1、延伸孔型課程設計指導書 一、概述一)設計目的 延伸孔型課程設計是軋鋼工藝課程的一個重要的教學環節，通過課程設計要求達到以下目的： 1.通過本次課程設計，把在軋鋼工藝學及軋制原理課程中所學得的知識在實際的設計工作中綜合地加以運用，使這些知識得到鞏固、加深和發展。 2.本次設計是學生在進行了機械零件、加熱爐課程設計基礎上進行的，通過本次課程設計，進一步培養學生對工程設計的獨立工作能力，樹立正確的設計思想，掌握軋鋼工藝設計的基本方法和步驟，為以后進行設計工作打下良好的基礎。 二)設計題目 設計題目由指導教師根據具體情況在設計任務書中給出，一生一題。 三)延伸孔型課程設計應完成的內容1.延伸孔型系統的

2、設計計算。2.軋輥孔型的設計計算。 3.一架軋機的配輥圖。 4.斷面孔型圖若干張。 5.設計說明書一份。 四)延伸孔型設計的一般過程及時間安排 1.設計準備(0.5天)1)閱讀和研究設計任務書， 明確設計內容和要求， 分析設計題目，了解原始數據和軋機類型。2)復習課程有關內容，以熟習有關延伸孔型設計的方法和步驟；準備好設計所需要的圖紙、資料和用具；擬定設計計劃等。 2.延伸孔型的設計計算(3.5天)1)分析各類延伸孔型系統的優缺點，選擇合適的延伸孔型系統。2)確定最后一個過渡孔型中軋件的斷面形狀和尺寸。 3)計算確定各道軋件尺寸。 4)確定各孔型尺寸。3軋輥孔型設計（配輥，1天） 4.繪制斷面

3、孔型圖(2天)：1).繪制斷面孔型圖。 2).標注尺寸。 5.繪制配輥圖(2天)： 選擇一架軋機繪出配輥圖，并標注尺寸。5.編寫設計說明書(1天)整理和編寫設計計算說明書。 二、延伸孔型的設計方法 1理論計算法延伸孔型系統一般都是間隔出現方或圓孔型，設計時首先設計計算出方（圓）孔型中軋件的斷面尺寸，然后根據相鄰兩個方（圓）軋件尺寸計算出中間軋件的斷面尺寸，最后根據軋件斷面形狀和尺寸構成孔型。 2經驗法 首先制定壓下規程（根據經驗分配各道壓下量確定翻鋼程序），確定各道軋件尺寸，最后根據軋件尺寸構成孔型。其中寬展量可根據經驗確定也可按公式計算。 該法特點是孔型共用程度大，現場上經常采用。 三、延伸

4、孔型的設計步驟 本次延伸孔型課程設計采用理論計算法。 軋制生產過程中，為獲得某一斷面的成品，通常要有一定數量的精軋孔型和造型孔型，而在精軋孔型之前的延伸孔型則是把大斷面的鋼錠或鋼坯軋成第一個精軋孔型所需的軋件斷面形狀和尺寸。延伸孔型通常有箱形(方箱和矩箱)、方形、菱形、橢圓形、六角形及圓形等。延伸孔型系統就是這些孔型的組合。延伸孔型設計的目的就是要確定出延伸孔型的數目(道次數)、形狀和尺寸。一般按下列步驟進行。 一)選擇延伸孔型系統 延伸孔型系統有：箱形孔型系統、菱-方孔型系統、菱-菱孔型系統、橢圓-方孔型系統、六角-方孔型系統、橢圓-圓孔型系統、圓-橢圓孔型系統及混合孔型系統等，究竟用哪種孔

