高速线材孔型设计.总结

1、精品文档目录1.21.1.21.1.1.21.1.2.22.32.1.32.1.1.32.1.2.33.43.1.44.54.1.54.1.1.55.65.1.66.76.1.77.87.1.8.9 7.2.9 .108.13 8.1.13.15。1欢迎下载精品文档 .209.21 9.1.21 .2410.26 10.1.26 .26. .2811.30 11.11. 设计说明1.1孔型设计概述1.2. 。2欢迎下载精品文档制、操作方便、成品质量好和轧机产量高。3. 轧辊辅件设计 导卫或诱导装置的设计导卫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

2、件起矫正或翻转作用等。孔型设计的基本原则孔型设计是型钢生产中的一项极其重要的工作，它直接影响着成品质量、 轧机生产能力、产品成本、劳动条件及劳动强度。因此，合理的孔型设计应满足以下几点基本要求。1. 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羌范围之内外。应使表面光洁金属内部的残余内力小，金相组织和力学性能良好。2. 保证轧机生产率高轧机的生产率决定于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速度。作业率取决于工艺的科学、孔型设计的合理、设备的优良、操作的熟练。3. 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起主要作用，故提高成材率是

3、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； 在用户无特殊要求的情况下， 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。4. 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9 。2. 孔型系统的选择及依据2.1孔型系统的选取粗轧机孔型系统的选取1. 1# 轧机的孔型为平箱， 2# 轧机的孔型为立箱。箱形孔型系统的轧件变形较为均匀，角部没有改变，容易温度偏低。1) 箱形孔型系统的主要优点是：(1) 沿轧件断面宽度变形均匀，孔型磨损较小；(2)

4、 通过这种孔型轧出的轧件比起相同面积的其他孔型来， 孔型轧槽切入轧辊深度较小大，故可以允许给以较大的变形量；。3欢迎下载精品文档(3) 可以适应来料断面尺寸的波动，并且在同一孔型中通过调整压下量，可以得到不同断面尺寸的轧件；(4) 在这种孔型中轧制，轧件上的的氧化铁皮易于脱落。2) 箱形孔型系统的主要缺点是：(1) 在这种孔型中轧出的方形或矩形断面不够规整；(2) 在这种孔型系统中金属只能受到两个方向的轧制加工；(3) 当进入孔型的轧件高度比较大而孔型槽底又较宽时， 轧件在孔型中的稳定性不好，易发生倒钢或歪扭现象，这在轧制小断面轧件时尤为严重。由于箱形孔型系统具有上述特点，在线材生产上它多用于

5、轧制的头几道次，并用于轧制断面尺寸在6060 毫米以上的轧件。在400 毫米轧机上这种孔型最小轧出断面尺寸为 5656 毫米；在 300 毫米轧机上这种孔型最小轧出断面为 45 45 毫米。箱形孔型道次延伸系数一般为 1. 20 1.40 。2. 3# 6# 轧机的孔型依次为：椭圆 圆 椭圆 圆这种孔型系统的优点在于：1) 孔型形状能使轧件从一种断面平滑地转换成另一种断面，从而避免金属由于剧烈的不均匀变形面产生局部应力。2) 在此孔型系统中轧出的轧件没有尖锐的棱角，轧件冷却均匀。3) 孔型形状及变形特点有利于去除轧件上的氧化铁皮，使轧件具有良好的表面。4) 必要时可在延伸孔型中获得圆断面成品，

6、从而减少换辊10 。中轧、预精轧及精轧轧机孔型系统的选取综合比较各种孔型系统， 本设计的中轧、 预精轧、精轧及减定径轧机孔型选取椭圆 圆孔型系统。3. 确定轧制道次由坯料尺寸（ 150mm150mm）和所轧制的最小断面的轧件尺寸（ 6.5mm）确定轧制道次。考虑到坯料尺寸偏差和热膨胀因素，所以总延伸系数为：F0(150 4) 1.0152Fn6.52736.68(3)4一般全线平均延伸系数为：1.27轧制道Nln27.6(4)ln。4欢迎下载精品文档取整得 N28 ，精轧最后两架为减径机。 轧机最后为两架定径机 （不考虑在内）。参考现场实际生产情况及相关资料将26+4 架轧机分为粗轧、 中轧、

