棒材课程设计
0产品技术要求
以国家标准（GB）、行业标准（JB、SJ、YD等）、国际标准（ISO、IEC等）为准，也可以根据与用户达成的技术协议来生产。具体见表0
（1）制定轧制制度的原则和要求
线材轧制制度的确定要求是充分发挥设备能力、提高产量、保证质量，并且操作方便、设备安全。即：
1) 在保证设备能力允许的条件下尽量提高产量；
2) 在保证操作稳便的条件下提高质量。
（2）原料及产品规格
原料：150×150mm；钢种：20钢；
产品规格：φ38mm.
（3）20钢化学成分和线材产品技术要求
力学性能：
抗拉强度σb (MPa)：≥410(42)屈服强度σs (MPa)：≥245(25)伸长率δ5 (%)：≥25断面收缩率ψ (%)：≥55硬度：未热处理,≤156HB试样尺寸：试样尺寸25mm
热处理规范及金相组织：
热处理规范：正火,910℃,空冷。金相组织：铁素体+珠光体。
表0φ38mm的外形及尺寸偏差要求
工艺流程
钢坯验收→加热→轧制→倍尺剪切→冷却→剪切→检验→包装→计量→入库
孔型设计
本设计是设计φ38mm的20号圆钢轧制其坯料尺寸为150mm×mm。
2 孔型系统的选择
圆钢孔型系统一般由延伸孔型系统和精轧孔型系统两部分组成。延伸孔型的作用是压缩轧件断面，为成品孔型系统提供合适的红坯。它对钢材轧制的产量、质量有很大的影响，但对产品最后的形状尺寸影响不大。常用的延伸孔型系统一般有箱形、菱—方、菱—菱、椭—方、六角—方、椭圆—圆、椭圆—立椭圆等；精轧孔型系统一般是方—椭圆—螺或圆—椭圆—螺孔型。
本设计采用无孔型和椭圆—圆孔型系统。
2.1无孔型轧制法
优点：
（1）由于轧辊无孔型，改轧产品时，可通过调节辊缝改变压下规程。因此，换辊、换孔型的次数减少了，提高了轧机作业率。
（2） 由于轧辊不刻轧槽，轧辊辊身能充分利用；由于轧件变形均匀，轧辊
磨损量少且均匀，轧辊寿命提高了2~4倍。
（3） 轧辊车削量少且车削简单，节省了车削工时，可减少轧辊加工车床。 （4） 由于轧件是在平辊上轧制，所以不会出现耳子、充不满、孔型错位等
孔型轧制中的缺陷。
（5） 轧件沿宽度方向压下均匀，故使轧件两端的舌头、鱼尾区域短，切头、
切尾小，成材率高。
（6） 由于减小了孔型侧壁的限制作用，沿宽度方向变形均匀，因此降低了
变形抗力，故可节约电耗7%。 2.2椭圆—圆孔型系统
优点：
（1） 孔型形状能使轧件从一种断面平滑的过渡到另一种断面，从而避免由
于剧烈不均匀变形而产生的局部应力。
（2） 孔型中轧出的轧件断面圆滑无棱、冷却均匀，从而消除了因断面温度分布不均而引起轧制裂纹的因素。
（3） 孔型形状有利于去除轧件表面氧化铁皮，改善轧件的表面质量。 （4） 需要时可在延伸孔型中生产成品圆钢，从而减少换辊。 缺点：
（1） 延伸系数小。通常延伸系数不超过1.30~1.40，使轧制道次增加。 （2） 变形不太均匀，但比椭圆—方孔型要好一些。
（3） 轧件在圆孔型中稳定性差，需要借助于导卫装置来提高轧件在孔型中
的稳定性，因而对导卫装置的设计、安装及调整要求严格。
（4） 圆孔型对来料尺寸波动适应能力差，容易出耳子，故对调整要求高。
3延伸系数的分配 3.1总的延伸系数μ
()()()4
/1.086.022
2
0t n t t t
t n a d a A A a F F
u π-==∑
=[(1.012×150)2
-0.86×(0.1×1.012×150)2
]/[0.25×3.14×(38×1.012)2
]
=19.68mm
式中：Fo —红坯断面面积，mm2;
Fn —成品于热状态断面面积，mm2;
t a —热胀系数，取t a =1.012； t A —钢坯边长，mm; d t —成品直径，mm;
∴轧制道次数n=19.68
lg lg 1.282
g c g l l m m S =
=12道次
3.2延伸系数的初步分配
分配原则：初轧道次小，以便取出氧化铁皮，保证产品质
量；随后加大，以利用轧件在高温下塑性好，产生大的变形；精轧道次延伸系数小，以保证成品质量及孔型的耐磨性和成品尺寸精度。
将12道次的总延伸系数根据经验（如考虑咬入、摩擦等因素）
具体分配如下： μ1=1.250 μ2= 1.249 μ3=1.287 μ4=1.265 μ5= 1.351 μ6=1.342 μ7=1.324 μ8=1.328 μ9= 1. 281 μ10=1.243 μ11=1.250 μ12=1.221 4各孔型中轧件尺寸的确定 4.1计算各等轴孔的轧件尺寸 1) 各等轴孔轧件的横截面积
12--??=n n n n F F μμ 2 ) 确定各等轴孔尺寸 由圆面积公式F=πR2得：
d=2πFi
各道次的轧件参数列于表（5—1）。
表1 等轴孔轧件尺寸
道次
6 8 10 12 轧件高/宽（mm ） 79.49 59.95 47.50
38.46 轧件面积（mm 2）
4963.07
2822.70
1772.73
1161.5
0 4.2计算平辊出口轧件的断面积
前几个道次轧件表面氧化铁皮较多，摩擦系数较小，影响咬入。根据现场
经验，无孔型轧制时既要防止产生轧件歪扭脱方现象，又要保证轧件在平辊上轧制的稳定性，故平辊出口轧件断面尺寸初步设计如下： 由筱仓公式：
β=1+0.8[2Lc/(Ho+2Bo)][(Ho-h)/Ho] 式中：Lc —平均接触弧长度，
2)
(0h H D L c -=
Ho —轧前轧件平均高度；
h —轧后轧件平均高度； Bo —轧前轧件宽度； D —轧辊直径.
No.1 （第一道次）
来料：Bo ×Ho =151.8×151.8mm 初设：h1=116.00mm;
1Lc =β
c
1=1+0.8[2
×
94.60/(151.80+2
×
151.80)][(151.80-116.00)/151.80]
=1.078
则b1=β
c
1 Bo=1.078×151.80=163.70mm
F1= h1 b1=116.00×163.70=18989.05mm2 校核：（1）Bo/ Ho>0.6~0.7 保证少产生歪扭脱方； （2）h1/ b1<1.2 保证轧制状态稳定。 本道次中：Bo/ Ho=1，h1/ b1=0.7 符合要求
No.2 （第二道次）
来料：B1×H1=116.00×163.70mm
初设：h2=116.00mm;
2c L =
β
c
2=1+0.8[2
×
109.20/(163.70+2
×
116.00)][(163.70-116.00)/163.70]
=1.129
则 b2=β
c
2B1=1.129×116.00=130.92mm
F2= b2h2=130.92×116.00=15187.26mm2 校核： B1/ H1=0.71 h2/ b2=0.89 符合要求 No.3 （第三道次）
来料：B2×H2=116.00×130.92mm
初设：h3=90.00mm;
3c L =
=111.72mm
β3=1+0.8[2
×
111.72/(130.92+2
×
116.00)][(130.92-116.00)/130.92]
=1.056
则 b3=β
c
3B2=1.056×116.00=122.51mm
F3= b3h3=122.61×90.00=11026.00mm2 校核： B2/ H2=0.89 h3/ b3=0.73 符合要求
No.4 （第四道次）
来料：B3×H3=90.00×122.510mm
初设：h4=72.00mm;
4c L =
βc 4=1+0.8[2×
124.11/(122.51+2×
90.00)][(122.51-72.00)/122.51]
=1.271
则 b4=β
c
4B3=1.271×90.00=114.36mm
F4= b4h4=72.00×114.36=8233.75mm2
校核： B3/ H3=0.73 h4/ b4=0.63 符合要求
将前面四道次的出口轧件的有关尺寸列成表格见表5—2
表2 平辊出口轧件尺寸
道次 延伸系数 横截面积2
m m 轧件高度mm 轧件宽度mm 1 1.250 18989.1 116.0 163.70 2 1.249 15187.3 116.0 130.92 3 1.287 11026.0 90.0 122.51 4
1.265
8233.8
72.0
114.36
4.3 椭圆孔型中轧件尺寸的确定
具体方法是两个等轴孔夹一个非等轴孔，以两圆夹一椭为例，根据经验理论确定轧件在椭孔中的延伸系数βt ，轧件在圆孔中的延伸系数βy,来料尺寸为Bi-1×Hi-1,经椭孔后轧件尺寸为hi ×bi,经过下一道次后轧件尺寸为 di+1,则由宽展系数的定义便可求得中间非等轴孔轧件的尺寸hi 、bi ，即：
βt=i i i i h H B b ----11
βy= 11++--i i i
i d b h d
联立（1）（2）得：
bi=
y
t i y t i t i t i d d H B ββββββ---+++--11
111
hi=
y
t i y t i y i y i H B d d ββββββ---+--++11
111
轧件在椭孔中的宽展系数=t β0.5~0.95，在圆孔中是宽展系数为
=
y β0.3~0.4。轧件尺寸偏大时，偏大取值，尺寸较小时，应偏小取值。具体
计算过程如下：
No.5 （第五道次椭圆孔）
来料：B4×H4=72.00×114.36mm 轧件经第六道次后的尺寸为79.49mm;
取：=t β0.5, y β
=0.4
根据公式（ ），（ ）可算得第五道次椭圆后轧件的尺寸： 5720.5114.360.579.490.50.479.4991.9210.50.4b mm
+??创==-
579.490.479.490.4720.40.5114.3674.5210.40.5h mm
+??创==-
校核第六道次圆孔中轧件的充满度δ：
第六道次后轧件的宽度
()655674.52(91.9279.49)0.479.49y
b h b d mm
b =+-?+-?
