延伸孔型设计.ppt

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1、型材生产及孔型设计,第二篇 孔型设计之延伸孔型设计,延伸孔型系统概述箱形孔型系统菱方孔型系统菱菱孔型系统椭方孔型系统六角方孔型系统椭立椭圆孔型系统椭圆孔型系统无孔型轧制混和孔型系统型钢轧制时的变形特点延伸孔型的设计方法经验系数法斯米尔诺夫方法Z.乌萨托夫斯基（Wusatowski)方法,第二篇 孔型设计之延伸孔型设计（12学时）,特点使用范围变形系数孔型构成,1.延伸孔型系统的概述,定义,通常在成品孔和预轧孔之前有一定数量的、目的在于减小轧件断面积的一系列孔型，称为延伸孔型；延伸孔型的组合称为延伸孔型系统。,分类,菱方孔型系统,菱菱孔型系统,箱箱孔型系统,椭圆方孔型系统,六角方孔型系统,椭圆圆

2、孔型系统,椭圆立椭圆孔型系统,箱形孔型系统,选择孔型系统的原则,轧机型式,轧辊直径,轧制速度,电机能力,轧机前后的辅助设备,原料尺寸、钢种,生产技术水平及操作习惯,2.箱形孔型系统,一.优点,在轧件整个宽度上变形均匀，速度差小，孔型磨损较均匀,孔型切入轧辊较浅，轧辊强度高，允许采用较大的道次变形量,在同一孔型内，通过调整上辊可以得到多种厚度轧件，减少孔型数量，减少换孔或换辊次数，提高轧机作业率,轧件表面氧化铁皮容易脱落，稳定性也较好（不易扭转）,轧件无尖锐棱角，轧件断面温降较均匀,操作方便，便于实现机械化操作,二.缺点,不能轧出形状正确的轧件,轧制小断面时不稳定,侧面不易轧制，有时出现皱褶,用

3、改变辊缝的方法可以轧制多种尺寸规格的轧件，共用性好,三.常见箱形孔型系统的组成方式,四.适用范围,一般用于轧制大、中型断面产品。适用于初轧机、大中型轧机的开坯机、连续式钢坯轧机、二或三辊开坯机、型钢轧机前几个延伸孔以及小型或线材轧机的粗轧机架。箱形孔型的断面大小取决于轧机的大小，对应关系见下表：,五.变形系数,宽展系数,取值范围,取值的考虑因子,a.轧钢锭时前14道次取00.1,b.方箱形孔型的应小于扁箱孔型的,c.在其他条件相同时，大轧件值偏大，小轧件的偏小,d.顺着轧制方向值增加,延伸系数,一般采用1.151.4，平均可取1.151.34,六.箱形孔型的构成,孔型尺寸的确定,孔型高度 h,

4、等于轧后轧件的高度,孔型槽口宽度 BK,Bkb+,孔型槽底宽度 bK,bKB-(06),孔型侧壁斜度y=tan,一般10%25%，个别取30或更大,内外圆半径R和 r,R=(0.10.2)hr=(0.050.15)h,凸度 f,初轧机：f510；三辊开坯机：f26一般时前面的大，后面的小,直线形,折线形,弧线形,1.一般箱形孔型的结构,b出孔型的轧件宽度；h出孔型的轧件高度；展宽余量，5 12mm；B来料宽度,双斜度孔型的目的,改善咬入条件：咬入角增加35度,保证轧制稳定（使轧件稳定进入孔型）,防止出现耳子（开口处留有很大余地）,双斜度孔型的构成,bk=B-(26)比一般的小,h10.40.5

5、h 刮槽深度,bk=bk+2m.y,y=tan(510%),Bk=b+(512)要比一般的大一些,七、双斜度箱形孔型的结构,概念,一个孔型位于另一个孔型之上，此时中辊的轧槽为这一对孔型所工用,适用共轭孔型的目的,三辊开坯轧机电机功率较小，轧辊直径较小，故压下量受到一定限定，因此就产生了轧前道次多，孔型在轧辊上按一般布置摆不下的困难，为了解决这一矛盾，在三辊开坯轧机上唯一的办法使采用共轭孔型。,共轭孔型的特点,a.每两道次翻一次钢，即第一，二道次为扁箱，第三、四道次为方箱。,b.翻钢利用自动翻钢（S型滑板）加快了轧制节奏，提高了轧机产量，从而改善了劳动条件,c.上下压力轧制,d.不能轧出几何形状

