4型钢孔型设计

型材生产及孔型设计第二篇孔型设计之型钢孔型设计第10章型钢孔型设计10.1成品孔型设计的一般原则10.2圆钢孔型设计10.3连轧孔型设计10.4切分轧制技术10.5角钢孔型设计10.6工字钢孔型设计10.7H型钢孔型设计10.1成品孔型设计的一般原则(一)在设计时,应当考虑轧件的热断面尺寸和形状热断面尺寸冷却后轧件尺寸与高温时轧件尺寸间关系为式中:h、b及l—轧件冷尺寸；hr、br及lr—轧件热尺寸；t—终轧温度；α—膨胀系数，对钢通常采用α=0.000012热断面形状轧件在成品孔型中轧制时，其断面各部分的温度并不完全一致，在某些条件下，这种温度差将影响冷却后轧件的断面形状在设计时,应当尽量考虑采用负偏差轧制10.1成品孔型设计的一般原则成品孔型设计的一般步骤:根据终轧温度确定成品断面热尺寸；考虑负偏差轧制和轧机调整，从热尺寸中减去部分（或全部）负偏差、或加上部分（或全部）正偏差；对以上计算出的尺寸和断面形状加以修正。10.2圆钢孔型设计轧制圆钢的孔型系统圆钢成品孔型设计圆钢精轧孔型设计10.2圆钢孔型设计——轧制圆钢的孔型系统（1）方—椭圆—圆孔型系统【优点】•延伸系数较大•方轧件在椭圆孔型中可以自动找正，轧制稳定【缺点】•方轧件在椭孔中变形很不均匀；•轧件断面上可能出现局部附加应力；•孔形磨损严重【适用】•用于生产小型圆钢（φ5～20mm）10.2圆钢孔型设计——轧制圆钢的孔型系统（2）圆—椭圆—圆孔型系统【优点】•轧件变形和冷却均匀•成品表面质量好•成品尺寸比较精确•共用性较好【缺点】•延伸系数较小•椭圆件在圆孔型中轧制不稳定【适用】•用于小型和φ40mm以下圆钢生产和高速线材轧机的精轧机组10.2圆钢孔型设计——轧制圆钢的孔型系统（3）椭圆—立椭圆—椭圆—圆孔型系统【优点】•轧件变形均匀•成品表面质量好•椭圆件在立椭圆孔型中能自动找正，轧制稳定【缺点】•延伸系数较小•容易出现中心部分疏松【适用】•用于轧制塑性较低的合金钢•小型和线材连轧机10.2圆钢孔型设计——轧制圆钢的孔型系统（4）万能孔型系统(构成:方—平箱—立孔（又称万能孔）—椭圆—圆)【优点】•共用性强•轧件变形均匀•成品表面质量好【缺点】•延伸系数较小，道次多•立轧孔型轧出的等轴断面不够正确，且轧制不稳定，容易产生扭转现象【适用】•用于轧制φ18mm～200mm圆钢。10.2圆钢孔型设计——圆钢成品孔型设计孔型形状构成方法双半径圆弧法圆钢成品孔惯用设计方法不能适应高精度圆钢生产当孔型磨损后,在300中心张角所对应的圆周上,圆钢直径很易超出公差范围其设计特点造成公差带减小,操作调整范围变窄,成品尺寸难以控制,使工程能力指数下降只能满足GB702-86标准中的第3组精度要求10.2圆钢孔型设计——圆钢成品孔型设计孔型形状构成方法两侧用切线连结的扩张角法适应高精度圆钢生产作图简单,便于制作轧槽样板其中心张角小,使轧件真圆度提高,轧制时金属超同标准的部位较少增加了侧压作用,限制宽展作用增强,有利于控制成品宽度方向尺寸轧件充满孔型时,辊缝处斜线直径仍不会超出公差减少了因孔型磨损后在中心张角300对应圆周上直径超出公差范围现象10.2圆钢孔型设计——圆钢成品孔型设计孔型构成尺寸设计双半径圆弧法Rhk210.2圆钢孔型设计——圆钢成品孔型设计10.2圆钢孔型设计——圆钢成品孔型设计孔型构成尺寸设计两侧用切线连结的扩张角法Rhk210.2圆钢孔型设计——圆钢精轧孔型设计方—椭圆—圆孔型系统此精轧孔型中的方孔型与椭孔型的确定步骤：•先确定方孔和椭孔的尺寸•然后确定轧件在成品孔和椭孔中的宽展系数，计算轧件的几何尺寸•验算充满度10.2圆钢孔型设计——圆钢精轧孔型设计方孔和椭孔尺寸确定10.2圆钢孔型设计——圆钢精轧孔型设计方—椭圆—圆孔型系统10.2圆钢孔型设计——圆钢精轧孔型设计方—椭圆—圆孔型系统轧件尺寸确定10