型钢孔型设计02-延伸孔型设计

型钢孔型设计江西理工大学材料科学与工程学院赵鸿金教授2011年9月目录1孔型设计的基本知识2延伸孔型设计3简单断面型钢孔型设计4连轧机孔型设计5切分轧制孔型设计6复杂断面型钢孔型设计的相关问题7复杂断面型钢孔型设计8万能轧机孔型设计9楔横轧孔型设计10导卫装置设计11计算机辅助孔型设计江西理工大学材料科学与工程学院2型钢孔型设计2延伸孔型设计2.1延伸孔型系统2.2箱型孔型系统2.3菱—方孔型系统2.4菱—菱孔型系统2.5椭圆—方孔型系统2.6六角—方孔型系统2.7椭圆—圆孔型系统2.8椭圆—立椭圆孔型系统2.9无孔型轧制法2.10延伸孔型系统的设计方法2.11三辊开坯机孔型设计江西理工大学材料科学与工程学院3型钢孔型设计2.1延伸孔型系统为了获得某种型钢，通常在成品孔和预轧孔之前有一定数量的延伸孔型或开坯孔型。延伸孔型系统就是这些延伸孔型的组合。常见的延伸孔型系统有：箱形孔型系统；菱—方孔型系统；菱—菱孔型系统；椭圆—方孔型系统；六角—方孔型系统；椭圆—圆孔型系统；椭圆—立椭圆孔型系统；等。江西理工大学材料科学与工程学院42延伸孔型设计2.1延伸孔型系统在对具体的产品进行孔型设计时，选用哪种孔型系统主要根据具体的轧制条件(轧机型式、轧辊直径、轧制速度、电机能力、轧机前后的辅助设备、原料尺寸、钢种、生产技术水平及操作习惯等)来确定。由于各种轧制条件不同，所以选用的孔型系统也不相同，有时也会选择几种延伸孔型系统组合的混合孔型系统。为了在孔型设计时合理地选择孔型系统，需要了解各种孔型系统的优缺点和适用范围。江西理工大学材料科学与工程学院52延伸孔型设计2.2箱型孔型系统箱形孔型系统由平箱孔型和立箱孔型组成。2.2.1箱型孔型系统的优缺点2.2.2箱型孔型系统的使用范围2.2.3箱形孔型中变形特点2.2.4箱形孔型系统的组成2.2.5箱形孔型的构成江西理工大学材料科学与工程学院62延伸孔型设计2.2.1箱型孔型系统的优缺点

优点：(1)变形均匀在轧件整个宽度上变形均匀，因此孔型磨损均匀，且变形能耗少。(2)共用性好在同一孔型中，用改变辊缝的方法可以轧制多种尺寸不同的轧件，共用性好。这样可以减少孔型数量，减少换孔或换辊次数，提高轧机的作业率。(3)表面质量好轧件侧表面的氧化铁皮易于脱落，这对改善轧件表面质量是有益的。(4)轧辊强度高与相等断面面积的其他孔型相比，箱型孔型在轧辊上的切槽浅，轧辊强度较高，故可以采用较大的道次变形量。(5)轧件断面温度降较为均匀。江西理工大学材料科学与工程学院72.2箱型孔型系统2.2.1箱型孔型系统的优缺点

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。江西理工大学材料科学与工程学院82.2箱型孔型系统2.2.2箱型孔型系统的使用范围一般用作大型和中型断面的延伸孔型由于箱形孔型系统所具有的上述优缺点，所以它一般用作大型和中型断面的延伸孔型，如在初轧机、大中型轧机的开坯机及小型或线材轧机的粗轧机架上使用。箱形孔型轧制断面的大小取决于轧机的大小在轧制小型断面时，由于箱形孔中轧出的断面形状不规整，带来轧制时的稳定性较差。箱形孔型轧制断面的大小取决于轧机的大小。轧辊直径越小，所能轧的断面规格越小。例如，在850rnm的轧辊上用箱形孔型轧制方断面的尺寸不应小于90mm；在辊径为650mm的轧辊上不应小于80mm。江西理工大学材料科学与工程学院92.2箱型孔型系统2.2.3箱形孔型中变形特点

稳定性稳定性：在无其它辅助装置条件下轧件进入孔型时姿态的正确性及其自动调整能力。例：轧制矩形断面轧件时如果轧件不发生扭转和倒坯现象，则轧件在孔型中是稳定的，否则便是不稳定。江西理工大学材料科学与工程学院102.2箱型孔型系统2.2.3箱形孔型中变形特点影响轧件在箱形孔中的稳定性的因素有：(1)轧件断面尺寸。当轧件断面较小时，由于其抗扭转的能力较小，故稳定性较差；(2)轧件断面高宽比h/b。当轧件断面高宽比h/b>1.2时，容易产生倒坯的现象，稳定性较差；当h/b<1.2时，即使在平辊上轧制也比较稳定。由于平辊上轧制不需切槽，轧辊利用较好，所以在适当的阶段可采用平辊轧制来简化轧辊加工和生产操作过程，这就是目前在型钢轧制中所采用的无孔型轧制技术。江西理工大学材料科学与工程学院112.2箱型孔型系统2.2.3箱形孔型中变形特点(3)孔型的侧壁斜度和槽底宽度bK。孔型的侧壁斜度对轧件有扶正作用，因此侧壁角φ减小，轧制的稳定性提高。箱形孔槽底宽度bK要使咬入开始时的轧件首先与孔型侧壁四点接触，使其产生一定的侧压以夹持轧件，以提高稳定性和咬入能力。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。江西理工大学材料科学与工程学院122.2箱型孔型系统2.2.3箱形孔型中变形特点

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。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。江西理工大学材料科学与工程学院132.2箱型孔型系统2.2.4箱形孔型系统的组成箱形孔型系统常有如图所示的几种组成形式。具体选用何种轧制方式应根据设备条件和对产品的质量要求而定。江西理工大学材料科学与工程学院142.2箱型孔型系统2.2.5箱形孔型的构成箱形孔型按孔型的高宽比分为：立箱孔型(h/BK≥1)；平箱孔型(h/BK≤1)。江西理工大学材料科学与工程学院152.2箱型孔型系统2.2.5箱形孔型的构成箱形孔型的构成参数及关系为：江西理工大学材料科学与工程学院162.2箱型孔型系统2.2.5箱形孔型的构成箱形孔型构成时，采用槽底凸度f的作用是：使轧件在辊道上位置稳定，不易倒钢，操作方便；为翻钢后轧制时留有宽展余地，防止产生过充满；可克服由于槽底中部容易磨损，而造成使轧件上、下面鼓起的缺点，提高轧辊寿命。但应注意：为了避免因在轧件表面上出现皱纹而引起的成品表面质量不合格，当用箱形孔型轧成品坯或成品方钢时，最后一个箱形孔型应无凸度；作为开坯延伸孔型的最后一个箱形孔型槽底也应无凸度。江西理工大学材料科学与工程学院172.2箱型孔型系统2.3菱—方孔型系统菱形和方形孔型组合的孔型系统称为菱—方孔型系统。2.3.1菱—方孔型系统的优缺点2.3.2菱—方孔型系统的使用范围2.3.3轧件在菱—方孔型系统中的变形特点2.3.4菱—方孔型的构成江西理工大学材料科学与工程学院182延伸孔型设计2.3.1菱—方孔型系统的优缺点

