教案与能源学院孔型设计课程名称：课程编号：授课学期：金国性制义处经授课班级：任课教师：河北联合大学河北联合大学冶金与能源学院
河北联合大学冶金与能源学院 教 案 课程名称： 孔型设计 课程编号： 授课学期： 授课班级： 金属材料和材料成型及控制 任课教师： 宋卓斐 河北联合大学冶金与能源学院
课程名称：《孔型设计》第4周，1讲次摘要授课题目（章、节）第一章前言第二章孔型设计理论基础第一节孔型设计的内容与要求第二节孔型设计的基本原则与设计程序本讲目的要求及重点难点：【目的要求】孔型设计的基本知识，要求掌握孔型设计的内容与要求、孔型的分类和孔型的组成。孔型在轧辊上的配置。通过本部分的学习掌握孔型设计的基本知识，为进行孔型设计打下基础。【重点】孔型设计程序及原则。[难点】孔型设计程序及原则。【本讲课程的引入】我国目前型线材产量材总产量的一半左右。在型钢生产中面临着提高产品质量，调整产品结构，开发经济型钢和专用型钢品种，节能、节材、降低各种消耗以便降低成本等等艰巨的任务。型钢孔型设计与这些任务是密切相关的，是解决上述问题的关键技术之一。大学冶金【本讲课程的内容】1.孔型设计理论基础2.1孔型设计的内容与要求1.1.1孔型设计的内容：1断面孔型设汁：根据原料和成品的断面形状和尺寸及对产品性能的要求，确定孔型系统、轧制道次和各道次的变形量。以及各道次的孔型形状和尺寸。2配辊：确定孔型在各机架上的分配及其在轧辊上的配置方式，以保证轧件能正常轧制、操作方便、成品质量好和轧机产量高。3轧辊辅件设计（导卫或诱导装置的设计）：诱导装置应保证轧件能按照所要求的状态进、出孔型。或者使轧件在孔型以外发生一定的变形，或者对轧件起矫正或翻转作用等。导卫装置包括：横梁、导板、卫板、夹板、导板箱、托板、扭转导板、扭转辊、围盘、导管等
河北联合大学冶金与能源学院 1 课 程 名 称 ：《 孔型设计 》 第 4 周 ， 1 讲 次 摘 要 授课题目（章、节） 第一章 前言 第二章 孔型设计理论基础 第一节 孔型设计的内容与要求 第二节 孔型设计的基本原则与设计程序 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】孔型设计的基本知识，要求掌握孔型设计的内容与要求、孔型的分类和孔型的组成。 孔型在轧辊上的配置。通过本部分的学习掌握孔型设计的基本知识，为进行孔型设计打下基础。 【重 点】孔型设计程序及原则。 【难 点】孔型设计程序及原则。 【本讲课程的引入】我国目前型线材产量材总产量的一半左右。在型钢生产中面临着 提高产品质量，调整产品结构，开发经济型钢和专用型钢品种，节能、节材、降低各 种消耗以便降低成本等等艰巨的任务。型钢孔型设计与这些任务是密切相关的，是解 决上述问题的关键技术之一。 【本讲课程的内容】 1. 孔型设计理论基础 2.1 孔型设计的内容与要求 1.1.1 孔型设计的内容： 1 断面孔型设汁：根据原料和成品的断面形状和尺寸及对产品性能的要求，确定 孔型系统、轧制道次和各道次的变形量。以及各道次的孔型形状和尺寸。 2 配辊：确定孔型在各机架上的分配及其在轧辊上的配置方式，以保证轧件能正 常轧制、操作方便、成品质量好和轧机产量高。 3 轧辊辅件设计（导卫或诱导装置的设计）：诱导装置应保证轧件能按照所要求 的状态进、出孔型。或者使轧件在孔型以外发生一定的变形，或者对轧件起矫正或翻 转作用等。 导卫装置包括：横梁、导板、卫板、夹板、导板箱、托板、扭转导板、扭转辊、 围盘、导管等
1.1.2孔型设计的要求：1保证获得优质产品所轧产品除断面形状正确和断面尺寸在允许偏差范围之内外。应使表面光洁。金属内部的残余应力小，金相组织和力学性能良好。2保证轧机生产率高轧机的生产率决定于轧机的小时产量和作业率。影响轧机小时产量的主要因素是轧制道次数及其在各机架上的分配。在一般情况下，轧制道次数愈少愈好。在电机和设备允许条件下，尽可能实现交叉轧制，以达到加快轧制节奏，提高小时产量的目的。影响轧机作业率的主要因素是孔型系统、孔型和轧辊辅件的共用性。能源注：（插入内容）交叉轧制：两根钢同时轧制的时间（横列式轧机）轧制节奏（T）：是指机组每轧一根钢所需要的时间（即轧制第一根钢与第二根钢之间的时间间隔），它是决定轧机产量的主要因素。TAZ中1中2T间中3简2中4间3中5T间4T时间/S连续式轧机工作图表轧制时间（T）：即钢的纯轧时间。轧间隙时间（T)：是指相邻道次间的时间间隔，它随轧制的具体情况而变化。间轧制周期（T）：是指轧制一根钢所用的总时间（包括各道次轧制时间和间隙时总间）和相邻两根钢之间的空隙时间。3保证产品成本最低为了降低生产成本，必须降低各种消耗。由于金属消耗在成本中起主要作用，故2
