型钢孔型设计03-简单断面型钢孔型设计

型钢孔型设计江西理工大学材料科学与工程学院赵鸿金教授2011年9月目录1孔型设计的基本知识2延伸孔型设计3简单断面型钢孔型设计4连轧机孔型设计5切分轧制孔型设计6复杂断面型钢孔型设计的相关问题7复杂断面型钢孔型设计8万能轧机孔型设计9楔横轧孔型设计10导卫装置设计11计算机辅助孔型设计江西理工大学材料科学与工程学院2简单断面型钢孔型设计3.1成品孔型设计的一般问题3.2圆钢孔型设计3.3螺纹钢孔型设计3.4方钢孔型设计3.5扁钢孔型设计3.6六角钢孔型设计3.7角钢孔型设计3.8不等边角钢孔型设计江西理工大学材料科学与工程学院3成品孔型设计的一般问题轧件经成品孔型轧制后，便得到成品钢材，所以成品孔型设计的合理与否对成品的质量、轧机产量和轧辊消耗都有一定的影响。成品孔型设计时需考虑以下几方面问题：3.1.1热断面3.1.2公差与负公差轧制3.1.3成品孔型设计的一般程序江西理工大学材料科学与工程学院4热断面尺寸轧件从成品孔型轧出后温度一般波动在800~1100℃之间，轧后热状态轧件的尺寸与冷却后轧件的关系为：式中：α——热膨胀系数，对钢通常取1.2×10-5。江西理工大学材料科学与工程学院53.1.1热断面3.1.1.2热断面形状轧件在成品孔型中轧制时，断面各部分的温度是不均匀的，在某些条件下，这种温度差将会影响冷却后成品的断面形状。例：菱方孔型中轧制方钢时温度不均匀对断面形状的影响。江西理工大学材料科学与工程学院6公差与负公差轧制实际轧制产品必然存在尺寸偏差，故都规定有一定的允许偏差。允许偏差的大小是根据产品的用途和技术的发展水平由国家有关部门颁发的标准决定的。随着技术水平的发展，偏差规定的范围将越来越小。采用负偏差轧制可大量节约原材料。例如：10#角钢采用最大允许负偏差时可比理论重量节约20%钢材。负偏差的采用程度，取决于装备水平和操作水平。江西理工大学材料科学与工程学院7成品孔型设计的一般程序(1)根据终轧温度确定成品断面的热尺寸；(2)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；(3)考虑断面不均匀收缩、孔型不均匀磨损、孔型的使用寿命以及便于轧件脱槽等因素对以上计算出的尺寸和断面形状加以修正。江西理工大学材料科学与工程学院8圆钢孔型设计3.2.1轧制圆钢的孔型系统3.2.2圆钢成品孔型设计3.2.3其他精轧孔型的设计3.2.4万能(通用)孔型系统3.2.5规圆机的应用3.2.6圆钢孔型设计实例江西理工大学材料科学与工程学院9轧制圆钢的孔型系统圆钢的孔型系统指轧制圆钢的最后3~5个孔型，即精轧孔型系统。常见的圆钢孔型系统有四种。(1)方—椭圆—圆孔型系统(2)圆—椭圆—圆孔型系统(3)椭圆—立椭圆—椭圆—圆孔型系统(4)万能孔型系统江西理工大学材料科学与工程学院10轧制圆钢的孔型系统(1)方—椭圆—圆孔型系统优点：1)延伸系数大；2)轧制稳定；3)能与各种延伸孔型系统很好衔接。缺点：1)变形不均匀；2)方孔型切槽深；3)共用性差。应用：小型和线材轧机轧制32mm以下的圆钢。江西理工大学材料科学与工程学院11轧制圆钢的孔型系统(2)圆—椭圆—圆孔型系统优点：1)变形和冷却均匀；2)表面质量好；3)便于使用围盘；4)尺寸比较精确；5)共用性较大。缺点：1)延伸系数较小；2)轧制不稳定，容易出“耳子”。应用：小型和线材轧机轧制40mm以下的圆钢。在高速线材轧机的精轧机组，采用这种孔型系统可以生产多种规格的线材。江西理工大学材料科学与工程学院12轧制圆钢的孔型系统(3)椭圆—立椭圆—椭圆—圆孔型系统优点：1)变形均匀；2)表面质量好；3)轧制稳定。缺点：1)延伸系数较小；2)由于轧件产生反复应力，容易出现中心部分疏松，甚至当钢质不良时会出现轴心裂纹。应用：轧制塑性较低的合金钢或小型和线材连轧机上。江西理工大学材料科学与工程学院13轧制圆钢的孔型系统(4)万能孔型系统优点：1)共用性强；2)轧件变形均匀；3)表面质量好。缺点：1)延伸系数较小；2)不易使用围盘；3)立轧孔设计不当时，轧件容易扭转。应用：轧制18~200mm的圆钢。江西理工大学材料科学与工程学院14轧制圆钢的孔型系统(4)万能孔型系统万能孔型系统的共用性。江西理工大学材料科学与工程学院15圆钢成品孔型设计圆钢成品孔型设计的好坏直接影响到成品的尺寸精度、轧机调整和孔型寿命。