优点(1)能轧出几何形状正确的方形断面轧件。(2)共用性好由于有中间方孔型，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。江西理工大学材料科学与工程学院192.3菱—方孔型系统2.3.1菱—方孔型系统的优缺点

缺点(1)轧辊强度较箱型孔差与同等断面尺寸的箱形孔型相比，轧槽切入轧辊较深，影响轧辊强度。(2)轧件角部易开裂在轧制过程中，轧件角部位置固定，温度较低，因此在轧件角部易出现裂纹。(3)轧件表面质量较差由于轧件的侧面紧贴在孔型侧壁上，所以去除氧化铁皮的能力差，影响轧件表面质量。(4)轧槽磨损不均匀同一轧槽内的辊径差大，各点的线速度差也大，附加摩擦大，轧槽磨损不均匀。江西理工大学材料科学与工程学院202.3菱—方孔型系统2.3.2菱—方孔型系统的使用范围既可作为延伸孔型，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。根据菱—方孔型系统的优缺点，可以将它作为延伸孔型，也可以用它来轧制60mm×60mm以下的方坯和方钢。当把它作延伸孔型使用时，最好将其接在箱形孔型之后。菱—方孔型系统被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。江西理工大学材料科学与工程学院212.3菱—方孔型系统2.3.3轧件在菱—方孔型系统中的变形特点

菱—方孔型中的宽展由于孔型侧壁抑制了金属的横向流动，故轧件在方形孔内的宽展小于自由宽展；而在菱形孔中，由于孔型的侧壁斜度较大，对宽展的限制程度小于方孔，故轧件宽展比方孔大。由于菱形孔的形状特征，即使在金属横向移动体积相同的情况下，也会产生较大绝对宽展值，并且绝对宽展值随菱形孔顶角的增大而增大。江西理工大学材料科学与工程学院222.3菱—方孔型系统2.3.3轧件在菱—方孔型系统中的变形特点

菱—方孔型中的宽展在利用经验计算方法计算菱形和方形轧件的尺寸时，宽展系数的选取范围如下：(1)方断面轧件在菱形孔型中的宽展系数βl=0.3~0.5。(2)菱形断面轧件在方孔型中的宽展系数βf=0.2~0.4。江西理工大学材料科学与工程学院232.3菱—方孔型系统2.3.3轧件在菱—方孔型系统中的变形特点

菱—方孔型中的延伸系数A方轧件在菱形孔型中轧制时的延伸系数可见，方形断面轧件在菱形孔型中的延伸系数μl取决于菱形孔型的轴比b/h和宽展系数βl。江西理工大学材料科学与工程学院242.3菱—方孔型系统2.3.3轧件在菱—方孔型系统中的变形特点

菱—方孔型中的延伸系数B菱形轧件在方孔型中轧制时的延伸系数可见，菱形断面轧件在方孔型中的延伸系数μf取决于菱形件的宽高比b/h和在方孔型中的宽展系数βf。江西理工大学材料科学与工程学院252.3菱—方孔型系统2.3.3轧件在菱—方孔型系统中的变形特点

菱—方孔型中的延伸系数当宽展系数为某一数值时，菱形孔和方孔的延伸系数只与菱形孔的轴比b/h，即顶角α有关。设βl=0.4或βf=0.3，则对应于α的μl、μf为：α=110 μl=1.194 μf=1.183α=120 μl=1.339 μf=1.268α=130 μl=1.540 μf=1.342顶角α越大，则菱形孔和方形孔的延伸系数越大。江西理工大学材料科学与工程学院262.3菱—方孔型系统2.3.3轧件在菱—方孔型系统中的变形特点

菱—方孔型的稳定性轧件顶角与孔型顶角之差越小，孔型侧壁对轧件的夹持作用越大，轧件在孔型中越稳定。菱—方孔型的延伸系数随菱形孔顶角的增大而增大，但顶角的增大又会带来轧件与孔型的顶角差增大，使稳定性下降。在实际生产中，顶角差(方形孔为90°-β，菱形孔为α-90°)小于10°时，轧件在孔型内十分稳定，即使没有导卫板轧件也能自动对正孔型；当菱形孔的顶角α>100°时，就必须安装导卫板；当顶角差大于30°时，稳定性明显下降。轧件在孔型中的稳定性还与菱—方孔型的圆角大小有关。江西理工大学材料科学与工程学院272.3菱—方孔型系统2.3.3轧件在菱—方孔型系统中的变形特点

菱—方孔型的稳定性为保证菱—方孔型内轧件的稳定性和具有一定的延伸系数，菱形孔的顶角α一般取98°~120°，即菱形孔型的宽高比为：由此条件确定的菱形孔尺寸，其菱—方孔型系统的道次延伸系数在1.15~1.6之间，常用1.2~1.4。江西理工大学材料科学与工程学院282.3菱—方孔型系统2.3.4菱—方孔型的构成菱—方孔型的构成如图所示，孔型的构成参数及关系如表所示。江西理工大学材料科学与工程学院292.3菱—方孔型系统2.4菱—菱孔型系统菱—菱孔型系统变形特点和设计方法与菱—方孔型系统相似。2.4.1菱—菱孔型系统的优缺点2.4.2菱—菱孔型系统的使用范围2.4.3菱—菱孔型系统的变形系数2.4.4菱—菱孔型系统的设计方法2.4.5万能菱形孔型的构成江西理工大学材料科学与工程学院302延伸孔型设计2.4.1菱—菱孔型系统的优缺点

优点(1)共用性好在一套菱—菱孔型系统中，用翻90°的方法能轧出多种不同断面尺寸的轧件；在任意一对孔型中皆能轧出方坯，只是所轧方坯不是很规整。(2)利用菱—菱孔型系统可将方形断面由偶数道次过渡到奇数道次。(3)稳定性好，易于喂钢和咬入，故对导卫板要求不严。江西理工大学材料科学与工程学院312.4菱—菱孔型系统2.4.1菱—菱孔型系统的优缺点

