热轧H型钢孔型设计

热轧H型钢孔型设计 太原科技大学热轧H型钢孔型设计 第1章 概 述 H型钢是一种截面面积分配更加优化、强重比更加合理的经济断面高效型材，因其断面与英文字母“H”相同而得名。H型钢具有抗弯能力强、施工简单、节约成本和结构重量轻等优点，已被广泛应。 一. H型钢的优点 H型钢是一种新型经济建筑用钢。H型钢截面形状经济合理，力学性能好，轧制时截面上各点延伸较均匀、内应力小，与普通工字钢比较，具有截面模数大、重量轻、节省金属的优点，可使建筑结构减轻30-40%;又因其腿内外侧平行，腿端是直角，拼装组合成构件，可节约焊接、铆接工作量达25%。常用于要求承截能力大，截面稳定性好的大型建筑(如厂房、高层建筑等)，以及桥梁、船舶、起重运输机械、设备基础、支架、基础桩等. 二(H型钢的研制 平行腿工字钢(80mmX80mm)最初是由德国格拉茨厂用普通三辊轧机轧制成的，质量及不稳定。为保护腿部平行，后来人们采用一架万能轧机作精轧机的方法来获得平行腿部，这种方法能生产平行腿工字钢和中等尺寸的宽腿工字钢，但不能成系统的生产H型钢。可见万能轧机的出现对宽腿和平行腿工字钢的生产具有决定性的作用。 尽管万能轧机可使工字钢的腿部受到垂直压力而宽展和延伸，但它无法准确控制腿部的宽展以及腿尖部加工到精度 1897年格林等人在研究报告中曾明确指出:紧靠一个万能轧机架是不能保证工字钢腿部宽展和腿尖部加工精度的，必须有一架立压机架与之连轧才能保证腿高的控制和腿尖的良好加工。 自1908年开始按格林发现后在美国和德国建立了大量生产平行腿和宽腿工字钢的轧钢厂，1908年投产的美国伯利恒公司的宽腿工字钢厂，1914年德国投资兴建的培因厂。这种轧机的建造一直到1955年。在1955年后，随着建筑业的发展，设计上要求轧钢厂提供腿和腰很薄的平行腿工字钢。1958年在欧洲煤钢联营的感觉范围内发展了适应手术引起的轻型工字钢系列——IPE(梁型H型钢)工字钢系列。而紧用由几架二辊或三辊式粗轧机，一架万能轧 1 太原科技大学热轧H型钢孔型设计 机，一架轧边机所组成的轧钢机组是不可能成系列轧出这种腰薄腿宽的IPE系列的平行腿工字钢的。这样，就又促进了轧机的改造和新建。 新建轧机的特点是采用多机架的万能轧机机组，在轧制方法上多采用连轧的方法来获得高的生产率。1957年9月第一批IPE系列的宽腿工字钢在培因厂诞生。 由于IPE系列及IPB( 柱及桩型H型钢)系列的工字钢是平行腿工字钢，其断面如英文的H，故人们也称这种平行腿的工字钢为H型钢，有的也称其为宽腿工字钢。实际上凡是腿内侧无斜度的工字钢都统称为H型钢。H型钢一般包括做梁、柱和桩用的各种腿内侧无斜度的工字钢。 三(H型钢有焊接和热轧两种生产工艺 焊接H型钢生产工艺流程 钢板--自动分条--组立--自动埋弧焊--探伤--翼缘矫正--腹板矫正--端面加工--喷砂除锈--喷漆。 全自动埋弧焊生产线自下料、组立、焊接全部由微机控制，保证生产的H型钢尺寸精度，焊缝质量均达到国家。 钢结构建筑，结构简洁、轻巧，扩大了建筑物的内部空间，节省钢材，安装周期短，屋面和墙面采用彩色压型钢板，使建筑物更具时代感。 本设计生产H型钢采用热轧生产工艺 参考国内外先进的H型钢生产车间,本设计采用以下工艺流程: 连铸坯 加热 除鳞 开坯 万能粗轧 万能精轧 锯切 冷却 矫直 检查 打印 包装 堆垛 发货 本设计生产工艺采用三机架连续串列轧制法，即轧件在由万能轧机、轧边机、万能轧机三机架组成的万能粗轧连轧机组上进行往复轧制，生产线上 BD,UEU,U的五台轧机呈三列布置，俗称“1—3—1”布置，即一架开R1R2F 2 太原科技大学热轧H型钢孔型设计 坯机，三机架组成的万能粗轧机组(两架万能粗轧机和一架轧边机)和一架万能精轧机 四(我国钢结构建筑的快速发展，为热轧H型钢的进步和推广创造了良好的市场条件。 