《第一章-孔型设计的基本知识ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一章-孔型设计的基本知识ppt课件.ppt（62页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、型钢孔型设计2013年2月轧钢工艺之专业方向:轧制主 讲:l 课程性质：本课程是材料成型与控制工程本科专业学生重要的专业方向课之一，为轧制方向的学生所开设。通过本课程的学习，使学生理解并掌握型钢孔型设计的概念、原理和方法，能根据生产工艺要求选定孔型系统、计算孔型并确定孔型参数。要求学生学会型钢孔型设计方法并能借助计算机进行有关方面的设计。l 授课学时：46l 考核方式：考查，平时30%+期末70%l 参考教材：徐春等.型钢孔型设计.北京：化学工业出版社，2008.10 赵松筠等.型钢孔型设计（第二版）.北京：冶金工业出版社，2005.8 p p 孔型设计基本知识 孔型设计基本知识：掌握孔型设计
2、的内容与要求，掌握孔型设计的原则和步骤，掌握孔型的分类，掌握孔型的组成和各部分的作用，掌握孔型在轧辊上的配置。p p 延伸孔型设计 延伸孔型设计：了解延伸孔型系统的概念及作用，掌握箱形孔型系统、椭圆方型系统、椭圆圆孔型系统，了解菱方孔型系统、六角方孔型系统、菱菱孔型系统、椭圆立椭圆孔型系统，了解无孔型轧制、混合孔型系统，掌握延伸孔型的设计方法。p p 三辊开坯机的孔型设计 三辊开坯机的孔型设计：了解三辊开坯机的孔型设计概念，掌握压下规程的制定，掌握孔型在轧辊上的配置及孔型尺寸的确定。p p 型钢孔型设计 型钢孔型设计：了解成品孔型设计的一般问题，掌握圆钢、方钢、扁钢及角钢孔型设计，了解异型孔型
3、中金属变形的特点，掌握工字钢孔型设计、连轧机孔型设计。p p 热切分轧制 热切分轧制：了解热切分轧制概念，掌握切分轧制方法及应用，了解切分孔型设计的特点。p p 导位装置的设计 导位装置的设计：了解导卫装置作用，掌握横梁、卫板、导板、夹板、导板箱、围盘以及滚动导卫装置的作用及设计方法。第一章 孔型设计基本知识p 内容简介 本章讲述型钢孔型设计的基本概念、设计程序、孔型及其分类、孔型的组成及各部分的作用和孔型在轧辊上的配置等内容。p 学习目的与要求u掌握孔型设计的内容与要求u掌握孔型设计的原则和步骤u掌握孔型的分类u掌握孔型的组成和各部分的作用u掌握孔型在轧辊上的配置p 教学重点与难点u重点：孔
4、型设计内容及要求、设计程序、孔型组成及其作用、在 轧辊上的配置。u难点：孔型在轧辊上的配置。第一章 孔型设计基本知识1.0 绪论钢轨钢板桩型钢棒材线材中厚板热轧薄板热轧带钢冷轧带钢冷轧钢板镀层钢板无缝钢管钢钢铁铁产产品品的的生生产产第一章 孔型设计基本知识1.0 绪论特殊断面型钢复杂断面型钢简单断面型型钢钢产产品品的的种种类类第一章 孔型设计基本知识1.0 绪论孔型轧制生产型钢孔型轧制生产型钢第一章 孔型设计基本知识l 孔型设计内容 孔型设计不仅包括生产简单断面型钢、线材、异型断面和各种特殊型钢等的工具设计，同时也包括生产钢坯如初轧坯、板坯和管坯的工具设计。因此几乎所有钢材的生产都涉及到孔型设
5、计。特别是孔型设计对轧机生产率、成材率、能耗、产品质量、设备的使用期限、各种消耗、产品成本与生产的劳动强度等等都有非常密切的关系。1.0 绪论第一章 孔型设计基本知识l 孔型设计发展历史1686年用阶梯辊轧出既定尺寸的棒材涉及了孔型设计；1728年轧制了圆钢；l747年轧制了异型钢；1800年轧制了角钢；1849年生产了工字钢；1857年生产了重轨；l 873年生产了槽钢；1903年才出现有关孔型设计的专著；1933年苏联开始发表孔型设计的专著。其中，1953年以前出版的孔型设计专著，都以经验为 基础。1.0 绪论第一章 孔型设计基本知识l 孔型设计方法平均高度法，是根据轧前轧件断面面积和孔型
6、面积除以宽度，即将轧件或孔型简化为矩形，根据计算轧矩形件展宽的方法确定宽展量，再乘以考虑坯料和孔型形状影响的系数。外接矩形法，是将非方或矩形轧件断面，在其上下画出水平线，在其左右画垂直线，形成与轧件周边相切的外接矩形，按轧矩形件计算宽展，再考虑坯料和孔型形状的影响。1.0 绪论第一章 孔型设计基本知识l 孔型设计方法相似轧件法，是将非方形或矩形轧件断面简化为面积相等，高宽比相同的矩形或方形，按矩形件计算展宽，再考虑坯料与孔型形状的影响。等效轧件法，外接矩形法相类似，但轧件高度取外接矩形高度和平均高度法高度的平均值，等效轧件的宽度为坯抖和孔型在轧制状态中的最大宽度，然后再考虑坯料与孔型形状的影响