缺点(1)菱—菱孔型系统具有菱—方孔型系统的所有缺点；(2)在菱形孔型系统中轧出的方坯具有明显的八边形;这对连续式加热炉的操作不利，钢坯在炉中运行时易产生翻炉事故。(3)轧件在孔型中的稳定性较菱—方孔型为差。(4)延伸系数较小，很少超过1.3。江西理工大学材料科学与工程学院322.4菱—菱孔型系统2.4.2菱—菱孔型系统的使用范围鉴于上述菱—菱孔型系统的优缺点，故其常用于小批量、多品种优质钢和合金钢的轧制。当轧制系统中有时需要在奇数道次获得方坯时，往往采用菱—菱孔型系统作为过渡孔型。江西理工大学材料科学与工程学院332.4菱—菱孔型系统2.4.3菱—菱孔型系统的变形系数宽展系数：βl=0.2-0.35。延伸系数μl主要取决于菱形孔型的顶角α。为了轧件在孔型中轧制稳定，其顶角α不宜超过120°，在生产实践中一般采用α=97°~110°。延伸系数μl=1.25~1.45，一般常用μl=1.2~1.38。江西理工大学材料科学与工程学院342.4菱—菱孔型系统2.4.4菱—菱孔型系统的设计方法菱—菱孔型系统可根据相邻两个菱形的内接圆直径之间的关系或前后菱形边长之间的关系进行设计。A按内接圆直径此方法是以菱形内接圆直径作为设计的依据。相邻两个菱形的内接圆直径的关系如下图及表。江西理工大学材料科学与工程学院352.4菱—菱孔型系统2.4.4菱—菱孔型系统的设计方法B按菱形边长前后菱形边长之间的关系，如下图及表。江西理工大学材料科学与工程学院362.4菱—菱孔型系统2.4.4菱—菱孔型系统的设计方法无论哪一种设计方法，其菱形的顶角均与D/d或A/a成正比。菱形的顶角α与轧件断面大小的关系如表所示。菱形孔型的顶角α虽然最大可达120°，但在大多数的生产实践中很少超过115°。江西理工大学材料科学与工程学院372.4菱—菱孔型系统2.4.5万能菱形孔型的构成2.4.5.1菱形孔型的构成菱形孔型的构成可按菱—方孔型系统中菱形孔型的构成方法。2.4.5.2万能菱形孔型的构成有时为加大菱—菱孔型系统的延伸系数，可设计成万能菱形孔型，其结构如图所示。为了保证轧制时的稳定性，万能菱形孔型采用小顶角，一般取α=95°~98°，并在轧槽槽口采用大圆弧R过渡，以增加孔型的宽展余地，使道次延伸系数增加到1.15~1.6之间，常用1.25~1.45。江西理工大学材料科学与工程学院382.4菱—菱孔型系统2.4.5万能菱形孔型的构成2.4.5.2万能菱形孔型的构成万能菱形孔型的构成参数及关系如表所示。江西理工大学材料科学与工程学院392.4菱—菱孔型系统2.4.5万能菱形孔型的构成菱形孔型各部分的尺寸确定之后，应校核轧件在孔型中的宽展量和轧后的轧件宽度，并需满足轧制顺序前一孔型高度小于后一孔型轧槽宽度BK，即hK=BK-(0.2~0.4)Δh，其中，hK为前一孔型的实际高度；BK为后一孔型的槽口宽度；Δh为轧件在最后一孔型中的压下量。若未能满足这一条件，则应增大前一孔型顶角的内圆角半径，或修改顶角的角度α，或修改菱形的内接圆直径D与d或边长A与a。江西理工大学材料科学与工程学院402.4菱—菱孔型系统2.5椭圆—方孔型系统椭圆—方孔型系统如图所示。2.5.1椭圆—方孔型系统的优缺点2.5.2椭圆—方孔型系统的使用范围2.5.3椭圆—方孔型的变形系数2.5.4椭圆孔型构成江西理工大学材料科学与工程学院412延伸孔型设计2.5.1椭圆—方孔型系统的优缺点

优点(1)延伸系数大方轧件在椭圆孔型中的最大延伸系数可达2.4，椭圆件在方孔型中的延伸系数可达1.8。采用这种孔型系统可以减少轧制道次、提高轧制温度、减少能耗和轧辊消耗。(2)轧件表面温度比较均匀在轧制过程中棱边和侧边部分互相转换，没有固定不变的棱角。因此，轧件表面温度比较均匀。(3)轧件组织性能好轧件能在多方向上受到压缩，有利于改善金属的组织性能和防止角部裂纹的产生，这对提高产品质量是有利的。(4)稳定性较好轧件在孔型中的稳定性较好。江西理工大学材料科学与工程学院422.5椭圆—方孔型系统2.5.1椭圆—方孔型系统的优缺点

缺点(1)不均匀变形严重特别是方轧件在椭圆孔型中轧制时更甚，结果使孔型磨损加快且不均匀。(2)椭圆孔型比方孔型磨损快由于在椭圆孔型中的延伸系数较方孔为大，故椭圆孔型比方孔型磨损快。若用于连轧机，易破坏既定的连轧常数，从而使轧机调整困难。江西理工大学材料科学与工程学院432.5椭圆—方孔型系统2.5.2椭圆—方孔型系统的使用范围由于椭圆—方孔型系统延伸系数大，所以它被广泛用于小型和线材轧机上作为延伸孔型轧制40mm×40mm~75mm×75mm以下的轧件。江西理工大学材料科学与工程学院442.5椭圆—方孔型系统2.5.3椭圆—方孔型的变形系数

椭圆—方孔型系统的宽展系数椭圆—方孔型系统的宽展系数βf=0.3~0.6，常采用βf=0.3~0.5。

椭圆—方孔型系统的延伸系数江西理工大学材料科学与工程学院452.5椭圆—方孔型系统2.5.3椭圆—方孔型的变形系数江西理工大学材料科学与工程学院462.5椭圆—方孔型系统2.5.4椭圆孔型构成椭圆—方孔型系统中的方孔型的构成与菱—方孔型系统中的方孔型的构成相同；其椭圆孔型的构成如图所示，椭圆孔型的构成参数及关系如表所示。江西理工大学材料科学与工程学院472.5椭圆—方孔型系统2.6六角—方孔型系统六角—方孔型系统如图所示，其与椭圆—方孔型系统很相似，可以把六角孔型看成是变化的椭圆孔型。2.6.1六角—方孔型系统的优缺点2.6.2六角—方孔型系统的使用范围2.6.3六角—方孔型系统的变形特点2.6.4六角孔型的构成江西理工大学材料科学与工程学院482延伸孔型设计2.6.1六角—方孔型系统的优缺点除具有椭圆一方孔型系统的优点外，还有以下特点：(1)变形均匀；(2)单位压力小(能耗小、轧辊磨损亦小)；(3)轧件在孔型中稳定性好。但六角孔型充满不良时，则易失去稳定性。江西理工大学材料科学与工程学院492.6六角—方孔型系统2.6.2六角—方孔型系统的使用范围广泛用于粗轧和毛轧机上，所轧制的方件边长在17mm×17mm~60mm×60mm之间。常用在箱形孔型系统之后和椭圆—方孔型系统之前，组成混合孔型系统。这样可克服小断面轧件在箱形孔型中轧制不稳定和大断面轧件在椭圆孔型中轧制严重不均匀变形的缺点。江西理工大学材料科学与工程学院502.6六角—方孔型系统2.6.3六角—方孔型系统的变形特点