钢结构因重量轻、强度高、抗震性能好、工业化生产、施工速度快、节能环保等优点，在世界范围内得到广泛应用。我国已经充分具备钢结构的发展条件，钢结构建筑呈现蓬勃发展的大好形势:首先，钢结构已成为我国建筑市场的需要。大跨度厂房、场馆、高层楼宇、塔架及海上平台、桥梁和住宅建设，都需要钢结构的快速发展。其次,我国已充分具备发展钢结构的物质条件。我国自1996年起钢年产量连续突破1亿吨，建筑钢材数量、品种、质量基本满足钢结构住宅建筑的需要。另外，我国已具备发展钢结构的政策条件。政府加强了钢结构的政策引导和支持，建筑钢结构设计、制造、施工的有关国家标准己基本修订编制完成。 由于知识水平有限，在设计中一定存在许多错误和不妥之处，敬请各位老师批评指正～ 3 太原科技大学热轧H型钢孔型设计 第2章 产品技术要求和原料选择 2.1产品技术要求 (1)尺寸、外形允许偏差 1)宽、中、窄翼缘H型钢的尺寸、外形允许偏差应符合表2.1规定 2)H型钢不得有明显的扭转。 表2.1 H型钢的尺寸、外形允许偏差 项 目 允 许 偏 差 图 示 高度 高度,400 ?0.76 H ?400,600 ?3.0 ?600 ?4.0 宽度 宽度,100 ?2.36 B ?100,,?2.5 200 ?200 ?3.0 t厚,16 ?0.25 1 度 ?16,,25 ?1.0 ?25,,40 ?1.5 ?40 ?2.0 t,16 ?0.25 2 ?16,,25 ?1.5 ?25,,40 ?1.7 ?40 ?2.0 长度 ?7m 0,+40 ,7m 长度每增加1m或不足1m时， 在上述正偏差的基础上加5mm 翼缘 高度?300 T?1.0%B 斜度 但允许偏差的最小值为5mm 4 太原科技大学热轧H型钢孔型设计 T 高度,300 T?1.2%B 但允许偏差的最小值为5mm 弯曲度 高度?300 ?长度的0.15% 适用于上下、左右大弯曲度 高度,300 ?长度的0.10% 中心 高度?300 S,(b,b)/2 12偏差 ?2.5 且宽度? S 200 高度,300 ?3.5 或宽度, 200 腹板 高度,400 ?2.0 弯曲度 ?400,600 ?2.5 ?600 ?3.0 端面斜度e e?1.6%(H或B)允许偏差最小值3mm (2)化学成分 H型钢、H型钢桩的牌号和化学成分(熔炼)应符合GB700或GB714、GB171591或GB4171的有关规定。 H型钢、H型钢桩的成品化学成分允许偏差应符合GB/T222的规定。 (3)力学性能 热轧H型钢、H型钢桩的力学性能应符合GB700或GB714、GB171591或GB4171的有关规定。 2.2原料选择 2.2.1原料种类的选择 根据所采用的坯料、孔型系统和轧机种类的不同，可以有不同的工艺组合，当代H型钢生产所用坯料有五种可供选择: (1)采用传统的钢锭作原料。 5 太原科技大学热轧H型钢孔型设计 (2)采用连铸矩形坯。 (3)采用连铸异形坯。 (4)采用连铸板坯。 (5)采用具有很薄腰厚的连铸异形坯为原料。 传统初轧坯的缺点是: 由于初轧坯为方形或矩形，与成品H型钢在外形上无几何相似性，所以要先在二辊开坯机上把钢锭轧成“狗骨头”状的异形坯，再送到有1,2架万能可逆轧机组成的万能粗轧机组上轧制，但由于坯料外形与孔型无几何相似性，在轧制过程中随着整个断面翼缘和腹板的形成，坯料不可避免的受到剪切力的作用，同时产生金属的横向流动和宽展。