槽鋼孔型設(shè)計(jì)

1、槽鋼孔型設(shè)計(jì)5.5.1概述目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的角鋼有三種類型：一種是普通槽鋼，其執(zhí)行的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)為gb70788；另一種為輕型槽鋼，其執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)為yb16463；第三種為集裝箱專用槽鋼，通常有hxdxb=113x10x（3941）或113x12x（3941）兩種規(guī)格。槽鋼的規(guī)格都以腰部寬度的厘米數(shù)來(lái)表示，其型號(hào)自5#至40#。目前國(guó)內(nèi)中小型連軋機(jī)生產(chǎn)的槽鋼為5#至16#。在同一型號(hào)中槽鋼又可按照不同腰部厚度及腿部高度分為若干種。槽鋼的規(guī)格目前已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了。輕型槽鋼的主要特點(diǎn)是壁厚比普通槽鋼的壁厚小，型號(hào)越大，壁厚減薄量越大。輕型槽鋼的斷面系數(shù)大，質(zhì)量輕，節(jié)約金屬，故又稱經(jīng)濟(jì)型斷面武鋼。這種經(jīng)濟(jì)型鋼在東

2、南亞得到了廣泛應(yīng)用。集裝箱專用槽鋼鐵特點(diǎn)是腰部厚度比普通槽鋼的腰厚，而其腿又比普通槽鋼腿短，而且其斷部有cx45倒角的要求。這種槽鋼主要是隨著集裝箱的國(guó)際化而發(fā)展起來(lái)的，它主要用于集裝箱的門框上，一只集裝箱僅用兩根這種類型的槽鋼，所以目前國(guó)內(nèi)的需求是每年約為2萬(wàn)噸。槽鋼的特點(diǎn)是腿部較長(zhǎng)，腿部?jī)?nèi)側(cè)斜度較?。s10%）。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)gb70788，槽鋼型號(hào)愈大，腰部截面積占總截面面積的比例f腰/f也愈大。普通槽鋼的號(hào)數(shù)與f腰/f的關(guān)系如圖551所示。因此在軋制大號(hào)槽鋼時(shí)，若腰部延伸大于腿部延伸，則容易引起腿長(zhǎng)的劇烈拉縮，即使延伸分配合理，腿長(zhǎng)也容易波動(dòng)，而超出公差。又如在軋制集裝箱專用槽鋼時(shí)，f腰/f

3、=72.1676.58%，這個(gè)值遠(yuǎn)大于40號(hào)普通槽鋼的f腰/f值，在生產(chǎn)中往往發(fā)現(xiàn)：即使腰大與腿相同，但由于軋制過(guò)程中腿部的外側(cè)壁磨擦力大于腰部的磨擦力，因此在腿部厚度方向磨損較快，從而產(chǎn)生腰腿的情況，導(dǎo)致了腰部拉腿收縮的后果，使腿長(zhǎng)往往小于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。5.5.1槽鋼孔型系統(tǒng)軋制槽鋼的孔型系統(tǒng)有直軋孔型系統(tǒng)、彎腰式孔型系統(tǒng)、大斜度孔型系統(tǒng)及工字鋼軋制系統(tǒng)。上述孔型系統(tǒng)都不得有切深孔、控制孔、成品孔三種孔型組成。直軋孔型系統(tǒng)腿部外側(cè)壁斜度較小，一般成品孔為11.5%,其它孔型為410%；而且切槽深，當(dāng)孔型磨損后重車量大，往往一對(duì)軋輥只能使用13次。另外軋件不易脫槽，易造成沖衛(wèi)板、纏輥等事故。彎

