孔型设计

孔型设计：将钢锭或钢坯在连续变化的轧辊孔型中进行轧制，已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孔型设计。

孔型设计的内容：a断面孔型设计。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b轧辊孔型设计也称配辊。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c轧辊辅件设计。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。

孔型设计的要求：a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，表面应光洁，金属内部的残余应力小，金相组织和力学性能良好。b保证轧机生产率高。轧机的生产率决定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，对橫列式轧机来说，在一般情况下，轧制道次数愈少愈好。对连轧机来说，则应加大坯重，提高轧速，缩短轧制节奏时间，提高小时产量。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。c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占主要部分，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；在无特殊要求情况下，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d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。

各道次变形量的分配：a金属的塑性。大量研究表明，金属的塑性一般/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，因此要求前几次的变形量要小些。b咬入条件。在许多情况下咬人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人验算。c轧辊强度和电机能力。在轧件很宽而且轧槽切人轧辊很深时（如异型孔型），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。d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确度和表面粗糙度。同时，孔型的磨损会增加换孔换辊时问，影响轧机产量。成品尺寸的精确度和表面粗糙度主要取决于最后几道，所以成品道次和成品前道次的变形量应取小些。

孔型：由两个或两个以上的轧槽在通过轧辊轴线的平面上所构成的孔洞称为孔型。

孔型的分类：根据孔型的形状、用途及在轧辊上的切削方式可对孔型进行分类。a按孔型形状可以把所有孔型分为简单断面和异型断面两大类。也可按孔型的直观外形分为圆.方.箱.菱.椭圆.六角.扁.工字.轨形以及碟式孔型等。b按用途分类：根据孔型在变形过程中的作用可分为i开坯或延伸孔型,这种孔型的任务是把钢锭或钢坯断面减小。常用孔型有箱型孔.菱形孔.方形孔.椭圆孔.六角孔。ii顶轧或毛坯轧型.任务是在继续减小轧件断面的同时并使轧件断面逐渐成为与成品相似的雏形.iii成品前或精轧前孔型.它是成品孔型前面的一个孔型，是为在成品孔型中轧出合格产品做准备。iv成品或精轧孔型。它是一套孔型系统的最后一个孔型，它的作用是对轧件进行精加工，并使轧件具有成品所要求的断面形状和尺寸c按其在轧辊车上的车削方式分类：i轧辊辊缝s在孔型周边上的称为开口孔型ii轧辊辊缝s在孔型周边之外的称为闭口孔型iii半开(闭)口孔型也称控制孔型。

孔型的组成及各部分作用：a辊缝：s=轧机空转时上下辊环间距和轧辊的弹跳。在轧制过程中除轧件产生塑性变形外，工件机架各部分由于受轧件变形抗力的作用将产生弹性变形。弹性变形由(轧辊的弯曲和径向压缩；牌坊立柱的拉伸：牌坊上下横梁的弯曲；压下螺丝,轴承,轴瓦的压缩)组成，以上弹性变形的总和称为轧辊的弹跳，简称辊跳。作用：为获得精确地断面形状和尺寸，孔型设计必须在轧辊之间留有辊缝，使两个轧槽的深度与辊缝之和等于孔型的总高度。调整辊缝值的大小可以改变孔型尺寸，增大辊缝值可以相对减少轧槽可入深度，提高轧辊强度，增加轧辊的允许重车次数，延长轧辊使用寿命；简化轧机调整，当孔型磨损时，可以用减小辊缝的方式使孔型恢复原来的高度b孔型侧壁斜度：孔型的侧壁对轧辊轴线垂直线倾斜程度。作用：使轧件方便和正确地喂入孔型;使轧件容易脱槽;可调整孔型的充满程度,防止出耳子;轧辊重车时, 可恢复孔型的原来形状及尺寸c孔型的圆角：除特殊要求外，孔型的角部很少用折线一般都做成圆角。作用：i内圆角（槽底圆角），可防止轧件脚步的急剧冷却，可使槽底的应力集中减小，增加轧辊强度；通过改变内圆角可改变孔型实际面积尺寸，从而改变轧件在孔型中的变形量和孔型充满程度，对轧件的局部加工起一定作用ii外圆角（槽口圆角），当轧件进入孔型不正时，外圆角可防止轧件的一侧受辊环切割，及刮铁丝的现象；当轧件在孔型中略有充满时，即出现“耳子”，外圆角可使耳子处避免尖锐的折线，可防止轧机继续轧制时形成折叠；异型孔型，增大外圆角半径可使轧辊的局部应力集中减少，增加轧辊强度d锁口：在闭口孔型中为了控制轧件的断面形状,凹凸轧槽的孔型侧壁需要有部分重合,该重合部分即为锁口。作用：使孔型在调整后仍保持为闭口孔型。在同一孔型中轧制几种厚度或高度差异较大的轧件时,其锁口长度必须大些,以防止轧制较厚或较高的轧件时金属流入辊缝。相邻的两个闭口孔型的锁口一般都是上下交替布置的。