6679.49180.49k b d mm =+D =+=?为宽展留的余量，取
mm ）
则δ=66/100%
79.49/80.49100%
98.8%95%k b b ??>
符合要求，校核通过。 No.7 （第七道次椭圆孔）
来料：B6×H6=79.49×79.49mm
轧件经第八道次后的尺寸为59.95mm;
取：=t β0.8, y β
=0.4
根据公式（ ），（ ）可算得第七道次椭圆后轧件的尺寸： 779.490.879.490.859.950.80.459.95111.6710.80.4b mm
+??创==-
759.950.459.950.479.490.40.879.4939.2610.40.8h mm
+??创==- 校核第八道次圆孔中轧件的充满度δ：
第八道次后轧件的宽度
()877839.26(111.6759.95)0.459.95y
b h b d mm
b =+-?+-?
8859.95160.95k b d mm =+D =+=?为宽展留的余量，取
mm ）
则δ=88/100%
59.95/60.95100%
98.3%95%k b b ??>
符合要求，校核通过。 No.9（第九道次椭圆孔）
来料：B8×H8=59.95×59.95mm
轧件经第十道次后的尺寸为47.50mm;
取：=t β0.7, y β
=0.4
根据公式（ ），（ ）可算得第九道次椭圆后轧件的尺寸： 959.950.759.950.747.500.70.447.5076.9010.70.4b mm
+??创==-
947.500.447.500.459.950.40.759.9535.7410.40.7h mm
+??创==- 校核第十道次圆孔中轧件的充满度δ：
第
十
道
次
后
轧
件
的
宽度
()10991035.74(76.9047.50)0.447.50y
b h b d mm
b =+-?+-?
101047.50148.50k b d mm =+D =+=?为宽展留的余量，取
mm ）
则δ=1010/100%
47.50/48.50100%
97.9%95%k b b ??>
符合要求，校核通过。
No.11 （第十一道次椭圆孔）
来料：B10×H10=47.50×47.50mm
轧件经第十二道次后的尺寸为38.46mm;
取：=t β0.7, y β
=0.4
根据公式（ ），（ ）可算得第十一道次椭圆后轧件的尺寸： 1147.500.747.500.738.460.70.438.4659.8010.70.4b mm
+??创==-
1138.460.438.460.447.50.40.747.529.9110.40.7h mm
+??创==- 校核第十二道次圆孔中轧件的充满度δ：
第十二道次后轧件的宽度
()1211111229.91(59.8038.46)0.438.45y
b h b d mm
b =+-?+-?
121238.46139.46k b d mm =+D =+=?为宽展留的余量，取
mm ）
则δ=1212/100%
38.45/39.46100%
97.895%k b b ??>
符合要求，校核通过。
4.4各孔型尺寸参数的确定
1精轧孔型设计
1) 成品孔（K1孔）设计 ① 成品孔内径d
d=[d0-(0~1.0) Δ-]×（1.007~1.02）
式中：Δ-─内径允许最大负偏差，mm
按GB715-89,取Δ-=0.35mm
d0─成品内径的公称直径，mm
d=[38－0.8×0.35]×1.0135=38.23mm
② 成品孔内径开口宽度Bk
Bk=[d0+(0.5~1.0)+?]×（1.007~1.02 ） 式中：+?─内径允许最大正偏差，mm
按GB715-89,取+?=0.35
=k B [38+0.8×0.35]×1.0135=38.80mm
③内径开口处圆角R
R 的设计参考值一般为φ10～φ25mm,R=1～1.5mm
φ28～φ40mm,R=2～2.5mm
设计φ38，取R=2mm
④成品孔内径的扩张角R ’
取θ=30o,辊缝s=2mm 则侧角
s R R B arctg
k --=θθ
ρsin 2cos 2
=0
38.80238.23/2cos3018.40238.23/2sin 302arctg -创=创-
∴ρ〈θ符合要求。
∴R ’=)sin(cos 4sin 2ρθρθ--s R =
0000
238.23/2sin 302
4cos18.40sin(3018.40)创-?=22.43 2)成品前孔（K2孔）设计
①成品前孔高度k h =（0.78~0.86）0d =0.82?38=31.16mm ②成品前孔宽度k B =（1.42~1.70）0d =1.6?38=60.80mm ③椭圆圆弧半径R
取辊缝s=3mm,则R=2222
()(31.163)60.8033.074()4(31.163)k k k h s B mm
h s -+-+==-- 验算轧件在K2孔中的充满度δ： 已知
K2
孔中轧件的尺寸为1717
56.8436.60b h mm ? ，
则δ=59.8/60.80=93.5%，充满度太大。取该椭孔中的充满度为0.9， 则k B =59.8/0.9=63.16mm
∴椭圆圆弧半径R=22
(31.163)63.1642.464(31.163)mm
-+=?
1）平辊设计
平辊设计，只需确定辊缝值，其与轧后高度h 一致，在前面轧件尺寸确定时已经计算过。具体见孔型尺寸表5-3 2）椭圆孔尺寸设计
槽口宽：k B =(1.088～1.11)b ， 本设计取 1.099k B b = 孔高：h h k =
辊缝：s=(0.2～0.3)h 本设计取s=0.25h
圆弧半径：
)(4)(2
2s h B s h R k -?+-=
外圆角半径：r=(0.08～0.12)k B
轧件断面积：
sb b s h F +-=
)(32
充满度：
k B b =
δ
则各椭圆孔型的计算尺寸见孔型尺寸表5-3 3）圆孔型设计 孔高：d h k =
槽口宽：
,tan cos 2a s a R
B k -=
015=a ～300
，常取0015,20a a ==本设计取
扩张角：0
30=θ
辊缝：s=(0.10～0.15)d ，本设计取s=0.13d
外圆角半径：r=(0.2～0.3)d , 本设计取 r=0.25d 内圆角半径：R=d/2 轧件面积：98.0(=F ～4)99.02
π
d , 本设计取F =
2
0.9854d p
则圆孔型尺寸见表3
表3 孔型参数尺寸表
道次
孔型
孔高 k h mm
槽口宽 k B
mm 内圆半径R mm 外圆半径r mm
辊缝
s
mm
扩张角 0 充满度
% 1 平辊 116.00 163.70 — —
116.0
0 — — 2 平辊 116.00 130.9
2 — — 116.00
— — 3 平
辊 90.00
122.5
10 — — 90.00
— — 4 平
辊 72.00
114.3
6 — — 72.00
— — 5 椭
圆 74.52
101.0
2 59.62 10.10 18.63
— 91.0 6 圆 79.49 80.83 39.75
19.87
10.33
300 98.8 7 椭圆 39.26 122.73 135.27 12.27 9.82 — 91.0 8 圆 59.95 60.96 29.98 14.99 7.79 300 98.3 9 椭圆 35.74 84.51 73.32 8.45 8.94 — 91.0 10 圆 47.50 48.30 23.75 11.88 6.18 300 97.9 11 椭圆 29.91 63.16 42.46 6.57 7.48 —
91.0
12
圆
38.23
38.80
19.23
9.62
5.00
300 97.7
表4 φ38mm圆钢轧制程序表
架次孔型
形状
延伸
系数
辊
直
径
mm
工作
辊径
mm
出口
速度
m/s
轧件
长度
mm
轧制
温度
o c
压下
量
mm
轧辊
转速
r/mi
n 高
mm
宽
mm
面积
mm2
纯轧
s
间
隔s
1H 平辊116.
