第四章 型钢孔型
工字钢孔型设计及其工艺流程
机械工程学院课程设计任务书专业班级：设计人：同组人：设计题目：工字钢孔型设计及生产工艺设计参数：坯料F=15465.8mm2 钢种：Q235钢；产品规格：63a工字钢。
设计要求：通过本课程设计使学生了解型钢生产现状及今后发展趋势；熟悉型钢生产工艺过程；掌握型钢轧机孔型计算方法，为毕业设计及今后从事相关的专业打下必要的基础。
设计内容包括：1）制定工艺方案；2）设计孔型系统；3）计算轧制力能参数； 4）计算机绘制相关图纸；5）撰写说明书。
设计时间： 2014 年 11 月 24 日至 2014 年 12 月 12 日设计人(签字)指导教师(签字)教研室主任（签字）附注：本课程设计任务书由学生附入设计说明书内。
63a工字钢在现代工业和建筑业用途相当广泛。
同时可以表现出一个国家的工业发展程度。
本文对工字钢的生产及其设计有了一些解，掌握工字钢生产的基本知识。
通过钢坯的选择、粗轧机的轧制、轧边机、万能轧机、万能精轧机、最后扎出符合客户需要的产品。
本文对工字钢的优点，本文综合上述所有工字钢的优点，阐述了工字钢的扎制时所需的孔型的设计。
以及坯料的选择等内容。
关键字：万能轧机、63a工字钢、轧边机、孔型摘要 (2)第一章绪论 (3)第一章绪论 (4)1.1工字钢的优点 (4)1.2工字钢的用途 (4)1.3工字的种类 (4)1.3.1普通工字钢 (4)1.4本文主要内容 (4)第二章工字钢的介绍 (5)2.1工字钢的介绍 (5)2.2工字钢截面图 (5)2.3设计63a工字钢规格及各个参数 (5)第三章工艺流程 (8)第四章万能成品孔孔型设计 (9)4.1坯料的选择 (9)4.2轧制道次的确定 (9)4.3 63a成型孔型的设计 (9)第五章其他直轧法孔型设计 (11)5.1，孔型腰宽的计算 (11)5.2孔型腰厚的计算 (11)5.3腰部面积的计算 (11)5.4腰部延伸系数的计算 (11)第六章其他万能工字孔型的设计 (12)6.1各孔高度的计算 (13)6.2各孔腰厚的计算 (13)6.3各腿腿长的计算 (14)第七章轧制力的计算 (15)7.1计算K7的轧制力 (15)7.2接触面积的计算 (16)7.3轧制力的计算 (16)7.4压下规程的计算 (16)参考文献........................................................................................................... 错误!未定义书签。
4型钢孔型设计
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
10.2 圆钢孔型设计——轧制圆钢的孔型系统
（2）圆—椭圆—圆孔型系统
【优点】 • 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 【适用】 • 用于小型和φ40mm以下圆钢生产 和高速线材轧机的精轧机组 【缺点】 • 延伸系数较小 • 椭圆件在圆孔型中轧制不稳定
10.2 圆钢孔型设计——轧制圆钢的孔型系统
正值为拉钢率,负值为堆钢率
10.3 连轧的基本原理
连轧的三种轧制状态
自由状态轧制
拉钢轧制堆钢轧制来自10.3 连轧的基本原理
自由状态轧制
10.3 连轧的基本原理
10.3 连轧的基本原理
拉钢轧制
10.3 连轧的基本原理
堆钢轧制
10.3 连轧的基本原理
连轧孔型设计 （1）单独传动的连轧机
按一般孔型设计方法设计 根据各机架的连轧常数相等确定各机架转速
型材生产及孔型设计
第二篇 孔型设计之型钢孔型设计
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
10.2 圆钢孔型设计——圆钢成品孔型设计
《2024年热轧L型钢的孔型设计及模拟研究》范文
《热轧L型钢的孔型设计及模拟研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，热轧L型钢作为一种重要的结构材料，在建筑、桥梁、机械制造等领域得到了广泛应用。
孔型设计作为热轧L型钢生产过程中的关键环节，直接影响到产品的性能和质量。