6、正确的方形或矩形钢，其后通常接菱方孔型轧机,八.共轭孔型的结构,共轭孔型的构成,上轧线,下轧线,Bk3,bk3,Dk3,hk3,H2,hk2,D3,D2,bk2,Bk2,Dk2,hk2,Dk1,Bk1,bk1,D1,hk1,H1,第一孔,H1=h1=H0-h1,bk1=B0-(05)B0 第一道来料宽度,Bk1=b1+b1第一道次轧后的宽度,bk2=bk1+(04),Bk2=b2+b2第二孔轧后的宽度,（612）,第二孔,H2=h2=H1-h2,bk2=bk1-(04)bk2=bk1+2,Bk2=b2+一般Bk1Bk2Bk3,bk3=bk2+(04)常用bk3=bk2+2,Bk3=b2+b2第

7、二孔轧后的宽度,（612）,还有h k1,h k2,h k3 没有确定，确定原则如下,假设三个轧辊辊环直径相等，D1D2D3 但由于刻槽深度不相等，所以工作直径不同,Dk1D1-2hk1,Dk2=D2-2hk2,Dk3=D3-2hk3,由于D1=D2=D3,且hk1hk2hk3,所以有：Dk1Dk2Dk3,所以在轧辊直径相等时，共轭孔型应为上压力轧制,压力值于压下量的关系,共轭孔型的压力值于压下量有直接的关系。,下轧制线压力值：DK下Dk2-Dk1=2(hk1-hk2),上轧制线压力值：DK上Dk3-Dk2=2(hk2-hk3),h2H1-H2=hk1-hk3,上下轧制线的和：Dk下+Dk上2

8、 h2,若三个轧辊直径相同，辊径相等，则上下轧制线压力为：Dk下 Dk上 h2,可见三辊开坯轧机的上下压力等于上轧制线共轭孔型中的压下量，而与下轧制线孔型中的压下量无关。由此不难看出为了减小轧辊的上压力，在制定压下规程时，上轧制为共轭孔型中的压下量取小些。,可以进一步计算：,因为 Dk下2（hk1-hk2）,hk1=H1-hk2-s 代入上式得到：,Dk下2（H1-2hk1-s）,又因为 Dk下h2=H1-H2 代入：,得到：,进一步计算可以得到：,3 菱方孔型系统,能轧出几何形状正确的轧件,共用性大，能从一套孔型中轧出多种方形轧件,轧制稳定，变形均匀,缺点,优点,轧槽较深,角部冷却快,不易去

9、除轧件表面的氧化铁皮,使用范围,用在箱形之后，不能用在初轧机开坯机上，可用在开坯机的最后道次,也可用在精轧孔型系统轧制方钢。一般用于6060 8080mm以下方坯和方钢生产。,变形系数,宽展系数：菱 l=0.30.5 方 f=0.20.4,延伸系数方轧件在菱形孔中延伸系数,延伸系数菱形轧件在方形孔中延伸系数,孔型构成,孔型构成,4 菱菱孔型系统,优点,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,易于喂钢和咬入，对导板要求不严,在任意一对孔型中皆能轧出方坯,缺点,除具有菱方孔型系统的缺点外，轧出方坯有明显八边形,轧件稳定性差,延伸系数小，很少超过1.3,使用范围,主要用于中小型粗轧机上

10、，可用于过渡孔型,变形系数,宽展系数 l=0.20.35,延伸系数 l=1.21.35,设计方法,按内接圆直径设计,按菱形边长设计,孔型构成,菱形设计（同菱方孔型）,万能菱形孔型,扩张段长度M M=(0.30.4)D 或 M=(0.30.4)A扩张角=30 40通常=30侧壁圆弧半径r r=(1.02.0)D 或 r=(1.02.0)A其他尺寸 R=(0.150.2)D 或 R=(0.150.2)Ar=(0.050.1)h;s=(0.120.16)D 或 s=(0.120.16)A,如右图所示,注,孔型实际高度和轧槽宽度计算,按菱形内接圆直径计算,按菱形边长计算,其余尺寸同按内接圆直径计算,5

