型钢孔型设计03-简单断面型钢孔型设计.pptx

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,江西理工大学材料科学与工程学院,#,单击此处编辑母版标题样式,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,2011,年,9,月,目录,1,孔型设计的基本知识,2,延伸孔型设计,3,简单断面型钢孔型设计,4,连轧机孔型设计,5,切分轧制孔型设计,6,复杂断面型钢孔型设计的相关问题,7,复杂断面型钢孔型设计,8,万能轧机孔型设计,9,楔横轧孔型设计,10,导卫装置设计,11,计算机辅助孔型设计,江西理工大学 材料科学与工程学院,2,型钢孔型设计,3,简单断面型钢孔型设计,3.1,成品孔型设计的一般问题,3.2,圆钢孔型设计,3.3,螺纹钢孔型设计,3.4,方钢孔型设计,3.5,扁钢孔型设计,3.6,六角钢孔型设计,3.7,角钢孔型设计,3.8,不等边角钢孔型设计,江西理工大学 材料科学与工程学院,3,型钢孔型设计,3.1,成品孔型设计的一般问题,轧件经成品孔型轧制后，便得到成品钢材，所以成品孔型设计的合理与否对成品的质量、轧机产量和轧辊消耗都有一定的影响。,成品孔型设计时需考虑以下几方面问题：,3.1.1,热断面,3.1.2,公差与负公差轧制,3.1.3,成品孔型设计的一般程序,江西理工大学 材料科学与工程学院,4,3,简单断面型钢孔型设计,3.1.1,热断面,3.1.1.1,热断面尺寸,轧件从成品孔型轧出后温度一般波动在,8001100,之间，轧后热状态轧件的尺寸与冷却后轧件的关系为：,式中,：,热膨胀系数，对钢通常取,1.210,-5,。,江西理工大学 材料科学与工程学院,5,3.1,成品孔型设计的一般问题,3.1.1,热断面,3.1.1.2,热断面形状,轧件在成品孔型中轧制时，断面各部分的温度是不均匀的，在某些条件下，这种温度差将会影响冷却后成品的断面形状。,例：菱方孔型中轧制方钢时温度不均匀对断面形状的影响。,江西理工大学 材料科学与工程学院,6,3.1,成品孔型设计的一般问题,3.1.2,公差与负公差轧制,实际轧制产品必然存在尺寸偏差，故都规定有一定的允许偏差。,允许偏差的大小是根据产品的用途和技术的发展水平由国家有关部门颁发的标准决定的。随着技术水平的发展，偏差规定的范围将越来越小。,采用负偏差轧制可大量节约原材料。,例如：,10#,角钢采用最大允许负偏差时可比理论重量节约,20%,钢材。,负偏差的采用程度，取决于装备水平和操作水平。,江西理工大学 材料科学与工程学院,7,3.1,成品孔型设计的一般问题,3.1.3,成品孔型设计的一般程序,(1),根据终轧温度确定成品断面的热尺寸；,(2),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；,(3),考虑断面不均匀收缩、孔型不均匀磨损、孔型的使用寿命以及便于轧件脱槽等因素对以上计算出的尺寸和断面形状加以修正。,江西理工大学 材料科学与工程学院,8,3.1,成品孔型设计的一般问题,3.2,圆钢孔型设计,3.2.1,轧制圆钢的孔型系统,3.2.2,圆钢成品孔型设计,3.2.3,其他精轧孔型的设计,3.2.4,万能,(,通用,),孔型系统,3.2.5,规圆机的应用,3.2.6,圆钢孔型设计实例,江西理工大学 材料科学与工程学院,9,3,简单断面型钢孔型设计,3.2.1,轧制圆钢的孔型系统,圆钢的孔型系统指轧制圆钢的最后,35,个孔型，即精轧孔型系统。常见的圆钢孔型系统有四种。,(1),方,椭圆,圆孔型系统,(2),圆,椭圆,圆孔型系统,(3),椭圆,立椭圆,椭圆,圆孔型系统,(4),万能孔型系统,江西理工大学 材料科学与工程学院,10,3.2,圆钢孔型设计,3.2.1,轧制圆钢的孔型系统,(1),方,椭圆,圆孔型系统,优点：,1),延伸系数大；,2),轧制稳定；,3),能与各种延伸孔型系统很好衔接。,缺点：,1),变形不均匀；,2),方孔型切槽深；,3),共用性差。,应用：小型和线材轧机轧制,32mm,以下的圆钢。,江西理工大学 材料科学与工程学院,11,3.2,圆钢孔型设计,3.2.1,轧制圆钢的孔型系统,(2),圆,椭圆,圆孔型系统,优点：,1),变形和冷却均匀；,2),表面质量好；,3),便于使用围盘；,4),尺寸比较精确；,5),共用性较大。,缺点：,1),延伸系数较小；,2),轧制不稳定，容易出“耳子”。,应用：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。