第一章-孔型設計的基本知識講解課件

《型鋼孔型設計》2013年2月《軋鋼工藝》之專業(yè)方向:軋制主講:《型鋼孔型設計》2013年2月《軋鋼工藝》之專業(yè)方向:軋制主

課程性質(zhì)：本課程是材料成型與控制工程本科專業(yè)學生重要的專業(yè)方向課之一，為軋制方向的學生所開設。通過本課程的學習，使學生理解并掌握型鋼孔型設計的概念、原理和方法，能根據(jù)生產(chǎn)工藝要求選定孔型系統(tǒng)、計算孔型并確定孔型參數(shù)。要求學生學會型鋼孔型設計方法并能借助計算機進行有關方面的設計。授課學時：46考核方式：考查，平時30%+期末70%參考教材：徐春等.型鋼孔型設計.北京：化學工業(yè)出版社，2008.10趙松筠等.型鋼孔型設計（第二版）.北京：冶金工業(yè)出版社，2005.8課程簡介課程性質(zhì)：本課程是材料成型與控制工程本科專業(yè)學生重要的專主要內(nèi)容孔型設計基本知識：掌握孔型設計的內(nèi)容與要求，掌握孔型設計的原則和步驟，掌握孔型的分類，掌握孔型的組成和各部分的作用，掌握孔型在軋輥上的配置。延伸孔型設計：了解延伸孔型系統(tǒng)的概念及作用，掌握箱形孔型系統(tǒng)、橢圓—方型系統(tǒng)、橢圓—圓孔型系統(tǒng)，了解菱—方孔型系統(tǒng)、六角—方孔型系統(tǒng)、菱—菱孔型系統(tǒng)、橢圓—立橢圓孔型系統(tǒng)，了解無孔型軋制、混合孔型系統(tǒng)，掌握延伸孔型的設計方法。三輥開坯機的孔型設計：了解三輥開坯機的孔型設計概念，掌握壓下規(guī)程的制定，掌握孔型在軋輥上的配置及孔型尺寸的確定。型鋼孔型設計：了解成品孔型設計的一般問題，掌握圓鋼、方鋼、扁鋼及角鋼孔型設計，了解異型孔型中金屬變形的特點，掌握工字鋼孔型設計、連軋機孔型設計。熱切分軋制：了解熱切分軋制概念，掌握切分軋制方法及應用，了解切分孔型設計的特點。導位裝置的設計：了解導衛(wèi)裝置作用，掌握橫梁、衛(wèi)板、導板、夾板、導板箱、圍盤以及滾動導衛(wèi)裝置的作用及設計方法。主要內(nèi)容孔型設計基本知識：掌握孔型設計的內(nèi)容與要求，掌握孔型第一章孔型設計基本知識內(nèi)容簡介本章講述型鋼孔型設計的基本概念、設計程序、孔型及其分類、孔型的組成及各部分的作用和孔型在軋輥上的配置等內(nèi)容。學習目的與要求掌握孔型設計的內(nèi)容與要求掌握孔型設計的原則和步驟掌握孔型的分類掌握孔型的組成和各部分的作用掌握孔型在軋輥上的配置教學重點與難點重點：孔型設計內(nèi)容及要求、設計程序、孔型組成及其作用、在軋輥上的配置。難點：孔型在軋輥上的配置。第一章孔型設計基本知識內(nèi)容簡介第一章孔型設計基本知識§1.0緒論鋼軌鋼板樁型鋼棒材線材中厚板熱軋薄板熱軋帶鋼冷軋帶鋼冷軋鋼板鍍層鋼板無縫鋼管鋼鐵產(chǎn)品的生產(chǎn)第一章孔型設計基本知識§1.0緒論鋼軌鋼板樁型鋼棒材線材第一章孔型設計基本知識§1.0緒論特殊斷面型鋼復雜斷面型鋼簡單斷面型鋼產(chǎn)品的種類第一章孔型設計基本知識§1.0緒論特殊斷面型鋼復雜斷面型第一章孔型設計基本知識§1.0緒論孔型軋制生產(chǎn)型鋼第一章孔型設計基本知識§1.0緒論孔型軋制生產(chǎn)型鋼第一章孔型設計基本知識孔型設計內(nèi)容孔型設計不僅包括生產(chǎn)簡單斷面型鋼、線材、異型斷面和各種特殊型鋼等的工具設計，同時也包括生產(chǎn)鋼坯如初軋坯、板坯和管坯的工具設計。因此幾乎所有鋼材的生產(chǎn)都涉及到孔型設計。特別是孔型設計對軋機生產(chǎn)率、成材率、能耗、產(chǎn)品質(zhì)量、設備的使用期限、各種消耗、產(chǎn)品成本與生產(chǎn)的勞動強度等等都有非常密切的關系?！?.0緒論第一章孔型設計基本知識孔型設計內(nèi)容§1.0緒論第一章孔型設計基本知識孔型設計發(fā)展歷史1686年用階梯輥軋出既定尺寸的棒材涉及了孔型設計；1728年軋制了圓鋼；l747年軋制了異型鋼；1800年軋制了角鋼；1849年生產(chǎn)了工字鋼；1857年生產(chǎn)了重軌；l873年生產(chǎn)了槽鋼；1903年才出現(xiàn)有關孔型設計的專著；1933年蘇聯(lián)開始發(fā)表孔型設計的專著。其中，1953年以前出版的孔型設計專著，都以經(jīng)驗為基礎?！?.0緒論第一章孔型設計基本知識孔型設計發(fā)展歷史§1.0緒論第一章孔型設計基本知識孔型設計方法平均高度法，是根據(jù)軋前軋件斷面面積和孔型面積除以寬度，即將軋件或孔型簡化為矩形，根據(jù)計算軋矩形件展寬的方法確定寬展量，再乘以考慮坯料和孔型形狀影響的系數(shù)。外接矩形法，是將非方或矩形軋件斷面，在其上下畫出水平線，在其左右畫垂直線，形成與軋件周邊相切的外接矩形，按軋矩形件計算寬展，再考慮坯料和孔型形狀的影響。§1.0緒論第一章孔型設計基本知識孔型設計方法§1.0緒論第一章孔型設計基本知識孔型設計方法相似軋件法，是將非方形或矩形軋件斷面簡化為面積相等，高寬比相同的矩形或方形，按矩形件計算展寬，再考慮坯料與孔型形狀的影響。等效軋件法，外接矩形法相類似，但軋件高度取外接矩形高度和平均高度法高度的平均值，等效軋件的寬度為坯抖和孔型在軋制狀態(tài)中的最大寬度，然后再考慮坯料與孔型形狀的影響。§1.0緒論第一章孔型設計基本知識孔型設計方法§1.0緒論第一章孔型設計基本知識孔型設計方法移動體積法，根據(jù)軋制過程被壓下的金屬體積向縱橫方向流動的數(shù)量與其變形阻力成反比的關系，按軋前軋件形狀與孔型形狀和尺寸確定軋件變形后的形狀和尺寸。能量法，利用能量定律和最小變形功或總功率最小的變分原理，在已知變形條件下確定縱橫變形與力能參數(shù)。有限元法§1.0緒論第一章孔型設計基本知識孔型設計方法§1.0緒論第一章孔型設計基本知識孔型設計的發(fā)展多槽切分軋制少道次或單道次軋制異型鋼的技術無孔型軋制技術多輥孔型軋制§1.0緒論第一章孔型設計基本知識孔型設計的發(fā)展§1.0緒論第一章孔型設計基本知識基本概念孔型設計：將鋼錠或鋼坯在兩個或兩個以上帶軋槽軋輥中經(jīng)若干道次軋制變形，以獲得所需的斷面形狀、尺寸和性能的產(chǎn)品，為此而進行的設計、畫圖和計算等工作。軋槽：熱軋型鋼時，往往把軋輥車削成用來軋制軋件的環(huán)形溝槽和凸臺，通常把它們稱為軋槽。軋制面：通過兩個或兩個以上軋輥軸線的垂直平面稱為軋制面。孔型：兩個或兩個以上軋輥的軋槽，或者一個軋輥的軋槽與另一個軋輥的凸臺對合起來時在軋制面上所形成的孔口叫做孔型。輥環(huán)：沿軋輥軸線方向用來把軋槽與軋槽分開的軋輥輥身部分?！?.1孔型設計的內(nèi)容與要求第一章孔型設計基本知識基本概念§1.1孔型設計的內(nèi)容與要第一章孔型設計基本知識設計內(nèi)容斷面孔型設計根據(jù)坯料和成品的斷面形狀、尺寸及對產(chǎn)品性能的要求，選擇孔型系統(tǒng)，計算軋制道次；分配各道次變形量；確定各孔型形狀和計算各孔型的尺寸。配輥根據(jù)設計出的斷面孔型，確定各孔型在每個機架上的配置方式及其在軋輥上的位置，即把設計好的斷面孔型合理地配置在各架軋機的軋輥上?！?.1孔型設計的內(nèi)容與要求第一章孔型設計基本知識設計內(nèi)容§1.1孔型設計的內(nèi)容與要第一章孔型設計基本知識設計內(nèi)容配輥

