钢孔型设计课程设计

1目录第一章选择延伸孔型系统………………………………………………………21.1箱形孔型系统……………………………………………………………………21.2菱-方孔型系统……………………………………………………………………21.3椭圆-方孔型系统……………………………………………………………………21.4椭圆-圆孔型系统…………………………………………………………………31.5六角-方孔型系统……………………………………………………………………31.6方-椭圆-圆孔型系统………………………………………………………………31.7圆-椭圆-圆孔型系统………………………………………………………………31.8椭圆-立椭圆-椭圆-圆孔型系统……………………………………………………31.9万能孔型系统……………………………………………………………………3第二章孔型系统的计算…………………………………………………………42.1轧制道次的确定和分配……………………………………………………………42.1.1轧制道次确定…………………………………………………………………42.1.2延伸系数分配……………………………………………………………………42.2粗轧孔型的计算……………………………………………………………………52.2.1确定各方形断面尺寸……………………………………………………………52.2.2确定各中间扁轧件的断面尺寸…………………………………………………5第三章精轧孔型设计…………………………………………………………10第四章延伸孔型设计……………………………………………………………114.1第一对矩箱和方箱孔型……………………………………………………………114.2第二对菱形孔和方箱孔型…………………………………………………………124.3第三对六角孔型和方箱孔型………………………………………………………124.4第四对椭圆孔型和方箱孔型………………………………………………………134.5第五对椭圆和圆孔型……………………………………………………………13第五章小结……………………………………………………………………142第一章选择孔型系统延伸孔型系统有：箱形孔型系统、菱-方孔型系统、菱-菱孔型系统、椭圆-方孔型系统、六角-方孔型系统、椭圆-圆孔型系统、圆-椭圆孔型系统及混合孔型系统等；精轧孔型系统有：方-椭圆-圆孔型系统、圆-椭圆-圆孔型系统、椭圆-立椭圆-椭圆-圆孔型系统、万能孔型系统。究竟用哪种孔型系统合理，要根据具体的轧制条件如轧机型式、轧辊直径、轧制速度、电机能力、轧机前后辅助设备、原料尺寸、钢种、生产技术水平及操作习惯等来确定。1.1箱形孔型系统箱形孔型系统具有可在同一孔型中轧制多种尺寸不同的轧件，共用性大，可以减少孔数，减少换孔或换辊次数，有利于提高轧机的作业率；在轧件断面相等的条件下，与其他孔型系统的孔型相对比，箱形孔型系统的孔型在轧辊上的切槽较浅，这样相对地提高了轧辊强度，可增大压下量，对轧制大断面的轧件是有利的；在孔型中轧件宽度方向上的变形比坟均匀，同时因为孔型中各部分之间的速度差较小，所以孔型的磨损较为均匀，磨损也较少；氧化铁皮易于脱落；轧件在箱形孔中轧制比在光辊上轧制稳定；轧件断面温降较为均匀等优点，适用于初轧机、轨梁轧机、二辊和三辊开坯机、连续式钢坯轧机、中小型或线材轧机的开坯轧型，轧制大中型断面钢坯或生产大断面的成品方钢；也可以用于型钢轧机的前几道作为延伸孔型，以利于除去轧件上的氧化铁皮。箱形孔型的缺点是有时难以从箱形孔型中轧出几何形状精确的方形或矩形断面的轧件，轧伴断面愈小，这种现象愈严重，因此箱形孔型不适于轧制要求断面形状精确的小轧件。另外轧件在箱形孔型中只能在一个方向受到压缩，其侧表面不易平直，有时出现皱纹，同时角部的加工也不足。