5、型系統合理，要根據具體的軋制條件如軋機型式、軋輥直徑、軋制速度、電機能力、軋機前后輔助設備、原料尺寸、鋼種、生產技術水平及操作習慣等來確定。1.箱形孔型系統 箱形孔型系統具有可在同一孔型中軋制多種尺寸不同的軋件，共用性大，可以減少孔數，減少換孔或換輥次數，有利于提高軋機的作業率；在軋件斷面相等的條件下，與其他孔型系統的孔型相對比，箱形孔型系統的孔型在軋輥上的切槽較淺，這樣相對地提高了軋輥強度，可增大壓下量，對軋制大斷面的軋件是有利的；在孔型中軋件寬度方向上的變形比墳均勻，同時因為孔型中各部分之間的速度差較小，所以孔型的磨損較為均勻，磨損也較少；氧化鐵皮易于脫落；軋件在箱形孔中軋制比在光輥上軋制

6、穩定；軋件斷面溫降較為均勻等優點，適用于初軋機、軌梁軋機、二輥和三輥開坯機、連續式鋼坯軋機、中小型或線材軋機的開坯軋型，軋制大中型斷面鋼坯或生產大斷面的成品方鋼；也可以用于型鋼軋機的前幾道作為延伸孔型，以利于除去軋件上的氧化鐵皮。箱形孔型的缺點是有時難以從箱形孔型中軋出幾何形狀精確的方形或矩形斷面的軋件，軋伴斷面愈小，這種現象愈嚴重，因此箱形孔型不適于軋制要求斷面形狀精確的小軋件。另外軋件在箱形孔型中只能在一個方向受到壓縮，其側表面不易平直，有時出現皺紋，同時角部的加工也不足。 2.菱-方孔型系統 菱-方孔型系統能軋出四邊平直，角部和斷面準確的方形斷面軋件，且在同一套孔型中能軋出幾種不同尺寸的

7、方坯和方鋼；軋件在孔型中比較穩定，對于導衛裝置要求并不嚴格。因此主要用于中小型軋機軋制60×6080×80mm以下的方坯或方鋼，或作為三輥開坯機的后幾個孔型，即用箱形與菱-方孔型組成混合孔型系統。 菱-方孔型系統的缺點是四面受壓縮，氧化鐵皮不易脫落，影響產品表面質量；菱形軋件角部較尖，冷卻較快，而且角部在軋件斷面上的部位不能變換，軋制某些合金鋼時易出現角部位裂；與箱形孔系統相對比，切入軋槽鉸深，影響軋輥強度；軋糟各處工作直徑差較大，因此孔型磨損不均。 3.橢-方孔型系統 橢-方孔型系統的特點是：變形系數大；能變換軋件角部的位置；軋件能得到多方向上的壓縮，對于改善金屬的內部組

8、織和提高鋼材的質量較為有利；軋件在孔型中所處的狀態較穩定，有利于操作；橢圓孔型在軋輥上的切槽較淺。其缺點是不均勻變形嚴重；橢圓孔比方孔磨損快等。 橢-方孔型系統常用作小型或線材軋機的延伸孔型，軋制5070mm以下的斷面。 4.橢-圓孔型系統 橢圓-圓孔型系統中變形較為均勻，軋制前后的斷面形狀過渡緩和，能防止產生局部應力；軋件斷面各處冷卻均勻；氧化鐵皮易于脫落；還可由延伸孔型軋出成品圓鋼，減少了軋輥數量和換輥次數。 橢圓-圓孔型系統多用于軋制低塑性的高合金鋼。 5.六角-方孔型系統 六角-方孔型系統中沿軋件寬度方向變形較為均勻，單位壓力、總軋制力和能量消耗都較小；軋輥磨損小且均勻。一般廣泛用于小

9、型和線材軋機的毛軋或毛軋機組上，所軋的方件邊長a=1555mm。常用在箱形系統之后和橢-方系統之前，組成混合孔型系統。二)確定孔型系統中的方(圓)孔型中的軋件尺寸 1.確定總延伸系數：。 2.確定平均延伸系數，計算軋制道次。 按下表選取延伸系數和寬展系數。 孔型系統 平均延伸系數 寬展系數 方孔型寬展系數 箱形 菱方 橢方 a=69a=914a=1420a=2030a=3040菱菱 六角方 A40A40橢圓圓 0.30.4（圓） 橢立橢 0.30.4（立橢） 確定軋制道次：3逐道分配延伸系數并檢驗：4確定方（圓）軋件尺寸： 如上圖所示： ，則：? ， 方件邊長：圓軋件可以當作方軋件處理：三）確

