H型钢万能轧机轧辊孔型设计
H型钢的轧制方法
Ｈ型钢的轧制一、Ｈ型钢的轧制方法Ｈ型钢的轧制方法按历史顺序大致分为三类：１、利用普通二辊或三辊式型钢轧机的轧制方法；２、利用一架万能轧机的轧制方法；３、利用多机架万能轧机的轧制方法。
１、利用普通二辊或三辊式型钢轧机的轧制方法这是一种最古老的轧制方法，第一根Ｈ型钢就是采用这种方法轧成的。
这种轧制方法大多采用生产普通工字钢的直轧法、斜轧法和弯腰对角轧制法生产工艺。
这种轧制方法只能轧制小规格的Ｈ型钢，由于斜配孔型导致装置复杂，轧机调整不易控制，生产效率低，质量不稳定，最大缺点是不能生产中等规格以上的宽腿Ｈ型钢。
２、利用一架万能轧机的轧制方法这种轧制方法的孔型设计与轧制普通工字钢时的孔型设计相同。
它的主要特点是利用二辊开坯机和两架三辊式轧机进行粗轧，用一架万能轧机进行精轧。
这种方法缺点是轧辊磨损快且不易恢复，一次轧出量少，更不适合轧制多种尺寸Ｈ型钢。
３、利用多机架万能轧机的轧制方法用多架万能轧机轧制Ｈ型钢，万能轧机除被驱动的上下两水平辊外，在水平辊两侧设置被动立辊，共用四个轧辊形成一个孔型。
万能轧制这种方法在世界上已获得普遍应用。
（1）格林法。
格林法轧制的特点是采用开口式万能孔型，腰和腿部的加工是在开口式万能孔型中同时进行。
为有效控制腿高和腿部加工的质量，格林法认为立压必须作用在腿端，故把腿高的压缩放在与万能机架一起连轧的二辊式机架中运行。
目前世界各国的轧边机多采用这种方法。
其大致工艺如下：用初轧机或二辊开坯机把钢锭轧成异形坯，然后把异形坯送往万能粗轧机和轧边机进行往复连轧，并在万能精轧机和轧边机上往复连轧成成品。
（2）萨克法。
萨克法是闭口式万能孔型，在孔型中腿是倾斜配置的，为能最后轧出水平直腿部，必须在最后一道中安置圆柱立辊的万能机架。
萨克法的立压与格林法不同，它是把压力作用在腿宽方向上，而这容易引起轧件的移动，尤其是在闭口孔型中常常会因来料尺寸的波动，造成腿端凸出部分容易往外挤出形成耳子，影响成品质量。
首钢长钢H型钢厂万能轧机液压伺服系统辊缝控制技术的研究与应用
图 ３ 调整缸 的控 制过程 示意 图
万能轧机 液 压伺 服 系统辊 缝 控制 是现 代万 能 轧机 的核心技 术 ，系统 由 Ｈ Ｃ （ 压辊 缝 控 制 ） Ｇ 液 系统 和 Ａ Ｃ （ Ｇ 自动辊缝 控制 ） 系统组 成 。万 能轧
机液压伺 服系统辊缝 控制原理如 图 ２所 示 。
２ ）辊 系 移 进 。 与 辊 系 移 出 步 骤 相 反 ，Ｐ Ｃ Ｌ （ 编程 序控 制器 ）执行 装 辊程序 。 可
Ｔｈ ｓ ａ ｃ ｎ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｉｅ ｓ ｌＭ ｉ ｄ ａ ｌ ｅ ｖ ｅ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ Ａｐ ｌ ｔ ｆＵｎ ｖ ｒ ａ ｌ Ｈｙ ｒ ｕ ｉ Ｓ ｒ ｏ ｃ ｏ ｌ ｃ Ｓ ｓｅ Ｒｏ ｌＧａ ｎ ｒ ｌＴｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｈ Ｓ ｃｉ ｎ Ｓ ｅ ｌ ｙ ｔ ｍ ｌ ｐ Ｃｏ ｔｏ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｔ ｅ Ｈ ｅ ｔ ｔｅ ｏ