1.2菱-方孔型系统菱-方孔型系统能轧出四边平直，角部和断面准确的方形断面轧件，且在同一套孔型中能轧出几种不同尺寸的方坯和方钢；轧件在孔型中比较稳定，对于导卫装置要求并不严格。因此主要用于中小型轧机轧制60×60～80×80mm以下的方坯或方钢，或作为三辊开坯机的后几个孔型，即用箱形与菱-方孔型组成混合孔型系统。菱-方孔型系统的缺点是四面受压缩，氧化铁皮不易脱落，影响产品表面质量；菱形轧件角部较尖，冷却较快，而且角部在轧件断面上的部位不能变换，轧制某些合金钢时易出现角部位裂；与箱形孔系统相对比，切入轧槽铰深，影响轧辊强度；轧糟各处工作直径差较大，因此孔型磨损不均。1.3椭-方孔型系统3椭-方孔型系统的特点是：变形系数大；能变换轧件角部的位置；轧件能得到多方向上的压缩，对于改善金属的内部组织和提高钢材的质量较为有利；轧件在孔型中所处的状态较稳定，有利于操作；椭圆孔型在轧辊上的切槽较浅。其缺点是不均匀变形严重；椭圆孔比方孔磨损快等。椭-方孔型系统常用作小型或线材轧机的延伸孔型，轧制70mm以下的断面。1.4椭-圆孔型系统椭圆-圆孔型系统中变形较为均匀，轧制前后的断面形状过渡缓和，能防止产生局部应力；轧件断面各处冷却均匀；氧化铁皮易于脱落；还可由延伸孔型轧出成品圆钢，减少了轧辊数量和换辊次数。椭圆-圆孔型系统多用于轧制低塑性的高合金钢。1.5六角-方孔型系统六角-方孔型系统中沿轧件宽度方向变形较为均匀，单位压力、总轧制力和能量消耗都较小；轧辊磨损小且均匀。一般广泛用于小型和线材轧机的毛轧或毛轧机组上，所轧的方件边长a=15～55mm。常用在箱形系统之后和椭-方系统之前，组成混合孔型系统。1.6方-椭圆-圆孔型系统延伸系数大，轧制稳定，能与其他延伸孔型很好的衔接。方轧件在椭圆孔型中变形不均匀，方孔切槽深，孔型公用性差。1.7圆-椭圆-圆孔型系统轧件变形和冷却均匀，易除去表面氧化铁皮，便于使用围盘，成品尺寸比较精确，公用性较大。延伸系数小，椭圆件在圆孔中轧制不稳定。1.8椭圆-立椭圆-椭圆-圆孔型系统轧件变形均匀，易除去表面氧化铁皮，椭圆件在立椭圆孔型中能自动找正轧制稳定。延伸系数小，容易出现中心部位疏松。1.9选择孔型系统孔型系统的选择与轧机的不知形式和轧件断面大小关系密切。对于原料为120mm120mm的方坯，断面尺寸较大，为了去除来料表面之氧化铁皮及减少刻槽深度，最好采用一对箱形孔型；箱形孔型之后可采用以方孔型系统；当轧件断面尺寸在40mmx40mm～60mmx60mm之间时一般采用六角-方孔型系统；当轧件断面小于40mmx40mm时可采用椭-方孔型系统。由此可以看出，该孔型系统是由箱形-菱-方-六角-方-椭-圆组成的混合孔型系统。精轧系统选用圆-椭-圆孔型系统。4第二章孔型系统的计算2.1轧制道次的确定和分配2.1.1轧制道次确定总延伸系数nFF0216214.311011060.2根据本轧机的布置形式和选择的孔型系统，参考有关厂的延伸系数，去平均延伸系数c1.4，则轧制道次数为:cnlnln4.1ln62.56ln12.00根据轧机布置应取偶数道次，取n=12，根据圆钢精轧孔型设计，确定第10道圆孔轧件断面的基圆直径为10D=22.1mm。2.1.2延伸系数分配按下表选取延伸系数和宽展系数:孔型系统平均延伸系数宽展系数方孔型宽展系数箱形1.15～1.40.25～0.450.2～0.3菱－方1.2～1.40.3～0.50.25～0.4椭－方1.25～1.6a=6～91.4～2.20.3～0.5a=9～141.2～1.6a=14～200.9～1.4a=20～300.7～1.1a=30～400.55～0.9菱－菱1.2～1.380.25～0.3六角－方1.4～1.6A＞400.5～0.70.4～0.7A＜400.65～1.0椭圆－圆1.3～1.40.5～0.950.3～0.4（圆）椭－立椭1.15～1.340.5～0.60.3～0.4（立椭）延伸孔型是由10道组成，最后确定延伸孔型是由一对箱形孔型，一对菱-方孔型，一对六角-方孔型系统组成。