型钢轧制操作学习培训孔型设计基础知识课件.pptx
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1、型钢轧制操作型钢轧制操作孔型设计孔型设计基础知识基础知识从项目一我们知道,型钢的产品很多,特别是型钢产品的横断面形状非常多。我们知道产品的形状可以通过对原料进行车削加工、模型铸造、挤压、弯曲和焊接等很多方式得到。那么,型钢生产中,各种型钢的产品形状是如何得到的呢?通过生产现场观察我们可以看出,型钢轧制生产中原料是通过一系列的孔型轧制生产出来的。孔型是什么形状则型钢的横断面就是什么形状,或者说孔型决定着型钢的产品形状。孔型设计基本知识延伸孔型设计成品孔型设计任务一孔型设计基本知识孔型设计基本知识将钢锭或钢坯在连续变化的轧辊孔型中进行轧制,以获得所需要的断面形状、尺寸和性能的产品,为此而进行的设计
2、和计算工作称为孔型设计。包括孔型设计的相关概念、孔型构成、孔型在轧辊的配置原则等内容。学习目标学习目标 掌握孔型构成及其作用。了解孔型设计的内容与步骤。理解孔型在轧辊的配置。任务描述任务描述 从孔型设计的基本知识出发,逐步分析孔型设计的构成及孔型在轧辊上配置的方法和原因。深刻理解孔型,对生产中孔型的调整和产品尺寸缺陷有指导意义。一、孔型的概念及分类1.孔型的概念(1)轧槽 指轧辊上用来轧制工件的工作部分。(2)轧制面 指通过两个以上轧辊轴线的垂直平面,即轧辊出口处的垂直平面。(3)孔型 指两个或两个以上轧槽在轧制面上所形成的孔。2.孔型分类(1)按断面形状分类 分为:简单断面(如方、圆、扁等)
3、和复杂断面(如工字形、槽形、轨形等)两大类。孔型的直观外形:圆、方、箱、菱、六角、扁、工字、轨形及蝶式孔型等。(2)按用途分类 根据孔型在变形中的作用分为:一、孔型的概念及分类(2)按用途分类a.开坯或延伸孔型:把钢锭或钢坯的断面缩小,专门用于减小轧件断b.预轧或毛轧孔型:缩小轧件断面同时使轧件断面逐渐成为与成品相似的雏形。c.成品前或精轧前孔型:为成品孔型中轧出合乎要求的成品作准备。d.成品或精轧孔型:一套孔型系统的最后一个孔型。(3)按孔型在轧辊上的切槽方法分类 开口孔:轧辊的辊缝在孔型周边上。闭口孔:轧辊的辊缝在周边外。半闭口孔:控制孔内轧件腿部用,又称为控制孔型,轧辊的辊缝靠近底部或顶
4、部。二、孔型设计的内容和程序1.孔型设计的内容(1)断面孔型设计 根据原料和成品的断面形状、尺寸及产品性能要求,确定出连续变形的方式、道次和各个道次的变形量,以及为完成变形过程所需的孔型形状和尺寸。(2)轧辊孔型设计 根据断面孔型设计的结果,确定孔型在每个机架上的分配方式(即孔型配置),保证轧件能正常轧制、操作方便,并且轧制周期最短,成品质量好和轧机的生产能力高。(3)轧辊的辅件设计 包括道卫或诱导装置的设计;保证轧件能顺利出入孔型,或者使轧件在孔型外发生一定的变形、矫直和翻钢作用所需要的辅助装置的设计和计算。二、孔型设计的内容和程序2.孔型设计的要求孔型设计是型钢生产中一项十分重要的工作,它
5、直接影响成品质量、轧机生产能力、产品成本、劳动条件和劳动强度。优质、高产 使轧件尺寸形状符合技术要求,质量好,产量高。低消耗 使轧制功率、金属消耗、轧辊消耗等各种消耗最少。尽可能减少孔型各个部分的不均匀变形,以获得轧件具有最小内应力。操作方便、安全而且尽可能使轧制过程机械化、自动化或减轻工人的体力劳动。使换辊时间少,调整时间少,轧制过程稳定,作业率高。二、孔型设计的内容和程序3.孔型设计的程序(1)了解产品的技术条件断面形状、尺寸、允许偏差 产品表面质量、金相组织和性能(2)了解原料条件已有的钢锭或钢坯的形状和尺寸(3)了解轧机的性能及其他设备条件轧机布置、机架数目、辊径、辊身长度等(4)选择