11、 椭圆方孔型系统,优点,缺点,不均匀变形严重，使孔型的磨损快且不均匀。,轧件在孔型中的稳定性较好。,椭圆孔型在轧辊上的切槽深度较浅。,没有固定不变的棱角，轧件表面温度均匀。(轧件角部位置变换和四个方向压缩轧件，使轧件得到均匀冷却，有利于改善金属的组织性能和防止角部裂纹的产生),椭圆孔型比方孔型磨损快。若用于连轧易破坏连轧常数，另外，椭圆孔型和方孔型的延伸系数差别较大，按此孔型设计的集体传动连轧机，很难再改用其他孔型系统。,延伸系数大.tmax=2.4,fmax=1.8(因此可通过椭圆方孔型系统迅速压缩轧件断面，减少轧制道次，保持较高的轧制温度。),椭圆进方孔型时：其不均匀变形和变形的不同时性比

12、方进椭圆是要小得多，椭圆轧件进入方孔型时是以椭圆两侧圆弧与方孔侧内壁四点接触，只要椭圆轧件要求正确，轧件在孔型中受到对称夹持是相当稳定的。但轧件在椭圆孔型中形成的断面形状往往不正确或充满不良，因此，对导入口导入装置的安装和调整要求较为严格。尤其是对方孔型入口侧的夹板要能正确地夹持轧件。椭圆轧件在方孔中首先中部金属受到压缩，带动两侧未受压金属延伸，随着轧件进入变形区，由于两侧金属的压下系数大于中部，产生强迫宽展，因此，孔型形状对宽展的限制程度较大，故使方孔中的宽展较椭圆孔型中小。,轧件的变形特点,方轧件进椭圆时：四角变形，受中部金属牵制，横向流动(宽展)增加，故椭孔内宽展较大。当椭圆孔型的Bk/

13、hk和孔型圆弧半径R越小，则产生强迫宽展相对越大，即就相应降低椭圆孔型的延伸系数。因此椭圆孔型的延伸系数与Bk/hk成正比，实际生产中的Bk/hk值常使用在22.6范围内。当Bk/hk值太大时，孔型接近于平辊，孔型对宽展的限制程度小，轧件尺寸波动大，因此Bk/hk值不大于3。,使用范围,广泛用于小型和线材轧机上作为延伸孔型轧制40407575mm以下的轧件，用于箱式或六角方之后。,变形系数,延伸系数,宽展系数,c=1.251.6 t=1.251.8 f=1.21.6,cmax=1.72.2 tmax=2.4 fmax=1.89,椭在方中宽展系数f=0.30.6 常用f=0.30.5,孔型构成,

14、椭圆孔型的构成,孔型宽度 Bk=(1.0881.11)b 式中 b 表示椭圆轧件的宽度，相当于孔型的充满度=b/Bk=0.90.92,一般以=0.850.9为好；辊缝 s=(0.20.3)h；椭圆孔型的圆弧半径 R=(hs)2Bk2/4(hs)椭圆轧件断面面积近似为 F=2/3(hs)bsb外圆角半径 r=(0.080.12)Bk,方在椭中宽展系数,6 六角方孔型系统,优点,3.轧件在轧辊入口处的夹板之间和咬入时的状态较为稳定，并且易于调整。,缺点,六角孔型充满不良时，易失去稳定性,变性特点及使用范围,六角方孔型系统在轧制时比较突出的变形特点是变形均匀，延展系数大。,六角形轧件进方孔型时,轧件

15、顶角与孔型顶角相吻合，轧件在孔型中稳定，沿轧件宽度方向绝对压下量基本相同。但压下系数的分布不均匀，两侧压下系数大于中部，产生强迫宽展，并受孔型侧壁的限制下，充满孔型，宽展量容易控制。,方轧件在六角孔型时,当bkA时，轧件四角先与孔型侧壁接触，轧制稳定，但侧压有少许强迫宽展,稳定条件是方轧件断面形状规整，两对角线等长，且bk=A,当bkA时，轧件在孔型中轧制不稳定，并会产生孔型充满不良现象。,当bk=A时，轧件稳定，变形均匀，孔型侧壁有限制宽展的作用。,1.变形均匀（沿宽展方向比椭圆均匀）,2.单位压力小，能耗小，轧辊磨损小,孔型的构成,A来料边长 h 轧件轧后的高度b轧件轧后的宽度,根据六角孔