为了减少因不均匀变形所造成的金属外性形的破坏，应尽量采用在高温下且小压下量来完成从初轧坯到“狗骨头”状的异形坯的轧制，但这需要很多道次才能完成。 板坯轧制的缺点: (1) 在开坯机上必须把板坯立轧成“狗骨头”状的异形坯断面以适应万能轧制，但“狗骨头”状的异形坯断面形状不容易控制，腹板易偏斜，万能轧制时容易出现翼缘充不满和腹板不对中等缺陷。 (2)开坯轧制道次多，开坯机成为生产的 “瓶颈”。 (3)开坯机轧制道次多、温降大、轧制变形抗力大，从而能耗高、轧辊消耗大。 连铸异形坯的主要特点: (1)连铸坯的断面形状和产品的断面形状相似，从而免除了热轧H型钢生产的成雏形轧制阶段，减少了很多轧制道次，提高了轧机小时产量。同时，由于轧制变形比较均匀，故切头切尾量少，提高了成材率。 异形坯结晶器铸出的异形坯断面尺寸精度高，对称度好。 (2)用一种或少量几种连铸坯就可以生产全部尺寸的H型钢，因此，坯料规格可以较少，简化了生产。 综合考虑以上五种坯料生产H型钢的优缺点，结合本设计的实际情况，选用连铸异形坯为原料。 2.2.2原料规格选择 6 太原科技大学热轧H型钢孔型设计 原料规格主要依据成品的断面尺寸,轧件最大长度等因素确定。 2.2.3原料断面确定 连铸异形坯有异形坯(?)和异形坯(?)两种类型。 异形坯断面形状见图1.1，尺寸见表1.2。?型异形坯主要用来生产腹板高度H?500mm的H型钢或翼缘宽度B?300mm的H型钢，?型异形坯主要用来生产腹板高度H,500mm和B,300mm的H型钢。 表2.2 异形坯断面尺寸 单重 H B T A C R 面积 (kg/m类型 2(mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) ) 750 450 100 155 90 80 1270 162770 ?型 100 100 6 18 8 10 17.2 2190 ?型 图2.1 异形坯断面形状 本设计所用的异形坯为:异形坯(?) 2.2.4钢种的选择 本设计所用的钢种为:低合金结构钢。 表2.3 坯料化学成分表 钢种 标准 代表化学成分 7 太原科技大学热轧H型钢孔型设计 C Mn Si S P Cr V N AlS 钢号 低合 1.00.0 < < 金 ? 0 2 ? GB/T1591-19 高强 Q345B ~ ~ / / / 94 0.50.040.04度 0.20 1.60.0 5 0 0 结构 0 5 钢 8 太原科技大学热轧H型钢孔型设计 第3章 3.1轧制方案及轧机布置形式选择 3.1.1轧制方案 H型钢的轧制方法按历史顺序，大致可以分为以下三类: (1)普通二辊式或三辊式型钢轧机的轧制法; (2)利用一架万能轧机轧制H型钢的轧制法; (3)用多机架万能轧机轧制H型钢的轧制法; 普通二辊式或三辊式型钢轧机的轧制法的缺点: 这种轧制方法只能生产规格的型钢，由于孔型导位复杂轧机不易调整控制，故生产效率低，质量不稳定，而且不能生产中等规格以上的宽腿H型钢。 利用一架万能轧机轧制H型钢的轧制法的缺点: 其孔型与普通工字钢相同，但此方法轧机磨损快，不易修复，一次轧出量少。不适合多种尺寸的H型钢生产。 用多机架万能轧机轧制H型钢的轧制法，在世界上已被普遍采用，主要有:格林法、萨克法、普泼法、卡式轧制法、X-X轧制法，X-H轧制法。其中X-X轧制法、X-H轧制法是目前世界上最先进的轧制法。 3.1.2轧机布置形式 目前世界上H型钢轧机的布置形式主要有两种: (1) 半续布置。(2)全连续布置。 半连续布置形式特点是:开坯机区与万能轧机区分别独立，只有万能轧机区为连续轧制。 