学号：201312842山东工业职业学院课程设计设计题目:高速线材孔型设计专业：材料成型与控制技术班级：成型1301 班学生姓名：黄诚指导教师：杨意萍刘杰时间：2014年12月15日目录引言 (1)轧机机架数确定 (4)1.1孔型系统的选择 (5)1.1.1棒材孔型系统 (5)1.2孔型的设计计算 (7)1.2.1典型产品 (7)1.2.2 轧制各道次面积的确定 (8)1.2.3孔型的延伸系数 (9)1.3成品孔型的设计 (10)1.3.1箱型孔的设计 (12)1.3.2圆孔和椭圆孔的设计 (14)1.4孔型的选取 (16)1.4.1粗轧机孔型系统的选取 (16)1.4.2中轧、精轧机孔型系统选取 (17)1.4孔型配置............................................................................................ .17 1.4.1轧辊辊缝的计算.. (18)参考文献 (19)引言连续棒材轧机的坯料断面大，机架间距小，单道次轧制、轧件温降和头尾温差已不是影响轧钢生产和产品质量的主要因素；相反，在高速轧制时（v≥10m/s ），变形功转化的热量占轧制温度变化的主导地位，轧件产生温升，以中间水冷为主要手段的控温轧制和以节能降耗为目的的低温轧制地位相对突出，因此，尽可能减少轧制道次的要求远不如横列式轧机那么迫切。

连续棒线材轧机把提高轧机作业率及产量，保证坯料内外质量和成品尺寸精度，以及降低轧辊消耗和成本等作为增强产品市场竞争力的主要手段。

因此，要求选用的孔型系统变形柔和、生产稳定、孔型磨损均匀，这些正是椭圆—圆孔型系统的典型特征。

连续棒线材轧机产品规格范围宽，为尽量采用共用孔型和调整孔型，特别是生产较大规格从精轧机组前几个机架甚至从中轧机组出成品，因此要求圆孔前置，这也相应扩大了椭圆一圆孔型系统的使用范围。

连续棒材轧机已广泛使用微张力和活套控制技术。

粗、中轧机组的微张力控制系统，不仅需要各道次轧件断面相对稳定，而且需轧辊工作直径相对稳定，即需要孔型磨损均匀，从而缩短轧机自适应过程，降低微张力控制系统的调节频率；就活套控制而言，活套器的设置及其工况与轧件断面形状和大小密切相关。

显然，圆、椭圆轧件与同断面积的其它等轴轧件相比，惯性矩较小，更容易成套，而且其断面周边呈弧形，可以减轻成套过程中轧件弯曲及活套辊与轧件接触对轧件表面质量的影响。

这对裂纹敏感、采用控温轧制的合金钢棒材更为有利，这些也是选用椭圆—圆孔型系统的重要原因。

比较各轧机布置形式的优缺点，本设计采用全连续式布置轧机。

轧机机架数确定对于每架只轧一道的连续式轧机，确定其机架数是比较容易的。

因为其机架数目一般不少于轧制道次，只要知道轧制道次即可确定机架数。

轧制道次和机架数可用下式[6]确定：ln ln pN μμ∑=………………………………………..（3） 式中：N ——机架数目；μ∑——由坯料到成品的总延伸系数； pμ——各道次的平均延伸系数。

24n n F D π=………………………………………（4） 202418575.693.1424n F F μ∑⨯===⨯ 设计孔型系统为箱形孔和椭圆-圆的组合孔型生产系统。

箱形孔平均延伸系数p μ=1.25 ～1.4；椭圆-圆平均延伸系数p μ=1.3 ～1.4； 根据以上经验数据，再参考同类棒材车间，p μ=1.32。

ln ln176.9517.68ln ln1.32p N μμ∑=== 选取机架数为18架。

生产大规格产品可甩过架次（空过），减少轧制道次。

1.1孔型系统的选择 1.1.1棒材孔型系统1 棒材箱型孔型系统图8 箱型孔型系统箱形孔型优点如下：1) 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。