在軋輥上配置孔型時要保證做到以下幾點：產(chǎn)品有最好的質(zhì)量；軋制節(jié)奏時間最短，能獲得較高的產(chǎn)量；軋輥具有足夠的強度；軋件能順利軋制，工人操作方便。導衛(wèi)裝置設計為了保證軋件能夠按照所要求的狀態(tài)順利地出入孔型，或者使軋件能在進孔型前或出孔型后產(chǎn)生一定的變形、矯直和翻轉(zhuǎn)，所以必須正確地設計與計算導衛(wèi)裝置。§1.1孔型設計的內(nèi)容與要求第一章孔型設計基本知識設計內(nèi)容§1.1孔型設計的內(nèi)容與要第一章孔型設計基本知識設計要點孔型設計的首要任務就是選擇合適的孔型系統(tǒng)。孔型設計的重要問題就歸結為壓下系數(shù)、延伸系數(shù)、寬展系數(shù)的確定和計算以及孔型具體尺寸的確定。孔型設計是一門實踐性很強的科學。既是復雜的，又是簡單的?？仔驮O計的主要問題歸結為三點：孔型系統(tǒng)的選擇孔型軋制變形參數(shù)的計算孔型尺寸的確定§1.1孔型設計的內(nèi)容與要求第一章孔型設計基本知識設計要點§1.1孔型設計的內(nèi)容與要第一章孔型設計基本知識設計要求獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品成品的斷面幾何形狀正確；斷面尺寸精確；軋件表面光潔；殘余應力小，金相組織和機械性能良好。軋機產(chǎn)量高一般情況是軋制道次數(shù)愈少愈好；選擇合理的孔型系統(tǒng)，使操作順利，減少間隙時間，可提高軋機作業(yè)率；孔型的負荷分配合理，減少各孔型磨損的不均勻性，以使換輥的次數(shù)最少，也可保證軋機作業(yè)率高?！?.1孔型設計的內(nèi)容與要求第一章孔型設計基本知識設計要求§1.1孔型設計的內(nèi)容與要第一章孔型設計基本知識設計要求產(chǎn)品的成本低

金屬消耗在成本中起主要作用。基本措施是按負偏差軋制，減少切損和降低廢品率。軋輥的消耗與孔型設計有著密切的關系。合理設計孔型，減少軋輥磨損。電能消耗與孔型設計有著密切的關系。減少電能消耗的基本措施是使變形均勻，變形量分配合理，孔型配置正確，孔型形狀和孔型系統(tǒng)選擇合理?！?.1孔型設計的內(nèi)容與要求第一章孔型設計基本知識設計要求§1.1孔型設計的內(nèi)容與要第一章孔型設計基本知識設計要求勞動條件好、勞動強度小在進行孔型設計時應使軋制穩(wěn)定、軋制順利、操作方便、便于調(diào)整，以改善勞動條件；還應考慮軋制過程易于實現(xiàn)機械化和自動化，以減輕勞動強度。適應車間的設備條件設計出來的孔型必須適應車間各設備的性能及其布置?！?.1孔型設計的內(nèi)容與要求第一章孔型設計基本知識設計要求§1.1孔型設計的內(nèi)容與要第一章孔型設計基本知識基本原則①孔型系統(tǒng)合理。選擇合理的孔型系統(tǒng)是極為重要的，它不僅影響到鋼材的質(zhì)量和產(chǎn)量，而且有時還影響到能否軋出成品。②合理分配道次延伸系數(shù)。充分利用鋼的高溫塑性，把大的變形量和不均勻變形盡量集中在前幾道次，然后順軋制程序逐漸減小變形量。③采用形狀簡單的孔型，專用孔型數(shù)量要適當。④道次數(shù)、翻鋼程序及其次數(shù)要合理。⑤軋件在孔型中的狀態(tài)應穩(wěn)定或力求穩(wěn)定。⑥生產(chǎn)多品種的型鋼軋機，孔型的共用性應廣些。⑦要便于軋機調(diào)整。§1.2孔型設計的基本原則與設計程序第一章孔型設計基本知識基本原則§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則與設計程序選擇合理的孔型系統(tǒng)確定坯料尺寸與軋制道次各道次變形量的分配確定軋件的斷面形狀和尺寸確定孔型的形狀和尺寸繪制配輥圖進行校核軋輥附件設計孔型設計基本條件儲備第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則與設計程序1.孔型設計基本條件儲備其內(nèi)容包括產(chǎn)品的斷面形狀、尺寸、偏差要求、鋼種、表面狀態(tài)、金相組織及機械性能等。必要時還應了解用戶要求、產(chǎn)品使用情況等。1.產(chǎn)品的技術條件2.原料條件3.車間設備條件掌握已有的鋼錠或鋼坯的斷面形狀和尺寸，或者是按照孔型設計的要求重新選定原料的規(guī)格。軋機布置、機架數(shù)、輥徑、輥身長度、軋制速度、電機能力、加熱爐、移鋼和翻鋼設備、工作輥道和延伸輥道、延伸臺、剪機或鋸機性能以及車間平面布置情況等4.收集有關工藝資料包括選用何種孔型系統(tǒng)，延伸系數(shù)在什么范圍以及生產(chǎn)該產(chǎn)品的難點及存在的問題等。第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則與設計程序2.選擇合理的孔型系統(tǒng)在設計孔型之前，應該了解生產(chǎn)類似產(chǎn)品所使用的孔型系統(tǒng)、軋制情況及其存在的問題，做為考慮新產(chǎn)品孔型設計的依據(jù)之一。應該了解在其他軋機上生產(chǎn)該產(chǎn)品的孔型系統(tǒng)、軋制情況及存在的習題。同時還應盡量考慮能夠與軋制其它產(chǎn)品共用所選擇的孔型系統(tǒng)，以減少換輥時間、提高作業(yè)率和減少軋輥儲備量。產(chǎn)量要求不高的軋機上應采用共用性大的孔型系統(tǒng)，這樣可以減少換輥次數(shù)及軋輥的儲備量專業(yè)化較高的軋機上應盡量采用專用的孔型系統(tǒng)，可以排除其他產(chǎn)品的干擾并使產(chǎn)量提高新產(chǎn)品

舊產(chǎn)品

多種產(chǎn)品

單一產(chǎn)品在上述基礎上，認真地進行科學分析，擬定出幾種可能的軋制方案，反復分折比較各種方案的優(yōu)缺點，最后確定出最為合理的孔型系統(tǒng)。第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則與設計程序3.坯料尺寸的確定從坯料到成品應具有一定的壓縮比，并能使終軋溫度控制在工藝規(guī)程要求的范圍內(nèi)，以保證成品的組織和性能要求。這對于用鋼錠直接軋制成材、小型軋機或合金鋼軋制尤為重要。普通三輥或二輥車間粗軋機或開坯機，若坯料斷面尺寸選用過大，將因軋輥的切槽深度太深而影響軋輥強度和咬入能力，導致軋制道次增加。因此，坯料斷面高度H0與粗軋機軋輥名義直徑D0須保持一定的比之：K=H0/D0。工、槽鋼：進入第一個變形孔（切入孔）的鋼坯高度應等于成品腿高1.6~2.2倍，以保證工、槽鋼腿部受到良好的加工和腿長；其寬度應等于成品寬度減去各孔的寬展量，但各孔寬展不宜取得過大，以免將腿拉短。選用坯料斷面尺寸和長度應考慮加熱爐、冷床等輔助設備允許坯料或成品的長度以及各設備之間的距離，以免生產(chǎn)時相互干擾。對于線材軋機為了增大盤重，應在允許的范圍內(nèi)盡量增大坯重。壓縮比

軋機金屬成型

附屬設備角鋼：鋼坯輪廓尺寸應能將角鋼斷面包容進去。重軌：最好采用高而扁的鋼坯，使軌底部分在各帽形孔內(nèi)受到良好的加工，這樣有利于改善軌底的質(zhì)量；在軋制扁鋼時，鋼坯的邊長與扁鋼的寬度應保持一定的比例。選對于多品種型鋼車間，要考慮盡量減少鋼坯的規(guī)格，以減少連鑄車間模具數(shù)量和換模次數(shù)。

多品種車間第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序

§1.2孔型設計的基本原則與設計程序3.總軋制道次數(shù)的確定變形量表示方法絕對壓下量法延伸系數(shù)法壓下系數(shù)法第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序

§1.2孔型設計的基本原則與設計程序3.總軋制道次數(shù)的確定絕對壓下量法（初軋機、開坯機）總壓下量平均壓下量最大壓下量β—寬展系數(shù)β=0.15～0.25H0、h—軋制前、后軋件高度B0、b—軋制前、后軋件寬度成品第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序