00
163.
70
18989
.1
1.25
500 500 1.02 16.2 977 35.8 39.0 15.7 5
2V 平辊116.
00
130.
92
15187
.3
1.24
9
500 500 1.27
20.2
5
965 47.7 48.5 15.9 5
3H 平辊90.0
122.
51
11026
.0
1.28
7
610 610 1.63
27.8
9
959
40.9
2
51.0 17.1 5
4V 平辊72.0
114.
36
8233.
8
1.26
5
610 610 2.07
37.3
4
955
50.5
1
64.8 18.0 5
5H 平椭74.5
2
91.9
2
5137.
41
1.35
1
560
504.
1
2.79
59.8
5
952
39.8
4
105.
7
21.5 5
6V 圆79.4
9
79.4
9
4888.
22
1.34
2
560
498.
5
3.74
62.9
959
12.4
3
143.
3
16.8 5
7H 平椭39.2
6
111.
67
3288.
31
1.32
4
420
390.
6
4.96
93.5
954
40.2
3
242.
5
18.9 5
8V 圆59.9
5
59.9
5
2780.
38
1.32
8
420
373.
6
6.58
110.
58
962
51.7
2
336.
4
16.8 5
9H 平椭35.7
4
76.9
2061.
43
1.28
1
420
393.
2
8.43
149.
14
969
24.2
1
409.
5
17.7 5
10V 圆47.5
47.5
1745.
47
1.
243
420
383.
3
10.4
8
176.
14
982 29.4
522.
2
16.8 5
11H 平椭29.9
1
59.8
1232.
28
1.25
420
399.
4
13.1
249.
50
986
17.5
9
626.
4
19.0 5
12V 圆38.4
6
38.4
6
1144.
31
1.22
1
420
390.
2
16.0
268.
68
998
21.3
4
783.
1
16.8 5
5计算各道的平均单位压力P及轧制力P
（1）各道次平均单位压力
p
由公式：P=
p F (1)
另，由艾克隆德公式
p
=(1+m)(K+uη) (2)
其中， K=（14-0.01t）（1.4+C％+Mn％）
m=（1.6u(RΔh)?-1.2Δh）/(h。+h)
η=0.01(14-0.01t)C
u=(2V(Δh/R) ?)/(h。+h)
其中，K—变形阻力；
m—表示外摩擦对单位轧制压力的影响；
η—粘性系数；
u—平均变形系数；
V—轧辊圆周速度；
b。，b—轧件进入与里开始的宽度；
h。，h—轧件进入与里开始的高度；
R—轧辊的工作直径；
Δh—压下量
t—温度；
C—含碳量；
Mn—含锰量；
20钢的化学成分：
碳 C ：0.17～0.24" 硅 Si：0.17～0.37 锰 Mn：0.35～0.65 硫S ：≤0.035 磷 P ：≤0.035 铬 Cr：≤0.25 镍 Ni：≤0.25 铜Cu：≤0.25
本设计碳C：0.20 锰Mn：0.50
首先对变形抗力的确定，运用相应的公式：
K=（14-0.01t）（ 1.4+C％+Mn％）........ . (3)
有公式(1),(2),(3),并代入数据计算得到各道次平均单位压力。
（2）各道次接触面积F及轧制压力P
计算各道次接触面积：
在前四道是无孔型轧制接触面积为：
?l (4)
F=b
?未变形区长度；
————其中，l=hR
在第五道次为方坯进入椭圆孔型的轧制应用公式：
F=〔byl+0.5（b。+b）l（1-y）〕
式中：y=0.2；x=0.82,1.0，本设计取0.82；K=1.05—1.05本设计取1.03；l=
（R（h。-h））?；
第6、8、10、12道次是椭圆轧件进入圆孔轧制应用公式：
F =0.5（b。+b）l，其中l=（R（h。-h））?；
第7、9、11道次为圆轧件进入椭圆孔型的轧制应用公式：
F=byl+0.5（b+0.45d。）l*0.82；
其中，d。--圆轧件的直径；l=（RΔh）?；
6产品孔型图
本设计代表产品共18道孔型。各道孔型图如下（平辊略）：
第5孔
第6孔
第7孔
第8孔
第9孔
第10孔
第11孔
第12孔
轧钢生产工艺流程 1、棒材生产线工艺流程 钢坯验收→加热→轧制→倍尺剪切→冷却→剪切→检验→包装→计量→入库 (1)钢坯验收〓钢坯质量是关系到成品质量的关键，必须经过检查验收。 ①、钢坯验收程序包括：物卡核对、外形尺寸测量、表面质量检查、记录等。 ②、钢坯验收依据钢坯技术标准和内控技术条件进行，不合格钢坯不得入炉。 (2)、钢坯加热 钢坯加热是热轧生产工艺过程中的重要工序。 ①、钢坯加热的目的 钢坯加热的目的是提高钢的塑性，降低变形抗力，以便于轧制；正确的加热工艺，还可以消除或减轻钢坯内部组织缺陷。钢的加热工艺与钢材质量、轧机产量、能量消耗、轧机寿命等各项技术经济指标有直接关系。 ②、三段连续式加热炉 所谓的三段即：预热段、加热段和均热段。 预热段的作用：利用加热烟气余热对钢坯进行预加热，以节约燃料。（一般预加热到300～450℃） 加热段的作用：对预加热钢坯再加温至1150～1250℃，它是加热炉的主要供热段，决定炉子的加热生产能力。 均热段的作用：减少钢坯内外温差及消除水冷滑道黑印，稳定均匀加热质量。 ③、钢坯加热常见的几种缺陷 a、过热 钢坯在高温长时间加热时，极易产生过热现象。钢坯产生过热现象主要表现在钢的组织晶粒过分长大变为粗晶组织，从而降低晶粒间的结合力，降低钢的可塑性。 过热钢在轧制时易产生拉裂，尤其边角部位。轻微过热时钢材表面产生裂纹，影响钢材表面质量和力学性能。 为了避免产生过热缺陷，必须对加热温度和加热时间进行严格控制。 b、过烧 钢坯在高温长时间加热会变成粗大的结晶组织，同时晶粒边界上的低熔点非金属化合物氧化而使结晶组织遭到破坏，使钢失去应有的强度和塑性，这种现象称为过烧。 过烧钢在轧制时会产生严重的破裂。因此过烧是比过热更为严重的一种加热缺陷。过烧钢除重新冶炼外无法挽救。 避免过烧的办法：合理控制加热温度和炉内氧化气氛，严格执行正确的加热制度和待轧制度，避免温度过高。 c、温度不均 钢坯加热速度过快或轧制机时产量大于加热能力时易产生这种现象。温度不均的钢坯，轧制时轧件尺寸精度难以稳定控制，且易造成轧制事故或设备事故。 避免方法：合理控制炉温和加热速度；做好轧制与加热的联系衔接。 d、氧化烧损 钢坯在室温状态就产生氧化，只是氧化速度较慢而已，随着加热温度的升高氧化速度加快，当钢坯加热到1100—1200℃时，在炉气的作用下进行强烈的氧化而生成氧化铁皮。氧化铁皮的产生，增加了加热烧损，造成成材率指标下降。 减少氧化烧损的措施：合理加热制度并正确操作，控制好炉内气氛。 e、脱碳 钢坯在加热时，表面含碳量减少的现象称脱碳，易脱碳的钢一般是含碳量较高的优质碳素结
目录 摘要 (1) 第一章孔型系统的选择 (1) 1.1箱形孔型系统 (1) 1.2菱-方孔型系统 (1) 1.3椭-方孔型系统 (1) 1.4椭-圆孔型系统 (2) 1.5六角-方孔型系统 (2) 1.6方-椭圆-圆孔型系统 (2) 1.7圆-椭圆-圆孔型系统 (2) 1.8椭圆-立椭圆-椭圆-圆孔型系统 (2) 1.9选择孔型系统 (2) 第二章轧制道次和轧件尺寸计算 (3) 2.1轧制道次的确定和分配 (3) 2.1.1 轧制道次确定 (3) 2.1.2延伸系数分配 (3) 2.2延伸孔型的计算 (3) 2.2.1确定各方形断面尺寸 (3) 2.2.2确定各中间扁轧件的断面尺寸 (4) 第三章精轧孔型的设计 (8) 3.1 成品孔尺寸计算 (8) 3.2成品前椭圆孔型尺寸计算 (8) 3.2椭圆孔前圆孔计算 (9) 第四章延伸孔型的设计 (10) 4.1矩形-方箱孔型 (10) 4.3 六角-方孔型 (11) 4.4 椭圆-方孔型 (12) 4.5椭圆-圆孔型 (13) 总结 (16) 参考文献 (15) 附表 (16)