7、。1.0 绪论第一章 孔型设计基本知识l 孔型设计方法移动体积法，根据轧制过程被压下的金属体积向纵横方向流动的数量与其变形阻力成反比的关系，按轧前轧件形状与孔型形状和尺寸确定轧件变形后的形状和尺寸。能量法，利用能量定律和最小变形功或总功率最小的变分原理，在已知变形条件下确定纵横变形与力能参数。有限元法1.0 绪论第一章 孔型设计基本知识l 孔型设计的发展多槽切分轧制少道次或单道次轧制异型钢的技术无孔型轧制技术多辊孔型轧制1.0 绪论第一章 孔型设计基本知识l基本概念基本概念 孔型设计 孔型设计：将钢锭或钢坯在两个或两个以上带轧槽轧辊中经若干道次轧制变形，以获得所需的断面形状、尺寸和性能的产品，
8、为此而进行的设计、画图和计算等工作。轧 轧 槽 槽：热轧型钢时，往往把轧辊车削成用来轧制轧件的环形沟槽和凸台，通常把它们称为轧槽。轧制面 轧制面：通过两个或两个以上轧辊轴线的垂直平面称为轧制面。孔型 孔型：两个或两个以上轧辊的轧槽，或者一个轧辊的轧槽与另一个轧辊的凸台对合起来时在轧制面上所形成的孔口叫做孔型。辊环 辊环：沿轧辊轴线方向用来把轧槽与轧槽分开的轧辊辊身部分。1.1 孔型设计的内容与要求第一章 孔型设计基本知识l设计内容设计内容断面孔型设计断面孔型设计 根据坯料和成品的断面形状、尺寸及对产品性能的要求，选择孔型系统，计算轧制道次；分配各道次变形量；确定各孔型形状和计算各孔型的尺寸。配
9、辊配辊 根据设计出的断面孔型，确定各孔型在每个机架上的配置方式及其在轧辊上的位置，即把设计好的断面孔型把设计好的断面孔型合理地配置在各架轧机的轧辊上合理地配置在各架轧机的轧辊上。1.1 孔型设计的内容与要求第一章 孔型设计基本知识l设计内容设计内容配辊配辊 在轧辊上配置孔型时要保证做到以下几点：产品有最产品有最好的质量好的质量；轧制节奏时间最短，能获得较高的产量轧制节奏时间最短，能获得较高的产量；轧轧辊具有足够的强度辊具有足够的强度；轧件能顺利轧制，工人操作方便轧件能顺利轧制，工人操作方便。导卫装置设计导卫装置设计 为了保证轧件能够按照所要求的状态顺利地出入孔型，或者使轧件能在进孔型前或出孔型
10、后产生一定的变形、矫直和翻转，所以必须正确地设计与计算导卫装置。1.1 孔型设计的内容与要求第一章 孔型设计基本知识l设计要点设计要点 孔型设计的首要任务首要任务就是选择合适的孔型系统。孔型设计的重要问题重要问题就归结为压下系数、延伸系数、宽展系数的确定和计算以及孔型具体尺寸的确定。孔型设计是一门实践性很强的科学。既是复杂的，又是简单的。孔型设计的主要问题主要问题归结为三点：孔型系统的选择孔型轧制变形参数的计算孔型尺寸的确定 1.1 孔型设计的内容与要求第一章 孔型设计基本知识l设计要求设计要求获得优质产品获得优质产品 成品的断面几何形状正确；断面尺寸精确；轧件表面光洁；残余应力小，金相组织和
11、机械性能良好。轧机产量高轧机产量高 一般情况是轧制道次数愈少愈好；选择合理的孔型系统，使操作顺利，减少间隙时间，可提高轧机作业率；孔型的负荷分配合理，减少各孔型磨损的不均匀性，以使换辊的次数最少，也可保证轧机作业率高。1.1 孔型设计的内容与要求第一章 孔型设计基本知识l设计要求设计要求产品的成本低产品的成本低 金属消耗金属消耗在成本中起主要作用。基本措施是按负偏差负偏差轧制轧制，减少切损和降低废品率减少切损和降低废品率。轧辊的消耗与孔型设计有着密切的关系。合理设计孔型，减少轧辊磨损。电能消耗与孔型设计有着密切的关系。减少电能消耗的基本措施是使变形均匀，变形量分配合理，孔型配置正确，孔型形状和
12、孔型系统选择合理。1.1 孔型设计的内容与要求第一章 孔型设计基本知识l设计要求设计要求劳动条件好、劳动强度小劳动条件好、劳动强度小 在进行孔型设计时应使轧制稳定、轧制顺利、操作方便、便于调整，以改善劳动条件；还应考虑轧制过程易于实现机械化和自动化，以减轻劳动强度。适应车间的设备条件适应车间的设备条件 设计出来的孔型必须适应车间各设备的性能及其布置。1.1 孔型设计的内容与要求第一章 孔型设计基本知识l基本原则基本原则 孔型系统合理。选择合理的孔型系统是极为重要的，它不仅影响到钢材的质量和产量，而且有时还影响到能否轧出成品。合理分配道次延伸系数。充分利用钢的高温塑性，把大的变形量和不均匀变形尽