10、定中間軋件尺寸 此處所指的中間軋件是指前后兩個方（圓）件之間的軋件，可為矩形、菱形、六角形、橢圓等，且所指的中間軋件斷面尺寸是指最高和最寬處尺寸。 1中間軋件一般應滿足的條件： 有些例外，如有負寬展時。 ?2中間軋件尺寸的確定方法： 箱形孔型（中間軋件為矩形），如圖所示： ，聯解得： 中間軋件為橢圓、六角形時（如圖所示）： ? 中間軋件為菱形時（如圖所示） 公式中各符號的準確意義： hz、bz中間軋件的最高和最寬處尺寸（軋件尺寸）； bA、hA、ba、ha方件在孔型中的最高和最寬處尺寸，是軋件尺寸，非孔型尺寸，可取邊長的1.2倍。當中間孔為菱形時，為簡化計算，均以尖角處的尺寸為準，這樣，hz、

11、bz、bA、hA、ba、ha均為對角線尺寸。 四)孔型的構成 在確定軋件斷面尺寸之后，根據各孔中軋件尺寸來確定孔型尺寸，構成孔型。構成各孔型時應注意下列問題： 1.箱形孔的構成 扁箱形孔型（矩形孔） hK=h軋件=hz，bK=B-(06)BK=bz+=B=b+，=512，b=hR=(0.10.2)hK，r=(0.050.15)hK，y=1025%S=(0.0120.02)D或按軋機彈跳值選，大中型開坯機：S=815，小型開坯機：S=510。 方箱形孔型 hK=h軋件=hz，bK=B-(06)BK=bz+=B=b+，=58，b=hR=(0.10.2)hK，r=(0.050.1)hK，y=1020

12、%矩、方孔型的凸度 使用凸度的目的：在輥道上運行平穩，防止翻鋼后出現過充滿。最后一個孔應無凸度。 凸度的形式：曲線、折線、直線。 凸度的大小：視軋機和軋制條件而定.2.立方孔型的構成 由于兩條對角線上軋件的溫度、溫降及軋輥的磨損不一致，孔型構成高度應稍小于構成寬度，即h=(1.41.41)a，b=(1.411.42)a，相當于頂角為90°30。 其它尺寸:hk=h-0.828R，Bk=b-s 3.菱形孔的構成 為了簡化計算，將前面計算出的菱形軋件尺寸看成是孔型尖角處的尺寸:h=hz，b=bz（h、b孔型構成尺寸） Bk(bK)=b(1-S/h)S=(0.10.2)hz（或按彈跳情況選

13、取） R（0.10.2）h，r=(0.10.35)htg(/2)=h/b，180°- 孔型面積：精確計算孔型面積：校核時，若發現BzBk，則要修改孔型，取Bk（1.0881.11）bz，即相當于充滿度為0.90.92(=bz/BK)。 4橢圓孔的構成 Bk=(1.0881.11)bz，hk=hz，s=(0.20.3)hk，r=(0.080.12)Bk面積（粗略）：。 5六角孔的構成 進入六角孔的方件邊長為A，軋后軋件的尺寸為hz、bz，則： hk=hz，bk=A-2R1-tg(45°-/2)Bk=bk+(hz-s)tg或取Bk=(1.051.18)b90°，一般可