摘要 型钢是钢铁产品的主要品种之一，广泛运用于农业、交通运输业、制造业和建筑业等行业。型钢孔型设计的好坏直接影响型钢产品的质量和成本，关系到轧机产量和工人的操作条件。因此孔型设计一直被各钢铁厂的轧钢技术人员所重视。但是型钢孔型设计的经验性较强，特别是复杂断面的型钢。 本设计主要对生活生产中常用的简单型钢的生产进行型钢的孔型设计。在设计过程中本设计参考型钢孔型设计的相关资料，按照选择孔型系统到延伸孔和精轧孔型的设计和相关孔型参数计算的顺序进行设计。本设计共分四章对孔型系统设计进行较详细的阐述，其中第一章主要介绍各种孔型系统的主要优缺点，利用其主要应用场合结合本设计的相关要求选择相应的孔型系统。第二章介绍轧制道次的分配和各道次延伸率的确定然后根据成品圆钢的尺寸反推出各道次轧件的尺寸。第三章内容主要介绍精轧孔孔型尺寸计算过程以及各孔型的充满程度。第四章依次计算9道次粗轧过程延伸孔型相关参数的计算和充满程度计算，根据计算结果编写孔型相关参数表，利用CAD绘图软件绘出各孔型图。 关键词：型钢，圆钢，孔型设计，轧制
φ螺纹钢轧制孔型设计 14mm 1、概述 1．1 总述 螺纹钢是热轧带肋钢筋的俗称。螺纹钢其牌号由HRB和牌号的屈服点最小值构成。H、R、B分别为热轧（Hotrolled）、带肋（Ribbed）、钢筋（Bars）三个词的英文首位字母。热轧带肋钢筋分为HRB335（老牌号为20MnSi）、HRB400（老牌号为20MnSiV、20MnSiNb、20Mnti）、HRB500三个牌号。 主要用途：广泛用于房屋、桥梁、道路等土建工程建设。 主要产地：螺纹钢的生产厂家在我国主要分布在华北和东北，华北地区如首钢、唐钢、宣钢、承钢等，东北地区如西林、北台、抚钢等，这两个地区约占螺纹钢总产量50%以上。 螺纹钢与光圆钢筋的区别是表面带有纵肋和横肋，通常带有二道纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋。螺纹钢属于小型型钢钢材，主要用于钢筋混凝土建筑构件的骨架。在使用中要求有一定的机械强度、弯曲变形性能及工艺焊接性能。生产螺纹钢的原料钢坯为经镇静熔炼处理的碳素结构钢 []1 或低合金结构钢，成品钢筋为热轧成形、正火或热轧状态交货。 1．2 种类 螺纹钢常用的分类方法有两种：一是以几何形状分类，根据横肋的截面形状及肋的间距不同进行分类或分型，如英国标准（ＢＳ４４４９）中，将螺纹钢分为Ⅰ型、Ⅱ型。这种分类方式主要反应螺纹钢的握紧性能。二是以性能分类（级），例如我国标准（ＧＢ１４９９）中，按强度级别（屈服点/抗拉强度）将螺纹钢分为３个等级；日本工业标准（ＪＩＳＧ３１１２）中，按综合性能将螺纹钢分为５个种类；英国标准（ＢＳ４４６１）
中，也规定了螺纹钢性能试验的若干等级。此外还可按用途对螺纹钢进行分类，如分为钢筋混凝土用普通钢筋及予应力钢筋混凝土用热处理钢筋[]2 等。 1．3 出口情况 螺纹钢是中型以上建筑构件必须用钢材，我国每年都有一定进口批量。主要生产国和地区为日本、西欧。出口螺纹钢的数量近年有所增长，国内主要出口生产厂家为北京、天津、上海、武汉、四川、辽宁等省市的钢铁企业。输往地区主要为港澳及东南亚地区。 进口螺纹钢的横肋几何形状主要为普通方形螺纹或普通斜方形螺纹。国产螺纹钢的横肋几何形状主要有螺旋形、人字形、月牙形三种。 螺纹钢的定货原则一般是在满足工程设计所需握紧性能要求的基础上， []3 以机械工艺性能或机械强度指标为主。 1．4 规格及外观质量 （１）规格：螺纹钢的规格要求应在进出口贸易合同中列明。一般应包括标准的牌号（种类代号）、钢筋的公称直径、公称重量（质量）、规定长度及上述指标的允差值等各项。我国标准推荐公称直径为８、１０、１２、１６、２０、４０ｍｍ的螺纹钢系列。供货长度分定尺和倍尺二种。我国出口螺纹钢定尺选择范围为６～１２ｍ，日本产螺纹钢定尺选择范围为３.５～１０ｍ。 （２）外观质量：①表面质量。有关标准中对螺纹钢的表面质量作了规定，要求端头应切得平直，表面不得有裂缝、结疤和折迭，不得存在使用上有害的缺陷等；②外形尺寸偏差允许值。螺纹钢的弯曲度及钢筋几何形状的要求在有关标准中作了规定。如我国标准规定，直条钢筋的弯曲度 []4 不大于６ｍｍ/ｍ，总弯曲度不大于钢筋总长度的０.６%。 2、生产状况
材料科学与工程学院 材料成型及控制工程(080203)专业人才培养方案 一、专业简介及培养目标 (1)专业简介：材料成型及控制工程专业创办于2006年，2007年开始招收本科生，从属的材料科学与工程学科是江西省"九五"至"十二五"重点学科，江西省第一、第二批示范硕士点,是学校博士点建设支撑学科单位。经过多年的建设，已形成年龄结构合理、学历层次有序的教学科研队伍，现教研室有专兼职教师12人，江西省学科带头人及骨干教师3人。材料成型及控制工程专业立足于服务钢铁、钨、铜铝等金属材料固态、液态成型领域产业，形成了材料设计与组织性能控制理论及应用的特色研究方向。毕业生就业形势良好，面向南京钢铁、新余钢铁、萍钢、沙钢、江铃、江钨、江铜等大型企业输送了大量优秀毕业生。 (2)专业培养目标：本专业培养具备以钢铁、钨、铜铝等金属为背景的材料成型及控制工程有关的基础知识与应用能力，能够从事与钢铁、钨、铜铝等材料固态及液态成型相关领域的科学研究、技术开发、工艺设计、生产技术管理等方面的工作，适应市场经济发展的富有创新精神和创新意识，具有深厚人文素养的应用型、复合型、技能型的高级工程技术人才。 二、专业培养标准 1．掌握材料成型及控制工程专业及相关领域所需的学科基础知识，具备良好的政治素养、人文素养和科学精神，并能够熟练应用一门外语和计算机。 1.1掌握从事工程技术工作所需的数学、物理知识的能力。 1.2 具备良好的政治素养、人文精神和科学精神, 能够在材料成型实践中理解并遵守材料成型职业道德和规范，履行责任。 1.3熟练掌握一门外语, 具有跨文化交流、竞争和合作能力。 1.4具备利用计算机解决复杂工程问题的能力。 2.具备扎实的材料成型及控制工程专业核心知识、专业技能以及分析、研究、解决复杂的工程实际问题的能力，能承担企业高级工程技术岗位的要求。具有从事与本专业有关的产品与工艺研究、设计、开发和生产组织与管理的能力。 2.1掌握金属材料及其成型理论学科基础知识，具有分析、判断和解决材料学科中的工程问题的能力。 2.2掌握钢铁材料制备基础知识，具有制定钢铁材料生产关键工艺参数的能力。 2.3掌握金属材料固态成型原理、工艺及设备，具有模具设计与开发、设备选型和参数制定的能力。
50万吨全连轧棒材工程 设计方案 2017.10.18
1. 概述 1.1设计依据 本方案是根据甲方的基本要求设计的。甲方技术要求细化后方案将做进一步调整和完善。 1.2主要设计决定 （1）车间设计生产能力为50万t/年。 （2）主要产品为螺纹钢筋和圆钢棒材，其中螺纹钢筋生产规格为10～28mm，圆钢生产规格为16～60.0mm，钢种为普碳钢、优质钢和低合金钢\铝及铝合金1xxx~7xxx系列等。 （3）采用150×150×9000mm连铸坯作为原料。 （4）精轧机采用短应力线高刚度轧机，轧制速度18m/s。 （5）棒材生产线生产工艺分为原料准备、加热、轧制、控制冷却及成品精整等工序，整个轧制工艺采用连续化自动控制。 1.3 主要设计特点及装备水平 （1）坯料全部为连铸坯，一火成材。 （2）全线轧机采用平立交替布置，实现了连续无扭轧制，避免了轧件在轧制过程中的扭转，可有效地减少成品轧件的表面缺陷。 （3）轧线采用微张力和无张力活套轧制，保证产品尺寸精度。 （4）采用控制冷却工艺，可节约能源,改善产品的金相组织，提高产品质量。 （5）采用切分轧制工艺，平衡小规格产品产量。 （6）孔型系统设计采用椭圆-圆孔型系统，轧机导卫系统采用了滚动导卫，可确保轧件的稳定轧制，并可减少轧件的划伤。 （7）轧机主传动采用直流传动系统，技术成熟，运行稳定。 （8）车间采用基础自动化及过程控制两级自动化控制系统。 2 轧钢工艺 2.1 产品大纲及金属平衡 2.1.1 产品大纲 该棒材车间设计规模为年产50万t。 产品品种：圆钢棒材、螺纹钢筋、产品规格：10～60.0mm 其中：圆钢棒材16～60.0mm 螺纹钢筋10～28mm 10～16mm螺纹钢采用切分轧制工艺。 主要钢种：普碳钢、优质碳素钢、低合金钢等、 铝及铝合金1xxx~7xxx系列 交货状态：成捆交货 捆径～300mm 定尺长度 6.0～12.0m 捆重2000～3000kg 执行标准：圆钢GB702-86 螺纹钢GB1499-98