2) 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。

3) 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) 与相等断面面积的其他孔型相比，箱形孔型在轧辊上的切槽浅，轧辊强度较高，故允许采用较大的道次变形量。

5) 轧件断面温度降较为均匀。

箱形缺点如下：1) 由于箱形孔型的结构特点，难以从箱形孔型轧出几何形状精确的轧件。

2) 轧件在孔型中只能受两个方向的压缩，故轧件侧表面不易平直，甚至出现皱纹。

由箱形孔型系统的优缺点可知，采用箱形孔型轧制大型和中型断面时轧制稳定，轧制小型断面时稳定性较差。

它适用于：小型棒材粗轧机架。

2 椭圆—圆孔型系统 该孔型系统特点如下： 1) 变形较为均匀。

孔型形状能使轧件从一种断面平滑的转换成另一种断面，从而避免了金属由于剧烈的不均匀变形而产生的局部应力；2) 在此孔型中轧出的轧件没有尖锐的棱角，可以保证轧件断面各处冷却均匀，因此，轧制时不易形成皱纹；3) 孔型形状有利于去除轧件上的氧化铁皮，使轧件具有良好的表面；4) 在某些情况下，可以在椭圆－圆孔型系统中的圆孔型轧出成品圆钢，这样当改变品种规格时，可以只换孔不换辊，从而减少轧辊储量和换辊次数；5) 延伸系数小，因而增加了轧制道次，降低了产量，增加了轧辊与设备的消耗，提高了产品成本；6) 椭圆轧件在圆孔型中不易稳定，要求圆孔型入口夹板调整机准确；7) 在圆孔型中，对宽展敏感大，容易出耳子，因此调整严格。

图9 椭圆—圆孔型系统鉴于椭圆－圆孔型系统的上述特点，主要是由于延伸系数小，增加了轧制道次，使轧机工作效率低，产量降低和成本的提高，但是由于质量好，减少了精整工序和精整设备，并且减少了废品率和次品率，即可以完全补偿所增加的成本。

3 孔型系统的排列孔型系统是指按轧制顺序依次排列起来的若干个孔型的组合。

为了将皮料轧制成成品，轧件所经过的孔型通常分为延伸孔型系统和精轧孔型系统两大类。

轧件在延伸孔型系统的目的以压缩断面为主；而在精轧孔型系统中轧制的目的以获得最终的成品断面尺寸和精度为主。

孔型系统的选择是否合理不仅对轧机的生产率、产品质量、各项技术经济指标、轧机机械化操作等有很大的影响，而且还直接影响到能否轧出成品。

选择孔型系统时应从孔型系统的能耗大小、延伸能力的合理利用性、工人的操作习惯、辅助设备的布置及能力等方面来综合考虑，进而选择各机组的孔型系统。

棒材生产常用的孔型系统有箱形孔型系统、椭圆－圆孔型系统、椭圆－方孔型等系统。

他们的特点和适用范围各有不同。

棒材粗轧机的主要任务在高温状态缩减断面，中轧机组主要承担轧件延伸和为精轧机组提供精确料型的任务。

精轧机组保证轧制产品的尺寸精度的任务。

随着连续棒线材轧机的不断发展及工艺技术、装备水平的逐步提高，经过生产实践和产品质量的筛选，其所用孔型系统不是在扩散，而是在收敛、在趋同。

就粗轧机组而言，孔型系统逐渐集中为箱型孔型系统和椭圆一圆孔型系统。

机组的架次分配及孔型系统的组合形式：粗轧机组水平布置，架次为奇数时，第1、第2用扁箱—变形椭圆孔型，经连续2道不翻钢平压轧制，再接圆—椭圆—圆孔型系统。

粗轧机组平/立交替布置、架次为偶数时，首先采用1～2对箱型孔型，再接椭圆—圆孔型系统。

椭圆—圆孔型系统使用范围从精轧机组逐渐向中轧、粗轧机组扩张，甚至覆盖所有轧制道次[13]。

在连续棒线材轧机发展进程中，椭圆－圆孔型系统逐渐占主导地位，究其原因主要是连续棒线材轧机把提高轧机作业率及产量，保证坯料内外质量和成品尺寸精度，以及降低轧辊消耗和成本等作为增强产品市场竞争力的主要手段。