因此，对热轧L型钢的孔型设计及模拟研究具有重要的理论和实践意义。
本文将重点探讨热轧L型钢的孔型设计及其模拟方法，以期为实际生产提供理论依据和技术支持。
二、热轧L型钢的孔型设计1. 设计原则热轧L型钢的孔型设计应遵循以下原则：（1）满足使用要求：根据实际使用需求，设计合理的孔径、孔距及孔的位置，以满足结构承载、连接等要求。
（2）优化材料性能：在保证结构强度的基础上，通过合理的孔型设计，提高材料的塑性、韧性等性能。
（3）考虑生产工艺：设计时应充分考虑生产设备的性能、工艺流程等因素，确保生产过程的顺利进行。
2. 设计方法热轧L型钢的孔型设计主要采用计算机辅助设计（CAD）技术。
设计师通过建立三维模型，对L型钢的几何形状、尺寸及孔的位置进行精确设计。
同时，结合有限元分析（FEA）等方法，对设计方案的可行性和性能进行评估。
三、热轧L型钢的模拟研究1. 模拟方法热轧L型钢的模拟研究主要采用有限元法。
通过建立有限元模型，对热轧过程中材料的变形、流动、传热等现象进行模拟分析。
同时，结合实际生产过程中的工艺参数，对孔型设计方案的合理性和可行性进行评估。
2. 模拟流程（1）建立有限元模型：根据热轧L型钢的实际尺寸和几何形状，建立有限元模型。
（2）设置边界条件和初始参数：根据实际生产过程中的工艺参数，设置模型的边界条件和初始参数。
（3）进行模拟分析：通过对模型进行变形、流动、传热等模拟分析，得出热轧过程中材料的变形行为和孔型的变化情况。
（4）评估方案可行性：根据模拟结果，对孔型设计方案的合理性和可行性进行评估。
同时，结合实际生产过程中的问题，对设计方案进行优化和改进。
四、实验验证与结果分析为了验证热轧L型钢的孔型设计及模拟研究的准确性，我们进行了实际生产实验。
型钢设计4
第四章孔型设计4.1孔型的内容和要求4.1.1孔型设计的内容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、尺寸和性能和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）断面孔型设计根据一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个部分尺寸。
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、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，从而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。
4.1.2孔型设计的要求孔型设计合理与否将会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，一套完善的、正确的孔型设计应该力争做到：1）轧机产量高应使轧件具有最短的轧制节奏和较高的轧机作业率。
2）成品质量好包括产品断面几何形状正确、表面光洁无缺陷、尺寸公差合格、机械性能良好等。
3）产品成本低应做到金属消耗、轧辊机工具消耗、轧制能耗最少，并使轧机其他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，是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。
4.1.3孔型组成型材品种繁多，但断面形状差异也很大。
因此，生产型材所需用的孔型也是多种多样的。
不论什么孔型在组成的几何结构上却有共同的部分，如辊缝、圆角、斜度、锁口等。
4.2确定坯料断面尺寸与轧制道次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就是正确地决定总变形量。
第四章型钢轧机
§4-1 、型钢生产概述 一、型钢品种与分类
型钢生产历史悠久，品种规格繁多，用途广泛， 型钢生产历史悠久，品种规格繁多，用途广泛，在轧 钢生产中占有非常重要的位置。据统计， 钢生产中占有非常重要的位置。据统计，各类形状的型钢 多种， 多个。 有 1500多种， 尺寸规格达 多种 尺寸规格达3900多个。 在我国型钢被广泛 多个 地应用在能源、交通、农田水利、房屋建筑等基本建设中。 地应用在能源、交通、农田水利、房屋建筑等基本建设中。 在我国占钢材总产量的50％左右。 在我国占钢材总产量的 ％左右。
