工字钢轧制工艺课程设计(DOC 41页)

工字钢轧制工艺课程设计(DOC 41页)
目录
1原料选择及加工 (2)
原料选择及加工 (4)
1.1原料选择 (4)
1.2原料的检查和清洗 (4)
1.3原料的加热和加热炉 ............................................................. 错误!未定义书签。

1.3.1原料的加热 ............................................................. 错误!未定义书签。

1.3.2加热炉 (6)
2 14#工字钢孔型设计 (6)
2.1工字钢的生产工艺流程 (6)
2.2孔型设计准备 (8)
2.2.1孔型系统的选择 (8)
2.2.2孔型设计的原则 (8)
2.2.3轧制道次的计算 (8)
2.2.4延伸系数分配原则 (9)
2.2.3腿部变形原则 (9)
2.4孔型系统计算 (9)
2.4.1成品孔孔型系统计算 (9)
2.4.2成品前孔K2孔的设计 (10)
1.4.3........................................................ K3孔的设计11
2.4.4 K4孔的设计 (12)
2.4.5 K5孔的设计 (13)
2.4.6 K6孔的设计 (14)
2.4.7 K7孔的设计 (14)
2.4.8 K8孔的设计 (15)
2.4.9 K9孔的设计(切深孔孔型设计) (16)
2.4.10 K10孔的设计（预切深孔孔型设计） (17)
2.4.11 K11孔的设计 (17)
2.5轧制规程设计 (18)
2.5.1 1950开坯机压下规程的编制 (18)
2.5.2 轧制道次 (18)
2.5.3 速度制度 (19)
2.6 电机平衡负荷校核 (23)
2.6.1 轧制压力的计算 (23)
2.6.2 轧制力矩的计算 (27)
2.7 各道次孔型图 (29)
3.轧辊强度校核 (32)
3.1 950轧机强度校核 (32)
3.2 800Ⅰ轧机校核 (33)
3. 3 800Ⅱ轧机校核 (34)
3. 4 850轧机校核 (35)
4 导卫装置设计 (37)
4.1 横梁 (37)
4.2 卫板 (37)
4.3 导板 (38)
结语 (40)
致谢 (41)
参考文献 (42)
1原料选择及加工
1.1原料选择
一般轧钢常用的原料为钢锭，轧坯和连铸坯，我们采用的是140×140矩形轧坯，为了保证成品质量，必须要先采取表面清理。

由于在钢坯表面经常存在着如结疤、裂纹、折叠、飞刺等各种缺陷，如果不在轧制前加以清理，势必在轧制中不断扩大，并引起更多的缺陷，甚至会影响钢坯轧制时的塑性与成型。

为确保钢材的使用性能，对来料矩形坯需要作如下要求: [7]
(1) 根据加热炉的结构和轧钢成材率的要求来确定方坯的倍尺或定尺长度以及方坯的尺寸和公差要求。

我们采用的140×140矩形坯要求其截面尺寸和公差要求为士2mm，倍尺长度为1200mm（攀钢数据）的4-6倍尺，长度允许偏差士50mm。

坯料的圆角半径不大于R10。

特别要提示的是，在计算方坯的定尺长度时，一定要把此种异型钢在轧制后每根钢材会在头部和尾部因不均匀变形产生翘曲和缩尺损失考虑在内。

(2) 考虑到此工字钢的使用要求，为保证钢材的内在质量，要求坯料的轧制压缩比不小于3。

(3) 坯料的表面不得有裂纹，结疤，折叠等缺陷。

(4) 坯料必须是热轧状态下交货。

1.2原料的检查和清洗
尽管炼钢工艺的不断改进使坯料的表面质量不断提高，但是用户对于轧件、质量的要求也在不断提高，因此在轧制之前，特别是对于表面质量要求很高的优质轧件清除坯料表面缺陷对提高产品质量仍起着重要作用。

大部分用户要求钢铁
1.3.2加热炉
从钢坯在炉内的移动方式有推钢式加热炉与步进式加热炉两大类。

推钢式加热炉分带下加热的和不带下加热的两种，上下加热的推钢式加热炉多用于加热断面尺寸超过100～120mm的方坯。

步进式加热炉有步进底式加热炉、步进梁式加热炉、梁底组合式加热炉三种。

本次根据提供设备要求采用推钢式加热炉对坯料加热。

2 14#工字钢孔型设计
2.1工字钢的生产工艺流程
轧制任何一种钢材都可能有几种工艺过程，我们采用的是240×240矩形坯经高速带锯锯切下料后，采用风动砂轮进行表面清理钢坯的表面缺陷，严格按照炉号进行管理。

在室温下装入推钢式加热炉进行加热，之后进行轧制、冷却、矫直、锯切等工艺进行生产，最后经检查合格后分级成倍尺料交出。

其工艺流程如下:
钢坯下料—清理—加热—轧制—锯切—写号—冷却—矫直—打印—检查—分级—涂色—打捆—入库。

我们生产工字钢所用的设备是一组轨梁横列式四架轧机，机架均为闭式结构，减速器、联接机以及轧机工作机架间轧辊和轧辊之间均采用万向接轴联接，轴承采用胶木瓦开式轴承，主电机功率为530kw。