§1.2孔型設計的基本原則與設計程序3.總軋制道次數(shù)的確定延伸系數(shù)法（大部分型鋼）總延伸系數(shù)平均延伸系數(shù)第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序

§1.2孔型設計的基本原則與設計程序3.總軋制道次數(shù)的確定延伸系數(shù)法（舉例）例：702→φ7.5㎜，在φ400/φ250軋機上軋制?？扇?8，19道次，根據(jù)布置方式兩列，所以取偶數(shù)18道。如果有幾種鋼坯尺寸可以任意挑選時，應根據(jù)軋機的具體情況選擇最適合的軋制道次，然后根據(jù)鋼坯的橫斷面積：F0鋼坯的邊長為：根據(jù)鋼坯邊長選擇與其接近的鋼坯尺寸第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序

§1.2孔型設計的基本原則與設計程序3.總軋制道次數(shù)的確定壓下系數(shù)法（扁鋼）總壓下系數(shù)平均壓下系數(shù)第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序

§1.2孔型設計的基本原則與設計程序4.各道次變形量的分配考慮的條件金屬的塑性咬入條件軋輥強度電機能力孔型磨損金屬的塑性一般不成為限制道次變形量的因素，但對于某些合金鋼錠，在未加工前其塑性較差，因此要求前幾道次的變形量要小些。前幾道次的變形量主要受到咬入條件的限制，因為此時軋件斷面大、溫度高，軋件表面長附著氧化鐵皮的等。故軋輥切槽較深，摩擦系數(shù)較小，前幾道次的變形量常受到咬入條件的限制。將直接影響軋機的表面質(zhì)量、換輥次數(shù)和連軋前后孔的銜接，因此為了保證成品表面質(zhì)量，一般成品孔型和成品前孔的變形量要小些，以減小孔型的磨損程度和磨損速度。

在多列機架橫列式型鋼軋機上，由于各機架的換輥周期不一樣，因此有時前面1~2架的第一孔型和最后一孔型的延伸系數(shù)也應取的略小些，以使換輥后軋制情況正常。軋槽深時需要考慮軋輥強度。前幾道次坯料面積加大，雖然延伸系數(shù)不大，但軋件斷面減縮量較大，軋制負荷較大，需考慮到電機能力，尤其在橫列式軋機上同時過鋼根數(shù)受限制時要使各道次的負荷均勻。還要考慮軋制過程中軋制條件（溫度、張力、速度等）的變化，引起軋件機械性能的變化，影響到軋機的負荷，所以應在準確估計軋件條件變化的基礎上，要留有余地的分配變形量。成型條件各孔型的型式與成形要求不同，其變形量也不同，因此在具體分配時應根據(jù)選擇的孔型系統(tǒng)合理分配各道次變形量。第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序

§1.2孔型設計的基本原則與設計程序4.各道次變形量的分配確定的原則軋件溫度高，金屬的塑性、軋輥強度和電機能力不成為限制因素，而爐生氧化鐵皮和咬入條件成為限制變形量的主要因素，一般取較大值隨著爐生氧化鐵皮的剝落，咬入條件得到改善，而此時軋件溫度降低不多，故變形系數(shù)可不斷增加，并達到最大值隨著軋制過程繼續(xù)進行，軋件斷面面積逐漸減小，軋件溫度降低，變形抗力增加，軋輥強度和電機能力成為限制變形量的主要因素，因此變形系數(shù)降低最后幾道中，為了減少孔型磨損，保證成品斷面形狀和尺寸精確度，應采用較小的變形系數(shù)在連軋機上，由于軋制速度較快，軋件溫度變化較小，所以各道的變形系數(shù)可取相等或相近。

第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序

§1.2孔型設計的基本原則與設計程序4.各道次變形量的分配延伸系數(shù)分配的校核在各個道次的延伸系數(shù)被確定之后，要用其連乘積進行校核。若其連乘積等于總延伸系數(shù)，說明確定的各道次的延伸系數(shù)是合理的；若其連乘積不等于總延伸系數(shù)，說明確定的各道次延伸系數(shù)不合理，此時須調(diào)整各道次的延伸系數(shù)，使其連乘積等于總延伸系數(shù)。第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序

§1.2孔型設計的基本原則與設計程序5.確定軋件的斷面形狀和尺寸根據(jù)各道延伸系數(shù)確定各道次軋件橫斷面面積，然后按照軋件橫斷面面積及其變形關系確定軋件斷面形狀和尺寸。在一定的斷面形狀和尺寸的孔型中，能夠得到相應斷面形狀和尺寸的軋件。前者是手段，后者是目的。因此，要根據(jù)各道次軋件的斷面形狀和尺寸，確定相應道次的孔型形狀和尺寸，并繪制孔型圖。應當指出，在實際設計中，孔型設計者往往不是根據(jù)軋件尺寸確定孔型尺寸及構成孔型，而是根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)直接確定孔型尺寸和構成孔型的。在設計孔型時，通常是逆軋制道次進行設計。但有時是順軋制程序進行設計或從中間道次開始設計。6.確定孔型的形狀和尺寸第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序

§1.2孔型設計的基本原則與設計程序8.進行校核通常校核內(nèi)容：咬入條件、軋輥強度、電動機負荷、軋件在孔型中的充滿情況及穩(wěn)定性等。7.繪制配輥圖把設計出的孔型按一定規(guī)則配置在軋輥上，并繪制配輥圖。第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序

§1.2孔型設計的基本原則與設計程序9.軋輥附件設計根據(jù)孔型圖和配輥圖設計導衛(wèi)、檢測樣板等輔件并繪圖。

導衛(wèi)裝置作用：使軋件正確送入孔型，并使軋件出軋輥時能以正確的方向向前運動，以防止軋件扭轉(zhuǎn)、旁串、甚至纏輥。導衛(wèi)裝置有時還能起自動翻鋼和調(diào)整作用，使軋制過程正常進行。

導衛(wèi)裝置設計與安裝的好壞，對產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量有很大的影響，是型鋼生產(chǎn)中重要的一環(huán)。第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識

§1.3孔型的分類按形狀分簡單斷面（方、圓、扁）異形斷面（工、槽、H等）第一章孔型設計基本知識§1.3孔型的分類按形狀分簡單斷面第一章孔型設計基本知識

§1.3孔型的分類按用途分延伸孔型預軋孔型成品前孔成品孔開坯孔、粗軋孔或壓縮孔主要任務：把方形或矩形的大斷面鋼錠或鋼坯軋成小斷面的方坯或板坯，使軋件的斷面面積縮小，長度增加。毛軋、荒軋、造型或成形孔主要任務：繼續(xù)減少軋件斷面積的同時，使軋件斷面形狀逐漸成為與成品相似的雛形。一般用于復雜斷面型鋼。精軋前孔或K2孔，指成品孔型前面的一個孔型。主要任務：保證成品孔能夠軋出合格的產(chǎn)品。精軋孔、K1孔，最后一個孔型形狀和尺寸主要取決于軋件熱狀態(tài)下的斷面形狀和尺寸。考慮熱膨脹的存在，成品孔型的形狀和尺寸與常溫下成品鋼材的形狀和尺寸略有不同。為延長成品孔壽命，成品孔尺寸按成品的負公差或部分負公差設計。第一章孔型設計基本知識§1.3孔型的分類按用途分延伸孔型第一章孔型設計基本知識

§1.3孔型的分類按開口位置分開口孔型閉口孔型半開（閉）孔對角開口孔孔型輥縫在孔型周邊之內(nèi)，其水平輥縫一般位于孔型高度中間?？仔洼伩p在孔型周邊之外通常稱為控制孔型，其輥縫常處在孔型的頂部或底部孔型的輥縫位于孔型的對角線。如左邊的輥縫在孔型的下方，則右邊的輥縫就在孔型的上方第一章孔型設計基本知識§1.3孔型的分類按開口位置分開口第一章孔型設計基本知識孔型組成

§1.4孔型組成及各部分作用輥縫：在型鋼軋機上，同一孔型兩側(cè)的上下軋輥兩個輥環(huán)之間的距離常叫做輥縫。

側(cè)壁斜度：指孔型側(cè)壁對軋輥軸線垂直線的傾斜程度。

圓角：位于孔型內(nèi)的稱內(nèi)圓角，外的為外圓角。

輥環(huán)：沿軋輥軸線方向用來把軋槽與軋槽分開的軋輥輥身部分

鎖口：閉口孔型中用來隔開孔型與輥縫的兩軋輥間的縫隙外圓角側(cè)壁斜度輥縫內(nèi)圓角槽底寬度槽口寬度孔型高度第一章孔型設計基本知識孔型組成§1.4孔型組成及各部分作第一章孔型設計基本知識