16、型的充满程度b/Bk=0.950.85来确定Bk90 s=(0.20.3)h;R=(0.30.6)h;R0=(0.40.5)h;R的确定原则是使孔型槽底的两侧圆弧和槽底同时与来料接触。方孔型的构成与椭圆方孔型系统相同。,7 椭圆圆孔型系统,优点,1.变形较均匀，轧制前后轧件的断面形状能平滑过渡，可防止产生局部应力，提高了 产品的能。,缺点,1.延伸系数小，不超过1.31.4，故使轧制道次增加。,变形特点及使用范围,由于椭圆圆孔型系统的延伸系数小，故早期在延伸孔型系统中应用不广，但在轧制优质或高合金钢时，可提高产品的表面质量，虽然轧制道次有所增加，但可减少精整工作量和提高成品率，从经济上合算。,

17、4.需要时，可在延伸孔型中生产成品圆钢，从而减少换辊。,3.孔型形状有利于去除氧化铁皮，改善轧件的表面质量。,2.轧件无明显棱角，冷却比较均匀。从而消除了因断面温度分布不均而引起的轧制裂纹的因素。,3.圆孔型对来料尺寸波动适应能力差，容易出耳子，故对调整要求高。,2.椭圆轧件在圆孔型中轧制稳定性差，需要借助于导卫装置来提高轧件在孔型中的稳定性，因而对导卫装置的设计、安装及调整要求严格。,圆轧件进椭圆孔型时,从圆孔型轧出的轧件断面只有最大和最小直径两尺寸，进入椭圆孔型时能自动认面进钢，从而减小轧制断面的波动，此点对于连轧机的调整意义重大。故随着圆钢与线材连轧技术的发展，椭圆圆孔型得到广泛应用。,

18、椭圆轧件进入圆孔型时,孔型侧壁对轧件无夹持作用，当轧件轴线稍有偏斜，即产生倒坯，稳定性差。另外，孔型侧壁对宽展的限制作用小，圆孔型宽展自由，但与其它孔型相比，轧件在圆孔型中的宽展空间小，即充许在水平成尺寸的宽展小，因此既限制了延伸系数，又容易出耳子。,椭圆圆孔型的变形系数,延伸系数 t=1.21.6 y=1.21.4 c=1.31.4,宽展系数 t=0.50.95 y=0.30.4,椭圆圆孔型系统的构成,圆孔型的构成,孔型高度，式中 Fy圆断面轧件断面积；孔型宽度 Bk2R，式中 展宽留的余量，可取1 mm4mm；圆孔型扩张半径：孔型扩张角1530，通常取30；外圆角半径 r2 mm5mm；辊

19、缝s2 mm5mm。圆孔型另一种构成方法中，2030，常用30。这种构成方法与前一种的区别在于用切线代替用R的圆弧连接。切点对应的扩张角为,8 椭圆立椭圆孔型系统,优点,缺点,切槽深，消弱了轧辊强度。,变形特点及使用范围,立椭孔型的顶部圆弧半径可随轧件的形状确定，因而可使孔型对轧件的夹持作用增强，提高轧件在孔型中的稳定性；能较好地去除轧件表面的氧化铁皮；能平稳地实现轧件的断面形状和尺寸过渡；轧件与孔型开始接触的接触面积大，有利于咬入；孔型侧壁对宽展的限制作用强，变形效率高。但孔型轨槽深度比圆孔型深，消弱了轧辊作强度。主要用于轧制塑性极低的钢材和连轧机上，平、立交替布置时采用。,2.孔型各处速度

20、差大，孔型磨损快。,1.轧件变形和冷却较均匀。,2.轧件与孔型的接触线长，因而轧件宽展小（限制宽展）。,3.易于去除氧化铁皮，表面质量好，表面缺陷如裂纹、折叠少。,变形系数,1.延伸系数 椭圆立椭圆孔型系统延伸系数主要取决于平椭圆孔型宽高比，其比值为1.83.5，平均延伸系数为1.151.34。轧件在平椭圆孔型中延伸系数t1.151.55，一般用t1.171.34。轧件在立椭圆孔型中延伸系数为l1.161.45，一般用l1.161.27。,2.宽展系数轧件在立椭圆孔型中宽展系数l0.30.4；轧件在平椭圆孔型中宽展系数t0.50.6。,椭圆立椭圆孔型的构成,2.平椭圆孔型尺寸及其构成同椭圆方孔

