型材是指金屬經過塑性加工成形、具有一定斷面形狀和尺寸的實心直條。型材的品種規格繁多，用途廣泛，在軋制生產中占有非常重要的地位。
基本介紹
- 中文名：型材
- 外文名：section steel
- 常見類型：鋁型材、工字鋼等
- 特點：品種規格多、斷面形狀差異大等
- 套用：建築結構與製造安裝等
- 學科：冶金學
簡述,生產特點,分類,生產工藝,開坯,加熱、軋制,精整,
簡述
型材是鐵或鋼以及具有一定強度和韌性的材料通過軋制、擠出、鑄造等工藝製成的具有一定幾何形狀的物體。這類材料具有的外觀尺寸一定，斷面呈一定形狀，具有一定的力學物理性能。型材既能單獨使用也能進一步加工成其他製造品，常用於建築結構與製造安裝。機械工程師可根據設計要求選擇型材的具體形狀、材質、熱處理狀態、力學性能等參數，再根據具體的尺寸形狀要求將型材進行分割，而後進一步加工或熱處理，達到設計的精度要求。型材的材質、規格尺寸等可參照相應的國家標準。
生產特點
型材生產具有如下特點：
(1)品種規格多。已達萬種以上，而在生產中，除少數專用軋機生產專門產品外，絕大多數型材軋機都在進行多品種、多規格生產。
(2)斷面形狀差異大。在型材產品中，除了方、圓、扁鋼斷面形狀簡單且差異不大外，大多數複雜斷面型材（如工字鋼、H型鋼、Z字鋼、槽鋼、鋼軌等）不僅斷面形狀複雜，而且互相之間差異較大，這些產品的孔型設計和軋制生產都有其特殊性；斷面形狀的複雜性使得在軋制過程中金屬各部分的變形、斷面溫度分布以及軋輥磨損等都不均勻，因此軋件尺寸難以精確計算和控制，軋機調整和導衛裝置的安裝也較複雜；另外複雜斷面型材的單個品種或規格通常批量較小。上述因素使得複雜斷面型材連軋技術發展難度大。
(3)軋機結構和軋機布置形式較多。在結構形式上有二輥式軋機、三輥式軋機、四輥萬能孔型軋機、多輥孔型軋機、Y型軋機、45°軋機和懸臂式軋機等。在軋機布置形式上有橫列式軋機、順列式軋機、棋盤式軋機、半連續式軋機和連續式軋機等。
分類
型材常見的分類方法主要有以下5種：
(1)按生產方法分類
型材按生產方法可以分成熱軋型材、冷彎型材、冷軋型材、冷拔型材、擠壓型材、鍛壓型材、熱彎型材、焊接型材和特殊軋制型材等。
(2)按斷面特點分類
型材按其橫斷面形狀可分成簡單斷面型材和複雜斷面型材。簡單斷面型材的橫斷面對稱、外形比較均勻、簡單，如圓鋼、線材、方鋼和扃鋼等。複雜斷面型材又稱為異型斷面型材，其特徵是橫斷面具有明顯凸凹分支。因此又可以進一步分成凸緣型材、多台階型材、寬薄型材、局部特殊加工型材、不規則曲線型材、複合型材、周期斷面型材和金屬絲材等等。
(3)按使用部門分類
型材按使用部門分類有鐵路用型材（鋼軌、魚尾板、道岔用軌、車輪、輪箍）、汽車用型材（輪輞、輪胎擋圈和鎖圈）、造船用型材（L型鋼、球扁鋼、Z字鋼、船用窗框鋼）、結構和建築用型材（H型鋼、工字鋼、槽鋼、角鋼、吊車鋼軌、窗框和門框用材、鋼板樁等）、礦山用鋼（U型鋼、槽幫鋼、礦用工字鋼、刮板鋼等）、機械製造用異型材等。
(4)按斷面尺寸大小分類
型材按斷面尺寸可分為大型、中型和小型型材，其劃分常以它們分別適合在大型、中型和小型軋機上軋制來分類。大型、中型和小型的區分實際上並不嚴格。另外還有用單重（kg/m）來區分的方法。一般認為，單重在5 kg/m以下的是小型材，單重在5～20 kg/m的是中型材，單重超過20 kg/m的是大型材。
生產工藝
開坯
開坯的慨念有兩個含意：初軋開坯和二次開坯。初軋開坯是將煉鋼生產的少數幾種重量大的鋼坯經過初軋機，軋成銅材軋機所需要的大鋼坯。二次開坯是將斷面士的初軋坯進一步軋成小鋼坯，供給成材軋機。開坯工藝流程如圖1所示。
圖1
圖1加熱、軋制
加熱的目的是降低金屬的變形抗力，提高金屬的塑性，改善組織性能。型材軋制分為粗軋、中軋和精軋。粗軋的任務是將坯料軋成適用的雛形中間坯。在粗軋階段，軋件溫度較高，應該將不均勻變形儘可能放在粗軋孔型軋制的階段。中軋的任務是使軋件迅速延伸，接近成品尺寸。精軋是為保證產品的尺寸精度，延伸量較小。成品孔和成前孔的延伸係數一般分別為1.1～1.2和1.2～1.3。
現代化的型鋼生產對軋制過程通常有以下要求：
(1)一種規格的坯料在粗軋階段軋成多種尺寸規格的中間坯。型鋼的粗軋一般都是在兩輥孔型中進行。如果型鋼坯料全部使用連鑄坯，從煉鋼和連鑄的生產組織來看，連鑄坯的尺寸規格是愈少愈好，最好是只要求一種規格。而型鋼成品的尺寸規格卻是愈多，企業開拓市場的能力就愈強。這就要求粗軋具有將一種坯料開成多種規格坯料的能力。粗軋既可以對異型坯進行擴腰擴邊軋制，也可以進行縮腰縮邊軋制。其較典型的例子是用板坯軋制H型鋼。
(2)對於異型材，在中軋和精軋階段儘量多使用萬台孔型和多輥孔型。由於多輥孔型和萬能孔型有利於軋制薄而高的邊，並且容易單獨調整軋件斷面上各部分的壓下量，可以有效地減少軋輥的不均勻磨損，提高尺寸精度。
(3)型鋼連軋，由於軋件的斷面截面係數大，不能使用活套。機架問的張力控制一般是採用驅動主電機的電流記憶法或者是力矩記憶法進行。
(4)對於大多數型鋼，在使用上一般都要求低溫韌性好和具有良好的可焊接性，為保證這些性能，在材質上就要求碳當量低。對這些鋼材，實行低溫加熱和低溫軋制可以細化晶粒，提高材料的機械性能。在精軋後進行水冷，對於提高材料性能和減少在冷床上的冷卻時間也有明顯好處。
精整
型材的軋後精整有兩種工藝，一種是傳統的熱鋸切定尺，定尺矯直工藝，另一種是較新式的長尺冷卻、長尺矯直、冷鋸切工藝。
型材精整，較突出之處就是矯直。型材的矯直難度大於板材和管材，原因是：其一在冷卻過程中，由於斷面不對稱和溫度不均勻造成的彎曲大；其二是型材的斷面係數大，需要的矯直力大。由於軋件的斷面比較大，因此矯直機的輥距也必須大，矯直的盲區大，在有些條件下，對鋼材的使用造成很大影響，例如：重軌的矯直盲區明顯降低了重軌的全長平直度。減少矯直盲區，在設備上的措施是使用變截距矯直機，在工藝上的措施就是長尺矯直。
