型钢孔型设计01-孔型设计的基本知识.pptx

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型钢孔型设计型钢孔型设计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2012年9月参考书目参考书目u胡彬.型钢孔型设计M.北京:

冶金工业出版社,2010.u赵松筠,唐文林.型钢孔型设计M.北京:

冶金工业出版社,2000.u许云祥.型钢孔型设计M.北京:

冶金工业出版社,1993.江西理工大学材料科学与工程学院江西理工大学材料科学与工程学院型钢孔型设计型钢孔型设计目录目录u1孔型设计的基本知识u2延伸孔型设计u3简单断面型钢孔型设计u4连轧机孔型设计u5切分轧制孔型设计u6复杂断面型钢孔型设计的相关问题u7复杂断面型钢孔型设计u8万能轧机孔型设计u9楔横轧孔型设计u10导卫装置设计u11计算机辅助孔型设计江西理工大学材料科学与工程学院江西理工大学材料科学与工程学院型钢孔型设计型钢孔型设计1孔型设计的基本知识孔型设计的基本知识u型钢型钢n经过塑性加工成形、具有一定断面形状和尺寸的直条实心钢材称为型钢。

u孔型轧制孔型轧制n将坯料在带槽轧辊间经过若干道次的轧制变形，以获得所需要的断面形状、尺寸和性能的产品，称为孔型轧制。

u孔型设计孔型设计n为孔型轧制而进行的设计和计算工作称之为孔型设计。

江西理工大学材料科学与工程学院江西理工大学材料科学与工程学院型钢孔型设计型钢孔型设计1孔型设计的基本知识孔型设计的基本知识u例：

孔型轧制与孔型n新钢650轧机轧制14#角钢第一道次（K10）轧制效果图与孔型图。

江西理工大学材料科学与工程学院江西理工大学材料科学与工程学院型钢孔型设计型钢孔型设计1孔型设计的基本知识孔型设计的基本知识u1.1孔型设计的内容和要求u1.2孔型设计的基本原则与设计程序u1.3孔型及其分类u1.4孔型的组成及各部分的作用u1.5孔型在轧辊上的配置江西理工大学材料科学与工程学院江西理工大学材料科学与工程学院型钢孔型设计型钢孔型设计1.1孔型设计的内容和要求孔型设计的内容和要求u1.1.1孔型设计的内容u1.1.2孔型设计的要求江西理工大学材料科学与工程学院江西理工大学材料科学与工程学院1孔型设计的基本知识孔型设计的基本知识1.1.1孔型设计的内容孔型设计的内容u

（1）断面孔型设计断面孔型设计n根据已定坯料和成品的断面形状、尺寸大小和性能要求，确定孔型系统、轧制道次和各道次变形量以及各道次的孔型形状和尺寸。

u

（2）轧辊孔型设计轧辊孔型设计（配辊配辊）n根据断面孔型设计的结果，确定孔型在每个机架上的配置方式、孔型在机架上的分布及其在轧辊上的位置和状态，以保证正常轧制且操作方便，使轧制节奏时间短，从而获得较高的轧机产量和良好的成品质量。

u（3）导卫装置及辅助工具设计（轧辊导卫设计轧辊导卫设计）n根据轧机特性和产品断面形状特点设计出相应的导卫装置，以保证轧件能按照要求顺利地进出孔型，或使轧件进孔型前或出孔型后发生一定的变形，或对轧件起矫正或翻转作用等。

其他辅助工具还包括检查样板等。

江西理工大学材料科学与工程学院江西理工大学材料科学与工程学院1.1孔型设计的内容和要求孔型设计的内容和要求1.1.1孔型设计的内容孔型设计的内容u例：

孔型系统n轧机：

新钢6501/6502/6501n产品：

14#角钢n坯料：

220mm160mm3000mm江西理工大学材料科学与工程学院江西理工大学材料科学与工程学院1.1孔型设计的内容和要求孔型设计的内容和要求1.1.1孔型设计的内容孔型设计的内容u例：

孔型n新钢650轧机轧制14#角钢第六道次（K5）轧制效果图与孔型图江西理工大学材料科学与工程学院江西理工大学材料科学与工程学院1.1孔型设计的内容和要求孔型设计的内容和要求1.1.1孔型设计的内容孔型设计的内容u例：

配辊n新钢650轧机轧制24#球扁钢第一机架配辊图及下辊图江西理工大学材料科学与工程学院江西理工大学材料科学与工程学院1.1孔型设计的内容和要求孔型设计的内容和要求1.1.2孔型设计的要求孔型设计的要求合理的孔型设计应该满足以下要求：

u

（1）产品质量好u

（2）轧机生产率高u（3）生产成本低u（4）劳动条件好u（5）适应生产条件江西理工大学材料科学与工程学院江西理工大学材料科学与工程学院1.1孔型设计的内容和要求孔型设计的内容和要求1.1.2孔型设计的要求孔型设计的要求u