21、型系统椭圆孔型。,立椭圆孔型高宽比为1.041.35（一般为1.2）立椭圆孔型的高度Hk与轧出轧件的高度H相等宽度 Bk（1.0551.1）B，B轧出轧件宽度立椭圆孔型弧形侧壁半径可取为R1（0.71.0）Bk R2（0.20.25）R1外圆角半径r（0.50.75）R2辊缝s（0.10.25）Hk,1.立椭圆孔型构成方法有两种,10 混合孔型系统,为了提高轧机产量和成品质量，在生产条件允许范围内一般尽量采用较大断面原料，需要多道次轧制。由于轧机类型、坯料尺寸和成品规格不同，型钢轧机上很少采用单一的延伸孔型系统，而是采用混合孔型系统。,箱形菱方或箱形菱菱孔型系统,箱形孔型的作用：去除钢锭或钢坯

22、表面的氧化铁皮，增大压下。菱方孔型的作用：轧出方形坯（当箱孔轧制一定程度后，断面较小时，轧制不稳定，进入菱方孔型系统轧制）菱方的组数取决于成品规格的大小以及对断面形状和尺寸无严格要求时，可采用一组菱方或菱菱孔型。若对所轧制成品方坯的断面形状和尺寸要求较严格时，则采用两组菱方孔型。当成品的规格尺寸较多时，菱方孔型的组数就由所需的规格数量决定。一般用于三辊开坯、中小型轧机开坯机架上。,箱形六角方混合孔型系统,采用箱形的作用同上，当轧件在箱形中轧制到一定断面尺寸之后，采用六角方孔型系统轧制除了具有较好轧制稳定性外，还有较大的延伸能力，这对减少轧制道次有利。主要用于中小型的开坯机上。,箱形六角方椭圆方

23、混合孔型系统,主要用于小型和线材轧机上在六角方轧制到一定程度之后，为轧制稳定采用椭圆方孔型,箱形六角方椭圆立椭圆或椭圆圆孔型系统,这种混合孔型系统采用椭圆立椭圆或椭圆圆孔型的目的是变形均匀，易于去除轧件表面上的氧化铁皮，提高轧件表面质量。用于塑性底的合金钢，现在广泛用于小型和线材连轧机上。,11 无孔型轧制,简单断面轧件的一般轧制方法是在孔型中进行轧制，根据不同轧制阶段不同，设计有初轧开坯孔型、延伸孔型和精轧孔型。但在20世纪60年代初期，首先在瑞典铜棒轧制中的开坯和延伸道次中采用不刻轧槽的平辊轧制获得成功，并提高了产量、改善了质量，降低了成本。,无孔型轧制,11 无孔型轧制,优点,轧制不同规

24、格产品时可通过调节辊缝改变压下规程，提高轧机作业率提高了轧辊的使用寿命，24倍轧辊车削量小且车削简单，节省车削工时，可减少轧辊加工车床,4.不会出现耳子、充不满、孔型错位等缺陷,提高成材率（轧件在宽向均匀压下，故使轧件两端的舌头、鱼尾小，切头尾量小）降低了变形抗力，故可节约电耗7%（无侧壁限制，变形均匀）,缺点,应用,其主要作用在于减小断面尺寸，因此主要用于开坯及延伸孔型系统可用于中、小型二辊可逆式轧机及连轧机的粗、中轧机组中,1.无侧壁夹持作用，易出现歪扭脱方多道次平辊轧后，轧件角部易出现尖角，此轧件进入精轧孔易出现折叠在水平连轧机上进行轧制时，需进行扭转900，轧件与导卫板易产生刮伤，且加

25、剧了脱方和尖角等缺陷,11 无孔型轧制,11 无孔型轧制,孔型设计基础,无孔型轧制不同于板轧制（宽厚比、径厚比很小），亦不同于孔型轧制,1.宽展特性,宽厚比、径厚比很小，一般宽厚比，故宽展量大，计算公式可采用艾克隆德公式、巴赫契诺夫公式或筱倉公式,宽展,平均宽展,最大宽展,11 无孔型轧制,2.自由面变形特性,宽厚比、径厚比、压下率越大，越易出现单鼓形，单鼓和双鼓的临界压下率,单鼓形严重，下一道次不稳定，易产生脱方双鼓形严重，易产生折叠等表面缺陷设计时以控制单双鼓率来控制单双鼓的出现,11 无孔型轧制,3.轧件歪扭脱方,宽厚比设计为0.60.7，合理导卫板，相对压下量控制在单鼓与双鼓的临界压下