各种轧机的轧辊的公称直径及产品规格范围如表4-2所示 各种轧机的轧辊的公称直径及产品规格范围如表 所示。 轧辊的公称直径及产品规格范围如表 所示。
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表4-2 型钢轧机分类
轧机 种类 轨 梁 、 大 型 轧 机 轧机型式 轧辊公称直径（mm） 产品范围 万能钢梁：100×50～1200×450 重轨：75kg 方、圆钢：80～250；重轨：38～75kg； 工字钢：№14～65；槽钢：№16～40； 角钢：№16～25。 方、圆钢：60～150；工、槽钢： №12.6～20；角钢：№7.5～15。 方、圆钢：38～100；轻轨：11～24kg； 工字钢：№10～16；槽钢：№8～16；角 钢：№6.3～12.6。 圆钢：40～120；工、槽钢：№8～20； 角钢：№6.3～12.6。 圆钢：8～38；槽钢：№5～6.3；轻轨： 8kg；角钢：№2～6.3。 圆钢：10～48；槽钢：№5～6.3；轻轨： 8～15kg；角钢：№2.5～6.3。 同上 6.5～9，盘重30～60kg 5.5～9，盘重60～150kg 5～12，盘重300～2500kg 5～26，盘重2000kg以上 7
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。
型钢孔型设计02-延伸孔型设计
不同情况下各类箱形孔中的宽展系数如下表所示。
由于箱形孔型适用于轧制大、中断面，压下量受咬入 条件、电机能力和轧辊强度等因素的限制，故常用的 道次延伸系数在1.16~1.4之间，平均延伸系数在 1.15~1.34之间。
13 江西理工大学 材料科学与工程学院
2.2 箱型孔型系统
2.2.4 箱形孔型系统的组成
bK太大时，无侧压作用，所 以稳定性差； bK过小时，侧压过大，孔型 磨损太快或出耳子影响质量。
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江西理工大学 材料科学与工程学院
2.2 箱型孔型系统
2.2.3 箱形孔型中变形特点
2.2.3.2 宽展与延伸 箱形孔内的宽展与压下量和孔型侧壁斜度大小有关。
压下量增加，宽展增大，孔型侧壁斜度减小，限制宽展作用 增大，宽展减小，延伸增加，轧制变形效率增加。
2.2.1 箱型孔型系统的优缺点
2.2.1.2 缺点： (1) 轧件形状不精确
由于箱形孔型的结构特点，孔型侧壁斜度较大，所以难 以从箱型孔型轧出几何形状精确的轧件。
(2) 轧件侧表面不平直
轧件在孔型中只能受到两个方向的压缩，故轧件侧表面 不易平直，甚至出现皱纹。
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由于有中间方孔型，所以能从一套孔型中轧出不同规格的方 形断面轧件； 用调整辊缝的方法，还可以从间一个孔型中轧出几种相邻尺 寸的方形断面轧件。
(3)变形基本均匀
孔型形状使轧件各面都受到良好的加工，有利于改善金属组 织，使变形基本均匀。
(4) 稳定性好
轧件在孔型中轧制稳定，所以对导卫装置的设计、安装和调 整的要求都不高。
既可作为延伸孔型，也可以轧制方坯和方钢，广泛 应用于钢坯连轧机、三辊开坯机、型钢轧机的粗轧 和精轧道次。
型钢孔型设计
型钢孔型设计型钢是一种常用的结构钢材，具有优良的力学性能和加工性能，广泛应用于建筑、桥梁、机械制造等领域。
型钢的孔型设计是为了满足特定的结构要求和功能需求，本文将介绍型钢孔型设计的相关内容。
一、型钢孔型设计的基本原则型钢孔型设计的基本原则是确保结构的稳定性和强度，同时满足特定的使用要求。
在进行型钢孔型设计时，需要考虑以下几个方面的因素：1. 结构的受力情况：根据结构受力情况确定型钢的孔型和孔的位置，确保型钢在承受外力时能够保持稳定。
2. 强度要求：根据设计要求和材料的力学性能，确定型钢的孔型和孔的尺寸，确保型钢在承受外力时不会发生塑性变形或破坏。
