型钢工艺学ppt.ppt

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1、课程简介 型钢型钢 工艺工艺 学学板带钢板带钢管钢管钢型钢型钢板、带按宽度分，规格按厚度分板、带按宽度分，规格按厚度分大部分为圆，按成型方式分大部分为圆，按成型方式分经塑性成型的经塑性成型的有一定断面形状的直条实心钢材有一定断面形状的直条实心钢材 科学，学问科学，学问区别于钢管区别于钢管区别于板钢区别于板钢工作技艺工作技艺工业艺术工业艺术1 干的漂亮。干的漂亮。2 干的巧妙干的巧妙课程主题：与型钢生产有关课程主题：与型钢生产有关的技术、技艺的知识体系的技术、技艺的知识体系背景知识：材料科学，加工设备和原理，生产实习感性认识背景知识：材料科学，加工设备和原理，生产实习感性认识学习目的：掌握型钢生

2、产的工艺制度，能设计简单的孔型系统学习目的：掌握型钢生产的工艺制度，能设计简单的孔型系统主要内容：主要内容：24学时，两大部分。包括工艺制度介绍和孔型设计学时，两大部分。包括工艺制度介绍和孔型设计 认识型钢品种作用：作用：机械、金属结构、桥梁建筑、汽车、铁路车辆制造和造船等。占钢材总机械、金属结构、桥梁建筑、汽车、铁路车辆制造和造船等。占钢材总产量的产量的50左右左右 规格：规格：断面形状和尺寸的总称断面形状和尺寸的总称,形状有形状有1500多种，尺寸规格达到多种，尺寸规格达到3900多个多个 典型的型钢图例典型的型钢图例 认识型钢分类3 按钢种分类按钢种分类国家标准国家标准91，以，以Cr为

3、例，为例，0.3为非合为非合金钢，金钢，0.30.5低合低合金钢，金钢，0.5合金钢）。合金钢）。4 按钢材的用途按钢材的用途 1 按钢材断面形状按钢材断面形状 复杂断面型钢复杂断面型钢 简单断面型钢简单断面型钢 方、圆、扁等方、圆、扁等 工、槽、角等工、槽、角等 建筑用钢，压力容器钢，桥梁用钢，汽车用钢，核建筑用钢，压力容器钢，桥梁用钢，汽车用钢，核能用钢，耐腐蚀钢等。能用钢，耐腐蚀钢等。普碳钢普碳钢 优碳钢优碳钢 低合金低合金 钢钢 满足力学性能即可满足力学性能即可,普碳普碳Q235优质碳素钢优质碳素钢65Mn，性能外，要控制晶，性能外，要控制晶粒度，粒度，S/P含量，表面质量含量，表面质

4、量低合金钢低合金钢16Mn，20MnSi以加入以加入Mn为为主，另微量元素主，另微量元素Mo、V、Nb等等 合金合金 钢钢 不锈、耐热、高速钢、弹簧钢、合结、不锈、耐热、高速钢、弹簧钢、合结、易切削钢、轴承钢、模具。易切削钢、轴承钢、模具。2 按钢材生产方式按钢材生产方式 热轧或者冷弯。目前热轧为主，但冷弯有扩大的趋势热轧或者冷弯。目前热轧为主，但冷弯有扩大的趋势典型的生产工艺流程钢钢的的冶冶炼炼铁铁的的冶冶炼炼钢钢的的浇浇铸铸模铸钢锭模铸钢锭连铸钢坯连铸钢坯成成品品型型钢钢型钢轧机型钢轧机初轧机初轧机轧钢生产系统：锭或坯与不同轧机配套组成的系统轧钢生产系统：锭或坯与不同轧机配套组成的系统按照

5、产品不同可以分成板带、型钢、混合、合金钢生产系统等按照产品不同可以分成板带、型钢、混合、合金钢生产系统等轧钢生产工艺过程看似简单的轧钢生产工艺过程到底有什么技巧和技艺需要掌握呢？看似简单的轧钢生产工艺过程到底有什么技巧和技艺需要掌握呢？原料原料成品成品原料怎么选？原料怎么选？中间过程有什么？中间过程有什么？加热加热轧制轧制精整精整定义：从原料到轧成具有一定形状和性能的产品，中间经过的一系列加工工序的组合定义：从原料到轧成具有一定形状和性能的产品，中间经过的一系列加工工序的组合 断面尺寸，长度公差断面尺寸，长度公差力学，物理，化学力学，物理，化学主要内容主要内容工艺过程的主要内容-原料种类种类内

6、部缺陷内部缺陷原料的选择原料的选择原料的清理原料的清理断面断面尺寸尺寸外部缺陷外部缺陷钢锭、钢坯和连铸坯 连铸比都在80100 方形、矩形坯和异形坯 咬人条件 最后一道次允许轧制时间的长短 成品长度的定尺倍数 坯料的公用性 保证成品的质量 轧制愈合和轧后探伤 裂纹、结疤、重皮、表面夹杂、表面气孔、皮下气孔、皮下气泡、飞翅、飞溅、翻皮、波皱面、压痕、耳子和折叠等 清理方法常用的有：火焰清理、风铲清理、砂轮清理、机械清理、电弧清理等 清理费用的比较：风铲：砂轮：机械：火焰1：3：0.6：0.5 工艺过程的主要内容-加热 铁碳合金中的 Fe 和 C 可形成铁素体（F）、奥氏体（A）、渗碳体三个基本相