14、取為8090°（常取90°）。A較大時，接近90°；當A較小時，取下限。90°2R=(0.30.6)hk，r=(0.20.4)hk，s=(0.10.2)hk6圓孔型的構成 ，Bk=2R+，=24擴張角1530°，常用30° r=25，s=25擴張圓半徑可用作圖法求得，也可計算得出： 若30°，則：若計算出的R為負值，則表示采用反向圓弧。 五)校核、修改延伸孔型尺寸確定完成后，還應進行校核和修改。一般根據原料尺寸從第一孔開始逐道計算壓下量和寬展量，確定出各孔中軋件的實際尺寸。當出現bzB甚至=bz/bk0.95時就應修改孔型尺

15、寸，此時可適當加大槽口尺寸Bk，以防止軋制時出現過充滿(或充滿度過大)而形成耳子，翻鋼軋制后出現折疊，影響產品表面質量。四、軋輥孔型圖的設計與計算 一)孔型在軋制面上水平方向的配置1.原則 1)各機架軋制時間基本均衡。2)成品孔型與成品前孔應單獨配置，以利于調整。 3)備作孔的數目隨接近于成品孔而增多，以保證產品質量，減少換輥次數。輥環寬度取決于輥環的強度以及安裝、調整輔件的操作條件。一般取為：鋼軋輥bzhp/2；鐵軋輥bz>hp。邊輥環的寬度按下表選取： 軋機 初軋機 軌梁與大型軋機 三輥開坯機 中小型軋機 邊輥環寬度(mm)501001001506015050100二)孔型在軋制面上

16、垂直方向的配置1)原始中心距（最大中心距）新輥時，上下軋輥軸線間距。當上下輥直徑相等時： Dmax新輥直徑； S輥縫值； D0名義直徑； K重車率，開坯機、型鋼軋機：K0.080.12。2)假想原始直徑在保持原始中心距不變的條件下，認為上下兩軋輥靠攏，中間沒有輥縫時的軋輥直徑，Ds（Dx）DmaxS 3)“壓力”上下軋輥工作直徑之差。1)軋輥中線上下軋輥軸線間距的等分線，也稱軋輥平分線。2)軋制線軋制線是一條排列著孔型的線，是在軋制面上垂直方向配置孔型的基準線。當采用“上壓力”時，軋制線位于軋輥中線以下處；當采用“下壓力”時，軋制線位于軋輥中線上方處。3)孔型中性線確定孔型中性線的目的是在配輥

17、使其與軋制線重合。確定方法：簡單斷面孔型：孔型水平對稱軸線即是孔型中性線。復雜斷面孔型：采用近似法，如重心法（懸掛法）、周邊重心法、面積相等法等。1)按原始中心距確定上下軋輥軸線。2)確定軋輥中線。3)根據軋制條件確定是否采用“壓力”軋制以及“上壓”或“下壓”值的大小。4)根據壓力值確定軋制線距軋輥中線的距離及其方位。5)確定孔型中性線。6)使孔型中性線與軋制線重合，確定出孔型各處的軋輥直徑，畫出軋輥圖。 五、延伸孔型設計實例用120×120方坯軋制26圓坯的孔型設計，孔型系統如下圖所示。 1確定各方（圓）軋仲尺寸，同理可得：50，32，d262確定各中間軋件尺寸根據孔型系統寬展系數

18、范圍，各孔寬展系數如表1所示。表1? 各道次寬展系數 k1 k2k3k4k5k6k7k8k9k10矩形軋件： ? 菱形孔型： ? 六角形： ? 聯解得：h=40，b=100；同理可得：3確定孔型尺寸根據孔型尺寸確定原則和方法，各孔型尺寸如表2所示。確定過程略。4.校核、修改經校核、修改后的尺寸如表3所示，校核、修改過程略。5畫孔型圖，并標注尺寸（略）6畫配輥圖（略）  表2 孔型尺寸表 孔 孔型 h×b(a、d)孔高 bKBkSRr y1矩形 911151351012125-2箱方 10010088105101212-3菱形 86-182102010-123/57-4立方 80-51015-5六角 40×100405611052015-88/46-6立方 50-6651015-7橢圓 25×6525-55-