型钢孔型设计(基本知识)资料
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第二章孔型设计基本知识
槽底凸度的作用
使轧件断面边稍凹，在辊道上运行比较稳定，进入下一道孔型 时咬入条件也较好；另外可提高轧槽的使用寿命。 给翻钢后的孔型增加宽展余地，减小出耳子的危险性。
保证轧件侧面平直
设计原则：单鼓变形严重，f大些；成品孔不用，翻钢后如果是高轧件则要少用或不用 参考数据：f=0~6mm,以2~4mm为多。
初轧30-50% 精轧5-10% ，hp延—孔伸型箱高孔度。: 10-20%
孔型侧壁斜度的作用
a. 有利于咬入和脱槽（入口与出口形成喇叭口） b. 延长轧辊使用寿命（减少了重车量）
c. 提高孔型的共用性（宽展余量，耳子，充满度） d. 增大时，可以提高腿部侧压下量，减少道次
各组成部分的作用
孔型圆角
辊时间
2.2孔型设计程序
孔型设计基本条件储备 选择合理的孔型系统 选择坯料尺寸 总轧制道次数的确定 各道次变形量的分配
确定轧件的断面形状和尺寸
轧辊辅件设计 进行校核 绘制配辊图
确定孔型的形状和尺寸
孔
产品的技术条件
型
设
计
基
本
原料条件
条
件
储 备
车间设备条件
产品断面形状、尺寸及其允许偏差，对产品 表面质量、金相组织和性能的要求，对某些 产品还应了解用户使用情况及其特殊要求
1.4 孔型设计
孔型设计定义
将钢锭或钢坯在轧辊孔型中经过若干道次轧制变形，获得所需要 的断面形状、尺寸和性能的产品，为此而进行的设计、画图、计 算等工作称为孔型设计
孔 型
确定孔型系统，轧制道次，变形量以及各个道次的孔 断面孔型设计 型形状、尺寸
设
计 的 内
轧辊孔型设计 确定孔型在各机架上分配及在轧辊上的配置形式，以 保证轧件能正常轧制，操作方便
第二章 孔型设计基本知识
新产品
设 品计 孔孔 型型设之计前的应依该据户要了制加解类使求速热似产用度炉品的情轧、、制况情电移况及及机钢其存其能和在问特题力翻，殊作、钢为新产
理 应了解在其他轧机上轧制该产品情况及存在问题 的 旧产品 设备、工作辊道和延 产量要求不高的轧机上应采用共用性大的孔型系统，这样可以 孔 多种产品 伸辊道、延伸台、剪 减少换辊次数及轧辊的储备量
➢2 断面孔型设计程序及基本原则
将选择孔型系统、分配道次延伸率、确定轧制道次、计算 孔型尺寸、验算、画孔型图等一系列工作称为断面孔型设计
2.1 断面孔型设计基本原则
选择合理的孔型系统 利用钢的高温塑性，把变形量和不均匀变形集中在前几道，然
后按照轧制程序逐道次减小变形量。 尽可能采用形状简单的孔型，专用孔型的数量要适当。 轧制道次数、各机架间的道次分配以及翻钢和移钢程序要合理，
➢1 孔型及孔型设计基本概念
1.1 孔型的定义
两个或两个以上轧辊的轧槽在轧制面上所组成的几何 图形称为孔型。
【说明 】 轧制面：通过两个或两个以上轧辊轴线的垂直平面， 即轧件从轧辊轧出处的垂直平面。 轧槽：刻在一个轧辊上的槽子，轧制时轧辊与轧件接 触部分的轧辊辊面。 辊环：沿轧辊轴线方向用来把轧槽与轧槽分开的轧辊 辊身部分。
确定轧件的断面形状和尺寸 确定孔型的形状和尺寸
型
设计产品的技术条件 基
产品断面形状、尺寸 及其允许偏差，对产
本 原料条件 品钢表锭面或质钢量坯、形金状相和组尺寸，
条 件 选储 择备 合
车间设备条件 织某或新轧辊和些者选机径性产按定布、能品孔原置辊的还型料、身要应设规机长求了计格架度，解要数、对用求、轧重
槽底凸 度的作
时给保咬翻证入 钢 轧条后件件的侧也孔面较型平好增直轧的；加不调另宽同整外展厚量可余度。提地时高，轧减
型钢孔型设计
型钢孔型设计考试题
1第1页孔型设计的内容与要求
内容：断面孔型设计、轧辊孔型设计、轧辊导卫设计。
要求：产品优质，成本低；合理利用车间设备条件，轧机生产率高；劳动条件好，弹性小；适应车间设计条件，与之相配合。
2第3页孔型设计程序
3第8页咬入条件
4第10页总延伸系数
5第11页咬入条件
6第13页孔型的形状分类、用途分类
7第16页孔型组成
8第17页辊缝作用
9第18页孔型侧壁斜度
10第20页内圆角的作用
11第21页外圆角的作用
12第22页槽底凸度、轧辊直径
13第24页速度法
14第29页上压力和下压力
15第30页孔型中性线
16第34-36页孔型在轧辊上的配置
17第40-41页箱形孔型系统主要优缺点、变形特点
18第52页椭圆方孔型系统优缺点
