無孔型軋制孔型設(shè)計原則

1、無孔型軋制設(shè)計基礎(chǔ)無孔型軋制的設(shè)計要點主要是使軋件在兩軋輥之間軋制穩(wěn)定，軋件不發(fā)生翻倒或扭轉(zhuǎn)，軋件的對角線差或軋件斷面兩側(cè)邊的傾斜不超過一定的限制值。為此要準確地確定軋件的斷面尺寸和形狀以及變形參數(shù)，同時也要確定軋輥入口方面導(dǎo)板間距與入口軋件寬度的差值。（1）寬展特性無孔型軋制雖然也是矩形軋件在水平輥間軋制，但與板軋制不同，主要表現(xiàn)為寬厚比(B0/H0)、徑厚比(D/H0)都很小。一般B0/H012，因此寬展量大。設(shè)計壓下規(guī)程時需精確計算寬展量。軋后軋件的平均寬度b可按莜倉的寬展公式計算：平均寬度系數(shù)：最大寬度系數(shù)：式中，軋前軋件的平均高度；軋后軋件的高度；軋后軋件的最大寬度；軋前軋件的高度；

2、軋輥直徑；變形區(qū)的平均寬度。以上各式的結(jié)果是根據(jù)實驗得出的，其實驗條件為，；。按上述關(guān)系設(shè)計壓下規(guī)程并進行迭代計算得出的。（2）自由面的變形特性與板坯軋制不同，用無孔型軋制法軋制棒材時，軋件的各個面反復(fù)成為軋輥壓下面和自由寬展面。自由寬展面的形狀對軋制的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量都有重要影響。因此，必須掌握自由寬展面的變形特點，并反映到壓下規(guī)程中。自由寬展面的形狀隨軋制條件不同而變化，棒材軋制均屬高件軋制，隨壓下量、寬厚比、徑厚比不同，自由寬展面即軋件的側(cè)面可能出現(xiàn)單鼓形或雙鼓形。通常，壓下率、寬厚比、徑厚比越大越容易出現(xiàn)單鼓形。其臨界壓下率如下式所示：如果單鼓過于嚴重，則下一道次軋制不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生歪

3、扭脫方；如果雙鼓過于嚴重，則容易產(chǎn)生折疊等表面缺陷。為了使軋制順利進行，應(yīng)用控制臨界壓下率的方法控制鼓形的大小，使其在允許的范圍內(nèi)。（3）軋件歪扭脫方現(xiàn)象無孔型軋制由于軋件是在平輥間軋制，軋件兩側(cè)無孔型側(cè)壁的夾持，稍有不當(dāng)，易產(chǎn)生軋件的歪扭脫方。造成軋件脫方的因素很多，如單鼓、雙鼓、寬高比、加熱溫度不均、軋輥調(diào)整不當(dāng)、導(dǎo)衛(wèi)安裝不良和操作水平不高等均能引起軋制不穩(wěn)定而造成脫方。其中軋件寬高比、單鼓率和雙鼓率對歪扭脫方的影響均需在孔型設(shè)計時加以考慮。該道次軋前坯料的寬高比越大，單鼓率和雙鼓率越小，脫方率就越小。根據(jù)實踐經(jīng)驗，如果將控制在0.60.7以上，再加上合理的導(dǎo)衛(wèi)裝置，相對壓下量控制在單鼓與

4、雙鼓的臨界壓下量附近，就可以保證很少出現(xiàn)歪扭脫方現(xiàn)象，可使軋制順利進行。設(shè)定如下參數(shù)：軋件進入軋輥之間，在軋件全寬上開始壓下時，軋件側(cè)面與垂直線所成的傾斜角；軋件進入軋輥前在導(dǎo)板間的傾斜角；軋前軋件側(cè)面的傾斜角；式中，軋前軋件對角線之差，軋前軋件對角線平均長度，；導(dǎo)板間隙系數(shù)；導(dǎo)板間距。為軋制時軋件在軋輥之間保持穩(wěn)定，軋件不翻到和扭轉(zhuǎn)，同時不使軋后軋件對角線之差相差較大，以保證軋件的斷面形狀和尺寸精度，要求值應(yīng)滿足：軋件失穩(wěn)時的臨界對角線差，；修正系數(shù)，取決于軋前軋件的寬高比，當(dāng)時，；當(dāng)時，。軋后軋件的傾斜角為：軋前軋件相對對角線差，在無孔型軋制時，入口導(dǎo)衛(wèi)對軋件進入軋輥和在軋輥間軋制的穩(wěn)定性