4、腰式孔型系統(tǒng)可采用較大的腿部外側(cè)斜度，成品孔為510%，其它各孔為1020%；孔型磨損后的軋輥重車量小，軋輥使用壽命長(zhǎng)；軋件容易脫槽，減少了對(duì)衛(wèi)板的沖擊和纏輥事故。大斜度孔型系統(tǒng)即孔型的側(cè)壁斜度比彎腰式的還要大，其成品孔可達(dá)12，其它各孔的斜度可達(dá)30以上，因而在軋輥的重車次數(shù)、軋件易脫槽、減少各類軋制中的生產(chǎn)事故等方面這種孔型系統(tǒng)都優(yōu)于彎腰式孔型系統(tǒng)。同時(shí)由于其軋輥上的各點(diǎn)的直徑差小于上述兩種系統(tǒng)的直徑差，因此由于速度差而產(chǎn)生的拉縮腿部的現(xiàn)象比上述兩種有所改善，所以還可適當(dāng)減小坯料的高度。工字鋼軋制系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)就是在粗軋孔型系統(tǒng)中采用共同的孔型。其主要優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)工字鋼和槽鋼相互轉(zhuǎn)換時(shí)，可減換輥次

5、數(shù)，起到提高軋機(jī)作業(yè)率和減少軋輥儲(chǔ)備的作用。但由于假腿的作用是牽制腰部對(duì)腿部的拉縮作用，而粗軋共用孔型就必須大大壓縮假腿，從而產(chǎn)生不均勻變形的程度增加，軋槽磨損增加。上術(shù)四種孔型系統(tǒng)中，彎腰式和大斜度的孔型系統(tǒng)比較適合于連軋機(jī)組。但是當(dāng)矯直能力不足時(shí)，就必須采用直軋孔型系統(tǒng)。5.5.3 孔型設(shè)計(jì)5.5.3.1面積劃分一般把槽鋼分為腰部、腿部及假腿三個(gè)部分。5.5.3.2孔型設(shè)計(jì)槽鋼的型設(shè)計(jì)一般從成品孔開始往前按照逆軋制順序進(jìn)行，成品孔為第1孔，即1孔，成品前孔為第二孔，即k2孔，其他依次類推。bn表示第n孔的寬度，hn-1表示第n1孔的高度，dn表示第n孔的腰部厚度。a、成品孔設(shè)計(jì)根據(jù)gb70

6、788，由圖554可知：b1（b部分負(fù)偏差）x（1.011.03）（542）d1d（0部分負(fù)偏差）（543）h1h（0部分正偏差）d（0部分正偏差）x(1.0111.013)（544）式中：b、d、h分別為槽鋼的腰寬、腰厚及腿長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。計(jì)算h1時(shí)，應(yīng)考慮到腰厚d1調(diào)整到最大正偏差時(shí)，腿長(zhǎng)h不超出最大正偏差；當(dāng)腰厚d1調(diào)整到最小負(fù)偏差時(shí)，腿長(zhǎng)h不小于最小負(fù)偏差。鎖口余量510mm，且t1（0.961）t（545）式中t腿厚的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。a1t1（h1/2）x（1/10）（546a）b1t1（h1/2）x（1/10）（546b）為防止槽孔磨損后腿部太厚，則腿厚a、b可取部分負(fù)偏差，但不能過(guò)大，否

7、則在裝輥及導(dǎo)衛(wèi)安裝不當(dāng)、調(diào)整不當(dāng)時(shí)，易使一條腿厚超出負(fù)偏差。當(dāng)腿部斜度值取得較小時(shí)（約1左右），則產(chǎn)生如下問(wèn)題：（1） 太小，使接觸弧長(zhǎng)度增加，金屬橫向運(yùn)動(dòng)加劇，使腿的外側(cè)壁磨損增加，常常造成成品肩角且腰部與腿外側(cè)壁夾角大于90，或“塌角”。（2） 太小，使軋件難于脫槽，容易造成纏輥等軋制事故。（3） 太小，腿部外側(cè)壁磨擦力增加，軋制負(fù)荷增加。某廠在400連軋機(jī)組上軋制gb70788中的8號(hào)槽鋼，當(dāng)時(shí)，其成品機(jī)架的軋制電流竟達(dá)10001200a。（4） 軋槽壽命低，單槽軋制噸位往往只能達(dá)到100t左右，而且重車時(shí)不僅難度大，而且只能重車12次，輥耗極大。（5） 成品質(zhì)量較差，由于外側(cè)壁磨擦劇烈