§1.4孔型組成及各部分作用孔型各部分作用輥縫輥縫作用①補償軋輥的彈跳值，保證軋后軋件高度；同時軋輥空轉(zhuǎn)時，防止兩軋輥輥環(huán)間發(fā)生接觸摩擦。輥縫S=軋輥空轉(zhuǎn)時上下輥環(huán)間的縫隙L+輥跳值c②簡化軋機調(diào)整：軋制時由于軋件溫度的變化和孔型設計不當，需要用調(diào)整軋輥的方法來糾正，這就要求孔型具有一定大小的輥縫。③在不改變輥徑的條件下，增大輥縫可減少軋槽切入深度，相應地增加了軋輥強度，增加軋輥重車次數(shù)，延長軋輥使用壽命。第一章孔型設計基本知識§1.4孔型組成及各部分作用孔型各第一章孔型設計基本知識

§1.4孔型組成及各部分作用孔型各部分作用輥縫輥縫作用④提高孔型的共用性：在開坯孔型中使用較大的輥縫，可用調(diào)整輥縫的辦法，從同一個孔型中軋出斷面尺寸不同的軋件，減少換輥次數(shù)，提高了軋機作業(yè)率。

⑤補償軋槽的磨損：在軋制過程中由于孔型磨損而使孔型高度增加，為保持孔型原有高度，可通過減小輥縫的方法來達到。

輥縫值的大小取決于機架構造、軋制壓力的大小以及孔型的用途。對于延伸孔型，在不影響軋件斷面形狀和軋制穩(wěn)定性的條件下，輥縫值愈大愈好。在接近成品孔型的幾個孔型中，其輥縫值不能太大，否則就會影響軋件的斷面形狀。當軋制異型斷面型鋼時，輥縫值不應大于孔型的最小高度，以便保護軋槽。

輥縫值應大于軋機的彈跳值。輥縫S≥彈跳值+調(diào)整值+磨損量第一章孔型設計基本知識§1.4孔型組成及各部分作用孔型各第一章孔型設計基本知識

§1.4孔型組成及各部分作用孔型各部分作用輥縫輥縫取值(1)經(jīng)驗數(shù)據(jù)(2)經(jīng)驗公式第一章孔型設計基本知識§1.4孔型組成及各部分作用孔型各第一章孔型設計基本知識

§1.4孔型組成及各部分作用孔型各部分作用側(cè)壁斜度定義(1)側(cè)壁角：孔型側(cè)壁與軋輥軸線的垂直線成的角，用ψ表示。(2)側(cè)壁斜度

:孔型的側(cè)壁相對軋輥軸線的垂直線的傾斜程度稱之為側(cè)壁斜度，用y表示。表示方法通常用側(cè)壁角的正切表示：或用百分數(shù)表示第一章孔型設計基本知識§1.4孔型組成及各部分作用孔型各第一章孔型設計基本知識

§1.4孔型組成及各部分作用孔型各部分作用側(cè)壁斜度作用①能使軋件易于正確地進入孔型。②使軋件易于脫槽，減少纏輥事故。③重車軋輥時可減少車削量，延長軋輥的使用壽命。④加大變形量。⑤孔型具有共用性。缺點：斜度過大也會使軋件斷面形狀“走樣”。因為側(cè)壁斜度小有利于夾持軋件，其側(cè)面加工良好，斷面形狀比較規(guī)整。

當磨損量a一定時，ψ角愈大，軋輥重車量就愈少；反之，軋輥重車量就大?？仔蛡?cè)壁斜度影響軋輥車削量和軋輥使用壽命。例題第一章孔型設計基本知識§1.4孔型組成及各部分作用孔型各第一章孔型設計基本知識

§1.4孔型組成及各部分作用孔型各部分作用側(cè)壁斜度取值側(cè)壁斜度與孔型的用途、產(chǎn)品的公差范圍以及其他一些因素有關，一般取：【例題】：箱形孔的槽底寬度Bk=205mm，槽口寬度bk=235mm，軋槽深度hp=27mm，試求其孔型的側(cè)壁斜度？

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§1.4孔型組成及各部分作用孔型各部分作用圓角內(nèi)圓角作用①防止軋件角部溫度急劇冷卻，因溫差造成軋件角部開裂和孔型急劇磨損。②改善軋輥強度，防止孔型的尖角部分應力集中使軋輥斷裂。③可以調(diào)整孔型的展寬余地，防止產(chǎn)生耳子（如菱形軋件翻鋼進入方孔軋制時）。④通過改變圓角尺寸，可以改變孔型的實際面積和尺寸，以調(diào)整軋件在孔型中的變形量和充滿度。

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§1.4孔型組成及各部分作用孔型各部分作用圓角外圓角作用①當軋件進入孔型不正時，外圓角能防止軋件的一側(cè)受輥環(huán)切割，即防止刮鐵絲的現(xiàn)象發(fā)生；②保證軋件在孔型中過充滿不大的情況下形成鈍而厚的“耳子”，使“耳子”處避免有尖銳的折線，因而軋件入下一孔型內(nèi)繼續(xù)軋制時不會形成折迭；③對于異型斷面孔型，增大外圓角半徑r可使軋輥的應力集中減小，從而增加軋輥的強度。在軋制某些簡單斷面型鋼時，其成品孔型的外圓角半徑可取小些，甚至為零。

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§1.4孔型組成及各部分作用孔型各部分作用鎖口作用控制軋件斷面形狀便于閉口孔型調(diào)整設計原則相鄰孔型鎖口要上、下交替，防止飛翅，鎖口要大于孔型軋不同厚度時的調(diào)整量。當幾種厚度或高度軋件共用同一孔型時，為防止軋制厚或高的軋件時孔型之間與輥縫相接，鎖口高度m=r1+a

。式中：r1為輥環(huán)的圓角半徑，mm；a為鎖口直線度高度調(diào)整量，包括軋制厚或高規(guī)格，一般為2~8mm

。

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§1.4孔型組成及各部分作用孔型各部分作用孔型寬度

為了使孔型側(cè)壁在咬入時能有夾持軋件的作用，這時設計時往往使槽底寬度bk小于孔軋件的寬度B，即使入孔軋件的寬度B相當于側(cè)壁的直線段與槽底半徑r的圓弧相切處的寬度。其數(shù)值一般為：

立箱孔：bk=（0.95~1.0）B

扁箱形孔：bk=（0.98~1.0）B槽口寬度Bk主要取決于孔中的寬展量，應比軋件的寬度大一些，防止出耳子，同時也給調(diào)整以余地。

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§1.4孔型組成及各部分作用孔型各部分作用軋槽深度軋槽深度：式中：h為孔型高度，S為輥縫。對于入孔型軋件的高度H和寬度B比值小于1.2的，可取hk=0即為平輥軋制；需夾持軋件或加工軋件的角部時可取hk=（0.2~0.3）H；當入孔型的高寬比大于1.2，需要有較大調(diào)整范圍時，hp=（0.35~0.45）Hmin，Hmin為此孔型軋出軋件的最小厚度。其他情況根據(jù)公式來定。

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§1.4孔型組成及各部分作用孔型各部分作用輥環(huán)

分類與作用分類：中間輥環(huán)和邊部輥環(huán)作用：承受金屬給軋輥的側(cè)壓力，并為安裝導板留有余地；位于軋輥兩端的輥環(huán)還可以防止氧化鐵皮落入軸承。取值原則

中間輥環(huán)強度主要取決于軋輥的材質(zhì)和軋槽深度。鋼軋輥bz≥0.5hp

鑄鐵軋輥bz≥hp。當孔型側(cè)壁斜度較大、槽底圓角半徑較大時孔型bz可取小些。邊部輥環(huán)Bb：初軋機上要考慮推床的最大開口度和夾板的厚度；型鋼軋機上要為導衛(wèi)裝置與調(diào)整留出足夠的位置。初軋機：50mm~100mm軌梁與大型軋機：100mm~150mm三輥開坯機：60mm~150mm中小型軋機：50mm~100mm第一章孔型設計基本知識§1.4孔型組成及各部分作用孔型各第一章孔型設計基本知識

§1.4孔型組成及各部分作用孔型各部分作用槽底凸度

概念：箱形孔型將槽底作成具有一定高度、形狀的凸度。

作用：翻鋼后，軋件在輥道上運行平穩(wěn)；提高軋槽壽命；翻鋼后軋制，側(cè)面平直，防止出耳子，抵消單鼓變形；保證軋件側(cè)面平直。設計原則：單鼓變形嚴重f↑