5、起著決定性的作用，因此值是一個重要參數(shù)，在軋制時必需保證?？仔驮O(shè)計的原則無孔型軋制的道次數(shù)依軋機特點、產(chǎn)品規(guī)格、操作水平及導(dǎo)衛(wèi)裝置等情況而定。無孔型軋制壓下規(guī)程的設(shè)計原則是：（1）按咬入條件、最大允許軋制壓力、電機功率控制各道次壓下量；（2）用寬展公式精確計算每道次寬展量，編制壓下規(guī)程，計算每道軋件尺寸；（3）防止歪扭脫方?？刂栖埣肟跀嗝鎸捀弑龋瑪嗝嬖叫?，軋件越容易脫方，為此比值應(yīng)較大；另外，設(shè)計寬度合適的導(dǎo)衛(wèi)，用此控制歪扭脫方可起到很好效果。（4）防止尖角。當(dāng)反復(fù)多道次進行無孔型軋制時，軋件斷面的四個頂角容易形成尖角，帶有尖角的矩形或方形斷面進入橢圓孔軋制時，容易形成折疊。為此應(yīng)在適當(dāng)?shù)牡?/p>

6、次設(shè)計一個帶有圓弧的軋制道次，并增加該道次的壓下率，充分寬展以保證充滿圓弧。（5）無孔型軋制時，由于無孔型側(cè)壁的夾持作用，軋件頭部容易彎曲，軋件頭部容易頂撞出口導(dǎo)衛(wèi)的前端，為此盡量使用貫通導(dǎo)衛(wèi)或近似貫通導(dǎo)衛(wèi)。 在第一道次軋制時等效應(yīng)力（第4步）第二道次軋制過程中坯料的等效應(yīng)力（第15步）第三道次軋制時坯料的變形及等效應(yīng)力分布（第39步）第五道次軋制的變形過程（第72步）六道次軋制后坯料的斷面形狀4.1.3改進后軋制過程的有限元模擬1）工藝條件的確定2）數(shù)學(xué)模型的建立軋制過程幾何模型的建立3）模擬結(jié)果及分析第一道次軋制的等效應(yīng)力分布（第3步）第二道次軋制時網(wǎng)格的變化（第15步）2，3機架之間的連

7、軋（第100步）第三架軋機中軋制的等效應(yīng)力（第112步）3，4機架中軋制的等效應(yīng)力（第130步）在第一架中軋制時坯料網(wǎng)格的變化（第20步）在第二架中軋制的網(wǎng)格變化（第75步）在第三架中軋制的網(wǎng)格變化（第112步）在第四架圓孔型中的網(wǎng)格變化（第130步）出第一架軋制后坯料的斷面形狀成品圓鋼軋后的斷面形狀軋后頭部斷面形狀軋后尾部的斷面形狀5.1.2軋制結(jié)果及分析兩種工藝頭部形狀的比較不同軋制工藝時頭部的比較兩種工藝時尾部形狀的比較V1導(dǎo)衛(wèi)安裝圖片V1軋輥圖試驗坯料進入V1軋機進行軋制無孔型軋制grooveless rolling(1)節(jié)約能源。采用無孔型軋制，可使軋機作業(yè)率 明顯提高，因而減少停爐

8、時間，使加熱爐的燃料消耗減 少6%;無孔型軋制時軋件變形較為均勻，軋件內(nèi)部產(chǎn) 生的附加應(yīng)力小，沒有軋槽側(cè)壁對軋件的作用力和車L 槽周邊輥徑差對軋件引起的摩擦力的作用，因此乳制 力比用常規(guī)孔型軋制減小5%一10%，可節(jié)約電能約 7%。 (2)成品質(zhì)量好。無孔型軋制可避免孔型軋制時軋 輥與導(dǎo)衛(wèi)裝里錯位、軋偏和過充滿所引起的質(zhì)量缺陷; 無孔型軋制可使金屬產(chǎn)生橫向流動，有利于表面更新， 因而可使表面上的發(fā)紋、裂紋等缺陷減少和表面層變 化均勻，這對要求脫碳層均勻分布的產(chǎn)品非常重要;軋 輥工作表面無速度差，金屬與軋輥接觸表面上的相對 滑動較孔型軋制時小得多，因而沒有軋輥的磨屑壓在 軋件表面上，這對生產(chǎn)作為

9、拉絲坯料的盤條特別有利。 因為壓在軋件表面上的磨屑是造成細絲拔斷的主要原 因。由于拉絲盤條的質(zhì)量改善，可使細絲拉伸機的生產(chǎn) 能力提高6%，成本降低5.5%。 (3)成材率高，節(jié)約金屬。無孔型軋制時軋件變形 均勻，因而軋件頭部和尾部形成缺陷的長度大為減小。 由于切頭切尾長度顯著減小，從而可使成材率提高 0.4環(huán)一1.0%;無孔型軋制時導(dǎo)板和衛(wèi)板簡單，它們的 安裝和調(diào)整要求不嚴格，并且軋輥的竄動對軋件變形 也無影響，因此由卡鋼等原因造成的中間軋廢也相應(yīng) 減少;由于變形均勻，無內(nèi)部缺陷的軋件所占百分比也 比常規(guī)孔型軋制法要高。因此可以獲得提高成材率和 節(jié)約金屬的顯著效果。 (4)節(jié)約軋輥，軋棍復(fù)修簡