8、，因此腿外部的表面上有較嚴(yán)重的擦傷和刮傷，而且在槽鋼的內(nèi)圓角處易發(fā)生網(wǎng)裂。（6） 太小，使成品前孔的軋件在進(jìn)入成品孔時(shí)，由于其腿部的較大，而使軋件經(jīng)多道次軋制后，進(jìn)入成品孔的軋件腰部端頭呈舌狀，即進(jìn)成品孔時(shí)，腰部先咬入、壓平，所以對(duì)成品前孔的軋件腿外側(cè)斜度有收小作用。但過(guò)大的，則產(chǎn)生強(qiáng)烈的收縮，會(huì)引起槽鋼腿外側(cè)嚴(yán)重擦傷。在橫列式軋機(jī)上軋制槽鋼（gb707-88）時(shí)，一般腰腿（00.02），即腰部的延伸系數(shù)大于腿部的延伸系數(shù)，腰部金屬拉縮腿部金屬，以保證腰部的肩角不產(chǎn)生“塌角”。但在連軋機(jī)中，由于粗、中軋一般沒(méi)有活套軋制，實(shí)際操作中存在著“微拉”軋制的不良操作。即使精軋有活套，也存在著起套的間隙

9、時(shí)間。在兩架連軋機(jī)之間活套沒(méi)有形成時(shí)，一定產(chǎn)生大小不一的拉鋼軋制，因此上面三個(gè)因素都使腿長(zhǎng)發(fā)生變化，所以如果繼續(xù)采用腰腿的設(shè)計(jì)方法，則無(wú)法保證腿部尺寸。當(dāng)軋制f腰/f腿較大的集裝箱專用槽鋼時(shí)，則腿部尺寸不容易控制的情況尤為突出。因此，連軋機(jī)中成品孔的腰部延伸系數(shù)希望略小于腿部延伸系數(shù)，即腰腿（0.010.03）（547）當(dāng)腿部斜度取得較大時(shí)，一般不小于5，上述六個(gè)不足之處將得到很大改善。如果車間有矯正能力，則希望采取5。倘若矯直能力不足，則建議將腿部斜度由5以上改為3較為適宜。某連軋機(jī)組軋制8槽鋼和集裝箱專用槽鋼時(shí)，成品孔腿部斜度在5時(shí)，經(jīng)7輥矯直機(jī)矯直后的兩腿外側(cè)斜度往往為（34）h，超過(guò)g

10、b70788中2.5的規(guī)定。當(dāng)把此腿部斜度由5改為3時(shí)，則可完全解決此“扒腳”問(wèn)題。b切分孔設(shè)計(jì)為了獲得合格的成品腿長(zhǎng)以及防止控制孔出耳子，正確設(shè)計(jì)切分孔非常重要。一般切分孔的孔型特征是兩腿的內(nèi)壁在腰部相交，且一般腰厚20mm，以及實(shí)際腿根厚度2gb/2，見圖555。a 切分孔的形狀切分孔有開口式和閉口式兩種，這兩種的優(yōu)缺點(diǎn)已在前面介紹了。但不論開口式或閉口式，其切分孔兩腿內(nèi)側(cè)壁的交角大小對(duì)軋制時(shí)切分孔型中的充滿情況和能量消耗、軋槽磨損都有很大影響。根據(jù)切分孔型中金屬不均勻變形的過(guò)程可以明顯地看到：當(dāng)切入楔角度減小時(shí)，腿部的充滿情況得到改善，軋制時(shí)的能量消耗減小，同時(shí)切分孔型中的總延伸量也就減