13、量集中在前几道次，然后顺轧制程序逐渐减小变形量。采用形状简单的孔型，专用孔型数量要适当。道次数、翻钢程序及其次数要合理。轧件在孔型中的状态应稳定或力求稳定。生产多品种的型钢轧机，孔型的共用性应广些。要便于轧机调整。1.2 孔型设计的基本原则与设计程序第一章 孔型设计基本知识l设计程序设计程序1.2 孔型设计的基本原则与设计程序选择合理的孔型系统确定坯料尺寸与轧制道次各道次变形量的分配确定轧件的断面形状和尺寸确定孔型的形状和尺寸绘制配辊图进行校核轧辊附件设计孔型设计基本条件储备 第一章 孔型设计基本知识l设计程序设计程序1.2 孔型设计的基本原则与设计程序1.孔型设计基本条件储备 其内容包括产品
14、的断面形状、尺寸、偏差要求、钢种、表面状态、金相组织及机械性能等。必要时还应了解用户要求、产品使用情况等。1.产品的技术条件2.原料条件3.车间设备条件掌握已有的钢锭或钢坯的断面形状和尺寸，或者是按照孔型设计的要求重新选定原料的规格。轧机布置、机架数、辊径、辊身长度、轧制速度、电机能力、加热炉、移钢和翻钢设备、工作辊道和延伸辊道、延伸台、剪机或锯机性能以及车间平面布置情况等 4.收集有关工艺资料包括选用何种孔型系统，延伸系数在什么范围以及生产该产品的难点及存在的问题等。第一章 孔型设计基本知识l设计程序设计程序1.2 孔型设计的基本原则与设计程序2.选择合理的孔型系统在设计孔型之前，应该了解生
15、产类似产品所使用的孔型系统、轧制情况及其存在的问题，做为考虑新产品孔型设计的依据之一。应该了解在其他轧机上生产该产品的孔型系统、轧制情况及存在的习题。同时还应尽量考虑能够与轧制其它产品共用所选择的孔型系统，以减少换辊时间、提高作业率和减少轧辊储备量。产量要求不高的轧机上应采用共用性大的孔型系统，这样可以减少换辊次数及轧辊的储备量 专业化较高的轧机上应尽量采用专用的孔型系统，可以排除其他产品的干扰并使产量提高 新产品 旧产品 多种产品 单一产品 在上述基础上，认真地进行科学分析，拟定出几种可能的轧制方案，反复分折比较各种方案的优缺点，最后确定出 最为合 最为合理 理的孔型系统。第一章 孔型设计基
16、本知识l设计程序设计程序1.2 孔型设计的基本原则与设计程序3.坯料尺寸的确定从坯料到成品应具有一定的压缩比，并能使 终轧温度 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 组织和性能要求。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。普通三辊或二辊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 轧辊强度 轧辊强度和咬入能力 咬入能力，导致轧制道次增加。因此，坯料断面高度H0与粗轧机轧辊名义直径D0须保持一定的比之：K K=H H0 0/D D0 0。工、槽钢 工、槽钢：进入第一个变形孔（切入孔）的钢坯高度应等于成品腿高1.62.2倍，以保证
17、工、槽钢腿部受到良好的加工和腿长；其宽度应等于成品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。选用坯料断面尺寸和长度应考虑加热炉、冷床 加热炉、冷床等辅助设备允许坯料或成品的长度以及各设备之间的距离，以免生产时相互干扰。对于线材轧机为了增大盘重，应在允许的范围内尽量增大坯重。压缩比 轧机 金属成型 附属设备角钢 角钢：钢坯轮廓尺寸应能将角钢断面包容进去。重轨 重轨：最好采用高而扁的钢坯，使轨底部分在各帽形孔内受到良好的加工，这样有利于改善轨底的质量；在轧制扁钢时，钢坯的边长与扁钢的宽度应保持一定的比例。选对于多品种型钢车间，要考虑尽量减少钢坯的规 减少钢坯的规格 格，以减少连铸
18、车间模具数量和换模次数。多品种车间第一章 孔型设计基本知识l设计程序设计程序 1.2 孔型设计的基本原则与设计程序3.总轧制道次数的确定变形量表示方法 变形量表示方法绝对压下量法 绝对压下量法延伸系数法 延伸系数法压下系数法 压下系数法第一章 孔型设计基本知识l设计程序设计程序 1.2 孔型设计的基本原则与设计程序3.总轧制道次数的确定 绝对压下量法（初轧机、开坯机）绝对压下量法（初轧机、开坯机）总压下量平均压下量最大压下量宽展系数=0.150.25H0、h轧制前、后轧件高度B0、b轧制前、后轧件宽度成品第一章 孔型设计基本知识l设计程序设计程序 1.2 孔型设计的基本原则与设计程序3.总轧制
19、道次数的确定 延伸系数法（大部分型钢）延伸系数法（大部分型钢）总延伸系数平均延伸系数第一章 孔型设计基本知识l设计程序设计程序 1.2 孔型设计的基本原则与设计程序3.总轧制道次数的确定 延伸系数法（延伸系数法（举例 举例）例：7027.5，在400/250轧机上轧制。可取18，19道次，根据布置方式两列，所以取偶数18道。如果有几种钢坯尺寸可以任意挑选时，应根据轧机的具体情况选择最适合的轧制道次，然后根据钢坯的横断面积：F0钢坯的边长为：根据钢坯边长选择与其接近的钢坯尺寸第一章 孔型设计基本知识l设计程序设计程序 1.2 孔型设计的基本原则与设计程序3.总轧制道次数的确定 压下系数法（扁钢）