.2圆钢孔型设计——圆钢精轧孔型设计圆—椭圆—圆孔型系统椭圆孔尺寸确定10.2圆钢孔型设计——圆钢精轧孔型设计圆—椭圆—圆孔型系统椭前圆孔尺寸确定10.2圆钢孔型设计——圆钢精轧孔型设计圆—椭圆—圆孔型系统各轧件尺寸确定10.2圆钢孔型设计——圆钢精轧孔型设计椭圆—立椭圆—椭圆—圆孔型系统10.2圆钢孔型设计——圆钢精轧孔型设计方—平箱—立孔（又称万能孔）—椭圆—圆10.2圆钢孔型设计——圆钢精轧孔型设计方—平箱—立孔（又称万能孔）—椭圆—圆10.2圆钢孔型设计——圆钢精轧孔型设计方—平箱—立孔（又称万能孔）—椭圆—圆10.2圆钢孔型设计——圆钢精轧孔型设计方—平箱—立孔（又称万能孔）—椭圆—圆10.2圆钢孔型设计——圆钢精轧孔型设计方—平箱—立孔（又称万能孔）—椭圆—圆10.2圆钢孔型设计——圆钢精轧孔型设计方—平箱—立孔（又称万能孔）—椭圆—圆10.2圆钢孔型设计——圆钢精轧孔型设计方—平箱—立孔（又称万能孔）—椭圆—圆10.2圆钢孔型设计——圆钢精轧孔型设计方—平箱—立孔（又称万能孔）—椭圆—圆10.3连轧的基本原理产量大产品质量好成材率高，金属消耗小使整个厂房长度减小，节省厂房建设投资连轧：一根轧件同时在两个或两个以上的机架中进行轧制并且各架的秒流量相等，这样的轧制称为～10.3连轧的基本原理秒流量相等原则为避免轧件在各机架之间产生较大的拉力或推力，连轧机孔型设计时，应基本遵守连轧各道次秒流量相等原则，即10.3连轧的基本原理nnknnkkSnDFSnDFSnDF16016016022221111影响秒流量的因素各道轧件断面面积各个轧辊工作直径10.3连轧的基本原理影响秒流量的因素转速前滑10.3连轧的基本原理由秒流量的影响因素可知，在实际生产中要保证各机架秒流量绝对相等是不可能的。为控制连轧过程顺利进行和方便连轧孔型设计，往往忽略前滑。即为保证稳定轧制，根据连轧机的布置型式、各机架间距离及轧件断面的大小可采用拉钢或堆钢轧制，常用堆钢或拉钢率表示堆拉钢的程度Ψi=(Ci-Ci-1)/Ci-1×100％试中Ci、Ci-1——顺轧制过程第i,i-1架连轧常数正值为拉钢率,负值为堆钢率10.3连轧的基本原理连轧的三种轧制状态自由状态轧制拉钢轧制堆钢轧制10.3连轧的基本原理自由状态轧制10.3连轧的基本原理10.3连轧的基本原理拉钢轧制10.3连轧的基本原理堆钢轧制10.3连轧的基本原理连轧孔型设计（1）单独传动的连轧机ni=Cn/(FiDki)按一般孔型设计方法设计根据各机架的连轧常数相等确定各机架转速10.3连轧的基本原理(2)集体传动的线棒材连轧机1）根据成品规格确定热轧态成品轧件的断面尺寸、面积和连轧常数2）根据轧辊转速和堆拉系数确定各机架孔型中轧件延伸系数和轧后轧件面积3）根据各中间方轧件面积确定中间方轧件边长4）根据中间方边确定孔型尺寸5）按两方夹一扁的设计方法计算扁轧件尺寸6）根据扁轧件尺寸确定孔型形状和尺寸7）根据各道轧辊和轧件尺寸确定工作直径8）计算各架轧机的连轧常数9）计算各架轧机间的堆拉系数，与设定值比较，进行修正10）画出孔型图和配辊图连轧宽展计算粗中轧机精轧轧机采用乌萨托夫斯基公式10.3连轧的基本原理几个标准孔型红坯断面面积的计算赵松筠、唐文林《型钢孔型设计（第2版）》第209页到第216页《小型型钢连轧生产工艺与设备》第176页到第179页10.3连轧的基本原理连轧孔型设计实例10.3连轧的基本原理10.3连轧的基本原理10.3连轧的基本原理10.3连轧的基本原理10.4热切分轧制—概述定义在轧制过程中把一根轧件利用孔型的作用，轧成具有两个或两个以上相同形状的并联轧件，再利用切分设备或轧辊的辊环将并联轧件沿纵向切分成两个或两个以上的单根轧件。