7、预精轧、精轧及减定径五组机组。其中粗轧6 架，中轧 6 架，预精轧 6 架，精轧 8 架，减定径机 4 架。3.1轧机的选择各机组主要参数如表7表 1 轧机主要技术参数轧 辊主电机速 比机机架机架布辊径 (mm)辊身长转速组号置最大辊径最小度功率r/min辊径(mm)kw1H61052080050098.38粗2V61052080050076.40轧3H6105208006507001400 59.40机4V49542070050036.97组5H49542070065028.546V49542070065021.607H42036065065013.59中8V42036065070010.1

8、0轧9H4203606506507.94机10V4203606507005.96组11H4203606506507001400 4.6812V4203606507003.7013H4203606507002.94预14V4203606507002.34精15H248222757001.06轧16V248222756001.06机17H248222757007001400 0.8918V248222756000.753。5欢迎下载精品文档1945228205720.597精2045228205720.411轧2145228205720.411机2245228205720.325组23452282

9、05725000501570 0.2142445228205720.2142545228205720.1562645228205720.156减27452282050.125定2845228205720.125径29452282057232000.102机3045228205728500.1027217004. 分配各道次延伸系数4.1孔型设计计算确定各道次延伸系数典型产品（ 6.5mm）总延伸系数为 736.68由延伸系数的分配原则确定各道次延伸系数见表8表 2 各道次的延伸系数轧1234567891011121214制道次延1.31.251.391.321.391.281.381.321.

10、321.321.331.251.281.25伸系数轧1516171819202122232425262728制道次。6欢迎下载精品文档1.271.251.251.241.211.221.221.211.201.211.211.211.201.205. 确定各道次出口的断面面积5.1确定各道次轧件的断面面积7Fn 1Fn nFn 2Fn1n 1Fn 3Fn2n 2.F1F22(5)93123456717307.713846.2.9961.37546.45429.14241.53073.59873.5810111213142328.491336.31004.8803.8628.0502.454.5

11、1763.941.332.025.3151718192021395.616204.2208.4168. 7138.3113.4316.516.113.32220242526272893.72364.553.344.136.733.210.978.19.17.56.5。7欢迎下载精品文档6. 各道次孔型尺寸6.1孔型设计计算由程序计算得各个孔型尺寸如下表：表 4孔型参数规机轧件尺寸 (mm)孔型尺寸 (mm)格架高度宽度高度宽度椭圆圆弧半圆扩张辊缝1115150.512016015.02117.7117.712512512.0384.8135.884.8150/9193.920.84989898

12、107.53015.0557120.557133.9113.713.4673.573.573.582.33012.5741.79141.7101.1165.910854.554.554.563.6308.5932.466.632.474627.91041.341.341.347.6307.51125.849.925.855.544.46.31232323236.5306.01320.838.220.842.432.75.21425.325.325.328.5305.01516.130.416.133.827.24.31619.819.819.822.5304.01713.92313.925.6

13、18.43.51816.316.316.318253.21912.318.512.320.613.73.02013.913.913.915.1252.2219.416.49.418.213.72.52211.211.211.212.5253.0238.212.98.214.39.82.0249.49.49.410.3252.4256.710.96.712.18.61.7。8欢迎下载精品文档267.87.87.88.6252.0275.69.05.6107.11.5286.56.56.57.1251在孔型系统及各孔型的尺寸确定后， 还要合理地将孔型分配和布置到各机架的轧辊上去。 配辊应做到使轧制

14、操作方便， 保证产品质量和产量， 并使轧辊得到有效的利用。7. 孔型在轧辊上的配置7.1孔型在轧辊上的配置原则为了合理配置孔型，一般应遵守如下原则：1. 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。2. 根据各孔型的磨损程度及其对质量的影响，每一道备用孔型的数量在轧辊上应有所不同。如成品孔和成品前孔对成品的表面质量与尺寸精确度有很大影响，所以成品孔和成品前孔在轧较长度允许的范围内应多配几个， 这样当孔型磨损到影响成品质量时，可以只换孔型，而不需换辊。3. 确定孔型间随即辊环宽度时，应同时考虑辊环强度以及安装和调整轧辊辅件的操作条件：1) 辊环强度取决于轧辊材质、轧槽深度和辊环根部的圆角