全连续布置形式特点是:从开坯机到成品轧机为一条连续轧制线，生产的产品比较单一，规格范围小，专业化程度很高，同时，全连续布置形式机架多，厂房面积大，投资较大。 9 太原科技大学热轧H型钢孔型设计 综合考虑以上工艺方案的优缺点及本设计产量大、品种规格多的特点，本设计轧机布置选用半连续布置。 半连续布置主要有以下几种布置形式: 1-2-1， 1-3-2，1-3，1-3-1。 “1-2-1”形式是有一架二辊开坯机，二架万能轧机和一架轧边机组成。这种形式产量相对较小。 “1-3-2” 形式是有一架二辊开坯机三架万能轧机和二架轧边机组成。这种布置形式比较先进，但机架相对较多，投资也较大。 “1-3”布置形式是撤除了“1-3-2”布置形式中的Ef和Uf机组，但这种布置形式对开坯机的要求很高。 “1-3-1” 布置形式是由一架二辊开坯机，三架万能轧机和一架轧边机组成。由于此布置形式每轧一道次就有二个万能道次，因此往复轧制道次少，小时产量高。 其特点是:二辊开坯机为单机架往复轧制，二架万能轧机和一架轧边机组成三机架往复连续式万能粗轧机组。万能精轧机为单道次精轧机，以保证产品精度。这种轧制方法即能像连续式轧机那样，使轧件连续的通过一系列孔型进行轧制，又能在同一单元轧机上完成所需的轧制道次满足成型要求。 其工艺特点是:万能—轧边—万能三机架均采用“X”斜腿孔型，最后一架万能精轧机采用“H”直腿孔型，将串列三机架作为万能粗轧机组。由于这种串列轧制两机架距离很近，轧制时温度损失很少，可以更好的利用成型温度下的热量。为增大原料单重和轧件长度，减少终轧厚度和进行控制轧制等提供了有利条件。此法便于生产腿薄，尺寸公差要求较高的H型钢。 综合以上各布置形式的优缺点结合本设计的产品及工艺特点， 本设计的轧机采用“1-3-1” 布置形式。 3.2设备简述 车间主体设备包括:由两架万能轧机(UR)和一架轧边机(E)组成的串列式万能粗轧机组，一架万能精轧机组(Uf)等。 10 太原科技大学热轧H型钢孔型设计 3.3生产工艺流程图 连铸坯 加热 除鳞 开坯 万能粗轧 万能精轧 锯切 冷却 矫直 检查 打印 包装 堆垛 发货 由于时间和任务关系，本次设计只做异形坯到成品阶段的孔型工艺设计。 3.4万能轧机配辊方案 万能轧机配辊方案 表3.4 万能轧机轧辊尺寸 最大尺寸规格 轧机名称 BxH/mm x mm 直径Ф/ mm 辊身长 L/mm 水平 Ф730~750 万 能 粗 辊 轧 机 立辊 100x50~300x150 Ф470 196 水平二辊轧边机 Ф520 万能精轧机 Ф750~810 11 太原科技大学热轧H型钢孔型设计 第4章 孔型设计 4.1万能精轧机孔型设计 万能精轧机孔型设计主要是确定H型钢边部内侧间距，即U孔型水平辊F宽度W。万能精轧机轧辊示意图如图4.1所示: F 万能精轧机水平辊辊宽计算，基本公式为: (H,2t), = (式4.1) W2F 图4.1 万能精轧机轧辊示意图 式中: ——万能精轧机水平辊辊宽，mm; WF H ——H型钢高度，mm; ——H型钢翼缘厚度，mm; t2 ——热膨胀系数，参考经验值，一般为1.00,1.013，本设计取1.013。 , 考虑到轧辊车削和轧件产品的尺寸要求，必须求得精轧机水平辊辊宽范围也即 其最大值和最小值，公式如下: ，,,, max=[H，,2(t，)]β (式4.2) W212F ,，,, min=[H，,2(t，)]β (式4.3) W212F 式中: ——高度方向上的公差，mm; =?0.76mm; ,,11 ——轧件翼缘厚度方向上的公差，mm;=?0.25mm; ,, 22 12 太原科技大学热轧H型钢孔型设计 将本设计代表产品规格尺寸代入公式，得: =(101.6-2?3.25)?1.013=96.3mm WF o max=[101.6+0.76-2(3.25-0.25)cos0.25]?1.013=97.6mm WF o min==[101.6-0.76-2(3.25+0.25)cos0.25]?1.013=95.1mm WF 综合以上，本设计取=96mm。