10.4热切分轧制—概述优点在轧钢主要设备相同的条件下，可采用较大断面的原料，或在相同原料断面情况下减少轧制道次减少坯料规格，提高小断面轧件产量（采用同一坯料，同样道次数，轧制不同规格成品）提高轧机生产率节约能源与传统轧制相比，总延伸系数小，轧件短，温降小，变形功小，因此消耗的电能大幅降低由于温降小可降低开轧温度，因此可降低燃料消耗使电机负荷分配合理（设计时按大规格负荷设计，小规格轻负荷运转）改变孔型结构，变不对称产品为对称产品，改善孔型设计和调整难度提高经济效益（产量可提高30%，燃料可节约20%～30%，电能可节约15%，水和其他吨钢消耗指标有所降低）10.4热切分轧制—概述缺点切分部位易形成毛刺、折叠易将钢锭、连铸坯的缩孔、夹杂和偏析暴露到表面，从而形成表面缺陷剪切后轧件易扭转提高经济效益（产量可提高30%，燃料可节约20%～30%，电能可节约15%，水和其他吨钢消耗指标有所降低）10.4热切分轧制—切分方法及应用方法辊切法圆盘剪切分法纵切法切分轮切分法导卫板切分法火焰切分法在轧制过程中把一根轧件利用孔型切分成二根或二根以上的并联轧件，再利用切分设备将并联轧件切分成单根轧件在轧制过程中把一根轧件利用切分孔型直接切分成二根或二根以上的单根轧件，不需切分设备10.4热切分轧制—切分方法及应用应用利废切分（废钢轨加热后，在带切分辊环小轧机上生产轨头、轨腰、轨底，然后再轧成圆钢、角钢、扁钢等）10.4热切分轧制—切分方法及应用应用型钢切分将一根轧件轧成并联断面，然后切分成多根轧件。将不对称断面设计成并联对称断面，轧后切分成两个单根轧件10.4热切分轧制—切分方法及应用应用线棒材切分（一线变二线，二线变四线；一线变三线，甚至一线变四线）方坯切分轧制小连铸坯切分轧制初轧板坯和连铸板坯切分成方坯10.4热切分轧制—切分技术所需条件采用切分轧制所需条件适合采用切分轧制的钢材品种表面质量要求高的品种不适合（切分连接带控制不好会在成品表面形成折叠痕迹）尺寸精度要求较高的品种不合适（切分同时轧制出几根钢材间在尺寸和横断面上存在差异），最适合生产品种是热轧带肋普通低合金建筑钢筋轧机布置及轧机传动方式和控制水平在对老厂挖潜改造时，切分轧制在全水平或平立交替排列的连续式轧机上均可实施在新建时，应根据投资规模和产品结构来确定辅助设备飞剪至少两台(切头事故剪一台，成品分段剪一台)切头剪的主要作用是切除粗、中轧过程中产生黑头、劈头，以避免其损坏切分孔、阻塞切分导卫装置成品分段飞剪将钢材导入和导出的导向装置和飞剪剪刃宽度应认真考虑10.4热切分轧制—切分技术所需条件采用切分轧制所需条件辅助设备轧后冷却先控制冷却后飞剪分段工艺过程成品轧机出来的双线钢材分别进入各自单独的水冷器，在适宜的水冷参数条件下，完成控制冷却过程，接着产品被成品飞剪同时剪切分段后进入飞剪后辊道10.4热切分轧制—切分技术所需条件特点产品性能波动小、条形平直、质量稳定（控制冷却的强制水冷过程在成品轧机和成品飞剪间完成，此时钢材在成品轧机作用下运行速度稳定，钢材沿长度方向所承受冷却强度基本一致）可以减少钢材堵水冷器和窜出等工艺故障（由于钢材运行速度相对稳定，且飞分段后面对着的是对导向精度要求不高的剪后辊道）成品轧机至成品飞剪间需要足够空间以安装控制冷动装置成品飞剪要有充足的剪切力以剪切低温钢材此工艺较适合于新建连轧线，由于飞剪剪切吨位的增加，建厂投资略有升高10.4热切分轧制—切分技术所需条件采用切分轧制所需条件辅助设备轧后冷却先飞剪分段后控制冷却工艺过程成品轧机出来的双线钢材，先同时被成品飞剪剪切分段，然后双线钢材同时进入同一水冷器完成控制冷却过程，接着进入输送辊道10.4热切分轧制—切分技术所需条件采用切分轧制所需条件辅助设备轧后冷却先控制冷却后飞剪分段工艺过程成品轧机出来的双线钢材分别进入各自单独的水冷器，在适宜的水冷参数条件下，完成控制冷却过程，接着产品被成品飞剪同时剪切分段后进入飞剪后辊道10.4热切分轧制—切分技术所需条件特点对成品飞剪的安装