20、压下系数法（扁钢）总压下系数平均压下系数第一章 孔型设计基本知识l设计程序设计程序 1.2 孔型设计的基本原则与设计程序4.各道次变形量的分配考 考虑 虑的 的条 条件 件金属的塑性 金属的塑性咬入条件 咬入条件轧辊强度 轧辊强度电机能力 电机能力孔型磨损 孔型磨损金属的塑性一般不成为限制道次变形量的因素，但对于某些合金钢锭，在未加工前其塑性较差，因此要求前几道次的变形量要小些。前几道次的变形量主要受到咬入条件的限制，因为此时轧件断面大、温度高，轧件表面长附着氧化铁皮的等。故轧辊切槽较深，摩擦系数较小，前几道次的变形量常受到咬入条件的限制。将直接影响轧机的表面质量、换辊次数和连轧前后孔的衔接，
21、因此为了保证成品表面质量，一般成品孔型和成品前孔的变形量要小些，以减小孔型的磨损程度和磨损速度。在多列机架横列式型钢轧机上，由于各机架的换辊周期不一样，因此有时前面12架的第一孔型和最后一孔型的延伸系数也应取的略小些，以使换辊后轧制情况正常。轧槽深时需要考虑轧辊强度。前几道次坯料面积加大，虽然延伸系数不大，但轧件断面减缩量较大，轧制负荷较大，需考虑到电机能力，尤其在横列式轧机上同时过钢根数受限制时要使各道次的负荷均匀。还要考虑轧制过程中轧制条件（温度、张力、速度等）的变化，引起轧件机械性能的变化，影响到轧机的负荷，所以应在准确估计轧件条件变化的基础上，要留有余地的分配变形量。成型条件 成型条件
22、各孔型的型式与成形要求不同，其变形量也不同，因此在具体分配时应根据选择的孔型系统合理分配各道次变形量。第一章 孔型设计基本知识l设计程序设计程序 1.2 孔型设计的基本原则与设计程序4.各道次变形量的分配确 确定 定的 的原 原则 则轧件温度高，金属的塑性、轧辊强度和电机能力不成为限制因 轧件温度高，金属的塑性、轧辊强度和电机能力不成为限制因素，而炉生氧化铁皮和咬入条件成为限制变形量的主要因素，素，而炉生氧化铁皮和咬入条件成为限制变形量的主要因素，一般取较大值 一般取较大值 随着炉生氧化铁皮的剥落，咬入条件得到改善，而此时轧件温 随着炉生氧化铁皮的剥落，咬入条件得到改善，而此时轧件温度降低不多
23、，故变形系数可不断增加，并达到最大值 度降低不多，故变形系数可不断增加，并达到最大值 随着轧制过程继续进行，轧件断面面积逐渐减小，轧件温度降 随着轧制过程继续进行，轧件断面面积逐渐减小，轧件温度降低，变形抗力增加，轧辊强度和电机能力成为限制变形量的主 低，变形抗力增加，轧辊强度和电机能力成为限制变形量的主要因素，因此变形系数降低 要因素，因此变形系数降低 最后几道中，为了减少孔型磨损，保证成品断面形状和尺寸精确 最后几道中，为了减少孔型磨损，保证成品断面形状和尺寸精确度，应采用较小的变形系数 度，应采用较小的变形系数 在连轧机上，由于轧制速度较快，轧件温度变化较小，所以各道 在连轧机上，由于轧
24、制速度较快，轧件温度变化较小，所以各道的变形系数可取相等或相近。的变形系数可取相等或相近。第一章 孔型设计基本知识l设计程序设计程序 1.2 孔型设计的基本原则与设计程序4.各道次变形量的分配延伸系数分配的校核 延伸系数分配的校核 在各个道次的延伸系数被确定之后，要用其连 乘积 乘积进行校核。若其连乘积等于总延伸系数，说明确定的各道次的延伸系数是合理的；若其连乘积不等于总延伸系数，说明确定的各道次延伸系数不合理，此时须调整各道次的延伸系数，使其连乘积等于总延伸系数。第一章 孔型设计基本知识l设计程序设计程序 1.2 孔型设计的基本原则与设计程序5.确定轧件的断面形状和尺寸 根据各道延伸系数确定
25、各道次轧件横断面面积，然后按照轧件横断面面积及其变形关系确定轧件断面形状和尺寸。在一定的断面形状和尺寸的孔型中，能够得到相应断面形状和尺寸的轧件。前者是手段，后者是目的 前者是手段，后者是目的。因此，要根据 要根据各道次轧件的断面形状和尺寸，确定相应道次的孔型形状和 各道次轧件的断面形状和尺寸，确定相应道次的孔型形状和尺寸，并绘制孔型图 尺寸，并绘制孔型图。应当指出，在实际设计中，孔型设计者往往不是根据轧件尺寸确定孔型尺寸及构成孔型，而是根据经验数据 经验数据直接确定孔型尺寸和构成孔型的。在设计孔型时，通常是 逆轧制道次 逆轧制道次进行设计。但有时是顺轧制程序进行设计或从中间道次开始设计。6.