河北联合大学冶金与能源学院 2 1.1.2 孔型设计的要求： 1 保证获得优质产品 所轧产品除断面形状正确和断面尺寸在允许偏差范围之内外。应使表面光洁。金 属内部的残余应力小，金相组织和力学性能良好。 2 保证轧机生产率高 轧机的生产率决定于轧机的小时产量和作业率。影响轧机小时产量的主要因素是 轧制道次数及其在各机架上的分配。在一般情况下，轧制道次数愈少愈好。在电机和 设备允许条件下，尽可能实现交叉轧制，以达到加快轧制节奏，提高小时产量的目的。 影响轧机作业率的主要因素是孔型系统、孔型和轧辊辅件的共用性。 注：（插入内容） 交叉轧制：两根钢同时轧制的时间（横列式轧机）。 轧制节奏（T ）：是指机组每轧一根钢所需要的时间(即轧制第一根钢与第二根钢 之间的时间间隔)，它是决定轧机产量的主要因素。 轧制时间（T轧 ）：即钢的纯轧时间。 间隙时间（T间 ）：是指相邻道次间的时间间隔，它随轧制的具体情况而变化。 轧制周期（T总 ）：是指轧制一根钢所用的总时间(包括各道次轧制时间和间隙时 间)和相邻两根钢之间的空隙时间。 3 保证产品成本最低 为了降低生产成本，必须降低各种消耗。由于金属消耗在成本中起主要作用，故
提高成材率是降低成本的关键。因此，孔型设计应保证轧制过程进行顺利，便于调整减少切损和降低废品率：在用户无特殊要求的情况下，尽可能按负偏差进行轧制。同时，合理的孔型设计也应保证减少轧辊和电能的消耗。4保证劳动条件好孔型设计时除考虑安全生产外，还应考虑轧制过程易于实现机械化和自动化，轧制稳定，便于调整：轧辊辅件坚固耐用，装卸容易。2.2孔型设计的基本原则与设计程序1.2.1设计遵循的原则：是否有良好的技术经济指标和显著的经济效益，是评价和衡量孔型设计质量优劣的重要标准，也是检验设计思想是否正确、设计任务是否很好完成的主要标志。为此要求设计者注意遵循下述基本原则：人V1选择合理的孔型系统，因为孔型系统是轧件形状变化的体现，是是型材生产中能否顺利轧制、能否获得合格产品的关键。2充分利用钢在高温阶段塑性好、变形抗力小的特点，把变形量和不均匀变形尽量放在前面道次，以降低能耗和轧磨损。73各机架间的道次分配和翻钢、移钢程序要合理，以便缩短轧制节奏，提高轧机产量，并有利于操作。4当生产型钢品种规格较多时，要考虑相邻规格孔型的共用性，以减少轧辊储备和相应的更换轧辊的工作时间。5力求轧件在孔型中具有良好的稳定性。以利于轧件在孔型中的变形，防止弯扭，并简化轮机的操作和调整。6确保设备安全，注意改善工人的劳动条件。做到调整容易，操作简便，工作安全。1.2.2孔型设计的程序：1了解产品的技术条件产品的技术条件包括产品的断面形状、尺寸及其允许偏差，也包括对产品表面质量、金相组织和性能的要求：对某些产品还应了解用户的使用情况及其特殊要求。2了解原料条件原料条件包括已有的钢锭或钢坏的形状和尺寸或者是按孔型设计要求重新选定原料的规格。3
河北联合大学冶金与能源学院 3 提高成材率是降低成本的关键。因此，孔型设计应保证轧制过程进行顺利，便于调整 减少切损和降低废品率；在用户无特殊要求的情况下，尽可能按负偏差进行轧制。同 时，合理的孔型设计也应保证减少轧辊和电能的消耗。 4 保证劳动条件好 孔型设计时除考虑安全生产外，还应考虑轧制过程易于实现机械化和自动化，轧 制稳定，便于调整；轧辊辅件坚固耐用，装卸容易。 2.2 孔型设计的基本原则与设计程序 1.2.1 设计遵循的原则： 是否有良好的技术经济指标和显著的经济效益，是评价和衡量孔型设计质量优劣 的重要标准，也是检验设计思想是否正确、设计任务是否很好完成的主要标志。为此 要求设计者注意遵循下述基本原则： 1 选择合理的孔型系统，因为孔型系统是轧件形状变化的体现，是型材生产中能 否顺利轧制、能否获得合格产品的关键。 