至最大值。压力传感器的检测信号传送到压力控
制器 ，对 液压 缸进行 轧 制力 闭环控 制 ，同 时位 移
检测信号和压力检测信号也进入 Ａ Ｃ系统 ，进 Ｇ 行 机 架变形 量计 算 ，从 而实现 对辊 缝开 度 的动 态
补偿 。
会根据反馈信号进行 自动分析，对辊缝开度进行 适 量 调 整 ，再 控 制 Ｈ Ｃ 系统 做 出相 应 的变 动 。 Ｇ
动 ，使辊缝减小到设定值 ，同时将两侧的调整缸
的位 移变 化量 进行 比较 ， 自动 微调 ，消 除辊缝 倾
热轧H型钢的孔型设计
图$ 轧边机轧辊示意图
!：轧边机轧辊辊身宽度；$：轧边机切槽深度； %：轧边机根部宽度
轧边机槽深!* ／ （ （翼缘宽度 "! （腹板 $ " %） （ ） ( 式中，! ! %、 + 为轧件宽度方向及轧件腹板厚度 方向公差尺寸； !、 " 分别为精轧机、粗轧机轧辊 倾角，分别为 1 、 ；! ) $ % 2 % 2 0 主要用于防止轧制 时轧件与轧辊辊身接触，为了便于调整，一般调 整余量设定为1 ) % " * ) % & &。 ( ) $ ) $ 轧边机辊宽设计 轧边机主要用于轧件翼缘宽度方向加工。设 计时，一般在轧辊表面开有凹槽，以防止调整时 轧辊接触轧件，造成轧机负荷过大。 & & 轧边机辊宽!万能粗轧机辊宽" （ ） 1 ) % " % ) 1 万方数据 厚度’! ） , . !/ , . # ! +） *" 0 "/
表! 马钢& ’ % ( () " * $ ( () ! % ( () $ " ( ( + 型钢压下规程
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热轧H型钢孔型设计(毕业设计)
第1章概述H型钢是一种截面面积分配更加优化、强重比更加合理的经济断面高效型材，因其断面与英文字母“H”相同而得名。
H型钢具有抗弯能力强、施工简单、节约成本和结构重量轻等优点，已被广泛应。
一. H型钢的优点H型钢是一种新型经济建筑用钢。
H型钢截面形状经济合理，力学性能好，轧制时截面上各点延伸较均匀、内应力小，与普通工字钢比较，具有截面模数大、重量轻、节省金属的优点，可使建筑结构减轻30-40%；又因其腿内外侧平行，腿端是直角，拼装组合成构件，可节约焊接、铆接工作量达25%。
常用于要求承截能力大，截面稳定性好的大型建筑（如厂房、高层建筑等），以及桥梁、船舶、起重运输机械、设备基础、支架、基础桩等.二．H型钢的研制平行腿工字钢（80mmX80mm）最初是由德国格拉茨厂用普通三辊轧机轧制成的，质量及不稳定。
为保护腿部平行，后来人们采用一架万能轧机作精轧机的方法来获得平行腿部，这种方法能生产平行腿工字钢和中等尺寸的宽腿工字钢，但不能成系统的生产H型钢。
可见万能轧机的出现对宽腿和平行腿工字钢的生产具有决定性的作用。
尽管万能轧机可使工字钢的腿部受到垂直压力而宽展和延伸，但它无法准确控制腿部的宽展以及腿尖部加工到精度1897年格林等人在研究报告中曾明确指出：紧靠一个万能轧机架是不能保证工字钢腿部宽展和腿尖部加工精度的，必须有一架立压机架与之连轧才能保证腿高的控制和腿尖的良好加工。
自1908年开始按格林发现后在美国和德国建立了大量生产平行腿和宽腿工字钢的轧钢厂，1908年投产的美国伯利恒公司的宽腿工字钢厂，1914年德国投资兴建的培因厂。
这种轧机的建造一直到1955年。