,江西理工大学 材料科学与工程学院,12,3.2,圆钢孔型设计,3.2.1,轧制圆钢的孔型系统,(3),椭圆,立椭圆,椭圆,圆孔型系统,优点：,1),变形均匀；,2),表面质量好；,3),轧制稳定。,缺点：,1),延伸系数较小；,2),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。,应用：轧制塑性较低的合金钢或小型和线材连轧机上。,江西理工大学 材料科学与工程学院,13,3.2,圆钢孔型设计,3.2.1,轧制圆钢的孔型系统,(4),万能孔型系统,优点：,1),共用性强；,2),轧件变形均匀；,3),表面质量好。,缺点：,1),延伸系数较小；,2),不易使用围盘；,3),立轧孔设计不当时，轧件容易扭转。,应用：轧制,18200mm,的圆钢。,江西理工大学 材料科学与工程学院,14,3.2,圆钢孔型设计,3.2.1,轧制圆钢的孔型系统,(4),万能孔型系统,万能孔型系统的共用性。,江西理工大学 材料科学与工程学院,15,3.2,圆钢孔型设计,3.2.2,圆钢成品孔型设计,圆钢成品孔型设计的好坏直接影响到成品的尺寸精度、轧机调整和孔型寿命。,设计要点：,1),椭圆度变化最小；,2),调整范围最大,(,充分利用所允许的偏差范围,),。,措施：为减少过充满并便于调整，圆钢成品孔的形状采用带有扩张角的圆形孔。,孔型构成方法：,(1),双半径圆弧成品孔,(2),切线侧壁成品孔,江西理工大学 材料科学与工程学院,16,3.2,圆钢孔型设计,3.2.2,圆钢成品孔型设计,(1),双半径圆弧成品孔,传统设计方法，已不适应高精度发展要求。,公差带小、调整范围窄、尺寸难以控制。,(2),切线侧壁成品孔,作图简单，便于制作轧槽样板；,中心张角较小，轧件真圆度高；,侧压作用、限制宽展作用强，有利于控制宽向尺寸；,轧件充满孔型时辊缝斜线直径也不超差；,减少了孔型磨损后直径超差的现象。,江西理工大学 材料科学与工程学院,17,3.2,圆钢孔型设计,3.2.2,圆钢成品孔型设计,3.2.2.1,双半径圆弧成品孔,3.2.2.2,切线侧壁成品孔,江西理工大学 材料科学与工程学院,18,3.2,圆钢孔型设计,3.2.2,圆钢成品孔型设计,3.2.2.1,双半径圆弧成品孔,(1),孔高,(2),孔宽,(3),扩展角,(4),辊缝,江西理工大学 材料科学与工程学院,19,3.2,圆钢孔型设计,3.2.2,圆钢成品孔型设计,3.2.2.1,双半径圆弧成品孔,(5),侧壁角与扩展半径,当,时的,调整办法,调,B,K,1,、,R,、,s,，使,；,调,，使,=,，并用切线相切。,江西理工大学 材料科学与工程学院,20,3.2,圆钢孔型设计,3.2.2,圆钢成品孔型设计,3.2.2.2,切线侧壁成品孔,用此法设计则：孔宽小、扩展角,30,，故称高精度法。,某厂数据：,江西理工大学 材料科学与工程学院,21,3.2,圆钢孔型设计,3.2.3,其他精轧孔型的设计,3.2.3.1,圆,椭圆,圆孔型系统,3.2.3.2,方,椭圆,圆孔型系统,3.2.3.3,椭圆,立椭圆,椭圆,圆孔型系统,江西理工大学 材料科学与工程学院,22,3.2,圆钢孔型设计,3.2.3,其他精轧孔型的设计,3.2.3.1,圆,椭圆,圆孔型系统,(1)K3,孔,构成方法同,K1,孔。,江西理工大学 材料科学与工程学院,23,3.2,圆钢孔型设计,3.2.3,其他精轧孔型的设计,3.2.3.1,圆,椭圆,圆孔型系统,(2)K2,孔,对成品影响大；,控制,b,2,/,h,2,；,b,2,/,h,2,越小，尺寸易控制，但稳定性差；,轧小件宜取大，轧大件宜取小。,构成方法,小规格采用单半径椭圆；,大规格采用多半径椭圆或平椭圆；,江西理工大学 材料科学与工程学院,24,3.2,圆钢孔型设计,3.2.3,其他精轧孔型的设计,3.2.3.1,圆,椭圆,圆孔型系统,(2)K2,孔,小规格采用单半径椭圆；,H,2,/,d,0,、,B,k,2,/,d,0,的关系。,江西理工大学 材料科学与工程学院,25,3.2,圆钢孔型设计,3.2.3,其他精轧孔型的设计,3.2.3.1,圆,椭圆,圆孔型系统,(2)K2,孔,大规格采用多半径椭圆或平椭圆,江西理工大学 材料科学与工程学院,26,3.2,圆钢孔型设计,3.2.3,其他精轧孔型的设计,3.2.3.2,方,椭圆,圆孔型系统,孔型构成及参数,K2,孔,构图法同前。,江西理工大学 材料科学与工程学院,27,3.2,圆钢孔型设计,3.2.3,其他精轧孔型的设计,3.2.3.2,方,椭圆,圆孔型系统,K3,孔,江西理工大学 材料科学与工程学院,28,3.2,圆钢孔型设计,3.2.3,其他精轧孔型的设计,3.2.3.3,椭圆,立椭圆,椭圆,圆孔型系统,孔型系统,K2,孔,同圆,椭圆,圆，表,3-5,。