11、小。設(shè)計(jì)切分孔型下槽的“楔子”時(shí)應(yīng)注意到：如“楔子”太鈍，則金屬的拉縮愈嚴(yán)重，顯然對(duì)腿長(zhǎng)形成不利；若“楔子”太尖，對(duì)腿長(zhǎng)形成有利，但下槽冷卻條件較差，“楔子”容易磨損，當(dāng)磨損嚴(yán)重時(shí)，容易使軋件表面產(chǎn)生溝痕且不易消除，將影響到成品的表面質(zhì)量。a切分孔切入孔型的條件對(duì)一般切分孔來(lái)講，切入楔的總高度與腿部高度上的壓下量之和大于該機(jī)座軋輥直徑的20，則軋件就咬入困難，即hqhp=0.2d式中hq上、下切入楔的高度之和即（h 上h 下）；hp腿部高度上的壓下量（見圖556）按切入楔頂端計(jì)算的相應(yīng)咬入角為：（180/3.14）（h/r）開平方（180/3.14）（0.2d/0.5d）開平方36若用孔型中的

12、平均壓下量計(jì)算咬入角則更為正確，這時(shí)將h（平均）代入。h等于：hh0f切/ b切式中h0切分前坯料高度；f切、 b切分別為切分孔的面積和寬度。將上述公式代入（180/3.14）（h/r）開平方中，則對(duì)于鋼輥，平均咬入角為2425，由此根據(jù)最大壓下量按咬入角和磨擦角相等的條件可算出：hmaxd-d/(1+f2)開平方式中f磨擦系數(shù)。上式可簡(jiǎn)化為：hmax0.5d f2（549）因此可根據(jù)式549來(lái)計(jì)算采用切分孔的數(shù)量和形狀。當(dāng)咬入角過(guò)大時(shí)，則可采用兩個(gè)連續(xù)的切分孔型來(lái)對(duì)坯料依次進(jìn)行逐步切分，并且第一個(gè)切分孔一般為開口孔，第二個(gè)切分孔大部分取閉口孔。第一個(gè)取開口孔主要是為了便于咬入和增加軋輥強(qiáng)度，

13、第二個(gè)切分孔取閉口孔主要是為了得到較正確的腿部尺寸。c 腰部帶側(cè)壓的大斜度閉口切分孔腰部帶側(cè)壓的大斜度閉口切分孔可對(duì)連鑄坯或軋制坯直接進(jìn)行切分，在切出和壓薄軋件腰部的同時(shí)可減小軋件腰部的寬度，以適應(yīng)中、精軋彎腰大斜度槽孔寬度的要求。這種孔型有以下優(yōu)點(diǎn)。（1）從圖557中看到，這種孔型可阻止腿部的金屬向腰部流動(dòng)，因此可以減小切分孔腰部的垂直壓縮對(duì)軋件腿長(zhǎng)的拉縮作用，從而可用相同高度的坯料軋出較長(zhǎng)的成品腿。（2）對(duì)軋件的夾持作用大，改善咬入條件，提高軋制穩(wěn)定性。（3）寬展量較小，促使軋件腰部的金屬向槽鋼的兩個(gè)間角流動(dòng)，保證肩角充滿良好，減少“禿角”、“塌角”缺陷。（4）脫槽容易，同時(shí)減輕對(duì)上衛(wèi)板的

14、負(fù)荷，避免發(fā)生纏輥事故。d 切分孔的拉縮率切分孔的拉縮率表示切分孔來(lái)料高度與切分孔尺寸的關(guān)系（見圖585），即=（h-a）/（h-d）100%式中h進(jìn)入切分孔前的坯料高度； a切分孔的高度； d切分孔的腰部厚度。一般拉縮率在2550%。e 切分孔的側(cè)壓當(dāng)軋件進(jìn)入切分孔時(shí)應(yīng)給予一定的側(cè)壓量，以增加咬入及提高軋件在切分孔中的穩(wěn)定性。側(cè)壓量太大，則孔型側(cè)壁容易磨損。側(cè)壓量的大小可根據(jù)坯料厚度b和孔型寬度b用作圖法來(lái)確定。一般用矩形坯時(shí)，矩形坯與孔型開始接觸時(shí)的空隙量x為36mm，見圖559。為提高軋件在切分孔中的穩(wěn)定性，希望鋼坯側(cè)面的斜度和切分孔型的側(cè)壁斜度能基本相同。表513列出某連軋機(jī)上采用閉口