19第58页椭圆—圆孔型系统优缺点
20第60页椭圆—椭圆孔型系统
21第67页延伸孔型道次的确定
22第68页中间扁孔型设计
23第79页例1
24第106—107页万能孔型系统优缺点、圆—椭圆—圆、椭圆—立椭圆—椭圆—圆孔型系统25第109页圆钢成品孔（切线法构成）构成尺寸设计
26第190页工字钢孔型系统
27第192而万能轧制
28第235页万能孔型优点
29第254—255页切分轧制类型
30第260—262页切分轧制特点
31第282—283页连轧常数、连轧三种状态。
孔型设计基本知识
槽底凸度的作用
使轧件断面边稍凹，在辊道上运行比较稳定，进入下一道孔型 时咬入条件也较好；另外可提高轧槽的使用寿命。 给翻钢后的孔型增加宽展余地，减小出耳子的危险性。
保证轧件侧面平直
设计原则：单鼓变形严重，f大些；成品孔不用，翻钢后如果是高轧件则要少用或不用 参考数据：f=0~6mm,以2~4mm为多。
1.2 孔型的分类
按形状分 按用途分
简单断面（方、圆、扁）
异形断面（工、槽、H 等）
延伸孔型
a
成型孔型
b
成品前孔
c
成品孔 孔型辊缝d在孔型周边之内，其水平辊缝一般位 于孔型高度中间
开口孔型 孔型辊缝在孔型周边之外
按开口位置方式分
闭口孔型
通常称为控制孔型，其辊缝常处在孔型的顶部 或底部
半开（闭）口型
c. 提高孔型的共用性（宽展余量，耳子，充满度）
d. 增大时，可以提高腿部侧压下量，减少道次
各组成部分的作用
孔型圆角
内圆角R 作用
a. 防止轧件角部急剧冷却，消除角裂产生
b. 改善轧辊强度，防止因尖角部分引起应力 集中而削弱轧辊强度
c. 改变孔型的实际面积，从而改防止刮丝现象
综合考虑出孔型轧件的形状和轧件在孔型中的稳定性。 提高孔型的共用性（宽展余量，耳子，充满度）
配置孔型的基准线称为轧制线。
参考数据: D和D’受到连接轴允许倾角的限制：万向轴≤10°,K=0.
Bk—孔型槽口宽度； bk—槽底宽度；
初轧30-50% 精轧5-10% ，延伸箱孔: 10-20% 上Dh、s=下D轧-2x辊-s作=1用16于5轧-2×件2上. 的力矩对于某水平直线相等，该水平直线h称p为—孔孔型中型性高线。度。
1孔型设计的基本知识汇总
1 孔型设计的基本知识1.1 孔型设计的内容与要求1.1.1 孔型设计的内容型钢品种规格达几千种，其中绝大部分都是用辊轧法生产的。
将钢锭或钢坯在带槽轧辊上经过若干道次变形，以获得所需要的断面形状、尺寸和性能的产品而为此所进行的设计计算工作称为孔型设计。
完整的孔型设计一般包括以下三个内容：1)断面孔型设计根据已定坯料和成品的断面形状、尺寸大小和性能要求，确定轧件连续的变形过程，所需道次和各道次变形量以及为完成此变形过程所采用的各道次的孔型形状和各部分尺寸。
2)轧辊孔型设计根据断面孔型设计的结果，确定孔型在每个机架上的配置方式、型在机架上的分布及其在轧辊上的位置和状态，以保证正常轧制，轧辊有较高的强度，使轧制节奏最短，从面获得较高的轧机产量和良好的成品质量。
3)轧辊导卫装置及辅助工具设计根据轧机特性和产品断面形状特点设计出相应的导卫装置。
导卫或诱导装置应保证轧件能按照要求进出孔型，或使轧件出槽后发生一定变形，或使轧件得以矫正或翻转一定角度等。
其它工具如检查样板等有时也由孔型设计者完成。
1.1.2 孔型设计的要求孔型设计合理与否将对轧钢生产带来重要影响，它直接影响到成品质量、轧机生产能力、产品成本和劳动条件等。
因此，一套完善、正确的孔型设计应该力争做到：1)成品质量好包括产品断面几何形状正确、尺寸公差合格、表面光洁无缺陷(如没有耳子、折迭、裂纹、麻点等)、机械性能良好等。
2)轧机产量高应使轧机具有最短的轧制节奏和较高的轧机作业率。
3)生产成本低应做到金属消耗、轧辊及工具消耗、轧制能耗最少，并使轧机其它各项技术经济指标有较高的水平。
4)轧机操作简便应考虑轧制过程易于实现机械化和自动化，使轧件在孔型中变形稳定，便于调整，改善劳动条件，减轻体力劳动等。
5)适合车间条件使设计出来的孔型符合该车间的工艺与设备条件，使孔型具有实际的可用性。
为要达到上述要求，孔型设计工作者除要很好池掌握金属在孔型内的变形规律外，还应深入生产实际，与工人结合，与实践结合，比较充分地了解和掌握车间的工艺和设备条件以及它们的特性，只有这样才能做出正确、合理和可行的孔型设计来。
型钢孔型设计-第2章
b.轧件断面各处冷却均匀，易于去除轧件表面的氧化铁皮。 c.在某些情况下，可由延伸孔型轧出成品圆钢，减少换辊
