10型钢孔型设计 型材经过延仲孔型轧制后,还须经过预轧孔型和成品孔型的轧制。每种型材的预轧孔型和成品 孔型各有其特点,设计时也各有其设计原则 10.1成品孔型设计的一般原则 轧件在精轧孔型经最末一道轧制后,便得到的要求的成品钢材。但精轧孔型的尺寸和热断面的 形状与所要求的成品名义尺寸和断面形状并不完全致,这主要是考虑了轧件温度和晰面温度不均 匀对成品尺寸和断面形状的影响 (1)热断面尺寸轧件经过精轧孔型时,温度在800℃~1100℃之间,冷却后轧件尺寸与高温 时轧件尺寸间关系为 h ==1+at (10-1) 式中h、b及}轧件冷尺寸;h、b及l—轧件热尺寸;r终轧温度;a一胪胀系数,对钢通常采 用α=000002。为简化计算,将不同轧制温度下的1+at列于表10-1中 表101不同温度下1t值 热轧温度/℃ +a t 热轧温度/℃ I+at 1010 l013 L011 1200 10145 l012 因此,欲使令却后轧件断面尺寸精确,就必须根据不同终轧温度,使孔型断面的主要线尺寸是 成品尺寸的1.010~10145倍 (2)热断面形状轧件在成品孔型中轧制时,其断面各部分的温度并不完全一致,在某些条 件下,这种温度差将影响冷却后轧件的術面形状。例如,轧制方钢时,菱形断面轧件在进入精轧孔 型之前,其锐角部位的温度已较钝角部位低,如图10-1所示,因此轧出的方钢其水平轴温度高于 垂直轴,当然冷却后水平轴的收缩量也大于垂直轴,因而冷却后的断面形状变得不够正确。但是 如果设计精轧孔型时预先釆取一些措施,使其水平轴略大于垂直轴,就可以防止上述现象发生。同 时由于方钢的精轧孔型在使用中顶角部位磨损较快,磨损后的顶角小于90°,如图102所示,因 此从延长孔型的使用寿命上来看,也是水平轴略大于垂直轴为宜。按照这种要求往往是将其顶角作 成90°30,而不是90 儕损量 图10-1温度不均对方形断面的影响 图102顶角磨损对方形術面的影响
10.12公差与负公差轧制 由于生产技术与设备条件所限,同时在工作中设备不断被磨损,特别是孔型磨损,这些都会影 响成品尺寸的精确程度,为使在轧制条件不断变化情况下仍能轧出合格成品来,每种轧制产品都允 许较其公称(或名义)尺寸有一定范围的误差一公差。它的大小是根据钢材的用途与当前生产技术 和发展水平,由国家有关部门颁发的标准来决定,个别产品也可由供求双方共同协商。 但是有了公差就可能使成品单位长度重量增加。例如10号角钢标准重量为每米15.1公斤,在 接近最大负公差时每米重量为13.6公斤,在接近最大正公差时则达166公斤,多消耗的金属约占其 公称重量的百分比为 16.6-13.6 20% 15.1 多消耗这部分金属除了加重结构重量之外,并没有其它什么好处。因此,除一些有特殊工艺要求的 产品必须按正公差轧制外,一般情况下允许按负公差轧制。 综上所述,成品孔型设计般程序:(1)根据终轧温度确定成品断面热尺寸:(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)必 要时还要对以上计算出的尺寸和断面形状加以修正。 102方钢孔型设计 10.21方钢轧制方法 方钢有圆角方钢和尖角方钢两种,其方断面尺寸通常为5×5-250×150mm。对方钢成品的外 观要求:棱角明显,断面端正,表面光洁。为节约金属,有时要按负公差轧制。 轧制方钢的精轧孔型系统如图10-3所示。方案1的特点是成型过程所需道次少,但在成品孔 型中压下量不够大时,仅靠一个中间菱孔(精轧前孔型)不足以保证成品的棱角要求,尤其是尺寸 较小的方钢。方案2则采用两个中间菱形,可在一定程度上减轻上述缺点,并有利丁提高成品精度, 因此多用于轧制较小断面的方钢。为减少换辊次数和轧辊储备,提高轧机有效作业率,实际生产中 方钢与圆钢都共用延伸孔型,如图10-4所示。方钢的精轧孔型系统有两种:菱一方和菱一菱一方 孔型系统。根据规格大小、轧机布置和尺寸精度要求通常采用对到三对菱一方孔型,轧制小规格 方钢时多采用二对菱一方孔型,大规格方钢(边长为100m~-200m)精轧孔型也可用箱形孔型。 图10-3轧制方钢孔乱型系统 (a)方案1(b)方案 10.22成品孔(K1)设计 l12