6、合理的孔型系统对比各系统优缺点找出最优方案(5)总轧制道次数的确定轧制道次应取整数,具体取奇数或偶数取决于轧机的布置。平均延伸系数平是根据经验或同类轧机用类比法选取的。二、孔型设计的内容和程序(6)各道次变形量的分配与金属的塑性、咬入条件、轧辊强度和电机能力、孔型的磨损均有关。变形系数:在轧制初期,咬入条件成为限制因素;随后达到最大值;然后轧辊强度和电机能力成为限制因素,变形系数减小;最后,为减小孔型磨损,变形系数减小。对于具体生产条件作具体分析,如在连轧机上轧制时,由于轧制速度高,温度变化小,各道的延伸系数可取成相等或近似相等。二、孔型设计的内容和程序(7)确定轧件的断面形状和尺寸根据各道次
7、的延伸系数确定各道次的横断面积,然后按照轧件的横断面积及其变形关系确定轧件的断面形状和尺寸。(8)确定孔型的形状和尺寸根据轧件的断面形状和尺寸确定孔型的断面形状和尺寸。(9)绘制配辊图把设计的孔型按一定规则配置在轧辊上,并绘制配辊图。(10)进行必要的校核对咬入条件、轧辊强度和电机能力等进行校核。(11)轧辊辅件设计根据孔型图和配辊图设计导卫、围盘检测样板等辅件并构图。三、孔型各部分的名称及功用1.孔型各部分名称2.孔型各部分的功用(1)辊缝s实际轧钢时两辊环间的间距称为辊缝。作用:辊缝的存在,可防止轧辊直接接触而发生磨损和避免因此而消耗的能量增加,同时在生产过程中由于孔型逐渐磨损或其他原因使
8、轧机有调整的可能性。b1、B1孔型槽底和槽口宽度;h孔型高度;y孔型侧壁斜度;r1、r3孔型槽底、槽口圆角半径;b轧件宽度;s辊缝三、孔型各部分的名称及功用2.孔型各部分的功用(2)孔型侧壁斜度y垂直的侧壁是没有的,用侧壁和轧辊轴线的垂直夹角表示。y=tg作用:形成喇叭口引导轧件进入孔型,出轧槽不易缠辊。重车时轧辊的车削量与孔型侧壁斜度的关系:侧壁倾角?越大,当a相同时,为恢复孔型所需要的车削量DD越小。三、孔型各部分的名称及功用(3)孔型的圆角在孔型的各个过渡部分和辊环部分都采用的圆弧连接作用:内圆角:减少角部温降而引起磨损和角部开裂;减少角部应力集中,增加轧辊强度;调整孔型实际面积和尺寸,
9、改变宽展量和充满度。外圆角:咬入不正时,防止轧件一侧受辊环切割,即辊环刮铁丝,出现表面缺陷;当轧件在孔型中略有过充满时,即出现耳子时,防止耳子处出现尖锐折线,防止轧件继续轧制时形成折叠。(4)辊环隔开相邻两个轧槽的轧辊凸缘叫做辊环作用:辊环有中间辊环和端辊环。辊身两端的辊环可防止氧化铁皮落入轧辊轴承,而中间辊环主要起分开孔型的作用。(5)锁口即闭口孔中用来隔开孔型与辊缝的两轧辊间的缝隙t作用:控制轧件断面形状,便于闭口孔型调整。相邻孔型锁口位置四、孔型在轧辊上的配置在孔型系统及各个孔型尺寸确定后,还要合理地将孔型分配到各个轧机的轧辊上。配辊要合理,以便使轧辊操作方便,保证产品质量和产量,并使轧
10、辊得到充分利用。1.孔型在轧辊上的配置原则(1)孔型应顺轧制顺序排列,以便于操作。特殊情况下,把切槽深的放两边,浅的放中间(2)正确地确定备用孔数。(3)为便于调整,成品孔应单独配置在成品机架的一个轧制线上。(4)咬入条件不好的孔型或操作困难的道次应尽量配置在下轧制线上。(5)正确的辊环宽度。在配置辊环宽度时,应同时考虑轧辊强度、安装和调整轧辊辅件(导卫等)的操作条件。四、孔型在轧辊上的配置2.轧辊直径及其车削系数轧辊在使用过程中由于磨损要经过多次重车,轧辊直径将由新辊的Dmax减小到Dmin,因此型钢轧机的大小不能用轧辊的实际直径来表示,而是用传动轧辊的齿轮中心距或其节圆直径尺寸D0来表示,
11、D0称为名义直径。四、孔型在轧辊上的配置轧辊的车削系数:当最大轧辊直径时的连接轴倾角与最小轧辊直径时的连接轴倾角相等时有:联立:在配置孔型或在画配辊图时,是以轧辊的最大中心距D 为依据的,D 称为轧辊的原始中心距:当轧件充满孔型时,直径尺寸满足:H 孔型的平均高度;F孔型的面积;B孔型的宽度。四、孔型在轧辊上的配置3.轧辊的“上压力”与“下压力”在实际工作中,尽管使用工作直径相同的轧辊直径进行轧制,但由于一系列因素的影响,轧件离开轧辊后并不能直线前进,仍然经常发生上翘或下弯,甚至会造成一些事故。其原因一般有:轧件变形不均匀;轧件温度不均匀;导卫装置或横梁安装不正确;孔型侧壁斜度小;孔型的磨损等
