型材(section)

经塑性加工成形的具有一定断面形状和尺寸的直条实心金属材。

生产沿革 

  1783年英国人科特(H．Cort)创造了第一台有孔型的二辊式轧机，轧制出各种规格的扁钢、方钢、圆钢和半圆钢，开创了型材生产的历史。到19世纪中叶，由于产业革命的兴起，西欧国家大量修筑铁路，需要很多的钢轨及其配件，促进了型材生产的发展。自20世纪30年代以来，由于板带材生产较易于实现生产过程的连续化和自动化，同时还由于焊接技术、j中压技术、冷弯成形技术日趋完善，对板带材需求日益增长，板带材生产得以迅速发展。尽管如此，由于型材生产历史悠久、品种繁多、规格齐全、用途广泛，所以在金属材生产中型材生产至今仍然占有非常重要的地位。

在中国，型材的生产最早始于1907年汉阳的汉冶萍钢铁厂；尔后在大连、鞍山、太原、重庆、本溪、抚顺、沈阳、上海、天津、唐山等地相继建厂生产大中小型各类型材。1949年以前，中国的型材生产异常薄弱，发展速度十分缓慢，只能生产少量的简单断面型材；1949年以后，中国的型材生产得到了迅速发展，从50年代开始，在鞍山钢铁基地扩建的基础上，又相继建成了武汉、攀枝花、包头、北京和上海等大型钢铁基地，与此同时，地方中小型型材的生产也得到了迅速发展，不仅能大量生产简单断面型材，而且能生产多种复杂断面型材(见异形断面型材)。

分类  

型材按生产方式可以分为热轧型材、冷弯型材、冷轧型材、冷拔型材、挤压型材、锻压型材、热弯型钢、焊接型材及特殊轧制型材等。

现今生产型材的主要方式是热轧；因为热轧具有生产规模大、生产效率高、能量消耗小和产品成本低等优点。(见彩图插页第27页)由于对型材尺寸精度、表面粗糙度及力学性能等要求的提高，用冷轧方式生产冷轧型材和用冷拔方式生产冷拔型材，比过去有了较大的发展。冷拔和冷轧型材不仅可以做特殊用途的构件，而且还可用以代替热轧型材，能节约大量金属。冷轧法比冷拔法能获得更大的经济效益。例如，用多辊孔型冷轧ф24mm的圆钢，其成本比用冷拔法降低10%～20%，金属消耗能减少65%～75%。

冷弯型材是将板带材在常温下采用弯曲的方法生产的型材。由于经冷弯变形，金属强度显著提高，并且用冷弯法可以生产出用热轧法无法生产的薄壁型材和复杂断面型材，因而用冷弯型材代替热轧型材，一般可节约金属材20%～50%。20世纪80年代以来，工业发达国家冷弯型材生产发展迅速，一般约占钢材的2%～4%。随着土木建筑业、汽车制造业、拖拉机制造业等行业的发展，冷弯型材的生产和应用范围将日益扩大。

采用挤压方式生产型材，在生产中挤压件具有比轧制方法更为强烈的三向压应力状态，使金属可以发挥其最大的塑性，可以加工难变形金属。在同一台设备上只要改变挤压模模孔形状，就可以生产出用轧制方法难以生产的断面形状极其复杂和变断面的型材。挤压生产灵活性大，非常适用于小批量多品种的生产；产品尺寸精确，表面质量较高，介于热轧和冷轧型材之间。挤压型材的品种极多，主要是有色金属合金型材，尤其是铝型材。用挤压方法生产的钢材大多是小批量、低塑性和难变形的高合金钢的异形型材的管材。

焊接型材是用矫直后的板材焊接而成的型材。用焊接法生产型材不但可以节约金属，而且还可以生产特大号型材，多用于生产H型钢。随着板材生产的发展，焊接型材的比重也将日益提高。

热弯型材是以薄壁异形板材作坯料，在热轧后余热状态下，在顺列式布置的若干个热弯成形机架中逐道弯曲成形的型材。这种生产方式是一种热轧成形和热弯成形相结合的生产方式，即先在热轧轧机上把坯料轧成厚度不等且在若干处带有尖角的薄壁异形板材，然后把它连续弯曲成开口式、半闭口式异形材和闭口式型材。热弯法能生产出用热轧方式或冷弯方式不能生产的型材，而且型材断面上各处的力学性能均匀一致，弯曲处无微细裂纹和厚度减薄现象。热弯成形是国际上80年代刚刚兴起的新技术。由于热弯型材比冷弯型材可节约金属达7%～9%，比热轧型材可节约金属达27%～59%，并且还有显著的节能效果，因此热弯型材具有广阔的发展前景。

特殊轧制型材是纵轧周期断面型钢、楔横轧轴对称圆断面型材、斜轧及横轧型材的总称。周期断面型钢的特点是沿长度方向断面形状和尺寸呈周期性变化。周期断面型钢的轧制与普通型材轧制不同之处在于成形辊沿圆周方向具有断面变化的孔型，因而在轧制过程中，沿轧件长度方向上的压下量、咬入角、前滑、宽展、金属对轧辊的压力等参数也呈周期性变化。楔横轧型材是采用楔横轧方法轧制的型材，是20世纪60年代发展起来的少切削或无切削加工的型材。斜轧型材是用孔型斜轧方法生产的型材。斜轧成形技术是一种很有成效的少切削或无切削的新工艺，机械制造部门用此法生产变断面的零件，如钢球、自行车轴套、肋形管等。斜轧法有大幅度提高生产率、显著降低金属消耗、节约劳动力、减轻工人劳动强度和减少设备投资等优点，因而得到较大发展。用横轧的方法生产型材时，金属在同向旋转且中心线相互平行的轧辊缝隙问进行塑性变形。用这种方法生产的型材叫横轧型材。