孔型设计：将钢锭或钢坯在连续变化的轧辊孔型中进行轧制，已获得所需的断面形状、尺寸和性能的产品，为此而进行的设计和计算工作孔型设计。 孔型设计的内容：a断面孔型设计。根据原料和成品的断面形状和尺寸及对产品性能的要求，确定孔型系统，轧制道次和各道次的变形量，以及各道次的孔型形状和尺寸b轧辊孔型设计也称配辊。确定孔型在各机架上的分配及其在轧辊上的配置方式，以保证轧件能正常轧制，操作方便，成品质量好和轧机产量高c轧辊辅件设计。即导卫或诱导装置的设计。诱导装置应保证轧件能按照所要求的状态进、出孔型，或者使轧件在孔型以外发生一定的变形，或者对轧件起矫正或翻转作用等。 孔型设计的要求：a保证获得优质产品。所轧产品除断面形状正确和断面尺寸在允许偏差范围之内外，表面应光洁，金属内部的残余应力小，金相组织和力学性能良好。b保证轧机生产率高。轧机的生产率决定轧机的小时产量和作业率。影响轧机小时产量的主要因素是轧制道次数及其在各机架上的分配，对橫列式轧机来说，在一般情况下，轧制道次数愈少愈好。对连轧机来说，则应加大坯重，提高轧速，缩短轧制节奏时间，提高小时产量。影响轧机作业率的主要因素是孔型系统，孔型和轧辊辅件的共用性。c保证产品成本最低。为了降低生产成本，必须降低各种消耗。由于金属消耗在成本中占主要部分，故提高成材率是降低成本的关键。因此，孔型设计应保证轧制过程进行顺利，便于调整、减少切损和降低废品率；在无特殊要求情况下，尽可能按负偏差进行轧制。同时，合理的孔型设计也应保证减少轧辊和电能的消耗d保证劳动条件好。孔型设计时除考虑安全生产外，还应考虑轧制过程易于实现机械化和自动化，轧制稳定，便于调整，轧辊辅件坚固耐用，装卸容易。 各道次变形量的分配：a金属的塑性。大量研究表明，金属的塑性一般/成为限制变形的因素。对于某些合金钢锭，在未被加工前，其塑性较差，因此要求前几次的变形量要小些。b咬入条件。在许多情况下咬人条件是限制道次变形量的主要因素，例如在初轧机、钢坯轧机和型钢轧机的开坯道次，此时轧件温度高，轧件表面常附着氧化铁皮，故摩擦系数较低，所以选择这些道次的变形量时要进行咬人验算。c轧辊强度和电机能力。在轧件很宽而且轧槽切人轧辊很深时（如异型孔型），轧辊强度对道次变形量也起限制作用。在一般情况下轧辊工作直径应不小于辊脖直径，在新建轧机上, 一般电机能力是足够的，仅在老轧机上，电机能力往往限制着道次的变形量。d孔型的磨损。在轧制过程中，由于摩擦力的存在，孔型不断磨损。变形量越大，孔型磨损越快。孔型的磨损直接影响到成品尺寸的精确度和表面粗糙度。同时，孔型的磨损会增加换孔换辊时问，影响轧机产量。成品尺寸的精确度和表面粗糙度主要取决于最后几道，所以成品道次和成品前道次的变形量应取小些。 孔型：由两个或两个以上的轧槽在通过轧辊轴线的平面上所构成的孔洞称为孔型。 孔型的分类：根据孔型的形状、用途及在轧辊上的切削方式可对孔型进行分类。a按孔型形状可以把所有孔型分为简单断面和异型断面两大类。也可按孔型的直观外形分为圆.方.箱.菱.椭圆.六角.扁.工字.轨形以及碟式孔型等。b按用途分类：根据孔型在变形过程中的作用可分为i开坯或延伸孔型,这种孔型的任务是把钢锭或钢坯断面减小。常用孔型有箱型孔.菱形孔.方形孔.椭圆孔.六角孔。ii顶轧或毛坯轧型.任务是在继续减小轧件断面的同时并使轧件断面逐渐成为与成品相似的雏形.iii成品前或精轧前孔型.它是成品孔型前面的一个孔型，是为在成品孔型中轧出合格产品做准备。iv成品或精轧孔型。它是一套孔型系统的最后一个孔型，它的作用是对轧件进行精加工，并使轧件具有成品所要求的断面形状和尺寸c按其在轧辊车上的车削方式分类：i轧辊辊缝s在孔型周边上的称为开口孔型ii轧辊辊缝s在孔型周边之外的称为闭口孔型iii半开(闭)口孔型也称控制孔型。 孔型的组成及各部分作用：a辊缝：s=轧机空转时上下辊环间距和轧辊的弹跳。在轧制过程中除轧件产生塑性变形外，工件机架各部分由于受轧件变形抗力的作用将产生弹性变形。弹性变形由(轧辊的弯曲和径向压缩；牌坊立柱的拉伸：牌坊上下横梁的弯曲；压下螺丝,轴承,轴瓦的压缩)组成，以上弹性变形的总和称为轧辊的弹跳，简称辊跳。作用：为获得精确地断面形状和尺寸，孔型设计必须在轧辊之间留有辊缝，使两个轧槽的深度与辊缝之和等于孔型的总高度。调整辊缝值的大小可以改变孔型尺寸，增大辊缝值可以相对减少轧槽可入深度，提高轧辊强度，增加轧辊的允许重车次数，延长轧辊使用寿命；简化轧机调整，当孔型磨损时，可以用减小辊缝的方式使孔型恢复原来的高度b孔型侧壁斜度：孔型的侧壁对轧辊轴线垂直线倾斜程度。作用：使轧件方便和正确地喂入孔型;使轧件容易脱槽;可调整孔型的充满程度,防止出耳子;轧辊重车时, 可恢复孔型的原来形状及尺寸c孔型的圆角：除特殊要求外，孔型的角部很少用折线一般都做成圆角。作用：i内圆角（槽底圆角），可防止轧件脚步的急剧冷却，可使槽底的应力集中减小，增加轧辊强度；通过改变内圆角可改变孔型实际面积尺寸，从而改变轧件在孔型中的变形量和孔型充满程度，对轧件的局部加工起一定作用ii外圆角（槽口圆角），当轧件进入孔型不正时，外圆角可防止轧件的一侧受辊环切割，及刮铁丝的现象；当轧件在孔型中略有充满时，即出现“耳子”，外圆角可使耳子处避免尖锐的折线，可防止轧机继续轧制时形成折叠；异型孔型，增大外圆角半径可使轧辊的局部应力集中减少，增加轧辊强度d锁口：在闭口孔型中为了控制轧件的断面形状,凹凸轧槽的孔型侧壁需要有部分重合,该重合部分即为锁口。作用：使孔型在调整后仍保持为闭口孔型。在同一孔型中轧制几种厚度或高度差异较大的轧件时,其锁口长度必须大些,以防止轧制较厚或较高的轧件时金属流入辊缝。相邻的两个闭口孔型的锁口一般都是上下交替布置的。
2012版 材料成型及控制工程 Material Processing and Control 一、统编序号：1103 二、专业代码：080302 三、学位、学制：工学学士学位,学制为4年 四、专业简介 材料成型及控制工程专业是国家级特色专业建设点和辽宁省示范性专业，专业依托的二级学科“材料加工工程”为国家重点学科。本专业拥有轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，是材料电磁过程研究教育部重点实验室的依托学科之一。材料成型及控制工程专业的教学内容和研究方向涵盖固态成形、液态成形、半固态成形及液固成形一体化等先进成形方式，具有在学科交叉点开展前沿领域研究的优势和承担综合性大规模开发项目的能力。目前已经初步形成了教学和科研水平高、实验设备先进、师资力量雄厚、学术水平高，能培养高层次人才的集教学、科研及研究生培养为一体的基地本专业2009年被评为国家级特色专业建设点。 五、培养目标及专业范围 本专业主要培养兼备材料成形和过程自动控制理论及应用的复合型的高级专门人才。本专业培养的人才应既有坚实的理论基础，又有较强的实践能力，能在材料成形领域技术的进步和发展方面进行创造性的工作。同时，掌握一定的人文社科、经济管理和环境工程等方面的知识，具有较强的社会责任感和宽广的知识面。本专业的毕业生能从事材料成形领域的科学研究、技术开发、设计和生产管理等工作。 六、毕业生应获得知识和能力 本专业培养的学生应具有坚实的自然科学、人文社会科学和工程技术基础，受到较为系统的工程实践和研究能力的训练，掌握材料成形力学和物理冶金基础、材料成形工艺、设备和自动化等方面的专门知识，具有较强的计算机应用能力并熟练掌握一门外语。本专业的毕业生应具有良好的综合素质和较强的创新能力和开拓能力。 七、课程设置及学时分配比例