7、。这些基本相以机械混合物的形式结合还可形成珠光体（P）和莱氏体（Ld)。工艺过程的主要内容-加热加热的目的：提高塑性，降低变形抗力，有利于轧制 制定加热工艺制度时应考虑如下问题：(1)根据钢种的特性、断面尺寸大小和特点工艺；(2)加热终了的钢温应当力求均匀一致；(3)保证加热质量，防止产生各种加热缺陷；(4)加热炉便于操作，有较高的生产效率。加热温度：A化，低于固相线100-150。碳钢要防止脱碳，含碳越高温度越低；合金钢要注意合金元素的影响，有的扩大奥氏体区，有的缩小。加热速度：加热快慢，以单位时间内的钢温变化表示。和断面尺寸，导热性有关，考虑热应力，也和炉子结构有关。应该越快越好，但注意加

8、热质量重点掌握几个参数加热时间：它受钢种、钢料形状和尺寸、炉内布料方式、炉型结构、供热能力和采取的加热速度等许多因素的影响。确定加热时间要考虑加热温度的均匀性，并使钢在加热过程中消除或减轻某些缺陷，尽可能地减少钢的氧化和脱碳，防止产生过热、过烧等缺陷。尽可能短，减少氧化铁皮。确定加热时间的经验公式：t=c*b，其中：C是系数，普碳，低合0.10.15h/cm，中碳和高碳，合金等0.30.4；b是边长cm工艺过程的主要内容-加热加热缺陷及其防止：加热缺陷及其防止：缺陷主要有 过热，过烧，表面脱碳，氧化，加热不均,热裂等。产生的原因 主要是钢材在高温停留时间过长或加热温度过高等。减少加热缺陷的措施

9、 应该正确控制炉膛的气氛（氧化性，还原性，中性），炉膛压力（正压力，负压力），减少在高温停留时间等是减少氧化铁皮损失，防止出现过热和过烧等缺陷的重要条件。加热炉分为一段、两段、三段式氧氧化化铁铁皮皮形形式式和和组组成成工艺过程的主要内容轧制 目的：精确成型，改善性能 定义：工具、变形、产品 内容：1，变形制度 2，变形温度 3，变形速度 压缩比压缩比道次分配道次分配压下量压下量翻钢程序翻钢程序 开轧温度开轧温度终轧温度终轧温度 轧辊速度轧辊速度咬入速度咬入速度抛出速度抛出速度卷取速度卷取速度 MAS轧制法转动900工艺过程的主要内容精整 目的：控制性能、改进外形、方便包装发货 定义：轧后钢材的

10、进一步加工整理 内容：1，冷却制度 2，切断制度 3，矫直制度 4，包装检查 空冷空冷水冷水冷油冷油冷雾冷雾冷堆冷堆冷缓冷缓冷 剪切剪切（冷、热）（冷、热）锯切锯切（冷、热）（冷、热）压力矫直压力矫直拉伸矫直拉伸矫直多辊矫直多辊矫直斜斜 矫矫 包装标准包装标准入库标准入库标准检查标准检查标准 5，后续特殊加工：防腐涂层、光亮、重轨的连接孔加工等 制定工艺过程的依据 产品标准（技术条件）尺寸形状：公差表面质量：光洁度，缺陷性能要求：s等力学性能。导电，导磁，耐热，耐酸，焊接等物化性能。化学成分及高低倍组织：缩孔、疏松、裂纹、晶粒度、夹杂。验收标准：取样、试验、包装、标签。钢种特性塑性、变形抗力、

11、导热性、热膨胀系数，摩数系数、相图、C曲线、对缺陷的敏感性（白点、过热、脱碳）现场的工艺、设备条件轧机间距、吊车吨位、剪机能力、加热炉尺寸、推钢机能力、轧机强度、移钢机位置、辊道速度、精整能力。型钢生产工艺过程开坯基本流程：坯料准备，缺陷检查，加热，轧制，剪断，冷却，精整，检查，打捆，称重，标识，入库等环节。根据产品不同分类：开坯生产、型钢生产和棒线材生产。钢钢水水成品成品半成品半成品开坯（钢坯）生产开坯（钢坯）生产*伴随技术的发展，单纯的开坯车间已经大大减少伴随技术的发展，单纯的开坯车间已经大大减少型钢生产工艺过程开坯坯料的选择有品种之，但更重要的是尺寸规格的选择坯料的选择有品种之，但更重要

12、的是尺寸规格的选择重重要要问问题题：料料重重的的计计算算 锭锭重重和和尺尺寸寸的的计计算算切定尺严格的型材，如：钢轨、保收得率GP=glnkp 保头尾温差、控制公差，用于小型和线材（温降快）GP=FVtr kp kp=1/(1-(a+b+c)，a:烧损 b：切损 c：取样轧废等损失 Gd=GPn kd 本体重量Gb=Gd(1-b%)本体体积Vb=Gb/r 确定细长比（H/D）D=Vb/(H/D)确定钢锭锥度I=(A-a)/(2H)100%=tg 本体锥度本体锥度H帽部容积帽部容积平均直径平均直径aAD型钢生产工艺过程开坯原料选择中的原则性原料选择中的原则性1 重量越大越好重量越大越好2 断面越

