学号：H EBEI P OLYTECHNIC U NIVERSITY论文题目：φ16mm棒材螺纹钢课程设计说明书目录1 坯料与轧机 (4)2 轧制工艺与轧机布置形式 (4)3 选择孔型系统 (4)3.1 箱形孔型系统 (4)3.2 椭圆－圆孔型系统 (5)4 孔型设计 (7)4.1 箱形孔的孔型设计 (7)4.2 成品孔的孔型设计 (8)4.2.1成品孔的设计 (8)4.2.2 成品前扁椭圆孔型的设计 (9)4.2.3 成品前前圆孔的设计 (9)4.2.4 成品前前椭圆孔的设计 (9)4.3其他道次的孔型设计 (9)4.3.1 分配延伸系数 (10)4.3.2圆孔型的设计 (11)4.3.3 椭圆孔型的设计 (12)5 轧制速度 (13)5.1 各道次轧制速度的确定 (13)5.2 轧制时间 (14)5.3 产量计算 (14)6 轧制温度 (15)6.1 开终轧温度的确定 (15)6.2 影响温度变化的因素 (15)6.3 各道次温度的确定 (15)7计算力能参数 (18)7.1 计算轧制力 (18)7.2 轧制力矩的计算 (18)7.3 数据统计 (19)8 孔型沿辊身长度方向的配置 (19)8.1 孔型沿辊身长度方向配置的原则 (19)8.2 辊环宽度的确定 (19)9 轧辊强度的校核 (21)9.1 影响轧辊强度的因素 (21)9.2 轧辊强度的校核 (21)9.2.1 辊身强度的校核 (22)9.2.2 辊颈强度的校核 (22)9.2.3 传动端轴头强度的校核 (23)附：轧辊辊型图 (24)参考文献 (30)第一章坯料与轧机本次课程设计的坯料是165×165×12000，材料是普通碳素结构钢。

共轧制18道次，粗轧机有六架，中轧机有六架，精轧机有六架。

轧辊的名义直径D分别Φ600mm，Φ500mm，Φ300mm。

辊身长度分别为：700mm，600mm，500mm。

辊颈的直径近似地选d=(0.5～0.55)D, l/d=0.83～1.0。

最末架轧机的出口速度为V=18m/s。

第二章轧制工艺与轧机布置形式轧机选择连续式布置形式，且采用平立交替布置的形式。

连续式布置轧机每个机架纵向紧密排列成为连轧机组，每架轧机可单独传动或集体传动，每架只轧一道，一根轧件可在几架轧机上同时轧制，各机架间的轧件遵循秒流量相等的原则。

第三章选择孔型系统3.1 箱形孔型系统1)该系统的优缺点是：(1)孔型的共享性大，有利于提高轧机的生产能力。

可以通过调整辊缝的方法，轧制不同尺寸的轧件。

可以在同一个孔型中，通过升降上轧辊的方法轧制若干道次。

因此，在同一套孔型便可以获得多种尺寸的轧件，可减少孔数，减少换辊或换辊次数，有利于提高轧机作业率，提高轧机产量；(2)压下量大，对轧制大的断面轧件有利。

在轧件面积相等的情况下，与其它孔型系统的孔型相比，箱型孔在轧辊上的切槽深度较浅，这就相对提高了轧辊的强度，故可以增大压下量，对轧制大断面的轧件有利；(3)孔型磨损均匀，能量消耗相对的小。

因为轧件沿宽度方向上的变形比较均匀，同时因为孔型中各部分间的速度差较小，所以孔型磨损比较均匀。

磨损程度和变形量也因之相对地小些，即能量消耗相对的小些；(4)氧化铁皮易脱落，轧件表面质量好。

轧件在箱型孔型中轧制时，轧件侧表面的氧化铁皮易脱落，能保证轧件表面质量。

特别是当钢锭或钢坯从加热炉出来之后，前几道次若在箱型孔中轧制，对于除掉轧件表面上的氧化铁皮，保证轧件表面质量更为有利。

(5)由于箱型孔型结构的特点，难以从箱型孔中轧出几何形状正确和尺寸精确的方形和矩形断面轧件。

轧件断面愈小，这种现象愈严重。

因此，箱形孔型不适于轧制要求断面形状正确和尺寸精确的小断面轧件；(6)轧件在箱型孔型中只能在垂直方向上受到压缩，因而侧表面不易平直，有时还会出现皱纹，同时角部的加工亦不足；(7)当进入孔型的轧件高宽比（h/b）大于1.2而孔型槽底又较宽时，轧件在孔型中轧制时稳定性不好，容易产生倒坯和扭转等不稳定现象。