成品孔不用，翻鋼后高軋件，少用或不用

f=0~6mm，以2~4mm為多。

第一章孔型設計基本知識§1.4孔型組成及各部分作用孔型各第一章孔型設計基本知識

§1.5孔型在軋輥上的配置概念：孔型在軋輥上的配置規(guī)則，又叫軋輥孔型設計。任務：把已設計好的斷面孔型按照一定的規(guī)律放置到已定軋機的軋輥上。內(nèi)容：在孔型軋制面垂直方向上的配置和在軋輥輥身長度方向上的配置，以保證軋件能正常軋制，操作方便和使軋機優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。垂直方向的配置基本概念（1）軋機的名義直徑D0采用傳動軋輥的齒輪座內(nèi)齒輪的中心距或節(jié)圓直徑D0表示型鋼軋機規(guī)格的大小，通常將D0稱為軋機名義直徑。

第一章孔型設計基本知識§1.5孔型在軋輥上的配置概念：孔第一章孔型設計基本知識

§1.5孔型在軋輥上的配置垂直方向的配置基本概念（2）軋輥直徑指軋輥輥環(huán)處的直徑或軋輥未配置孔型時的光輥直徑。新輥直徑Dmax大于D0

；最終報廢前的軋輥直徑Dmin小于D0

。

在配置孔型或繪制軋輥圖時，假想將輥縫值也包括在軋輥直徑內(nèi)，這時的軋輥直徑D稱為軋輥的原始直徑。最大原始直徑D：D=Dmax+S最小原始直徑D’：D’=Dmin+S配輥時，以新軋輥的最大直徑所對應的軋輥的原始直徑為基準。

第一章孔型設計基本知識§1.5孔型在軋輥上的配置垂直方向第一章孔型設計基本知識

§1.5孔型在軋輥上的配置垂直方向的配置基本概念（3）軋輥的重車系數(shù)定義：軋輥的重車量與軋機名義直徑D0之比，常用K表示。即：軋輥的直徑的變化范圍受聯(lián)接軸允許的傾斜角度的限制。萬向或萬能聯(lián)接軸時，其傾角可達10?，K=0.18~0.2；用梅花聯(lián)接軸時，其傾角一般不超過4.5?，K=0.14~0.16。開坯機和型鋼軋機K=0.08~0.12。

最理想的是新輥的聯(lián)接軸傾角與軋輥使用到最后一次時聯(lián)接軸

的傾角相等。則有：

第一章孔型設計基本知識§1.5孔型在軋輥上的配置垂直方向第一章孔型設計基本知識

§1.5孔型在軋輥上的配置垂直方向的配置基本概念（3）軋輥的重車系數(shù)【例題】若軋輥的名義直徑為600mm，其重車率為10%，試求其原始最大和最小直徑。解：

第一章孔型設計基本知識§1.5孔型在軋輥上的配置垂直方向第一章孔型設計基本知識

§1.5孔型在軋輥上的配置垂直方向的配置基本概念（4）工作直徑Dk與平均工作直徑Dkc

工作直徑：軋件與軋輥接觸處的軋輥直徑

，又稱軋制直徑。軋輥平均工作直徑：由于孔型上各點的圓周速度不等，軋件只能以某一平均速度軋出孔型，通常將與軋件出口的速度所對應的軋輥直徑稱為軋輥平均工作直徑。對于平輥及箱形孔軋輥的平均工作直徑為：

Dkc=D-hk式中：D為軋輥的原始直徑，hk為箱形孔高度。

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§1.5孔型在軋輥上的配置垂直方向的配置基本概念（4）工作直徑Dk與平均工作直徑

Dkc對于其它形狀孔型的平均工作直徑可用如下方法確定：平均高度法用軋輥的平均直徑近似表示軋輥平均工作直徑。即：或

為孔型或軋件軋后斷面平均高度；Fk為孔型面積；Bk為孔型寬度；F為軋后軋件的斷面積；b為軋后軋件的寬度

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§1.5孔型在軋輥上的配置垂直方向的配置基本概念（4）工作直徑Dk與平均工作直徑

Dkc速度法（自學）重心法（自學）

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§1.5孔型在軋輥上的配置垂直方向的配置軋輥的上壓力與下壓力定義“壓力”

：上下軋輥工作直徑的差值，以m表示，單位mm

。上壓力：上軋槽軋輥的工作直徑大于下軋槽軋輥的工作直徑，使得軋出軋件發(fā)生向下彎曲的現(xiàn)象。下壓力：上軋槽軋輥的工作直徑小于下軋槽軋輥的工作直徑，使得軋出軋件發(fā)生向上彎曲的現(xiàn)象。作用①控制軋件出孔型時的彎曲方向；②使軋件易于脫離軋槽，防止纏輥；③控制軋件出孔型后的狀態(tài)，保證成品各部尺寸精確；④三輥開坯機采用共軛箱形孔時不可避免要產(chǎn)生上壓。

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§1.5孔型在軋輥上的配置垂直方向的配置軋輥的上壓力與下壓力壓力值過大產(chǎn)生的害處①輥徑不同，增加軋輥的磨損，并使軋件內(nèi)部產(chǎn)生附加應力，如易引起斷輥頸（扭矩集中）；②輥徑差過大，造成軋輥磨損極不均勻；③輥徑差會產(chǎn)生軋機沖擊負荷，容易損壞設備，如軸套事故等。壓力配置①大型軋機，如初軋機、大型型鋼軋機：m=10~20mm下壓力；②開坯機的箱形孔配置壓力值不大于3%~4%D0；③其它延伸孔型配置壓力值不大于1%D0；④閉口孔型配置壓力取2~6mm；⑤成品孔型力求不配置壓力值。

第一章孔型設計基本知識§1.5孔型在軋輥上的配置垂直方向《型鋼孔型設計》2013年2月《軋鋼工藝》之專業(yè)方向:軋制主講:《型鋼孔型設計》2013年2月《軋鋼工藝》之專業(yè)方向:軋制主