,江西理工大学 材料科学与工程学院,29,3.2,圆钢孔型设计,3.2.3,其他精轧孔型的设计,3.2.3.3,椭圆,立椭圆,椭圆,圆孔型系统,K3,高宽比,1.041.35,，一般取,1.2,。,构图方法：,江西理工大学 材料科学与工程学院,30,3.2,圆钢孔型设计,3.2.3,其他精轧孔型的设计,3.2.3.3,椭圆,立椭圆,椭圆,圆孔型系统,K3,立椭圆与平椭圆的关系。,立椭圆与成品的关系。,江西理工大学 材料科学与工程学院,31,3.2,圆钢孔型设计,3.2.4,万能,(,通用,),孔型系统,万能,(,通用,),孔型系统：,优点：,共用性大。,江西理工大学 材料科学与工程学院,32,3.2,圆钢孔型设计,3.2.4,万能,(,通用,),孔型系统,设计要点：,除成品圆孔型外，其它各孔型：,宽度按此套孔型所轧最大圆钢直径进行计算；,高度按此套孔型所轧最小圆钢直径进行计算；,轧制大规格时，根据需要抬高辊缝。,江西理工大学 材料科学与工程学院,33,3.2,圆钢孔型设计,3.2.4,万能,(,通用,),孔型系统,孔型构成及其参数：,江西理工大学 材料科学与工程学院,34,3.2,圆钢孔型设计,3.2.4,万能,(,通用,),孔型系统,孔型构成及其参数：,江西理工大学 材料科学与工程学院,35,3.2,圆钢孔型设计,3.2.4,万能,(,通用,),孔型系统,设计后的校核：,充满度在,0.850.95,为宜。,宽展系数：,江西理工大学 材料科学与工程学院,36,3.2,圆钢孔型设计,3.2.5,规圆机的应用,普通型钢轧机轧制圆钢的问题：,宽向粗糙、椭圆度大。,解决方案：,在成品孔后加一道立轧,规圆机加工。,规圆机结构：,核心为一对立辊。,规圆机孔型：,江西理工大学 材料科学与工程学院,37,3.2,圆钢孔型设计,3.2.6,圆钢孔型设计实例,某,400/2505,小型轧钢车间分别由两台交流电机传动，成品机架速度为,6.5m/s,。试设计轧制,20mm,圆钢的精轧孔型。,解：,(1),确定孔型系统；,(2),初步设计计算；,K1,孔、,K2,孔、,K3,孔,(3),验算充满度，进行调整。,江西理工大学 材料科学与工程学院,38,3.2,圆钢孔型设计,3.3,螺纹钢孔型设计,表面带肋的钢筋称带肋钢筋，又称螺纹钢筋，简称螺纹钢。,螺纹钢的公称直径用横截面面积相等的光面钢筋的公称直径表示。,螺纹钢在钢筋混凝土结构中与混凝土有较强的握裹力，已代替光面钢筋广泛用于基本建设中。,根据螺纹钢的生产方式可分为,(1),热轧螺纹钢,(,热轧带肋钢筋,),(2),冷轧螺纹钢,(,冷轧带肋钢筋,),江西理工大学 材料科学与工程学院,39,3,简单断面型钢孔型设计,3.3,螺纹钢孔型设计,3.3.1,热轧螺纹钢孔型设计,3.3.2,冷轧螺纹钢孔型设计,江西理工大学 材料科学与工程学院,40,3,简单断面型钢孔型设计,3.3.1,热轧螺纹钢孔型设计,热轧螺纹钢,GB 1499.2-2007,钢筋混凝土用钢 第,2,部分：热轧带肋钢筋,3.3.1.1,螺纹钢的孔型系统,3.3.1.2,成品孔,(K1,孔,),设计与轧辊加工,3.3.1.3,成品前孔,(K2,孔,),设计,3.3.1.4,成品再前孔,(K3,孔,),设计,江西理工大学 材料科学与工程学院,41,3.3,螺纹钢孔型设计,3.3.1.1,螺纹钢的孔型系统,螺纹钢的孔型系统与圆钢相似，差别仅在于成品孔和成品前孔。,实际生产中，除,K1,和,K2,孔外，各钢厂相同规格的圆钢和螺纹钢都公用一套孔型，所以螺纹钢延伸孔型系统设计与圆钢相同，其精轧孔型系统一般为：方,椭圆,螺或圆,椭圆,螺。,江西理工大学 材料科学与工程学院,42,3.3.1,热轧螺纹钢孔型设计,3.3.1.2,成品孔,(K1,孔,),设计与轧辊加工,A,成品孔的构成,B,螺纹筋加工尺寸的确定,江西理工大学 材料科学与工程学院,43,3.3.1,热轧螺纹钢孔型设计,3.3.1.2,成品孔,(K1,孔,),设计与轧辊加工,A,成品孔的构成,a,成品孔内径,d,b,成品孔内径开口宽度,B,K,c,成品孔内径扩展角,和扩展半径,R,同圆孔。,d,成品孔内径开口处圆角,r,12.5,mm,。,e,纵肋宽度,a,辊缝，按公称尺寸。,江西理工大学 材料科学与工程学院,44,3.3.1,热轧螺纹钢孔型设计,3.3.1.2,成品孔,(K1,孔,),设计与轧辊加工,B,螺纹筋加工尺寸的确定,a,横肋高度,h,和宽度,b,高度：,宽度：,b,横肋槽底圆弧半径,R,2,江西理工大学 材料科学与工程学院,45,3.3.1,热轧螺纹钢孔型设计,3.3.1.2,成品孔,(K1,孔,),设计与轧辊加工,B,螺纹筋加工尺寸的确定,c,横肋节距,l,横肋是整数个，初车节距取部分正偏差，以节约轧辊。