首先要做好对入厂的矩形坯进行复验工作，经复验合格后必须要逐炉号地进行下料，为提高下料的质量和定尺精度，我们采用锯切下料。

下料长度为6m，根据计算可轧制长度为6个成品长度(每个长度为12m)。

接下来要对下料后的矩形坯逐根进行表面质量检查，对存在表面缺陷的钢坯进行砂轮清理。

之后要按照同一炉号集中入炉的原则在冷态下装炉进行加热，并做好装炉记录。

[9]但是在寒
冷季节(特别是北方的冬季)，为了防止在加热过程中产生裂纹，要求必须要确保钢坯在室温状态下缓冷24小时以上才能装炉，绝对禁止钢坯带霜装炉。

之后要根据孔型配置图要求安装好轧辊和导卫装置，并调整好各机架的辊缝和锁口间隙，务必将轧辊固定牢固，轧辊在运转过程中不能产生跳动，更不能产生轴向窜动。

打开循环水阀，仔细检查各个轧辊的辊颈和每个孔型的给水量是否充足，如发现异常必须立即处理。

因为水在轧钢生产中是十分重要的，它起着冷却和润滑的重要作用，一旦给水量不足，后果十分严重。

这是因为，一方面由于这种胶木瓦开式轴承是用夹布酚醛树脂(夹布胶木)在17.4～29.4MPa,130～150℃温度下压成的，是用水而不用油润滑的。

其耐热性和导热性能很差，工作温度不应超过60～800C ，当温度较高时会迅速膨胀，并进而发生碳化，即烧瓦事故，导致轴承破坏；另一方面，轧件是靠与孔型的摩擦力咬入的，这种摩擦力的存在就会使得孔型产生磨损，而且孔型不间断地过钢必然会导致其温度不断地上升，如果不及时给水对孔型进行冷却就会加剧孔型的磨损，从而会导致轧件出现质量问题，也造成了轧辊的浪费，这种现象反映在使用腿部梯形孔轧制时更加严重。

为保证人员和设备的安全，在确认轧机上下和周围无障碍物后，方可启动轧机进行生产。

要注意必须经过30分钟左右的空转，此时要做好以下项目的检查:轧机的运转是否正常、各轴承的温度是否正常、各部位紧固装置是否有松动现象等等。

为提高成材率，降低生产成本，最好是先使用3～5根相同规格的普通材质料来进行试轧，之后再进入正常轧制，其目的是先通过低成本原料试轧来检验孔型设计是否合理，导卫装置设计和加工是否合理，轧机和导卫装置的调整是否到位。

轧制温度必须按照预定要求执行，在试轧过程中要逐道次检查红热状态下轧件的尺寸是否符合孔型设计要求，导卫装置安装和调整是否合适，咬入和出钢时轧件是否正直、顺畅，这些情况都必须无一例外的认真检查好、调整好，试轧的轧件完全符合图纸要求，成品尺寸满足标准要求后方可进入到正常的生产程序。

根据生产经验和工字钢的使用要求，还需要对工字钢进行湿法磁粉探伤检查，重点检查部位是腿部。

靠近头部一侧，因为这个部位容易在K9孔轧制时由于切深不正而形成辗皮。

[10]
2.2孔型设计准备
型钢孔型设计主要内容包括三个方面：1）断面孔型设计。

根据原料和成品的断面形状和尺寸及产品性能的要求，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以及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、轧机产量高。

3）轧辊附件设计——导卫装置的设计。

导卫装置应保证轧件能按照嗦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，或者对轧件起矫直或翻转作用等。

14号工字钢的孔型设计也是基于上述内容进行的。

[11]
2.2.1孔型系统的选择
结合轨梁厂的设备状况以及供应产品的特点，粗轧选用箱形孔型系统，精轧采用万能轧制法轧制。

2.2.2孔型设计的原则
采用正确的孔型设计可以使轧制异型面型钢嗦不能避免的不均匀变形尽可能发生在前几个孔型中，而不是在全部孔型中。

在前几个孔型中，金属的温度较高，其变形抗力不大，并且塑性也较好（与以后几个孔型中的金属相比较）。

在其它几个孔型中，必须尽可能采用均匀的压缩和断面各部分均匀的延伸，因为只有在这样的条件下才能得到形状正确的、内应力较小的最终产品，而能量消耗和轧辊的磨损都最少。

[11]
2.2.3轧制道次的计算
总延伸系数=总μ钢坯断面面积/成品孔面积：
=⨯=6.2151)140140(总μ9.11
按产品标准查得NO14工字钢的断面面积为2151.6mm 2选取22.1=c μ，则求得n 为：
1222.1log )6.2151140140log(≈⨯=n
2.2.4延伸系数分配原则
工字钢孔型特点是速度差大，变形不均匀，同时轧件各部分温度差大，金属塑性不同。

因此，金属变形时会引起金属强制移动，这关系到轧辊孔型磨损快的腿部不正确的充满，使断面尺寸不稳定。

为减少金属在孔型中的移动，按照断面各部分，接近成品孔的孔型应当适当给予均匀变形。

而且要增加易拉缩的腿部的金属余量。

当采用矩形时在第一个切深孔中轧制，腿部延伸可大大小于腰部，甚至可以小于一。

这是因为切深时产生推高增长，在过渡孔型中腿部的延伸系数采用不高于腰部的延伸。

对于成品孔和成品前孔：开μ≥腰μ=闭μ
对于其它工字孔：开μ≥腰μ≥闭μ
（开μ+闭μ）/2≥腰μ
2.2.3腿部变形原则
除小号工字钢外，一般总是腿部延伸大于腰部延伸，即：
腿μ>腰μ, 腰μ=（开μ+闭μ）/2
注：控制孔、切深孔除外。

腿高的确定：
开口孔进开口孔或控制孔进开口孔 h 1=h 2-(0~1mm)
开口孔进控制孔h 1=h 2+(4~9mm)
2.4孔型系统计算
2.4.1成品孔孔型系统计算
(1) 孔型宽度：()()()mm B B k 139013.12140014.1~012.11=⨯-=∆-=(∆为负公差)。

(2) 腰厚：mm d d k 55.05.51=-=-=γ (γ取部分负公差)。

(3) 腿高：()mm H H k 04.81013.180014.1~012.11=⨯==。

(4) 开口腿高：()()mm d H h k k k 02.38504.812/12/1111k =-⨯=+⨯=
闭口腿高：()()mm d H h k k bk 02.38502.812/12/1111=-⨯=+⨯=。

(5)腰部面积:=⨯=111k k yk d B F 139⨯5=695mm 2。

(6) 开口腿宽度：mm t a kk 932.56/102.380.5-1.9hy 5.01=⨯⨯=-=
(7) 开口腿面积：()2111535.22502.38932.5mm h a F kk kk kk =⨯==
闭口腿面积
()2111535.22502.38932.5mm h a F bk bk bk =⨯==。