设计要点：1)椭圆度变化最小；2)调整范围最大(充分利用所允许的偏差范围)。措施：为减少过充满并便于调整，圆钢成品孔的形状采用带有扩张角的圆形孔。孔型构成方法：(1)双半径圆弧成品孔(2)切线侧壁成品孔江西理工大学材料科学与工程学院16圆钢成品孔型设计(1)双半径圆弧成品孔传统设计方法，已不适应高精度发展要求。公差带小、调整范围窄、尺寸难以控制。(2)切线侧壁成品孔作图简单，便于制作轧槽样板；中心张角较小，轧件真圆度高；侧压作用、限制宽展作用强，有利于控制宽向尺寸；轧件充满孔型时辊缝斜线直径也不超差；减少了孔型磨损后直径超差的现象。江西理工大学材料科学与工程学院17圆钢成品孔型设计3.2.2.1双半径圆弧成品孔3.2.2.2切线侧壁成品孔江西理工大学材料科学与工程学院18双半径圆弧成品孔(1)孔高(2)孔宽(3)扩展角(4)辊缝江西理工大学材料科学与工程学院19圆钢孔型设计101011.0071.0201.01.0071.020.51.0/22030KHdBdRH3.2.2圆钢成品孔型设计3.2.2.1双半径圆弧成品孔(5)侧壁角与扩展半径当ρθ时：(6)ρθ时的调整办法调BK1、R、s，使ρ≤θ；调θ，使θ=ρ，并用切线相切。江西理工大学材料科学与工程学院202sin'4cossinRsR3.2.2圆钢成品孔型设计3.2.2.2切线侧壁成品孔用此法设计则：孔宽小、扩展角30°，故称高精度法。某厂数据：江西理工大学材料科学与工程学院21其他精轧孔型的设计3.2.3.1圆—椭圆—圆孔型系统3.2.3.2方—椭圆—圆孔型系统3.2.3.3椭圆—立椭圆—椭圆—圆孔型系统江西理工大学材料科学与工程学院22圆—椭圆—圆孔型系统(1)K3孔构成方法同K1孔。江西理工大学材料科学与工程学院23圆钢孔型设计033003308~121.18~1.2213~301.21~1.26dmmDhddmmDhd3.2.3其他精轧孔型的设计3.2.3.1圆—椭圆—圆孔型系统(2)K2孔对成品影响大；控制b2/h2；b2/h2越小，尺寸易控制，但稳定性差；轧小件宜取大，轧大件宜取小。构成方法小规格采用单半径椭圆；大规格采用多半径椭圆或平椭圆；江西理工大学材料科学与工程学院24圆—椭圆—圆孔型系统(2)K2孔小规格采用单半径椭圆；H2/d0、Bk2/d0的关系。江西理工大学材料科学与工程学院25圆—椭圆—圆孔型系统(2)K2孔大规格采用多半径椭圆或平椭圆江西理工大学材料科学与工程学院26方—椭圆—圆孔型系统孔型构成及参数K2孔构图法同前。江西理工大学材料科学与工程学院27方—椭圆—圆孔型系统K3孔江西理工大学材料科学与工程学院28圆钢孔型设计001.4~1.411.41~1.420.19~0.20.1~0.15341.5~4344~610.4140.7070.707habaRaradmmsmmdmmsmmsRr3.2.3其他精轧孔型的设计3.2.3.3椭圆—立椭圆—椭圆—圆孔型系统孔型系统K2孔同圆—椭圆—圆，表3-5。江西理工大学材料科学与工程学院29椭圆—立椭圆—椭圆—圆孔型系统K3高宽比1.04~1.35，一般取1.2。构图方法：江西理工大学材料科学与工程学院30椭圆—立椭圆—椭圆—圆孔型系统K3立椭圆与平椭圆的关系。立椭圆与成品的关系。江西理工大学材料科学与工程学院31万能(通用)孔型系统万能(通用)孔型系统：优点：共用性大。江西理工大学材料科学与工程学院32万能(通用)孔型系统设计要点：除成品圆孔型外，其它各孔型：宽度按此套孔型所轧最大圆钢直径进行计算；高度按此套孔型所轧最小圆钢直径进行计算；轧制大规格时，根据需要抬高辊缝。江西理工大学材料科学与工程学院33万能(通用)孔型系统孔型构成及其参数：江西理工大学材料科学与工程学院34万能(通用)孔型系统孔型构成及其参数：江西理工大学材料科学与工程学院35万能(通用)孔型系统设计后的校核：充满度在0.85~0.95为宜。宽展系数：江西理工大学材料科学与工程学院36规圆机的应用普通型钢轧机轧制圆钢的问题：宽向粗糙、椭圆度大。解决方案：在成品孔后加一道立轧—规圆机加工。规圆机结构：核心为一对立辊。规圆机孔型：江西理工大学材料科学与工程学院37圆钢孔型设计110.20.70.51.1KKHBmmBHmm3.2.6圆钢孔型设计实例某Ø400/Ø250×5小型轧钢车间分别由两台交流电机传动，成品机架速度为6.5m/s。试设计轧制20mm圆钢的精轧孔型。解：(1)确定孔型系统