锻压型材是金属在锻锤的往复冲击力或在压力机压力作用下而成形的型材。典型的产品有圆棒材、饼材、变断面和异形断面型材，如连杆、曲轴、飞机和轮船的螺旋桨、涡轮机叶片等。

生产特点  

型材生产的特点是：

(1)产品品种规格多。型材品种与规格，目前已达万种以上，除少数专用轧机生产专门产品外，绝大多数型材轧机都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(如槽钢、工字钢、Z字钢、钢轨等)，不仅断面形状复杂，而且它们之间断面形状差异很大。这种断面形状上的差异，会给孔型设计和轧制生产带来许多困难，在进行这类型材生产时，必须采取相应的有效技术措施。

(3)产品断面形状复杂。在生产中将会产生严重的不均匀变形，导致轧件在孔型内变形的复杂化，对轧制产品的质量、轧辊磨损、能量消耗、轧机调整等方面都带来许多不利影响。复杂断面的型材因实现连轧生产困难较大，所以型材连轧技术发展缓慢。

(4)轧机结构和布置型式多样。在结构型式上有二辊式轧机、三辊开口式轧机、四辊万能轧机、多辊孔型轧机、Y型轧机(见Y型精轧机组)、45^o轧机(见45^o精轧机组)和悬臂式轧机等。在轧机布置型上有横列式轧机、)顿列式轧机、棋盘式轧机、复二重式轧机(见复二重精轧机组)、半连续式轧机、连续式轧机及紧凑式轧机等。

应用型材广泛应用于国民经济各个部门。

圆钢、方钢、扁钢、三角形钢等简单断面型材，大都用于机械制造、金属结构、桥梁建筑、汽车、拖拉机、铁路车辆制造、造船业等部门。

工字钢按形状特点可分为普通工字钢、轻型工字钢和宽缘工字钢等，主要用于建筑构件、桥梁制造和造船工业等部门。

槽钢可分为轻型槽钢和普通槽钢两种，它们主要用于建筑结构、车辆制造等。

丁字钢主要用于金属结构、飞机制造等。

Z字钢主要用于矿山建筑。

钢轨可分为轻轨、重轨、电车轨及吊车轨等，主要用于铁路铺设和矿山、森林建设。

带肋钢筋、竹节钢以及扭耳钢筋等，这些型材大都用于钢筋混凝土结构，用于建筑物的基础或柱、梁等。

周期断面型材，如农用的犁铧钢、机械零件用的变断面轴等都是周期断面型材。

型材品种的发展方向近十几年来随着各部门对型材需求的提高，目前世界各国都普遍重视和发展经济断面型材和深加工高精度型材的生产。

经济断面型材是指断面类似普通型材，但断面各部分金属分布更加合理，使用时的经济效益高于普通型材的型材。在经济断面钢材中重点发展的品种有H型钢、轻型薄壁型钢、专用经济断面型材。

H型钢以其壁薄、腿宽、高度大、规格多、翼缘内外侧平行、腿端平直为特点。由于H型钢用途广泛、应用的经济效益高，因而国际上H型钢的发展十分迅速，品种规格日益增加，产量的增加更为迅速。

随着轧钢生产设备和工艺技术的进步，特别是低合金钢的发展与应用，为了提高金属的利用率、节约金属、降低建筑结构和机器的重量与成本，20世纪50年代初又出现了轻型薄壁型材。它与原来的普通型材相比，其厚度减少较多，腿宽增大。由于可以节约一定量的金属，又可以减少用户的加工费用，因而可以显著提高社会经济效益。

专用经济断面型材是指用于专一用途的型材。开发专用经济断面型材，对提高金属利用率和节约金属以及对提高社会经济效益具有重要意义。常见的专用经济断面型材有重轨、垫板、接板、汽车轮辋、汽车挡圈、汽车锁圈、槽帮钢、球扁钢、吊车轨、轻轨、钢桩、u型钢、n型钢、帽型钢、窗框钢、叶片钢等等。

深加工高精度型材是指在常温下用冷轧、冷拔及冷弯等加工方法，将板带和热轧型材、棒线材制成的各种断面形状的型材。它具有较好的表面粗糙度(可达0.80μm)、平整度、尺寸精度和力学性能。它比热加工型材利用率高、成品体轻、强度大、性能好，并能满足许多特殊需要，因此得到广泛应用和迅速发展。它应用于国民经济中许多部门，已成为现代轻工业、建筑业、机械制造业、汽车和轮船等交通运输工具制造业的重要原材料，如制造摩托车、自行车构架，电冰箱和洗衣机等家用电器及仪器的外壳，建筑行业用的冷拉预应力钢筋，轻型房屋构架用的冷弯型钢，钢丝绳、钢丝布等钢丝制品均属深加工高精度型材。深加工高精度型材早期在欧洲从17世纪开始生产，但得到迅速发展还是20世纪50年代以后的事。它在现代工业所需钢材中所占比重迅速增大，今后深加工高精度型材生产将会得到迅速发展