（8） 成品孔K 1腰部压下量一般取为 mm d k 4.01=∆
（9） 成品孔K 1腰部展宽量取为 mm B k 21=∆。

（10） 腰部延伸系数：056.1695y k 121y ===F F yk k μ。

（11） 开口腿端侧压量：mm a a a kk bk kk 854.0932.5786.6121=-=-=∆ 闭口腿端侧压量：mm a a a bk kk bk 357.0932.5575.5121-=-=-=∆。

（12） 开口腿端压下系数:144.1//112a ==kk bk a a η
闭口腿根压下系数：064.1//112==kk bk b b b η。

（13） 开口腿部延伸系数kk1μ和闭口腿部延伸系数：bk1μ
因111bk yk kk μμμ>>，()2/111bk kk yk μμμ+≥，
又04.1y k1=μ，确定出08.11=kk μ，01.11=bk μ。

（14） 圆弧半径：因此孔为成品孔，圆弧半径取给定值，即：；；mm R mm R 8.35.9t ==。

（15） 增长量取为mm h kk 6.01=∆， 拉缩量取为mm h bk 0.21=∆。

2.4.2成品前孔K 2孔的设计
(1) 孔型宽度：mm B B B k k k 1372139112=-=∆-=。

(2) 腰厚：mm d d d k k k 4.54.05112=+=∆+=。

(3) 开口腿高：mm h h h bk bk kk 02.40202.38112=+=∆+=
闭口腿高：mm h h h kk kk bk 42.376.002.38112=-=∆-=。

(4) 腰部面积:22228.7394.5137mm d B F k k yk =⨯==。

(5) 开口腿面积：2112790.22701.1535.225mm F F bk bk kk =⨯==μ
闭口腿面积：2112578.24308.1535.225mm F F kk kk bk =⨯==μ。

(6) 开口腿端宽度：()mm a a bk kk 532.54.0932.59.0~2.012=-=-=
因
1212kk bk kk bk a a b b ->-， 即：324.8676.1722->-bk bk a b ，
1212/kk bk kk bk a a b b <， 即：324.8/676.17/22bk bk a b <，确定出闭口腿端宽度：mm a bk 509.62=
（7）成品前孔K 2腰部压下量取为 mm d k 4.02=∆。

（8）成品前孔K 2腰部展宽量取为 mm B k 22=∆。

（9）腰部延伸系数：06.1/y k 232y ==F F yk k μ。

（10）开口腿端侧压量：mm a a a kk bk kk 553.0232=-=∆
闭口腿端侧压量：mm a a a bk kk bk 20.0232=-=∆。

（12）开口腿部延伸系数kk2μ和闭口腿部延伸系数2bk μ：
222bk yk kk μμμ>>，()2/222bk kk yk μμμ+≥，又06.1y k2=μ
确定出10.12=kk μ；03.12=bk μ。

（13）圆弧半径：
64.0/111==bk k b R c mm b c R bk k 17.4509.664.0212=⨯==
70.0/112==bk Tk T a R c mm a c R bk T Tk 72.5509.670.0222=⨯==
（14）增长量取为mm h kk 75.02=∆， 拉缩量取为mm h bk 5.22=∆。

1.4.3 K 3孔的设计
（1）孔型宽度： mm B B B k k k 1352137223=-=∆-=。

（2） 腰厚：mm d d d k k k 8.54.04.5223=+=∆+=。

（3） 开口腿高：mm h h h bk bk kk 52.42223=∆+=
闭口腿高：mm h h h kk kk bk 67.36223=∆-=。

（4） 腰部面积:2333783mm d B F k k yk ==。

（5） 开口腿面积：2223624.234mm F F bk bk kk ==μ
闭口腿面积：2223938.267mm F F kk kk bk ==μ。

（6）开口腿端宽度：()mm a a bk kk 082.545.0532.59.0~2.023=-=-=
因2323kk bk kk bk a a b b ->-，即：724.784.1633->-bk bk a b ，2323//kk bk kk bk a a b b <，
即：724.7/84.16/33bk bk a b <，确定出闭口腿端宽度：mm a bk 150.63=。

（7）K 3孔腰部压下量取为 mm d k 75.03=∆。

（8）K 3孔腰部展宽量取为 mm B k 33=∆。

（9）腰部延伸系数：058.1/y k 343y ==F F yk k μ
（10）开口腿端侧压量：mm a a a kk bk kk 874.8343=-=∆
闭口腿端侧压量：mm a a a bk kk bk 7.0343=-=∆
（11）开口腿根侧压量：mm b b b kk bk kk 4.2343=-=∆
闭口腿根侧压量：mm b b b bk kk bk 88.0343=-=∆
（12）开口腿部延伸系数kk3μ和闭口腿部延伸系数3bk μ
因333bk yk kk μμμ>>，()2/333bk kk yk μμμ+≥，又137.1y k3=μ，确定出17.13=kk μ；
10.13=bk μ。

（13）圆弧半径：
64.0/222==bk k b R c mm b c R bk k 936.3323==
63.0/222==bk Tk T a R c mm a c R bk T Tk 874.3323==。

（14）增长量取为mm h kk 75.03=∆， 拉缩量取为mm h bk 33=∆
2.4.4 K 4孔的设计
(1) 孔型宽度：mm B B B k k k 132334=∆-=。

(2) 腰厚：mm d d d k k k 35.6334=∆+=。

(3) 开口腿高：mm h h h bk bk kk 4.43334=∆+=
闭口腿高：mm h h h kk kk bk 27.34334=∆-=。

(4) 腰部面积:24442.83835.6132mm d B F k k yk =⨯==。

(5) 开口腿面积：2334732.294mm F F bk bk kk ==μ
闭口腿面积：233451.274mm F F kk kk bk ==μ。

(6) 开口腿端宽度：()mm a a bk kk 682.49.0~2.034=-=
开口腿根宽度： mm a h F b kk kk kk kk 342.6/24444=-=
因3434kk bk kk bk a a b b ->-， 即：874.825.1844->-bk bk a b ， 3434//kk bk kk bk a a b b <，即：874.8/25.18/44bk bk a b <，确定出闭口腿端宽度：mm a bk 643.54=，闭口腿根宽度：mm b bk 74.74=。