13、小越好断面越小越好3 长度越长越好长度越长越好钢坯采用普通的分段式加热炉钢坯采用普通的分段式加热炉钢锭或钢坯的加热钢锭或钢坯的加热钢锭采用均热炉钢锭采用均热炉1 推钢式推钢式2 步进式步进式锭或坯的轧制锭或坯的轧制1 断面大断面大2 塑性差塑性差坯料的精整坯料的精整 切断，外观，质量等切断，外观，质量等 单机架，或者双机架布置，可逆轧制 直流或交流变频传动不带减速机和齿轮机座 孔型采用箱形孔，尽量使用大压下量轧制 钢锭断面高度H和辊工作直径D比值H/D大 采用三角形和梯形速度图的条件 型钢生产工艺过程型材原料：一般为钢坯或连铸坯，按照通用的计算方法选择后进行清理原料：一般为钢坯或连铸坯，按照通

14、用的计算方法选择后进行清理加热：一般为推钢式或步进式加热炉加热：一般为推钢式或步进式加热炉轧制：轧制：型钢轧机 按轧辊的名义直径，可以分为大中小型型钢轧机。大型轧机：650以上，有时把750900的也叫轨梁轧机；中型轧机：350650；小型轧机：250320。轧机布置 横列式 全连续 一台交流电机带几架3辊水平轧机，上下线穿梭轧制，设备简单，品种灵活，投资少，不可调速，一架和末架速差大，移钢时间长，精度低，半闭口机架，孔型多L/D大，自动化程度低。时间短，速度快，可轧制小规格，轻型薄壁产品，坯料重量大，成材率高，产量高，品种少，电机多，投资大，控制系统复杂 顺列式,棋盘式 ,半连续半连续 轧制

15、方法 普通热轧法，多辊轧法，弯轧法，弯轧法，热轧，热轧纵剖法纵剖法，热轧冷拨法，热轧冷拨法 型钢生产工艺过程型材重轨生产工艺过程重轨生产工艺过程型钢生产工艺过程棒线材认识棒线材认识棒线材以盘卷形式交货的热轧圆钢，热轧品种中断面最小的一种。直径：542 常用5.525断面：方，圆，六角，异形重量：80160千克 500千克 3000千克钢种：以碳素和低合金钢为主。软线，硬线，合金（琴线，电阻线），有色用途：直接使用，二次加工生产技术发展历史生产技术发展历史1860年在比利时出现线材轧机，坯料重23KG,长90M，轧速4.6M/S 5060年代中期，自动化，计算机技术发展，连续活套和全连轧，采用水

16、平立式交替布置，坯重315公斤，轧速2127M/S 1966年第一套高速无扭轧机在加拿大钢铁公司生产，23架轧机，坯重725公斤，46.6m年产量18万吨 90年代后期，发展顶峰，天津钢厂，26架轧机，摩根型，设计120m/s，年产35万吨，505.5 质量控制质量控制椭圆度及尺寸精度，表面质量椭圆度及尺寸精度，表面质量，组织性能，组织性能 型钢生产工艺过程棒线材原原料料 初轧坯或连铸坯。断面尽可能小，长度尽可能大（重量大），随着轧机能力的提高，目前的轧件断面也在增加，已达150mm或者更大，最长22m。坯料重可以提高成材率，提高产量，减少设备冲击。例如420和1800公斤坯料相比，成材率分别

17、为97.35%和98.82%.由于轧后成卷供应，不能进行探伤，所以对原料要求较严格，表面要清理，内部要探伤 加加热热 采用测进侧出或端进侧出步进式加热炉，和轧机紧靠，头部轧制，尾部在炉内加热，高于头部20，快速加热，无氧化加热 轧轧制制 小辊径（150220mm)，有利于延伸和降低轧制力 高转速（有利于减少温降，提高产量和成材率），9000n/m 多机架 (采用单道次轧制)，一般2128架轧机，过多不好，过少也不好 细分工（粗轧）低速、大变形，0.3m/s左右。中轧：成品和调整断面。精轧：单槽、多线、高速、小变形，保证温度和精度，速度达130140m/s。轧机结构：作为高速无扭线材轧机 孔型系

18、统基本都是采用椭圆园孔型系统。精精整整 型钢生产工艺过程棒线材STELMOR连续冷却线，在下部有风机鼓风，上部有保温盖，根据不同的钢种采用不同的工艺，灵活，节能。采用轧后穿水冷却快速降温，经过吐丝机后平铺在输出辊道上，后部又是风冷线。其它冷却线不常用，但各有特色孔型设计基本知识 认识孔型认识孔型定义：两个或两个以上带槽定义：两个或两个以上带槽轧辊在轴面上形成的孔轧辊在轴面上形成的孔开口孔，辊缝在孔型周边上闭口孔，辊缝在周边外半闭口孔，控制孔用，辊缝靠近底部或顶部开坯孔型，（延伸，粗轧，压缩）高温大压下，缩小断面，形状变化不大毛轧孔，（荒轧，造型，成型）断面雏形，不均匀变形大精轧孔，（预轧，成前

19、）35个孔，调整尺寸成品孔，最后轧出，获得技术要求的热尺寸孔型分类孔型分类按按用用途途按按配配置置孔型设计基本知识 孔孔型型的的组组成成要要素素辊缝s:实际轧钢时两辊环间的间距,包括预设定和弹跳值作用:调整s可轧不同产品.实用性高；提高辊强，s,切槽 提高轧辊寿命 摩损后,可调 弥补设计缺陷,温度变化设计原则:综合考虑弹跳,摩损,调整量,辊强和产品尺寸精度.Smin大于弹跳值,避免两辊贴面S小于最小可轧厚度.（异型断面）,辊环接触,辊面不接触参考数据:开坯s=0.03D,毛轧s=0.02D,精轧s=0.01D0.05D侧壁斜度y:垂直的侧壁是没有的.用侧壁和轧辊轴线的垂直夹角正切值表示 作用：

