孔型设计2

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1、,型钢孔型设计,型钢孔型设计,第二章 延伸孔型系统,延伸孔型系统及其设计方法,(1)延伸孔型系统 定义：延伸孔型；延伸孔型系统 延伸孔型系统对钢材的产量和质量有很大的影响，但对产品的最后形状和尺寸影响不大。 分类： 箱型孔型系统；菱方孔型系统；椭圆方孔型系统；六角方孔型系统；椭圆圆孔型系统；椭圆立椭圆孔型系统 选择延伸孔型系统的依据： 轧机条件：轧机形式，轧辊直径，轧制速度等； 坯料的技术条件：坯料的钢种，断面形状及尺寸等； 生产技术水平及操作人员的熟练程度等。,(2)延伸孔型的设计方法 设计方法与步骤 方法：每隔一道出现一个方孔型（或圆孔型）。 步骤： 设计间隔出现方孔型轧件的断面尺寸（两种

2、方法）； 根据两相邻方轧件断面尺寸，设计中间轧件断面形状和尺寸；（宽展系数定义；以箱型孔为例说明） 根据所设计各孔的轧件断面形状和尺寸，设计各相应孔型的几何形状和尺寸。,延伸孔型系统及其设计方法,优点： 孔型的共用性大，有利于提高轧机的生产能力。（调辊缝，轧不同尺寸并可实现多道次轧制） 压下量大，对轧制大断面轧件有利。（断面面积相等孔型，切槽深度较浅） 孔型磨损均匀，能量消耗相对地小。（变形均匀，速度差小） 氧化铁皮易脱落，轧件表面质量好。（侧表面氧化铁皮易脱落）,箱形孔型系统,缺点： 由于箱形孔型结构的特点，难以从箱形孔型中轧出几何形状正确和尺寸精确的方形和矩形断面轧件。轧件断面愈小，这种现

3、象愈严重。因此，箱形孔型不适于轧制要求断面形状正确和尺寸精确的小断面轧件。 轧件在箱形孔型中只能在垂直方向上受到压缩，因而侧表面不易平直。 当进入孔型的轧件高宽比大于1.2而孔型槽底又较宽时，轧件在孔型中轧制稳定性不好，容易产生倒坯和扭转等不稳定现象。,箱形孔型系统,组成： 方箱形孔、扁（矩）箱形孔和立箱形孔组成。 两种组成方案：，每轧一道次翻钢一次：表面质量好。 ，每轧两道次翻一次钢：翻钢次数少，轧机产量高。,箱形孔型系统,应用范围： 根据箱形孔型系统的优缺点可知，它广泛地应用于初轧机、三辊开坯机、连续式钢坯轧机以及型钢轧机上。它适用于生产大断面的成品方钢。在轨梁轧机、大中小型及线材轧机上，

4、用于前几道次做开坯孔型。 断面规格：取决于轧机的大小。轧辊直径愈小，所能轧制的轧件断面规格也愈小。,箱形孔型系统,轧件在箱形孔型系统中的变形系数 (1)宽展系数的确定 根据生产经验选取。按公式计算 宽展系数一般是顺轧制程序而逐渐增大。原因有二。 因为轧件温度逐渐下降，摩擦系数逐渐增大，使延伸系数减少，宽展系数增大；同时轧制厚度也顺着轧制程序而不断变薄，逐渐由高件轧制的双鼓形变为单鼓形，宽展系数增大。 应当指出，在二辊初轧机和三辊开坯机轧制钢锭时，出于钢锭内部有疏松，在前几道次轧制时使其变得致密，因而轧件在前两道次几乎无宽展，随后的几道次中轧件的宽展亦较小。,箱形孔型系统,轧件在箱形孔型系统中的

5、变形系数 (2)延伸系数与压下系数的确定 轧件在箱形孔型中延伸系数的大小取决于咬入条件和轧辊强度等因素。根据生产经验数据，一般取为1.151.6之间，其平均延伸系数可取为1.251.4之间。 例：以边长为A轧制成边长为a的两相邻方箱形孔为例说明延伸系数的计算方法。 轧件在箱形孔中的稳定性指标 生产数据回归轴比aw。,箱形孔型系统,箱形孔型的构成与设计 (1)矩/方箱形孔型的构成与设计 孔型高度h：等于轧后的轧件高度。 孔型槽底宽度bk；孔型槽口宽度Bk；槽底凸度f；孔型侧壁斜度；内外圆角半径R，r。,箱形孔型系统,双侧壁斜度箱形孔的构成与设计 优点：改善咬入条件；利于夹持轧件，进入孔型时稳定；