附件1 ：软件设计参考资料 热轧棒材、线材孔型设计、模拟轧钢计算机软件 简介： 热轧圆钢、线材、孔型设计、模拟轧钢计算机软件是在实际孔型设计经验和满足实际轧 钢操作要求的基础上开发的轧钢专业软件，该软件用于热轧圆钢、线材的孔型设计、指导操作和教学演示，可以提高孔型设计效率和孔型设计质量，在线指导轧钢工合理调整轧机，提高产品的尺寸精度，便于技术人员和轧钢操作人员加强对孔型设计、轧制过程、轧件变形规律的理解，是轧钢技术人员、操作人员理想的孔型设计、模拟轧钢计算机软件。 主要功能： 1.图形显示孔型设计过程
2.自动显示选用孔型图形及数据 3.使用点击鼠标的方式进行孔型设计和修改 4.孔型设计与修改时动态调整各项参数的计算 5.孔型设计过程中校核温度对孔型设计的影响 6.孔型设计过程中校核钢种对孔型设计的影响 7.孔型设计过程中校核辊径对孔型设计的影响 8.根据实际生产过程中轧件的变形情况，在设计过程中修改计算参数，使计算 的轧件宽度与实际轧件宽度一致 9.根据实际生产过程中温度对轧件变形的影响，修改计算参数，使计算的轧件 宽度与实际轧件宽度一致 10.根据实际生产过程中辊径对轧件变形的影响，修改计算参数，使计算的轧件 宽度与实际轧件宽度一致 11.根据实际生产过程中钢种对轧件变形的影响，修改计算参数，使计算的轧件 宽度与实际轧件宽度一致 12.利用图形演示轧件在调整孔型高度的情况下，轧件变形及力能参数的变化 13.模拟轧制过程中，孔型高度调整对各架轧机孔型中轧件变形及力能参数的影 响 14.在不同温度的设定下，模拟轧制过程中，孔型高度调整对各架轧机孔型中轧 件变形及力能参数的影响 15.在不同辊径的设定下，模拟轧制过程中，孔型高度调整对各架轧机孔型中轧 件变形及力能参数的影响 16.在不同钢种的设定下，模拟轧制过程中，孔型高度调整对各架轧机孔型中轧 件变形及力能参数的影响 17.通过输入实际生产过程中，各道次孔型高度和成品高度、宽度，自动修正计 算参数，适应生产过程中轧件的变形规律，计算轧件变形和力能参数，并进行轧制过程中轧机调整的模拟 18.保存孔型设计、孔型修改的数据 19.绘制孔型图和孔型变形参数和力能参数计算表
学号： 课程设计 课程型钢孔型设计 同组学生 院别机械工程学院 专业班级10材控2班 指导教师刘建 二0一三年十一月 目录
摘要 第一章绪论.........................................................................................................- 1 - 1.1 孔型及其分类............................................................................................... - 1 - 1.2 孔型的组成及各部分的作用....................................................................... - 2 - 第二章轧制道次的确定与孔型系统的选择.....................................................- 4 - 2.1设计目的和任务............................................................................................ - 4 - 2.2设计内容的方坯轧制成................................................................................ - 4 - 2.3轧制道次的确定............................................................................................ - 4 - 2.4孔型系统的选择............................................................................................ - 4 - 第三章轧件断面尺寸的确定.............................................................................- 5 - 3.1 精轧孔型的设计........................................................................................... - 5 - 3.2 确定各中间扁轧件的断面尺寸................................................................... - 6 - 3.3孔型尺寸- 10 - (16) 参考文献............................................................................................................ - 17 -
2、轧钢工艺 2.1 产品大纲及金属平衡 2.1.1 产品大纲 本车间设计为2条年产量80万吨的高速线材生产线。 主要产品规格为： 圆钢： Φ5.0—Φ20mm 光面线材 螺纹钢： Φ6.0—Φ18mm 螺纹钢筋 生产钢种为：普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、锚螺钢、合金钢、不锈钢、 轴承钢等。 按品种规格和钢种分类的产品大纲见表2—1、2—2。 产 品 大 纲 表 2—1 产 品 大 纲 表 2—2 序号 产品规格范围 年产量（t ） 比例（%） 序号 钢种 代表钢号 年产量（t ） 比例（%） 1 普通碳素结构钢 Q235 400000 25 2 优质碳素结构钢 45# 80# 480000 30 3 焊条钢 320000 20 4 弹簧钢 60Mn 60Si 2Mn 64000 4 5 合金结构钢 40Gr 160000 10 6 冷镦优质钢 ML25—ML45 80000 10 7 不锈钢 8000 0.5 8 轴承钢 8000 0.5 7 合计（t ） 1600000 100 8 比例（%） 100
1 ф5－ф5.5 160000 10 2 ф6.0—ф9 400000 25 3 ф10—ф13 720000 45 4 ф14—ф18 240000 15 5 ф20 80000 5 合计100 2.1.2 产品质量及标准 （1）产品交货状态： 均以盘卷状态交货 （2）产品执行标准 —GB/T14981-94热轧盘条尺寸、外形、重量及允许偏差 —GB700-88碳素结构钢 —GB/T699-1999优质碳素结构钢技术条件 —GB6478-86冷镦钢技术条件 —GB/T3077-1999合金结构钢技术条件 —GB1222-84弹簧钢 2.1.3 原料 车间所用原料为连铸坯，全部由潍钢炼钢供给，钢坯规格尺寸为：150×150×12000mm,净重为2075kg，最小坯料长度为8000mm。 坯料应满足国家标准YB2011—83中规定和YB/T004—91中规定的内容。 连铸坯年需要量为166.4万吨。 2.1.4 金属平衡 车间原料用量为166.4万吨，成品量为160万吨，成材率为96%,金属平衡见表2—2。 车间金属平衡表表2-3 产品炉内烧损及二次氧化切损及轧废 原料量(t) 数量所占数量所占数量所占