宽展系数

延伸系数设计六角—方孔型系统时，应特别注意方件在六角孔型中的延伸系数μl不得小于1.4，若μl<1.4，则六角孔型将充不满，从而造成轧制不稳定。江西理工大学材料科学与工程学院512.6六角—方孔型系统2.6.4六角孔型的构成六角—方孔型的构成与椭圆—方孔型的构成相同。六角孔型的构成如图所示，六角孔型的构成参数及关系如表所示。江西理工大学材料科学与工程学院522.6六角—方孔型系统2.7椭圆—圆孔型系统椭圆—圆孔型系统如图所示。2.7.1椭圆—圆孔型系统的优缺点2.7.2椭圆—圆孔型系统的使用范围2.7.3椭圆—圆孔型系统的变形特点2.7.4椭圆—圆孔型的构成江西理工大学材料科学与工程学院532延伸孔型设计2.7.1椭圆—圆孔型系统的优缺点

优点(1)变形较均匀轧制前后轧件的断面形状能平滑地过渡，可防止由不均匀变形产生的局部应力。(2)不易出裂纹由于轧件没有明显的棱角，冷却比较均匀，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)表面质量好轧制中有利于去除轧件表面的氧化铁皮，改善轧件的表面质量。(4)共用性好需要时可在延伸孔型中轧出成品圆钢，因而可减少轧辊的数量和换辊次数。江西理工大学材料科学与工程学院542.7椭圆—圆孔型系统2.7.1椭圆—圆孔型系统的优缺点

缺点(1)延伸系数较小一般为1.15~1.4，故造成轧制道次增加。(2)稳定性稍差椭圆件在圆孔型中轧制不稳定。(3)调整要求高圆孔型对来料尺寸的波动适应能力差，易出耳子，故对调整要求高。江西理工大学材料科学与工程学院552.7椭圆—圆孔型系统2.7.2椭圆—圆孔型系统的使用范围广泛用作棒、线材连轧机延伸孔型甚至精轧孔型。椭圆—圆孔型系统无椭圆—方孔型系统的"蛇头"缺陷，有利于实现轧件的自动进钢，因而广泛用作棒、线材连轧机延伸孔型甚至精轧孔型。圆孔型轧出的轧件断面只有最大和最小直径两个尺寸，进入椭圆孔型能自动认面进钢，从而减小轧件断面尺寸波动，利于连轧。尽管椭圆—圆孔型系统的延伸系数小，但在轧制优质钢或高合金钢时要获得质量好的产品是主要的，采用椭圆—圆孔型系统尽管轧制道次有所增加，但减少了精整和次品率，经济上仍然是合理的。江西理工大学材料科学与工程学院562.7椭圆—圆孔型系统2.7.3椭圆—圆孔型系统的变形特点

延伸系数椭圆—圆孔型系统的延伸系数一般为1.3~1.4。轧件在椭圆孔型中的延伸系数为1.2~1.6；轧件在圆孔型中的延伸系数为1.2~1.4。

宽展系数轧件在椭圆孔型中的宽展系数为0.5~0.95；轧件在圆孔型中的宽展系数为0.3~0.4。江西理工大学材料科学与工程学院572.7椭圆—圆孔型系统2.7.4椭圆—圆孔型的构成椭圆—圆孔型系统中椭圆孔型的构成同前所述。圆孔型的构成有两种方法，如图所示。圆孔型的构成参数及关系如表所示。江西理工大学材料科学与工程学院582.7椭圆—圆孔型系统2.8椭圆—立椭圆孔型系统椭圆—立椭圆孔型系统，如图所示。其目的是为了克服椭圆—圆孔型系统中圆孔型轧制时轧件稳定性差的问题。2.8.1椭圆—立椭圆孔型系统的优缺点2.8.2椭圆—立椭圆孔型系统的使用范围2.8.3椭圆—立椭圆孔型系统的变形特点2.8.4椭圆—立椭圆孔型构成江西理工大学材料科学与工程学院592延伸孔型设计2.8.1椭圆—立椭圆孔型系统的优缺点

优点(1)稳定性好孔型对轧件的夹持作用增加，提高了轧件在孔型中的稳定性。(2)变形与冷却均匀能平稳地实现轧件的断面过渡，轧件变形和冷却较均匀。(3)变形效率高轧件与孔型的接触线长，因而轧件宽展较小，变形效率更高。(4)表面缺陷少轧件的表面缺陷如裂纹、折叠等较少。江西理工大学材料科学与工程学院602.8椭圆—立椭圆孔型系统2.8.1椭圆—立椭圆孔型系统的优缺点

缺点(1)轧辊强度低轧槽切入轧辊较深。(2)孔型磨损快孔型各处速度差较大，孔型磨损较快，电能消耗也因之增加。江西理工大学材料科学与工程学院612.8椭圆—立椭圆孔型系统2.8.2椭圆—立椭圆孔型系统的使用范围主要用于轧制塑性极低的钢材。椭圆—立椭圆孔型系统主要用于轧制塑性极低的钢材。近来，由于连轧机的广泛使用，特别是在水平辊机架与立辊机架交替布置的连轧机和45°轧机上，为了使轧件在机架间不进行翻钢，以保证轧制过程的稳定和消除卡钢事故，因而椭圆—立椭翻孔型系统代替了椭圆—方孔型系统被广泛用于小型和线材连轧机上。江西理工大学材料科学与工程学院622.8椭圆—立椭圆孔型系统2.8.3椭圆—立椭圆孔型系统的变形特点

