.3.2 炉卷轧机热轧带钢生产247

14.3.3 行星轧机热轧带钢生产249

14.4 薄（中厚）板带坯连铸连轧及薄带铸轧技术252

14.4.1 概述252

14.4.2 几种薄板坯连铸连轧工艺技术及其比较253

14.4.3 轧材的组织性能特点256

14.4.4 薄板坯无头高速连铸连轧（ESP）技术的新发展257

14.4.5 薄（中）板坯连铸连轧（TSCR）技术的发展趋势258

14.4.6 薄带连续铸轧技术259

15 冷轧板、带材生产262

15.1 冷轧板、带材生产工艺特点262

15.1.1 加工温度低，在轧制中将产生不同程度的加工硬化262

15.1.2 冷轧中要采用工艺冷却和润滑262

15.1.3 冷轧中要采用张力轧制265

15.2 冷轧板、带材生产工艺流程267

15.2.1 冷轧板、带材的主要品种、工艺流程与车间布置267

15.2.2 原料板卷的酸洗与除鳞268

15.2.3 冷轧270

15.2.4 冷轧板、带钢的精整274

15.3 极薄带材生产275

15.3.1 关于轧机最小可轧厚度问题275

15.3.2 极薄带材轧制的特点276

15.3.3 极薄带材轧制生产工艺276

16 板、带材高精度轧制和板形控制278

16.1 板、带材轧制中的厚度控制278

16.1.1 P-h图的建立与运用278

16.1.2 板、带材厚度变化的原因和特点279

16.1.3 板、带材厚度控制方法280

16.2 横向厚差与板形控制技术282

16.2.1 板形与横向厚差的关系282

16.2.2 影响辊缝形状的因素287

16.2.3 轧辊辊型设计289

16.2.4 辊型及板形控制技术291

17 板、带材轧制制度的确定303

17.1 制定轧制制度的原则和要求303

17.1.1 在设备能力允许的条件下尽量提高产量303

17.1.2 在保证操作稳便的条件下提高质量305

17.2 压下规程或轧制规程设计（设定）307

17.2.1 概述307

17.2.2 中、厚板轧机压下规程设计308

17.2.3 热连轧板、带钢轧制规程设定313

17.2.4 冷轧板、带钢轧制规程制定323

第四篇练习题327

第五篇 管材生产工艺和理论331

18 热轧无缝管材的主要加工形式和基本工艺过程331

18.1 穿孔方法331

18.1.1 斜轧穿孔331

18.1.2 压力挤孔333

18.2 轧管方法333

18.2.1 自动轧管机333

18.2.2 连续轧管机334

18.2.3 高精度轧管机337

18.2.4 顶管机338

18.2.5 周期轧管机338

18.2.6 管材热挤压339

18.3 毛管精轧340

18.3.1 减径机340

18.3.2 定径机340

18.4 热轧无缝钢管生产的一般工艺过程340

19 斜轧原理与工具设计344

19.1 斜轧过程的运动学344

19.2 斜轧过程中轧件的变形348

19.2.1 变形计算348

19.2.2 变形特点分析349

19.3 斜轧的曳入条件355

19.3.1 第一次曳入条件356

19.3.2 第二次曳入条件356

19.4 斜轧穿孔压力和力矩的计算359

19.4.1 斜轧穿孔压力的计算359

19.4.2 斜轧穿孔力矩的计算359

19.5 斜轧穿孔机的工具设计361

19.5.1 穿孔机轧辊设计361

19.5.2 斜轧穿孔的顶头设计362

19.5.3 斜轧穿孔的导向装置设计363

20 管材纵轧原理和工具设计366

20.1 管材纵轧变形区的特点366

20.2 管材纵轧变形区的速度分析368

20.3 管材纵轧的咬入条件370

20.4 管材纵轧的轧制力和轧制力矩371

20.4.1 接触表面水平投影面积计算371

20.4.2 平均单位压力、芯棒轴向力计算373

20.4.3 管材纵轧的力矩计算375

20.5 纵轧管机的工具设计和轧机调整376

20.5.1 自动轧管机376

20.5.2 连续轧管机378

20.5.3 减径机386

20.6 轧制表计算393

20.6.1 轧制表的作用393

20.6.2 连续轧管机组的轧制表计算举例393

21 管材冷加工398

21.1 管材冷加工概述398

21.1.1 管材冷拔的主要方法398

21.1.2 管材冷轧的主要方法399

21.2 周期式冷轧管机轧制的变形原理和工具设计402

21.2.1 周期式冷轧管机的轧制过程402

21.2.2 变形区内金属的应力状态分布403

21.2.3 周期轧制中各主要变形参数的计算406

21.2.4 二辊式周期冷轧管机的孔型设计408

21.2.5 周期式冷轧管机的作用力413

22 焊管生产工艺416

22.1 电焊管生产方法概述416

22.1.1 辊式连续成型机生产电焊管416

22.1.2 履带式成型机生产电焊管417

22.1.3 几种大口径钢管的生产方法417

22.2 辊式连续成型机生产电焊钢管的基本问题419

22.2.1 机架的排列与布置419

22.2.2 管坯成型的变形过程419

22.2.3 成型底线420

22.2.4 薄壁管成型421

22.2.5 厚壁钢管生产423

22.3 辊式连续成型机的轧辊孔型设计424

22.3.1 带钢边缘弯曲法424

22.3.2 带钢圆周弯曲法425

22.3.3 带钢综合弯曲法426

22.3.4 双面弯曲侧弯成型法426

22.4 带钢综合弯曲法的孔型设计427

22.4.1 带钢宽度的计算427

22.4.2 挤压辊孔型计算427

22.4.3 变形分配428

22.4.4 设计计算各机架的孔型428

22.4.5 立辊辊型计算431

22.4.6 定径机轧辊孔型计算433

22.4.7 矫直头孔型计算433

第五篇练习题434

参考文献435