（7） K 4孔腰部压下量取为 mm d k 2.14=∆。

（8） K 4孔腰部展宽量取为 mm B k 79.34=∆。

（9） 腰部延伸系数：16.1/y k 454y ==F F yk k μ。

（10）开口腿端侧压量：mm a a a kk bk kk 4.2454=-=∆
闭口腿端侧压量：mm a a a bk kk bk 94.0454=-=∆。

（11）开口腿根侧压量：mm b b b kk bk kk 74.3454=-=∆
闭口腿根侧压量：mm b b b bk kk bk 79.1454=-=∆。

（12）开口腿部延伸系数kk4μ和闭口腿部延伸系数4bk μ：
因444bk yk kk μμμ>>，()2/444bk kk yk μμμ+≥，又16.1y k4=μ，确定出20.14=kk μ；
27.14=bk μ。

（13）圆弧半径：
71.0/333==bk k b R c mm b c R bk k 82.4434==
63.0/333==bk Tk T a R c mm a c R bk T Tk 256.4434==
取mm R 2tk4=。

（14）增长量取为mm h kk 75.04=∆,拉缩量取为mm h bk 5.34=∆。

2.4.5 K 5孔的设计
(1) 孔型宽度：mm B B B k k k 1284132445=-=∆-=。

(2) 腰厚：mm d d d k k k 55.7445=∆+=。

(3) 开口腿高：mm h h h bk bk kk 77.37445=∆+=
闭口腿高：mm h h h kk kk bk 65.42445=∆-=。

(4) 腰部面积:25554.966mm d B F k k yk ==。

(5) 开口腿面积：2445628.348mm F F bk bk kk ==μ
闭口腿面积：2445678.353mm F F kk kk bk ==μ。

(6) 开口腿端宽度：()mm a a bk kk 243.59.0~2.045=-=
开口腿根宽度： mm a h F b kk kk kk kk 21.13/25555=-=
因4545kk bk kk bk a a b b ->-,即：224.871.1955->-bk bk a b ，
4545//kk bk kk bk a a b b <，即：224.8/71.19/44bk bk a b <，确定出闭口腿端宽度：
mm a bk .703.55=，闭口腿根宽度：mm b bk 87.135=。

（7） K 5孔腰部压下量取为 mm d k 6.15=∆
（8） K 5孔腰部展宽量取为 mm B k 45=∆。

（9） 腰部延伸系数：20.1/y k 565y ==F F yk k μ。

（10）开口腿端侧压量：mm a a a kk bk kk 2.1565=-=∆
闭口腿端侧压量：mm a a a bk kk bk 8.0565=-=∆
（11）开口腿根侧压量：mm b b b kk bk kk 99.6565=-=∆
闭口腿根侧压量：mm b b b bk kk bk 00.3565=-=∆
（12）开口腿部延伸系数kk5μ和闭口腿部延伸系数5bk μ：
因555bk yk kk μμμ>>，()2/555bk kk yk μμμ+≥，又20.1y k5=μ，确定出24.15=kk μ，17.15=bk μ。

（13）圆弧半径：
mm b R c bk k 55.0/444== mm b c R bk k 66.7545==， 取mm R 2tk5=
（14）增长量取为mm h kk 6.05=∆， 拉缩量取为mm h bk 45=∆
2.4.6 K6孔的设计
(1) 孔型宽度：mm B B B k k k 128556=∆-=。

(2) 腰厚：mm d d d k k k 15.9556=∆+=。

(3) 开口腿高：mm h h h bk bk kk 65.46556=∆+=
闭口腿高：mm h h h kk kk bk 17.37556=∆-=。

(4) 腰部面积:26662.1171mm d B F k k yk ==。

(5) 开口腿面积：2556803.413mm F F bk bk kk ==μ
闭口腿面积：2556299.432mm F F kk kk bk ==μ。

(6) 开口腿端宽度：()mm a a bk kk 843.49.0~2.056=-=
开口腿根宽度： mm a h F b kk kk kk kk 35.14/26666=-=
因5656kk bk kk bk a a b b ->-，即：324.992.2366->-bk bk a b ，
5656//kk bk kk bk a a b b <，即：324.9/92.23/66bk bk a b <，确定出闭口腿端宽度：
mm a bk 48.56=，闭口腿根宽度：mm b bk 257.166=。

（3-116）
（7） K 6孔腰部压下量取为 mm d k 5.36=∆。

（8） K 6孔腰部展宽量取为 mm B k 56=∆。

（9） 腰部延伸系数：23.1/y k 676y ==F F yk k μ。

（10） 开口腿端侧压量：mm a a a kk bk kk 2.1676=-=∆
闭口腿端侧压量：mm a a a bk kk bk 85.0676=-=∆
（11） 开口腿根侧压量：mm b b b kk bk kk 07.5566=-=∆
闭口腿根侧压量：mm b b b bk kk bk 4.3676=-=∆。

（12） 开口腿部延伸系数kk6μ和闭口腿部延伸系数6bk μ：
因666bk yk kk μμμ>>，()2/666bk kk yk μμμ+≥，又23.1y k6=μ，确定出27.16=kk μ，
20.16=bk μ。

（13） 圆弧半径：
74.0/555==bk k b R c mm b c R bk k 35.7545==
61.0/555==bk Tk T a R c mm a c R bk T Tk 65.8656==
取mm R 2tk6=。