3. 功能需求：根据型钢的使用功能需求，确定孔型的形状和尺寸，以满足特定的功能要求，如通风、排水、连接等。
二、型钢孔型设计的方法在进行型钢孔型设计时，可以采用以下几种方法：1. 标准孔型设计：根据相关的标准规范，选择合适的孔型和孔的尺寸，确保型钢的设计符合规范要求。
标准孔型设计可以提高设计的效率和准确性，减少设计过程中的不确定性。
2. 结构受力分析：通过对型钢结构的受力情况进行分析，确定型钢的孔型和孔的位置。
结构受力分析可以帮助设计师了解型钢的受力特点，为孔型设计提供科学依据。
3. 仿真分析：利用计算机仿真软件对型钢的孔型进行分析和优化，以确保型钢在承受外力时的稳定性和强度。
仿真分析可以快速评估孔型设计的效果，节省设计时间和成本。
三、型钢孔型设计的注意事项在进行型钢孔型设计时，需要注意以下几个方面的问题：1. 孔型的形状和尺寸：选择合适的孔型形状和尺寸，确保孔型设计满足特定的功能要求和结构要求。
孔型的形状和尺寸应根据实际需要进行设计，避免过大或过小造成结构强度不足或功能无法实现的问题。
2. 孔的位置：确定孔的位置时需要考虑结构的受力情况和功能要求，避免在受力集中区域或关键部位设置孔，以免影响结构的稳定性和强度。
3. 孔型的数量：合理确定孔型的数量，避免过多的孔型设计导致结构的强度下降或结构的稳定性受到影响。
型钢轧制课件
型钢轧制
一. 型钢分类
1. 按照断面形状分： 方钢 简单断面型钢 圆钢 扁钢
角钢等
型钢 工字钢
复杂断面型钢
H型钢 槽钢
钢轨等
初轧机轧辊配辊图和孔型样板
车削上轧辊使用的样板
车削下轧辊使用的样板
（3）制作车削轧辊孔型时使用的车刀。包括锻造刀杆和刀片（用硬质合 金或高速钢），刀杆和刀片的焊接三道工序。孔型车刀刀刃研磨过 程由对 照样板划线，粗磨，精磨三个步骤组成。在砂轮机上磨制。
初轧机轧辊车削时使用的刀
（4）轧辊辊身划线。确定各孔在轧辊上的位置，避免把侧壁车掉 。
（5）荒车上下轧辊。经过荒车后轧辊各部分的工作直接和每个孔槽的底部
都应保留２～３ｍｍ的精车余量。
（6）粗车和精车上轧辊。孔型侧壁和槽底的待加工部位应该用孔型成 形车刀车削。车削质量用孔型样板检查。
（7）配车下轧辊。车削过程与上辊粗车，精车相同 。
初轧机辊身划线及 按照生产方式分：
重轨生产现场
二. 轧辊孔型及其加工
钢坯经一系列孔洞后，尺寸和形状发生变化，这一系列孔洞就叫孔 型。孔型设计和加工是型钢生产的关键技术。
1. 孔型分类
根据孔型轴线与轧辊轴线是否平行 根据构成孔型的轧辊数目
直轧孔型 孔型 斜轧孔型
普通二辊孔型
万能孔型
直轧孔型与斜轧孔型和万能孔型的比较
2. 孔型加工
轧辊孔型加工程序是： 查看孔型图→制作孔型样板→制作车刀→轧辊划 →荒车轧辊→车 削上轧辊→配车下轧辊
3. 孔型样板分类
第一篇 第四章 型材和管材的孔型轧制
2.4 管材孔型轧制应用
一、热轧无缝钢管流程介绍 坯料准备→加热→热定心→高压水除磷→穿孔→连 轧→脱棒→再加热→高压水除磷→张力减径。
二、有色金属管材生产的流程介绍 挤压管坯—拉伸 挤压管坯—冷轧管—拉伸 连铸管坯—拉伸 连铸管坯—冷轧管—拉伸 轧管设备： A：周期式轧管机(皮尔格轧管机) B：自动轧管机 C：连续轧管机
5.周期式轧管机
周期运动，延伸系数可达：15。
大直径厚壁管，异形管，长度可达40m。
效率低。
二、管材纵轧变形的原理：
1.变形特点：
A：纵轧的基本类型：
空心管轧制，长芯棒轧制，短芯头轧制。
B：工具与工件接触面表面投影：
与侧壁先接触；
与槽底先接触。
C：三个阶段
1.压下；2.减径；3.减壁。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ.速度分析： A：孔槽平均速度及平均直径 V 任一点的直径为：D 60 n
生产400mm以下的管材： 两个道次的轧制，第一道变
形，第二道消除壁厚偏差，总延伸系数为2.3。
优点：采用短芯头，调整方便。
缺点：延伸系数小，回送，第二道要翻90度，壁厚偏差大。
2. 连续轧管机
生产250-400mm以下的管材 7-9个机架，总延伸系数为6.0，采用连铸管坯。 有两种形式： 早期为：浮动芯棒，现为：限动芯棒.
