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1、孔型资料孔型设计:将钢锭或钢坯在连续变化的轧辊孔型中进行轧制,已获得所需的断面形状,尺寸和性能的产品,为此而进行的设计和计算工作孔型设计. 孔型设计的内容:a断面孔型设计.根据原料和成品的断面形状和尺寸及对产品性能的要求,确定孔型系统,轧制道次和各道次的变形量,以及各道次的孔型形状和尺寸b轧辊孔型设计也称配辊.确定孔型在各机架上的分配及其在轧辊上的配置方式,以保证轧件能正常轧制,操作方便,成品质量好和轧机产量高c轧辊辅件设计.即导卫或诱导装置的设计.诱导装置应保证轧件能按照所要求的状态进,出孔型,或者使轧件在孔型以外发生一定的变形,或者对轧件起矫正或翻转作用等. 孔型设计的要求:a保证获得优质
2、产品.所轧产品除断面形状正确和断面尺寸在允许偏差范围之内外,表面应光洁,金属内部的残余应力小,金相组织和力学性能良好.b保证轧机生产率高.轧机的生产率决定轧机的小时产量和作业率.影响轧机小时产量的主要因素是轧制道次数及其在各机架上的分配,对橫列式轧机来说,在一般情况下,轧制道次数愈少愈好.对连轧机来说,则应加大坯重,提高轧速,缩短轧制节奏时间,提高小时产量.影响轧机作业率的主要因素是孔型系统,孔型和轧辊辅件的共用性.c保证产品成本最低.为了降低生产成本,必须降低各种消耗.由于金属消耗在成本中占主要部分,故提高成材率是降低成本的关键.因此,孔型设计应保证轧制过程进行顺利,便于调整,减少切损和降低
3、废品率;在无特殊要求情况下,尽可能按负偏差进行轧制.同时,合理的孔型设计也应保证减少轧辊和电能的消耗d保证劳动条件好.孔型设计时除考虑安全生产外,还应考虑轧制过程易于实现机械化和自动化,轧制稳定,便于调整,轧辊辅件坚固耐用,装卸容易. 孔型:由两个或两个以上的轧槽在通过轧辊轴线的平面上所构成的孔洞称为孔型. 各道次变形量的分配:a金属的塑性.大量研究表明,金属的塑性一般/成为限制变形的因素.对于某些合金钢锭,在未被加工前,其塑性较差,因此要求前几次的变形量要小些.b咬入条件.在许多情况下咬人条件是限制道次变形量的主要因素,例如在初轧机,钢坯轧机和型钢轧机的开坯道次,此时轧件温度高,轧件表面常附
4、着氧化铁皮,故摩擦系数较低,所以选择这些道次的变形量时要进行咬人验算.c轧辊强度和电机能力.在轧件很宽而且轧槽切人轧辊很深时(如异型孔型),轧辊强度对道次变形量也起限制作用.在一般情况下轧辊工作直径应不小于辊脖直径,在新建轧机上, 一般电机能力是足够的,仅在老轧机上,电机能力往往限制着道次的变形量.d孔型的磨损.在轧制过程中,由于摩擦力的存在,孔型不断磨损.变形量越大,孔型磨损越快.孔型的磨损直接影响到成品尺寸的精确度和表面粗糙度.同时,孔型的磨损会增加换孔换辊时问,影响轧机产量.成品尺寸的精确度和表面粗糙度主要取决于最后几道,所以成品道次和成品前道次的变形量应取小些. 孔型的分类:根据孔型的
5、形状,用途及在轧辊上的切削方式可对孔型进行分类.a按孔型形状可以把所有孔型分为简单断面和异型断面两大类.也可按孔型的直观外形分为圆.方.箱.菱.椭圆.六角.扁.工字.轨形以及碟式孔型等.b按用途分类:根据孔型在变形过程中的作用可分为i开坯或延伸孔型,这种孔型的任务是把钢锭或钢坯断面减小.常用孔型有箱型孔.菱形孔.方形孔.椭圆孔.六角孔.ii顶轧或毛坯轧型.任务是在继续减小轧件断面的同时并使轧件断面逐渐成为与成品相似的雏形.iii成品前或精轧前孔型.它是成品孔型前面的一个孔型,是为在成品孔型中轧出合格产品做准备.iv成品或精轧孔型.它是一套孔型系统的最后一个孔型,它的作用是对轧件进行精加工,并使