,d,横肋槽数,n,江西理工大学 材料科学与工程学院,46,3.3.1,热轧螺纹钢孔型设计,3.3.1.3,成品前孔,(K2,孔,),设计,对成品很重要；,孔型形式：,单半径椭圆孔,适用于小规格；,平椭圆孔（有两种）,平椭圆孔,槽底大圆弧平椭圆孔,六角孔,孔型参数：,江西理工大学 材料科学与工程学院,47,3.3.1,热轧螺纹钢孔型设计,3.3.1.4,成品再前孔,(K3,孔,),设计,孔型形式：,方孔,圆孔,现多用圆孔；,设计方法：,同圆钢；,可适当加大其直径。,江西理工大学 材料科学与工程学院,48,3.3.1,热轧螺纹钢孔型设计,3.3.2,冷轧螺纹钢孔型设计,冷轧螺纹钢,3.3.2.1,成品孔设计,3.3.2.2,成品前孔设计,3.3.2.3,原料尺寸的确定,江西理工大学 材料科学与工程学院,49,3.3,螺纹钢孔型设计,3.3.2,冷轧螺纹钢孔型设计,3.3.2.1,成品孔设计,江西理工大学 材料科学与工程学院,50,3.3,螺纹钢孔型设计,3.3.2,冷轧螺纹钢孔型设计,3.3.2.2,成品前孔设计,江西理工大学 材料科学与工程学院,51,3.3,螺纹钢孔型设计,3.3.2,冷轧螺纹钢孔型设计,3.3.2.3,原料尺寸的确定,江西理工大学 材料科学与工程学院,52,3.3,螺纹钢孔型设计,3.4,方钢孔型设计,3.4.1,方钢的品种,3.4.2,轧制方钢的成品孔型系统,3.4.3,成品,K1,方孔的设计,3.4.4 K3,方孔设计,3.4.5 K2,菱形孔设计,3.4.6,方钢规圆机立辊孔型设计,3.4.7,方钢孔型设计实例,江西理工大学 材料科学与工程学院,53,3,简单断面型钢孔型设计,3.4.1,方钢的品种,GB/T 702-2008,热轧圆钢和方钢尺寸、外形、重量及允许偏差,分类：,圆角（普通）方钢,尖角方钢,江西理工大学 材料科学与工程学院,54,3.4,方钢孔型设计,3.4.2,轧制方钢的成品孔型系统,3.4.2.1,一次菱,方孔型系统,3.4.2.2,二次菱,方孔型系统,3.4.2.1,方,菱,方或菱,菱,方孔型系统,江西理工大学 材料科学与工程学院,55,3.4,方钢孔型设计,3.4.3 K1,方孔的设计,3.4.3.1 K1,方孔边长,3.4.3.2 K1,方孔对角线尺寸,3.4.3.3,其它尺寸,江西理工大学 材料科学与工程学院,56,3.4,方钢孔型设计,3.4.4 K3,方孔设计,设计方钢成品孔型系统时，应特别注意,K1,、,K2,、,K3,三个孔的形状和尺寸：,若延伸系数过小，方钢尖角难以充满；,K2,菱形孔对角线差过小，成品孔轧制困难。,K3,孔边长,其它尺寸,江西理工大学 材料科学与工程学院,57,3.4,方钢孔型设计,3.4.5 K2,菱形孔设计,3.4.5.1 K2,菱形孔的构成形式,3.4.5.2,普通菱形孔型设计,3.4.5.3,加假帽菱形孔型的构成,3.4.5.4,凹边菱形孔的构成,江西理工大学 材料科学与工程学院,58,3.4,方钢孔型设计,3.4.5 K2,菱形孔设计,3.4.5.1 K2,菱形孔的构成形式,江西理工大学 材料科学与工程学院,59,3.4,方钢孔型设计,3.4.5 K2,菱形孔设计,3.4.5.2,普通菱形孔型设计,江西理工大学 材料科学与工程学院,60,3.4,方钢孔型设计,3.4.5 K2,菱形孔设计,3.4.5.3,加假帽菱形孔型的构成,假冒与菱边交接处用,R,=3040mm,圆弧连接。,江西理工大学 材料科学与工程学院,61,3.4,方钢孔型设计,3.4.5 K2,菱形孔设计,3.4.5.4,凹边菱形孔的构成,江西理工大学 材料科学与工程学院,62,3.4,方钢孔型设计,3.4.6,方钢规圆机立辊孔型设计,同圆钢规圆。,江西理工大学 材料科学与工程学院,63,3.4,方钢孔型设计,3.4.7,方钢孔型设计实例,16mm,方钢孔型设计：轧机名义直径,310mm,，轧辊转速,337rpm,，成品采用立辊规方。,解：,(1)K1,孔,(2),立辊孔型设计,(3)K3,孔,(4)K2,孔,江西理工大学 材料科学与工程学院,64,3.4,方钢孔型设计,3.5,扁钢孔型设计,3.5.1,概述,3.5.2,扁钢孔型系统的选择,3.5.3,压下量分配和轧件厚度确定,3.5.4,扁钢立轧孔设计,3.5.5,各扁钢孔型中的轧件尺寸确定,3.5.6,扁钢坯料的确定,3.5.7,扁钢孔型设计实例,江西理工大学 材料科学与工程学院,65,3,简单断面型钢孔型设计,3.5.1,概述,扁钢：钝边矩形,规格,：,h,b,；,(360)mm(10200)mm,。,特点：宽高比,(,=,b,/,h,),大；宽、高向压缩不均衡。