課程性質(zhì)：本課程是材料成型與控制工程本科專業(yè)學生重要的專業(yè)方向課之一，為軋制方向的學生所開設。通過本課程的學習，使學生理解并掌握型鋼孔型設計的概念、原理和方法，能根據(jù)生產(chǎn)工藝要求選定孔型系統(tǒng)、計算孔型并確定孔型參數(shù)。要求學生學會型鋼孔型設計方法并能借助計算機進行有關方面的設計。授課學時：46考核方式：考查，平時30%+期末70%參考教材：徐春等.型鋼孔型設計.北京：化學工業(yè)出版社，2008.10趙松筠等.型鋼孔型設計（第二版）.北京：冶金工業(yè)出版社，2005.8課程簡介課程性質(zhì)：本課程是材料成型與控制工程本科專業(yè)學生重要的專主要內(nèi)容孔型設計基本知識：掌握孔型設計的內(nèi)容與要求，掌握孔型設計的原則和步驟，掌握孔型的分類，掌握孔型的組成和各部分的作用，掌握孔型在軋輥上的配置。延伸孔型設計：了解延伸孔型系統(tǒng)的概念及作用，掌握箱形孔型系統(tǒng)、橢圓—方型系統(tǒng)、橢圓—圓孔型系統(tǒng)，了解菱—方孔型系統(tǒng)、六角—方孔型系統(tǒng)、菱—菱孔型系統(tǒng)、橢圓—立橢圓孔型系統(tǒng)，了解無孔型軋制、混合孔型系統(tǒng)，掌握延伸孔型的設計方法。三輥開坯機的孔型設計：了解三輥開坯機的孔型設計概念，掌握壓下規(guī)程的制定，掌握孔型在軋輥上的配置及孔型尺寸的確定。型鋼孔型設計：了解成品孔型設計的一般問題，掌握圓鋼、方鋼、扁鋼及角鋼孔型設計，了解異型孔型中金屬變形的特點，掌握工字鋼孔型設計、連軋機孔型設計。熱切分軋制：了解熱切分軋制概念，掌握切分軋制方法及應用，了解切分孔型設計的特點。導位裝置的設計：了解導衛(wèi)裝置作用，掌握橫梁、衛(wèi)板、導板、夾板、導板箱、圍盤以及滾動導衛(wèi)裝置的作用及設計方法。主要內(nèi)容孔型設計基本知識：掌握孔型設計的內(nèi)容與要求，掌握孔型第一章孔型設計基本知識內(nèi)容簡介本章講述型鋼孔型設計的基本概念、設計程序、孔型及其分類、孔型的組成及各部分的作用和孔型在軋輥上的配置等內(nèi)容。學習目的與要求掌握孔型設計的內(nèi)容與要求掌握孔型設計的原則和步驟掌握孔型的分類掌握孔型的組成和各部分的作用掌握孔型在軋輥上的配置教學重點與難點重點：孔型設計內(nèi)容及要求、設計程序、孔型組成及其作用、在軋輥上的配置。難點：孔型在軋輥上的配置。第一章孔型設計基本知識內(nèi)容簡介第一章孔型設計基本知識§1.0緒論鋼軌鋼板樁型鋼棒材線材中厚板熱軋薄板熱軋帶鋼冷軋帶鋼冷軋鋼板鍍層鋼板無縫鋼管鋼鐵產(chǎn)品的生產(chǎn)第一章孔型設計基本知識§1.0緒論鋼軌鋼板樁型鋼棒材線材第一章孔型設計基本知識§1.0緒論特殊斷面型鋼復雜斷面型鋼簡單斷面型鋼產(chǎn)品的種類第一章孔型設計基本知識§1.0緒論特殊斷面型鋼復雜斷面型第一章孔型設計基本知識§1.0緒論孔型軋制生產(chǎn)型鋼第一章孔型設計基本知識§1.0緒論孔型軋制生產(chǎn)型鋼第一章孔型設計基本知識孔型設計內(nèi)容孔型設計不僅包括生產(chǎn)簡單斷面型鋼、線材、異型斷面和各種特殊型鋼等的工具設計，同時也包括生產(chǎn)鋼坯如初軋坯、板坯和管坯的工具設計。因此幾乎所有鋼材的生產(chǎn)都涉及到孔型設計。特別是孔型設計對軋機生產(chǎn)率、成材率、能耗、產(chǎn)品質(zhì)量、設備的使用期限、各種消耗、產(chǎn)品成本與生產(chǎn)的勞動強度等等都有非常密切的關系?！?.0緒論第一章孔型設計基本知識孔型設計內(nèi)容§1.0緒論第一章孔型設計基本知識孔型設計發(fā)展歷史1686年用階梯輥軋出既定尺寸的棒材涉及了孔型設計；1728年軋制了圓鋼；l747年軋制了異型鋼；1800年軋制了角鋼；1849年生產(chǎn)了工字鋼；1857年生產(chǎn)了重軌；l873年生產(chǎn)了槽鋼；1903年才出現(xiàn)有關孔型設計的專著；1933年蘇聯(lián)開始發(fā)表孔型設計的專著。其中，1953年以前出版的孔型設計專著，都以經(jīng)驗為基礎。§1.0緒論第一章孔型設計基本知識孔型設計發(fā)展歷史§1.0緒論第一章孔型設計基本知識孔型設計方法平均高度法，是根據(jù)軋前軋件斷面面積和孔型面積除以寬度，即將軋件或孔型簡化為矩形，根據(jù)計算軋矩形件展寬的方法確定寬展量，再乘以考慮坯料和孔型形狀影響的系數(shù)。外接矩形法，是將非方或矩形軋件斷面，在其上下畫出水平線，在其左右畫垂直線，形成與軋件周邊相切的外接矩形，按軋矩形件計算寬展，再考慮坯料和孔型形狀的影響。§1.0緒論第一章孔型設計基本知識孔型設計方法§1.0緒論第一章孔型設計基本知識孔型設計方法相似軋件法，是將非方形或矩形軋件斷面簡化為面積相等，高寬比相同的矩形或方形，按矩形件計算展寬，再考慮坯料與孔型形狀的影響。等效軋件法，外接矩形法相類似，但軋件高度取外接矩形高度和平均高度法高度的平均值，等效軋件的寬度為坯抖和孔型在軋制狀態(tài)中的最大寬度，然后再考慮坯料與孔型形狀的影響?！?.0緒論第一章孔型設計基本知識孔型設計方法§1.0緒論第一章孔型設計基本知識孔型設計方法移動體積法，根據(jù)軋制過程被壓下的金屬體積向縱橫方向流動的數(shù)量與其變形阻力成反比的關系，按軋前軋件形狀與孔型形狀和尺寸確定軋件變形后的形狀和尺寸。能量法，利用能量定律和最小變形功或總功率最小的變分原理，在已知變形條件下確定縱橫變形與力能參數(shù)。有限元法§1.0緒論第一章孔型設計基本知識孔型設計方法§1.0緒論第一章孔型設計基本知識孔型設計的發(fā)展多槽切分軋制少道次或單道次軋制異型鋼的技術無孔型軋制技術多輥孔型軋制§1.0緒論第一章孔型設計基本知識孔型設計的發(fā)展§1.0緒論第一章孔型設計基本知識基本概念孔型設計：將鋼錠或鋼坯在兩個或兩個以上帶軋槽軋輥中經(jīng)若干道次軋制變形，以獲得所需的斷面形狀、尺寸和性能的產(chǎn)品，為此而進行的設計、畫圖和計算等工作。軋槽：熱軋型鋼時，往往把軋輥車削成用來軋制軋件的環(huán)形溝槽和凸臺，通常把它們稱為軋槽。軋制面：通過兩個或兩個以上軋輥軸線的垂直平面稱為軋制面?？仔停簝蓚€或兩個以上軋輥的軋槽，或者一個軋輥的軋槽與另一個軋輥的凸臺對合起來時在軋制面上所形成的孔口叫做孔型。輥環(huán)：沿軋輥軸線方向用來把軋槽與軋槽分開的軋輥輥身部分?！?.1孔型設計的內(nèi)容與要求第一章孔型設計基本知識基本概念§1.1孔型設計的內(nèi)容與要第一章孔型設計基本知識設計內(nèi)容斷面孔型設計根據(jù)坯料和成品的斷面形狀、尺寸及對產(chǎn)品性能的要求，選擇孔型系統(tǒng)，計算軋制道次；分配各道次變形量；確定各孔型形狀和計算各孔型的尺寸。配輥根據(jù)設計出的斷面孔型，確定各孔型在每個機架上的配置方式及其在軋輥上的位置，即把設計好的斷面孔型合理地配置在各架軋機的軋輥上?！?.1孔型設計的內(nèi)容與要求第一章孔型設計基本知識設計內(nèi)容§1.1孔型設計的內(nèi)容與要第一章孔型設計基本知識設計內(nèi)容配輥

在軋輥上配置孔型時要保證做到以下幾點：產(chǎn)品有最好的質(zhì)量；軋制節(jié)奏時間最短，能獲得較高的產(chǎn)量；軋輥具有足夠的強度；軋件能順利軋制，工人操作方便。導衛(wèi)裝置設計為了保證軋件能夠按照所要求的狀態(tài)順利地出入孔型，或者使軋件能在進孔型前或出孔型后產(chǎn)生一定的變形、矯直和翻轉(zhuǎn)，所以必須正確地設計與計算導衛(wèi)裝置?！?.1孔型設計的內(nèi)容與要求第一章孔型設計基本知識設計內(nèi)容§1.1孔型設計的內(nèi)容與要第一章孔型設計基本知識設計要點孔型設計的首要任務就是選擇合適的孔型系統(tǒng)。孔型設計的重要問題就歸結為壓下系數(shù)、延伸系數(shù)、寬展系數(shù)的確定和計算以及孔型具體尺寸的確定。孔型設計是一門實踐性很強的科學。既是復雜的，又是簡單的。孔型設計的主要問題歸結為三點：孔型系統(tǒng)的選擇孔型軋制變形參數(shù)的計算孔型尺寸的確定§1.1孔型設計的內(nèi)容與要求第一章孔型設計基本知識設計要點§1.1孔型設計的內(nèi)容與要第一章孔型設計基本知識設計要求獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品成品的斷面幾何形狀正確；斷面尺寸精確；軋件表面光潔；殘余應力小，金相組織和機械性能良好。軋機產(chǎn)量高一般情況是軋制道次數(shù)愈少愈好；選擇合理的孔型系統(tǒng)，使操作順利，減少間隙時間，可提高軋機作業(yè)率；孔型的負荷分配合理，減少各孔型磨損的不均勻性，以使換輥的次數(shù)最少，也可保證軋機作業(yè)率高?！?.1孔型設計的內(nèi)容與要求第一章孔型設計基本知識設計要求§1.1孔型設計的內(nèi)容與要第一章孔型設計基本知識設計要求產(chǎn)品的成本低