26、确定孔型的形状和尺寸第一章 孔型设计基本知识l设计程序设计程序 1.2 孔型设计的基本原则与设计程序8.进行校核通常校核内容：咬入条件、轧辊强度、电动机负荷、轧件在孔型中的充满情况及稳定性等。7.绘制配辊图把设计出的孔型按一定规则配置在轧辊上，并绘制配辊图。第一章 孔型设计基本知识l设计程序设计程序 1.2 孔型设计的基本原则与设计程序9.轧辊附件设计 根据孔型图和配辊图设计导卫、检测样板等辅件并绘图。导卫装置作用 导卫装置作用：使轧件正确送入孔型，并使轧件出轧辊时能以正确的方向向前运动，以防止轧件扭转、旁串、甚至缠辊。导卫装置有时还能起自动翻钢和调整作用，使轧制过程正常进行。导卫装置设计与安
27、装的好坏 导卫装置设计与安装的好坏，对产品的产量、质量有很大的影响，是型钢生产中重要的一环。第一章 孔型设计基本知识 1.3 孔型的分类l l 按形状分 按形状分简单断面（方、圆、扁）简单断面（方、圆、扁）异形断面（工、槽、异形断面（工、槽、H H 等）等）第一章 孔型设计基本知识 1.3 孔型的分类l l 按用途分 按用途分延伸孔型 延伸孔型预轧孔型 预轧孔型成品前孔 成品前孔成品孔 成品孔开坯孔、粗轧孔或压缩孔主要任务 主要任务：把方形或矩形的大断面钢锭或钢坯轧成小断面的方坯或板坯，使轧件的断面面积缩小，长度增加。毛轧、荒轧、造型或成形孔主要任务 主要任务：继续减少轧件断面积的同时，使轧件
28、断面形状逐渐成为与成品相似的雏形。一般用于复杂断面型钢。精轧前孔或K2孔，指成品孔型前面的一个孔型。主要任务 主要任务：保证成品孔能够轧出合格的产品。精轧孔、K1孔，最后一个孔型 形状和尺寸主要取决于轧件热状态下的断面形状和尺寸。考虑热膨胀的存在，成品孔型的形状和尺寸与常温下成品钢材的形状和尺寸略有不同。为延长成品孔寿命，成品孔尺寸按成品的负公差或部分负公差设计。第一章 孔型设计基本知识 1.3 孔型的分类l l 按开口位置分 按开口位置分开口孔型 开口孔型闭口孔型 闭口孔型半开（闭）孔 半开（闭）孔对角开口孔 对角开口孔孔型辊缝在孔型周边之内，其水平辊缝一般位于孔型高度中间。孔型辊缝在孔型周
29、边之外通常称为控制孔型，其辊缝常处在孔型的顶部或底部孔型的辊缝位于孔型的对角线。如左边的辊缝在孔型的下方，则右边的辊缝就在孔型的上方 第一章 孔型设计基本知识l孔型组成孔型组成 1.4 孔型组成及各部分作用辊缝 辊缝：在型钢轧机上，同一孔型两侧的上下轧辊两个辊环之间的 两个辊环之间的距离 距离常叫做辊缝。侧壁斜度 侧壁斜度：指孔型侧壁对轧辊轴线垂直线的倾斜程度 倾斜程度。圆角：圆角：位于孔型内的称内圆角，外的为外圆角。辊环：辊环：沿轧辊轴线方向用来把轧槽与轧槽分开的轧辊 辊身部分 辊身部分 锁口：锁口：闭口孔型 闭口孔型中用来隔开孔型与辊缝的两轧辊间的缝隙外圆角侧壁斜度 辊缝内圆角槽底宽度槽口
30、宽度孔型高度第一章 孔型设计基本知识 1.4 孔型组成及各部分作用l孔型各部分作用孔型各部分作用 辊缝 辊缝 辊缝作用 辊缝作用 补偿轧辊的弹跳值 补偿轧辊的弹跳值，保证轧后轧件高度；同时轧辊空转时，防止两轧辊辊环间发生接触摩擦。辊缝S=轧辊空转时上下辊环间的缝隙L+辊跳值c 简化轧机调整 简化轧机调整：轧制时由于轧件温度的变化和孔型设计不当，需要用调整轧辊的方法来纠正，这就要求孔型具有一定大小的辊缝。在不改变辊径的条件下，增大辊缝可减少轧槽切入深度，相应地 增加了轧辊强度，增加轧辊重车次数，延长轧辊使用寿命 增加了轧辊强度，增加轧辊重车次数，延长轧辊使用寿命。第一章 孔型设计基本知识 1.4