,江西理工大学 材料科学与工程学院,66,3.5,扁钢孔型设计,3.5.1,概述,孔型设计特点：,以压下系数,(,=,H,/,h,),为主要变形参数；,采用平,立孔型系统；,用,确定平轧道次,(,控制成品厚度,),，辅以一定立轧道次,(,控制宽度和侧边质量,),，得总轧制道次。,江西理工大学 材料科学与工程学院,67,3.5,扁钢孔型设计,3.5.2,扁钢孔型系统的选择,3.5.2.1,闭口孔型系统,3.5.2.2,对角线轧制孔型系统,3.5.2.3,带凹边方孔型系统,3.5.2.4,平,立孔型系统,江西理工大学 材料科学与工程学院,68,3.5,扁钢孔型设计,3.5.2,扁钢孔型系统的选择,3.5.2.1,闭口孔型系统,共用性很差，目前已不采用。,3.5.2.2,对角线轧制孔型系统,轧辊轴向力大，轧件易扭转，也很少采用。,江西理工大学 材料科学与工程学院,69,3.5,扁钢孔型设计,3.5.2,扁钢孔型系统的选择,3.5.2.3,带凹边方孔型系统,由平,立孔型系统演变而来。,优点：轧件四角清晰、形状正确。,缺点：共用性差，对调整要求高。,应用：,=2.5,及,b,B,k,2,的基础上尽量小。,内跨圆角半径,轧制时由于磨损而增大，不利于负偏差轧制。,可略取小些。,江西理工大学 材料科学与工程学院,106,3.7,角钢孔型设计,3.7.4,等边角钢孔型设计,腿厚磨损不均匀及其措施,磨损后一般腿端厚度大于腰部厚度，顶角变小，内跨半径变大。,设计时的修正办法：反其道而行之。,江西理工大学 材料科学与工程学院,107,3.7,角钢孔型设计,3.7.4,等边角钢孔型设计,半闭口成品孔型的构成与参数,略,角钢成品孔的共用性问题,腿厚：按最薄设计，轧厚规格时放大辊缝。,腿长：相邻规格按大号设计，内跨圆弧半径不同则不能共用。,角钢成品孔配辊问题,顶角平分线垂直于轧辊轴线，无轴向串动，稳定易调整。,江西理工大学 材料科学与工程学院,108,3.7,角钢孔型设计,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.1,蝶形轧件断面组成,3.7.5.2,蝶形轧件断面形状的过渡方法,3.7.5.3,蝶式孔基本参数的计算,江西理工大学 材料科学与工程学院,109,3.7,角钢孔型设计,3.7.5.1,蝶形轧件断面组成,蝶式孔是轧制角钢的成型孔或称变形孔，其作用是压缩轧件断面使轧件逐渐过渡到成品形状和尺寸。,蝶式孔内轧件的断面主要由直线段,L,H,，圆弧段,L,R,以及水平段,L,b,三部分构成。,这三部分尺寸的大小对成品尺寸及轧制过程的稳定性等有着重要的影响,江西理工大学 材料科学与工程学院,110,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.1,蝶形轧件断面组成,A,直线段,L,H,直线段是决定蝶式孔形状的重要因素之一。,直线段长，则轧件断面高而窄，接近于成品形状；轧制比较稳定，顶角容易对正，顶角倾斜、倒塌的可能性小。,但直线段长，则轧辊的切槽深，轧辊强度降低。,因此在直线段长应控制在一个合理的范围。,江西理工大学 材料科学与工程学院,111,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.1,蝶形轧件断面组成,B,圆弧弯曲段,L,R,和水平段,L,b,直线段长度确定后，圆弧段半径大，则圆弧段长，而水平段短，轧件高而窄；轧件在成品孔中轧制稳定，腿部变形缓和，腿长波动小。但同时轧辊切槽深，强度低。,圆弧段半径小，水平段长，轧件断面形状扁平，蝶式孔切槽浅，轧件宽，在辊道上运行稳定。但这将造成成品孔切槽增加，成品轧制变形剧烈，易引起腿端形状不良及表面皱褶等瑕疵。,江西理工大学 材料科学与工程学院,112,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.1,蝶形轧件断面组成,综上分析：,R,和,L,H,大时，轧件高而窄，轧制稳定，但切槽深；,R,和,L,H,小时，轧件扁平，切槽浅，运行稳定，有利于扩大轧机轧制产品范围。,为改善成品孔内轧制的稳定性和降低变形剧烈程度，可通过采用半闭式成品孔和适当增大成品孔压下量来克服。,蝶式孔典型参数例：,江西理工大学 材料科学与工程学院,113,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.2,蝶形轧件断面形状的过渡方法,为了确定各蝶式孔型尺寸，可将成品断面按腿长和腿厚绘制成蝶形断面，然后根据这一假象的蝶形断面依次确定各道蝶式轧件断面尺寸；,最后根据蝶形轧件断面绘制各蝶式孔型。