1、孔 型 设 计本设计以 16mm 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
2、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 24 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
3、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 1.301.40，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 4/1.0862220tnttnad
4、AFu=(1.012140) -0.86(0.11.012140) /0.253.14(161.012) 2 2 2=96.69mm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;热胀系数，取 =1.012；tata钢坯边长，mm;tAd 成品直径，mm;t轧制道次数 n= =18 道次28.169lggcl2.2 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
5、素）具体分配如下： 1=1.250 2= 1.249 3=1.287 4=1.339 5= 1.431 6=1.292 7=1.394 8=1.255 9= 1. 354 10=1.339 11=1.276 12=1.25087.130.1425.120.167 3283 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12nnF2 ) 确定各等轴孔尺寸由圆面积公式 F=R 2 得：d=2 i各道次的轧件参数列于表（51） 。表 1 等 轴 孔 轧 件 尺 寸道次 6 8 10 12 14 16 18轧件高/宽（mm） 7
6、1.44 53.30 38.93 31.39 23.84 20.03 16.20轧件面积（mm 2） 4006.6 2231.23 1190.31 773.88 446.38 315.10 206.123.2 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：=1+0.82L c/(Ho+2Bo)(Ho-h)/Ho 式中：L c平均接触弧长度，2)(0hHDLcHo轧前轧件平均高度；h轧后轧件平均高度；Bo
7、轧前轧件宽度；D轧辊直径.No.1 （第一道次）来料：B oHo =141.60141.60mm初设：h 1=108.00mm;=91.65mm2)0.186.4(50Lc 1=1+0.8291.65/(141.60+2141.60)(141.60-108.00)/141.60c=1.082则 b1= 1 Bo=1.082141.60=153.20mmcF1= h1 b1=108.00153.20=16545.6mm2校核：（1）B o/ Ho0.60.7 保证少产生歪扭脱方；（2）h 1/ b11.2 保证轧制状态稳定。本道次中：B o/ Ho=1，h 1/ b1=0.7 符合要求No.2
8、（第二道次）来料：B 1H1=108.00153.20mm初设：h 2=108.00mm;=106.30mm2)0.18.53(0cL 2=1+0.82106.30/(153.20+2108.00)(153.20-108.00)/153.20c=1.136则 b2= 2B1=1.136108.00=122.70mmcF2= b2h2=122.70108.00=13251.6mm2校核： B1/ H1=0.7 h2/ b2=0.88 符合要求No.3 （第三道次）来料：B 2H2=108.00122.70mm初设：h 3=82.00mm;=103.81mm)0.827.1(659cL 3=1+0
9、.82103.81/(122.70+2108.00)(122.70-108.00)/122.70=1.160则 b3= 3B2=1.160108.00=125.60mm cF3= b3h3=125.6082.00=10299.2mm2校核： B2/ H2=0.88 h3/ b3=0.65 符合要求No.4 （第四道次）来料：B 3H3=82.00125.60mm初设：h 4=75.00mm;=115.96mm2)0.756.1(54cL 4=1+0.82115.96/(125.60+282.00)(125.60-75.00)/125.60=1.258则 b4= 4B3=1.25882.00=1
10、03.20mm cF4= b4h4=75.00103.20=7737.3 mm2校核： B3/ H3=0.65 h4/ b4=0.73 符合要求将前面四道次的出口轧件的有关尺寸列成表格见表 52 表 2 平 辊 出 口 轧 件 尺 寸道次 延伸系数 横截面积 2m轧件高度 mm 轧件宽度 mm1 1.250 16545.6 108.0 153.202 1.249 13251.6 108.0 122.703 1.287 10299.2 82.0 125.604 1.339 7737.3 75.0 103.203.3 椭 圆 孔 型 中 轧 件 尺 寸 的 确 定具体方法是两个等轴孔夹一个非等轴孔
11、，以两圆夹一椭为例，根据经验理论确定轧件在椭孔中的延伸系数 t，轧件在圆孔中的延伸系数 y,来料尺寸为 Bi-1Hi-1,经椭孔后轧件尺寸为 hibi,经过下一道次后轧件尺寸为 di+1,则由宽展系数的定义便可求得中间非等轴孔轧件的尺寸 hi、b i，即： t= iihHBb1 y= 1iidb联立（1） （2）得：bi= yt iytiiti dB1111hi= yt iytiiy HBd 111轧件在椭孔中的宽展系数 0.50.95，在圆孔中是宽展系数为 0.30.4。轧件ty尺寸偏大时，偏大取值，尺寸较小时，应偏小取值。具体计算过程如下：No.5 （第五道次椭圆孔）来料：B 4H4=75