31、 孔型组成及各部分作用l孔型各部分作用孔型各部分作用 辊缝 辊缝 辊缝作用 辊缝作用 提高孔型的共用性 提高孔型的共用性：在开坯孔型中使用较大的辊缝，可用调整辊缝的办法，从同一个孔型中轧出断面尺寸不同的轧件，减少换辊次数，提高了轧机作业率。补偿轧槽的磨损 补偿轧槽的磨损：在轧制过程中由于孔型磨损而使孔型高度增加，为保持孔型原有高度，可通过减小辊缝的方法来达到。辊缝值的大小 辊缝值的大小取决于机架构造、轧制压力的大小以及孔型的用途。对于延伸孔型，在不影响轧件断面形状和轧制稳定性的条件下，辊缝值愈大愈好。在接近成品孔型的几个孔型中，其辊缝值不能太大，否则就会影响轧件的断面形状。当轧制异型断面型钢时
32、，辊缝值不应大于孔型的最小高度，以便保护轧槽。辊缝值应大于轧机的弹跳值。辊缝值应大于轧机的弹跳值。辊缝辊缝SS弹跳值弹跳值+调整值调整值+磨损量磨损量第一章 孔型设计基本知识 1.4 孔型组成及各部分作用l孔型各部分作用孔型各部分作用 辊缝 辊缝 辊缝取值 辊缝取值(1)(1)经验数据 经验数据(2)(2)经验公式 经验公式第一章 孔型设计基本知识 1.4 孔型组成及各部分作用l孔型各部分作用孔型各部分作用 侧壁斜度 侧壁斜度 定义 定义(1)(1)侧壁角：侧壁角：孔型侧壁与轧辊轴线的垂直线成的角，用表示。(2)(2)侧壁斜度 侧壁斜度:孔型的侧壁相对轧辊轴线的垂直线的 倾斜程度 倾斜程度称之
33、为侧壁斜度，用y表示。表示方法 表示方法 通常用侧壁角的正切表示：或用百分数表示 第一章 孔型设计基本知识 1.4 孔型组成及各部分作用l孔型各部分作用孔型各部分作用 侧壁斜度 侧壁斜度 作用 作用 能使轧件易于正确地进入孔型 能使轧件易于正确地进入孔型。使轧件易于脱槽，减少缠辊事故 使轧件易于脱槽，减少缠辊事故。重车轧辊时可减少车削量，延长轧辊的使用寿命 重车轧辊时可减少车削量，延长轧辊的使用寿命。加大变形量。加大变形量。孔型具有共用性。孔型具有共用性。缺点：缺点：斜度过大也会使轧件断面形状“走样 走样”。因为侧壁斜度小有利于夹持轧件，其侧面加工良好，断面形状比较规整。当磨损量a一定时，角愈
34、大，轧辊重车量就愈少；反之，轧辊重车量就大。孔型侧壁斜度影响 轧辊车削量 轧辊车削量和 轧辊使用寿命 轧辊使用寿命。例题例题第一章 孔型设计基本知识 1.4 孔型组成及各部分作用l孔型各部分作用孔型各部分作用 侧壁斜度 侧壁斜度 取值 取值侧壁斜度与孔型的用途、产品的公差范围以及其他一些因素有关，一般取：【例题】：箱形孔的槽底宽度Bk=205mm，槽口宽度bk=235mm，轧槽深度hp=27mm，试求其孔型的侧壁斜度？第一章 孔型设计基本知识 1.4 孔型组成及各部分作用l孔型各部分作用孔型各部分作用 圆角 圆角 内圆角作用 内圆角作用防止轧件角部温度急剧冷却，因温差造成轧件角部开裂和孔型急剧
35、磨损。改善轧辊强度，防止孔型的尖角部分应力集中使轧辊断裂。可以调整孔型的展宽余地，防止产生耳子（如菱形轧件翻钢进入方孔轧制时）。通过改变圆角尺寸，可以改变孔型的实际面积和尺寸，以调整轧件在孔型中的变形量和充满度。第一章 孔型设计基本知识 1.4 孔型组成及各部分作用l孔型各部分作用孔型各部分作用 圆角 圆角 外圆角作用 外圆角作用当轧件进入孔型不正时，外圆角能防止轧件的一侧受辊环切割，即 防止刮铁丝 防止刮铁丝的现象发生；保证轧件在孔型中过充满不大的情况下形成钝而厚的“耳子”，使“耳子”处避免有尖锐的折线，因而轧件入下一孔型内继续轧制时 不会形成折迭 不会形成折迭；对于异型断面孔型，增大外圆角