带肋钢筋五切分轧制孔型设计原理 吴立红 摘要：介绍了津西特钢螺纹钢厂切分轧制孔型设计原理，包括孔型系统的选择、工艺件的设计、生产过程中出现的问题分析。五切分轧制工艺技术的成功应用，将φ12带肋钢筋产量明显提高，同时吨钢综合能耗也大幅度降低。 关键词：棒材切分轧制；孔型设计；应用效果 1 车间生产工艺简介 津西特钢螺纹钢厂二线全轧线共有18架轧机，分粗轧、中轧及精轧机组，全部为无牌坊短应力线轧机，平立交替布置。整个轧线采用全连轧，1#—12#轧机采用微张力控制，在精轧各架轧机之间均设置活套，实现无张力轧制。在中精轧后各设置水冷装置，实现控轧控冷轧制。 2 五切分工艺 2.1 孔型系统设计 五切分轧制特点：①变形严重不均匀性。切分楔处的压下量远大于其它部位；②切分变形延伸系数小；在切分孔中轧制时，槽底比切分楔处的压下量较大，且金属由于切分楔处宽展方向的水平分力较大，属强迫宽展，故整体延伸比宽展较小；③五切分轧制时，在预切和切分孔型中，按宽展方式轧件可分为左、中、右三部分，且两边为强迫宽展，轧件中部属限制宽展。因此，压下量相同情况下，轧件中部比两边的延伸较大。为保轧制稳定，切分后各根轧件面积必须相等或相差极小；④切分楔角的设计要合理，过大会切不开，过小会使切分轮受到过大的夹持力，使其负荷加大；切分带厚度应与辊缝相近，且留有一定的宽展量。 2.2 五切分轧制设计原理 五切分轧制技术源于两个三切分，其原理是在精轧机将来料轧制成扁坯后，再利用特殊孔型的轧辊和相配套的导卫，把扁坯加工成五个面积相同且并联的轧件，最后在切分道次上将其切分为面积相同且独立的轧件。五切分的关键是：要保证切分带的表面质量；在成品上切分带处不能有折叠；切分的速度与轧制速度一致[1]。 2.3 五切分孔型系统 五切分的关键是设计精轧区的孔型系统。我厂经多次与实际生产工艺过程结合，确定了K7～K3 采用平孔一平孔一立箱孔一预切孔一切分孔，同时为合理分配各道次参数，达到切分轧制孔型最大限度共用，减少改规格换辊架次。 孔型设计的关键如下： （1）K7、K6 为平孔。K7为平辊主要是用于将来料压扁。其充分利用了自由宽展、压下量大的特点，降低了K6磨损速度，避免料型沿宽度方向上厚度不均，导致成品中线过长。 （2）K5 为立箱孔，其主要对13架料型进行规矩，压下量较小，延伸系数一般在1.08～1.13。通过对K5 轧机的辊缝调整，使K4轧件为尺寸、形状均合格的扁矩形，保证预切后得到面积均匀的五线。 （3）K4 为预切分孔，此道次延伸系数为1.26 ～1.33，考虑其稳定性，中间三线比两侧略大，一般为1.5% ～2.2%。切分楔处远大于槽底处的压下系数，两楔间距过小，造成预切分楔磨损严重；过大，会造成切分孔的切分尖磨损过快，易导致炸槽，一般为5～7.6 mm。预切分楔角度一般为68°～76°，其间距比K3小0.1～0.3，切分楔过渡圆弧半径一般为1.4 ～1.7mm。 （4）K3 为切分孔，主要是对轧件的料型和切分带进行规整、加工，为五线切分做好准备。其延伸系数为1.15～1.26。选择中间三线比两边线的截面积大0.6%～1.0%，切分带厚度
内蒙古科技大学 本科生毕业设计说明书 题目：设计年产量为56万吨的棒 材厂车间，计算产品为Φ 32mm的螺纹钢，占年产 量的9%
年产量为56万吨棒材生产车间，设计产品Φ32mm螺纹钢， 占年产量的9% 摘要 近年来，随着钢铁工业的蓬勃发展，对钢铁产品的需求逐年加大，为棒材带来生机和新的挑战。棒材作为小型材的重要组成部分，在我国的钢铁生产占有着极其重要的位置。在棒材生产线过程中，我国已掌握切分轧制技术并实行生产，对于传统的孔型中轧制技术尤为成熟，特别是控制轧制、控制冷却的技术的应用，保证了棒材的质量。轧制能耗一直是影响轧制产品成本的一个主要因素，在轧制过程中要降低不合格率，实行轧制过程中的全程跟踪和管理。 本设计是在包头建立一个56万吨的中型棒材厂，主要生产Φ12～Φ40mm的圆钢和螺纹钢。代表产品为Φ32mm的螺纹钢，其产量为年产量的9%。产品质量执行国家标准。主要包括产品方案的制定、孔型设计、主辅设备的选择、生产能力的计算、车间平面布置、主要经济技术指标等内容。 关键词：螺纹钢；孔型设计；车间布置；强度校核；设备
A bar plant of 560,000 tons production capacity ,design produanction Φ32mm thread steel，accounting for 9% of annual output Abstract In recent years,it brings vital forces and new challenge for rods as the viorous development of on iron and industry and great demand for iron and steel products year by year. Rods as a important part of small profile account for very important position on the steel industry in china. In the process of manufacturing the rods and bars and wire stock, slit rolling technology and implementation of production based on this technology is mastered in domestics, and the traditional method of rolling pass in the technique is more mature, particular in controlled rolling, controlled cooling technology to ensure the quality of rods and bars. Rolling energy consumption is a major factor to decide the rolling production cost, while to reduce the productive rate of unqualified products and implement the track and management in the whole process. The design is to establish a medium-sized rods and bars plant capability of 560,000tons,which produces round steels and thread steel bars with diameter Φ12～Φ40mm.Its representative produce thread steel bars with diameterΦ32,whose output is 9% of the annual output.The quality of product follows and executes national standard. Mainly include the product scheme of designing, the pass design, the choice of main equipment, calculation of production capacity,the plant layout and main economic and technology indicators. Keywords: Thread steels; Pass design; Facility layout; Strength check; equipment.