,江西理工大学 材料科学与工程学院,114,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.2,蝶形轧件断面形状的过渡方法,常见的蝶形轧件断面过渡和绘图方法有两种：,(1),中心线固定法：,各道次轧件断面腿厚中心线直线段长度、圆弧半径保持不变，而顶角逆轧制方向逐道次增加的方法。,(2),上轮廓线固定法：,各道次蝶式孔型的上轮廓线的顶角、直线段、和圆弧段半径与成品蝶形断面一致的方法。,江西理工大学 材料科学与工程学院,115,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.2,蝶形轧件断面形状的过渡方法,A,两种方法的比较,(1),中心线固定法顶角逆轧制方向依次增大，轧件在顶角处易发生弯折变形使顶角不易充满；而上轮廓线法顶角,s,始终为,90,，,填充良好，角形清晰。,(2),前者由于顶角逐道次变化，轧件在轧制时稳定性较差，容易轧偏而造成腿长不一，对导卫和调整要求较高；而后者上轮廓与上辊吻合较好，轧制稳定便于调整。,江西理工大学 材料科学与工程学院,116,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.2,蝶形轧件断面形状的过渡方法,A,两种方法的比较,(3),前者由于各道次蝶式孔轮廓线均不相同，故样板多，轧辊加工复杂；后者则样板少，车削方便，轧辊磨损均匀，容易修复。,(4),因大号角钢切分孔顶角度数较大，不易迅速过渡到,90,，故,前者多用于大中号角钢中由切分孔向成品前精轧蝶式孔的过渡；后者多用于成品前精轧蝶式孔。,江西理工大学 材料科学与工程学院,117,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.2,蝶形轧件断面形状的过渡方法,B,上轮廓线固定的蝶式孔的构成,江西理工大学 材料科学与工程学院,118,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.2,蝶形轧件断面形状的过渡方法,C,中心线固定的蝶式孔的构成,江西理工大学 材料科学与工程学院,119,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.3,蝶式孔基本参数的计算,A,蝶式孔数目的确定,B,压下系数和压下量的确定,C,蝶式孔水平段长度,L,b,的确定,D,内跨圆角半径,r,的确定,E,开口位置与腿端孔型尺寸的确定,F,蝶式孔宽度,B,k,的校核,G,配辊,H,关于同一号数不同腿厚角钢共用蝶式孔的问题,江西理工大学 材料科学与工程学院,120,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.3,蝶式孔基本参数的计算,A,蝶式孔数目的确定,蝶式孔的数目多，则轧制过程中变形缓和，孔型磨损均匀，对产品质量有利；,但增加蝶式孔数目将增加轧辊储备量、增加生产成本。,因此应根据现场情况合理选择蝶式孔数目。,通常小号角钢取,34,个蝶式孔，大号角钢取,47,个蝶式孔。,江西理工大学 材料科学与工程学院,121,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.3,蝶式孔基本参数的计算,B,压下系数和压下量的确定,角钢孔型设计时用压下系数,或压下量来分配变形量。,变形量大小取决于设备能力，金属塑性，咬入条件等。,一般按变形量顺轧制方向逐渐递减的规律制定压下系数。,压下系数确定后即可计算各道次的腿厚及压下量。,江西理工大学 材料科学与工程学院,122,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.3,蝶式孔基本参数的计算,C,蝶式孔水平段长度,L,b,的确定,计算过程：,根据各道次压下量和宽展系数求得其腿厚中心线长度；,根据蝶式孔断面设计确定其直线段长度和圆弧段半径；,最后求水平段长度。,各道次腿厚中心线长度,江西理工大学 材料科学与工程学院,123,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.3,蝶式孔基本参数的计算,C,蝶式孔水平段长度,L,b,的确定,影响成品孔宽展的因素,轧制温度、轧件与孔槽接触状态、钢质的变化和调整过程中成品前腿厚的不均等；,考虑导卫作用时，宽展系数,=0.51.0,影响蝶式孔宽展的主要因素,孔型形状、压下量、温度、钢质、不均匀变形、轧辊材质、速度和速度差等；,注意：成品孔中轧件发生弯折变形，其宽展量较大。