（14） 增长量取为mm h kk 65.06=∆，拉缩量取为mm h bk 5.66=∆。

2.4.7 K 7孔的设计
(1) 孔型宽度：mm B B B k k k 123667=∆-=。

(2) 腰厚：mm d d d k k k 66.12667=∆+=。

(3) 开口腿高：mm h h h bk bk kk 16.50667=∆+=
闭口腿高：mm h h h kk kk bk 56.42667=∆-=。

(4) 腰部面积:277718.1557mm d B F k k yk ==。

(5) 开口腿面积：266741.621mm F F bk bk kk ==μ
闭口腿面积：266758.514mm F F kk kk bk ==μ。

(6) 开口腿端宽度：()mm a a bk kk 68.109.0~2.067=-=*
开口腿根宽度：mm a h F b kk kk kk kk 48.20/27777=-=*
因6767kk bk kk bk a a b b ->-， 即：624.831.2777->-bk bk a b ，
6767//kk bk kk bk a a b b <，即：624.8/31.27/77bk bk a b <，确定出闭口腿端宽度：
mm a bk 824.97=，闭口腿根宽度：mm b bk 10.367=。

（7）K 7孔腰部压下量取为 mm d k 5.47=∆。

（8）K 7孔腰部展宽量取为 mm B k 67=∆。

（9）腰部延伸系数：23.1/y k 787y ==F F yk k μ。

（10）开口腿端侧压量：mm a a a kk bk kk 2.1787=-=∆
闭口腿端侧压量：mm a a a bk kk bk 9.0787=-=∆。

（11）开口腿根侧压量：mm b b b kk bk kk 65.7787=-=∆
闭口腿根侧压量：mm b b b bk kk bk 88.3787=-=∆。

（12）开口腿部延伸系数kk7μ和闭口腿部延伸系数7bk μ：
因777bk yk kk μμμ≥≥，()7772/yk bk kk μμμ>+，又23.1y k7=μ，确定出26.17=kk μ，
20.17=bk μ 。

（3-145）
（13） 圆弧半径：
74.0/666==bk k b R c ，mm b c R bk k 14.8767==
63.0/666==bk Tk T a R c ，mm a c R bk T Tk 25.17767==，
取mm R 3tk7=。

（14） 增长量取为mm h kk 7.07=∆，拉缩量取为mm h bk 0.77=∆。

2.4.8 K 8孔的设计
(1) 孔型宽度：mm B B B k k k 117778=∆-=。

(2) 腰厚：mm d d d k k k 16.17778=∆+=。

(3) 开口腿高：mm h h h bk bk kk 42.58778=∆+=
闭口腿高：mm h h h kk kk bk 42.60778=∆-=。

(4) 腰部面积:288872.2007mm d B F k k yk ==。

(5) 开口腿面积：277825.864mm F F bk bk kk ==μ
闭口腿面积：27789.761mm F F kk kk bk ==μ。

(6) 开口腿端宽度：()mm a a bk kk 924.89.0~2.078=-=*
开口腿根宽度：mm a h F b kk kk kk kk 71.46/28888=-=*因7878kk bk kk bk a a b b ->-，即：68.936.3588->-bk bk a b ，7878//kk bk kk bk a a b b <，即：68.9/36.35/88bk bk a b <，确定
出闭口腿端宽度：mm a bk 874.108=，闭口腿根宽度：mm b bk 9.358=。

（7）K 8孔腰部压下量取为 mm d k 5.48=∆。

（8）K 8孔腰部展宽量为负，取 mm B k 68=∆。

（9）开口腿端侧压量：mm a a a kk bk kk 10898=-=∆ 闭口腿端侧压量：mm a a a bk kk bk 95.0898=-=∆。

（10）开口腿根侧压量：mm b b b kk bk kk 72.3898=-=∆
闭口腿根侧压量：mm b b b bk kk bk 42.5898=-=∆。

（11）开口腿部延伸系数kk8μ和闭口腿部延伸系数8bk μ：
888bk yk kk μμμ≥≥，()8882/yk bk kk μμμ>+，又22.1y k8=μ，确定出26.18=kk μ，19.18=bk μ。

（12）圆弧半径：
67.0/777==bk k b R c mm b c R bk k 6878==
53.0/777==bk Tk T a R c mm a c R bk T Tk 17878==
取mm R 0.3tk 8=
2.4.9 K 9孔的设计(切深孔孔型设计)
(1) 孔型宽度：mm B B B k k k 111889=∆-=。

(2) 腰厚：mm d d d k k k 66.21889=∆+=。

(3) 开口腿高：mm h h h bk bk kk 4.61889=∆+=
闭口腿高：mm h h h kk kk bk 25.40889=∆-=。

(4) 腰部面积:299926.2404mm d B F k k yk ==
(5) 开口腿面积：288936.954mm F F bk bk kk ==μ
闭口腿面积：288935.857mm F F kk kk bk ==μ。

(6) 开口腿端宽度和开口腿根宽度：mm a kk 924.99=，mm b kk 08.409=
取开口腿和闭口腿孔型侧壁斜度为5%，考虑到切深孔变形主要在腰部，腿部变形小，并且()9993/1~2/1k bk kk B b b =+[7]，因此取闭口腿端宽度和闭口腿根宽度取mm a bk 924.189=，mm b bk 70.449=。

(7) 因切深孔型的腿总高与腰厚应满足以下系:()9109103.0k k k k d d H H -=-,且切深孔变形主要在腰部，再考虑到电机负荷和轧辊强度，K9孔分两个道次轧制，因此，
K 9孔取腰部压下量为mm d k 34.389=∆。

（8）切深孔型腰部展宽量小，甚至为负，因此，K 9孔腰部展宽量取为
mm B k -5.09=∆。

（10）圆弧半径：
mm R k 229=，mm R Tk 0.69=
（11）切深孔轧制时，轧件腿部在切深孔型中的变化为开口腿进闭口槽时有一定的拉缩量，闭口腿进开口槽时有一定的增长量，所以增长量取为mm h kk 75.19=∆， 拉缩量取为mm h bk 5.89=∆。