15、切分孔時(shí)外側(cè)壁斜度隨規(guī)格變化的情況。表513外側(cè)壁斜度隨規(guī)格變化的情況規(guī)格5#6.5#8#10#12#14#16#b/mm4554.572.591.595108.7128b/mm657688.5103.5109126140a/mm516277.589116124.5132/%19.617.310.326.746.036.954.55從表513中可以看到基本上是隨著規(guī)格的增大而減小。c 切分孔前坯料的設(shè)計(jì)切分孔前的坯料對(duì)橫列式軋機(jī)來(lái)講基本上都選擇矩形坯。但在連軋機(jī)上由于切分孔前的的軋件要有較正確的斷面，因此只要有可能一般都不得盡量采用方坯斷面。a 鋼坯與成品斷面的尺寸比從圖560和表514可看出

16、成品斷面尺寸（hc 、bc）與坯斷面尺寸（h0 、b0）的關(guān)系。b 切分孔前坯料與成品斷面的尺寸比切分孔前坯料與成品斷面的尺寸關(guān)系如表515所示。其中h為切分孔前斷面的高度，b 為切分孔前斷面的寬度。d 控制孔的設(shè)計(jì)a 控制孔配置的數(shù)量與位置一般情況下，軋制槽鋼配置兩個(gè)控制孔，這兩個(gè)控制孔通常是這樣安排的：第一個(gè)控制孔尺可能貼近成品孔，但不能把成品孔作為控表514 某廠連軋成品斷面尺寸與坯料斷面尺寸的關(guān)系坯料斷面/mm2規(guī)格h0/ hcb0/ bc槽孔總寬展量/mm210025#100/38100/505013026.5#130/42130/656513028#130/45130/805013

17、0210#130/50130/10030130212#130/55130/12010130214#130/60130/140+10140216#140/65140/160+20表515 某廠連軋機(jī)關(guān)于切分孔前坯料與成品斷面的尺寸關(guān)系規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)h/hcb/bc槽鋼總寬展量/mm5#din10266361/3861/50116.5#gb7078861/4061/63+28#gb7078879/4379/80+110#din10266395/5095/100+512#din10266394/55122/120214#din102663108/66142/140216#din102663127/6514

18、5/160+15制孔，因?yàn)槿舫善房诪榭刂瓶祝m可獲得精確的腿部尺寸，但不能獲得正確的頂角，頂角在壓下量不足時(shí)不能夠充滿，而太下量過(guò)大時(shí)，則產(chǎn)生孔型過(guò)充滿出耳子。因此一般第一控制孔取成品前孔或成品前前孔（k3）較為合適，同時(shí)還要考慮到工廠的工藝布置。安排第一個(gè)控制孔的原則是：必須在控制孔的機(jī)后有取樣的“剪切機(jī)”。如果不有通過(guò)在線的各種類型剪機(jī)正確、迅速地取得控制孔的實(shí)樣，則此控制孔高的意義就不大了。第二控制孔最好是放在切分孔后的第一個(gè)孔型。 該控制孔的作用主要是可以控制由于切分前坯料的變化而造成腿高尺寸的變化。上述兩個(gè)控制孔中第一控制孔是必須設(shè)置的，而第二控制孔則視切分孔而定，倘若切分孔能保證獲

19、得精確的腿高尺寸，則可取消第二控制孔。b 控制孔類型控制孔有閉口和半閉口兩種，見圖547。目前一般采用半閉口的控制孔，這主要有以下三個(gè)原因： （1）半閉口孔型的腿部斜度可以和相鄰的開口孔的腿部斜度方向相同，由此可以消除腿部的彎曲現(xiàn)象，并可以避免進(jìn)入下一道的困難。（2）由于半閉口的孔型能消除半腿部彎曲現(xiàn)象，因而可以加大相鄰孔型的側(cè)壁斜度，增加軋制噸位，增加軋輥的重車次數(shù)。（3）半閉口孔型切入軋輥較淺，有利于提高軋輥工作輥徑強(qiáng)度。半閉口孔型在腿部高度上壓下量的分配形式取決于它本身的形狀，見圖561。從圖561可知：在腿的下部不允許沿腿的厚度上進(jìn)行壓縮，因?yàn)檫@樣會(huì)引起壓縮的金屬被除數(shù)擠入軋輥的輥縫中