数量和换辊次数。 d.延伸小，不超过1.3~1.4，椭圆轧件在圆孔中轧制不稳
定，导卫安装较严格，圆孔型轧件易出耳子。
2.2.6 椭圆-立椭圆孔型系统
1）椭-立椭圆孔型系统的组成 （图）
2）椭-圆孔型系统的特点
2.2.4 六角-方孔型系统
3）六角-方孔型系统的适用范围
常用于由箱形孔型向菱-方、椭-方孔的过渡孔型。 一般认为，六角孔型的延伸须大于1.4，否则六角 孔充满不良，影响下一道轧制的稳定性，六角轧 件在方孔中也不易充满，对坯料尺寸、形状要求 严格时这种孔型系统不合适。所以尽管六角-方孔 型系统有很多优点，但并不能替代椭-方孔型系统。
2.2.2菱-方孔型系统
图2-2 菱-方孔型系统
2.2.2 菱-方孔型系统
2）菱-方孔型系统的特点 a.能轧出四边平直，角部和断面形状准确的方形断面轧件。 b.孔型系统中有较多的中间方，因此一套孔型能轧出不同 尺寸的方钢。 c.轧件在孔型中比较稳定，对导卫要求不高。 d.轧件各面受到良好加工，变形基本均匀。 e.同箱形孔相比，切槽深，影响轧辊强度。 f.角部金属冷却快，轧制某些合金钢时易在角部形成横裂。 g.氧化铁皮不易脱落，影响产品表面质量，开坯孔型不宜 使用。 h.附加摩擦大，轧辊磨损不均匀。
第二章 延伸孔型系统
2.1 延伸孔型系统的概念
延伸孔型系统：把大断面的钢锭或钢坯轧成精轧孔型 所需要的断面形状和尺寸，这些孔型的组合称为延伸孔 型系统或开坯孔型系统。
2.2 延伸孔型系统的种类
2.2.1 箱形孔型系统 1）箱形孔型系统的组成（图） 2 ）箱形孔型系统的特点 3）箱形孔型系统的使用范围
数量和换辊次数。 d.延伸小，不超过1.3~1.4，椭圆轧件在圆孔中轧制不稳
定，导卫安装较严格，圆孔型轧件易出耳子。
2.2.6 椭圆-立椭圆孔型系统
1）椭-立椭圆孔型系统的组成 （图）
2）椭-圆孔型系统的特点
2.2.4 六角-方孔型系统
3）六角-方孔型系统的适用范围
常用于由箱形孔型向菱-方、椭-方孔的过渡孔型。 一般认为，六角孔型的延伸须大于1.4，否则六角 孔充满不良，影响下一道轧制的稳定性，六角轧 件在方孔中也不易充满，对坯料尺寸、形状要求 严格时这种孔型系统不合适。所以尽管六角-方孔 型系统有很多优点，但并不能替代椭-方孔型系统。
2.2.2菱-方孔型系统
图2-2 菱-方孔型系统
2.2.2 菱-方孔型系统
2）菱-方孔型系统的特点 a.能轧出四边平直，角部和断面形状准确的方形断面轧件。 b.孔型系统中有较多的中间方，因此一套孔型能轧出不同 尺寸的方钢。 c.轧件在孔型中比较稳定，对导卫要求不高。 d.轧件各面受到良好加工，变形基本均匀。 e.同箱形孔相比，切槽深，影响轧辊强度。 f.角部金属冷却快，轧制某些合金钢时易在角部形成横裂。 g.氧化铁皮不易脱落，影响产品表面质量，开坯孔型不宜 使用。 h.附加摩擦大，轧辊磨损不均匀。
第二章 延伸孔型系统
2.1 延伸孔型系统的概念
延伸孔型系统：把大断面的钢锭或钢坯轧成精轧孔型 所需要的断面形状和尺寸，这些孔型的组合称为延伸孔 型系统或开坯孔型系统。
2.2 延伸孔型系统的种类
2.2.1 箱形孔型系统 1）箱形孔型系统的组成（图） 2 ）箱形孔型系统的特点 3）箱形孔型系统的使用范围
型钢孔型设计
2.轧辊直径及其车削系数 一.轧辊直径 直 径 参 数 D0——轧辊名义直径，即人字型齿轮节圆直径 Dmax——轧辊最大直径 Dmin——轧辊最小直径 D——原始直径，D＝Dmax+S
二.车削系数 K
K Dmax Dmin Do
对于开坯和型钢轧机 K＝0.08～0.12 受到联轴允许倾角的限制：万向轴≤10°,梅花轴≤3°~4.5°。最理想的是新轧 辊的联轴倾角与轧辊到最后一次是联轴的倾角相等，得到一个方程，再联立下 面方程：
两个或两个以上轧辊的轧槽在轧制面上所组成的断面
【说明】 轧制面：通过两个或两个以上轧辊轴线的垂直平面， 即轧辊出口的垂直平面 轧槽：刻在一个轧辊上的槽子，轧制时轧辊与轧件 接触部分 辊环：沿轧辊轴线方向用来把轧槽与轧槽分开的轧 轧辊辊身部分
1.1 孔型及孔型的设计
孔型的组成及作用
辊缝：在型钢轧机上，同一孔型两侧
首先求出孔型的面积重心，然后通过重心画水平直线，该直线就是孔型的中性线 2.面积等分法 将等分孔型面积的水平线作为孔型的中性线 Fa 3.周边重心法 把上下轧槽重心间之间的等分线作为孔型的中性线 孔型中 性线 上周边 重心 Fb Fa=Fb
