棒材轧制孔型设计

孔型设计

本设计以φ28mm圆钢为代表产品进行设计。

1 孔型系统的选择

圆钢孔型系统一般由延伸孔型系统和精轧孔型系统两部分组成。延伸孔型的作用是压缩轧件断面，为成品孔型系统提供合适的红坯。它对钢材轧制的产量、质量有很大的影响，但对产品最后的形状尺寸影响不大。常用的延伸孔型系统一般有箱形、菱—方、菱—菱、椭—方、六角—方、椭圆—圆、椭圆—立椭圆等；精轧孔型系统一般是方—椭圆—螺或圆—椭圆—螺孔型。

本设计采用无孔型和椭圆—圆孔型系统。

1.1无孔型轧制法

优点：

（1）由于轧辊无孔型，改轧产品时，可通过调节辊缝改变压下规程。因此，换辊、换孔型的次数减少了，提高了轧机作业率。

（2）由于轧辊不刻轧槽，轧辊辊身能充分利用；由于轧件变形均匀，轧辊磨损量少且均匀，轧辊寿命提高了2~4倍。

（3）轧辊车削量少且车削简单，节省了车削工时，可减少轧辊加工车床。

（4）由于轧件是在平辊上轧制，所以不会出现耳子、充不满、孔型错位等孔型轧制中的缺陷。

（5）轧件沿宽度方向压下均匀，故使轧件两端的舌头、鱼尾区域短，切头、切尾小，成材率高。

（6）由于减小了孔型侧壁的限制作用，沿宽度方向变形均匀，因此降低了变形抗力，故可节约电耗7%。

1.2椭圆—圆孔型系统

优点：

（1）孔型形状能使轧件从一种断面平滑的过渡到另一种断面，从而避免由于剧烈不均匀变形而产生的局部应力。

（2）孔型中轧出的轧件断面圆滑无棱、冷却均匀，从而消除了因断面温度分布不均而引起轧制裂纹的因素。

（3）孔型形状有利于去除轧件表面氧化铁皮，改善轧件的表面质量。

（4）需要时可在延伸孔型中生产成品圆钢，从而减少换辊。

缺点：

（1）延伸系数小。通常延伸系数不超过1.30~1.40，使轧制道次增加。

（2）变形不太均匀，但比椭圆—方孔型要好一些。

（3）轧件在圆孔型中稳定性差，需要借助于导卫装置来提高轧件在孔型中的稳定性，因而对导卫装置的设计、安装及调整要求严格。

（4）圆孔型对来料尺寸波动适应能力差，容易出耳子，故对调整要求高。

2延伸系数的分配

2.1总的延伸系数μ

()()()4

/1.086.022

2

0t n t t t

t n a d a A A a F F

u π-==∑

=[(1.012×120)2-0.86×(0.1×1.012×120)2]/[0.25×3.14×(28×1.012)2]

=23.20mm

式中：F o —红坯断面面积，mm 2;

Fn —成品于热状态断面面积，mm 2;

t a —热胀系数，取t a =1.012； t A —钢坯边长，mm;

d t —成品直径，mm;

∴轧制道次数n=282.123.20

lg lg g g c l l =

∑μμ=12道次 2.2延伸系数的初步分配

分配原则：初轧道次小，以便取出氧化铁皮，保证产品质量；随后加大，以利用轧件

在高温下塑性好，产生大的变形；精轧道次延伸系数小，以保证成品质量及孔型的耐磨性和成品尺寸精度。

将12道次的总延伸系数根据经验（如考虑咬入、摩擦等因素）具体分配如下：

μ1= 1.240 μ2 = 1.290 μ3=1.320 μ4=1.290 μ5= 1.320 μ6 = 1.361 μ7=1.380 μ8=1.361 μ9= 1.320 μ10 = 1.280 μ11=1.235 μ12=1.210

3各孔型中轧件尺寸的确定

3.1计算各等轴孔的轧件尺寸

1) 各等轴孔轧件的横截面积

12--⨯⨯=n n n n F F μμ 2 ) 确定各等轴孔尺寸

由圆面积公式F=πR 2

得：

d=2π

Fi

各道次的轧件参数列于表（5—1）。

表1 等轴孔轧件尺寸

道次 6 8 10 12

轧件高/宽（mm）66.16 48.27 37.14 30.38

轧件面积（mm2）3435.93 1829.39 1082.74 724.55

3.2计算平辊出口轧件的断面积

前几个道次轧件表面氧化铁皮较多，摩擦系数较小，影响咬入。根据现场经验，无孔型轧制时既要防止产生轧件歪扭脱方现象，又要保证轧件在平辊上轧制的稳定性，故平辊出口轧件断面尺寸初步设计如下：

由筱仓公式：

β=1+0.8[2L c/(H o+2B o)][(H o-h)/H o]

式中：L c—平均接触弧长度，

2)

(

0h

H

D

L

c -

=

H o—轧前轧件平均高度；

h—轧后轧件平均高度；

B o—轧前轧件宽度；

D—轧辊直径.

No.1 （第一道次）

来料：B o×H o =120.00×120.00mm

初设：h1=90.00mm;

2

)

00 . 90

00

.

120

(

500

1-

=

Lc= 86.60mm

β

c1

=1+0.8[2×86.60/(120+2×120)][(120-90)/120]

=1.096

则b1=β

c1

B o=1.096×120=131.52mm

F1= h1 b1=131.52×90= 11836.8mm2

校核：（1）B o/ H o>0.6~0.7 保证少产生歪扭脱方；

（2）h1/ b1<1.2 保证轧制状态稳定。

本道次中：B o/ H o=1，h1/ b1=0.68 符合要求No.2 （第二道次）

来料：B1×H1=90×131.52mm

初设：h2=90mm;

2

)

00 . 90

52

.

131

(

500

2-

=

c

L=101.88mm

β

c2

=1+0.8[2×101.88/(131.52+2×90)][(131.52-90)/131.52] =1.206