第四章 型材和管材的孔型轧制
§1 型材的孔型轧制
1.1 孔型轧制
一、定义 孔型：两个或三个轧辊相对应的轧槽和辊缝所组 成的空间。 轧槽：轧辊所带有的不同形状的沟槽。 孔型的要素：高度、宽度、辊缝、侧壁和圆角。 孔型轧制：轧件受转动轧辊的拖动，进入并通过 孔型，受到轧槽的轧制，轧出符合孔 型形状的断面形状和尺寸的制品。
《2024年热轧L型钢的孔型设计及模拟研究》范文
《热轧L型钢的孔型设计及模拟研究》篇一一、引言热轧L型钢作为建筑和制造行业中常见的钢材，其结构性能与质量至关重要。
随着工程领域的发展，对于钢材的性能和外观精度提出了更高的要求。
孔型设计作为热轧L型钢生产过程中的关键环节，其设计合理与否直接影响到钢材的最终质量。
因此，本文将重点研究热轧L型钢的孔型设计及其模拟方法，以期为实际生产提供理论支持。
二、热轧L型钢的孔型设计1. 设计原则热轧L型钢的孔型设计应遵循以下原则：（1）满足使用要求：根据实际使用需求，设计合理的孔径、孔距和孔的数量。
（2）保证强度和刚度：在满足使用要求的前提下，确保钢材的强度和刚度满足设计要求。
（3）便于加工：设计应考虑到生产设备的加工能力和效率，尽量简化加工过程。
2. 设计方法（1）理论计算：根据钢材的力学性能和结构特点，进行理论计算，确定孔型的基本参数。
（2）模拟分析：利用有限元分析软件，对孔型进行模拟分析，验证其在实际生产中的可行性和可靠性。
（3）优化设计：根据模拟分析结果，对孔型进行优化设计，提高其性能和加工效率。
三、孔型设计的模拟研究1. 有限元模拟方法本文采用有限元法对热轧L型钢的孔型进行模拟研究。
有限元法是一种将连续体离散成有限个单元的方法，通过求解这些单元的近似解来得到整个结构的近似解。
在模拟过程中，我们将钢材视为弹性体，并考虑其材料属性、边界条件和加载条件等因素。
2. 模拟步骤（1）建立模型：根据实际生产情况，建立热轧L型钢的几何模型和材料模型。
（2）设置边界条件和加载条件：根据实际生产过程中的约束和载荷情况，设置边界条件和加载条件。
（3）划分网格：将模型离散成有限个单元，并设置合适的网格密度。
（4）求解分析：利用有限元分析软件进行求解分析，得到孔型的应力分布、变形情况等结果。
3. 模拟结果分析通过对模拟结果的分析，我们可以得到以下结论：（1）孔型设计应考虑到钢材的力学性能和结构特点，确保其在实际生产中的可行性和可靠性。
《热轧L型钢的孔型设计及模拟研究》范文
《热轧L型钢的孔型设计及模拟研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，L型钢作为一种重要的建筑材料，在建筑、桥梁、机械制造等领域得到了广泛应用。
热轧L型钢的生产过程中，孔型设计是关键环节之一，它直接影响到产品的性能和质量。
因此，对热轧L型钢的孔型设计及模拟研究具有重要的理论和实践意义。
本文将重点探讨热轧L型钢的孔型设计及其模拟方法，以期为实际生产提供理论支持和技术指导。
二、孔型设计理论基础1. 孔型设计的基本原则孔型设计的基本原则包括：满足使用要求、保证产品质量、提高生产效率、降低成本等。
在热轧L型钢的孔型设计中，需考虑钢材的力学性能、截面形状、尺寸精度、表面质量等因素。
2. 孔型设计的关键因素孔型设计的关键因素包括：孔型类型、孔径大小、孔间距、孔的位置等。
其中，孔型类型应根据使用要求进行选择，孔径大小和孔间距需根据钢材的力学性能和截面形状进行确定，而孔的位置则需考虑钢材的加工工艺和装配要求。
三、热轧L型钢的孔型设计1. 孔型类型选择根据使用要求，选择合适的孔型类型。
常见的孔型包括圆形、椭圆形、矩形等。
在选择孔型类型时，需考虑钢材的力学性能、截面形状、使用环境等因素。
2. 孔径大小和孔间距设计根据钢材的力学性能和截面形状，确定合适的孔径大小和孔间距。
孔径大小应满足使用要求，同时考虑钢材的强度和刚度；孔间距则需根据装配要求和加工工艺进行确定。
3. 孔的位置设计孔的位置设计需考虑钢材的加工工艺和装配要求。