下周边 重心
二.孔型中性线的求法 4.轧辊的工作直径确定中性线法 先将其垂直m等分，上下辊径分别为为D1，……Dm， D1’，……Dm ’根据 上下辊平均速度相等求解
2.孔型侧壁斜度的作用
b. 延长轧辊使用寿命（减少了重车量） c. 提高孔型的共用性 d. 增大时，可以提高腿部侧压下量，减少道次
孔型侧壁斜度的确定
y—孔型侧壁斜度；
φ—孔型侧壁倾斜角； Bk—孔型槽口宽度； bk—槽底宽度； hp—孔型高度。 有时侧壁斜度也可用角度表示。
第一章 孔型设计的基本知识讲解
咬入能力，导致轧制道次增加。 因一选工度受去重形量持此定角用、到各轨孔；一应， 的钢坯槽 良 孔 ： 内 在 定等坯 比：料钢 好 的 最 受 轧 的于料 之钢断：的 宽 好 到 制 比成断 ：坯面进加 展 采 良 扁 例品面K轮=尺入工 量 用 好 钢。腿高廓H寸第和 ， 高 的 时高度0尺/D和一腿 但 而 加 ，1H寸0.6。0长个长 各 扁 工 钢应与~2度变； 孔 的 ， 坯能粗.2应其 的形宽 钢 这倍将轧考边孔展 坯 样宽，角机虑长（不 ， 有度以钢轧加与切宜使利应保断辊热扁入取轨于等证面名炉钢孔得底改于工包义、的）过部善成、容直冷宽的大分轨品槽进径床度钢，在底宽钢去D等0应坯以各的度腿须。辅保免帽质高减部保持
授课学时：46
考核方式：考查，平时30%+期末70%
参考教材： 徐春等.型钢孔型设计.北京：化学工业出版社，2008.10 赵松筠等.型钢孔型设计（第二版）.北京：冶金工业出版社，
2005.8
主要内容
孔型设计基本知识：掌握孔型设计的内容与要求，掌握孔型设计的原则 和步骤，掌握孔型的分类，掌握孔型的组成和各部分的作用，掌握孔型在 轧辊上的配置 。 延伸孔型设计：了解延伸孔型系统的概念及作用，掌握箱形孔型系统、 椭圆—方型系统、椭圆—圆孔型系统，了解菱—方孔型系统、六角—方孔 型系统、菱—菱孔型系统、椭圆—立椭圆孔型系统，了解无孔型轧制、混 合孔型系统，掌握延伸孔型的设计方法。 三辊开坯机的孔型设计：了解三辊开坯机的孔型设计概念，掌握压下规 程的制定，掌握孔型在轧辊上的配置及孔型尺寸的确定。 型钢孔型设计：了解成品孔型设计的一般问题，掌握圆钢、方钢、扁钢 及角钢孔型设计，了解异型孔型中金属变形的特点，掌握工字钢孔型设计、 连轧机孔型设计。 热切分轧制：了解热切分轧制概念，掌握切分轧制方法及应用，了解切 分孔型设计的特点。 导位装置的设计：了解导卫装置作用，掌握横梁、卫板、导板、夹板、 导板箱、围盘以及滚动导卫装置的作用及设计方法。
授课学时：46
考核方式：考查，平时30%+期末70%
参考教材： 徐春等.型钢孔型设计.北京：化学工业出版社，2008.10 赵松筠等.型钢孔型设计（第二版）.北京：冶金工业出版社，
2005.8
主要内容
孔型设计基本知识：掌握孔型设计的内容与要求，掌握孔型设计的原则 和步骤，掌握孔型的分类，掌握孔型的组成和各部分的作用，掌握孔型在 轧辊上的配置 。 延伸孔型设计：了解延伸孔型系统的概念及作用，掌握箱形孔型系统、 椭圆—方型系统、椭圆—圆孔型系统，了解菱—方孔型系统、六角—方孔 型系统、菱—菱孔型系统、椭圆—立椭圆孔型系统，了解无孔型轧制、混 合孔型系统，掌握延伸孔型的设计方法。 三辊开坯机的孔型设计：了解三辊开坯机的孔型设计概念，掌握压下规 程的制定，掌握孔型在轧辊上的配置及孔型尺寸的确定。 型钢孔型设计：了解成品孔型设计的一般问题，掌握圆钢、方钢、扁钢 及角钢孔型设计，了解异型孔型中金属变形的特点，掌握工字钢孔型设计、 连轧机孔型设计。 热切分轧制：了解热切分轧制概念，掌握切分轧制方法及应用，了解切 分孔型设计的特点。 导位装置的设计：了解导卫装置作用，掌握横梁、卫板、导板、夹板、 导板箱、围盘以及滚动导卫装置的作用及设计方法。
第一章 孔型设计的基本知识
第一章 孔型设计基本知识
§1.1 孔型设计的内容与要求
设计要求 获得优质产品 成品的断面几何形状正确；断面尺寸精确；轧件表面 光洁；残余应力小，金相组织和机械性能良好。 轧机产量高 一般情况是轧制道次数愈少愈好；选择合理的孔型系 统，使操作顺利，减少间隙时间，可提高轧机作业率； 孔型的负荷分配合理，减少各孔型磨损的不均匀性，以 使换辊的次数最少，也可保证轧机作业率高。
旧产品 多种产品 单一产品
在上述基础上，认真地进行科学分析，拟定出几种可能的轧 制方案，反复分折比较各种方案的优缺点，最后确定出最为合 理的孔型系统。