2.4.10 K 10孔的设计（预切深孔孔型设计）
（1）孔型宽度：mm B B B k k k 1069910=∆-=。

（2）腰厚： mm d d d k k k 609910=∆+=。

（3）切深孔型腰部压下量大，因此，K10孔腰部压下量分两个道次轧制完成，每个道次压下量取为 mm d k 1210=∆。

（4）切深孔型腰部展宽量小，因此，K10孔腰部展宽量分两个道次轧制完成，每个道次取为 mm B k 310=∆。

（5）圆弧半径：
mm R k 2510=，mm R Tk 0.0110=。

2.4.11 K11孔的设计
由上面可得：由箱形孔轧制出的轧件宽度B 与下一个切深孔型的高度10k H 相等，即：
mm H B k 10010==，因此，mm b B k 1101010011=+=∆+=
()()mm B b k 10401.106.1~01.110006.1~01.111=⨯⨯==
()()mm h R 201002.02.0~1.02.0~1.0=⨯==
()()mm h r 1518015.015.0~05.015.0~05.0=⨯==。

箱形孔高度h 与下一个切深孔宽度10k B 相等，即：mm B h k 8.110==,
凸度：mm f 9.3=，辊缝：()mm S 0.54000125.002.0~012.0=⨯=。

[14]
2.5轧制规程设计
2.5.1 1950开坯机压下规程的编制
为避免轧机因压下量过大而产生腰部波浪，编制压下规程时工字型切深孔的压下量不能太大950开坯机的压下规程见表3.1。

[15]
表3.1 950开坯机压下规程
孔型号道次
B⨯d
（mm）
压下量
)
(mm
d
∆
备注
Ⅰ 1 180⨯240 70
Ⅱ 2 188⨯100 80 翻钢1800C
Ⅲ 3 208⨯63.9 36.1
Ⅲ 4 208⨯27.8 36.1 翻钢1800C
Ⅳ 5 217⨯21.8 6.0
2.5.2 轧制道次
根据轧制工字钢的经验，25号工字钢轧制总道次分为14道，轧制道次分配为在950开坯机上为5~3~3~1，800/850机列7个孔型中各轧制1个道次。

800轧机配辊图的绘制采用PRO E三维设计软件，对机架、横梁、轧辊、底座进行了装配，根据三维装置图投影，绘制出轧机配辊图。

各机架配辊图见附图。

850精轧机采用万能孔型系统轧制，其配辊图如图3.1所示。

图3.1 850万
2.5.3 速度制度
1） 950轧机速度制度的确定
非
翻钢道次 )2(60j j p gt t h R Dg n μπ+∆=
（3-4）
翻
钢道次 )(260S h R g Dg n p +∆=μπ
（3-5） 第一道 取秒5=j t ，n y =25r/min ，0.1=μ，g=9800
所以有
)2(60j j p gt t h R Dg n μπ+∆= （3-4） )598001.05354752(85514.3601⨯⨯+⨯⨯⨯=p n = 110
d p
y d n b a an bn abN n >+++=221120
取加速度a=60，减速度b=65
故采用梯形速度制度nd1=nd=70r/min
等
速轧制时间]22260[122
2K
n b n a n D l n t d p y d -++=π等 （3-5） t 等=1.5秒 轧制周期：
等t b n a n b n n a n n p y p d y
d +++-+- T1=3.7秒
第二道
翻钢道次，9800g 1000,2.0u min /208=====，，秒，mm s r n t y j
)100035475(98001.0285514.360+⨯⨯⨯⨯⨯=
p n
min /8.47r n p = 等速轧制时间]60652)
6065(
706528.47602205.8514.3880560[701t 222⨯⨯+⨯-⨯+⨯+⨯⨯=等
秒等0.2=t
轧制周期
0.2658
.476020658.47706020702+++-+-=T 秒4.22=T
第三道：9800g 1000,2.0u min /205=====，，秒，mm s r n t y j
)598001.0535
4752(86814.330
1⨯⨯+⨯⨯⨯=p n =54.5r/min
d d n n >3 故采用梯形速度制度
取min /703r n n d d ==
等速轧制时间：
]22260[12
22K n b n a n D l n t d
p y
d
-++=π等
=2.3秒
轧制周期
0.2655
.546020655
.54706020
70
3+++-+-=T
=4.24 秒
第四道
翻钢：
9800g 1000,2.0u min /208=====，，秒，mm s r n t y j )10006475(98002.0291614.360
+⨯⨯⨯⨯⨯=p n =42.38 r/min
d d n n >4，采用梯形速度制度，取m in /704r n n d d == 等速轧制]22260[12
2
2K n b n a n D
l n t d
p y
d -++=π等 =3.4秒
轧制周期
0.2655
.546020655.54706020703+++-+-=
T
=4.24 秒
第五道：
9800
g 1000,2.0u m in /202=====，，秒，mm s r n t y j
)
598001.0535
4752(86814.3305⨯⨯+⨯⨯⨯=
p n
=44 r/min d
d n n >3 故采用梯形速度制度
取min /703r n n d d == 等速轧制时间：
]22260[12
2
2
K
n b n a n D l n t d p y
d -++=π等
=2.3秒 轧制周期
0.2655
.546020655.54706020703+++-+-=
T
=6.8 秒 故950轧机轧制一根钢材所需的时间 T950=T1+T2+T3+T4+T5+tj1+tj2+tj3+tj4+tj5 =3.75+4.15+5.5+5.7+6.5+5+8+5+4+4+20 =72秒
2）800轧机速度制度
800轧机为恒转速轧制，转速为0-90-100 r/min 取n=90 r/min
（3-6）
由此可得，t6=4.9s,t7=8.8s,t8=10.4s,t9=12s,t10=13.6s,t11=14.8s 3）850轧机轧制速度的确定
850轧机为横转速轧制，轧制速度为0-100-200 r/min 取n=100r/min
（3-7）
60L L
t V Dn
π=
=
60L L t V Dn
π=
=
所以t12=13.4s.
各道次间隙时间的取定：
从而可得各轧机的轧制时间为： T800I=t6+t7+t8+67j t -+78j t -+89j t -+t ∆
=4.9+8.8+10.4+6+10+10 =50.1s
T800II=t9+t10+t11+910j t -+1011j t -+t ∆ =12+13.6+14.8+10+6+10
=66.4s T850=159+10=25.9s
T 总=T800I+T800II+T850+T950
=50.1+66.4+25.9+72 =214.4s
4）各道次的轧制温度 温降公式：
（3-8）
T1—开轧温度K ；TZ —热辐射时间；
TZ=（该道次的轧制时间+下一道次的轧制时间）/2+间隙时间； C —常数，取C=4； P —常数值，取P=1.166； G —坯料重量 F —坯料散热面积。