6、给宽展留有余量。 槽底宽度；槽底侧壁的垂直高度；M段上孔型侧壁斜度；槽底侧壁宽度；槽口侧壁斜度；槽口宽度；圆角半径,箱形孔型系统,2.3 菱方孔型系统,2.3.1 菱方孔型系统的特点； 2.3.2 菱方孔型系统的应用范围； 2.3.3 轧件在菱方孔型系统中的变形系数； 2.3.4 稳定性指标； 2.3.5 孔型的构成与计算。,2.3.1 菱方孔型系统的特点,菱方孔型系统, 尺寸好-能轧出角部形状正确，四边平直的方形断面轧件和成品方钢； 多种尺寸产品-由于在该孔型系统中有较多的中间方孔型，所以能在同一套孔型系统中的许多个中间孔型中轧出几种不同尺寸的方坯或方钢； 相近尺寸-可以在同一个方孔型中，采

7、用调整辊缝大小的方法，轧出几种尺寸相近的方轧件。由于菱方孔型系统满足了多规格的要求，所以它比箱形孔型更为优越，既可减少换辊次数，又能减少轧辊的储备量（图示） ；,2.3.1 菱方孔型系统的特点, 稳定性-孔型对轧件的夹持力大，从而使孔型侧壁由于对轧件的挤压所产生的侧向摩擦力亦大，这既利于改善轧件的咬入条件，又增加了轧件在孔型中的稳定性，因而对导卫装置的安装与调整的要求并不严格，对于工人操作较为方便； 加工条件好轧件在菱方孔型系统中同时受到四个方向的压缩加工，有利于改善金属内部组织，并能防止轧件头部及表面开裂；,2.3.1 菱方孔型系统的特点, 强度弱-与相同面积的箱形孔型比较，菱形和方形孔的轧

8、辊切槽较深，因而削弱了轧辊的强度，故该孔型系统不适用于轧制大断面的轧件； 磨损不均-沿孔型宽度方向各处的轧辊工作直径差异较大（图示），因此孔型侧壁上各点线速座差亦较大，而沿轧件宽度方向上各处仍按相同的速度轧出，这就造成金属和孔型间产生相对滑动，从而引起了轧件与孔型的附加摩擦，这种附加摩擦造成能耗大，孔型磨损加快而且不均匀；,2.3.1 菱方孔型系统的特点, 变形不均-在菱方孔型系统轧制时，角部的冷却速度比其它地方的快，易出现冷却裂纹。由于最大绝对压下量和最大延伸系数都发生在孔型中间的顶角部位，并且延孔型宽度从中间向两边急剧下降，因此，轧件角部易出现拉裂，尤其是在轧制某些合金钢时更容易产生角部裂

9、纹； 表面不佳-在轧制过程中，出于轧件的四面同时都能得到压缩，因此轧件表面的氧化铁皮不易脱落，对产品表面质量有一定影响。,2.3.1 菱方孔型系统的特点,菱方孔型系统既可以作为延伸孔型压缩轧件断面，又可以用来轧制成品方钢。它适用于钢坯连轧机、三辊开坯机以及中小型轧机轧制断面尺寸为l00mm xl00mm以下的方坯和方钢。在要求产品有精确的方形断面形状时，一般都采用菱方孔型系统。菱方孔型所能解决的主要问题是四面得到良好的加工和得到断面形状较正确的方坯和方钢，因此它应适用于箱形孔型之后，而不宜于用在开始的道次。,2.3.2 菱方孔型系统的应用范围,(1)宽展系数 方断面轧件在菱形孔型中轧制时的宽展

10、系数l a）计算法 b）查图法 c）按生产经验选取 菱形断面轧件在方孔型中轧制时的宽展系数f a）计算法 b）查图法 c）按生产经验选取,2.3.3 轧件在菱方孔型系统中的 变形系数,(2) 延伸系数 方轧件在菱形孔型中的延伸系数l,2.3.3 轧件在菱方孔型系统中的 变形系数,l 导出： b1.41A+ l(1.41A-h)=(1+ l)1.41A- lh 整理上式：,2.3.3 轧件在菱方孔型系统中的 变形系数,方形断面轧件在菱形孔型中的延伸系数取决于菱形孔型的轴比宽高比b/h和在菱形孔型中的宽展系数l。b/h定值， l大，l小； l定值， b/h大， l大。,2.3.3 轧件在菱方孔型系

11、统中的 变形系数, 菱形轧件在方孔型中轧制时的延伸系数f,2.3.3 轧件在菱方孔型系统中的 变形系数,菱形轧件尺寸的确定,2.3.3 轧件在菱方孔型系统中的 变形系数,在方形孔轧制时，宽度变为高度。,2.3.3 轧件在菱方孔型系统中的 变形系数,f取决于菱形轧件的宽高比b/h和在下一方型孔中的宽展系数f。当菱形轧件的宽高比b/h一定时，在方形孔型中的宽展系数愈大，则延伸系数愈小；当展宽指数一定时，菱形轧件的宽高比bh愈大，则延伸系数愈大（成正比）。 菱方孔型系统的延伸系数与菱形孔的顶角成正比。顶角愈大，则其延伸系数也愈大，顶角愈小，则其延伸系数愈小。 因此，为了增大菱方孔型系统的延伸系数，可