宽展系数轧件在立椭圆孔型中的宽展系数βl=0.3~0.4。轧件在平椭圆孔型中的宽展系数βt=0.5-0.6。

延伸系数椭圆—立椭圆孔型系统的延伸系数主要取决于平椭圆孔型的宽高比，其比值为1.8~3.5，平均延伸系数为1.15~1.34。轧件在平椭圆孔型中的延伸系数μt=1.15~1.55，一般用μt=1.17~1.34。轧件在立椭圆孔型系统中的延伸系数为μl=1.16~1.45，一般用μl=1.16~1.27。江西理工大学材料科学与工程学院632.8椭圆—立椭圆孔型系统2.8.4椭圆—立椭圆孔型构成平椭圆孔型尺寸及其构成与椭圆—圆孔型系统中的椭圆相同。立椭圆孔型的结构如图所示，立椭圆孔型的构成参数及关系如表所示。江西理工大学材料科学与工程学院642.8椭圆—立椭圆孔型系统2.9无孔型轧制法无孔型轧制法(平辊轧制、圆边矩形轧制、无槽轧制)：在没有轧槽的平辊上轧制钢坯和棒材的方法。即在不刻槽的平辊上，通过方—矩变形过程，完成延伸孔型轧制的任务，减小断面到一定程度，再通过数量较少的精轧孔型，最终轧制成方、圆、扁等简单断面轧件。江西理工大学材料科学与工程学院652延伸孔型设计2.9无孔型轧制法来由与现状简单断面轧件一般是在孔型中轧制。根据轧制阶段，设计有初轧开坯孔型、延伸孔型和精轧孔型。这造成轧辊消耗及储备量增加，换辊频繁，严重影响生产率并使生产成本提高。因此，许多国家研究在钢坯和简单断面型钢生产中，用无轧槽平辊代替粗轧机组和中轧机组中的全部有轧槽轧辊，进行无孔型轧制，而仅精轧机组采用常规孔型轧制。目前，在世界上一些国家的中小钢厂的轧制生产中，无孔型轧制得到了推广应用，并通过不断实践，取得了很大进展，并已成为能优化棒线材生产的新轧制技术之一。近年来，我国轧钢厂也已开始在棒线材的粗轧道次采用平辊轧制，并收到良好效果。江西理工大学材料科学与工程学院662延伸孔型设计2.9无孔型轧制法2.9.1无孔型轧制法的特点2.9.2无孔型轧制变形特性2.9.3无孔型轧制孔型设计原则2.9.4无孔型轧制法的应用江西理工大学材料科学与工程学院672延伸孔型设计2.9.1无孔型轧制法的特点

优点(1)轧机作业率高(2)轧辊寿命长可充分利用轧辊辊身和硬度层；可减少轧辊最大直径，从而减少轧辊订货重量；轧件变形均匀，轧辊磨损小且均匀，可提高轧辊的使用寿命。(3)节省轧辊加工设备与工时(4)大幅度减少备用轧辊数量(5)轧制缺陷少、稳定性高不会出现耳子、充不满、孔型错位等缺陷，减少轧制事故。(6)成材率高(7)变形抗力与轧制能耗低江西理工大学材料科学与工程学院682.9无孔型轧制法2.9.1无孔型轧制法的特点

缺点(1)容易出现歪扭脱方(2)容易形成折叠(3)在水平连轧机上适应性差在水平连轧机上轧制时轧件在机架间要扭转90°，易与导卫板接触而产生刮伤，且加剧了脱方和尖角等缺陷。江西理工大学材料科学与工程学院692.9无孔型轧制法2.9.2无孔型轧制变形特性轧件在平辊间的变形特点既不同于板轧制，也不同于孔型轧制，因此必须掌握其以下轧制特性。

宽展特性

自由面的变形特性

轧件歪扭脱方现象

表面层金属流动特点江西理工大学材料科学与工程学院702.9无孔型轧制法

宽展特性与板带轧制不同，无孔型轧制时宽厚比(B0/H0)、径厚比(D/H0)都很小，一般B0/H0=1~2，因此宽展量大。设计压下规程时，需要精确计算宽展量。计算宽展可用：S.艾克隆德公式Б.П.巴赫契诺夫公式筱倉公式江西理工大学材料科学与工程学院712.9.2无孔型轧制变形特性

宽展特性计算宽展的筱倉公式计算宽展的筱倉公式计算平均宽展的筱倉公式计算最大宽展的筱倉公式江西理工大学材料科学与工程学院722.9.2无孔型轧制变形特性

自由面的变形特性与板带轧制不同，无孔型轧制棒材时，轧件各个面反复成为轧辊压下面和自由宽展面。自由宽展面的形状对轧制的稳定性和成品的表面质量都有重要影响。自由宽展面的形状随轧制条件的不同而变化，棒材轧制均属高件轧制，随压下率、宽厚比、径厚比不同，自由宽展面即轧件侧表面可能出现单鼓形。通常压下率、宽厚比、径厚比越大越容易出现单鼓形。单鼓和双鼓的临界压下率为：江西理工大学材料科学与工程学院732.9.2无孔型轧制变形特性

自由面的变形特性如果单鼓过于严重，则下一道轧制不稳定，容易产生歪扭脱方现象；如果双鼓过于严重，则容易产生折叠等表面缺陷。衡量单鼓、双鼓大小的指标用单鼓率βa和双鼓率βu表示。为使轧制顺利进行，应用控制临界压下率的方法控制单鼓率βa和双鼓率βu的大小，使其在允许的范围内。江西理工大学材料科学与工程学院742.9.2无孔型轧制变形特性

轧件歪扭脱方现象无孔型轧制时由于无孔型侧壁夹持，稍有不当，易产生轧件歪扭脱方现象。造成歪扭脱方的因素很多，如单鼓、双鼓、宽高比、烧钢温度不均、轧辊调整不当、导卫板安装不良和操作水平不高等均能引起轧制不稳定而造成脱方。其中轧件宽高比B0/H0、单鼓率βa、双鼓率βu对歪扭脱方的影响均需在孔型设计时加以考虑。该道次轧前坯料的宽高比越大，单鼓率和双鼓率越小，歪扭脱方率越小。根据实践经验，如果将B0/H0控制在0.7以上，再加上合理导卫装置的辅助作用，相对压下量控制在单鼓与双鼓的临界压下量附近，就可以保证很少出现歪扭脱方现象，使轧制顺利进行。江西理工大学材料科学与工程学院752.9.2无孔型轧制变形特性

表面层金属流动特点为保证线材和棒材的表面质量及脱碳层均匀，希望在轧制过程中，表面层金属流动均匀。实践表明，无孔型轧制表面层金属分布远比椭圆—方孔型系统均匀。具有层状胶泥的60mm方坯经二道次轧成45方坯时的表面层金属流动特点如图所示。江西理工大学材料科学与工程学院762.9.2无孔型轧制变形特性2.9.3无孔型轧制孔型设计原则无孔型轧制法的孔型设计分三部分：精轧孔型设计；与通常的孔型轧制法精轧孔的孔型设计相同。粗轧、延伸孔型设计；导卫装置的设计。

粗轧和延伸孔型设计

导卫装置设计特点江西理工大学材料科学与工程学院772.9无孔型轧制法

粗轧和延伸孔型设计粗轧和延伸孔型设计可采用部分或全部无孔型轧制法进行设计，选用无孔型轧制法的道次数依轧机特点、产品规格、操作水平及导卫装置等辅助设施的情况而定。江西理工大学材料科学与工程学院782.9.3无孔型轧制孔型设计原则

粗轧和延伸孔型设计无孔型轧制法压下规程的设计原则如下：(1)满足校核条件咬入条件、最大允许轧制压力、电机功率等。(2)精确估计宽展精确计算每道宽展量，编制压下规程，计算轧件尺寸。(3)防止轧件歪扭脱方1)控制轧件入口断面宽高比，使B0/H0>0.6-0.7。江西理工大学材料科学与工程学院792.9.3无孔型轧制孔型设计原则