同时，过渡圆角半径=R=4.57mm，WRFF另外，为了提高轧辊重车率，适当取侧壁倾角θ=0.25?。 W本产品B=100mm，小于300mm，所以立辊采用小立辊，=196mm。 V4.2万能粗轧机孔型设计 万能粗轧机孔型设计主要是确定水平辊宽度。 WR 其图形如下(图4.2): 图4.2 万型能粗轧机孔型示意图 为了保证轧制稳定，防止出现折叠、腹板偏心等缺陷，通常使,，计算WWRF公式如下: =,Δ (式4.4) WWRF4 式中: Δ——调整余量，一般为2mm,5mm，本设计取Δ=3mm 44故 =96-3=93mm WR 13 太原科技大学热轧H型钢孔型设计 同时，取=10mm，较大点对轧制有利。另外，为了提高轧辊重车率，取RRRR 侧壁倾角θ=5?。 也取196mm。 同精轧机，立辊辊身长WV 4.3轧边机孔型设计 WhEE 轧边机孔型设计主要是确定水平辊宽和轧边机槽深。 其图形如下(图4.3): 图4.3 轧边机示意图 hE:轧槽深度;W:轧边机辊宽; e 1)轧边机辊宽设计 轧边机的作用主要是控制H型钢的翼缘端部的形状，也能控制翼缘的宽度，但有一定的限度，对腹板并没有压下。设计时，一般在轧辊表面开有凹槽，以防止调整时轧辊接触轧件，造成轧机负荷过大。 基本计算式为: =-Δ (式4.5) WW5ER 式中: Δ——调整余量，取1-3mm，本设计取Δ=2mm。 55 =93-2=91mm WE 2)轧边机槽深设计 14 太原科技大学热轧H型钢孔型设计 在设计轧边机槽深时，也应考虑轧件宽度外形尺寸、公差尺寸、轧辊倾角、热胀系数等因素的影响。 轧边机槽深公式为: =[β(B-t1)cosθ] /2-Δ (式4.6) h6E 式中:——轧边机槽深，mm; hE B ——轧件宽度，mm; θ——轧辊侧壁斜度，θ取5?; Δ——用于防止轧制时轧件于轧辊辊身接触的调整余量，一般取 6 3,5mm， 本设计取Δ=5mm。 6 故 =[1.013(57.15-2.33)cos5?] /2-5 hE =22.7mm 15 太原科技大学热轧H型钢孔型设计 第5章 轧制压力计算 轧制压力P等于平均单位压力与接触水平投影面积F之乘积。 p p5.1平均单位压力的计算 在计算中常用的公式有S.Ekelund公式、Sims公式、Stone等公式。在具体设计中应根据具体情况选择应用。 其中S.Ekelund公式实用范围是: 1) 热轧型钢时计算平均单位压力的半经验公式; 2) 轧制温度大于800?，坯料的锰含量小于1.0,; 3) 轧制速度小于5m/s时，该公式比较准确，但轧制速度大于5m/s时，应采用修正公式。 本设计中选用S.Ekelund公式， S.Ekelund公式为: , (1，m)K，, =(?) (式5.1) p, m式中: ——外摩擦对单位压力影响系数; K ——静压力下单位变形力; ——粘性系数; , , ——平均变形速度。 , m(1，m)其中第一项是考虑外摩擦的影响，决定的经验公式为: 1.6fR,h,1.2,hm, (式5.2) H，h R 式中: ——轧辊工作半径，mm; ——压下量，。 ,h,h,H,h ,,第二项中乘积是考虑变形速度对变形抗力的影响，其中平均变形速度值,，,,用下式计算: 16 太原科技大学热轧H型钢孔型设计 ,2v,hR = (式5.3) ,H，h 式中: ——轧制速度;m/s v 计算和的经验公式为: K, =(14,0.01)(1.4，C，Mn+0.3Cr)?10Mpa (式5.4) K = 0.01(14,0.01 t)?10MPa?s (式5.5) , 式中: t —— 轧制温度，?; —— 以%表示的碳的百分含量，本设计中取0.14; C Mn—— 以%表示的Mn的百分含量，本设计中取0.30; Cr——以%表示的Cr的百分含量，本设计中取0。 f的计算公式为: f =(1.05,0.0005 t) (式5.6) , 对钢轧辊，=1;对铸铁轧辊，=0.8;由于本设计开坯机轧辊为钢轧辊，,, 所以本设计中=1。 , 近年来，对S.Ekelund 公式进行了修正。按下式计算粘性系数: 'C = 0.01(14,0.01)?10MPa?s (式5.7) , ''CC式中决定于轧制速度。的选择见下表: 'C表5.1 粘度系数与轧制速度的对应表 轧制速度(m/s) ,6 6,10 10,15 15,20 '0.1 0.8 0.65 0.6 C 5.2 接触面水平投影面积的计算 在简单轧制情况下，计算接触面水平投影面积F公式为: B，BHh，R,h F== (式5.8) Bl2 17 太原科技大学热轧H型钢孔型设计 B式中:——轧件平均宽度;mm; ——接触弧长度;mm; l 、——轧件轧前轧后宽度;mm; BBhH ——轧辊平均工作半径，mm; R ——平均压下量，mm。 ,h 5.3轧制力矩 M 此力矩用以克服轧件变形即变形中发生于辊面上之轧件摩擦力。计算式为: (式5.9) M,2P,l 式中: P——轧制力，t; ——力臂系数，热轧时，= 0.3,0.6，本设计取= 0.3; ,,, l,R,h ——轧制变形区长度，，mm。 l 表5.2 轧制压力表 道次 1 2 3 4 5 6 7 轧制力 154.3 205.6 278.9 318.1 339.9 329.7 212.2 (t) 5.4压下规程的编制 5.4.1万能轧制的特点 轧件在万能轧机中的轧制类似于三块钢板的轧制，也有所不同，主要特点为: 1)立辊为被动辊，无电机驱动; 2)轧件在立辊辊面与水平辊侧面之间被压缩变形，非在两圆柱辊面之间发生变形; 3)轧件翼缘与腹板的交接圆角处也有变形和延伸; 4)仅翼缘有宽展，而腹板无宽展。 18 太原科技大学热轧H型钢孔型设计 5.4.2压下规程的编制原则 1)要使成品具有良好的表面质量和尺寸精度，应使腹板与翼缘的绝对延伸相等，而此处的延伸并不等价于压下率，其原因在于:轧件腹板由于受到两侧立辊的限制，无宽展，所有的压下量全部转换为了延伸，而轧件的翼缘部分有宽展。因此必须使翼缘压下率,腹板压下率，从而保证二者的绝对延伸相等; 2)对于窄翼缘梁型H型钢，在制定压下规程时，一般使翼缘总压下率略大于腹板总压下率，有时甚至还使翼缘总压下率略小于腹板总压下率。 综上所述，在制定万能轧机压下规程时应具体情况具体分析，其基本原则是:在水平辊、立辊轧制力和轧制电流允许的情况下合理分配各道次压下量，确保各道次的翼缘和腹板的实际延伸相等。 5.4.3压下量分配原则 1)由于万能轧机第一道次的翼缘和腹板变形很不均匀，因此压下量不UR1 能过大; 2)为了使成品获得良好的表面质量和尺寸精度，并共用同一个开坯机成形孔，在前续轧制道次的翼缘压下系数既可大于亦可小于腹板压下系数; 3)后续轧制道次由于温度较低，翼缘宽展较大导致翼缘的绝对延伸量较小，为了使翼缘与腹板的绝对延伸量一致，应使翼缘压下系数,腹板压下系数; 4)由于UF道次轧件温度低，轧辊磨损大，为了提高轧件表面质量和降低辊耗，UF道次一般只给很小的压下量。