10、化。無孔型軋制時所用 軋輥直徑比常規(guī)孔型軋制所用輥徑小，其差值為軋槽 深度的2倍，從而使軋輥重量減輕;平輥軋制時因為沒 有棍環(huán)，所以輥身長度的利用率可提高20腸一30%; 軋件與軋輥接觸處的軋輥工作直徑相同，沒有由于軋 槽所形成的輥徑差，軋件寬向沒有輥面速度差，軋棍磨 wukongxjng zhozhi 無孔型軋制(grooveless rolling)在沒有 乳糟的平輥上軋制鋼坯和棒材的方法，也叫平輥軋制、 圓邊矩形軋制或無槽軋制。 方坯、方鋼和圓鋼一般都是在排列有各種孔型的 札棍上軋制而成。但這種軋法乳棍消耗和儲備量大，換 輥頻繁，不僅嚴重地影響軋機生產(chǎn)率的提高，而且致使 生產(chǎn)成本增加。為

11、此，世界上許多國家研究在鋼坯和簡 單斷面型鋼生產(chǎn)中，用無軋槽平輥代替粗軋機組和中 軋機組中全部有槽軋輥進行無孔型軋制，僅精軋機組 仍采用常規(guī)的孔型軋制法軋制并取得了成果。20世紀 末曾先后在澳大利亞布羅肯·希爾(B HP)公司的棒材 軋機上，美國拉克利德(L aclede)公司的線材軋機上 及日本水島廠的開坯軋機上進行了無孔型軋制工業(yè)性 試驗并獲得成功。自20世紀80年代以來，日本和中國 等國家在理論研究和實際應(yīng)用方面取得了進展。日本 川崎鋼鐵公司研究成功的棒材和方坯的無孔型軋制 法，已投入工業(yè)生產(chǎn)，正在世界上一些國家的中小鋼 廠的軋制生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。無孔型軋制正在較為廣泛 地取代常

12、規(guī)的孔型軋制。 無孔型軋制技術(shù)不僅可以用于軋制碳鋼，而且可 以用于軋制合金鋼;不僅可以用于鋼坯生產(chǎn)，也可用于 軋制方鋼、圓鋼和線材;目前已在初軋機、開坯機以及 緊湊式乳機、半連續(xù)軋機、橫列式軋機和連續(xù)式軋機等 各種棒材和線材軋機上得到廣泛應(yīng)用。 同傳統(tǒng)的孔型軋制法相比，無孔型軋制法有如下 的優(yōu)點: 損大為減少且較均勻，軋輥復(fù)修量顯著減小，軋輥壽命 提高36倍;由于無孔型的軋輥可適用于各種規(guī)格的 產(chǎn)品，相同的軋輥又可適用于不同機架，這又可使軋輥 的儲備量大為減少(減少約1/3)，從而使軋輥的管理 大為簡化;由于平輥不車軋槽，減少了軋輥加工的勞動 量和費用。 (5)提高軋機的生產(chǎn)能力，降低勞動強度

13、、勞動量 和生產(chǎn)成本。無孔型軋制時，因為軋輥的共用性大，換 軋產(chǎn)品時常常不用換輥，軋機調(diào)整也較為簡便，從而可 使軋機停工時間減少37%;換輥時，由于對軋輥軸向 相對位置要求不嚴格，導(dǎo)板、衛(wèi)板既簡單也易調(diào)整，使 換輥時間大為縮短，軋制時軋卡和中間軋廢事故少，處 理事故的時間也少。因此軋機的作業(yè)率大為提高，從而 顯著提高軋機的生產(chǎn)能力，這對多品種小批量生產(chǎn)的 軋機以及品種規(guī)格多的合金鋼廠，效果尤為顯著。此 外，由于無孔型軋制道次變形量大，可減少軋制道次， 縮短札制節(jié)奏時間，也是使軋機產(chǎn)量提高的主要原因 之一。 無孔型軋制在應(yīng)用中尚有以下間題有待解決: (1)因為無孔型軋制沒有側(cè)壁夾持軋件，易于造成 脫方，嚴重時則不可能繼續(xù)軋制; (2)由于軋件角部重復(fù)地進行無槽軋制，故比較尖 銳，有可能造成折蠶缺陷; (3)在全部由水平輥機架組成的連軋機上，兩個機 架間需要進行扭轉(zhuǎn)翻鋼，當(dāng)軋件接觸導(dǎo)衛(wèi)裝置時易出 現(xiàn)劍傷，繼續(xù)軋制則能造成折疊缺陷; (4)為使無孔型軋制用于實際生產(chǎn)，需要設(shè)計防止 脫方的軋制程序和導(dǎo)衛(wèi)裝置，這種導(dǎo)衛(wèi)裝置的設(shè)計應(yīng) 能防止軋件前后端彎曲、扭轉(zhuǎn)脫方變形和刮傷軋件表 面; (5)在連續(xù)水平機