26、量附近,4.设计原则,11 型钢轧制的变形特点,轧件在二辊孔型中的变形特点,在初轧机、三辊开坯轧机上轧制钢锭或大断面钢坯，或在轧边机上轧制H型钢凸缘时，均属高件变形，具有高件变形的一切特点，例如沿高度方向变形不均匀，形成双鼓形、中间易产生拉裂等。沿高度方向压下不均匀，因此造成同一断面上各点的应力状态不同，导致孔型中金属变形非常复杂。不均匀延伸，在异型断面轧制时，由于各部分金属的不均匀延伸，使轧件产生纵向附加拉应力或附加压应力，影响轧件的纵向变形和横向变形。轧辊与轧件非同时接触初期接触压缩小，出现局部宽展接触压缩面积增加，宽展基本不大两侧金属受到很大压缩，侧边延伸增大，但中间有限制作用，致使宽展

27、增加,平辊轧圆非同时接触,孔型轧制非同时接触,11 型钢轧制的变形特点,轧件在二辊孔型中的变形特点,孔型形状的影响，在孔型中轧制时，除受到摩擦力外，还要受到侧壁压力作用菱形孔，限制宽展（侧壁正压力和侧壁摩擦力在宽展方向分力之和构成阻力）切入孔、强制宽展（侧壁正压力和侧壁摩擦力在宽展方向分力之差构成阻力）,沿孔型宽度方向由于轧槽刻痕深度不同，造成各部分轧辊工作直径不同，从而造成速度差，引起金属不均匀变形,由上面分析孔型中轧制变形特点可知，在孔型轧制时的宽展不再是自由宽展，而大部分成为强制或限制宽展并产生局部宽展或拉缩，因此孔型设计的任务就是正确计算宽展值,12 延伸孔型的设计方法,等轴断面轧件的

28、设计,延伸孔型系统的特点：间隔出现等轴断面两方夹一扁,1,2,3,4,5,6,F0,F1,F2,F3,F4,F5,F6,1,2,3,将延伸孔型系统分成若干组，按组分配延伸系数：式中 一组从等轴断面到等轴断面孔型的总延伸系数，且 则可求出各中间等轴断面轧件的面积和尺寸。若等轴断面轧件为方形时，相邻方轧件的边长为 式中 A、a相邻方轧件的边长,中间扁轧件断面的设计,设计原则,中间扁轧件的尺寸应同时保证在本孔和下一孔型中正确充满。,则方程变为,bz轧件在中间扁孔型中的宽展量ba轧件在小方箱孔型中的宽展量,h,b的确定方法：,1.解方程法 特点：直接算出结果，充满度固定，适合初学者，经验少，实际上充满

29、度根据生产条件和生产特点，工艺状况或大或小，有一定范围。2.试取迭代法 要求有经验。先选取h,令h=x,则,再验算下一孔型的充满度，由 h,b 计算 a,再用a与a比较取合适的充满度即可，不同孔型系统要求的充满度不同，一般在80%以上。,例101,400轧机，V=11.3m/s,已知A=76,a=55.箱形系统，铁辊，t=1100,求b1,h1,解：,对箱形孔型系统 z=0.250.45 a=0.20.3取z=0.3 a=0.23,设 h1=48mm则 b1=A+(A-h1)z=76+(76-48)0.3=84.4mm验算：第二道轧件尺寸 h2=55 b2=h1+(b1-h2)a=48+(84

30、.8-55)0.23=54.75mm55 说明h1=48合理因此 b1=84.4mm h1=48mm 可根据此构成孔型,经验系数法,即宽展量的计算方法按经验值选取，选择宽展系数b/h，再算出宽展量b=h,影响宽展的因素,温度（温度增加，道次减少）,延伸孔型设计实例,轧辊材质（钢辊的f大，大，铸铁f小小）,H/D（在轧制过程中，轧制断面减少的速度大于轧辊直径变化的速度）,轧制速度V(V增大，f减少，减少）,轧制钢种（合金钢f大，小，普碳钢f大，大）,在4002/2505横列式小型轧机上轧制15mm圆钢，设计其延伸孔型，已知方坯边长a0=100mm,第一列轧制速度V1=2.2m/s,轧辊材质全部为

31、铸钢；第二列轧制速度V25m/s,轧辊材质全部为冷硬铸铁。,设计程序,设计内容,1.孔型系统的选择,孔型系统的选择与轧机的布置和轧件的段面大小密切相关本例题原料100100mm方坯，断面较大，开坯时为了去除氧化铁皮，可采用一对箱形孔型，之后可采用菱方系统，当断面减小到60m2以下时，可采用六角方系统之后可采用椭方孔型系统（在小于40m2之后）,孔型系统,总延伸系数 参考有关厂的延伸系数经验，取平均延伸系数，则轧制道次数：由轧机布置应取偶数道次，取n12。根据圆钢精轧孔型设计（详见后）确定第10道方孔的边长a1016mm。,4.确定各方形断面尺寸,2.轧制道次的确定,3.延伸系数的分配,各对的延