在1955年后，随着建筑业的发展，设计上要求轧钢厂提供腿和腰很薄的平行腿工字钢。
1958年在欧洲煤钢联营的感觉范围内发展了适应手术引起的轻型工字钢系列——IPE （梁型H型钢）工字钢系列。
而紧用由几架二辊或三辊式粗轧机，一架万能轧机，一架轧边机所组成的轧钢机组是不可能成系列轧出这种腰薄腿宽的IPE 系列的平行腿工字钢的。
H型钢孔型设计步骤
H型钢孔型设计(H-beam pass design)
为轧制H型钢而对轧制程序和轧辊的孔型进行的设计和计算工作。
H型钢的轧制方法很多，大致可分为两种类型：在二辊式轧机上轧出异形坯而后在四辊万能轧机上精轧；用连铸异形坯，在二辊开坯机和四辊万能轧机上进行。
二辊式轧机开坯时的孔型设计同工字钢孔型设计相同。
万能轧机的孔型设计则包括辊型设计和压下规程设计两部分。
辊型设计包括以下内容：(1)水平辊直径与立辊直径的选择。
水平辊直径取决于所轧H型钢的翼缘(边)宽度b。
b值大，水平辊直径大，立辊辊身也长。
立辊直径的大小取决于轧辊强度。
(2)水平辊辊身长度设计。
水平辊辊身取决于产品的尺寸标准、材料的热膨胀系数、轧辊的耐磨程度和操作者的操作习惯。
(3)水平辊侧面斜度和立辊辊面锥度的确定。
水平辊侧面斜度和立辊辊面锥度是一致的，成品孔型一般取0。
～15'，成品前的万能孔型通常为4。
～8。
压下规程设计时必须使轧件腰部和边部的延伸相等或接近相等。
违反这一原则将会引起很大的质量问题。
若腰部的延伸系数%26mu;y，比边部的延伸系数%26mu;b大得多，则腰部将出波浪；若%26mu;b比%26mu;y大得多，则边部将出波浪或导致腰裂。
当%26mu;b和%26mu;y 相差很大时，可能使边部和腰部分开，完全不能轧制。
在万能孔型中为保证H型钢正常轧制，必须使腰部和边部横断面积的相对变化相同或接近相同。
H型钢轧机方案[1]1
![H型钢轧机方案[1]1](https://img.taocdn.com/s3/m/ea3d8ff9ccbff121dc36837c.png)
H型钢轧机方案1 产品大纲及金属平衡1.1 产品大纲设计年产量：30万t/a；其中H型为主，另外根据市场需要可以生产部分工字钢、槽钢、角钢及其它型钢。
H型钢：100x50~400x400工字钢：160x88~360~360槽钢： 200x73~360x96角钢： 125x125~200x125主要钢种：碳素结构钢、低合金结构钢、桥梁用结构钢等。
产品规格、年产量分配见表1。
表1 产品方案表1.2 产品技术条件H型钢按GB/T 11263-2005标准，定尺长度为6～24m，产品堆垛后用钢线捆扎，每捆最大外形尺寸为1100×700mm，每捆最大重量为10t。
1.3 原料所用原料为合格连铸方坯、矩形坯、异型坯，连铸坯年需要量为31.6万t。
方坯规格： 160x160x10000~12000mm矩形坯规格： 180x250x10000x12000mm连铸异型坯规格为：400mm×280×80mm，长度10000~12000连铸坯符合相应标准要求异型坯的腹板和翼缘的高度及厚度公差：<±1.5%；长度公差：最大±20mm重量公差：最大±1.5％弯曲度：≯10mm/m，11m长的坯料最大弯曲度为100mm不得有明显的扭转铸坯内部缺陷：钢坯应无内部缺陷、气孔和缩孔，硫和碳偏析及非金属夹杂物必须分不均匀。
1.4 金属平衡车间年产量30万t，综合成材率为95％，年需要原料31.6万吨，金属平衡见表2。