（1）获得优质的产品质量n成品断面几何形状正确、断面尺寸达到要求的精度范围、表面光洁无缺陷（耳子、折叠、裂纹、麻点等）、金属内部残余应力小、金相组织和机械性能良好，等等。

u

（2）轧机生产率高n轧机生产率决定于轧机的小时产量和作业率。

n轧机小时产量轧机小时产量：

即轧机每小时的产量。

n影响轧机小时产量的主要因素是轧制道次及其在各机架上的分配。

l一般情况下，轧制道次数越少越好。

l在电机和设备允许的条件下，尽可能实现交叉轧制，以达到加快轧制节奏、提高小时产量的目的。

江西理工大学材料科学与工程学院江西理工大学材料科学与工程学院1.1孔型设计的内容和要求孔型设计的内容和要求1.1.2孔型设计的要求孔型设计的要求u

（2）轧机生产率高n轧机作业率轧机作业率：

即轧机正常轧制时间占总时间的比例。

n影响轧机作业率的主要因素是孔型系统、负荷分配、孔型和导卫装置的共用性等。

l孔型系统选择不当会增加操作的困难，造成轧制时间的损失；l孔型的负荷分配不合理，会影响各轧机能力的发挥或因个别道次轧制困难而影响轧机的生产能力，或因个别孔型磨损过快造成换辊次数增加。

n合理的孔型设计应能充分发挥轧机设备的能力（电动机能力和设备强度），以满足工艺上的允许条件（咬入能力和金属的塑性）等，以求达到轧机的最高生产率。

江西理工大学材料科学与工程学院江西理工大学材料科学与工程学院1.1孔型设计的内容和要求孔型设计的内容和要求1.1.2孔型设计的要求孔型设计的要求u（3）生产成本低n合理的孔型设计应做到金属、轧辊及工具消耗最少，轧制能耗最低，并使轧机其他各项技术经济指标达到较高的水平。

n金属消耗金属消耗：

单位产品所消耗的原料金属量。

l生产成本的80%以上取决于金属消耗，节约金属的措施包括按负公差轧制、减少切损和降低废品率等，这些都与孔型设计有很大的关系；n轧辊消耗轧辊消耗：

单位产品所消耗的轧辊量。

l若孔型设计不佳，会造成孔型的局部磨损和个别孔型磨损严重、轧辊车削量增大、轧辊寿命降低、辊耗增加；n电能消耗电能消耗：

单位产品所消耗的电能。

l若孔型设计使变形均匀或处理不均匀变形得当、变形量分配合理、孔型配制正确以及孔型形状和系统选择合理等，就能起到降低电能消耗的作用。

江西理工大学材料科学与工程学院江西理工大学材料科学与工程学院1.1孔型设计的内容和要求孔型设计的内容和要求1.1.2孔型设计的要求孔型设计的要求u（4）劳动条件好n孔型设计除保证生产安全外，还应考虑轧制过程应易于实现机械化和自动化，保证轧制稳定、调整方便；轧辊辅件应坚固耐用、装卸容易，以改善劳动条件、降低劳动强度。

u（5）适应生产条件n合理的孔型设计应使设计出来的孔型符合车间的工艺与设备条件，使孔型具有实际的可用性。

江西理工大学材料科学与工程学院江西理工大学材料科学与工程学院1.1孔型设计的内容和要求孔型设计的内容和要求1.1.2孔型设计的要求孔型设计的要求u例：

新钢650轧机设备布置图江西理工大学材料科学与工程学院江西理工大学材料科学与工程学院1.1孔型设计的内容和要求孔型设计的内容和要求1.1.2孔型设计的要求孔型设计的要求u为了达到上述要求，孔型设计工作者除要很好地掌握金属在孔型内的变形规律外，还应深入生产实际，与工人结合，与实践结合，充分了解和掌握车间的工艺和设备以及它们的特性，同时也可利用一些先进的设计手段，如计算机辅助孔型设计，以保证做出正确、合理和可行的孔型设计。

江西理工大学材料科学与工程学院江西理工大学材料科学与工程学院1.1孔型设计的内容和要求孔型设计的内容和要求1.2孔型设计的基本原则与设计程序孔型设计的基本原则与设计程序u1.2.1孔型设计的程序u1.2.2孔型设计的基本原则江西理工大学材料科学与工程学院江西理工大学材料科学与工程学院1孔型设计的基本知识孔型设计的基本知识1.2.1孔型设计的程序孔型设计的程序u

