第三章延伸孔型设计介绍

优 点
没有固定不变的棱角，轧件表面温度均匀。(轧件角部位置变换和 四个方向压缩轧件，使轧件得到均匀冷却，有利于改善金属的组织 性能和防止角部裂纹的产生) 轧件在孔型中的稳定性较好。
椭圆孔型在轧辊上的切槽深度较浅。
缺 点
不均匀变形严重，使孔型的磨损快且不均匀。
椭圆孔型比方孔型磨损快。若用于连轧易破坏连轧常数，另外，椭圆孔型和方孔型的 延伸系数差别较大，按此孔型设计的集体传动连轧机，很难再改用其他孔型系统。
椭圆－圆孔型的变形系数
延伸系数
宽展系数
µt=1.2～1.6 µy=1.2～1.4 µc=1.3～1.4
β t=0.5～0.95 β y=0.3～0.4
椭圆－圆孔型系统的构成
椭 圆 孔 型 的 构 成 与 椭 圆－方 孔 型 系 统 中 椭 圆 孔 相 同。
BK
3.1.7 椭圆－立椭圆孔型系统
优点
b.缺点
轧制小断面时不稳定 侧面不易轧制，有时出现皱褶（两个方向）
c.常见箱形孔型系统的组成方式
d.适用范围
一般用于轧制大、中型断面的延伸孔 型。适用于初轧机、大中型轧机的开 坯机、型钢轧机前几个延伸孔以及小 型或线材轧机的粗轧机架。
箱形孔型的断面大小取决于轧机的大小，对 应关系见下表：
轧辊直径㎜ φ850 φ650
变形特点
(1)延伸系数 椭圆—立椭圆孔型系统延伸系数主要取决于平椭圆孔型宽高比， 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。轧件在立椭圆孔型中延伸系数为 μl＝1.16～1.45，一般用μl＝1.16～1.27。 (2)宽展系数 轧件在立椭圆孔型中宽展系数βl＝0.3～0.4； 轧件在平椭圆孔型中宽展系数βt＝0.5～0.6。
f. 箱形孔型的构成 一般箱形孔型的结构h/BK
孔型尺寸的确定 孔型高度 h 孔型槽口宽度 BK 孔型槽底宽度 bK 孔型侧壁斜度y=tanφ 内外圆半径R和 r 等于轧后轧件的高度 Bk＝b+Δ, ㎜ bK＝B-(0~6), ㎜ 一般10%~25%， 个别取30％或更大 R=(0.1~0.2) h r=(0.05~0.15) h 折线形 凸度 f 初轧机：f＝5～10㎜； 三辊开坯机： f＝2～6㎜ 一般时前面的大，后面的小
轧件稳定小型粗轧机上，奇数道次获得方坯 时，可用于过渡孔型 宽展系数 βl =0.2～0.35 延伸系数 µl =1.2～1.35
设计方法
按内接圆直径设计 直径关系 相邻菱形直径比D/d 相邻菱形的内接圆直径差D-d/mm 按菱形边长设计 边长关系 相邻菱形边长比A/a 相邻菱形边长差A-a/mm 开坯机 1.08~1.2 8~15 型钢轧机的开坯孔型 1.08~1.17 6~12 精轧孔
1.05~1.17
开坯机 1.08~1.2 8~15
型钢轧机的开机孔型 1.08~1.14 6~12
精轧孔
1.05~1.14
4~8
6~8
万能菱形孔型
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。为了加大菱-菱孔型的延伸系数，可设计成万能 菱形孔型。
3.1.4 椭圆—方孔型系统
延伸系数大. µtmax= 2.4,µfmax= 1.8 (因此可通过椭圆—方孔型系统迅 速压缩轧件断面，减少轧制道次，保持较高的轧制温度。)
使用范围 广泛用作棒线材连轧机延伸孔型甚至成品孔型。 变形特点
圆轧件进椭圆孔型时
从圆孔型轧出的轧件断面只有最大和最小直径两尺寸，进入椭 圆孔型时能自动认面进钢，从而减小轧制断面的波动。
椭圆轧件进入圆孔型时 孔型侧壁对轧件无夹持作用，当轧件轴线稍有偏斜，即产生倒坯，稳定性 差。另外，孔型侧壁对宽展的限制作用小，圆孔型宽展自由，但与其它孔 型相比，轧件在圆孔型中的宽展空间小，即充许在水平成尺寸的宽展小， 因此既限制了延伸系数，又容易出耳子。
b.缺点
角部冷却快
不易去除轧件表面的氧化铁皮 轧槽磨损不均匀
c.使用范围
d.变形特点
延伸孔型：用在箱形之后，不能用在初轧机开坯机上，可 用在开坯机的最后道次。 成品孔型：也可用在精轧孔型系统轧制方钢。一般用于 60×60 ~ 80×80mm以下方坯和方钢生产。
宽展系数： 菱 βl =0.3～0.5 方 βf =0.2～0.4
使用范围
广泛用于小型和线材轧机上作为延伸孔型轧制 40×40~75×75mm以下的轧件，用于箱式或六角方之后。 延伸系数 µc=1.25～1.6 µcmax=1.7～2.2 宽展系数 µt =1.25～1.8 µtmax =2.4 µf =1.2～1.6 µfmax =1.89
变形系数
椭在方中宽展系数βf=0.3~0.6 常用βf=0.3~0.5
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。