表2 金属平衡表2 生产工艺2.1 工艺流程简述经清理、检查确认合格的坯料通过起重机吊到上料台架，台架移至入炉辊道，经称重、测长后由钢坯托入机送入步进梁式加热炉内进行加热。
钢坯加热到出炉温度后，由钢坯托出机将钢坯托至出炉辊道，由出炉辊道将钢坯送至高压水除鳞装置清除表面氧化铁皮。
之后，钢坯在二辊可逆开坯机上往复轧制7～11道次后，送至切舌头热锯切除轧件头、尾端“舌头”。
轧辊开孔型技术要求
轧辊开孔型技术要求轧辊开孔型技术协议一.轧辊规格及使用条件明细本协议适用于加工轧辊规格：1100×2600，轧辊图号为：ISP-SMS.Meer-VIII-0140-580-01-DE-00001数量共8支，所轧钢材为：梁钢（带平行边缘）。
1.其中4支为第5架次上下辊各两支使用，其对应的孔型图号为ISP/SMS MEER/VIII/014/570/01/DE/00015，孔型图包含孔型分布图和孔型设计图共5张。
2.另外4支为第6架次上下辊各两支使用，其对应的孔型图号为ISP/SMS MEER/VIII/014/570/01/DE/00007，孔型图包含孔型分布图和孔型设计图共5张。
二.轧辊加工质量要求1.在待加工轧辊出厂前，甲乙双方必须一起确认所加工轧辊是否属于合同的加工范畴以及轧辊是否存在磕碰等质量缺陷，如无异议，轧辊出厂后至加工完成返厂前，出现磕碰以及加工尺寸问题都由乙方负责。
2.乙方必须严格按照甲方提供的图纸以及技术要求进行加工，严格保证尺寸、位置关系和表面质量，外观要求应按照国标GB/T-1503-2008、GB/T1504-2008规定。
3.乙方在加工孔型前必须与甲方沟通，对图纸和加工样板进行核对检查，双方确认无误后方可进行孔型加工。
4.乙方加工孔型前必须先将辊身直径加工至图纸要求，才可进行孔型加工。
5.加工孔型必须使用数控车床加工，乙方必须向甲方提供车削孔型数控程序。
6.因为轧辊是成对交货，所以在加工过程中必须严格保证上下辊之间的孔型的位置关系，以及按照图纸要求保证每个独立孔之间的位置关系。
7.在加工过程中如果乙方出现问题，必须与甲方协商后才可进行后续加工。
8.在孔型加工前，乙方应告知加工工期。
三.轧辊加工质量验收方法1.验收标准：严格按照设计图纸、样板及技术要求进行检验，未注明要求按照国家标准进行。
2.轧辊制造期间，甲方将派人前往乙方工厂进行轧辊监制，乙方需支持与协助甲方人员做好该项工作。
H 型钢万能轧机辊缝调整HGC 缸设计与分析
技术协作信息轧制力的一般，—工作压力，MPa；图1辊缝调整HGC缸密封示意图图2组合密封圈示意图3.H GC缸体的分析。
完成初步的设计计算后应采用有限元方法对缸体进行分析、校核，从而对缸体细节进行优化。
HGC缸柱塞完全伸出状态进行分试验压力32Mpa。
将缸体上的油孔、型钢万能轧机辊缝调整HGC缸的设计计算与有限元分析过程。
技术协作信息图3水平辊辊缝调整HGC缸缸体有限元模型模型的具体边界条件-约束方式见图5，分别施加对称约束、竖直方向的固定约束。
模型的具体边界条件-加载方式见图4。
图4水平辊辊缝调整HGC缸缸体模型边界条件—约束图5水平辊辊缝调整HGC缸缸体模型边界条件—载荷水平辊辊缝调整HGC缸缸体的von-mises应力分布云图（见图5）。