（1）了解产品技术条件u

（2）了解供料条件u（3）了解轧机性能及其他设备条件u（4）选择孔型系统u（5）选择坯料尺寸u（6）确定轧制道次u（7）分配各道次变形量u（8）确定各道次轧件形状尺寸u（9）确定各道次孔型形状尺寸，绘制孔型图u（10）将孔型配置在轧辊上，绘制配辊图u（11）进行必要的校核u（12）进行辅件设计江西理工大学材料科学与工程学院江西理工大学材料科学与工程学院1.2孔型设计的基本原则与设计程序孔型设计的基本原则与设计程序1.2.1孔型设计的程序孔型设计的程序u

（1）了解产品技术条件n产品标准。

包括产品的断面形状、尺寸及其允许偏差；产品表面质量、金相组织和性能要求。

n对于某些产品还应了解用户的使用情况及其特殊要求。

u

（2）了解供料条件n掌握已有坯料的断面形状和尺寸；n若重新选定坯料尺寸时，要考虑其供料的可能性。

u（3）了解轧机性能及其他设备条件n包括轧机的布置，机架数目，轧辊直径与辊身长度，轧制速度，电机能力以及加热炉、翻移钢设备、辊道、剪切机、锯机的性能，车间工艺平面布置情况等。

江西理工大学材料科学与工程学院江西理工大学材料科学与工程学院1.2孔型设计的基本原则与设计程序孔型设计的基本原则与设计程序1.2.1孔型设计的程序孔型设计的程序u（4）选择孔型系统孔型系统n对于新产品：

应了解类似产品的轧制情况及其存在问题，以此作为新产品孔型设计的依据之一；n对于老产品：

应了解该产品在其他轧机上的轧制情况及存在的问题。

n在品种多的轧机上：

应考虑采用共用性大的孔型系统，以减少换辊及轧辊的储备量。

n在专业化较高的轧机上：

应尽量采用专用的孔型系统，以排除其他产品的干扰，使产量提高。

n总之，应在充分调查研究、对比分析的基础上，确定出较为合理的孔型系统。

江西理工大学材料科学与工程学院江西理工大学材料科学与工程学院1.2孔型设计的基本原则与设计程序孔型设计的基本原则与设计程序1.2.1孔型设计的程序孔型设计的程序u（5）选择坯料尺寸n坯料尺寸对轧机生产率、产品质量以及生产工艺与操作均有很大影响。

因此，选择坯料尺寸必须综合考虑各种因素来确定：

n1）应有一定的压缩比压缩比。

l从坯料到成品应有一定的压缩比，并能使终轧温度控制在工艺规程要求的范围内，以保证成品的组织和性能要求。

l这对于用钢锭直接轧制成材、小型轧机或合金钢轧制尤为重要。

n2）必须考虑轧机型式与能力。

l对于一定的轧机，一般应根据该轧机的能力确定合理的道次n和平均延伸系数以及坯料的尺寸范围。

江西理工大学材料科学与工程学院江西理工大学材料科学与工程学院1.2孔型设计的基本原则与设计程序孔型设计的基本原则与设计程序1.2.1孔型设计的程序孔型设计的程序u（5）选择坯料尺寸n2）必须考虑轧机型式与能力。

l对于普通三辊式或二辊式型钢车间粗轧机或开坯机，若坯料断面尺寸选用过大，将因轧辊的切槽深度太深而影响到轧辊强度和咬入能力，引起轧制道次增加。

因此，坯料断面的高度H0与粗轧机轧辊名义直径D0必须保持一定的比值K=H0/D0。

l根据实际生产的统计，各类轧机使用的K值见表1-1。

江西理工大学材料科学与工程学院江西理工大学材料科学与工程学院1.2孔型设计的基本原则与设计程序孔型设计的基本原则与设计程序1.2.1孔型设计的程序孔型设计的程序u（5）选择坯料尺寸n3）应考虑金属成形的需要l轧制工、槽钢时，进入第一个变形孔（切入孔）的钢坯高度应等于成品腿高的1.82.5倍，以保证工、槽钢腿部受到良好的加工和腿长；其宽度应等于成品的宽度减去各孔的宽展量，但各孔宽展不宜取得过大，以免将腿拉短。

l轧制角钢的钢坯轮廓尺寸应能将角钢断面包容进去；江西理工大学材料科学与工程学院江西理工大学材料科学与工程学院1.2孔型设计的基本原则与设计程序孔型设计的基本原则与设计程序1.2.1孔型设