因此，要求选用的孔型系统变形柔和、生产稳定、孔型磨损均匀，这些正是椭圆—圆孔型系统的典型特征。

另外，连续棒线材轧机产品规格范围宽，为尽量采用共用孔型和调整孔型，特别是生产较大规格从精轧机组前几个机架甚至从中轧机组出成品，因此要求圆孔前置，这也相应扩大了椭圆一圆孔型系统的使用范围。

因此，本设计采用以下孔型系统：粗轧：扁箱型－方箱型－扁箱型—方箱型—椭圆－圆； 中轧：椭圆－圆－椭圆－圆－椭圆－圆； 精轧：椭圆－圆－椭圆－圆—椭圆—圆。

1.2孔型的设计计算1.2.1典型产品品种：圆钢 规格：Φ24mm 钢种： 普碳钢 1 各道次延伸系数的确定原则如下： 1) 轧制的前几道次的延伸系数应小些。

轧制开始时，轧件温度高，氧化铁皮厚而且附着在钢坯表面上，摩擦系数较低，咬入困难。

此外，电机能力也限制了前几道次的延伸系数。

2) 中间道次的延伸系数由大到小。

经前几道次轧制后，氧化铁皮脱落，咬入条件得到改善；而且温降不多；由于轧件断面积不断减小，亦使延伸系数提高，并达到最大值。

以后，轧件断面大为减小，温降严重，变形抗力显著增加，因此，此时延伸系数应逐渐减小。

3) 最后几道次的延伸系数要小。

2 轧制道次的确定[18]：连铸坯断面积：0F =185×185 =34225 mm 2 热膨胀系数β=1.012~1.015，一般生产取1.013 Φ24圆钢直径尺寸d=24×1.013=24.312mm n F =3.14×12.656²=464 mm 2 Φ24圆钢的总延伸为：0/34225/46473.76n F F μ∑=== (10)式中：∑μ——总延伸系数； 0F ——原料断面面积；n F ——成品断面面积。

若坯料的断面积F 0和成品的断面积Fn 均为已知，则总延伸系数为：00112112////n n n n F F F F F F F F μμμμ∑-==⨯⋅⋅⋅=⨯⋅⋅⋅ (11)式中：0F 、1F ······n F 为第1、2······n 道次轧件的断面积；1μ、2μ······n μ为第1、2······n 道次轧件的延伸系数。

为了孔型设计方便，可将粗轧的总延伸系数按对进行分配，粗轧总延伸系数为：粗粗N F 0∑F =μ 中轧同理。

延伸系数分配原则如图10 所示变形系数¦Μ或１/?图10 延伸系数分配原则图一般情况下，在确定轧制道次时，用平均延伸系数pμ代替某个道次的延伸系数。

所谓平均延伸系数是指在轧制道次和总延伸系数一定的条件下，各个道次的延伸系数相等。

它是为了简化轧制道次的计算而提出来的假想延伸系数，在实际生产中各个道次的延伸系数并不相等。

具体确定方法如下：若用平均延伸系数代替各道次延伸系数，则：npμμ∑=……………………………………（12） 对上式取对数，则求出轧制道次数N ：ln /N μμ∑∑= (13)由于主要采用椭圆—圆孔型系统，且其p μ一般不超过1.25～1.38 ，所以取平均延伸系数p μ＝1.28，则：N =p μμln ∑＝ln135.47/ln1.32＝17.42。