最大应力为536.23MPa，位置在缸体内部的圆弧环面上，为应力集中区，详见云图的红色区其余部分的应力均小于图6水平辊辊缝调整HGC缸缸体等效应力云图（2）立辊辊缝调整HGC缸缸体分析缸体有限元模型见图6。
图7立辊辊缝调整HGC缸缸体有限元模型模型的具体边界条件-约束方式见图7，分别施加对称约束、竖直方向的固定约束。
模型的具体边界条件-加载方式见图8。
图8立辊辊缝调整HGC缸缸体模型边界条件—约束图8立辊辊缝调整HGC缸缸体模型边界条件—载荷立辊辊缝调整HGC缸缸体的von-mises应力分布云图（见图8）。
最大应力为433.65MPa，位置在缸体内部的圆弧环面上，为应力集中区，详见云图的红色区域；其余部分的应力均小于340MPa。
图9立辊辊缝调整HGC缸缸体等效应力云图HGC缸缸体的最大应力均低于材料的曲服强度，通过与实际运行的生产线中应用的HGC缸对比，该结果满足生产需要。
三、结语HGC缸作为万能轧机辊缝调整的关键部件，设计过程中的计算校核非常重要。
本文通过对多个H型钢轧钢生产线的调. All Rights Reserved.。
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如下特 点 …： １ 由于腰和 翼缘 与轧 辊接 触 的非 同时 ） 性利 压下 率 的差异 ， 属 町能在 腰和 翼缘 问 金
流动 。
２ 在万 能 轧机孔 型 Ｌ 轧制 时 ，一般是 ） ｝ Ｊ 翼 缘 的 接 触 弧 长 人 于 腰 部 接 触 弧 长 即
Ｂ ＝ ＋ 十６ ｉ 一 （ ＨＩ 口 １ Ｌ － 』 ）
右 四个轧 辊构 成 的Ｔ Ｉ 中轧 制 ， Ｌ￣ － 腰和 翼缘 分 别在 各 白的厚度 方 向进 行 下 ， 归纳 起来 有
轧部 分 由三 架￣ Ｉ构 成 ，分别 为轧 制 Ｈ 孔 ＬＩ
型 的 Ｕ 万 能精轧 ）轧 机 、轧制 ｘ孔 型 的 （ Ｕ 万 能粗 轧 ） （ 轧机 和 轧边机 Ｅ 。其 中各架 轧 机对 － 轧制 犁号规 格不 同 的 Ｈ 型钢 ，它 Ｉ 们 的轧 辊尺 寸不 同 ，具体 的设 计如 下 ： ２ １成品 万能 子 型 ． Ｌ 对 于 Ｕ 轧机 的轧 辊 的孔型需 要 设计 的 参 数如 图 １ 示 。 所
离 ，ｍｍ； Ａ — 对于 Ｕ 轧机 一般取 ９ ． ； — Ｆ Ｏ５ 。
调整余 量 ，一般 为 １ ￣２ ｍ ５ ０ ｍ；
Ｂ
度 ，１ Ｔ ＴＩ Ｕ：
—— ｕ Ｆ轧 机 的 轧 辊 槽 底 的 宽
２ ２成 品前万 能孔型 ．
ＵＲ
口
Ｏ－
图２ Ｕ Ｒ轧辊孔型
（ Ｄ） Ｂ ，一 架万 能粗 轧机 （ ） ＵＲ ，一架 轧边 机 （ ）和 一 架万 能精 轧 机 （ ：相 比于 Ｅ Ｕ）
３ 在 Ｉ 和 Ｉ区 ，腰和 翼缘 的压 下率 ） Ｉ 不 同。可是 ，由 Ｊ 和 翼缘是 作 为一个 整体 二 腰
而 延伸 的 ，冈此 ， 下率 大 的一方 受纵 向 应 力 ，小的一 方受纵 向拉应力 。纵 向拉压应 力 改变 了轧制 压力 。 以 ， Ｉ ￣ Ｉ Ｔ 中 所 万 Ｉ Ｌ ＬＬ
现 象称 为腰 厚 的恢 复现 象 。
各 点延伸 较均 匀 ，内应力 小 ， 工业 建筑 利 在 民用 建筑 上获得 广 泛应用 。 型钢成 为 当今 Ｈ 国 际上钢 结构 构件 的发 展方 向 。
Ｈ 型钢 轧 机主 要 包括 二 辊 式 可逆 开坯