15、半径大小。2) 钢轧辊的辊环宽度应大于成等于槽深高度之半。3) 铸铁辊的辊环宽度应大于或等于槽深高度。4) 确定辊环宽度时除考虑其强度外，还应考虑导板的厚度或导板箱的尺才以及调整螺丝的长度和操作所需的位置大小，边辊环宽度中小型轧机取80 120mm。孔型在轧辊上的配置孔型在轧辊上的配置包括： 垂直方向上的配置和辊身长度方向上的配置。 垂直方向上的配置和轧辊的名义直径、 原是直径、工作直径有关； 而孔型在辊身长度方向上的配置要考虑的因素有：1. 成品孔和成品前孔应尽量争取单独配置，即不配置在同一架轧机的同一轧线上，以便实观单独调整，保证成品质量。2. 分配到各架轧机上的轧制道次应力争使各架轧机轧

16、制时间负荷均衡，以便获得较短的轧制节奏，有利于提高轧机产量。3. 根据各个孔型磨损对成品质量影响程度不同，在轧辊上孔型配置数目也不相同。成品孔应尽可能多配，成品前孔和再前孔根据条件和可能也应多配一些。9欢迎下载精品文档这样做的另一好处是可以减少换辊次数、减少轧辊储备数量，并能降低轧辊消耗。4. 轧辊相邻孔型间的凸台叫辊环，在轧辊长度方向上要留有足够的宽度，以保证辊环强度和满足安装导卫和调整的要求。 在满足了上述要求的条件下辊环宽度可适当减小。 以便能多安排孔型数目。 铸铁辊环的宽度一般可考虑等于轧槽深度，而钢辊辊环可以小些轧辊两端的辊环宽度对于大中型轧机可取100mm以上，而对小型轧机般在50

17、100mm的范围内选取。 至于在孔型倾斜配置的情况下，还应考虑设置止推斜面辊环的要求。本设计轧辊配辊图见附图。7.2轧辊的平均工作直径及轧辊转速的确定工作辊径的确定1. 粗中轧机（ 114#轧机）工作辊径的确定箱形孔： D wD0.85h(6)椭圆孔： D w( D 1.33h) 1.01(7)圆孔： D wD1.56h(8)式中：D w 为轧辊工作直径D 为辊环直径h 为孔型高度根据以上公式计算粗中轧机工作辊径如下表。2. 预精轧、精轧、减定径机（ 15 30#轧机）工作辊径的确定椭圆孔： D w(D1.33h)1.01(9)圆孔： D w( D1.35h)1.01(10)式中：D w 为轧

18、辊工作直径D 为辊环直径h 为孔型高度根据以上公式计算预精轧、精轧、减定径机工作辊径如下表。表 5 短应力线轧机工作辊平均辊径机架1234567891011121314。10欢迎下载精品文档号510485502342423385368335381356390370223216D w表 6 碳化钨悬臂轧机工作辊平均辊径机架号1516171819202122232425262728D w229223212208214212218215219217221220223221表中 27#、28#为减径机孔型， 29#、 30#为定径机，其孔型与28#相同。轧辊转速的确定轧辊转速是主要的生产操作参数之一。

19、它由各道轧件出口速度和前滑值来决定。各道轧件出口速度可以由各道的连轧常数或确定的前后轧机轧件出入口速度差决定。按无张力设计轧件速度容易因轧件速度计算误差和轧辊转速调整误差带来堆钢。过大速度差带来较大张力，它能减少电机动态速降的幅度，即便孔型磨损，也能保持一段稳定轧制，但带来孔型磨损严重。故连轧生产中，一般采用微张力轧制。因此，为防止堆钢事故，轧件出口速度在设计时就有一定偏差，如大于 1 的连轧常数，或每道出口速度低于下道入口速度的 3% 由连轧常数公式：CFnD wnnn(1shsn ) .(11)式中： Fn 各道次轧件出口面积；nn 各道次轧辊转速；sh 自由宽展前滑；sn 限制宽展下前滑