因此，根据箱型孔型系统的优缺点可知，它广泛应有于初轧机、三辊开坯轧机、连续式钢坯轧机和型钢轧机上。

它适用于生产大断面的成品方钢。

在轧梁轧机、大中小型及线材轧机上，用于前几道次做开坯孔型。

3.2 椭圆－圆孔型系统图4-2 椭圆-圆孔型系统1)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，对敏感大，容易出耳子，因此调整严格。

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。

随着圆钢轧制技术的进步与线材连轧的发展，椭圆－圆孔型系统已逐渐被推广，应用于圆钢精轧孔型系统与线材的精轧机上。

特别是轧制线材的45°无扭转精轧机组，也用它作为延伸孔型。

综上所述，本设计的φ18棒材的孔型系统为箱型孔与椭圆－圆孔型系统的组合。

具体孔型系统为：粗轧：箱型－箱型－箱型—箱型—椭圆－圆中轧：椭圆－圆－椭圆－圆－椭圆－圆精轧：椭圆－圆－椭圆－圆—扁椭圆—圆。

第四章 孔型设计设计思路：箱形孔设计时采用先设定压下量，取宽展系数的方法。

然后根据成品孔的设计公式计算出成品前几道次的孔型尺寸。

最后给中间几道次分配延伸系数，根据轧件的断面积设计出孔型的尺寸。

4.1箱形孔的孔型设计轧件高度 k p h h =轧件的展宽量 Δb ＝ Δh β槽口宽度 ∆+=B B k ＋Δb ∆＝5～12槽底宽度 B b k )06.1~0.1(=槽底圆角半径 k h R 15.0=槽口圆角半径 k h r 1.0= 孔型侧壁斜度 %1002⨯-=hkbk Bk y 辊缝 S=0.02D式中B—轧前轧件宽度hk—轧件高度D—轧辊的名义直径以第一道次的箱形孔设计为例：取第一道次的压下量Δh＝32mm，展宽系数β＝0.25mm。

来料的断面尺寸为165×165。

展宽量Δb＝8mm孔型高度H＝h＝133mm槽底宽度bK＝（1.0～1.06）B mm=（1.0～1.06）×165=165～174.9取bK=165mm槽口宽度BK＝B+△＋Δb＝B+8＋（5～12）mm=165+8＋7=180mm孔型侧壁斜度y＝（BK-bK）/2hk×100％在此取ψ＝11.8％槽底圆弧半径R＝（0.1～0.2）×h mm取R=23.1mm槽口圆弧半径r＝(0.05～0.15)×h mm 取r＝19.8mm.辊缝 s=6mm。

表1－1 各箱形孔尺寸道次孔型高度H(mm)槽底宽度bK槽口宽度BK槽底圆弧半径R(mm)槽口圆弧半径r(mm)孔型侧壁斜度y(％)辊缝s(mm)1 133.0 165 180 23.1 19.8 11.8 62 .0 133 153 26.0 17.3 15.2 63 107.5 158 17.2 14.4 19.7 64 113.0 107 125 22.6 15.1 16.3 64.2成品孔的孔型设计4.2.1成品孔的设计Ⅰ成品孔基圆半径R ：()[]()()[]()[]0.8015.15.00162102.1~007.13.00.1~0162102.1~007.10.1~021=⨯⨯-⨯=⨯⨯-⨯=∆-=-d RⅡ成品孔径开口宽度b ：为了保证圆钢的椭圆度要求，成品孔径的开口宽度按下式确定：[]()[]5.16015.13.06.01602.1~007.1)0.1~5.0(=⨯⨯+=+=+Δd bⅢ成品孔径的扩角和扩半径1).成品孔的扩角θ，一般取θ＝20°～30°，常用θ＝30°，在此取θ＝30°。