第一章 孔型设计基本知识
§1.2 孔型设计的基本原则与设计程序
设计程序
压缩比 3. 坯 料 尺 寸 的 确 定 从坯料到成品应具有一定的压缩比，并能使终轧温度控 制在工艺规程要求的范围内，以保证成品的组织和性能 要求。这对于用钢锭直接轧制成材、小型轧机或合金钢 普通三辊或二辊车间粗轧机或开坯机，若坯料断面尺寸 轧制尤为重要。 选用过大，将因轧辊的切槽深度太深而影响轧辊强度和 咬入能力，导致轧制道次增加。 重轨：最好采用高而扁的钢坯，使轨底部分在各帽 因此，坯料断面高度H0与粗轧机轧辊名义直径D0须保持 工、槽钢：进入第一个变形孔（切入孔）的钢坯高 形孔内受到良好的加工，这样有利于改善轨底的质 一定的比之：K=H0/D0。 度应等于成品腿高1.6~2.2倍，以保证工、槽钢腿部 角钢：钢坯轮廓尺寸应能将角钢断面包容进去 。 量；在轧制扁钢时，钢坯的边长与扁钢的宽度应保 受到良好的加工和腿长；其宽度应等于成品宽度减 持一定的比例。 选用坯料断面尺寸和长度应考虑加热炉、冷床等辅 去各孔的宽展量，但各孔宽展不宜取得过大，以免 将腿拉短。 助设备允许坯料或成品的长度以及各设备之间的距 离，以免生产时相互干扰。对于线材轧机为了增大 盘重，应在允许的范围内尽量增大坯重 。 选对于多品种型钢车间，要考虑尽量减少钢坯的规 格，以减少连铸车间模具数量和换模次数。
型钢孔型设计-第4章
1）方-椭-圆孔型系统
优点：延伸系数大，方轧件在椭圆孔型中能自动找正， 与其它类型孔型系统有很好的衔接。
不足：方孔型的切槽深，共用性差，方轧件在椭圆孔型 中的变形不均匀，磨损大，调整范围小，方孔型的调整范 围过大会影响方轧件断面形状的正确性。
适用范围：广泛用于轧制 32 mm 的圆钢。中小型厂也 用其轧制100mm范围内的圆钢，此时需用双圆弧椭圆孔。 一般适用于5~20mm的圆钢。
通用孔型系统
扁箱孔型设计
φ
扁箱孔型最好用弧形槽底
通用孔型系统
扁箱孔型设计
扁箱孔尺寸与圆钢直径的关系
圆钢直径 14~18
18~32
40~100
100~180
hk / d
Bk / d
0.7~0.9 1.0~1.1 0.9~1.0 0.96~1.0 2.1~2.3 1.65~1.8 1.35~1.8 1.45~1.5
1）方-椭-圆孔型系统
宽展系数：
d / mm
6~9
10~32
成品孔 0.4~0.6 0.3~0.5
椭圆孔 1.0~2.0 0.9~1.3
方孔型 0.4~0.8 0.4~0.75
方-椭-圆孔型系统 a
孔型尺寸的确定 ：
d / mm 6~9
hk / d
0.70~0.80
9~11
0.74~082
12~19
4.1.2 圆钢成品孔型设计
设计圆钢成品孔型时，一般应考虑到使椭圆度变化 最小并能充分利用所允许的公差范围；为减小过充满 和便于调整，使用带有扩张角的圆孔型。
孔型构成尺寸： 1）成品孔的基圆半径: 2）成品孔的宽度: 3）成品孔的扩张角: 4）成品孔的扩张半径: 5）外圆半径和辊缝:
孔型设计基础
孔型设计基础知识（一）
1、孔型设计的基本概念
将钢坯或钢锭在连续变化的轧辊中进行轧制，以获得所需的断面形状、尺寸和性能的产品，为此而进行的设计和计算工作称为孔型设计。
2.孔型设计的内容
孔型设计是型钢生产的工具设计。
孔型设计的全部设计和计算包括三个方面：（1）断面孔型设计。
根据原料和成品的断面形状和尺寸以及对产品性能的要求，确定孔型系统、轧制道次和轧制道次的变形量，以及各道次的孔型形状和尺寸。
（2）轧辊孔型设计也称为配辊。
确定孔型在各架轧机上的分配及其在各架轧机上的分配方式，以保证轧件能正常轧制，操作简便，成品质量好和轧机产量高。
（3）轧辊附件设计。
即导卫或诱导装置的设计。
诱导装置应保证轧件能按照所需要求上网状态进、出孔型，或者使轧件在孔型以外发生一定的变形，或者对轧件起矫正作用。
3.孔型设计的要求
孔型设计是型钢生产中的一项极其重要的工作，它直接影响成品的质量、产品的成本、劳动条件和劳动强度。
因此，合理的孔型设计应满足以下几点要求：
(1)保证获得优质产品。
所轧产品除断面此形状正确和断面尺寸在允许偏差范围内外，表面光洁，内部残余应力小，金相组织和力学性能良好。
（2）保证轧机生产效率。
（3）保证生产成本低。
（4）保证劳动条件好。
第四章 型钢孔型
根据表确定出方件边长a和确定轧件在成品孔型和椭圆孔型中 的宽展系数后，也可按“两方夹一扁”的前述延伸孔型设计方法， 根据压下量或宽展系数的关系来确定椭圆件的高度和宽度，再根 据轧件尺寸考虑孔型的充满度来确定椭圆孔型的尺寸。