12、。为控制轧件前进的方向,人为地采用工作直径不等的轧辊进行轧制,以造成一定的速度差来抵消上述因素的影响,使轧件按一个固定的方向前进。四、孔型在轧辊上的配置3.轧辊的“上压力”与“下压力”“上压力”轧制:上轧槽轧辊的工作直径大于下轧槽轧辊的工作直径“下压力”轧制:上轧槽轧辊的工作直径小于下轧槽轧辊的工作直径害处:辊径差造成上、下辊压下量不均,结果造成上、下轧槽磨损不均。辊径差造成上、下辊圆周速度不同,而轧件要以平均速度出辊,结果造成轧辊和轧件之间的相对滑动,使轧件产生附加应力。辊径差使轧机产生冲击作用。措施:为保证设备正常运转,“压力”值不宜选用过大,在条件允许下,应尽量不用,或尽量减小“压力”值
13、。建议采用数值:初轧机一般采用1015mm 的“下压力”;箱形延伸孔型常采用515mm“上压力”。四、孔型在轧辊上的配置4.轧辊中线、孔型中性线、轧制线轧辊中线(轧辊平分线):上下两个轧辊轴线间距离的等分线。孔型中性线:上下两个轧辊作用于轧件上的力矩对于这一直线相等的线。简单图形的孔型中性线就是孔型的水平对称轴线。轧制线是:在轧辊上配置孔型的基准线。在配置孔型时,如果不采用压力,应做到“三线合一”。在采用压力时,也必须保证轧制线和孔型中性线要始终重合在一起。当采用“上压力”时,轧制线在轧辊中线之下,反之则相反。假设“上压力”值为m,轧制线与轧辊中线之间的距离为x,有:m=2(R平+x-hK-R
14、平+x+hK)=4x结论:上压力时,轧制线在轧辊中线的下方,轧件下弯。下压力时,轧制线在轧辊中线的上方,轧件上弯。五、配辊步骤(1)画出上、下轧辊轴线、间距为轧辊平均直径D1,求轧辊中线。(2)选择m 值。(3)由x=m/4,计算轧制线距中线的距离和方位。(4)求孔型中性线,并使之与轧制线重合。(5)确定孔型各部分与轧辊直径与尺寸。(6)采用斜配时将中性线绕中线转一个角度后,再标注尺寸。任务二延伸孔型设计延伸孔型设计通过分析延伸孔型系统在型钢轧制中的作用,引出典型的延伸孔型系统的特点及其应用范围,能初步具有对典型产品延伸系统的选择能力。学习目标学习目标 熟悉常用延伸孔型系统的优缺点。初步具有为
15、常见型钢产品生产选择延伸孔型系统的能力。任务描述任务描述 对典型延伸孔型系统的特点有所认识。初步具有对典型产品的延伸孔型系统的选择能力。一、延伸孔型的概念及作用轧制某种型钢通常需要有一定数量的精轧孔型和造形孔型,在精轧孔型以前的孔型就是延伸孔型。作用:把大断面的原料轧制成第一个精轧孔型所需要的轧件断面形状和尺寸。延伸孔型与精轧孔型的区别:横截面形状。延伸孔型的形状与成品横断面形状没有直接关系,而精轧孔型主要轧件进行形状和尺寸精确控制,孔型形状与成品横断面形状十分接近。常用孔型系统:箱形孔型系统、菱方孔型系统、椭方孔型系统、六角方孔型系统、椭圆孔型系统、椭方孔型系统、椭椭孔型系统、菱菱孔型系统、
16、混合孔型系统。二、常见孔型系统介绍1.箱形(箱方)孔型系统箱形孔型系统由扁箱形孔型和立箱形孔型组成。(1)优点 沿轧件的宽度方向变形均匀,速度差小,孔型磨损较均匀;比起相同面积的其他孔型,轧槽切入轧辊较浅,相对轧辊强度增大,故可以给予较大的变形量;可以适应来料断面尺寸波动,在同一孔型中通过调整压下量,可以得到不同断面尺寸的轧件;轧制时轧件的表面氧化铁皮易于脱落;轧制稳定性好,易于操作调整;轧件无尖锐棱角,截面温度较均匀。轧件无尖锐棱角,截面温度较均匀。二、常见孔型系统介绍1.箱形(箱方)孔型系统(2)缺点 孔型侧壁斜度较大,轧件的方形或矩形断面不够规整;轧件在孔型中只受单向压缩,经翻钢后也只能
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