6、轧件具有成品所要求的断面形状和尺寸c按其在轧辊车上的车削方式分类:i轧辊辊缝s在孔型周边上的称为开口孔型ii轧辊辊缝s在孔型周边之外的称为闭口孔型iii半开(闭)口孔型也称控制孔型. 孔型的组成及各部分作用:a辊缝:s=轧机空转时上下辊环间距和轧辊的弹跳.在轧制过程中除轧件产生塑性变形外,工件机架各部分由于受轧件变形抗力的作用将产生弹性变形.弹性变形由(轧辊的弯曲和径向压缩;牌坊立柱的拉伸:牌坊上下横梁的弯曲;压下螺丝,轴承,轴瓦的压缩)组成,以上弹性变形的总和称为轧辊的弹跳,简称辊跳.作用:为获得精确地断面形状和尺寸,孔型设计必须在轧辊之间留有辊缝,使两个轧槽的深度与辊缝之和等于孔型的总高度
7、.调整辊缝值的大小可以改变孔型尺寸,增大辊缝值可以相对减少轧槽可入深度,提高轧辊强度,增加轧辊的允许重车次数,延长轧辊使用寿命;简化轧机调整,当孔型磨损时,可以用减小辊缝的方式使孔型恢复原来的高度b孔型侧壁斜度:孔型的侧壁对轧辊轴线垂直线倾斜程度.作用:使轧件易于进出孔型;当孔型有侧壁斜度时孔型进出口部分有喇叭口形成,易使轧件进孔型和脱槽,无侧壁斜度时不易脱槽易造成缠辊事故c孔型的圆角:除特殊要求外,孔型的角部很少用折线一般都做成圆角.作用:i内圆角(槽底圆角),可防止轧件脚步的急剧冷却,可使槽底的应力集中减小,增加轧辊强度;通过改变内圆角可改变孔型实际面积尺寸,从而改变轧件在孔型中的变形量和
8、孔型充满程度,对轧件的局部加工起一定作用ii外圆角(槽口圆角),当轧件进入孔型不正时,外圆角可防止轧件的一侧受辊环切割,及刮铁丝的现象;当轧件在孔型中略有充满时,即出现“耳子”,外圆角可使耳子处避免尖锐的折线,可防止轧机继续轧制时形成折叠;异型孔型,增大外圆角半径可使轧辊的局部应力集中减少,增加轧辊强度d锁口:采用异型孔型及轧制某些异型型钢时为控制轧件断面形状要使用锁口.同一孔型中轧制几种厚度或高度差异较大的轧件时,锁口长度必须大一些,借以防止轧制较厚或较高的轧件时金属流入辊缝,用锁口的孔型其相邻孔型的锁口一般是上下交替出现的. 孔型在轧辊上的配置原则:a孔型在各机架的分配原则是力求轧机各架的
9、轧制时间均衡b为了便于调整成品孔必须单独配置在成品机架的一个轧制线上c根据各孔型的磨损程度及对质量的影响,每道备用孔型的数量在轧辊上有所不同,成品孔和成品前孔在轧辊长度允许范围之内应多配几个d咬入条件不好的孔型或操作困难的道次应尽量布置在下轧制线e确定孔型间距及轧环宽度时应同时考虑轧环强度以及安装和调整轧辊辅件的操作条件 孔型在轧辊上的配置步骤:a按轧辊原始直径确定上下轧辊曲线b在与两个轧辊轴线等距离处画轧辊中线c距轧辊中线x=m/4处画轧制线.当采用“上压力”轧制时,轧制线在轧辊中线之下,采用“下压力”轧制时轧制线在轧辊中线之上d使孔型中性线与轧制线相重合,绘制孔型图;确定孔型各处的轧辊直径
10、,画出配辊图. 上压力轧制:上轧槽轧辊的工作直径大于下轧槽轧辊的工作直径 下压力轧制:上轧槽轧辊的工作直径小于于下轧槽轧辊的工作直径 “压力”:上下辊工作直径差值 “压力”值太大对轧件和设备的坏处:a辊径差造成上下辊压下量分布不均,结果是上下轧槽磨损不均b辊径差使上下辊圆周速度不同,而轧件是企图平均速度出辊的,结果造成轧辊与轧件之间相对滑动,使轧件中产生附加应力c辊径差使轧机产生冲击作用.工作直径:轧制过程中轧辊与轧件相接处的轧辊直径. 名义直径:传动轧辊的齿轮中心距或其节圆直径Do. 轧辊的原始直径:包括辊缝在内的轧辊直径D. 轧制中线:等分两轧辊轴线之间的距离的水平线 平均工作直径:轧件出