20、而形成耳子。腿下部離軋輥輥縫愈遠(yuǎn)，也就是愈接近腿根，則腿部厚度上的壓下量可以成比例地增加，這時(shí)孔型的開口處不會(huì)有出耳子的危險(xiǎn)。 c 控制孔的設(shè)計(jì)原則控制孔的設(shè)計(jì)必須符合以下原則：（1）an+1/ an bn+1/ bn（an+1an）腿，因此成品前的軋件其腰部頭端總是呈舌狀，即成品腰部先咬入，然后壓平，這樣對(duì)成品前軋件腿外側(cè)壁起到收小的作用，所以成品孔的咬入沒(méi)有發(fā)生困難，同時(shí)由于腰部與腿部成90，因此在實(shí)際生產(chǎn)中也未見外側(cè)有鱗層和肩角、塌角等缺陷。表518列出某廠5#16#中k1與k2腿部斜度。表518 某廠5#16#中k1與k2的腿部斜度規(guī)格5#6.3#8#10#12#14#16#k11/%

21、1.291.4110.9880.9870.9871.52k22/%30.8729.382422.7316.2615.279.15/%29.5827.972321.74215.27314.2837.63注：=21從表518可看出：隨著規(guī)格的增大而逐步減小。其5號(hào)槽鋼，可達(dá)29.58%，而16號(hào)槽鋼僅為7.63 %。當(dāng)k2孔的腿部斜度2確定后，則以后各孔依照上述原則逐步確定。在連軋機(jī)原軋制中，要保證軋制的穩(wěn)定性，則希望相鄰機(jī)架的腿部外側(cè)斜度盡量接近，同時(shí)又考慮到進(jìn)入控制孔前的腿部斜度應(yīng)小于控制孔的腿部外側(cè)壁斜度，而且在輥道上輸送又要力求穩(wěn)定，因此在某些連軋機(jī)的槽鋼孔型設(shè)計(jì)中，其腿部從腰的頂部到腿端

22、有三個(gè)斜度的變化，以適應(yīng)軋制穩(wěn)定和避免在控制孔出耳子的機(jī)率。表519和表520反映了某廠400連軋機(jī)組在軋制8#槽鋼時(shí)，其孔型外側(cè)壁頂點(diǎn)至腿端斜度的變化，以及進(jìn)入孔型軋件與孔型外側(cè)壁斜度差。表519 某廠400連軋機(jī)8#槽鋼孔型外側(cè)壁頂點(diǎn)至腿端斜度的變化名稱k1k2k3k4k5k6k7k821機(jī)架19機(jī)架12機(jī)架11機(jī)架9機(jī)架8機(jī)架6機(jī)架5機(jī)架1/%1.0962427.7828.2627.2721.4316.17614.292/%52.752.6313.4739.45.7503/%72.9211.76-16.33-101垂直投影/mm45.59150182338.52834282垂直投影/mm

23、91924.516.543.5123垂直投影/mm121724.5401直線段/mm45.651.4218.6823.939.9128.6434.4428.282直線段/mm10.1821.4724.7217.7343.57123直線段/mm14.8517.1224.8240.2表520 某廠400連軋機(jī)8號(hào)槽鋼進(jìn)入孔型軋件與孔型外側(cè)壁斜度差名稱k1k2k3k4k5k6k71/%22.9043.780.49-0.99-5.84-5.254-1.8662/%-0.07-39.1625.92-33.64-5.753/%-61.16d 腰部直線段長(zhǎng)度a如圖564所示，成品前孔a=（b/4b/8），b為成品前孔的平均寬