孔型设计

一、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。

二、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。

三、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、延伸辊道、延伸台、剪机或锯机的性能以及车间平面布置情况等。

四、选择合理的孔型系统

五、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分配变形量。

1．当钢锭或钢坯的断面尺寸为已知时

如用矩形断面的钢锭轧成矩形断面的钢坯，如图1－1所示，

则总压下量为：

∑△h＝（1+β）[(H-h)+(B-b)]

总轧制道次为：n=∑△h∕△h c

式中β＝△b∕△h宽展系数，β＝0.15～0.25：

△h c＝（0.8～1.0）△h max.

轧制型钢时，由于断面形状比较复杂，而且压下量是不均匀的，所以变形量通常用延伸系数来表示。当坯料和成品的横断面面积为已知时，总延伸系数为:

μ∑=μ1μ2μ3μ4…μn

式中F1,F2,F3,…,Fn---各道次轧后的轧件横断面面积

F0，Fn—坯料和成品的横断面面积。

如用平均延伸系数μc代替各道的延伸系数则：

μ∑＝μn

c

由此可以确定出总轧制道次数

轧制道次数应取整数，具体应取奇数还是偶数则取快于轧机的布置。平均延伸系数μc是根据经验或同类轧机用类比法选取。

在实际设计时也可以根据轧机的具体条件，首先选择最合理的轧制道次，然后求出和产该产品的平均延伸系数

然后将这一平均延伸系数与同类型轧机生产该产品所使用的平均延伸系数相比较，若接近或小于上述数字，则说明生产是可能的，若大于这些数字很多时，则需要增加道次。若增加道次也不能解决，则说明原料断面过大，需要首先轧成较小的断面。然后经过再加热才能轧出成品。

2，如有几种钢坯尺寸可以任意选择时

应根据轧机的具体情况选择最合理的轧制道次，然后求出钢坯的横断面面积

F0=Fnμn

c

钢坯的边长为.根据计算出的钢坯边长选择与其接近的钢坯尺寸。

六，各道次变形量的分配

分配各道次的变形量应注意以下几个问题。

1，金属的塑性

根据对金属的大量研究表明，金属的塑性一般不成为限制变形的因素。对于某些合金钢锭，在未被加工前，其塑性较差，因此要求前几道次的变形量要

小些。

2，咬入条件

在许多情况下条件是限制道次变形量的主要因素，例如在初轧机，钢坯轧机和型钢轧机的开坯道次，此时轧件温度高，轧件表面常附着氧化铁皮，故摩擦系数较低，所以，选择这些道次的变形量时要进行咬入验算。

3，轧辊强度和电机能力

在轧件很宽而且轧槽切入轧辊很深时，轧辊强度对道次变形量也起限制作用。在一般情况下轧辊工作直径应不小于辊脖直径。在新建轧机上，一般电机能力是足够的，仅在老轧机上，电机能力往往限制着道次的变形量。

4，孔型的磨损

在轧制过程中，由于摩擦力的存在，孔型不断磨损。变形量越大，孔型磨损越快。孔型的磨损直接影响到成品尺寸的精度和表面的粗糙度。同时，孔型的磨损增加了换孔换辊时间，影响轧机产量。成品尺寸的精确度和表面粗糙度主要决定于最后几道，所以成品道次和成品前道次的变形量应取小些。

不难看出，影响道次变形量的因素是很复杂的，经常是各种因素综合起作用。

下图是变形系数按道次分配的典型曲线，它的主要依据是:在轧制初期，因轧件温度高，金属的塑性、轧辊强度与电机能力不成为限制因素，而炉生氧化铁皮使摩擦系数降低，咬入条件成为限制变形量的主要因素；继之，随着炉生氧化铁皮的剥落，咬入条件得到改善，而此时轧件温度降低不多，故变形系数可不断增加，并达到最大值。随着轧制过程的继续进行，轧件的断面面积逐渐减小，轧件温度降低，变形抗力增加，轧辊强度和电机能力成为限制变形量的主要因素，因此变形系数降低。在最后几道中，为了减少孔型磨损，保证成品断面的形状和尺寸的精确度，应采用较小的变形系数。曲线的变化范围很大，是考虑其他意外因素的影响。

在实际生产过程中。为了合理地分配变形系数，必须对具体的生产条件做具体地分析。如在连轧机上轧制时，由于轧制速度高，轧件温度变化小，所以各道的延伸系统可以取成相等或近似相等。如图

各道次的延伸系数被确定之后，要用其连乘积进行校核。若其连乘稳中有积等于总延伸系数，则说明确定的各道次的延伸系数是对的；否则需调整各道次的延伸系数使其连乘积等于总延伸系数。

七确定轧制的断面形状和尺寸

根据各道次的延伸系数确定各道次轧件的横断面面积，然后按照轧件的断面面积及其变形关系确定轧件的断面形状和尺寸。

八，确定孔型的形状和尺寸

根据轧件的断面形状和尺寸确定孔型的形状和尺寸，并构成孔型。应指出，有时孔型设计是根据经验数据直接确定孔型尺寸及其构成，这时，可不事先确定轧件尺寸。

椭圆—立椭圆孔型系统的优点如下：

1，轧件变形和冷却均匀

2，轧件与孔型的接触线长，因而轧件宽展较小

3，轧件的表面缺陷如裂纹、折叠等较少

椭圆—立椭圆孔型系统的缺点如下：

1，轧槽切入轧辊较深

2，孔型各处速度差较大，孔型磨损较快，电能消耗也因之增加。

椭圆—立椭圆的应用范围

椭圆—立椭圆孔型系统主要用于轧制塑性极低的钢材。近来，由于连轧机的广泛使用，特别是在水平辊机架与立辊机架交替布置的连轧机和45°轧机上，为了使轧件在机架间不进行翻钢，以保证轧制过程的稳定和消除和消除卡钢事故，因而椭圆—立椭圆孔型系统代替了椭圆—方孔型系统被广泛地用于小型和线材连轧机上。

三、变形系数，轧件在立椭圆孔型中的宽展系数

平椭圆孔型的构成

孔型宽度Bk＝（1.088～1.11）b，b为椭圆轧件的宽度，相当于孔型的充满程度,即希望在椭圆孔型中留一些

宽展余量，一般以δ＝0.85～0.9为好。

辊缝s＝（0.2～0.3）h

椭圆孔型的圆弧半径

椭圆轧件的断面面积近似为

外圆角半径r＝（0.08～0.12）Bk

摘要

介绍了椭圆—立椭圆孔型设计的方法与步骤。椭圆—立椭圆孔型系统的延伸系数主要取决于平椭圆孔型的宽高之比，根据它的延伸系数，逐步设计了每一道次的压下量和变形量的分配。最后将粗轧出的钢生产