20、形成喇叭口引导轧件进入孔型，出轧槽不易缠辊，利于脱槽。有宽展余地，防止耳子，共用性好。增加轧辊寿命，重车量与斜度的关系：D=2a/sin。异形孔中可以增大侧压量 hc=hz sin 设计原则：设计原则：综合考虑出孔型轧件的形状和轧件在孔型中的稳定性参考数据参考数据:初轧30%-50%精轧510%，延伸箱孔:1020%槽口槽口槽底槽底孔型设计基本知识 孔孔型型的的组组成成要要素素圆角:孔型角部的圆弧,分内（槽底）、外圆角（槽口）作用:减少角部温降，引起的磨损和角部开裂内 减少角部应力集中，提高轧辊强度 调整孔型实际面积和尺寸，改变宽展量和充满度 防止耳子出现尖锐折线，形成折迭外 防止咬入不正时辊

21、环切割轧件，出现表面缺陷 异型孔中减少应力集中，提高辊环强度设计原则:成品孔：R以标准定，r可取小或0从前到后：R、r逐渐减小 初设计时，R取大，r取小值，以便于调整不同外圆角对轧件尺寸的影响不同外圆角对轧件尺寸的影响孔型设计基本知识 孔孔型型的的组组成成要要素素锁口 t:闭口孔中用来隔开孔型与辊缝的两轧辊间的缝隙作用: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；相邻孔型锁口要上、下交替，防止飞翅；锁锁口要大于孔型轧不同厚度时的调整量。口要大于孔型轧不同厚度时的调整量。参考数据：参考数据：m=r1+28mm 调整量调整量槽底凸度f：箱形孔型将槽底

22、作成梯形或弧形凸起 作用：轧件在辊道上运行平稳；提高轧槽寿命；翻钢后轧制，抵消单鼓变形，侧面平直，防止出耳子。设计原则：单鼓变形严重，f要大些；成品孔不用，翻钢后如果是高轧件则要少用或不用参考数据：f=06mm,以24为多孔型设计基本知识 孔型设计：钢锭或坯料在带槽轧辊上经过若干道次变形，以获得所需断面尺寸、形状、性能的产品而进行的一系列设计计算工作涵盖了型钢轧制的主要过程参数，生产中调整余地小涵盖了型钢轧制的主要过程参数，生产中调整余地小断面孔型设计 轧辊辅件设计 轧辊孔型设计 根据原料、成品、性能要求，选择孔型系统，计算出道次、变形量、孔型形状和尺寸，作出孔型图 根据孔型图，在轧辊上分配道

23、次、在轧辊上的位置、状态，保证轧制顺利，高产，必要的强度校核 导卫、围盘、翻钢装置、检查样板，防止出现偏心、缠辊等 主主要要内内容容孔型设计基本知识 孔型设计的基本步骤了解产品的技术条件 选择合理的孔型系统 计算道次并合理分配在各架轧机上 钢种特性，变形抗力，摩擦，膨胀产品标准：断面形状、尺寸、公差、压差、性能现厂情况：原料，轧机，平面布置等每种孔型系统各有优缺点，影响到产量，质量，方案对比举例：轧制16m圆钢的成品孔：方-椭-圆 0.9 万能孔型 0.26；椭圆-椭-圆 0.07 n=三辊开坯机 k=0.30.5大型轧机 k=0.250.48中型轧机 k=0.150.27线型轧机 k=0.1

24、70.2小型轧机 k=0.1 0.3平 由经验定：630，5002，4002 方 =1.211.23 5804 圆 =1.21.264 4302,3005 圆 =1.121.26n取整数：奇列奇道,偶列偶道 负荷均匀;轧机节奏（第一根咬入到第二根钢咬入）相似第一道和最后一道走下轧制线成品道次和成品前分配在不同的机架上各架道次分配原则孔型设计基本知识 分配延伸系数 轧件面积计算 孔型尺寸 孔型设计的基本步骤原则原则:考虑塑性,咬入,辊强,电机,孔型磨损,成型等因素开始道次开始道次 f ,塑性塑性,咬入为主；咬入为主；无铁皮后无铁皮后,辊径大，延伸为主；辊径大，延伸为主；高温大压下，温度下降后，以

25、精确尺寸为主，高温大压下，温度下降后，以精确尺寸为主，校核校核 :总总=123n F1=由铁型孔型，确定圆角,斜度,高度,宽度 孔型在轧辊上配置 辊环宽度,绘图标尺寸 检验校核咬入辊强,电机负荷,充满度,稳定性轧辊辅件设计 检查样板,导卫装置的设计 孔型设计基本知识 孔型在轧机上的布置 横向布置横向布置纵纵向向布布置置对称还是非对称？对称还是非对称？多少个比较合适？怎么顺序？多少个比较合适？怎么顺序？横向主要考虑如何有效利用辊身长度 顺轧制顺序排列，以便于操作正确的备用孔数：切分孔，成品孔多正确的辊环宽度：考虑辊环强度和导卫板的安装 钢辊：bz0.5hk 铁辊：bzhk 侧壁斜度大的孔bz可小

