第四章-型钢孔型VIP

,型钢孔型设计,2013年2月,轧钢工艺,之,专业方向:轧制,主讲:,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,热轧圆钢的直径为5250mm，圆钢的规格以直径表示。大型：85mm以上；中型：3880mm；小型：1036mm；线材：59mm。1.圆钢精轧孔型系统及其选择轧制圆钢的精轧孔型系统（又称成品孔型系统）有多种，常用的有方-椭-圆、圆-椭-圆、椭-立椭-椭-圆和万能孔型系统等。（1）方-椭-圆孔型系统,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,（1）方-椭-圆孔型系统【优点】延伸系数较大。比较灵活，能与多种延伸孔型系统相衔接，如菱-方、菱-菱、椭-方、六角-方等孔型系统。方轧件在椭圆孔型中可以自动找正，轧制稳定。精轧前方孔断面形状比较正确，容易获得形状正确的成品。轧件在孔型与围盘内比较稳定。【缺点】调整范围小。因为方孔的调整量过大会影响方轧件断面形状的正确性，否则在椭圆孔型中造成轧出椭圆轧件断面不正确，将影响其在成品孔型内的稳定性从而影响成品质量。,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,（1）方-椭-圆孔型系统【缺点】方进椭存在较大的不均匀变形，产生较大的附加应力，孔型磨损严重。特别是轧制大断面轧件时，因变形不深透而造成侧面产生浪形或畸形，易形成折叠缺陷。轧制大断面圆钢时，K3方孔切槽太深，消弱轧辊强度。孔型共用性差。因此，该孔型系统适用于520mm的圆钢轧制。目前，广泛应用于专业化较强的小型和线材轧机。,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,（2）圆-椭-圆孔型系统【优点】断面形状过度缓和，轧件变形和冷却均匀，能较好的防止金属产生局部附加应力。轧件断面上无尖锐的棱角，断面温度分布均匀。可避免轧件表面产生裂纹，折叠等缺陷，提高了产品质量。易于去除轧件表面的氧化铁皮。轧件头部形状较好、方便咬入，利于使用围盘操作。成品尺寸比较精确，共用性好。,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,（2）圆-椭-圆孔型系统【缺点】延伸系数小。椭圆件在圆孔中轧制不稳定，需要使用经过精确调整的夹板夹持，否则在圆孔中容易出“耳子”。因此，这种孔型系统广泛应用于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。,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,（3）椭-立椭-椭-圆孔型系统【优点】轧件变形均匀。易于去除轧件表面氧化铁皮，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】延伸系数小。由于轧件产生反复应力，容易出现中心部分疏松，甚至当钢质不良时出现轴心裂纹。,【适用】用于轧制塑性较低的合金钢小型和线材连轧机,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,（4）万能孔型系统【优点】各孔型调整范围宽、灵活，共用性大。在同一精轧孔型系统内可以通过调整、轧制几种相邻规格的圆钢。使用立轧孔易去除轧件表面上的二次氧化铁皮，对成品表面质量会有好处。孔型轮廓线多为圆滑的曲线，变形均匀，椭圆孔轧槽磨损均匀，减小轧件表面缺陷。易于咬入。平进立轧孔时可借助孔型侧壁的夹持力提高咬入能力，而立进椭圆孔时因接触面积较大也利于咬入。,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,（4）万能孔型系统【优点】立进椭圆孔后得到椭圆轧件的宽高比较大（与方-椭系统相比），能提高轧件在成品孔内的稳定性。【缺点】延伸系数小。立轧孔内轧出的轧件断面形状不够正确，容易扭转，不宜轧制小号圆钢，否则轧制不稳定。立轧孔轧出的轧件进椭圆孔型时不易自动翻钢，不宜采用围盘操作，不宜连轧。,【适用】用于轧制18mm200mm圆钢。,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,2.圆钢成品孔（K1孔）的构成（1）成品孔的构成形式实践证明，只用一个半径绘出的圆钢成品孔，不能轧出合格的成品圆钢。这是应为在这种孔型中，轧制条件的微小波动，如轧制温度、孔型磨损及来料尺寸等，就会形成耳子或充满不良。此时，为了得到合格成品，就必须不停的调整轧机，而使调整操作困难。为了消除上述缺点，应将圆钢成品孔设计成孔型高度小于孔型宽度，即带有张开角（开口角、侧壁角）的圆孔型。实践证明，采用带圆弧侧壁圆孔型，能保证圆钢的椭圆度变化最小，调整范围也较大。,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,2.圆钢成品孔（K1孔）的构成（1）成品孔的构成形式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30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,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,2.圆钢成品孔（K1孔）的构成（1）成品孔的构成形式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30对应圆周上直径超出公差范围现象,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,2.圆钢成品孔（K1孔）的构成（2）成品孔构成尺寸的确定成品孔型的主要尺寸有孔型高度hk1和孔型宽度Bk1。