11、口口速度相对应的轧辊直径(不考虑前滑) 轧制线:当采用“上压力”或“下压力”时,孔型的中性线必须配置在离轧辊中线一定距离的另一条水平线上,以保证一个轧辊的工作直径大于另一轧辊,该线称为轧制线,是配置孔型的基本线. 轧辊的平均直径:两个轧辊轴线之间的距离. 孔型中性线:上下轧辊作用在轧件上的力对某一水平线的力矩相等,此直线为. 孔型设计步骤:a了解产品的技术条件现场工艺及设备情况以及与产品有关的工艺资料,生产方式,生产中存在的问题b选择合理孔型系统原料尺寸c确定总轧制道次及其在各机架上的道次分配d确定各道次轧件面积轧件断面形状和尺寸e确定孔型具体尺寸f进行必要校核g设计轧辊辅件 延伸孔型系统:成
12、品孔与成品前孔之前一定数量的延伸开坯孔型组合. 常见的延伸孔型系统:箱型孔型系统.菱-方.菱-菱.椭圆-方.六角-方.椭圆-圆.椭圆-椭圆 箱形孔型系统的优缺点:优:a用改变辊缝的方法可轧制多种尺寸不同的轧件,共用性好,减少孔型数量,减少换孔或换辊次数,提高轧机作业率b在轧件整个宽度上变形均匀,因此孔型磨损均匀且变形能耗少c轧件侧面的氧化铁皮易于脱落,对于改善轧件质量有益d与相等断面面积的其它孔型相比,箱型孔型在轧辊上的切槽浅,轧制强度高故允许较大的道次变形量e轧件断面温度降较为均匀.缺:a由于箱型孔型的结构特点难从箱型孔型轧出几何形状精确的轧件b轧件在孔型中只能受两个方向的压缩,估轧件侧面不
13、易平直甚至出现皱纹. 箱型孔型的构成:分为立箱,方箱,矩形箱三种.a孔型高度h等于轧后轧件高度b(怎么防止出现耳子/凸度目的)凸度f,采用凸度为了使轧件在辊道上行进稳定,使轧件进入下一孔型时状态稳定,避免轧件左右倾倒同时给轧件在下一孔型中轧制时多留宽展余量防止“耳子”.线棒材轧机箱型孔一般不采用凸度c孔型槽底宽度bk=B-(0-6)mm,B来料宽度.d孔型槽口宽度Bk=b+,=5-12mm,b出孔型的轧件宽度,宽展余量.e孔型侧壁斜度tan,一般采用10%-25%.f内外圆角半径R和r,R=(0.1-0.2)h;r=(0.05-0.15)h. 菱-方孔型优缺点:优:a能轧出几个形状正确的放行断
14、面轧件b由于有中间方孔型所以可从一套孔型中轧出不同规格的放行断面轧件c用调整辊缝方法可从同一孔型中轧出几种相邻尺寸的方形断面轧件d孔型形状使轧件各面受到良好加工变形基本均匀e轧件在孔型中轧制稳定对导板要求不严有时可完全不用导板.缺:a与同等断面尺寸的箱型孔相比轧槽切入轧辊较深影响轧辊强度.b轧制过程中,角部金属冷却快,在轧制某些合金时易在轧制角部出现裂纹c轧件侧壁紧贴孔型侧壁,当轧件表面有氧化铁皮时将被扎入轧件表面影响轧件表面质量d同一轧槽内辊径差大附加摩擦大轧槽磨损不均匀 菱-菱孔型系统优缺点:优:a在一套菱-菱孔型系统中用翻转90方法可轧出多种不同断面尺寸的轧件,在任一对孔型中可轧出方坯b
15、利用菱-菱孔型系统可将方形断面由偶数道次过渡到奇数道次c易于喂钢和咬入对导卫板要求不严.缺:a菱-菱孔型系统除具有菱-方孔型系统的缺点外,还有在菱形孔型系统中轧出的方坯具有八边形对连续式加热炉操作不便,钢坯在炉中易翻炉b轧件在孔型中的稳定性较菱-方孔型差c延伸系数小1.3 椭圆-方孔型系统优缺点:优:a延伸系数大,(方在椭中2.4反之1.8)可减少轧制道次提高轧制温度减少能耗和轧辊消耗b没有固定不变的棱角,在轧制过程中棱边和侧边部位相互转换轧件表面温度较均匀c轧件可在多方面受到压缩可提高金属质量d轧件在孔型中稳定性好.缺:a不均匀变形严重,特别是方轧件在椭圆中轧制更甚使孔型磨损加快且不均匀b由