26、些，但以能安装导卫板为限 初轧机 50100、轨梁大型100150、三辊开坯60150，中小型：50100纵向主要解决非对称布置出现的问题 孔型设计基本知识 纵向布置问题需要的几个概念直径 直线 压力 名义直径：D0 型钢轧机人字齿轮机座内人字齿轮的中心距或节圆直径 工作直径：Dg轧制时与轧件接触部分的辊径，或轧件速度对应的辊径 原始直径：D新辊含辊缝在内的假想直径 D=(1+k/2)D0 轧辊直径：Dh辊环直径，轧辊的实际直径 梅花轴梅花轴K=0.140.16万向轴万向轴K=0.180.2轧辊中线：上下轧辊水平轴线间距的等分线 轧制线：在轧辊上配置孔型的基准线 孔型中性线：孔型上，上、下辊轧

27、制力在该处力矩相等的一条水平线 上下轧辊工作直径的差，单位mm 上压力：Dg上 Dg下 轧件下弯下压力：Dg下 Dg上 轧件上弯轧制线和孔型中性线轧制线和孔型中性线要始终重合在一起要始终重合在一起 采用压力的目的：克服轧件受温度、孔槽磨损、轧辊及导卫安装不正确等引起的轧件方向随机性，人为控制轧件出轧辊方向。压力大易引易引起断辊颈（扭矩集中）和轴套事故、且加剧摩擦；轧件弯曲起断辊颈（扭矩集中）和轴套事故、且加剧摩擦；轧件弯曲 过大。过大。孔型设计基本知识 孔型的配置方法孔型的配置方法 零压力配置时，保证三条线重合零压力配置时，保证三条线重合 轧制线轧制线中性线中性线轧辊中线轧辊中线“压力压力”配

28、置时，保证轧制线和中性线重合，它们和轧辊中线的距离关系配置时，保证轧制线和中性线重合，它们和轧辊中线的距离关系 x=D/4 上压力时，轧制线在轧辊中线的下方，轧件下弯下压力时，轧制线在轧辊中线的上方，轧件上弯 画出上、下轧辊轴线、间距为轧辊平均直径D，求轧辊中线。选择D，由x=D/4，计算轧制线距中线的距离和方位。求孔型中性线、并使之与轧制线重合。确定孔型各部分与轧辊直径与尺寸。采用斜配时、将中性线绕中线转一个角度后，再标注尺寸。开坯孔型设计 二辊开坯孔型二辊开坯孔型 道次计算道次计算0.10.2炭钢，0.150.25合金钢翻钢翻钢 一道一翻或一道一翻或24道次一翻钢道次一翻钢道次压下量道次压

29、下量对于钢锭，由于有锥度，在开始道次存在二次咬入问题，可以对于钢锭，由于有锥度，在开始道次存在二次咬入问题，可以大压下量轧制，每次翻钢前，各道压下量依次递减大压下量轧制，每次翻钢前，各道压下量依次递减 开坯孔型设计 三辊开坯孔型三辊开坯孔型 1、连铸坯或小钢锭、连铸坯或小钢锭 152305，812，H=（0.40.45）D，重量在，重量在200650kg，对于初轧机可以采用，对于初轧机可以采用H=（0.70.8）D 较大的断面较大的断面 2、采用交流电机，带飞轮，穿梭轧制，减少投资，电机容量较小、采用交流电机，带飞轮，穿梭轧制，减少投资，电机容量较小 650N=1500kw，二，二700方坯初

30、轧机方坯初轧机N=3000kw 能力增加很多能力增加很多3、辊身长，孔数多，共轭箱形孔，、辊身长，孔数多，共轭箱形孔，70 箱形，箱形，70 箱箱菱结合菱结合4、机前翻钢板，机后升降台，轧两道、机前翻钢板，机后升降台，轧两道翻钢翻钢5、为中小型钢铁，以开坯为主（方、圆、板），同时兼有生产中心型钢、为中小型钢铁，以开坯为主（方、圆、板），同时兼有生产中心型钢材，材，由由14架组成一列或几列。架组成一列或几列。特特 点点1 1、上下孔型在同一垂直面内，中辊轧槽共用，、上下孔型在同一垂直面内，中辊轧槽共用，槽深槽深h h下下h h中中h h 上上不等不等 ），所以三个辊切槽深度不等），所以三个辊切槽

31、深度不等2 2、一对孔槽底宽度逐渐增加，为简单，可保持槽口宽度不变、一对孔槽底宽度逐渐增加，为简单，可保持槽口宽度不变 b b下下=B-=B-（0 04 4）b bZ Z=b=b下下+（0 04 4）b b上上=b bZ Z+（0 04 4）3 3、除最后一孔外，各孔均带有凸度、除最后一孔外，各孔均带有凸度 （2 26 6）以（以（2 23 3）为多）为多4 4、不可避免地有上压力，轧件下弯、不可避免地有上压力，轧件下弯5 5、所轧件形状不规则，箱孔、所轧件形状不规则，箱孔+菱菱-方孔方孔共共轭轭孔孔的的特特点点开坯孔型设计 一对共轭孔总压力一对共轭孔总压力=D1+D2=2（D2-D1）+2（

32、H1-H2）=2h2-2（D1-D2）延伸孔型设计主要作用：压缩轧件断面，影响产量和质量，对成品形状、尺寸影响不大主要作用：压缩轧件断面，影响产量和质量，对成品形状、尺寸影响不大常用孔型：箱形、菱形、椭、园、方、六角孔等。常用孔型：箱形、菱形、椭、园、方、六角孔等。常用系统：箱形孔型系统，菱常用系统：箱形孔型系统，菱方，椭方，椭方，六角方，椭方，六角方，椭园，椭园，椭方，方，椭椭椭椭，菱，菱菱，混合形。菱，混合形。特特 点：各有优缺点，间隔出方（或对称轴断面）为主，灵活性大点：各有优缺点，间隔出方（或对称轴断面）为主，灵活性大 延伸孔型设计箱形（箱箱形（箱方）孔型系统方）孔型系统 1共用性好，