一般情况下，孔的位置应位于L型钢的受力较小处，以减小对钢材性能的影响。
同时，还需考虑加工设备的精度和装配时的方便性。
四、模拟研究方法1. 有限元法有限元法是一种常用的数值模拟方法，可以通过建立热轧L 型钢的三维模型，对孔型设计进行模拟分析。
该方法可以考虑到材料的非线性、热力耦合等因素，从而得到较为准确的结果。
2. 实验验证法实验验证法是一种有效的研究方法，可以通过制作不同孔型设计的L型钢试样，进行实际生产过程中的热轧实验，对模拟结果进行验证。
型钢生产工艺及孔型设计
型钢生产工艺及孔型设计第一章轧钢生产基本问题1.1 钢材的品种和用途根据钢材断面形状可分为：型钢、板带钢、钢管、特殊类型钢材。
一、型钢按其断面形状可分为·简单断面和复杂断面；按生产方法可分为轧制型钢、弯曲型钢、焊接型钢。
简单断面型钢有方钢、圆钢、扁钢、六角钢、三角钢、弓形钢、椭圆钢。
复杂断面型钢有工字钢、槽钢、丁字钢、钢轨和其它异型断面型钢。
冷弯型钢是在冷状态下把带钢逐步弯曲成形，它既可生产简单断面又可生产复杂断面。
二、板带钢板带钢是用途最广的钢材，广泛应用于各部门及日常生活。
按厚度可把板带钢分为特厚板、厚板、中板、薄板、箔材。
一般特厚板厚度》60MM；厚板厚度20-60MM；中板4-20MM；成卷供应。
薄板厚度0.2-4MM，可定尺供应，也可成卷供应，箔材厚度0.2-0.001MM，成卷供应。
三、钢管根据断面形状可分为圆管、方管、异型管；按用途可分为输送管、锅炉管、地质钻探管、轴承管等；按生产方式可分为无缝钢管和焊接钢管。
钢管的规格用外径和壁厚表示（D*S）四、特殊类型钢材有周期断面钢材、车轮与轮毂以及轧制方式生产的齿轮、钢球、螺丝和丝杆等产品。
1.2 轧钢生产系统钢铁企业根据原理来源，产品种类以及生产规模的不同，将初轧机或连铸钢坯装置与各种成品轧机配套设施组成各种轧钢生产系统。
按产品种类可分为以下几种典型的生产系统一、板带钢生产系统主要以生产板带为主，生产规模愈来愈大，专业化、自动化程度高。
二、型钢生产系统生产规模不会很大，根据其本身规模可分为大型、中型、小型三种生产系统。
三、混合生产系统可同时生产板带、钢管、和型钢。
优点是可满足多品种的需要，但单一生产系统有利于产量和质量的提高。
四、合金钢生产系统特点是产量不大而产品种类多，一般属于中型或小型的型钢生产系统或混合生产系统。
现代化的轧钢生产系统向着大型化、连续化、自动化、及专业化的方向发展1.3 轧钢生产工艺过程及其制定轧钢生产工艺过程指的是由钢锭或钢坯轧制成具有一定规格和性能的钢材的一系列加工工序的组合。
轧制工程学-第四章
H型钢和普通工字钢在轧制上的主要区别是，工字 钢可以在两辊孔型中轧制，而H型钢则需要在万能孔型 中轧制。
万能轧机轧制H型钢
(a)
(b)
(c)
(d)
（ a ）万能 - 轧边端可逆连轧；（ b ）万能粗轧孔； （c）轧边端孔；（d）万能成品孔 1-水平辊；2-轧边端辊； 3-立辊；4-水平辊
X－H 全轧程热力耦合仿真分析
第四章
型材生产工艺及孔型设计基础
H型钢主要应用领域
国家体育馆
浦东国际机场
天津港码头装吊设备
北汽现代厂房
中集货车大梁
4.1 型材生产工艺基础
型材的概念及特点： 金属经过塑性加工成形、具有一定断面 形状和尺寸的实心直条称为型材。型材的品 种规格繁多，用途广泛，在轧制生产中占有 非常重要的地位。
型材的特点
孔型设计的基本原则
(1) 选择合理的孔型系统。选择合理的孔型系统是 孔型设计的关键环节之一。孔型系统合理与否直接影 响到轧机的生产率、产品质量、各项消耗指标以及生 产操作等。通常在设计新产品的孔型时，应根据轧件 的变形规律，拟定出各种可能的孔型系统方案，通过 充分的对比分析和论证，从中选择合理的孔型系统。 (2) 充分利用钢的高温塑性，把变形量和不均匀变 形尽量放在前几道次，然后顺轧制程序逐道减小变形 量，这样对轧制成形过程有利。
首先对H型钢残余应力进行三维仿真分析，通过结果可以看出：空冷后H型钢腹板受压，冷 却过程中当压应力达到一定值时，腹板将产生冷却波浪。