3.1.2 菱—方孔型系统
能轧出几何形状正确的轧件 轧槽较深
a.优点
共用性大，能从一套孔型 中轧出多种方形轧件 轧制稳定 ，变形均匀 变形基本均匀，改善组织
方在椭中宽展系数
孔型构成
说
明
m=s
3.1.5 六角－方孔型系统
优点
(1)变形均匀（沿宽展方向比椭圆均匀） (2)单位压力小，能耗小，轧辊磨损小 (3)轧件在轧辊入口处的夹板之间和咬入时的状态较为稳定，并且易于调整。
缺点
六角孔型充满不良时，易失去稳定性;采用此系统时送钢费劲。
使用范围
六角－方孔型系统广泛用于粗轧和毛轧机上，它所轧制的方件边长在 17mm×17mm～60mm×60mm之间。常用在箱形孔型之后和椭圆－方孔型之前， 组成混合孔型系统。这样克服了小断面轧件在箱形孔型中轧制不稳定
• 经验系数法 • 斯米尔诺夫方法 • 乌萨托夫斯基法
3.1 延伸孔型系统概述
定义
通常在成品孔和预轧孔之前有一定数量的、目的在于减小轧件断面积的一 系列孔型，称为延伸孔型；延伸孔型的组合称为延伸孔型系统。
箱形孔型系统
菱—方孔型系统
菱—菱孔型系统
分类
箱——箱孔型系统 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
孔型的稳定性
由此确定的延伸系 数在1.15~1.6之间， 常用1.2~1.4。
e. 孔型构成
3.1.3 菱—菱孔型系统
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
优点
易于喂钢和咬入，对导板要求不严 在任意一对孔型中皆能轧出方坯 除具有菱方孔型系统的缺点外，轧出方坯有明显八边形
缺点
箱形孔型的作用：去除钢锭或钢坯表面的氧化铁皮，增大压下。
菱－方孔型的作用：轧出方形坯（当箱孔轧制一定程度后，断面较小时，轧 制不稳定，进入菱－方孔型系统轧制）菱－方的组数取决于成品规格的大小
金属塑性加工学-型材生产
第三章 延伸孔型设计
第三章 延伸孔型设计
3.1 延伸孔型系统概述
• • • • • • • • 箱形孔型系统 菱—方孔型系统 菱—菱孔型系统 椭—方孔型系统 六角—方孔型系统 椭—圆孔型系统 椭—立椭圆孔型系统 混和孔型系统 特点
使用范围
变形系数 孔型构成
3.2 延伸孔型的设计原则 3.3 延伸孔型的设计实例
型钢轧机轧制钢坯 扁箱形孔型 0.25～0.45 方箱形孔型 0.2～0.3
取值的考虑因子 a. 轧钢锭时前1～4道次取0～0.1 b. 方箱形孔型的β应小于扁箱孔型的β c. 在其他条件相同时，大轧件β值偏大，小轧件的β偏小 d. 顺着轧制方向β值增加
延伸系数μ
一般采用1.15～1.4，平均可取1.15～1.34之间
(1)轧件变形和冷却较均匀。 (2)轧件与孔型的接触线长，因而轧件宽展小（限制宽展). (3)易于去除氧化铁皮，表面质量好，表面缺陷如裂纹、折叠少。（4）提高轧件在孔 型中的稳定性。
缺点
(1)切槽深，消弱了轧辊强度。 (2)孔型各处速度差大，孔型磨损快。
使用范围
主要用于轧制塑性极低的钢材；水平辊机架 与立辊机架（平、立）交替布置的 连轧机上，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－立椭圆孔型系统代替了椭圆－方孔型系统，被广泛用于小 型钢材和线材连轧机上。
椭圆－立椭圆孔型的构成
立椭圆孔型构成方法有两种
3.1.8 混合孔型系统
为了提高轧机产量和成品质量，在生产条件允许范围内一般尽量采用较大断面原料， 需要多道次轧制。由于轧机类型、坯料尺寸和成品规格不同，型钢轧机上很少采用 单一的延伸孔型系统，而是采用混合孔型系统。
箱形—菱－方或箱形—菱－菱孔型系统
R的确定原则是使孔型槽底的两侧圆弧和槽底同时与来料接触。 方孔型的构成与椭圆－方孔型系统相同。
3.1.6 椭圆－圆孔型系统
优点
(1) 变形较均匀，轧制前后轧件的断面形状能平滑过渡，可防止产生局部应力。
(2) 轧件无明显棱角，冷却比较均匀。从而消除了因断面温度分布不均而引起 的轧制裂纹的因素。
(3) 孔型形状有利于去除氧化铁皮，改善轧件的表面质量。
延伸系数 方轧件在菱形孔中延伸系数 方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。
延伸系数 菱形轧件在方形孔中延伸系数
菱形断面轧件在菱 方孔型中的延伸系 数μf取决于菱形件 的宽高比b/h和在 方形孔中的宽展系 数βf。
当宽展系数为某一数值时，菱形孔和方形孔的延伸系数只与菱形孔的轴比 b/h，即顶角α有关。顶角α越大，菱形孔和方形孔的延伸系数越大。
（2）宽展与延伸 宽展系数β
箱形孔内的宽展与压缩面积（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。 取值范围