,江西理工大学 材料科学与工程学院,124,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.3,蝶式孔基本参数的计算,C,蝶式孔水平段长度,L,b,的确定,各道次水平段长度,江西理工大学 材料科学与工程学院,125,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.3,蝶式孔基本参数的计算,D,内跨圆角半径,r,的确定,设计原则：圆角半径逆轧制方向逐渐增大，但相邻蝶式孔的差值应该小一些以保证轧制稳定性，特别是成品前与成品孔间。,江西理工大学 材料科学与工程学院,126,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.3,蝶式孔基本参数的计算,D,内跨圆角半径,r,的确定,确定方法之一,经验法：,这样设计的蝶式孔容易造成顶角压下系数小于腿部压下系数，从而造成顶角充满不良。,可采用加假帽的措施以提高顶角压下系数。,江西理工大学 材料科学与工程学院,127,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.3,蝶式孔基本参数的计算,D,内跨圆角半径,r,的确定,确定方法之二,顶角压下大于腿部压下：,江西理工大学 材料科学与工程学院,128,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.3,蝶式孔基本参数的计算,E,开口位置与腿端孔型尺寸的确定,根据角钢腿端成品形状，当采用开口式成品孔时，成品前孔选上开口式孔型，使腿端形状在成品前孔中加工，再前一个孔为下开口式，如此上下交替。,当采用半闭口式孔型时，成品前孔可选择下开口式，再前一个选择上开口式，如此上下交替。,腿端孔型尺寸的设计主要包括锁口、侧壁和腿端圆半径的设计,江西理工大学 材料科学与工程学院,129,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.3,蝶式孔基本参数的计算,E,开口位置与腿端孔型尺寸的确定,江西理工大学 材料科学与工程学院,130,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.3,蝶式孔基本参数的计算,F,蝶式孔宽度,B,k,的校核,江西理工大学 材料科学与工程学院,131,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.3,蝶式孔基本参数的计算,G,配辊,上开口蝶式孔型采用下压力法，下开口采用上压力法,;,压力值,m=28mm,。,但实际中，通常上下开口孔型都采用上压力设计。,江西理工大学 材料科学与工程学院,132,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.3,蝶式孔基本参数的计算,H,关于同一号数不同腿厚角钢共用蝶式孔的问题,同一号数角钢随着腿厚的增加中心线长逐渐减小。,而随着蝶式孔辊缝抬高，轧件腿厚中心线长增加。,故不同厚度角钢可共用一个开口成品孔，但不宜共用一个蝶式孔。,江西理工大学 材料科学与工程学院,133,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.5.3,蝶式孔基本参数的计算,H,关于同一号数不同腿厚角钢共用蝶式孔的问题,为保证成品腿长，一般成品前和成品再前蝶式孔只能轧相邻两个不同厚度的角钢，其差值为,23mm,。,江西理工大学 材料科学与工程学院,134,3.7.5,蝶式孔型设计,3.7.6,立轧孔型设计,角钢立轧孔用于带立轧孔的蝶式孔型系统中，该孔型系统很少使用。,角钢立轧孔的作用是加工腿端，控制腿长，镦出顶角。,设计参考：,江西理工大学 材料科学与工程学院,135,3.7,角钢孔型设计,3.7.7,切深孔的设计,3.7.7.1,切分孔的形式与变形系数,3.7.7.2,切分孔型的设计要点,江西理工大学 材料科学与工程学院,136,3.7,角钢孔型设计,3.7.7.1,切分孔的形式与变形系数,形式,开口式切分孔,闭口式切分孔,江西理工大学 材料科学与工程学院,137,3.7.7,切深孔的设计,3.7.7.1,切分孔的形式与变形系数,开口式切分孔的特点,共用性好；,孔型简单，轧槽浅；,自由宽展，轧制力小，磨损均匀；,不易正确切分轧件。,闭口式切分孔的特点,稳定性好，能正确切分轧件；,不需立轧孔，操作方便；,共用性差，需大直径轧辊；,轧制力大，磨损不均匀。,江西理工大学 材料科学与工程学院,138,3.7.7,切深孔的设计,3.7.7.1,切分孔的形式与变形系数,切分孔压下系数的选择,为保证顶角充满良好，其压下系数比一般孔型大。