由前面计算可求得各道次TZ
根据轨梁厂实际情况，950轧机的开轧温度为1130℃，950轧机至800轧机的温降取为50℃，则800轧机的开轧温度为1080℃。

结合前面数据，带入上面公式，可求得各道次温降，从而可得各道次温度如表3.2：
表3.2 轧制各道次温降表
677889910101111126,10,10.2,
10,6,12j j j j j j t s t s t s t s t s t s
------=====
=1
1t T ∆=-
道次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
温度℃
1130
1124.6
1106.8
1098.2
1082
1072.6
1056.7
1043.8
1024.6
1006.8
986
978.8
2.6 电机平衡负荷校核
正确计算轧制过程所需力矩和功率是验算轧机能力，传动机构的强度和设计新轧机的重要力能参数之一。

轧制力（轧制总压力）和他对于两轧辊中心连线的垂直距离（力臂）的乘积称之为轧制力矩。

如果去掉由水平力引起的力矩，则轧制力矩Z M 可由单元体素对一个轧辊作用的垂直力乘以相应的力臂来计算：
⎰⎰⎰-+=r
r
l y l
l y l y Z xdx
t B xdx t B xdx P B M 0
（3-9）
忽略摩擦力，简化之
⎰=l
y Z xdx P B M 0
（3-10）
式中P y ，t y ——单位眼里和单位摩擦力之垂直分量；lr ——中性面处变形区长度。

如果用总压力P 对轧辊中心的垂直距离（力臂）a 的乘积来表示轧制力矩，则
Z M P a =•
因此，欲求出轧制力矩除需确定总压力的大小外，还需确定总压力对轧辊中心连线的距离，后者与总压力的作用方向及作用点有关，总压力的作用方向及作用点视轧制条件而异，不能认为在任何轧制过程中总压力的方向都是垂直于轧制方向的。

[6]
2.6.1 轧制压力的计算
轧制压力P 等于平均单位压力P 与接触面水平投影面积F 之乘积，所以确定金属作用在轧辊上的总压力，就归结为计算接触面积和平均单位压力P 。

首先确定接触面的水平投影面积。

接触面积和轧件变形前后的几何尺寸有关轧制非举行断面的孔型，接触面积亦可近似按以下公式计算：
F=(B+b)/2h R ∆，b F B F h h H //-=∆； （3-11） 式中 F H ，F h ——分别为轧前，轧后轧件断面面积； B ，b ——轧前，轧后轧件的最大宽度。

金属作用在轧辊上的单位面积上的总压力可表示为))(1(η•
++=K m P 化简可得
P=
]2][2.16.11[2
H
h R h
K h H h h R h R B B h
H +∆+
+∆-∆+∆+ην
μ （3-12）
K=9.8MPa Mn C t )4.1)(01.014(++-⨯
（3-13）
2
/)01.014(1.0mm s N t •-⨯=η
（3-14）
)
005.005.1(t a -=μ，式中a 取0.8
（3-15）
表3.3 轧制过程各道次速度及压下量
道次 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
V 3.16 3.31 2.86 3.25 3.38 4.46 4.98 5.03 5.06 5.08 6.0
5.67 h ∆ -
- - - 11 - - 4.6
-
- 1.14 0.84 H - - - - 51 - - 25.2 - - 12.1
14.8
h
-
-
-
-
40
-
-
20.6 -
-
13.96 13.96
1） 950开坯机轧制压力计算
选取950开坯机变形量最大的K 8孔作为校核基准，开坯机轧制温度取轧制9000C,轧制压力计算如下:
K=9.8MPa Mn C t )4.1)(01.014(++-⨯ =9.81.218.3⨯⨯=65.4
2/)01.014(1.0mm s N t •-⨯=η
=0.318
)005.005.1(t a -=μ=0.8⨯4.44=3.55 h=8666÷217=40mm ，H=10608÷208=51mm L=mm h R 3.7211475=⨯=∆ 轧制压力为（部分数据见表3.3）
P=
]2][2.16.11[2
H
h R h
K h H h h R h R B B h
H +∆+
+∆-∆+∆+ην
μ P=]
91
47511
38
.3318.024.65][91
11
2.1
3.7255.36.11[3.735.212⨯⨯+
⨯-⨯⨯+⨯⨯
P=5396 KN
2) 800Ⅰ轧机轧制压力计算
选取800轧机上的K 5孔作为轧机校核基准，850轧机上的轧制温度取终轧温度计算10430C 计算。

K=9.8MPa Mn C t )4.1)(01.014(++-⨯ =9.81.257.3⨯⨯=73.47
2/)01.014(1.0mm s N t •-⨯=η =0.357
)005.005.1(t a -=μ=3.33
h=4798÷233=20.6mm ，H=5744÷228=25.2mm
L=mm h R 436.4400=⨯=∆ 轧制压力为（部分数据见表3.3）
P=
]2][2.16.11[2
H
h R h
K h H h h R h R B B h
H +∆+
+∆-∆+∆+ην
μ P=]
8
.454006
.403
.536.025.73][8
.456
.42.14333.36.11[435.222⨯⨯+
⨯-⨯⨯+⨯⨯
P=4134 KN
3) 800Ⅱ轧机轧制压力计算
选取800轧机上的K 2孔作为轧机校核基准，800轧机上的轧制温度取9860C 计算。

K=9.8MPa Mn C t )4.1)(01.014(++-⨯
=9.81.214.4⨯⨯=85.2
2/)01.014(1.0mm s N t •-⨯=η =0.414
)005.005.1(t a -=μ=3.1
h=3406÷244=13.96mm ，H=3633÷241=15.1mm L=mm h R 35.2114.1400=⨯=∆ 轧制压力为（部分数据见表3.3）
P=
]2][2.16.11[2
H
h R h
K h H h h R h R B B h
H +∆+
+∆-∆+∆+ηνμ P=]
1
.2940014
.10
.6414.022.85][1
.2914
.12.135.211.36.11[35.215.242⨯⨯+
⨯-⨯⨯+⨯⨯
P=1584 KN
4) 850轧机轧制压力计算
选取850轧机上的K 10孔作为轧机校核基准，850轧机上的轧制温度取终轧温度计算9780C 计算。