300
200
Residual Stress /MPa
W1 W2 W3 Measure
100
0
-100
-200
-400
-300
型钢孔型设计课程设计
目录摘要 (1)第一章孔型系统的选择 (1)1.1箱形孔型系统 (1)1.2菱-方孔型系统 (1)1.3椭-方孔型系统 (1)1.4椭-圆孔型系统 (2)1.5六角-方孔型系统 (2)1.6方-椭圆-圆孔型系统 (2)1.7圆-椭圆-圆孔型系统 (2)1.8椭圆-立椭圆-椭圆-圆孔型系统 (2)1.9选择孔型系统 (2)第二章轧制道次和轧件尺寸计算 (3)2.1轧制道次的确定和分配 (3)2.1.1 轧制道次确定 (3)2.1.2延伸系数分配 (3)2.2延伸孔型的计算 (3)2.2.1确定各方形断面尺寸 (3)2.2.2确定各中间扁轧件的断面尺寸 (4)第三章精轧孔型的设计 (8)3.1 成品孔尺寸计算 (8)3.2成品前椭圆孔型尺寸计算 (8)3.2椭圆孔前圆孔计算 (9)第四章延伸孔型的设计 (10)4.1矩形-方箱孔型 (10)4.3 六角-方孔型 (11)4.4 椭圆-方孔型 (12)4.5椭圆-圆孔型 (13)总结 (16)参考文献 (15)附表 (16)摘要型钢是钢铁产品的主要品种之一，广泛运用于农业、交通运输业、制造业和建筑业等行业。
型钢孔型设计的好坏直接影响型钢产品的质量和成本，关系到轧机产量和工人的操作条件。
因此孔型设计一直被各钢铁厂的轧钢技术人员所重视。
但是型钢孔型设计的经验性较强，特别是复杂断面的型钢。
本设计主要对生活生产中常用的简单型钢的生产进行型钢的孔型设计。
在设计过程中本设计参考型钢孔型设计的相关资料，按照选择孔型系统到延伸孔和精轧孔型的设计和相关孔型参数计算的顺序进行设计。
本设计共分四章对孔型系统设计进行较详细的阐述，其中第一章主要介绍各种孔型系统的主要优缺点，利用其主要应用场合结合本设计的相关要求选择相应的孔型系统。
第二章介绍轧制道次的分配和各道次延伸率的确定然后根据成品圆钢的尺寸反推出各道次轧件的尺寸。
第三章内容主要介绍精轧孔孔型尺寸计算过程以及各孔型的充满程度。
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:
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
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✓ 标准尺寸设计 hk1 (1.007 ~ 1.02)d ✓ 部分负公差或负公差设计
《轧钢工艺》 之
《型钢孔型设计》
专业方向:轧制 主 讲: 2013年2月
第四章 型钢孔型设计
§4.1 圆钢孔型设计
热轧圆钢的直径为5~250mm，圆钢的规格以直径表示。 大型：85 mm以上；中型：38~80mm；小型：10~36mm； 线材：5~9mm。 1.圆钢精轧孔型系统及其选择 轧制圆钢的精轧孔型系统（又称成品孔型系统）有多种，常用 的有方-椭-圆、圆-椭-圆、椭-立椭-椭-圆和万能孔型系统等。 （1）方-椭-圆孔型系统
第四章 型钢孔型设计
§4.1 圆钢孔型设计
（4）万ห้องสมุดไป่ตู้孔型系统
【优点】 ➢ 各孔型调整范围宽、灵活，共用性大。在同一精轧孔型系统内 可以通过调整、轧制几种相邻规格的圆钢。 ➢ 使用立轧孔易去除轧件表面上的二次氧化铁皮，对成品表面质 量会有好处。 ➢ 孔型轮廓线多为圆滑的曲线，变形均匀，椭圆孔轧槽磨损均匀， 减小轧件表面缺陷。 ➢易于咬入。平进立轧孔时可借助孔型侧壁的夹持力提高咬入能 力，而立进椭圆孔时因接触面积较大也利于咬入。
第四章 型钢孔型设计
§4.1 圆钢孔型设计
（1）方-椭-圆孔型系统 【缺点】 ➢ 方进椭存在较大的不均匀变形，产生较大的附加应力，孔型磨 损严重。特别是轧制大断面轧件时，因变形不深透而造成侧面产 生浪形或畸形，易形成折叠缺陷。 ➢轧制大断面圆钢时，K3方孔切槽太深，消弱轧辊强度。 ➢ 孔型共用性差。