12、.00103.20mm 轧件经第六道次后的尺寸为 71.44mm;取： 0.5, =0.4ty根据公式（） ， （）可算得第五道次椭圆后轧件的尺寸： mb 74.954.051.17.2035.75 h 260341校核第六道次圆孔中轧件的充满度 ：第六道次后轧件的宽度 mdby 4.71.0)4.71.95(72.61656 为宽展留的余量，取 mm）mk 4.7则 = %956.8./.%0/6 k符合要求，校核通过。No.7 （第七道次椭圆孔）来料：B 6H6=71.4471.44mm 轧件经第八道次后的尺寸为 53.30mm;取： 0.8, =0.4ty根据公式（） ， （）可算得第七
13、道次椭圆后轧件的尺寸： mb 32.104.081.535.7804.17 h 947835校核第八道次圆孔中轧件的充满度 ：第八道次后轧件的宽度 mdby 30.5.)30.52.1(09.34878 为宽展留的余量，取 mm）mk 5.则 = %9.8./.%1/8 k符合要求，校核通过。No.9（第九道次椭圆孔）来料：B 8H8=53.3053.30mm 轧件经第十道次后的尺寸为 38.93mm;取： 0.7, =0.4ty根据公式（） ， （）可算得第九道次椭圆后轧件的尺寸： mb 86.724.07193.9383.570.39 h 5048校核第十道次圆孔中轧件的充满度 ：第十道次
14、后轧件的宽度 mdby 93.84.0)93.86.72(3.510910 为宽展留的余量，取 mm）mk 9.38则 = %5.1./.%/10 k符合要求，校核通过。No.11 （第十一道次椭圆孔）来料：B 10H10=38.9338.93mm 轧件经第十二道次后的尺寸为 31.39mm;取： 0.7, =0.4ty根据公式（） ， （）可算得第十一道次椭圆后轧件的尺寸： mb 19.44.0713.39.9387.01 mh 27.47.04193.89383.409.31 校核第十二道次圆孔中轧件的充满度 ：第十二道次后轧件的宽度 dby 39.1.0)39.1.(2.1212 为宽展
15、留的余量，取 mm）mk 39.3则 = %5.60./.%0/12 k符合要求，校核通过。No.13(第十三道次椭圆孔)来料：B 12H12=31.3931.39mm 轧件经第十四道次后的尺寸为 23.84mm;取： 0.7, =0.4ty根据公式（） ， （）可算得第十三道次椭圆后轧件的尺寸： mb 67.414.0718.23823.9.370.13 h 974821校核第十四道次圆孔中轧件的充满度 ：第十四道次后轧件的宽度 mdby 84.23.0)84.2367.1(.14314 为宽展留的余量，取 mm）mk 842.则 = %95./.%0/14 k符合要求，校核通过。No.15
16、(第十五道次椭圆孔)来料：B 14H14=23.8423.84mm 轧件经第十六道次后的尺寸为 20.03mm;取： 0.7, =0.4ty根据公式（） ， （）可算得第十五道次椭圆后轧件的尺寸： mb 03.294.071.328.3704.215 h 41687校核第十六道次圆孔中轧件的充满度 ：第十六道次后轧件的宽度 mdby 03.2.)03.2.9(43.1616516 为宽展留的余量，取 mm）mdbk 03.21.16则 = %952./%0/ k符合要求，校核通过。No.17(第十七道次椭圆孔)来料：B 16H16=20.0320.03mm 轧件经第十八道次后的尺寸为 16.2
17、0mm;取： 0.7, =0.4ty根据公式（） ， （）可算得第十七道次椭圆后轧件的尺寸： mb 24.54.0710.16263.270.17 h 83746校核第十八道次圆孔中轧件的充满度 ：第十八道次后轧件的宽度 mdby 20.164.)20.164.5(8.1218718 因为成品为 圆钢，故成品孔的mk 06. ）则 = %95102.1/.%10/81 kb符合要求，校核通过。3.4 各 孔 型 尺 寸 参 数 的 确 定1 精轧孔型设计1) 成品孔（K1 孔）设计 成品孔内径 dd=d0-(01.0) -（1.007 1.02） 式中：-内径允许最大负偏差， mm按 GB71
18、5-89,取 -=0.35mmd0成品内径的公称直径，mmd=160.80.35 1.011=15.89mm 成品孔内径开口宽度 BkBk=d0+(0.51.0) （1.007 1.02 ） 式中： 内径允许最大正偏差，mm按 GB715-89,取 =0.3516+0.80.351.011=16.46mmkB内径开口处圆角 RR 的设计参考值一般为 1025mm, R=11.5mm 2840mm, R=22.5mm设计 16，取 R=1mm成品孔内径的扩张角 R取 =30o,辊缝 s=2mm则侧角 sRBarctgkin2co= 005.23in2/89.15cos46t 符合要求 。 R=
19、= =21.01 )sin(co42R).30sin(.2co4/891502)成品前孔（K2 孔）设计成品前孔高度 =（0.78 0.86） =0.82 16=13.12mmkh0d成品前孔宽度 =（1.42 1.70） =1.6 16=25.6mmB椭圆圆弧半径 R取辊缝 s=3mm,则 R= mshBk 72.18)312.(46.5)(422 验算轧件在 K2 孔中的充满度 ：已知 K2 孔中轧件的尺寸为 ， b.517则 =25.24/25.6=98.6%，充满度太大。取该椭孔中的充满度为 0.9，则 =25.24/0.9=28.04mmkB椭圆圆弧半径 R=m0.2)31.(448
20、2.31） 平辊设计平辊设计，只需确定辊缝值，其与轧后高度 h 一致，在前面轧件尺寸确定时已经计算过。具体见孔型尺寸表 5-32） 椭圆孔尺寸设计=(1.0881.11)b ， 本设计取槽 口 宽 ： kBbBk1.孔高： h辊缝：s=(0.2 0.3)h圆弧半径： )(42shBRk外圆角半径：r=(0.080.12) k轧件断面积： sbF)(32充满度： kBb则各椭圆孔型的计算尺寸见孔型尺寸表 5-33） 圆孔型设计孔高： dhk槽口宽： 30 ，常取,tancos2RB0150025,15aa本 设 计 取扩张角： 03辊缝：s=(0.10 0.15)d外圆角半径：r=(0.20.3)d内圆角半径：R=d/2轧件面积： 98.0(F4).2d则圆孔型尺寸见表 3