K=9.8MPa Mn C t )4.1)(01.014(++-⨯ =9.81.222.4⨯⨯=86.8
2/)01.014(1.0mm s N t •-⨯=η =0.42
)005.005.1(t a -=μ=3.07； h=3406÷244=13.96mm ，H=3662÷247=14.8mm L=mm h R 90.1884.0425=⨯=∆ 轧制压力为（部分数据见表3.3）
P=
]2][2.16.11[2
H
h R h
K h H h h R h R B B h
H +∆+
+∆-∆+∆+ην
μ P=]
1
.2942584
.067
.542.028.86][1
.2984
.02.19.1807.36.11[9.185.245⨯⨯+
⨯-⨯⨯+⨯⨯
P=1673 KN
2.6.2 轧制力矩的计算
不考虑轧辊辊颈与轴承间的摩擦损失，由轧辊平衡条件出发，简单轧制过程中，上述条件只有在每个轧辊上，两轴承的反作用力与轧件给轧辊的总压力P 大小相等，且其方向垂直地与摩擦圆相切时才能保持平衡。

这时，转动轧辊所需力矩为：
a P M Z •=
上式可以写成为Z M =PDsin β
因为α
β
ψ=
，则β=ψα；（3-221） 热轧铸锭时，ψ=0.55~0.60取ψ=0.555
R h /∆=α 故950开坯机的轧制咬入角R h /∆=α=
72.847511=÷，合力角
84.472.8555.0=⨯=β轧制力矩为
1Z M =539684.4sin 950⨯⨯mm =432.5 KN •m
附加摩擦力矩：
由轧辊轴承中的附加摩擦力矩：M KN Pd M f ⋅=⨯⨯==49.3603.05208.2338111μ，
1d —轧辊辊颈直径，1μ—轧辊轴承摩擦系数；
则：M KN i M M M f f ⋅=-+=59.46)11(111ηη，其中1η—传动机械效率，一般取0.96～0.98，i —轧辊与主电机间的传动比，取为1；
根据轨梁厂的电机功率：KW N 6500=，n —电机转速，一般为0～min /180r ，取min /90r n =；则电动机的额定转矩：M KN M H ⋅=⨯=7.68953009550；空转力矩：M KN M KN M M H k ⋅=⋅==304.41~7.20)06.0~03.0(
则静力矩：H k f j M M KN M M i M M <⋅=++=++=5093059.465.432，因此950轧机功率足够。

同理800Ⅰ轧机的轧制咬入角R h /∆=α=15.614.3/)1804006.4(=⨯÷，合力角
41.315.6555.0=⨯=β，则轧制力矩为
2Z M =4134KN 41.3sin 800⨯⨯mm =196.7KN •m
附加摩擦力矩：
由轧辊轴承中的附加摩擦力矩：M KN Pd M f ⋅=⨯⨯==15.1403.04209.1122111μ，
1d —轧辊辊颈直径，1μ—轧辊轴承摩擦系数；
则：M KN i M i M M f f ⋅=-+=95.15)11(111ηη，其中1η—传动机械效率，一般取0.96～0.98，i —轧辊与主电机间的传动比，取为1；
空转力矩：M KN M KN M M H k ⋅=⋅==2074.33~87.16)06.0~03.0(
则静力矩：H k f j M M KN M M i M M <<⋅=++=++=7.2322095.157.196，因此800Ⅰ轧机功率足够。

同理800Ⅱ轧机的轧制咬入角R h /∆=α=06.340014.1=÷，合力角
70.106.3555.0=⨯=β，则轧制力矩为
3Z M =1584KN 70.1sin 800⨯⨯mm =37.6KN •m
附加摩擦力矩：
由轧辊轴承中的附加摩擦力矩：M KN Pd M f ⋅=⨯⨯==37.1103.04204.902111μ，
1d —轧辊辊颈直径，1μ—轧辊轴承摩擦系数；
则：M KN i M i M M f f ⋅=-+=5.12)11(111ηη，其中1η—传动机械效率，一般取0.96～0.98，i —轧辊与主电机间的传动比，取为1；
根据轨梁厂的电机功率：KW N 5300=，n —电机转速，一般为0～min /180r ，取min /90r n =；则电动机的额定转矩：M KN M H ⋅=⨯=4.56253009550；
则空转力矩：M KN M KN M M H k ⋅=⋅==2074.33~87.16)06.0~03.0(
则静力矩：H k f j M M KN M M i M M <<⋅=++=++=70205.126.37，因此800Ⅱ轧机功率足够。

同理850轧机的轧制咬入角R h /∆=α=
55.242584.0=÷，合力角
41.155.2555.0=⨯=β，则轧制力矩为
4Z M =1673KN 41.1sin 850⨯⨯mm =35 KN •m
附加摩擦力矩：
由轧辊轴承中的附加摩擦力矩：M KN Pd M f ⋅=⨯⨯==62.1103.04607.841111μ，
1d —轧辊辊颈直径，1μ—轧辊轴承摩擦系数；
则：M KN i M i M M f f ⋅=-+=54.12)11(111ηη，其中1η—传动机械效率，一般取0.96～0.98，i —轧辊与主电机间的传动比，取为1；
空转力矩：
根据轨梁厂的电机功率：KW N 6500=，n —电机转速，一般为0～min /180r ，取min /90r n =；则电动机的额定转矩：M KN M H ⋅=⨯=1919018009550；
则空转力矩：M KN M KN M M H k ⋅=⋅==846.11~73.5)06.0~03.0(
则静力矩：H k f j M M KN M M i M M <<⋅=++=++=5.55854.1235，因此电机功率足够。

综上所诉，各电机功率均能达到轧制力要求的功率。