33、改共用性好，改S、换产品尺寸。减少孔型和换棍次数。、换产品尺寸。减少孔型和换棍次数。2切槽浅、辊强大、（与等面积孔比）、切槽浅、辊强大、（与等面积孔比）、h大。大。3变形均匀、磨损小、操作方便、表面质量好。变形均匀、磨损小、操作方便、表面质量好。4温降均匀温降均匀 5侧面氧化铁皮易脱落、表面质量好。侧面氧化铁皮易脱落、表面质量好。6有园角和有园角和y、形状不准确。、形状不准确。7两向压缩、侧面不易平直。两向压缩、侧面不易平直。特点特点 组成组成 应用应用 平平立立平平立，平立，平平平立立立立 初轧机、大、中型开坯机、线材粗轧机。初轧机、大、中型开坯机、线材粗轧机。85090、65060、400

34、56、30045。延伸孔型设计菱菱方孔型系统方孔型系统 a.产品断面尺寸精确产品断面尺寸精确 b.共用性好、调共用性好、调S变尺寸、随时出方变尺寸、随时出方 c.夹持作用好、轧制稳定、调整操作方便、导卫要求不严夹持作用好、轧制稳定、调整操作方便、导卫要求不严 d.四边加工、有利于改善金属组织四边加工、有利于改善金属组织 e.比箱孔单道延伸系数大比箱孔单道延伸系数大 f.氧化铁皮不易去除氧化铁皮不易去除 g.切槽深、辊强降低（等面积比）切槽深、辊强降低（等面积比）h.沿孔型宽度上、辊径差大、金属和孔型相对滑动、磨损大沿孔型宽度上、辊径差大、金属和孔型相对滑动、磨损大 i.角部不变化且尖锐、温降较

35、大角部不变化且尖锐、温降较大 （不适宜轧合金钢）（不适宜轧合金钢）特点特点 组成组成 应用应用 菱孔菱孔+方形孔方形孔 轧小断面方钢，轧小断面方钢，A6080 mm做延伸孔型以接在箱孔后面为好做延伸孔型以接在箱孔后面为好延伸孔型设计椭椭方孔型系统方孔型系统 a、多方向压缩，有利于提高金属质量、多方向压缩，有利于提高金属质量 b、没有棱角、，位置不断变换，温降均匀、氧化铁皮易去除、没有棱角、，位置不断变换，温降均匀、氧化铁皮易去除 c、中间出方，、中间出方，延伸系数大，快速压缩，减少道次延伸系数大，快速压缩，减少道次 d、椭圆孔和圆孔延伸差别大，磨损不一致，连轧常数易破坏、椭圆孔和圆孔延伸差别大

36、，磨损不一致，连轧常数易破坏 e、椭、椭园轧制不稳定、园孔易出耳子、对来料波动适应力差园轧制不稳定、园孔易出耳子、对来料波动适应力差 f、宽度方向变形不太均匀、磨损大、宽度方向变形不太均匀、磨损大特点特点 椭孔椭孔+方孔方孔 利用变形均匀、轧制优质钢和高合金钢、利用变形均匀、轧制优质钢和高合金钢、小型和线材连轧精轧机组。小型和线材连轧精轧机组。组成组成 应用应用 延伸孔型设计六角六角方方 椭椭立椭立椭 椭椭圆圆 延伸孔型设计方法 在估计各道次变形基本准确的情况下，由前向后或由后向前在估计各道次变形基本准确的情况下，由前向后或由后向前逐道推出各孔型的尺寸。其中宽展系数的确定是关键。对于逐道推出各

37、孔型的尺寸。其中宽展系数的确定是关键。对于变形复杂的孔型采用等效或相似或移动体积法等加以变换。变形复杂的孔型采用等效或相似或移动体积法等加以变换。经验法经验法 孔型设计的核心是合理的布置压下并准确的评估宽展孔型设计的核心是合理的布置压下并准确的评估宽展中间夹扁法中间夹扁法 已知来料和出延伸孔型的断面都是方或者园等对称面形状，利用已知来料和出延伸孔型的断面都是方或者园等对称面形状，利用延伸孔型系统间隔出方的特点，设计中间方断面，然后再设计每延伸孔型系统间隔出方的特点，设计中间方断面，然后再设计每对方间的其它断面对方间的其它断面 延伸孔型设计方法 则方孔的个数为则方孔的个数为n/2 Aabh延伸孔

38、型设计方法中间件的外轮廓尺寸中间件的外轮廓尺寸 箱方 0.20.45 0.250.35菱方 0.250.4 0.150.3椭方 0.61.6 0.450.55 有强迫宽展椭园 0.350.55 0.250.35椭立椭 0.50.6 0.30.4延伸孔型构成延伸孔型设计方法如何评价一套延伸孔型设计是合理的？如何评价一套延伸孔型设计是合理的？两方夹扁的设计怎样转换成孔型尺寸？两方夹扁的设计怎样转换成孔型尺寸？怎样根据不同孔型系统的特点选择其合理性？怎样根据不同孔型系统的特点选择其合理性？精轧孔型设计之圆钢作为简单断面型材，一般指圆钢生产中最后作为简单断面型材，一般指圆钢生产中最后35个孔个孔 孔型