粗轧和延伸孔型设计(3)防止轧件歪扭脱方2)导卫控制。导板间隙系数3)控制每道次的压下量一般失稳前的极限压下量为：江西理工大学材料科学与工程学院802.9.3无孔型轧制孔型设计原则

粗轧和延伸孔型设计(4)防止尖角与折叠。在适当的道次设计一个带圆弧的轧制道次，并增加该道次的压下率，用充分宽展的方法保证充满圆弧。(5)适时采用贯通型导板由于无孔型轧制时无侧壁夹持作用，轧件头部容易弯曲，如果使用通常的导卫装置，则轧件头部容易顶撞出口导板的前端。为防止此事故的发生，应设计成贯通型导板。江西理工大学材料科学与工程学院812.9.3无孔型轧制孔型设计原则

导卫装置设计特点在无孔型轧制中，应设计成贯通型导板。贯通型导板：把入口导板和出口导板通过辊缝连接起来，成为贯通的整体。该导板设计方法可参照一般导板，但hb=hmin-Δ，其中，hmin为该孔型的最小厚度；Δ为余量。江西理工大学材料科学与工程学院822.9.3无孔型轧制孔型设计原则

导卫装置设计特点如果无孔型轧制在水平辊连轧机上进行，则导卫装置应设计成如图所示的出口扭转导板、扭转导辊、入口滚动导板和侧导板。江西理工大学材料科学与工程学院832.9.3无孔型轧制孔型设计原则2.9.4无孔型轧制法的应用无孔型轧制法的作用在于减小断面尺寸，因此主要用于开坯及延伸孔型系统中。由于无孔型轧制技术对不同坯料和轧制程序的适应性很强，尤其是棒线材生产存在产品规格多、坯料不统一问题，采用无孔型轧制可获得明显的经济效益，所以近年来无孔型轧制已成为能优化棒线材生产的新的轧制技术。江西理工大学材料科学与工程学院842.9无孔型轧制法2.9.4无孔型轧制法的应用

连续棒材轧机无孔型轧制工艺

高速线材轧机无孔型轧制工艺江西理工大学材料科学与工程学院852.9无孔型轧制法

连续棒材轧机无孔型轧制工艺例：全连续棒材生产线工艺平面布置图如下。全线由18架平立交替轧机组成，其中粗、中精轧机组各6架轧机。用150mm×150mm×12m连铸坯轧制φ10~40mm圆钢和带肋钢筋，其中φ10~18mm规格采用切分轧制。最高轧制速度18m/s，生产能力100万吨/年。江西理工大学材料科学与工程学院862.9.4无孔型轧制法的应用

连续棒材轧机无孔型轧制工艺该生产线上：φ20mm带肋钢筋无孔型轧制工艺如图(b)所示，φ18mm带肋钢筋二切分无孔型轧制工艺如图(c)所示，φ20mm带肋钢筋常规孔型轧制工艺比较如图(a)所示。江西理工大学材料科学与工程学院872.9.4无孔型轧制法的应用

连续棒材轧机无孔型轧制工艺二切分无孔型轧制φ18mm带肋钢筋的相关轧制参数。江西理工大学材料科学与工程学院882.9.4无孔型轧制法的应用

高速线材轧机无孔型轧制工艺例：高速线材生产线工艺平面布置图。机组全线共有30架轧机，其中粗轧机组6架、中轧机组8架为闭口式轧机，预精轧机组4架为悬臂式轧机，采用平立交替布置，由交流电机单独传动，实现了微张力及活套控制轧制。精轧机组8架为45°顶交V形悬臂式轧机，采用集体传动。减/定径机组为2×2架45°顶交V型悬臂式轧机，采用集体传动。设计年产量为40万吨/年，实际生产能力达70万吨/年。产品规格为φ5~20mm圆钢盘卷和φ6.5~14mm带肋钢筋盘卷。设计最大轧制速度为120m/s，生产保证速度为110m/s。产品保证精度为±0.1mm。江西理工大学材料科学与工程学院892.9.4无孔型轧制法的应用

高速线材轧机无孔型轧制工艺该生产线φ5.5mm线材无孔型轧制工艺和常规孔型轧制工艺的比较如图所示。(a)为常规孔型轧制φ5.5mm线材的工艺方案；(b)为无孔型轧制φ5.5mm线材的工艺方案；(c)甩11、12架轧机无孔型轧制φ5.5mm线材的工艺方案。江西理工大学材料科学与工程学院902.9.4无孔型轧制法的应用