孔型设计 本设计以φ28mm圆钢为代表产品进行设计。 1 孔型系统的选择 圆钢孔型系统一般由延伸孔型系统和精轧孔型系统两部分组成。延伸孔型的作用是压缩轧件断面，为成品孔型系统提供合适的红坯。它对钢材轧制的产量、质量有很大的影响，但对产品最后的形状尺寸影响不大。常用的延伸孔型系统一般有箱形、菱—方、菱—菱、椭—方、六角—方、椭圆—圆、椭圆—立椭圆等；精轧孔型系统一般是方—椭圆—螺或圆—椭圆—螺孔型。 本设计采用无孔型和椭圆—圆孔型系统。 1.1无孔型轧制法 优点： （1）由于轧辊无孔型，改轧产品时，可通过调节辊缝改变压下规程。因此，换辊、换孔型的次数减少了，提高了轧机作业率。 （2）由于轧辊不刻轧槽，轧辊辊身能充分利用；由于轧件变形均匀，轧辊磨损量少且均匀，轧辊寿命提高了2~4倍。 （3）轧辊车削量少且车削简单，节省了车削工时，可减少轧辊加工车床。 （4）由于轧件是在平辊上轧制，所以不会出现耳子、充不满、孔型错位等孔型轧制中的缺陷。 （5）轧件沿宽度方向压下均匀，故使轧件两端的舌头、鱼尾区域短，切头、切尾小，成材率高。 （6）由于减小了孔型侧壁的限制作用，沿宽度方向变形均匀，因此降低了变形抗力，故可节约电耗7%。 1.2椭圆—圆孔型系统 优点： （1）孔型形状能使轧件从一种断面平滑的过渡到另一种断面，从而避免由于剧烈不均匀变形而产生的局部应力。 （2）孔型中轧出的轧件断面圆滑无棱、冷却均匀，从而消除了因断面温度分布不均而引起轧制裂纹的因素。 （3）孔型形状有利于去除轧件表面氧化铁皮，改善轧件的表面质量。 （4）需要时可在延伸孔型中生产成品圆钢，从而减少换辊。 缺点： （1）延伸系数小。通常延伸系数不超过1.30~1.40，使轧制道次增加。 （2）变形不太均匀，但比椭圆—方孔型要好一些。 （3）轧件在圆孔型中稳定性差，需要借助于导卫装置来提高轧件在孔型中的稳定性，因而对导卫装置的设计、安装及调整要求严格。 （4）圆孔型对来料尺寸波动适应能力差，容易出耳子，故对调整要求高。
学号：200706020228 H EBEI United U NIVERSITY 课程设计说明书 Curriculum D ESIGN 设计题目：设计年产350万吨2230热轧带钢压下规程设计 学生姓名：刘森 专业班级：07轧2班 学院：冶金与能源学院 指导教师：赵丹老师 2011年03月10日
1轧钢机选择 (3) 1.1轧钢机选择的原则 (3) 1.2坯料尺寸 (5) 1.3压下制度 (5) 1.4校核咬入能力 (7) 1.5轧钢机机架布置及数目的确定 (7) 1.5.1 粗轧前立轧机（E1、E2） (8) 1.5.2 四辊第一粗轧机（R1） (8) 1.5.3 四辊第二粗轧机（R2） (8) 1.5.4精轧前立轧机（FE） (9) 1.5.5精轧机组（F1～F7） (9) 2 轧制工艺计算 (10) 2.1 确定各道次的轧制速度 (10) 2.2 确定轧件在各道次中的轧制时间 (11) 2.3 轧制图表 (11) 2.4 轧制温度的确定 (12) 2.5 各道的变形抗力 (12) 2.6 计算各道的传动力矩 (15) 2.7 轧辊辊缝和转速的设定 (17)
1.1轧钢机选择的原则 轧钢机是完成金属轧制变形的主要设备，是代表车间生产技术水平、区别于其它车间类型的关键。因此，轧钢车间选择的是否合理对车间生产具有非常重要的作用。 轧钢机选择的主要依据是：车间生产的钢材的钢种，成品品种和规格，生产规模的大小以及由此而确定的产品生产工艺过程。对轧钢车间工艺设计而言，轧钢机选择的内容是：确定轧机的结构型式，确定其主要参数，选用轧机机架数即布置形式。 在选择轧钢机时，一般要注意，考虑下列原则： (1) 在满足产品方案的前提下，使轧机组成合理，布置紧凑； (2) 有较高的生产率和设备利用系数； (3) 保证获得良好的产品，并考虑到生产新产品的可能； (4) 有利于轧机的机械化，自动化的实现，有助于工人的劳动条件改善； (5) 轧机结构型式先进合理，制造容易，操作简单，维修方便； (6) 备品备件更换容易，并利于实现备品备件的标准化； (7) 有良好的综合经济技术指标。 目前，由于机械制造业的发展，轧钢生产的日益进步，现在的主要轧机除去一些特殊用途外，基本上都已经趋于系列化，标准化了。为我们选用轧机进行生产提供了方便的条件。 当今新型热带轧机主要有：CVC轧机、HC轧机、PC轧机等。 1.CVC（Continuously Variable Crown）轧机 近年来采用的CVC轧机是德国技术和其他国家专利的结合物，它被世界各国认为是一个能对辊型连续调整的理想设备。CVC辊和弯辊装置配合使用可以 。CVC精轧机组的配置一般是，前几架采用CVC辊控制凸调节辊缝达600m 度，后几架采用CVC辊主要控制平直度。 CVC的基本原理是：将工作辊身沿轴线方向一半削成凹辊型，另一半削成凸辊型，整个辊身成S型或花瓶式轧辊，并将上下工作辊对称布置，通过轴向对称分别移动上下工作辊。如图2所示。
棒材孔型设计系统软件说明书V1.0 作者：周浩 雷明 二零一七年五月 江苏·常州
目录 第1章绪论 (3) 1.1概述 (3) 1.2 软件功能概述 (3) 1.3 运行环境 (4) 1.4 用户界面 (4) 第2 章孔型设计 (6) 2.1 箱型孔设计 (6) 2.2 椭圆-圆孔设计 (12) 2.3 绘图模式 (17) 第3章力能参数校核 (19) 3.1 力能参数计算 (19) 3.2 力能参数导出 (20)
棒材孔型设计系统软件说明书V1.0 第1章绪论 1.1概述 棒材孔型设计系统软件是在实际孔型设计、生产调试经验和满足轧制操作要求的基础上开发的轧钢专业软件。软件适用于热轧圆钢、线材以及热轧方坯的孔型设计、教学培训、指导操作等。 本软件可以提高成套孔型设计系统效率以及孔型设计质量，通过输入坯料尺寸，校合咬入条件和稳定轧制条件，计算出固定架次条件下所能轧制最小规格，根据最小规格计算出固定架次和来料情况下所能轧制规格范围，只需在成品架次输入所需成品热态尺寸，软件会自动分配各道次延伸进行孔型设计，操作十分简便。 本软件采用VB6.0语言编写，程序界面友好，操作简单。智能化孔型设计，符合轧钢技术人员、生产操作人员实际应用需求，易于掌握。 1.2 软件功能概述 图形实时显示孔型设计过程 图形实时显示孔型充满清况 鼠标点击对孔型参数进行调整 计算固定架次和来料轧制的最小尺寸及成品调整范围 多架次联动进行孔型设计 根据成品尺寸逆轧向调整成品尺寸 根据成品热态尺寸自动设计成品孔型 保存孔型设计 导入保存图纸 导出轧制表
图纸打印及标题输入 单孔型绘图设计以及料形面积、孔型充满度计算 力能参数校核及导出 1.3 运行环境 硬件环境:CPU：PⅢ 内存：256M 硬盘：20G 软件环境:Windows98以上版本。 1.4 用户界面 用户界面分为3部分，椭圆圆孔型设计、箱型孔设计、绘图设计。程序主界面为椭圆圆孔型设计，使用右键菜单可在各个设计条件下来回切换，各项设计数据不会更改，操作方便。 图1.1 椭圆圆孔型设计界面
抚顺特殊钢公司合金钢连轧工艺及孔型设计 孙玉铁张久强马磊 摘要：概述了抚顺特殊钢公司的连轧合金钢产品品种结构，主导产品—优质碳素钢，齿轮钢，弹簧钢和轴承钢的轧制程序和产品的孔型设计。关键词：连轧工艺孔型合金钢棒材 Alloy Steel Continuous Rolling Process and Pass Design at Fushun Special Steel Co Ltd Sun Yutie， Zhang Jiuqiang and Ma Lei (Fushun Special Steel Co Ltd, Fushun 113001) Abstract：The continuous rolled alloy steel product structure, main product-quality cabon structure steel, gear steel, spring steel and bearing steel rolling program diagram and product pass design are presented in this paper. Material Index：Continuous Rolling Process, Pass, Alloy Steel Rod▲ 抚顺特殊钢有限公司从意大利德兴(TECHINT)集团引进了24架POMINI“红圈”轧机组成的合金钢连轧生产线，它包括主轧线全套主体设备、工艺布局、合金钢产品生产工艺技术及其主导产品轧辊孔型设计。这条合金钢连轧生产线，是我国特殊钢老厂改造的重点工程项目，与合金钢连铸相适应，轧制线实现了无扭、无(微)张力轧制，并具备了合金钢轧制过程中的控轧、控冷，达到了国际先进水平。该生产线已投入生产运行近2年，提供给用户优质合金钢7个钢类30多个品种规格的钢材约20万t，已成为我国特殊钢老厂改造的样板工程项目。 这条合金钢全连轧生产线，为了适应抚顺特殊钢生产的产品品种，从特殊钢轧制的工艺学方面在选择工厂的设备装备、设备的工艺布局、监控及调控设备设施等与所采用的轧制工艺制度、程序、孔型系统的选择、轧制温度及轧制速度都是密切相关的。由工艺学限制所完成的轧制工艺设计，既能保证轧制钢种的自身结构和特性，并能实现在轧制过程控制的条件下的转变，从而获得新的所需要的组织结构和性能。充分体现了这条特殊钢连轧生产线的适应性、合理性、灵活性。 1 合金钢连轧生产工艺 1.1 初轧工艺 连轧工艺平面布置图见参考文献［1］。200mm×200mm×5.0m的连