10型钢孔型设计 成品孔如图105所示 (1)成品方孔边长 a=(1010-1013)[ao-(0-1)△(102) 图105方钢成品孔(K1孔) 也可按公称尺寸给定,即a=a0 式中a。方钢边长的公称尺寸;△一方钢边长最大负公差的绝对值 显然,按公称尺寸给定,由于热膨绯冷令缩的存在,实际上也就是按负公差或部分负公差设计 特别要注意,不能按正公差设计。因为方钢成品孔辊缝一般都用得较小,由于轧机弹跳变形,按正 公差设计的成品孔型调整困难,尤其当槽子磨损时,无法通过轧机调整来获得合格产品,这样槽子 士十王 ±王丰王 ⊕⊕王王≡ 每ψ令|众 命中令心6砂爷 利用率很低,轧辊消耗增大。 图104连续式小型轧机典型孔型系统 9为延型10-15为方、圆、扁和六角钢的精轧前孔和精氧孔 (2)成品方孔对角线 设计成品方孔时,水平对角线和垂直对角线是有差别的。一般水平对角线要大于垂直对角线, 这是由于终轧后水平方向轧件收缩大一些。另外,水平对角线取大一些,也可减少造成方钢耳子形 成耳子,便于调整,因此,方钢成品孔的顶角要大于90°。其尺寸一般按经验公式给出,即h=141a, b=142a;这样a=2act (3)其他尺寸 构成成品孔方孔的其他尺寸可按经验给出。辊缝S和槽口倒角n不宜取得过大,否则,水平方 向角部不清。方钢成品孔S=(0.008~0.011)D(D为轧辊名义直径),通常可按表10-1选取。槽 113
口倒角η=0或η=(005~008)a;一般地说,轧机弹跳值大的取大一些。当使用规圆机时,可取 1=。顶角=0或r=(0.040.06)a。 表101方钢成品孔型辊缝值S a(或d/mm6~-1212~18 60~80 2 3~4 023成品再前孔(K3)的设计 K3孔型(图106)主要尺寸是确定其边长A A=(1.16~1.29)a 式中a一成品方孔边长。 其宽度(b)、高度(h)的求法与成品孔相同 辊缝S、顶角κ、槽口倒角n1均由经验给定 图10-6成品再前孔K3孔型 S=(0.105~022)a;r=(0.07~0.2)a;n=(0.12~022)a 1024成品前孔(K2)的设计 成品前孔是菱形孔型,它是直接影响轧制质量的关键孔型。目前常用菱形孔型构成方法有三种: 普通菱形孔、加假帽菱形孔及凹边菱形孔(图107)。 (1)普通菱形 其尺寸可由相邻两个方孔的边长来确定: b=Kb·A-0.47a (103) 式中A孔边长;a成品方孔边长;K=1.94~1.85(小规格取小值) h=K·a-047A (104) 式中K=1.76~1.85(小规格取小值);辊缝S=1.5m^2mm(小规格取小值)。 (2)加假帽菱形孔 b、h和S值求法和普通菱形孔相同。假帽高度m0.5mm~2.5m(大规格取大值):a=90 顶角严(008~0.20)a;槽口倒角n=(0.2~0.5)a。假帽处可用國弧连接。半径R=30mm~40 mm或取小一些。应该指出,假帽取得太高,成品水平对角有耳子;反之,成品水平对角又充不满。 (3)凹边菱形孔 凹边尺寸取:f=(0.61)mm;R可由作图法求得或计算,其他尺寸同前 R (h,-S)2+b2+16f2 (105) 32f 1025方钢孔型设计举例 已知轧机辊径为310m,转速r337m,轧制中16m方 (1)成品孔K1设计: b=142×a=1.42×1622.74(mm);h=141×a=141×16=226(mm) 114
a=2arctg-=2arctg 22.74 90.5 22.6 S-1毫米;槽口倒角n1=0:顶角=004×160.6(mm) 图10-7成品前孔K2 a)普通菱形孔:(b)加假術菱:(C)凹边菱琉孔 (2)成品再前方孔K3设计 A=1.19a=1.19×16=19(mm);b=142×A=142×19=26.8(mm) 142×A=142×19=26.8(mm);S0.125×a0.125×162(mm); n1=0.3×a=03×16≈5(mm);r=0.075×a=0075×16≈1,2(mm) 考虑到围盘操作,给3°斜配,孔型图见图108所示 (3)成品前菱形孔K2设计 b=(1.85~1.94)A-0.47a=-1.93×19-047×16=293(mm); h=(176-1.85)a-0474=1.8×16-047×19=198(mm); 1.5(mm);r=0.125×a0.125×16≈2(mm) 其形状采用一种相似成能菱形孔,即在槽口处用一较大圆弧连接的菱形。即=1.5m。考虑到 反围盘操作,给8°斜配,孔型图见图108所示 31,6 图10816m方钢孔型系统 a)成品再前孔K;(b)成品前孔K2:(c)成品孔LKI 10.3圆钢孔型设计 103.1圆钢孔型系统 轧制圆钢精轧孔型通常有四种:(1)方-椭圆一圆孔型系统(图10-9)。这种孔型系统的优 点是延伸系数较大;方轧件在椭圆孔型中可以自动找正,轧制稳定。但是方轧件在椭圆孔中变形很 不均匀;轧件断面上可能出现局部附加应力;孔形磨损严重。这种孔型系统广泛用 (φ5mm~20mm);(2)圆椭圆圆孔型系统(图10-10)。这种孔型系统的优点是轧件变形和 冷却均匀;成品表面质量好,成品尺寸比较精确;共用性较好。但是延伸系数较小;椭园件在圆孔 型中轧制不稳定。这种孔型系统广泛用于小型和φ40m以下圆钢生产和高速线材轧机的精轧机组;