2 充分利用钢在高温阶段塑性好、变形抗力小的特点，把变形量和不均匀变形尽 量放在前面道次，以降低能耗和轧辊磨损。 3 各机架间的道次分配和翻钢、移钢程序要合理，以便缩短轧制节奏，提高轧机 产量，并有利于操作。 4 当生产型钢品种规格较多时，要考虑相邻规格孔型的共用性，以减少轧辊储备 和相应的更换轧辊的工作时间。 5 力求轧件在孔型中具有良好的稳定性。以利于轧件在孔型中的变形，防止弯扭， 并简化轧机的操作和调整。 6 确保设备安全，注意改善工人的劳动条件。做到调整容易，操作简便，工作安 全。 1.2.2 孔型设计的程序： 1 了解产品的技术条件 产品的技术条件包括产品的断面形状、尺寸及其允许偏差，也包括对产品表面质 量、金相组织和性能的要求：对某些产品还应了解用户的使用情况及其特殊要求。 2 了解原料条件 原料条件包括已有的钢锭或钢坯的形状和尺寸或者是按孔型设计要求重新选定 原料的规格
3了解轧机的性能及其他设备条件包括轧机的布置、机架数、辊径、辊身长度、轧制速度电机能力、加热炉、移钢和翻钢设备、工作辊道和延伸辊道、延伸台、剪机或锯机的性能以及车间平面布置情况等。4选择合理的孔型系统选择孔型系统是孔型设计的关键步骤之一。对于新产品，设计孔型之前应该了解类似产品的轧制情况及其存在的问题，作为考虑新产品孔型设计的依据之一。对于老产品，应了解在其他轧机上轧制该产品的情况及其存在的问题。在品种多，但产量要求不高的轧机上，应该采用共用性大的孔型系统，这样可以减少换辊次数及轧辊的储备量。但在品种比较单一，即专业化较高的轧机上，应该尽量采用专用的孔型系统，这样可以排除其他产品的干扰，使产量提高。5总轧制道次数的确定孔型系统选择之后，必须首先确定轧制该产品时所采用的总轧制道次数及按道次尺寸和轧制道次其实质就分配变形量。在一定的工艺与设备条件下，确定坏料的断面尺合大学冶金是正确地决定总变形量。三者之间的关系如下式所示=4A.A.一总延伸系数A一原料断面积A,一成品断面积V总延伸系数又等于各道次延伸系数的乘积，即有如下关系：XA.A.A...An-I=3AAAA平均延伸系数一般是根据经验数据选取的。但是在既定条件下，平均延伸系数的大小既反映了轧制进程的快慢，也反映了轧件在孔型内变形的剧烈程度。因此，平均延伸系数要根据所轧钢种、孔型系统、轧机布置等具体生产条件选定。按总延伸系数平均延伸系数即可确定轧制道次。轧制道次应取整数In μ. _ In A - In A,n=InpIn μp4
河北联合大学冶金与能源学院 4 3 了解轧机的性能及其他设备条件 包括轧机的布置、机架数、辊径、辊身长度、轧制速度电机能力、加热炉、移钢 和翻钢设备、工作辊道和延伸辊道、延伸台、剪机或锯机的性能以及车间平面布置情 况等。 4 选择合理的孔型系统 选择孔型系统是孔型设计的关键步骤之一。对于新产品，设计孔型之前应该了解 类似产品的轧制情况及其存在的问题，作为考虑新产品孔型设计的依据之一。对于老 产品，应了解在其他轧机上轧制该产品的情况及其存在的问题。在品种多，但产量要 求不高的轧机上，应该采用共用性大的孔型系统，这样可以减少换辊次数及轧辊的储 备量。但在品种比较单一，即专业化较高的轧机上，应该尽量采用专用的孔型系统， 这样可以排除其他产品的干扰，使产量提高。 5 总轧制道次数的确定 孔型系统选择之后，必须首先确定轧制该产品时所采用的总轧制道次数及按道次 分配变形量。在一定的工艺与设备条件下，确定坯料的断面尺寸和轧制道次其实质就 是正确地决定总变形量。三者之间的关系如下式所示： 0 z n A A z —总延伸系数 A0 —原料断面积 An —成品断面积 总延伸系数又等于各道次延伸系数的乘积，即有如下关系： 0 1 1 2 123 123 n z n n A A A A AAA A 123 n z np 平均延伸系数一般是根据经验数据选取的。但是在既定条件下，平均延伸系数的 大小既反映了轧制进程的快慢，也反映了轧件在孔型内变形的剧烈程度。因此，平均 延伸系数要根据所轧钢种、孔型系统、轧机布置等具体生产条件选定。 按总延伸系数平均延伸系数即可确定轧制道次。轧制道次应取整数 0 ln ln ln ln ln z n p p A A n