高速线材轧机无孔型轧制工艺无孔型轧制φ5.5mm线材的相关轧制参数。江西理工大学材料科学与工程学院912.9.4无孔型轧制法的应用

高速线材轧机无孔型轧制工艺无孔型轧制φ5.5mm线材的相关轧制参数。江西理工大学材料科学与工程学院922.9.4无孔型轧制法的应用2.10延伸孔型系统的设计方法延伸孔型的主要任务是压缩轧件断面，在保证红坯质量的前提下，用较少的轧制道次、较快的变形速率为成品孔型系统提供符合要求的红坯。几乎每种产品的孔型系统的前面均设置一定数量的延伸孔型，大多数简单断面钢材，由于其成品孔型系统数目较少(一般为2~4个孔型)，故延伸孔型在整个孔型中占有很大的比例。因此，合理设计延伸孔型系统是一项十分重要的工作，延伸孔型设计的主要内容是孔型系统的选择和各轧制道次孔型尺寸的计算。江西理工大学材料科学与工程学院932延伸孔型设计2.10延伸孔型系统的设计方法2.10.1延伸孔型系统选择2.10.2延伸孔型道次的确定2.10.3延伸孔型尺寸计算江西理工大学材料科学与工程学院942延伸孔型设计2.10.1延伸孔型系统选择延伸孔型系统的选择直接对轧机的生产率、产品质量、各种消耗指标以及生产操作产生决定性的影响。选择时必须参照具体的原料条件(坯料断面尺寸及其波动范围，内在与表面质量以及钢种等)、设备条件(轧机布置形式、轧机结构形式与数量、主电机功率以及辅助设备的配置等)、产品情况(产品种类、规格范围以及尺寸精度要求等)以及操作条件等选用合适的延伸孔型系统。江西理工大学材料科学与工程学院952.10延伸孔型系统的设计方法2.10.1延伸孔型系统选择延伸孔型系统选择时须注意以下几点：(1)选择延伸系数较大的延伸孔型系统。根据设备能力选择延伸系数较大的延伸孔型系统，以便迅速地压缩轧件断面，减少轧制道次。(2)能为成品孔型提供质量好的红坯。为保证成品质量，要求延伸孔型具有充分去除氧化铁皮的能力(尤其是前几道孔型)，能防止出耳子、折叠、裂纹以及轧件端部开裂等缺陷，力求轧件断面上温度均匀，形状过渡缓和。(3)应具备良好的共用性。对于多品种车间，延伸孔型系统应具备良好的共用性，以减少换辊次数，提高作业率，并可减少轧辊和工具储备、简化备件管理。江西理工大学材料科学与工程学院962.10延伸孔型系统的设计方法2.10.1延伸孔型系统选择(4)延伸孔型系统必须与轧机的性能、布置相适应。既能充分发挥设备能力，又能使各机组负荷均衡，特别是连轧机组，应力求在轧制过程中各孔型轧槽磨损相对均匀，保证连轧过程中金属秒流量达到较长时间的相对稳定。(5)合理安排过渡孔型。因为常规延伸孔型系统一般在偶数道次出方或圆，当需要在奇数道次出时，就需要增设一个过渡孔型来实现孔型系统间的衔接。江西理工大学材料科学与工程学院972.10延伸孔型系统的设计方法2.10.1延伸孔型系统选择常用的过渡孔型系统如图所示。江西理工大学材料科学与工程学院982.10延伸孔型系统的设计方法2.10.2延伸孔型道次的确定孔型系统选定后，首先根据成品孔型系统专门设计方法确定进入成品孔型系统的红坯断面尺寸Fn。然后根据红坯断面尺寸Fn和选用的坯料断面尺寸F0，求得延伸孔型系统总的延伸系数：再根据所选用的延伸孔型系统的延伸能力和车间轧机布置能力，确定出延伸孔型的轧制道次数：江西理工大学材料科学与工程学院992.10延伸孔型系统的设计方法2.10.2延伸孔型道次的确定其中各种延伸孔型系统的延伸能力见下表所示。江西理工大学材料科学与工程学院1002.10延伸孔型系统的设计方法2.10.3延伸孔型尺寸计算计算各道次轧件尺寸是孔型设计的第一步，得到各道次轧件尺寸(高度、宽度)就可以按前面各延伸孔型系统孔型的构成关系计算出孔型相关尺寸。延伸孔型系统大都是由等轴孔型(方孔或圆孔)中间插入一个非等轴孔型(平箱孔、菱形孔、椭圆孔、六角孔等)所组成。因此孔型设计可利用这一特点，首先确定延伸孔型系统中各等轴孔型轧件的断面尺寸，然后再根据相邻两个等轴断面轧件的断面形状和尺寸来设计中间扁轧件的断面形状和尺寸。

等轴断面轧件尺寸的计算

中间扁断面轧件尺寸的计算江西理工大学材料科学与工程学院1012.10延伸孔型系统的设计方法

等轴断面轧件尺寸的计算先将延伸孔型系统分成若干组，按组分配延伸系数。已知则式中μ∑——延伸孔型系统的总延伸系数：F0——坯料断面面积；Fn——延伸孔型系统轧出的最终断面面积；μ∑i——相邻一对等轴断面孔型间的延伸系数，江西理工大学材料科学与工程学院1022.10.3延伸孔型尺寸计算

等轴断面轧件尺寸的计算已知一对等轴断面孔型间的延伸系数μ∑i后，按下列关系可以求出各中间等轴断面轧件的面积和尺寸。如果等轴轧件为方形或圆形，在已知其面积的情况下即可求出其边长或直径。当方孔轧件的边长和圆孔轧件的直径确定后，即可按前面各延伸孔型系统各箱方孔、对角方孔和圆孔型的构成关系表设计出各孔型。江西理工大学材料科学与工程学院1032.10.3延伸孔型尺寸计算

中间扁断面轧件尺寸的计算两个等轴断面轧件之间的中间扁轧件可以是矩形、菱形、椭圆或六角形等。中间轧件断面尺寸的计算应根据轧件在各孔型中充满良好的原则，即前一等轴孔型来料应保证中间孔充满良好；中间孔型轧出的轧件在下一等轴孔型中也充满良好。江西理工大学材料科学与工程学院1042.10.3延伸孔型尺寸计算

中间扁断面轧件尺寸的计算各延伸孔型系统各相关孔型轧件尺寸的关系。江西理工大学材料科学与工程学院1052.10.3延伸孔型尺寸计算

中间扁断面轧件尺寸的计算中间扁孔轧件的尺寸为：b2=B+Δb2h2=b1-Δb1式中：Δb2——轧件在中间矩形孔型中的宽展量；Δb1——轧件在小等轴孔中的宽展量。可见，确定中间扁轧件的尺寸时首先需要计算孔型中的宽展量，在计算宽展量时要用到宽展公式。由于采用不同的宽展公式就形成了不同的设计方法。江西理工大学材料科学与工程学院1062.10.3延伸孔型尺寸计算

中间扁断面轧件尺寸的计算A绝对宽展系数法a用绝对宽展系数法进行设计由绝对宽展定义，得：江西理工大学材料科学与工程学院1072.10.3延伸孔型尺寸计算

中间扁断面轧件尺寸的计算根据大量生产实测资料统计结果，轧制普碳钢时各种延伸孔型系统的绝对宽展系数范围如表所示。应注意：前述公式计算得到的是中间扁孔轧后的轧件的尺寸。构成孔型时，h2为孔型的实际高度(即扣除顶部圆角的影响)，槽口宽度Bk应略大于b2，以防止产生过充满。江西理工大学材料科学与工程学院1082.10.3延伸孔型尺寸计算

中间扁断面轧件尺寸的计算绝对宽展系数法很简单，但设计正确的关键在于宽展系数的正确选择。没有经验的设计人员尽可能正确地选择宽展系数的方法是，参考与自己生产条件相似的宽展系数的取值，并结合自身的生产实际情况进行适当的修正和完善。修正时可参考如下原则：(1)其他条件相同的情况下，轧件温度越高，宽展系数越小。在一般情况下，在轧制过程中轧件温度是逐渐降低的，这样对同类孔型系统宽展系数的取值应越来越大。(2)使用钢轧辊时应取较大的宽展系数。(轧辊材质的影响)江西理工大学材料科学与工程学院1092.10.3延伸孔型尺寸计算

中间扁断面轧件尺寸的计算(3)轧件断面越大，宽展系数越小。(轧件断面大小的影响)在轧制过程中，轧件断面面积减小的速度大于轧辊直径变化的速度。所以，宽展系数应沿轧制道次逐渐增加。(4)在其他条件相同时，轧制速度越高，宽展系数越小。(轧制速度的影响)(5)在其他条件相同时，合金钢的宽展系数大于普碳钢。(轧制钢种的影响)(6)其它凡是有利于宽展的因素，宽展系数取较大值。在轧制过程中往往是多种因素同时起作用，所以选择宽展系数的大小应考虑诸因素的综合影响，当然要分清主要影响因素和次要影响因素。江西理工大学材料科学与工程学院1102.10.3延伸孔型尺寸计算