36、半径r可使轧辊的 应力集中减 应力集中减小 小，从而 增加轧辊的强度 增加轧辊的强度。在轧制某些简单断面型钢时，其成品孔型的外圆角半径可取小些，甚至为零。第一章 孔型设计基本知识 1.4 孔型组成及各部分作用l孔型各部分作用孔型各部分作用 锁口 锁口 作用 作用 控制轧件断面形状 便于闭口孔型调整 设计原则 设计原则 相邻孔型锁口要上、下交替，防止飞翅，锁口要大于孔型轧不同厚度时的调整量。当几种厚度或高度轧件共用同一孔型时，为防止轧制厚或高的轧件时孔型之间与辊缝相接，锁口高度m=r1+a。式中：r1为辊环的圆角半径，mm；a为锁口直线度高度调整量，包括轧制厚或高规格，一般为28mm。第一章 孔
37、型设计基本知识 1.4 孔型组成及各部分作用l孔型各部分作用孔型各部分作用 孔型宽度 孔型宽度 为了使孔型侧壁在咬入时能有夹持轧件的作用，这时设计时往往 使槽底宽度 使槽底宽度b bk k小于孔轧件的宽度 小于孔轧件的宽度B B，即使入孔轧件的宽度B相当于侧壁的直线段与槽底半径r的圆弧相切处的宽度。其数值一般为：立箱孔：bk=（0.951.0）B 扁箱形孔：bk=（0.981.0）B 槽口宽度Bk主要取决于孔中的宽展量，应比轧件的宽度大一些，防止出耳子，同时也给调整以余地。第一章 孔型设计基本知识 1.4 孔型组成及各部分作用l孔型各部分作用孔型各部分作用 轧槽深度 轧槽深度 轧槽深度：式中：
38、h为孔型高度，S为辊缝。对于入孔型轧件的高度H和宽度B比值小于1.2的，可取hk=0即 为平辊轧制；需夹持轧件或加工轧件的角部时可取hk=（0.20.3）H；当入孔型的高宽比大于1.2，需要有较大调整范围时，hp=（0.350.45）Hmin，Hmin为此孔型轧出轧件的最小厚度。其他情况根据公式来定。第一章 孔型设计基本知识 1.4 孔型组成及各部分作用l孔型各部分作用孔型各部分作用 辊环 辊环 分类与作用 分类与作用分类：中间辊环 中间辊环和 和边部辊环 边部辊环作用：承受金属给轧辊的侧压力，并为安装导板留有余地；位于轧辊两端的辊环还可以防止氧化铁皮落入轴承。取值原则 取值原则 中间辊环 中
39、间辊环强度主要取决于轧辊的材质 轧辊的材质和轧槽深度 轧槽深度。钢轧辊bz0.5hp 铸铁轧辊bzhp。当孔型侧壁斜度较大、槽底圆角半径较大时孔型bz可取小些。边部辊环 边部辊环B Bb b：初轧机上要考虑推床的最大开口度 最大开口度和夹板的厚度 夹板的厚度；型钢轧机上要为导卫装置 导卫装置与调整留出足够的位置 足够的位置。初 轧 机：50mm100mm 轨梁与大型轧机：100mm150mm 三辊开坯机：60mm150mm 中 小 型 轧 机：50mm100mm第一章 孔型设计基本知识 1.4 孔型组成及各部分作用l孔型各部分作用孔型各部分作用 槽底凸度 槽底凸度 概念：概念：箱形孔型将槽底作
40、成具有一定高度、形状的凸度。作用：作用：翻钢后，轧件在辊道上运行平稳；提高轧槽寿命；翻钢后轧制，侧面平直，防止出耳子，抵消单鼓变形；保证轧件侧面平直。设计原则：设计原则：单鼓变形严重 f 成品孔不用，翻钢后高轧件，少用或不用 f=06mm，以24mm为多。第一章 孔型设计基本知识 1.5 孔型在轧辊上的配置概念：概念：孔型在轧辊上的配置规则，又叫轧辊孔型设计。任务：任务：把已设计好的断面孔型按照一定的规律放置到已定轧机 的轧辊上。内容：内容：在孔型轧制面垂直方向上的配置和在轧辊辊身长度方向 上的配置，以保证轧件能正常轧制，操作方便和使轧机 优质高产。l垂直方向的配置垂直方向的配置 基本概念 基
41、本概念（1）轧机的名义直径D0 采用传动轧辊的齿轮座内 齿轮的中心距 齿轮的中心距或 节圆 节圆 直径 直径D D0 0表示型钢轧机规格的大小，通常将D0称为轧机名义直径。第一章 孔型设计基本知识 1.5 孔型在轧辊上的配置l垂直方向的配置垂直方向的配置 基本概念 基本概念（2）轧辊直径 指轧辊 辊环处的直径 辊环处的直径或轧辊未配置孔型时的 光辊直径 光辊直径。新辊直径Dmax大于D0；最终报废前的轧辊直径Dmin小于D0。在配置孔型或绘制轧辊图时，假想 假想将辊缝值也包括在轧辊直径内，这时的轧辊直径D称为 轧辊的原始直径 轧辊的原始直径。最大原始直径D：D=Dmax+S最小原始直径D：D=