金屬消耗在成本中起主要作用?；敬胧┦前簇撈钴堉疲瑴p少切損和降低廢品率。軋輥的消耗與孔型設計有著密切的關系。合理設計孔型，減少軋輥磨損。電能消耗與孔型設計有著密切的關系。減少電能消耗的基本措施是使變形均勻，變形量分配合理，孔型配置正確，孔型形狀和孔型系統(tǒng)選擇合理?！?.1孔型設計的內(nèi)容與要求第一章孔型設計基本知識設計要求§1.1孔型設計的內(nèi)容與要第一章孔型設計基本知識設計要求勞動條件好、勞動強度小在進行孔型設計時應使軋制穩(wěn)定、軋制順利、操作方便、便于調(diào)整，以改善勞動條件；還應考慮軋制過程易于實現(xiàn)機械化和自動化，以減輕勞動強度。適應車間的設備條件設計出來的孔型必須適應車間各設備的性能及其布置?！?.1孔型設計的內(nèi)容與要求第一章孔型設計基本知識設計要求§1.1孔型設計的內(nèi)容與要第一章孔型設計基本知識基本原則①孔型系統(tǒng)合理。選擇合理的孔型系統(tǒng)是極為重要的，它不僅影響到鋼材的質(zhì)量和產(chǎn)量，而且有時還影響到能否軋出成品。②合理分配道次延伸系數(shù)。充分利用鋼的高溫塑性，把大的變形量和不均勻變形盡量集中在前幾道次，然后順軋制程序逐漸減小變形量。③采用形狀簡單的孔型，專用孔型數(shù)量要適當。④道次數(shù)、翻鋼程序及其次數(shù)要合理。⑤軋件在孔型中的狀態(tài)應穩(wěn)定或力求穩(wěn)定。⑥生產(chǎn)多品種的型鋼軋機，孔型的共用性應廣些。⑦要便于軋機調(diào)整?！?.2孔型設計的基本原則與設計程序第一章孔型設計基本知識基本原則§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則與設計程序選擇合理的孔型系統(tǒng)確定坯料尺寸與軋制道次各道次變形量的分配確定軋件的斷面形狀和尺寸確定孔型的形狀和尺寸繪制配輥圖進行校核軋輥附件設計孔型設計基本條件儲備第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則與設計程序1.孔型設計基本條件儲備其內(nèi)容包括產(chǎn)品的斷面形狀、尺寸、偏差要求、鋼種、表面狀態(tài)、金相組織及機械性能等。必要時還應了解用戶要求、產(chǎn)品使用情況等。1.產(chǎn)品的技術條件2.原料條件3.車間設備條件掌握已有的鋼錠或鋼坯的斷面形狀和尺寸，或者是按照孔型設計的要求重新選定原料的規(guī)格。軋機布置、機架數(shù)、輥徑、輥身長度、軋制速度、電機能力、加熱爐、移鋼和翻鋼設備、工作輥道和延伸輥道、延伸臺、剪機或鋸機性能以及車間平面布置情況等4.收集有關工藝資料包括選用何種孔型系統(tǒng)，延伸系數(shù)在什么范圍以及生產(chǎn)該產(chǎn)品的難點及存在的問題等。第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則與設計程序2.選擇合理的孔型系統(tǒng)在設計孔型之前，應該了解生產(chǎn)類似產(chǎn)品所使用的孔型系統(tǒng)、軋制情況及其存在的問題，做為考慮新產(chǎn)品孔型設計的依據(jù)之一。應該了解在其他軋機上生產(chǎn)該產(chǎn)品的孔型系統(tǒng)、軋制情況及存在的習題。同時還應盡量考慮能夠與軋制其它產(chǎn)品共用所選擇的孔型系統(tǒng)，以減少換輥時間、提高作業(yè)率和減少軋輥儲備量。產(chǎn)量要求不高的軋機上應采用共用性大的孔型系統(tǒng)，這樣可以減少換輥次數(shù)及軋輥的儲備量專業(yè)化較高的軋機上應盡量采用專用的孔型系統(tǒng)，可以排除其他產(chǎn)品的干擾并使產(chǎn)量提高新產(chǎn)品

舊產(chǎn)品

多種產(chǎn)品

單一產(chǎn)品在上述基礎上，認真地進行科學分析，擬定出幾種可能的軋制方案，反復分折比較各種方案的優(yōu)缺點，最后確定出最為合理的孔型系統(tǒng)。第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則與設計程序3.坯料尺寸的確定從坯料到成品應具有一定的壓縮比，并能使終軋溫度控制在工藝規(guī)程要求的范圍內(nèi)，以保證成品的組織和性能要求。這對于用鋼錠直接軋制成材、小型軋機或合金鋼軋制尤為重要。普通三輥或二輥車間粗軋機或開坯機，若坯料斷面尺寸選用過大，將因軋輥的切槽深度太深而影響軋輥強度和咬入能力，導致軋制道次增加。因此，坯料斷面高度H0與粗軋機軋輥名義直徑D0須保持一定的比之：K=H0/D0。工、槽鋼：進入第一個變形孔（切入孔）的鋼坯高度應等于成品腿高1.6~2.2倍，以保證工、槽鋼腿部受到良好的加工和腿長；其寬度應等于成品寬度減去各孔的寬展量，但各孔寬展不宜取得過大，以免將腿拉短。選用坯料斷面尺寸和長度應考慮加熱爐、冷床等輔助設備允許坯料或成品的長度以及各設備之間的距離，以免生產(chǎn)時相互干擾。對于線材軋機為了增大盤重，應在允許的范圍內(nèi)盡量增大坯重。壓縮比

軋機金屬成型

附屬設備角鋼：鋼坯輪廓尺寸應能將角鋼斷面包容進去。重軌：最好采用高而扁的鋼坯，使軌底部分在各帽形孔內(nèi)受到良好的加工，這樣有利于改善軌底的質(zhì)量；在軋制扁鋼時，鋼坯的邊長與扁鋼的寬度應保持一定的比例。選對于多品種型鋼車間，要考慮盡量減少鋼坯的規(guī)格，以減少連鑄車間模具數(shù)量和換模次數(shù)。

多品種車間第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序

§1.2孔型設計的基本原則與設計程序3.總軋制道次數(shù)的確定變形量表示方法絕對壓下量法延伸系數(shù)法壓下系數(shù)法第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序

§1.2孔型設計的基本原則與設計程序3.總軋制道次數(shù)的確定絕對壓下量法（初軋機、開坯機）總壓下量平均壓下量最大壓下量β—寬展系數(shù)β=0.15～0.25H0、h—軋制前、后軋件高度B0、b—軋制前、后軋件寬度成品第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序

§1.2孔型設計的基本原則與設計程序3.總軋制道次數(shù)的確定延伸系數(shù)法（大部分型鋼）總延伸系數(shù)平均延伸系數(shù)第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序

§1.2孔型設計的基本原則與設計程序3.總軋制道次數(shù)的確定延伸系數(shù)法（舉例）例：702→φ7.5㎜，在φ400/φ250軋機上軋制。可取18，19道次，根據(jù)布置方式兩列，所以取偶數(shù)18道。如果有幾種鋼坯尺寸可以任意挑選時，應根據(jù)軋機的具體情況選擇最適合的軋制道次，然后根據(jù)鋼坯的橫斷面積：F0鋼坯的邊長為：根據(jù)鋼坯邊長選擇與其接近的鋼坯尺寸第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序

§1.2孔型設計的基本原則與設計程序3.總軋制道次數(shù)的確定壓下系數(shù)法（扁鋼）總壓下系數(shù)平均壓下系數(shù)第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序

§1.2孔型設計的基本原則與設計程序4.各道次變形量的分配考慮的條件金屬的塑性咬入條件軋輥強度電機能力孔型磨損金屬的塑性一般不成為限制道次變形量的因素，但對于某些合金鋼錠，在未加工前其塑性較差，因此要求前幾道次的變形量要小些。前幾道次的變形量主要受到咬入條件的限制，因為此時軋件斷面大、溫度高，軋件表面長附著氧化鐵皮的等。故軋輥切槽較深，摩擦系數(shù)較小，前幾道次的變形量常受到咬入條件的限制。將直接影響軋機的表面質(zhì)量、換輥次數(shù)和連軋前后孔的銜接，因此為了保證成品表面質(zhì)量，一般成品孔型和成品前孔的變形量要小些，以減小孔型的磨損程度和磨損速度。

在多列機架橫列式型鋼軋機上，由于各機架的換輥周期不一樣，因此有時前面1~2架的第一孔型和最后一孔型的延伸系數(shù)也應取的略小些，以使換輥后軋制情況正常。軋槽深時需要考慮軋輥強度。前幾道次坯料面積加大，雖然延伸系數(shù)不大，但軋件斷面減縮量較大，軋制負荷較大，需考慮到電機能力，尤其在橫列式軋機上同時過鋼根數(shù)受限制時要使各道次的負荷均勻。還要考慮軋制過程中軋制條件（溫度、張力、速度等）的變化，引起軋件機械性能的變化，影響到軋機的負荷，所以應在準確估計軋件條件變化的基礎上，要留有余地的分配變形量。成型條件各孔型的型式與成形要求不同，其變形量也不同，因此在具體分配時應根據(jù)選擇的孔型系統(tǒng)合理分配各道次變形量。第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序

§1.2孔型設計的基本原則與設計程序4.各道次變形量的分配確定的原則軋件溫度高，金屬的塑性、軋輥強度和電機能力不成為限制因素，而爐生氧化鐵皮和咬入條件成為限制變形量的主要因素，一般取較大值隨著爐生氧化鐵皮的剝落，咬入條件得到改善，而此時軋件溫度降低不多，故變形系數(shù)可不斷增加，并達到最大值隨著軋制過程繼續(xù)進行，軋件斷面面積逐漸減小，軋件溫度降低，變形抗力增加，軋輥強度和電機能力成為限制變形量的主要因素，因此變形系數(shù)降低最后幾道中，為了減少孔型磨損，保證成品斷面形狀和尺寸精確度，應采用較小的變形系數(shù)在連軋機上，由于軋制速度較快，軋件溫度變化較小，所以各道的變形系數(shù)可取相等或相近。