中间扁断面轧件尺寸的计算b设计实例用100mm×100mm方坯在φ500轧机上经两个箱形孔型系统轧制成77mm×75mm的矩形坯，如图所示，试设计两个箱形孔型。用绝对宽展系数法设计如下：首先选定方坯在平箱形孔中的宽展系数β2和平箱孔轧出轧件进入立箱孔的宽展系数β1。江西理工大学材料科学与工程学院1112.10.3延伸孔型尺寸计算

中间扁断面轧件尺寸的计算查表2-21箱形孔宽展系数可知，平箱形孔型的宽展系数β=0.20-0.45，立箱形孔型的宽展系数β=0.25-0.35，结合轧制条件取β2=0.2，β1=0.25，得中间矩形孔轧件尺寸为：江西理工大学材料科学与工程学院1122.10.3延伸孔型尺寸计算

中间扁断面轧件尺寸的计算在已知b2和h2后，按前面所讲的平箱和立箱形孔型的构成参数即可设计出具体的孔型尺寸，如图所示。江西理工大学材料科学与工程学院1132.10.3延伸孔型尺寸计算2.10延伸孔型系统的设计方法例：在Ø450mm轧机上将89mm×89mm方坯用菱—方孔型轧成54mm×54mm方坯，设计其孔型系统。(许云祥P58)江西理工大学材料科学与工程学院1142延伸孔型设计2.10延伸孔型系统的设计方法例：在Ø450mm轧机上将89mm×89mm方坯用菱—方孔型轧成54mm×54mm方坯，设计其孔型系统。(许云祥P58)江西理工大学材料科学与工程学院1152延伸孔型设计2.10延伸孔型系统的设计方法例：在Ø350mm/Ø250mm半连续式线材轧机上，以60mm×60mm方坯(普碳钢)，经17道轧成Ø6mm线材，设计其孔型系统。(许云祥P59)江西理工大学材料科学与工程学院1162延伸孔型设计2.10延伸孔型系统的设计方法例：在Ø350mm/Ø250mm半连续式线材轧机上，以60mm×60mm方坯(普碳钢)，经17道轧成Ø6mm线材，设计其孔型系统。(许云祥P59)江西理工大学材料科学与工程学院1172延伸孔型设计2.11三辊开坯机孔型设计在传统的轧钢生产系统中，钢坯生产是不可少的，它的作用是用初轧机或三辊开坯机将钢锭轧成各种规格的钢坯，然后再通过成品轧机轧成各种钢材。20世纪80年代钢坯连铸技术开始迅速发展和应用，在普碳钢生产中，绝大多数实现了一火成材，部分还实现了连铸坯热送热装，甚至连铸连轧。这些技术的应用和发展不仅提高了钢材的成材率，还大幅度地节约了能源，降低了生产成本，缩短了生产周期。但由于合金钢钢种品种多、质量要求高、坯料规格多变的特性，连铸技术的广泛应用受到限制，所以有些合金钢钢种仍然要按传统的生产方式生产。本章简单介绍一下三辊开坯机的孔型设计。江西理工大学材料科学与工程学院1182延伸孔型设计2.11三辊开坯机孔型设计2.11.1三辊开坯机的设备和工艺特点2.11.2三辊开坯机压下规程制订2.11.3三辊开坯机孔型配置与共轭孔型设计江西理工大学材料科学与工程学院1192延伸孔型设计2.11.1三辊开坯机的设备和工艺特点为把钢锭或连铸坯轧成下一成品车间或成品轧机所需的钢坯，通常需采用φ500~650mm的三辊开坯机进行开坯。为减少投资，三辊开坯机通常由1~4架组成。可以单独设在开坯车间，也可成为型钢轧机的开坯机架。由于在机架数目有限、轧机能力有限的条件下，希望能按成品需要提供多种规格的钢坯，从而出现了轧制道次多、辊身长度受限、配辊困难的问题。为解决这一矛盾，在三辊开坯机上采取的唯一办法就是采用共轭孔型的配辊方法。江西理工大学材料科学与工程学院1202.11三辊开坯机孔型设计2.11.1三辊开坯机的设备和工艺特点共轭孔型的配辊方式即是采用平—平—立—立箱形孔型系统，配置时一个孔型位于另一个孔型之上，形成一对，此时中辊的轧槽为这对孔型所共用，这样既节约了辊身长度，又可以实现轧制时每两道次翻一次钢的操作方式。江西理工大学材料科学与工程学院1212.11三辊开坯机孔型设计2.11.1三辊开坯机的设备和工艺特点轧件从上轧制线出来后，可以利用自动翻钢板自动翻钢，不但缩短了轧制节奏时间，提高了轧机产量，而且还可以改善劳动强度，很好地满足了三辊开坯设备和工艺的要求。但采用共轭箱形孔型配置的缺点是，不能轧出几何形状正确的方形和矩形轧件。为保证钢坯断面几何形状规整，故常在共轭箱形孔型之后用菱—方孔型系统；另外在共轭孔型配置时必然会产生“压力”，如压力使用不当，会使操作发生困难，并加快轧辊和接轴的磨损。江西理工大学材料科学与工程学院1222.11三辊开坯机孔型设计2.11.1三辊开坯机的设备和工艺特点共轭孔型的配置方式与常规配置配辊图如图所示。江西理工大学材料科学与工程学院1232.11三辊开坯机孔型设计2.11.2三辊开坯机压下规程制订

压下量

宽展系数

总压下量的确定

总轧制道次的确定江西理工大学材料科学与工程学院1242.11三辊开坯机孔型设计

压下量由于三辊开坯机轧制坯料断面较大，一般都采用箱形孔型，所以道次压下量的选择主要受电机能力和咬入条件的限制。若按咬入条件，道次允许的最大压下量Δhmax为：式中：Dkmin——最后一次车修轧辊后的轧辊工作直径；αmax——允许的最大咬入角(见表2-27)；f——轧件与轧辊的接触摩擦系数。江西理工大学材料科学与工程学院1252.11.2三辊开坯机压下规程制订

压下量f与αmax与轧辊和轧件材质、轧制速度和温度以及轧辊表面有无刻痕等因素有关。f=k1k2k3(1.05-0.0005t)式中：t——轧制温度；k1——考虑轧辊材质的系数；用钢轧辊时，k1=1，用铸铁轧辊时，k1=0.8；k2——考虑轧制速度影响的系数；k2与轧制速度的关系如图2-44所示：k3——考虑轧件材质的系数；k3与轧件材质的关系如表2-28所示。江西理工大学材料科学与工程学院1262.11.2三辊开坯机压下规程制订

压下量在制订三辊开坯机的压下规程时，当电机能力较小时，并不希望每道次都采用最大压下量，因为这样可能使轧机同时轧制的道次数减少，使轧制节奏时间增加，轧机生产能力降低。因此为了实现多