12、增大菱形孔顶角。但不能过大。 顶角增大，稳定性变坏。（稳定性靠孔型侧壁挟持作用获得）。（-90）愈小，稳定性愈好，但延伸系数小。顶角大于120时，用导卫。顶角小于98，效率低。选择介于98和120之间为佳。,2.3.3 轧件在菱方孔型系统中的 变形系数, 菱方孔型系统中方孔至方孔之间延伸系数的关系 菱方孔型系统中方方之间的延伸系数与前一个方孔中的轧件尺寸和中间菱形孔顶角有关。前一方孔型轧件尺寸大，则菱形顶角小。 菱形孔与方形孔延伸系数不等，一般方形孔的延伸系数要比前一菱形孔中的延伸系数小，即 fl。（2-17,2-18图示说明，用公式表示延伸系数的比值）,2.3.3 轧件在菱方孔型系统中的 变

13、形系数,2.3.4 稳定性指标,对于横列式型钢轧机,对于连轧机,当轧件轴比大于允许的轧件轴比，即大于稳定性指标时，轧件在孔型中处于不稳定状态，应修改有关参数，使轧件轴比小于稳定性指标。,2.3.5 孔型的构成与计算,（1）菱形孔型的构成与计算（笔记画图） 菱形孔顶角； 上下轧槽侧壁夹角； 孔型高度和宽度； 内圆角半径，外圆角半径，辊缝； 孔型的面积。,2.3.5 孔型的构成与计算,（2）方形孔的构成与计算（按笔记画图） 孔型的构成高度； 孔型的构成宽度； 孔型高度和宽度； 辊缝； 内圆角半径，外圆角半径； 孔型面积。,2.4 椭圆方孔型系统,2.4.1 椭圆方孔型系统的特点; 2.4.2 椭圆

14、方孔型系统的应用范围; 2.4.3 椭圆方孔型系统的变形系数; 2.4.4 稳定性指标; 2.4.5 椭圆方孔型的构成与设计。,2.4.1 椭圆方孔型系统的特点,椭圆方孔型系统, 延伸系数大（具体延伸系数）； 轧件周边各部位冷却均匀，不易产生冷却裂纹（角度和弧边位置交替变换，图说明）； 有利于改善金属的内部组织，提高钢材质量（说明）； 轧件在孔型中较为稳定（轧件自动找正，简化导卫装置的安装，并且有利于操作）； 不均匀变形严重是椭圆方孔型系统较突出的一个缺点（图示说明）； 不适用于作连轧机的延伸孔型； 对入口导卫装置的安装要求较为严格。,2.4.1 椭圆方孔型系统的特点,椭圆方孔型系统适用于做小

15、型和线材轧机的延伸孔型。在一般的情况下，首先是用其它延伸孔型把轧件的边长压缩到40一75mm以后，再应用椭圆方孔型系统以较少的轧制道次迅速地将轧件断面压缩到所要求的尺寸，然后轧件进入精轧孔型系统轧制出小型材和线材。,2.4.2 椭圆方孔型系统的应用范围,椭圆方孔型系统的宽展系数 （1）经验法 椭圆轧件在方孔型中的宽展系数f0.30.6,一般为0.30.5 方轧件在椭圆孔型中的宽展系数t与方轧件的边长尺寸的大小有关（见书上表）。,2.4.3 椭圆方孔型系统的变形系数,（2）计算法 按平均压下量（轧前轧件平均高度减去轧后轧件平均高度）计算的宽展系数p a）方轧件在椭圆孔型中的宽展系数（可做成图说明关系） b）椭圆轧件在方孔型中的宽展系数,2.4.3 椭圆方孔型系统的变形系数,（2）椭圆方孔型系统的延伸系数 方轧件在椭圆孔型中的延伸系数（解释公式）,2.4.3 椭圆方孔型系统的变形系数,2.4.3 椭圆方孔型系统的变形系数,式中 为去掉四角中的圆角与尖角之间面积之和后的方轧件断面面积。方轧件在椭圆孔型中延伸系数取决于b/h和,2.4.3 椭圆方孔型系统的变形系数,根据上式绘图，可知方轧件在椭圆孔型中的延伸系数与宽高比成正比。为了增大延伸系数，可采用增大轴比（宽高比）的措施。但轴比不能太大，太大时，孔型接近于平辊，孔型无法限制宽度。一般不大于3，取22.6。 列