20、影响系数，取shsn =0.0310.006 0.037对于第 28 架成品孔得：C28F28 D w28n28(1shsn )其中 v28 由 轧辊线速 度 vDn和 v28 v(1ShSn ) （ 其中轧件 出口 速度60v28100m / s ，）来决定。所以60v2860100103rpmn28sn )2211.037833.8D(1 sh。11欢迎下载精品文档此时连轧常数C2833.2221833.81.0376.344107按逆轧顺序分配各架之间的拉钢系数设 ki 1.001 1.003可取 k28k27k151.001k14k13k111.000k10k9 k8k71.002k1

21、k 2k61.003计算连轧常数k nC nC n 1Cn 1C nknC 27C 286.328 107k28同理计算得各机架的连轧常数( 107) 如下表。表 7 各机架的连轧常数 ( 107 )机架号1234567连轧常6.0926.1106.1296.1476.1656.1846.202数机架号891011121314连轧常6.2156.2276.2406.2406.2406.2406.240数机架号15161718192021连轧常6.2526.2586.2656.2716.2776.2846.290数机架号22232425262728连轧常6.2966.3026.3096.3156

22、.3216.3286.334数。12欢迎下载精品文档niCi(12)D wi FiviD wi ni.(13)6081234567m/s0.220.280.390.50.710.911.31023.1021.859.31052.8893.6984.986982891011121314m/s1.62.22.93.94.86.27.7944.3844.8910.7859902.5851.1887.715161718192021m/s9.912.515.618.52125.531.21028.1033.1002.1081.41063.9935.51093.169122232425262728m/s3

23、7.745.355.266.87590.21001062.829.510271174.11092.41018.71188.838. 力能等效计算8.1力能参数计算ttt pt f( ttutstd )(18)。13欢迎下载精品文档t 道次轧件温度变化t p 由塑性变形功转变的温升t f 轧件与轧辊间相互摩擦产生的温升t 轧件向周围辐射产生的温降tu 轧件在机架间运行是空气对流引起的温降ts 冷却水引起的轧件温降td 轧辊热传导引起的轧件温降为便于计算，对以下模型进行一下简化：轧件和轧辊之间的磨擦产生的温升很小，故 t f 可以忽略。对 t ， tu 简化式为：kttt ut s(19)式中：k

24、 轧机形式系数，取 k1.15则经简化，变形温度模型为：tt pkttd.(20)1. 各种温度变化的公式1) 变形功引起的温升t pH(21)1.81 p(1 a) ln.h式中：p 平均单位压力2) 轧辊热传导引起的温降t dFz t2(22)1.8c0G hc式中：钢材的热传导系数，热轧温度下300k / m hFz 轧件与导热体的接触面积，对于轧辊Fz2lc bc10 6。14欢迎下载精品文档lc 轧鉴于轧辊的接触弧长，l cRbc 轧件通过该道次的平均宽度t2 热传导时间hc 轧件通过该道次的平均高度C0 比热容， c00.166k / kg代入式中，整理得：td 0.284R(23

25、)( Hh)2 v式中：H , h 轧件轧前、轧后高度v 轧件出口速度咬入角3) 由辐射引起的温降4T24T1FS100100t(24)GC0式中：辐射体黑度，0.8；完全黑体的辐射系数，5.815w / m 2 k ；T1 轧件绝对温度k ；T2 空气绝对温度， T2 27273 300(k) ；相邻两机架件轧件运行时间s ，由轧机间距和每道次出口速度计算；Fs 单位长度的轧件质量kg ；C0 比热容kJ / kg k 。代入式中，整理得：。15欢迎下载精品文档4T181100t 0.981 Fs(25)1000F式中：F 轧件断面积轧制力计算1. 平均单位压力采用 Ekeland 公式，用

26、于热轧高件自由宽展时计算平均单位压力的半经验公式为：p (1 m)( k) .(26)式中：m 外摩擦对单位压力的影响系数粘性系数平均变形速度k10(140.01t)(1.4CMn )0.1(140.01t )其中：1.6Rh 1.2 hmHh2vhRHh式中：R 轧辊工作半径 h 平均压下量H ,h 轧件轧前、轧后高度f 摩擦系数对于钢轧辊：f1.050.0005t0.00056 v对于铸铁辊：f0.940.0005t0.00056v。16欢迎下载精品文档式中：v 轧辊线速度 t 轧制温度2. 轧制压力ppF(27)式中：p 平均单位压力F 轧辊与轧件的接触面积bHbhFl c bc ； l