32、伸系数：,粗轧总延伸系数：,孔型系统组成：,一对箱形孔型,一对菱方孔型,一对六角方孔型,两对椭方孔型,、,和,、,所以,5.确定各中间扁轧件断面尺寸,根据本题条件，轧件在第1孔和第2孔中的宽展系数取设矩形轧件高 h169mm，则 验算轧件在第2孔（方箱型孔型）的充满情况：,轧件在第2孔型轧后宽度为77.1mm，与需要得到的77mm相差甚小，故设定h169mm是合适的。否则需重新设定h1。,菱形孔型实际高度和孔型槽口宽度与顶角圆弧半径和辊缝值大小有关，首先按轧件几何对角线计算变形，之后再按轧件实际变形验算孔型充满程度。按轧件几何对角线计算菱形孔高与宽。设，；菱形孔几何高度，则,第1孔型（矩形箱孔

33、型）,第3孔型（菱形孔型）,计算菱形孔实际高度和槽口宽度 设菱形孔顶角圆弧半径R13mm，辊缝s8mm，则,计算第4孔（对角方孔）孔型尺寸，设R12mm；s8mm，则,验算方轧件在菱形孔型中的充满度：菱形孔来料高度H2和宽度B2为,此时，轧件在菱形孔轧后实际宽度b3为,轧件宽度b3小于bk3，其充满度为105.7/106.30.99。验算菱形轧件在第4孔型中轧制时充满程度：,第4孔型轧件轧后宽度比槽口宽度小，其充满程度为75.4/760.99，故前面设定的菱形孔型尺寸是合适的。,设h529mm，则轧件在第5孔型轧后的轧件宽度为,验算轧件在第6孔型的充满程度：计算第6孔型（对角方孔）尺寸，设R7

34、mm，s5mm,则,轧件在第6孔中实际宽度为,轧件宽度比bk6小1.4mm，此时孔型的充满程度为46.4/48.20.96，故认为六角形孔型设计是合格的。,取，设，则轧件在第7孔型的轧后宽度为,验算轧件在第8孔型中充满程度：计算第8孔型尺寸，设R5mm，s4mm，则,第5孔型（六角孔型）,第7孔型（椭圆孔型）,轧件在第8孔型中的实际宽度为,轧件宽度比bk8大0.1mm，一般来说应小于bk8，但大的数值很小，故可以认为椭圆孔设计是合适的。否则需要重新设定椭圆高度，重复以上设计步骤，直到第8孔型的轧件宽度小于bk8，但孔型充满程度又不宜小于95为止。,第9孔型设计方法与步骤同第7孔型，其结果为：h

35、913mm，b935mm。以上各中间孔型仅计算了轧件的高与宽，而相应孔型尺寸计算可按各延伸孔型构成方法进行，此处略去。,第9孔型（椭圆孔型）,13 B.K斯米尔诺夫方法,.斯米尔诺夫法利用总功率最小的变分原理得到轧件在简单断面孔型中轧制时宽展公式,宽展系数，b/B；A 轧辊转换直径，AD*/H1；ao 轧件轧前的轴比，aoH0/B0；ak 孔型轴比，akBk/H1；压下系数的倒数，h/H（h、H为轧后和轧前轧件高度）；0 轧件在前一孔型中的充满程度，0B1/Bk（B1为前一孔型中轧件宽度）；摩擦系数，可查表得；箱型孔型侧壁斜度；c0、c7 与孔型系统有关的常数，可查表得，对箱形孔型c70.36

36、2，其他孔型c7 0。延伸孔型D*、H1、Bk 的表示方法见下图,计算实例,（1）第1孔型（箱形孔型）,设第1道轧件温度为1150，则0.6，取 0.2，则,第1道轧后轧件宽度为,验算轧件在第2孔型中充满情况：第2孔型的计算参数为,0.6；0.2,轧件宽度比应得宽度小0.3 mm，故H170 mm是合适的。,设H170 mm，则,2）第3孔型（菱形孔型）,验算轧件在第4孔型中的充满情况,设菱形孔型的长轴为,则菱形孔型的实际高度为,取00.85，0.6，则41.027，B471.1 mm第4孔型的BK76 mm，B4/BK0.94，故第3孔型的设计是合适的。,设H374 mm，ak1.6，00.