39、系统选择孔型系统选择 轧件变形和冷却均匀，易于去除轧件表面的氧化铁皮，成品表轧件变形和冷却均匀，易于去除轧件表面的氧化铁皮，成品表面质量好；便于使用围盘；成品尺寸比较精确；可以从中间圆面质量好；便于使用围盘；成品尺寸比较精确；可以从中间圆孔型轧出多种规格的团钢，共用性好。孔型轧出多种规格的团钢，共用性好。延伸系数较小；椭圆件在圆孔中轧制不稳定，需要夹板夹持，延伸系数较小；椭圆件在圆孔中轧制不稳定，需要夹板夹持，否则在圆孔中容易出否则在圆孔中容易出“耳子耳子”。应用于小型和线材轧机轧制应用于小型和线材轧机轧制40mm以下的圆钢。在高速线材轧以下的圆钢。在高速线材轧机的精轧机组，一套孔型可以生产多

40、种规格的线材。机的精轧机组，一套孔型可以生产多种规格的线材。延伸系数较大，方轧件在椭圆孔型中可以自动找正，轧制稳延伸系数较大，方轧件在椭圆孔型中可以自动找正，轧制稳定；能与其他延伸孔型系统很好衔接。定；能与其他延伸孔型系统很好衔接。方轧件在椭圆孔型中变形不均匀，方孔型切槽深；孔型的共用方轧件在椭圆孔型中变形不均匀，方孔型切槽深；孔型的共用性差。性差。利用延伸系数大，广泛应用于小型和线材轧机轧制利用延伸系数大，广泛应用于小型和线材轧机轧制32mm以以下的圆钢。下的圆钢。槽钢孔型设计轧件变形均匀；易于去除轧件表面氧化铁皮，成品表面质量好；椭圆件在轧件变形均匀；易于去除轧件表面氧化铁皮，成品表面质量

41、好；椭圆件在立椭圆孔型中能自动找正，轧制稳定。立椭圆孔型中能自动找正，轧制稳定。延伸系数较小；由于轧件产生反复应力，容易出现中心部分疏松，甚至当延伸系数较小；由于轧件产生反复应力，容易出现中心部分疏松，甚至当钢质不良时会出现轴心裂纹。钢质不良时会出现轴心裂纹。一般用于轧制塑性较低的合金钢或小型和线材连轧机上。一般用于轧制塑性较低的合金钢或小型和线材连轧机上。共用性强，可以用一套孔型通过调整轧辊的方法，轧出几种相邻规格的圆共用性强，可以用一套孔型通过调整轧辊的方法，轧出几种相邻规格的圆钢；变形均匀，易于去除轧件表面的氧化铁皮，成品表面质量好。钢；变形均匀，易于去除轧件表面的氧化铁皮，成品表面质量

42、好。延伸系数较小；不易于使用围盘；立轧孔设计不当时，轧件容易扭转。适延伸系数较小；不易于使用围盘；立轧孔设计不当时，轧件容易扭转。适用于轧制用于轧制8200mm的圆钢。的圆钢。精轧孔型设计之圆钢成品孔的设计成品孔的设计 一般问题一般问题 热断面热断面 热断面形状：断面温度不均引起热断面形状：断面温度不均引起X、Y轴收缩不同轴收缩不同 热尺寸：（热尺寸：（1+at）,a=0.000012,1.0071.02负公差轧制负公差轧制 根据钢材用途和轧制技术水平，按照负公差设计孔根据钢材用途和轧制技术水平，按照负公差设计孔型，达到节约钢材的目的型，达到节约钢材的目的 精轧孔型设计之圆钢带扩张半径的圆孔型

43、：保证圆钢的椭圆度变化最小，调整范围也较大带扩张半径的圆孔型：保证圆钢的椭圆度变化最小，调整范围也较大 R=d-（01.0）-1.0071.02）BK=d+（0.51.0）+（1.0071.02）=30 R=外圆角外圆角r=0.51，或按照表查，或按照表查精轧孔型设计之圆钢成品前孔成品前孔查表求得查表求得hk,Bk,a的数据，然后构成孔型尺寸的数据，然后构成孔型尺寸h(1.4-1.41)a；b(1.41-1.42)a；R(0.19-0.2)a；r(0.1-0.15)a；当当a34mm时，时，s1.5-4mm，当当a34mm时，时，s4-6mm，以方以方-椭圆椭圆-圆为例进行孔型设计的方法圆为例

44、进行孔型设计的方法精轧孔型设计之复杂断面复杂断面复杂断面也叫异形孔或者凸缘孔型，有腰和腿之分，成垂直或一定角度也叫异形孔或者凸缘孔型，有腰和腿之分，成垂直或一定角度工字钢工字钢槽钢槽钢钢轨钢轨1 腰部腰部2 腿部腿部3 头部头部设计思路：为了简化设计计算和保证成型一设计思路：为了简化设计计算和保证成型一般把复杂断面划分成有若干个简单断面组成般把复杂断面划分成有若干个简单断面组成设计过程中要注意各组成部分的断面积的比值。设计过程中要注意各组成部分的断面积的比值。如图工字钢腰腿面积比应控制在如图工字钢腰腿面积比应控制在0.461.46槽钢槽钢0.4851.75精轧孔型设计之复杂断面复杂断面轧制时的