机 、万 能轧机 、二辊 式轧 边机 ，其 中万 能轧 机 是 生产 Ｈ 型钏 的主体 设备 。ｘ． 轧 制法 Ｈ 轧 机 布 置 由 四架 轧 机 组 成 ， 一 架 开 坯 机
轧 制 时力 能参 数 的 计算 要 充 分考 虑 纵 向拉 应 力对 水平 辊和 立辊 轧制 压力 的影 响 ， 绝 不能 单纯 用板 轧制 时 的压 力 公式计 算 。
其 他轧 制法 ，ｘ． Ｈ轧 制法 具有 投资 成本 低 、 生产 能耗 低 、生产 效率 高 等优 点…。Ｈ 型钢
Ｈ ＝ ＋（ ｔ ・ ） Ｂ ，ｃ ｏ
Ｂ＝Ｈ ． ｔｎ 一９ 。 ＋Ｂ ２． ａ ０１
（） ２
（） ３
Ｉ＞ 。 【此 ，轧 制过 程 可分 为 翼缘 单独 ｔｌ 大 ｐ ｌ
下和 翼缘与 腰 同时 下两 个过 程 。 翼缘 单 将 独 压下 的部 分称 为 ＩＩ 把腰 和 翼缘 同时压 叉，
Ａ 一９ 。 ０；
Ｈ — 水平辊斜 侧面 的高度 ，１ ｑ — Ｔ ； ｌ ｎ
— —
式中 ： △ —— 一 般取 ｌ３ ｍ； Ｂ ￣ｍ Ａ — 对 ｆ Ｕ 轧机 一般取 ９ 。 ６ ； — Ｒ ４ ～９ 。
— —
调整 余量 ， 般 为 １ ￣２ ｍｍ； ５ ０
Ｂ … — 成 品腰 部 到 翼 缘 端 部 的 距 —
轧 辊孔 型设计 是 否合理 ， 直接 影 响到成 品 的
质 帚 、轧机 的生 产 能力 、产 品 的成本 、劳动 条 ｆ ￣ 劳动 强度 。 ｔｌ ；ｌ
２ ．辊 型 设 计 ， ２４ ，】 ３
对 于 ｘ—Ｈ 轧制法 这套 Ｔ 岂， 万能精 在
１ 万 能轧机孔型 中金属 的变形
用万 能轧机 轧制 Ｈ 形 型钢 是在 上 下左
ＵＦ ＿
Ｂ
目
图 １ Ｆ轧辊孔型 Ｕ 其 中 。 —— 成 品截面 的腰高 ，ｍｍ；
ｄ ｍ ｉ— — 分 别 为腰 高 的 最 人 公 ｈ ， 差 和翼缘 厚度 的最小 公筹 ，ｍｍｌ
— —
Ｕ Ｒ轧机 的轧辊 需要 设计 的参数 如 图 ２
所示。
Ｂ ：Ｂ ，一２・ Ｂ Ｈ Ｈ， Ｆ △ Ｈ （） ４
Ｈ 型钢万 能轧机轧辊孔型设计
余延庆 徐 勇
摘 要 ：本文 以 ｘ－ Ｈ轧 制法 为研 究对象 ，分 析 了万 能轧 机孔 型 中金属 的变 形特 点 ，归纳 了 万 能 轧机及 轧边机 轧 辊孔 型参 数及 各参 数 的计 算 公式 ，制 定 了压下 规程 ；对 丁优化 Ｈ 型钏 孔 设 计 ，提 高 Ｈ 型钢 生产 艺水 平具 有重 要 的作用 。 】
膨胀 系数 ， 一般 为 １ ０ ￣ ．１ ： ． ０ １ ３ ０ ０ 考虑 轧机 、 直机 调整所给 调整 矫
Ｈ ＝ ＋（ ｔ ’ ） Ｂ… ∞
（ ５ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ）
—
—
Ｂ Ｈ．． ｎ ９Ｙ＋ １ ＝ ２ｔ 一 （ Ｂ－ ａ ） ／
＝
（） ６
（） ７
量 ，一股 为 ０ ４ｎｎ ￣ ｒｒ；
引 言
Ｈ 钢具有 截 面模数 大 、重量 轻 、节省 金属 、 学性 能优 良等优 点 ，轧制 时截 面上 力
下 的部分 称为 Ｉ 。在 Ｉ ，翼缘 下 ，腰 Ｉ 不受水 平 辊压 下， 由于腰和 翼 缘是 一个整 但
体 ， 翼缘压 下 的影 响而 引起 纵 向附加 拉应 受 力 ，使腰 厚减 薄 。在 Ｉ 区，由于腰 压 下率人 Ｉ 卜翼缘 压 下率 ， 受 翼缘延 伸 的约束 ，即受 腰 纵 向压应 力 。轧后 腰厚 比水平 辊 缝人 ，这种