为了孔型设计方便，可将粗轧的总延伸系数按对进行分配。粗轧的总延伸系数为：5'22)2/1.22(14.3120=37.56各对的延伸系数为：21.69，41.65，62.56，82.38，102.212.2延伸孔型的计算2.2.1确定各方形断面尺寸按式Aa，各方形轧件断面尺寸为：3.9269.11202amm8.7165.13.924amm9.4456.28.716amm1.2938.23.368amm1.2214.321.221.2910amm2.2.2确定各中间扁轧件的断面尺寸第1孔型（矩形箱孔型）根据条件轧制是在高温下进行的，而且坯料边长对该轧机来说属于偏大类型的，故宽展系数应取偏小值；考虑到轧辊为钢轧辊，而且轧辊的辊速较低，有利于宽展，宽展系数可适当增加，故取3.0z，25.0a。6设矩形轧件之高度901hmm，则1293.0)90120(120)(1001zhaabmm验算轧件在第二孔（方箱形孔型）的充满情况：25.9225.0)120129(90)(2112aabhbmm轧件在第二孔型后的轧件宽度为92.25mm，与我们所需要的92,3mm相差甚小，故设定901hmm是合适的。否则需要重新设定。第3孔型（菱形孔型）由于菱形孔型的实际高度和孔型的槽口宽度与顶角圆弧半径和辊缝值的大小有关，为了孔型设计的方便，首先按轧件的几何对角线计算变形，之后再按轧件的实际变形验算孔型的充满程度。按轧件的几何对角线计算菱形孔的高和宽：根据同样的原因设35.0l，3.0f。设菱形的几何高度80'3hmm，则7.14735.0)803.9241.1(3.9241.1)41.1(41.1'322'3lhaabmm计算菱形的实际高度3kh和槽口的宽度3kb，菱形孔的顶角的圆弧半径13)2.0~1.0('3hRmm，辊缝81.0'3hsmm，则4.76]1)7.14780(1[13280]1)(1[222'3'3'33bhRhhkmm3.132)8081(7.147)1('3'33hsbbkmm7内圆角半径8)35.0~1.0('3hrmm计算第4孔（对角方孔）孔型尺寸，5.1008.714.14.14'4ahmm，内圆角半径12)2.0~1.0('4hRmm，辊缝71.04asmm，则5.901283.046.5483.0'44Rhhkmm5.1008.714.14.14'4abmm5.9375.100'44sbbkmm内圆角半径10)35.0~1.0('4hrmm计算轧件的实际变形：验算方轧件在菱形孔型中的充满程度：菱形孔来料的高度2H和宽度2B为：3.11418828.03.924.1828.04.12222RaBHmm其中2R为轧件外圆角半径：18)2.0~1.0(22aRmm此时，轧机在菱形孔扎后的实际宽度3b为：6.12735.0)4.763.114(3.114)(3223lkhHBbmm轧件宽度3b小于3kb，其充满程度96.03.1326.12733kbb。，验算菱形轧件在第4孔型中时的充满程度：5.873.0)5.906.127(4.76)(4334fkkhbhbmm第4孔型轧件扎后的宽度比槽口宽度小，其充满程度93.05.935.8744kbb，故前面设定的菱形孔型的尺寸是合适的。第5孔型（六角孔型）六角——方孔型系统的宽展系数范围表见2-8。取7.0l，5.0f。8设405hmm，则轧件在第5孔型后的轧件宽度为947.0408.718.715445lhaabmm验算轧件在第6孔型的充满程度：计算第6孔型（对角孔型）的尺寸，设9)2.0~