第四章 型钢孔型设计
§4.1 圆钢孔型设计
3.成品前孔（K2、K3孔）的构成 （2）圆-椭-圆孔型系统 椭圆孔的构成如前。 椭圆前圆孔型的构成 当圆钢直径d=8~12mm时： h k (1 . 18 ~ 1 . 22 ) d D B k D ( 0 . 5 ~ 1) D 当圆钢直径d=13~30mm时： h k (1 . 21 ~ 1 . 26 ) d d=8~12时，s=1.2~2mm，r=1~1.5mm； d=13~22时，s=2~3mm，r=1.5~2mm； d=22~30时，s=3~4mm，r=2~4mm； 扩张角= 30° 设计圆-椭圆精轧孔时，同样也可按“两圆夹一扁”的方法，根 据轧件在成品孔型和椭圆孔型中的宽展系数先确定轧件尺寸，然 后根据所要求的充满度确定孔型尺寸。
第四章 型钢孔型设计
§4.1 圆钢孔型设计
（4）万能孔型系统
【适用】 • 用于轧制φ18 mm～200mm圆钢。
【优点】 立进椭圆孔后得到椭圆轧件的宽高比较大（与方-椭系统相 比），能提高轧件在成品孔内的稳定性。 【缺点】 延伸系数小。 立轧孔内轧出的轧件断面形状不够正确，容易扭转，不宜轧制 小号圆钢，否则轧制不稳定。 立轧孔轧出的轧件进椭圆孔型时不易自动翻钢，不宜采用围盘 操作，不宜连轧。
第四章 型钢孔型设计
§4.1 圆钢孔型设计
2.圆钢成品孔（K1孔）的构成 （1）成品孔的构成形式 双半径圆弧法 圆钢成品孔惯用设计方法 不能适应高精度圆钢生产 当孔型磨损后，在 30°中心张 角所对应的圆周上，圆钢直径很 易超出公差范围。 其设计特点造成公差带减小，操作调整范围变窄，成品尺寸难 以控制，使工程能力指数下降 只能满足GB 702-86标准中的第 3组精度要求
51钢铁PPT-型钢孔型设计
【缺点】 延伸系数较小 容易出现中心部分疏松
10.2 圆钢孔型设计——轧制圆钢的孔型系统
（4）万能孔型系统 (构成: 方—平箱—立孔（又称万能孔）—椭圆—圆)
【优点】 共用性强 轧件变形均匀 成品表面质量好
【适用】 用于轧制φ18 ～200圆钢。
【缺点】 延伸系数较小，道次多 立轧孔型轧出的等轴断面不够正确，且轧制
此精轧孔型中的方孔型与椭孔型的确定步骤： 先确定方孔和椭孔的尺寸 然后确定轧件在成品孔和椭孔中的宽展系数，计算轧件的几何 尺寸 验算充满度
10.2 圆钢孔型设计——圆钢精轧孔型设计 方孔和椭孔尺寸确定
10.2 圆钢孔型设计——圆钢精轧孔型设计 方—椭圆—圆孔型系统
10.2 圆钢孔型设计——圆钢精轧孔型设计
第 10章 型钢孔型设计
10.1 成品孔型设计的一般原则 10.2 圆钢孔型设计 10.3 连轧孔型设计 10.4 切分轧制技术 10.5 角钢孔型设计 10.6 工字钢孔型设计 10.7 H型钢孔型设计
10.1 成品孔型设计的一般原则(一)
在设计时,应当考虑轧件的热断面尺寸和形状 热断面尺寸 冷却后轧件尺寸与高温时轧件尺寸间关系为
成品孔型设计的一般步骤: 根据终轧温度确定成品断面热尺寸； 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； 对以上计算出的尺寸和断面形状加以修正。
10.2 圆钢孔型设计
轧制圆钢的孔型系统 圆钢成品孔型设计 圆钢精轧孔型设计
10.2 圆钢孔型设计——轧制圆钢的孔型系统 （1）方—椭圆—圆孔型系统
10.2 圆钢孔型设计——圆钢成品孔型设计
孔型形状构成方法 两侧用切线连结样板 其中心张角小,使轧件真圆度提高,轧制时金属超同标准
第二章 孔型设计基本知识
1.2 孔型的分类
简单断面（方、圆、扁） 按形状分
异形断面（工、槽、H 等） 延伸孔型 按用途分 成型孔型 成品前孔 成品孔 a b c d 孔型辊缝在孔型周边之内，其水平辊缝一般位 于孔型高度中间 孔型辊缝在孔型周边之外 通常称为控制孔型，其辊缝常处在孔型的顶部 或底部
开口孔型 按开口位置方式分 闭口孔型
2.2孔型设计程序
孔型设计基本条件储备
选择合理的孔型系统
轧辊辅件设计 选择坯料尺寸
进行校核
总轧制道次数的确定 绘制配辊图 各道次变形量的分配 确定孔型的形状和尺寸
确定轧件的断面形状和尺寸
孔 型 设 计 基 本 条 件 储 备
产品的技术条件