第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序

§1.2孔型設計的基本原則與設計程序4.各道次變形量的分配延伸系數(shù)分配的校核在各個道次的延伸系數(shù)被確定之后，要用其連乘積進行校核。若其連乘積等于總延伸系數(shù)，說明確定的各道次的延伸系數(shù)是合理的；若其連乘積不等于總延伸系數(shù)，說明確定的各道次延伸系數(shù)不合理，此時須調(diào)整各道次的延伸系數(shù)，使其連乘積等于總延伸系數(shù)。第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序

§1.2孔型設計的基本原則與設計程序5.確定軋件的斷面形狀和尺寸根據(jù)各道延伸系數(shù)確定各道次軋件橫斷面面積，然后按照軋件橫斷面面積及其變形關系確定軋件斷面形狀和尺寸。在一定的斷面形狀和尺寸的孔型中，能夠得到相應斷面形狀和尺寸的軋件。前者是手段，后者是目的。因此，要根據(jù)各道次軋件的斷面形狀和尺寸，確定相應道次的孔型形狀和尺寸，并繪制孔型圖。應當指出，在實際設計中，孔型設計者往往不是根據(jù)軋件尺寸確定孔型尺寸及構成孔型，而是根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)直接確定孔型尺寸和構成孔型的。在設計孔型時，通常是逆軋制道次進行設計。但有時是順軋制程序進行設計或從中間道次開始設計。6.確定孔型的形狀和尺寸第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序

§1.2孔型設計的基本原則與設計程序8.進行校核通常校核內(nèi)容：咬入條件、軋輥強度、電動機負荷、軋件在孔型中的充滿情況及穩(wěn)定性等。7.繪制配輥圖把設計出的孔型按一定規(guī)則配置在軋輥上，并繪制配輥圖。第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識設計程序

§1.2孔型設計的基本原則與設計程序9.軋輥附件設計根據(jù)孔型圖和配輥圖設計導衛(wèi)、檢測樣板等輔件并繪圖。

導衛(wèi)裝置作用：使軋件正確送入孔型，并使軋件出軋輥時能以正確的方向向前運動，以防止軋件扭轉(zhuǎn)、旁串、甚至纏輥。導衛(wèi)裝置有時還能起自動翻鋼和調(diào)整作用，使軋制過程正常進行。

導衛(wèi)裝置設計與安裝的好壞，對產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量有很大的影響，是型鋼生產(chǎn)中重要的一環(huán)。第一章孔型設計基本知識設計程序§1.2孔型設計的基本原則第一章孔型設計基本知識

§1.3孔型的分類按形狀分簡單斷面（方、圓、扁）異形斷面（工、槽、H等）第一章孔型設計基本知識§1.3孔型的分類按形狀分簡單斷面第一章孔型設計基本知識

§1.3孔型的分類按用途分延伸孔型預軋孔型成品前孔成品孔開坯孔、粗軋孔或壓縮孔主要任務：把方形或矩形的大斷面鋼錠或鋼坯軋成小斷面的方坯或板坯，使軋件的斷面面積縮小，長度增加。毛軋、荒軋、造型或成形孔主要任務：繼續(xù)減少軋件斷面積的同時，使軋件斷面形狀逐漸成為與成品相似的雛形。一般用于復雜斷面型鋼。精軋前孔或K2孔，指成品孔型前面的一個孔型。主要任務：保證成品孔能夠軋出合格的產(chǎn)品。精軋孔、K1孔，最后一個孔型形狀和尺寸主要取決于軋件熱狀態(tài)下的斷面形狀和尺寸?？紤]熱膨脹的存在，成品孔型的形狀和尺寸與常溫下成品鋼材的形狀和尺寸略有不同。為延長成品孔壽命，成品孔尺寸按成品的負公差或部分負公差設計。第一章孔型設計基本知識§1.3孔型的分類按用途分延伸孔型第一章孔型設計基本知識

§1.3孔型的分類按開口位置分開口孔型閉口孔型半開（閉）孔對角開口孔孔型輥縫在孔型周邊之內(nèi)，其水平輥縫一般位于孔型高度中間?？仔洼伩p在孔型周邊之外通常稱為控制孔型，其輥縫常處在孔型的頂部或底部孔型的輥縫位于孔型的對角線。如左邊的輥縫在孔型的下方，則右邊的輥縫就在孔型的上方第一章孔型設計基本知識§1.3孔型的分類按開口位置分開口第一章孔型設計基本知識孔型組成

§1.4孔型組成及各部分作用輥縫：在型鋼軋機上，同一孔型兩側(cè)的上下軋輥兩個輥環(huán)之間的距離常叫做輥縫。

側(cè)壁斜度：指孔型側(cè)壁對軋輥軸線垂直線的傾斜程度。

圓角：位于孔型內(nèi)的稱內(nèi)圓角，外的為外圓角。

輥環(huán)：沿軋輥軸線方向用來把軋槽與軋槽分開的軋輥輥身部分

鎖口：閉口孔型中用來隔開孔型與輥縫的兩軋輥間的縫隙外圓角側(cè)壁斜度輥縫內(nèi)圓角槽底寬度槽口寬度孔型高度第一章孔型設計基本知識孔型組成§1.4孔型組成及各部分作第一章孔型設計基本知識

§1.4孔型組成及各部分作用孔型各部分作用輥縫輥縫作用①補償軋輥的彈跳值，保證軋后軋件高度；同時軋輥空轉(zhuǎn)時，防止兩軋輥輥環(huán)間發(fā)生接觸摩擦。輥縫S=軋輥空轉(zhuǎn)時上下輥環(huán)間的縫隙L+輥跳值c②簡化軋機調(diào)整：軋制時由于軋件溫度的變化和孔型設計不當，需要用調(diào)整軋輥的方法來糾正，這就要求孔型具有一定大小的輥縫。③在不改變輥徑的條件下，增大輥縫可減少軋槽切入深度，相應地增加了軋輥強度，增加軋輥重車次數(shù)，延長軋輥使用壽命。第一章孔型設計基本知識§1.4孔型組成及各部分作用孔型各第一章孔型設計基本知識

§1.4孔型組成及各部分作用孔型各部分作用輥縫輥縫作用④提高孔型的共用性：在開坯孔型中使用較大的輥縫，可用調(diào)整輥縫的辦法，從同一個孔型中軋出斷面尺寸不同的軋件，減少換輥次數(shù)，提高了軋機作業(yè)率。

⑤補償軋槽的磨損：在軋制過程中由于孔型磨損而使孔型高度增加，為保持孔型原有高度，可通過減小輥縫的方法來達到。

輥縫值的大小取決于機架構造、軋制壓力的大小以及孔型的用途。對于延伸孔型，在不影響軋件斷面形狀和軋制穩(wěn)定性的條件下，輥縫值愈大愈好。在接近成品孔型的幾個孔型中，其輥縫值不能太大，否則就會影響軋件的斷面形狀。當軋制異型斷面型鋼時，輥縫值不應大于孔型的最小高度，以便保護軋槽。

輥縫值應大于軋機的彈跳值。輥縫S≥彈跳值+調(diào)整值+磨損量第一章孔型設計基本知識§1.4孔型組成及各部分作用孔型各第一章孔型設計基本知識

§1.4孔型組成及各部分作用孔型各部分作用輥縫輥縫取值(1)經(jīng)驗數(shù)據(jù)(2)經(jīng)驗公式第一章孔型設計基本知識§1.4孔型組成及各部分作用孔型各第一章孔型設計基本知識

§1.4孔型組成及各部分作用孔型各部分作用側(cè)壁斜度定義(1)側(cè)壁角：孔型側(cè)壁與軋輥軸線的垂直線成的角，用ψ表示。(2)側(cè)壁斜度

:孔型的側(cè)壁相對軋輥軸線的垂直線的傾斜程度稱之為側(cè)壁斜度，用y表示。表示方法通常用側(cè)壁角的正切表示：或用百分數(shù)表示第一章孔型設計基本知識§1.4孔型組成及各部分作用孔型各第一章孔型設計基本知識

§1.4孔型組成及各部分作用孔型各部分作用側(cè)壁斜度作用①能使軋件易于正確地進入孔型。②使軋件易于脫槽，減少纏輥事故。③重車軋輥時可減少車削量，延長軋輥的使用壽命。④加大變形量。⑤孔型具有共用性。缺點：斜度過大也會使軋件斷面形狀“走樣”。因為側(cè)壁斜度小有利于夾持軋件，其側(cè)面加工良好，斷面形狀比較規(guī)整。

當磨損量