孔型在轧辊上的配置原则：a孔型在各机架的分配原则是力求轧机各架的轧制时间均衡b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c根据各孔型的磨损程度及对质量的影响，每道备用孔型的数量在轧辊上有所不同，成品孔和成品前孔在轧辊长度允许范围之内应多配几个d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e确定孔型间距及轧环宽度时应同时考虑轧环强度以及安装和调整轧辊辅件的操作条件

孔型在轧辊上的配置步骤：a按轧辊原始直径确定上下轧辊曲线b在与两个轧辊轴线等距离处画轧辊中线c距轧辊中线x=m/4处画轧制线。当采用“上压力”轧制时，轧制线在轧辊中线之下，采用“下压力”轧制时轧制线在轧辊中线之上d使孔型中性线与轧制线相重合，绘制孔型图；确定孔型各处的轧辊直径，画出配辊图。

上压力轧制：上轧槽轧辊的工作直径大于下轧槽轧辊的工作直径

下压力轧制：上轧槽轧辊的工作直径小于于下轧槽轧辊的工作直径“压力”：上下辊工作直径差值

“压力”值太大对轧件和设备的坏处：a辊径差造成上下辊压下量分布不均，结果是上下轧槽磨损不均b辊径差使上下辊圆周速度不同，而轧件是企图平均速度出辊的，结果造成轧辊与轧件之间相对滑动，使轧件中产生附加应力c辊径差使轧机产生冲击作用。

工作直径：轧制过程中轧辊与轧件相接处的轧辊直径。

名义直径：传动轧辊的齿轮中心距或其节圆直径Do。

轧辊的原始直径：包括辊缝在内的轧辊直径D。

轧制中线：等分两轧辊轴线之间的距离的水平线

平均工作直径：轧件出口口速度相对应的轧辊直径（不考虑前滑）

轧制线：当采用“上压力”或“下压力”时，孔型的中性线必须配置在离轧辊中线一定距离的另一条水平线上，以保证一个轧辊的工作直径大于另一轧辊，该线称为轧制线，是配置孔型的基本线。

轧辊的平均直径：两个轧辊轴线之间的距离。

孔型中性线：上下轧辊作用在轧件上的力对某一水平线的力矩相等，此直线为。

孔型设计步骤：a了解产品的技术条件现场工艺及设备情况以及与产品有关的工艺资料，生产方式，生产中存在的问题b选择合理孔型系统原料尺寸c确定总轧制道次及其在各机架上的道次分配d确定各道次轧件面积轧件断面形状和尺寸e确定孔型具体尺寸f进行必要校核g设计轧辊辅件

切分轧制：轧制过程中柏根轧件利用孔型的作用轧成具有两个或两个以上相同形状的并联件在利用切分设备或轧辊的辊环将并联轧件沿纵向切分成两个或两个以上的单根轧件。

孔型轴比：孔型宽度与孔型高度的比值

螺纹钢：表面带肋的钢筋称为带肋钢筋又称螺纹钢筋（简称螺纹钢）。螺纹钢的公称直径用橫截面面积相等的光面钢筋的公称直径表示。

负偏差轧制：轧制的成品钢材单位长度和重量小于理论重量但符合国家相关部门的标准有利于节约钢材

连续轧制：一根轧件同时在两个或两个以上的机架中轧制并且各机架秒流量相等，这样的轧制称为，简称连轧。

连轧三种轧制状态：a自由轧制状态b拉钢轧制状态c堆钢轧制状态

轧槽：在轧辊上用来轧制孔件的工作部分即轧件与轧槽相接角的部分

1上轧辊水平轴线2轧辊中线3轧制线4下轧辊水平轴线

(1-4)Dc;(1-3)R上;(1-2)Rc;(1-5)Rk上;(5-6)=H;(5-3)=(6-3)=H/2;(2-3)=x

已知Rk上- Rk下=m/2

由图: R上=Rc+x; Rk上=R上-H/2; R下=Rc-x; Rk下=R下-H/2

→Rk上- Rk下=2x→x=m/4

堆钢率：用来表示对刚的程度。Xi=(Ci-Ci_1)/ Ci_1*100%. Ci,Ci_1表示轧制过程第I,i_1架的连轧常数

轧辊名义直径为600mm，其轧辊重车率为10%求最大和最小直径?(D原始直径D’极废直径Do名义直径) 解：(D-D’)/Do*100%=k=10%;Do=600,Dmax=(1+k/2)*Do=630mm;Dmin=(1-k/2)*Do=579mm

槽底凸度f：某些孔型将槽底做成具有一定高度.形状的凸起.作用：a使轧件断面边稍凸在辊道上运行较稳定进入下一道孔型时咬入条件较好提高辊槽寿命b给翻钢后的孔型增加翻转余地减少出耳子的危险性c保证轧件侧面平直

扩张半径的方法：切面扩张

螺纹钢成品前孔的形式：a单半径椭圆b平椭圆c平辊

方钢精轧孔型系统的形式：菱-方，菱-菱-方孔型系统(精轧孔型用较大的延伸系数)

扁刚孔型系统的形式：a闭口孔型b斜轧孔型c平口孔型系统