16、于在椭圆孔型中延伸系数较方形大,椭圆孔型比方孔型磨损快. 六角-方孔型系统优缺点:优:除具有椭圆-方孔型系统优点外,变形较均匀,单位压力小能耗小轧辊磨损小,轧件在孔型中稳定性好但六角孔型充满不良时易失去稳定性.缺:小断面轧件在箱型孔中轧制不稳定,大断面轧件在椭圆孔中轧制有严重不均匀变形. 椭圆-立椭圆孔型系统优缺点:优:a轧件变形和冷却较均匀b轧件与孔型系统接触线长轧件宽展小c轧件表面缺陷(裂纹折叠)少.缺:a轧槽切入轧辊较深b孔型各处速度差较大孔型磨损较快电能消耗增加. 椭圆-圆孔型系统优缺点:优:a变形较均匀轧制前后轧件断面形状能平滑过渡可防止产生局部应力b轧件没有明显棱角冷却较均匀,有利
17、于去除轧件表面氧化铁皮c在某些情况下可由延伸孔型轧出成品圆钢减少轧辊数量和换辊次数.缺:a延伸系数比椭圆-方孔型系统小(1.3-1.4)有时会使轧制道次增加b椭圆件在圆孔型中轧制不稳定c轧件在圆孔型中易出现耳子 无孔轧制:在不刻轧槽的平辊中通过方-矩形变形过程完成延伸孔型轧制的任务,减小断面到一定程度在通过数量较小的精轧孔型最终轧成方,圆,扁等简单断面轧件. 无孔型轧制优缺点:优:a轧辊无孔型改轧产品时可通过调节辊缝改压下规程,换辊换孔型次数减少提高轧机作业率b轧辊不刻轧槽轧辊辊身充分利用轧件变形均匀轧辊磨损量小且均匀轧辊寿命提高2-4倍c轧辊车削量小车削简单节省车削工时减少轧辊加工车床d轧件
18、在平辊上轧制不会出现耳子充不满孔型错位等孔型轧制缺陷e轧件沿宽度方向压下使轧件两端的舌头鱼尾区域短,切头切尾小成材率高f减少孔型侧壁的限制作用沿宽度方向变形均匀降低变形抗力均匀节约电耗.缺:a在平辊间轧制失去孔型侧壁夹持作用易出现歪扭脱方现象(单鼓.双鼓.宽高比.烧钢温度不均.轧辊调整不当.导卫板安装不良.操作不当等引起轧制不稳)b多道次平辊轧制后轧件角部易出现尖角该轧件进入精轧孔型易形成折叠c若无孔轧制是在水平连轧机上进行,轧件在机架间要转90轧件与导卫板接触易刮伤加剧脱方和尖角缺陷形成. 小型机前两道次使用箱型孔行系统(箱形孔型系统作用)？作用去除钢锭或钢坯表面氧化铁皮利于提高成品表面质量
19、;箱型孔型刻槽浅利于提高轧辊强度增大道次压下量 等轴断面孔型:高和宽一致.方:箱方,菱方,六角方,椭圆方.圆:椭圆圆,立椭圆圆 螺纹钢:表面带肋的钢筋称为带肋钢筋又称螺纹钢筋(简称螺纹钢).螺纹钢的公称直径用橫截面面积相等的光面钢筋的公称直径表示. 成品孔型设计程序:a根据终轧温度确定成品断面的热尺寸b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c必要时还要对以上计算出的尺寸和断面形状加以修正. 延伸孔型作用:减小轧件断面通过延伸作用使轧件形状逐渐接近成品.成品前孔作用:为使成品孔轧出合格的产品做准备.成品孔的作用:保证精确尺寸及形状. 负偏差轧制:
20、轧制的成品钢材单位长度和重量小于理论重量但符合国家相关部门的标准有利于节约钢材 常用的四种圆钢孔型:方-椭圆-圆,圆-椭圆-圆,椭圆-立椭圆-椭圆-圆,万能孔型系统.圆钢成品孔型系统设计的好坏直接影响成品尺寸精度,轧机调整和孔型寿命 螺纹钢与圆钢的异同？异:螺纹钢的孔型系统与与圆钢非常相似差别在于成品孔和成品前孔.同:实际生产中除成品孔和成品前孔外各轧钢厂相同规格的圆钢和螺纹钢都共用一套孔型,所以螺纹钢延伸孔型系统设计与圆钢相同,其精度孔型系统一般为:方-椭圆-螺纹或圆-椭圆-螺纹. 连续轧制:一根轧件同时在两个或两个以上的机架中轧制并且各机架秒流量相等,这样的轧制称为,简称连轧. 连轧三种轧制状态:a自由轧制状态b拉钢轧制状态c堆钢轧制状态 影响秒流量的因素:各道轧件轧后的断面面积,轧辊工作直径,转速,前滑. 影响精度的因素:a孔型系统b孔型数目c孔型形状d孔型压下量e孔型在轧辊上的配置 若轧辊的名义直径为600mm其轧辊的重车率为10%求其最大直径和最小直径