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
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 （2）成品孔构成尺寸的确定 成品孔型的主要尺寸有孔型高度hk1和孔型宽度Bk1。因为成品 孔垂直方向的温度低于水平方向的温度，又由于宽展条件的变化， 为防止成品过充满出现耳子，必须使Bk1大于hk1，宽度尺寸Bk1一 般按正公差或部分正公差考虑，即：
第四章 型钢孔型设计
§4.1 圆钢孔型设计 【适用】 • 用于轧制塑性较低的合金钢 （3）椭-立椭-椭-圆孔型系统 • 小型和线材连轧机
【优点】 ➢ 轧件变形均匀。 ➢ 易于去除轧件表面氧化铁皮，成品表面质量好。 ➢ 椭圆件在立椭圆孔型中能自动找正，轧制稳定。 【缺点】 ➢ 延伸系数小。 ➢ 由于轧件产生反复应力，容易出现中心部分疏松，甚至当钢质 不良时出现轴心裂纹。
第四章 型钢孔型设计
§4.1 圆钢孔型设计
（1）方-椭-圆孔型系统 【优点】 ➢延伸系数较大。 ➢ 比较灵活，能与多种延伸孔型系统相衔接，如菱-方、菱-菱、 椭-方、六角-方等孔型系统。 ➢ 方轧件在椭圆孔型中可以自动找正，轧制稳定。 ➢ 精轧前方孔断面形状比较正确，容易获得形状正确的成品。 ➢ 轧件在孔型与围盘内比较稳定。 【缺点】 ➢ 调整范围小。因为方孔的调整量过大会影响方轧件断面形状的 正确性，否则在椭圆孔型中造成轧出椭圆轧件断面不正确，将影 响其在成品孔型内的稳定性从而影响成品质量。
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 实践证明，只用一个半径绘出的圆钢成品孔，不能轧出合格的 成品圆钢。这是应为在这种孔型中，轧制条件的微小波动，如轧 制温度、孔型磨损及来料尺寸等，就会形成耳子或充满不良。此 时，为了得到合格成品，就必须不停的调整轧机，而使调整操作 困难。 为了消除上述缺点，应将圆钢成品孔设计成孔型高度小于孔型 宽度，即带有张开角（开口角、侧壁角）的圆孔型。实践证明， 采用带圆弧侧壁圆孔型，能保证圆钢的椭圆度变化最小，调整范 围也较大。
第四章 型钢孔型设计 §4.1 圆钢孔型设计
（2）圆-椭-圆孔型系统
【缺点】 ➢ 延伸系数小。 ➢ 椭圆件在圆孔中轧制不稳定，需要使用经过精确调整的夹板夹 持，否则在圆孔中容易出“耳子”。
因此，这种孔型系统广泛应用于小型和线材轧机轧制40mm以下 的圆钢。在高速线材轧机的精轧机组，采用这种孔型系统可以生 产多种规格的线材。
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 ➢ 两侧用切线连结的扩张角法 ✓适应高精度圆钢生产 ✓作图简单，便于制作轧槽样板 ✓其中心张角小，使轧件真圆度提高， 轧制时金属超同标准的部位较少 增加了侧压作用，限制宽展作用增强，有利于控制成品宽度方向 尺寸 ✓轧件充满孔型时,辊缝处斜线直径仍不会超出公差 ✓减少了因孔型磨损后在中心张角30°对应圆周上直径超出公差 范围现象
因此，该孔型系统适用于5~20mm的圆钢轧制。目前，广泛应 用于专业化较强的小型和线材轧机。
第四章 型钢孔型设计
§4.1 圆钢孔型设计
（2）圆-椭-圆孔型系统
【优点】 ➢ 断面形状过度缓和，轧件变形和冷却均匀，能较好的防止金属 产生局部附加应力。 ➢ 轧件断面上无尖锐的棱角，断面温度分布均匀。可避免轧件表 面产生裂纹，折叠等缺陷，提高了产品质量。 ➢ 易于去除轧件表面的氧化铁皮。 ➢ 轧件头部形状较好、方便咬入，利于使用围盘操作。 ➢ 成品尺寸比较精确，共用性好。
第四章 型钢孔型设计
§4.1 圆钢孔型设计
【适用】 • 用于轧制φ18 mm～200mm圆钢。
（4）万能孔型系统
【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。