产品断面形状、尺寸及其允许偏差，对产品 表面质量、金相组织和性能的要求，对某些 产品还应了解用户使用情况及其特殊要求 钢锭或钢坯形状和尺寸，或者按孔型设计要求 重新选定原料规格 轧机布置、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 性能以及车间平面布置情况等
孔型设计定义
孔 型 设 计 的 内 容 ★ 孔 型 设 计 的 要 求 ★
断面孔型设计 轧辊孔型设计 轧辊辅件设计
优 质
高 产
低 成 本
2 断面孔型设计程序及基本原则
将选择孔型系统、分配道次延伸率、确定轧制道次、计算 孔型尺寸、验算、画孔型图等一系列工作称为断面孔型设计
2.1 断面孔型设计基本原则
孔型配置时是以 新轧辊直径Dmax 对应的轧辊原始 直径D为基准直
径的。
轧辊重车系数 （重车率）
轧辊重车率是指轧辊总的重车量与 轧机名义直径D0之比，用K表示：
D max D min D D' K D0 D0
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轧制线
孔型中性线
例：当上压力为m时，轧制线与轧辊中线之间的距离？
解：设距离为x，已知
由图可知： R上＝R c x
R下＝R c x
RK上 - R K下＝
m 2
则：
H 2 H R K下＝R 下－ 2 RK上＝R 上－
RK上 - R K下＝2 x 得到： m 4二.孔型中性线的求法 1.重心法（几何重心法） 适用于水平对称孔型
n D1 D2 D3 Dm 60 m ' ' ' ' n D 1 D 2 D 3 D m 60 m
D D
i 1 i
m
m
'
i
m m 即Dc Dc'
i 1
二.孔型中性线的求法 4.轧辊的工作直径确定中性线法 为确定平均工作直径Dc和Dc ’，在孔型上、下两侧划两条任意的水平线X-X和Y-Y。 用求积仪或其他方法求出孔型轮廓线与X-X及Y-Y所围成的面积F和F’
3.辊环的作用
a. 承受金属给轧辊的侧向压力 b. 为安装导板留有余地 c. 端辊环可以防止氧化铁皮进入轴承
取值原则 具体取值
a. 在保证强度和安装导板的条件下越小越好 b. 辊环≥0.5 槽深（钢） c. 辊环≥槽深（铸铁）
轧辊类型 初轧机轧辊 轨梁或大型轧机 三辊开坯轧机 中小型轧机
取值范围（㎜） 50～100 100～150 60～150 50～100
辊缝
侧壁斜度 的上下轧辊两个辊环之间的距离常叫做 辊缝
侧壁斜度：指孔型侧壁对轧辊轴线
垂直线的倾斜程度 外圆角 内圆角
圆角：位于孔型内的称内圆角，外的
为外圆角
辊环：隔开相邻孔型的轧辊凸缘 锁口：闭口孔型中用来隔开孔型与辊
缝的两轧辊间的缝隙
各组成部分的作用
a. b. c. d. e. 获得精确的断面形状与尺寸 提高孔型共用性 减少轧槽的刻入深度，提高轧辊强度 简化轧机调整 好处 使辊环或者上下辊之间不摩擦 大辊缝 不利 使用大辊缝 a. 切槽浅 b. 重车次数多 c. 调整量大 a. 轧制不稳地 b. 影响轧件尺 寸和形状 辊缝尺寸（㎜） 6～10 5～6 1～3
2.轧辊直径及其车削系数 一.轧辊直径 直 径 参 数 D0——轧辊名义直径，即人字型齿轮节圆直径 Dmax——轧辊最大直径 Dmin——轧辊最小直径 D——原始直径，D＝Dmax+S
二.车削系数 K
K Dmax Dmin Do
对于开坯和型钢轧机 K＝0.08～0.12 受到联轴允许倾角的限制：万向轴≤10°,梅花轴≤3°~4.5°。最理想的是新轧 辊的联轴倾角与轧辊到最后一次是联轴的倾角相等，得到一个方程，再联立下 面方程：
孔型在轧辊上的配置
1.孔型配置原则
1.孔型在各机架分配原则是力求轧机各架轧制时间均衡； 2.为了便于调整，成品孔必须单独配置在成品机架的一个轧制线上； 3.根据各孔型磨损程度及其对质量的影响，每一道备用孔型数量在轧辊上应有所不同； 4.咬入条件不好的孔型或操作困难的道次应尽量布置在下轧制线，如立轧孔、深切孔等； 5.定孔型间距即辊环宽度时，应同时考虑辊环强度以及安装和调整轧辊辅件操作条件。
孔型的分类
简单断面（方、圆、扁） 按形状分
异形断面（工、槽、H 等） 延伸孔型 按用途分 预轧孔型 成品前孔 成品孔 a b c d 孔型辊缝在孔型周边之内，其水平辊缝一般位 于孔型高度中间
按车削方式分
孔型辊缝在孔型周边之外 开口孔型 通常称为控制孔型，其辊缝常处在孔型的顶部 闭口孔型 或底部 半开（闭）口型 孔型的辊缝位于孔型的对角线 对角开口孔型
选 择 合 理 的 孔 型 系 统
1. 2.