37、85，0.6,来料实际高度和宽度为：H2B21.41a20.83R1.41770.831596.2,（3）第5孔型（六角孔型）,取ak3.0，0.8 则51.319，B579 mm验算轧件在第6孔型中的充满情况,a079/302.633,取00.9，0.8 则61.443，B643.3 mm该孔型槽口宽度为47.8 mm，B6/BK60.91，设计是合理的。,（4）第7孔型（椭圆孔型）,取ak3.0，0.9 则71.508，B756.6mm验算轧件在第8孔型中的充满情况,a056.6/202.83,取00.9，0.9 则81.282，B825.6 mm25.6 mmBK830.1 mm，且25

38、.6/30.10.85。为改善第8孔型的充满度，取H721 mm，B756 mm。,设H530 mm，则,设H720 mm，则,（5）第9孔型（椭圆孔型）,巴赫契诺夫公式,根据前滑动，后滑动及宽展功得分布尔导出得理论公式,或,轧前轧件平均高度,轧后轧件平均高度,D0轧辊轧环直径,f摩擦系数,c系数 钢辊c=1,铁辊c=0.8 t轧制温度,实践证明,时精度高,第9孔型设计方法与第7孔型相同，其结果为H913 mm，B935 mm。,一.乌萨托夫斯基公式,相对宽展系数（b,B为轧后和轧前轧件的宽度）,相对宽展指数,压下系数的倒数(h,H为轧后和轧前轧件的高度),轧件断面形状系数,辊径系数,二.孔型

39、中宽展的计算,孔型轧制中的特点，高度压下量不均匀，因此应用平辊的公式时，其中涉及高度的参数都用平均值代替：如c,p1Dkc即：,14 乌萨托夫斯基方法,平均高度的求法,面积法,平均高度系数法,对角方m=0.5,方箱m=1,菱形m=0.5,圆m=0.785,椭圆m0.7,倒菱m=0.5,扁孔m=0.960.99,六角m=0.70.88,注：有m值的用平均高度系数法求解高度 没有m值的形状用面积法求解,3.乌萨托夫斯基方法的应用,例：轧机4002/2505上轧制15圆钢，方坯a0=100的延伸孔型设计,解：,第一孔型（K12孔）矩形孔型,H0,B0,h1,b1,K12,K11,取箱形孔型的平均高度

40、系数m=0.96H1=68Hc0=a0m=1000.96=96B0=a0=100Hc1=mH1=0.9668=65.3,验算轧件在第二孔型中的充满情况,进一步计算，得到,第三孔（K10孔）菱形孔型,K10孔,h3,b3,取菱形孔型的平均高度系数m=0.5H3=74H2=B2=a2*1.414=108.8Hc2=mH2=108.80.5=54.4Hc3=mh3=0.574=37,进一步计算，得到,验算轧件在第四孔型中的充满情况,取菱形孔的长轴为b:,则菱形孔的实际高度为 hk3:,第四轧后高度：b4=4hk3=1.04469.4=72.4,故合适,第5孔型（K8孔）六角孔型,来料为方，取来料的平

41、均高度系数m1=0.96,六角孔m2=0.8设h5=30mm,则来料高度 H4=B4=a4=60mm则Hc4=m1H4=0.9660=57.6mmHc5=m2h5=0.830=24mm,轧件横断面：,验算轧件在第6孔型中地充满情况：,第6孔型的槽口宽度为（s=5)R=7mm,第6孔型的轧件面积,第6空型轧件的平均高度,B6BK6,见B6/BK6=0.92,故认为设计是合理的。,第7孔型（K6孔）椭圆孔型,设来料的平均高度系数m1=0.96，椭圆孔型的平均高度系数m2=0.7，h7=20mm，则,验算轧件在第8 孔型中的充满情况：R=5,S=4,此时，B8/BK8=0.96,故认为设计是合理的。,第9孔型与第10孔型同上述方法。,巴赫契诺夫公式,根据前滑动，后滑动及宽展功得分布尔导出得理论公式,或,轧前轧件平均高度,轧后轧件平均高度,D0轧辊轧环直径,f摩擦系数,c系数 钢辊c=1,铁辊c=0.8 t轧制温度,实践证明,时精度高,