2）.成品孔的扩半径R 1()ρθρθ--=sin cos 4sin 21s R R ︒=-︒⨯⨯︒⨯⨯-=--=--9.27330sin 0.8230cos 0.825.16tan sin 2cos 2tan 11s R R B θθρ 因为 ρ〈θ 则可按下式计算 所以：8.2794.006.04221821=⨯⨯-⨯⨯=R mm 3）.成品孔的外圆角半径：r=0.5-1mm r=0.6mm4.2.2 成品前椭圆孔的设计1)椭圆孔型的高度：()()0.141688.0~77.088.0~77.0=⨯==d h mm 2) 椭圆孔型宽度：()0.25167.1~42.1=⨯=b mm3） 圆弧半径：()mm s h R b s h 0.16)20.14(440.25)20.14()(2222=-⨯+=-⨯+=--4） 槽口圆角半径：()mm mm r 5.10.1~5.1==5） 棍缝：mm s 2=4.2.3 成品前前圆孔的设计a) 基圆直径：()mm d D 0.2026.1~21.1==b) 槽口宽度：()mm D b 4.200.2002.103.1~02.1=⨯==c) 扩角取30。

=θ 扩半径公式与成品孔的相同求得mm R 8.27= 4.3其他道次的孔型设计4.3.1 分配延伸系数第5－15道的总延伸系数 0.324.4115.114115154=⨯==∑A A μ 36.111==∑μμp1. 分配这十一道的延伸系数分配原则：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。

最后几道次的延伸系数应该要小，这样可以保证成品的断面形状和尺寸精度。

并且在椭圆孔中6.1~2.1=μ。

在圆孔中4.1~2.1=μ。

根据已经计算出来的箱形孔和成品孔的尺寸可以计算出相应个道的延伸系数和断面积A A n n 1-=μ 各道次的延伸系数和断面积如下表1-2所示道次 延伸系数μ 轧件断面积A1 1.18 230092 1.16 19803 3 1.22 16189.54 1.24 13006.5 5 1.37 9493.86 1.39 6830.17 1.40 4878.68 1.38 3535.29 1.35 2618.7 10 1.36 1925.5 11 1.34 1436.9 12 1.36 1056.5 13 1.37 771.2 14 1.34 575.5 15 1.30 432.7 16 1.20 332.8 17 1.27 293.2 181.15 201.34.3.2圆孔型的设计：以第六孔为例 （孔型两侧用圆弧连接） 基圆半径：mm R A6.4614.36==孔型高度：mm R H 2.932==孔型宽度：mm D B 968.22.93)4~1(2.93=+=+=∆+= 辊缝： mm S 5~2= 取mm S 4= 扩角： 30~15=θ 取30=θ扩半径：()mmB R B S R R S B R 9.50cos sin 48)cos sin (44222'=+-+⨯-++=θθθθ圆角半径： mm r 5~2= 取mm r 3=其余圆孔型构成与第六孔相同，基本尺寸如下表1－3表1－3 圆孔型的构成 道次 孔型高度H 孔型宽度B k 基圆半径R 扩角θ 辊缝s 外圆角半径r 扩半径R ’ 693.296.046.63004350.98 73.2 77.2 36.6 300 4 3 33.4 10 55.6 59.6 27.8 300 4 3 29.8 12 42.6 46.6 21.3 300 4 3 22.4 14 29.0 33.0 14.5 300 4 3 26.5 16 22.6 26.6 11.3 300 4 3 27.2 1817.021.08.53001.80.612.14.3.3 椭圆孔型的设计：椭圆孔型的充满度9.0~8.0=δ 取9.0=δ 1 第五道椭圆孔型的设计第五道是方－椭，所以第五道次的椭圆孔的设计按照方－椭延伸孔型的方法：取压下量45=∆h ，宽展系数35.0=β，辊缝mm D S 9)0.2~5.1(＝％=，椭圆钝边mm S m 101=+=。