2. 原料条件 3. 车间设备条件
新产品 旧产品
设计孔型之前应该了解类似产品的轧制情况及其存在问题，作为新产 品孔型设计的依据 应了解在其他轧机上轧制该产品情况及存在问题 产量要求不高的轧机上应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 专业化较高的轧机上应尽量采用专用的孔型系统，可以排除其 他产品的干扰并使产量提高
( Dmax S ) ( Dmin S ) D0 2
K D max (1 ) D0 S 2 K D min (1 ) D0 s 2
3.轧辊上压力和下压力 一.概念 上下轧槽轧辊工作直径不等时的轧制称为压力轧制，上下轧辊的工作直径 之差为压力值： Dk Dk上 - Dk下
孔型设计
孔型设计定义 将钢锭或钢坯在轧辊孔型中经过若干道次轧制变形，获得所需要 的断面形状、尺寸和性能的产品，为此而进行的设计、画图、计 算等工作称为孔型设计 确定孔型系统，轧制道次，变形量以及各个道次的孔 型形状、尺寸 确定孔型在各机架上分配及在轧辊上的配置形式，以 保证轧件能正常轧制，操作方便，成品质量高 导卫及诱导装置的设计 便 于 操 作 便 于 调 整
多种产品
单一产品
3.总轧制道次数的确定 已知钢锭或钢坯的断面尺寸 延伸系数法 压下量法 压下量法
主 要 参 数
β—宽展系数 β=0.15～0.25 H、h—轧制前、后轧件高度 B、b—轧制前、后轧件宽度
Fi—各道轧后的轧件横断面面积
成品 延伸系数法
延伸系数法
举例：
例：702→φ7.5㎜，在φ400/φ250轧机上轧制
首先求出孔型的面积重心，然后通过重心画水平直线，该直线就是孔型的中性线 2.面积等分法 将等分孔型面积的水平线作为孔型的中性线 Fa 3.周边重心法 把上下轧槽重心间之间的等分线作为孔型的中性线 孔型中 性线 上周边 重心 Fb Fa=Fb
下周边 重心
二.孔型中性线的求法 4.轧辊的工作直径确定中性线法 先将其垂直m等分，上下辊径分别为为D1，……Dm， D1’，……Dm ’根据 上下辊平均速度相等求解
孔 型 设 计 的 任 务 孔 型 设 计 的 要 求
断面孔型设计 配辊 轧辊辅件设计 低 成 本
优 质
高 产
注：孔型设计时，必须考虑各轧
钢车间设备的性能及其布置。机械 地将与轧钢车间的孔型设计搬到另 一车间往往是要失败的，另外，由 于机型设计目前正处于经验设计阶 段，孔型设计的合理与否取决于型 钢设计工作者的经验水平。
70 2 u 111.4 7.5 2 π( ) 2
取：uc 1.3
lg111.4 则：n 17.96 lg1.3
可取18，19道次，根据布置方式两列，所以取偶数18到
如果有几种钢坯尺寸可以任意挑选时，应根据轧机的具体情况选择最适合的轧制 道次，然后根据钢坯的横断面积：F F u 钢坯的边长为： F0 根据钢坯边长选择与其接近的钢坯尺寸
1.辊缝的作用
辊缝的确定
辊缝S≥弹跳值+调整值+磨损量
辊缝与轧辊直径D有这密切的关系 大中型轧机 开坯轧机 毛轧机 精轧机 辊缝尺寸（㎜） 8～20 6～10 4～6 小型轧机 开坯轧机 毛轧机 精轧机
也可以：成品机：s=0.01D 粗轧：s=0.02D 开坯：s=0.03D
a. 有利于咬入和脱槽（入口与出口形成喇叭口）
断面孔型设计程序及基本原则
将选择孔型系统、分配道次延伸率、确定轧制道 次、计算孔型尺寸、验算、画孔型图等一系列工作称 为断面孔型设计 孔型设计基本原则 •选择合理的孔型系统 •利用钢的高温塑性，把变形量和不均匀变形集中在前 几道，顺轧制道次减少变形量 •轧件在孔型中的状态要稳定 •生产多品种时要尽量考虑孔型的共用性
对延伸箱形孔型 不大于3～4％D 三.取值 对其他形状开口延伸孔型不大于1％D 对成品孔尽量不采用压力
4.轧辊中线、轧制线和孔型中性线
轧辊中线
一.概念
上下两个轧辊轴线间距离的等分线称为轧辊中线。
配置孔型的基准线称为轧制线。 上、下轧辊作用于轧件上的力矩对于某水平直线相 等，该水平直线称为孔型中性线。
a. 防止轧件角部急剧冷却，消除角裂产生 作用 b. 改善轧辊强度，防止因尖角部分引起应力 集中而削弱轧辊强度
内圆角R 4.孔型圆角 外圆角r
c. 改变孔型的实际面积，从而改变变形量和 充满度
a. 防止形成折叠缺陷 b. 防止刮丝现象 c. 增加轧辊强度
作用
5.锁口的作用
控制轧件断面形状，便于闭合孔型的调整
2. 孔型设计程序及基本原则
孔型设计基本条件储备
选择合理的孔型系统 轧辊附件设计 进行校核 绘制配辊图 各道次变形量的分配 确定孔型的形状和尺寸
总轧制道次数的确定
确定轧件的断面形状和尺寸
孔 型 设 计 基 本 条 件 储 备
1. 产品的技术条件
产品断面形状、尺寸及其允许偏差，对产品 表面质量、金相组织和性能的要求，对某些 产品还应了解用户使用情况及其特殊要求 钢锭或钢坯形状和尺寸，或者按孔型设计要求 重新选定原料规格 轧机布置、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 性能以及车间平面布置情况等
n 0 n c
4.各道次变形量的分配 金属的塑性 考 虑 的 条 件 咬入条件 孔型磨损 轧辊强度 电机能力
变形系数按道次分配的 典型曲线
连轧机上延伸系数按道 次分配曲线
轧件温度高，金属的塑性、轧辊强度和电机能力不成为限制因素，而 炉生氧化铁皮和咬入条件成为限制变形量的主要因素，一般取较大值 确 定 的 原 则
两个或两个以上轧辊的轧槽在轧制面上所组成的断面
【说明】 轧制面：通过两个或两个以上轧辊轴线的垂直平面， 即轧辊出口的垂直平面 轧槽：刻在一个轧辊上的槽子，轧制时轧辊与轧件 接触部分 辊环：沿轧辊轴线方向用来把轧槽与轧槽分开的轧 轧辊辊身部分
1.1 孔型及孔型的设计
孔型的组成及作用
辊缝：在型钢轧机上，同一孔型两侧