27、 cR hbc2；h 孔型轧制中的平均压下量h FHFh B b椭圆断面轧件： FH0.785BH圆断面轧件：Fhh24h 0.785( Hh)对于圆断面轧件进入椭圆孔，公式同样适用。3. 轧制力矩按轧件作用在轧辊上的压力来计算轧制力矩，公式为：M2P l c2 pR h(28)式中： p 轧制力 力臂系数由文献 19 ，推出回归式设回归直线方程为：ab在曲线上任取两点，（ 0.2 ，0.49 ）和（ 0.4 ，0.375 ）代入方程解得： a0.575, b0.605回归直线方程为：0.6050.575。17欢迎下载精品文档4. 力能参数计算的程序表 9 轧件的断面周长Fs轧制道次12345

28、67断面周长526470.7351.2307.9288230.8215.9(mm)轧制道次891011121314断面周长171160.3129.6122100.594.779.4(mm)轧制道次15161718192021断面周长74.862.358.951.248.943.641.3(mm)轧制道次22232425262728断面周长35.733.629.728.124.523.320.4(mm)表 10 轧制前、后轧件的高度轧制道次1234567H/mm150150.5117.7135.898120.573.5h/mm115117.784.8985773.541.7轧制道次8910111

29、21214H/mm9154.566.641.349.93238.2h/mm54.532.441.325.83220.825.3轧制道次15161718192021H/mm25.330.419.82316.318.513.9h/mm16.119.813.916.312.313.99.4轧制道次22232425262728H/mm16.412.115.89.410.97.89.0h/mm11.28.29.46.77.85.66.51) 第一道次力能参数计算举例(1) 辐射温降44T81132310081t0.981Fs0.981 19 526100100016.2kF1000 17307.7。18

30、欢迎下载精品文档(2) 传导温度t d0.2842R0.2842255Hh 2115 20.22150其中：qh1350.9314122552Ractan1q 2ac1 0.93142radqtan0.3720.9314t d1.810 3 k(3) 中间温度T1323ttd132316.21.810 31306.8k(4) 粘性系数0.1140.01t0.1140.011306.82730.35(5) 变形抗力10 14 0.01t 1.4 C Mn 10 14 0.01 1306.8 2731.4 0.5 0.4 80.5(6) 摩擦系数f0.940.0005t0.000560.940.0

31、0051306.82730.000560.220.42(7) 外摩擦影响系数1.6 fRh1.2h 1.6 0.42255 35 1.2 35mHh0.08150 115(8) 平均变形速度2vh20.2235R25510000.62Hh150115(9) 平均单位压力p 1 m1 0.08 80.5 0.35 0.62 86.8MPa(10) 变形温升t p0.041 p ln H0.041 86.8 ln 1500.945kh115(11) 轧制温度t z Tt p 1306.8 0.945 1323.9k。19欢迎下载精品文档(12) 压下率h35H0.233150(13) 力臂系数0.

32、6050.5750.6050.5750.2330.47(14) 轧制压力pp FPR hBb86.8255 35150.25 / 9800 123.8T2/ 9800(15) 轧制力矩M2 p lc2 123.80.4725535 /100010.96Tm第一道次轧制力能参数为：p123.8 T， M10.96Tm其它道次的力能参数由计算机计算的结果如下表：表 11 力能参数机架轧制力 /T轧制力矩 / T m1123.810.962109.89.293112.49.05488.46.295103.26.98678.35.03769.63.79862.43.65949.82.401043.92

33、.281134.71.481231.41.421316.50.47。20欢迎下载精品文档1415.20.461512.90.331611.80.32177.830.17187.340.17195.490.11205.310.11215.490.1225.090.1233.630.059243.490.061253.050.046262.870.047272.370.032282.200.033轧辊辊缝计算辊缝是生产操作的另一参数。辊缝设定好坏直接影响生产进行。平板轧制的辊缝按照弹跳方程来计算：shshP / k式中：s 辊缝；k 轧机刚度；P 轧制力。孔型轧制的理论辊缝前面已经确定，故只计算弹跳即可， 生产时将理论辊缝减去弹跳即可。各架弹跳计算见表21 和 22。表 12 短应力线轧机刚度机架1234567891011121314号t / mm1501501501501501501201001001001001008080轧制1231091128810378