45、变形特点复杂断面轧制时的变形特点-不均匀变形不均匀变形腰部面积大，延伸大，腰部金属将带动腿部金属延伸。由于金属的整体性限制，平均延腰部面积大，延伸大，腰部金属将带动腿部金属延伸。由于金属的整体性限制，平均延伸系数趋向腰部，但小于腰部，所以多余金属向腿部流动，产生金属的转移。腿部由腰伸系数趋向腰部，但小于腰部，所以多余金属向腿部流动，产生金属的转移。腿部由腰部补充，并由高向的收缩补充，称为金属的拉缩部补充，并由高向的收缩补充，称为金属的拉缩腰部面积大，延伸小，腿部金属将带动腰部金属延伸。但带动不了，所以多余金属向腰腰部面积大，延伸小，腿部金属将带动腰部金属延伸。但带动不了，所以多余金属向腰部转移

46、。更多的是产生宽展，闭口侧充满孔型，开口侧强迫宽展，腿增长或产生波浪。部转移。更多的是产生宽展，闭口侧充满孔型，开口侧强迫宽展，腿增长或产生波浪。腰部面积小，延伸大，腰部金属将带动腿部金属延伸，但带不动。所以多余金属向腿部腰部面积小，延伸大，腰部金属将带动腿部金属延伸，但带不动。所以多余金属向腿部流动，拉缩减少。当腰薄且面积小时产生腰部波浪。流动，拉缩减少。当腰薄且面积小时产生腰部波浪。腿部金属向腰部转移，腿易于增高。当腰部面积小，延伸差大时，腰产生拉薄腿部金属向腰部转移，腿易于增高。当腰部面积小，延伸差大时，腰产生拉薄复杂断面轧制时的变形特点复杂断面轧制时的变形特点-变形的非同时性变形的非同

47、时性精轧孔型设计之复杂断面第一阶段：轧件首先与孔型闭口腿外侧壁和开口腿内侧接触面，腿部在上下轧辊力第一阶段：轧件首先与孔型闭口腿外侧壁和开口腿内侧接触面，腿部在上下轧辊力偶作用下发生一定的弯曲变形。偶作用下发生一定的弯曲变形。第二阶段：随着腿部的弯曲，轧件插入孔型闭口腿，接触面积增加，插人阻力增加。第二阶段：随着腿部的弯曲，轧件插入孔型闭口腿，接触面积增加，插人阻力增加。开口腿部分首先受侧压开始变形，腰部与轧辊还未接触。开口腿部分首先受侧压开始变形，腰部与轧辊还未接触。第三阶段：轧件全部插入孔型闭口腿，腿高上受到直压，开口腿孔型对轧件产生较第三阶段：轧件全部插入孔型闭口腿，腿高上受到直压，开口

48、腿孔型对轧件产生较大的侧压变形，腰部变形仍未开始。大的侧压变形，腰部变形仍未开始。第四阶段：腰部开始进行压缩变形，开口腿、闭口腿变形较小。第四阶段：腰部开始进行压缩变形，开口腿、闭口腿变形较小。上述断面各组成部分发生变形的顺序为开口腿、闭口腿、腰部，因而会造成轧件上述断面各组成部分发生变形的顺序为开口腿、闭口腿、腰部，因而会造成轧件腰厚中心线上、下移动，同时增加了变形的不均匀程度和金属间的相互转移。腰厚中心线上、下移动，同时增加了变形的不均匀程度和金属间的相互转移。复杂断面轧件进入轧制变复杂断面轧件进入轧制变形区后，断面各组成部分形区后，断面各组成部分的变形不是同时开始进行的变形不是同时开始进

49、行的现象的现象复杂断面轧制时的变形特点复杂断面轧制时的变形特点-速度差速度差精轧孔型设计之复杂断面上下轧辊接触速度不同上下轧辊接触速度不同同一轧辊斜度产生的速度差同一轧辊斜度产生的速度差侧压侧压 开口轧槽两侧必须有斜度，开口轧槽两侧必须有斜度，并随着斜度的增加侧压增并随着斜度的增加侧压增大。开口槽中的侧压使开大。开口槽中的侧压使开口腿增高口腿增高(宽展宽展)，这个值，这个值与摩擦系数和楔倾角有关，与摩擦系数和楔倾角有关，当摩擦和楔角增加时，宽当摩擦和楔角增加时，宽展量减小。闭口槽的金属展量减小。闭口槽的金属变形与开口腿不同，不允变形与开口腿不同，不允许采用太大侧压景，否则许采用太大侧压景，否则

50、产生楔卡现象并使闭口腿产生楔卡现象并使闭口腿剧烈拉缩，因此，闭口档剧烈拉缩，因此，闭口档中只给一定直压量侧压中只给一定直压量侧压量很小量很小 复杂断面轧制时的变形特点复杂断面轧制时的变形特点-受力分析受力分析精轧孔型设计之复杂断面轧辊对金属的作用力轧辊对金属的作用力对开口凸缘，摩擦力对开口凸缘，摩擦力T1力图将金属压人力图将金属压人开口凸缘，而开口凸缘，而T0+RZ1力图阻止金属进入力图阻止金属进入开口凸缘，对开口凸缘不起拉缩和增长开口凸缘，对开口凸缘不起拉缩和增长作用，而对闭口凸缘来说，作用，而对闭口凸缘来说，To、R1与与RZ1方向一致，都与金属进入闭口槽的方向一致，都与金属进入闭口槽的方