,若轧机能力有限，可采用两道次切分（双切分孔）。,23.6,号角钢：,=23,；,46.3,号角钢：,=1.352.2,（常取,2,）；,7.512,号角钢：,=1.41.9,。,江西理工大学 材料科学与工程学院,139,3.7.7,切深孔的设计,3.7.7.1,切分孔的形式与变形系数,切分孔宽展系数的选择,与切分孔形式有关。,江西理工大学 材料科学与工程学院,140,3.7.7,切深孔的设计,3.7.7.2,切分孔型的设计要点,设计要点：尽量使进入切分孔的坯料先与侧壁接触，以保证对中，切分出等长的两腿。,A,采用平底切分孔（蝶式切分孔）,用于中小号角钢,江西理工大学 材料科学与工程学院,141,3.7.7,切深孔的设计,3.7.7.2,切分孔型的设计要点,B,采用凸底切分孔,轧制中号角钢,江西理工大学 材料科学与工程学院,142,3.7.7,切深孔的设计,3.7.8,进入切分孔红坯孔型设计,常用椭圆坯和矩形坯,3.7.8.1,椭圆坯孔型设计,3.7.8.2,矩形坯孔型构成,江西理工大学 材料科学与工程学院,143,3.7,角钢孔型设计,3.7.9,角钢孔型设计实例,在,300mm,小型轧机上，用,85mm85mm,方坯生产,5,号角钢。,解：,孔型系统选择,K1,孔,蝶式孔,切分孔,立椭圆孔,江西理工大学 材料科学与工程学院,144,3.7,角钢孔型设计,3.8,不等边角钢孔型设计,3.8.1,轧制不等边角钢的孔型系统,3.8.2,成品孔的设计,3.8.3,蝶式孔压下系数、宽展系数的确定,3.8.4,蝶式孔的设计,3.8.5,不等边角钢孔型设计实例,江西理工大学 材料科学与工程学院,145,3,简单断面型钢孔型设计,3.8,不等边角钢孔型设计,不等边角钢：,GB 9788-1988,。,产量少，设计、生产、调整比等边角钢复杂。,江西理工大学 材料科学与工程学院,146,3,简单断面型钢孔型设计,3.8.1,轧制不等边角钢的孔型系统,与等边角钢发展相似，目前有,3,种孔型系统：,带立轧孔的蝶式孔型系统,平轧蝶式孔型系统,用的多,成品孔开口的平轧蝶式孔型系统,用于较大规格角钢,江西理工大学 材料科学与工程学院,147,3.8,不等边角钢孔型设计,3.8.2,成品孔的设计,3.8.2.1,成品孔的布置方式,3.8.2.2,成品孔设计,江西理工大学 材料科学与工程学院,148,3.8,不等边角钢孔型设计,3.8.2.1,成品孔的布置方式,三种：,(1),两腿外侧连线水平,轧辊轴向串动小，腿厚易控制。,(2),短腿高长腿低，各呈,54,和,36,用于长短腿之比为,1.6,左右时。,蝶式孔采用顶角平分线垂直布置。,(3),两腿内侧端点连线水平,江西理工大学 材料科学与工程学院,149,3.8.2,成品孔的设计,3.8.2.1,成品孔的布置方式,两腿外侧连线水平的结果：,江西理工大学 材料科学与工程学院,150,3.8.2,成品孔的设计,3.8.2.2,成品孔设计,三种布置形式成品孔设计方法基本相同。,江西理工大学 材料科学与工程学院,151,3.8.2,成品孔的设计,3.8.3,蝶式孔压下系数、宽展系数的确定,3.8.3.1,压下系数的确定,与等边角钢原则相同。,参照与短腿长度相等的等边角钢。,3.8.3.2,宽展系数的确定,总宽展系数,宽展系数分配,江西理工大学 材料科学与工程学院,152,3.8,不等边角钢孔型设计,3.8.4,蝶式孔的设计,两种设计方法：,(1),顶角平分线垂直,蝶式孔上轮廓线固定。即顶角,90,，长、短腿直线段长度和圆弧半径一致，水平段长度不同。,(2),两腿腿端内侧连线水平,蝶式孔中心线固定。,江西理工大学 材料科学与工程学院,153,3.8,不等边角钢孔型设计,3.8.4,蝶式孔的设计,第二种设计方法的成品前蝶式孔构成,江西理工大学 材料科学与工程学院,154,3.8,不等边角钢孔型设计,3.8.5,不等边角钢孔型设计实例,用,65mm65mm,方坯，经,9,道次轧制,5mm36mm 56mm,不等边角钢，平均延伸系数约,1.29,，腿长公差,1.5mm,，腿厚公差,+0.4-0.5mm,，内跨圆弧半径,6mm,，进行孔型设计。,江西理工大学 材料科学与工程学院,155,3.8,不等边角钢孔型设计,3.8.5,不等边角钢孔型设计实例,解,K1,孔,K2,孔（按方法,1,）,K3,孔,江西理工大学 材料科学与工程学院,156,3.8,不等边角钢孔型设计,3.8.5,不等边角钢孔型设计实例,解,江西理工大学 材料科学与工程学院,157,3.8,不等边角钢孔型设计,思考题,3-1,精轧孔型设计时要考虑的问题有哪些？设计时应如何进行处理？,3-2,什么是负公差轧制？使用负公差轧制有什么意义？,3-3,轧制圆钢时，有哪几