因为成品孔垂直方向的温度低于水平方向的温度，又由于宽展条件的变化，为防止成品过充满出现耳子，必须使Bk1大于hk1，宽度尺寸Bk1一般按正公差或部分正公差考虑，即：成品孔高度设计方法：标准尺寸设计部分负公差或负公差设计,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,2.圆钢成品孔（K1孔）的构成（2）成品孔构成尺寸的确定成品孔的扩张角，一般可取=2030，常用=30。成品孔的扩张半径应按如下步骤确定，即先确定出侧角，其值为：当按上式求出的值小于时才能求出扩张半径R。若=时，则只能在孔型的两侧用切线扩张；若时，有两种调整方法：调整Bk1、R、s值，使；调整，使=，并用切线扩张，此时：,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,2.圆钢成品孔（K1孔）的构成（2）成品孔构成尺寸的确定高速线材轧机，由于成品正负偏差范围很小，成品圆孔通常用切线扩张，扩张角取值范围如下：成品直径/mm5.56.5789101214扩张角/()3030252520202020这时：辊缝s可根据轧圆钢直径d按表选取，外圆角半径r=0.51.0mm。,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,3.成品前孔（K2、K3孔）的构成（1）方-椭-圆孔型系统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。,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,3.成品前孔（K2、K3孔）的构成（1）方-椭-圆孔型系统椭圆孔型的内外径：辊缝可参照表成品孔选取，或取得更大些。方孔型的构成：h=（1.41.41）a；b=（1.411.42）a；R=（0.190.2）a；r=（0.10.15）a。辊缝s当轧制直径d34mm时，取s=46mm；但要注意s值与R值应相对应，即使以保证获得正确放断面的条件。,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,3.成品前孔（K2、K3孔）的构成（1）方-椭-圆孔型系统方孔和椭孔尺寸确定,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,3.成品前孔（K2、K3孔）的构成（1）方-椭-圆孔型系统为了确定轧件再各精轧孔型中的尺寸，根据放断面边长a或成品直径来选择轧件在各精轧孔中的宽展系数。根据表确定出方件边长a和确定轧件在成品孔型和椭圆孔型中的宽展系数后，也可按“两方夹一扁”的前述延伸孔型设计方法，根据压下量或宽展系数的关系来确定椭圆件的高度和宽度，再根据轧件尺寸考虑孔型的充满度来确定椭圆孔型的尺寸。,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,3.成品前孔（K2、K3孔）的构成（2）圆-椭-圆孔型系统椭圆孔的构成如前。椭圆前圆孔型的构成当圆钢直径d=812mm时：当圆钢直径d=1330mm时：d=812时，s=1.22mm，r=11.5mm；d=1322时，s=23mm，r=1.52mm；d=2230时，s=34mm，r=24mm；扩张角=30设计圆-椭圆精轧孔时，同样也可按“两圆夹一扁”的方法，根据轧件在成品孔型和椭圆孔型中的宽展系数先确定轧件尺寸，然后根据所要求的充满度确定孔型尺寸。,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,3.成品前孔（K2、K3孔）的构成（3）椭圆-立椭圆-椭圆-圆孔型系统成品前椭圆孔的构成如前。立椭圆孔型构成见延伸孔型“椭-立椭”孔型系统构成。（4）万能（通用孔型）系统一组万能精轧孔型的共用程度依圆钢的直径而异，如表所示。表中的D和d分别为轧制一组圆钢中最大和最小直径，D-d最好不要超过表中的数据，这是因为D-d的差值越大，设计出的立轧孔高宽比越小，轧件在立轧孔中越不稳定。,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,3.成品前孔（K2、K3孔）的构成（4）万能（通用孔型）系统成品前椭圆孔的设计椭圆孔的构成尺寸见表，其孔型的高度hk是按最小圆钢直径d确定，其宽度尺寸Bk是按最大圆钢直径D确定的。其Bk和hk与D和d的关系见下表。在初设计时，最好使hk值小些，以便于调整和做必要的修改。辊缝s0.01D0，D0为轧辊直径。孔型内外圆弧半径R和r取法同前。,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,3.成品前孔（K2、K3孔）的构成（4）万能（通用孔型）系统立轧孔的设计高度hk按最小圆钢直径d确定，其宽度Bk按最大直径D确定。立轧孔的主要构成见下表。,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,3.成品前孔（K2、K3孔）的构成（4）万能（通用孔型）系统扁孔的设计扁孔最好做成弧形槽底，采用这种孔型的好处是方轧件进入弧底扁孔能自动找正，轧件在立轧孔中的变形较为均匀，轧件侧面少或无折纹，这对于轧制优质钢尤为重要。扁孔型的主要构成与所轧圆钢直径的关系如表。,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,3.成品前孔（K2、K3孔）的构成（4）万能（通用孔型）系统方孔的设计对角方或箱方孔型。在方孔中轧出的方轧件尺寸是用其边长a表示的。边长a与所轧圆钢直径的关系见表。箱形孔的构成见延伸孔型中箱形（平直无凸度）构成形式。校核由于除方孔型之外的各孔型尺寸都是按经验数据确定的，为了保证轧制顺利及成品质量，应进行校核，即计算轧件在各孔中的,第四章型钢孔型设计,4.1圆钢孔型设计,3.成品前孔（K2、K3孔）的构成（4）万能（通用孔型）系统轧后宽度，要求轧件在轧后应小于孔型的槽口宽度(bBk)。校核或计算轧件在各孔中的宽度，可根据方件边长a从扁孔型开始直到成品孔为止。轧件在万能精轧孔型系统的