42、Dmin+S配辊时，以新轧辊的最大直径所对应的轧辊的原始直径为基准。配辊时，以新轧辊的最大直径所对应的轧辊的原始直径为基准。第一章 孔型设计基本知识 1.5 孔型在轧辊上的配置l垂直方向的配置垂直方向的配置 基本概念 基本概念（3）轧辊的重车系数 定义：定义：轧辊的重车量与轧机名义直径D0之比，常用K表示。即：轧辊的直径的变化范围受 联接轴允许的倾斜角度 联接轴允许的倾斜角度的限制。万向或万能联接轴时，其倾角可达10，K=0.180.2；用梅花联接轴时，其倾角一般不超过4.5，K=0.140.16。开坯机和型钢轧机 K=0.080.12。最理想的是新辊的联接轴倾角与轧辊使用到最后一次时联接轴
43、的倾角相等。则有：第一章 孔型设计基本知识 1.5 孔型在轧辊上的配置l垂直方向的配置垂直方向的配置 基本概念 基本概念（3）轧辊的重车系数【例题】若轧辊的名义直径为600mm，其重车率为10%，试求其原始最大和最小直径。解：第一章 孔型设计基本知识 1.5 孔型在轧辊上的配置l垂直方向的配置垂直方向的配置 基本概念 基本概念（4）工作直径Dk与平均工作直径Dkc 工作直径 工作直径：轧件与轧辊接触处的轧辊直径，又称轧制直径。轧辊平均工作直径：轧辊平均工作直径：由于孔型上各点的圆周速度不等，轧件只能以 某一平均速度 某一平均速度轧出孔型，通常将与轧件出口的速度所对应的轧辊直径称为轧辊平均工作直
44、径。对于平辊及箱形孔轧辊的平均工作直径为：Dkc=D-hk式中：D为轧辊的原始直径，hk为箱形孔高度。第一章 孔型设计基本知识 1.5 孔型在轧辊上的配置l垂直方向的配置垂直方向的配置 基本概念 基本概念（4）工作直径Dk与平均工作直径 Dkc 对于其它形状孔型的平均工作直径可用如下方法确定：平均高度法 用轧辊的平均直径近似表示轧辊平均工作直径。即：或 为孔型或轧件轧后断面平均高度；Fk为孔型面积；Bk为孔型宽度；F 为轧后轧件的断面积；b为轧后轧件的宽度 第一章 孔型设计基本知识 1.5 孔型在轧辊上的配置l垂直方向的配置垂直方向的配置 基本概念 基本概念（4）工作直径Dk与平均工作直径 D
45、kc 速度法（自学）重心法（自学）第一章 孔型设计基本知识 1.5 孔型在轧辊上的配置l垂直方向的配置垂直方向的配置 轧辊的上压力与下压力 轧辊的上压力与下压力u u 定义 定义“压力 压力”：上下轧辊工作直径的差值，以m表示，单位mm。上压力：上压力：上轧槽轧辊的工作直径大于下轧槽轧辊的工作直径，使得轧出轧件发生向下弯曲的现象。下压力：下压力：上轧槽轧辊的工作直径小于下轧槽轧辊的工作直径，使得轧出轧件发生向上弯曲的现象。u u 作用 作用 控制轧件出孔型时的弯曲方向；使轧件易于脱离轧槽，防止缠辊；控制轧件出孔型后的状态，保证成品各部尺寸精确；三辊开坯机采用共轭箱形孔时不可避免要产生上压。第一章 孔型设计基本知识 1.5 孔型在轧辊上的配置l垂直方向的配置垂直方向的配置 轧辊的上压力与下压力 轧辊的上压力与下压力u u 压力值过大产生的害处 压力值过大产生的害处 辊径不同，增加轧辊的磨损，并使轧件内部产生附加应力，如易引起断辊颈（扭矩集中）；辊径差过大，造成轧辊磨损极不均匀；辊径差会产生轧机冲击负荷，容易损坏设备，如轴套事故等。u u 压力配置 压力配置 大型轧机，如初轧机、大型型钢轧机：m=1020mm下压力；开坯机的箱形孔配置压力值不大于3%4%D0；其它延伸孔型配置压力值不大于1%D0；闭口孔型配置压力取26mm；成品孔型力求不配置压力值。