有时考虑到UF的主要作用是整形，甚至不予以分配压下量。 5.5.4 UEU机组压下规程的制定 制定规程时，一般应使翼缘压下系数ε大于腰部压下系数ε。 ty 通常q 精轧机UF的压下系数可取1.05,1.1。其余道次可取1.1,1.5。 轧件在U孔型中轧制时，轧件的边高会有变化，轧件边部在U孔型轧制时 ,2,的增长量ΔB为自然增长量ΔBt与强迫增长量ΔBet之和。 u 从U道次到U道次时，轧件边部的ΔB为: t 19 太原科技大学热轧H型钢孔型设计 1/20 ΔB=b(b?R)?Δt/(b+t?t) t00v201 式中，Δt=t-t,t、t1分别为翼缘轧前厚度与轧后厚度);b为翼缘轧前宽度;0100 R为立辊半径。 v 从E道次到U道次时，轧件边部除自然增长量外，由于轧件边部在E道次中，边部附近有局部增厚，因此在U道次中轧制时，轧件边端处有强迫增长量: ΔB=k?Δh?t/λ ete0 式中，k为系数，一般取0.5,0.7;λ为轧件在U孔型中的延伸系数;Δh为e轧件在E孔型中的总边高压下量。 5.4.5成品热尺寸 H成品热状态下高度: =(101.6-0.5)?1.013=102.4mm B成品热状态下宽度: =(57.15-0.5)?1.013=57.4mm 成品热状态下腹板厚度: =(2.33-0.5)?1.013=1.9mm T1 成品热状态下翼缘厚度: =(3.25-0.5)?1.013=2.8mm T2 ,,(t,t)/t相对压下率: (式5.10) n,1nn,1 t,t/(1,,)由此可得 (式5.11) n,1n tt即前一道次轧后厚度可由后一道轧后厚度按上式计算得到。 n,1n 2(tH,2t)，2Bt，0.858r 横截面积= (式5.12) 122 5.4.6平均压下率μ计算 本设计产品规格为H101×57×2×3，坯料采用?型异形坯 2(H100x100x6x8)，其断面面积为2190mm， 22(tH,2t)，2Bt，0.858r成品面积=122=2(101-2x3)+2x57x3+0.858x4.57x4.57=550mm 又 μ=μ?μ?„?μ?12n FFFF,10n01=??„?= (式5.13) FFFF12nn 20 太原科技大学热轧H型钢孔型设计 式中: μ总延伸系数 ?———— 由上知，总延伸系数μ=2190/550=3.98 ? n, 平均延伸系数,= (式5.14) , 式中: ———平均延伸系数 , n———总的轧制道次 本设计万能粗轧道次为6道次，万能精轧道次为1道次。因此平均延伸系 7数,为: ,==1.218 3.98 根据上述原则，可确定出UEU机组各道次的轧件尺寸及压下规程。 万能轧机压下规程 表5.3 腹板工作边部腹板翼缘翼缘相截面 机架相对辊直轧制速度咬入速度道次 厚度厚度对压下面积高度.-1.-1类型 压下s /ms 径Φ/m2/mm /mm 量/% /mm /mm 量/% /mm 1 U1 5.18 13.67 6.91 13.75 91 1722 750 2.50 2.00 1 E 91 1499 520 2.56 2.05 2 U2 4.25 17.95 5.70 17.5 79 1295 750 2.74 2.19 3 U2 3.48 18.12 4.67 18.07 72 1006 750 4.20 2.00 3 E 72 1006 520 4.49 2.14 4 U1 2.85 18.10 3.82 18.20 67 825 750 4.83 2.30 5 U1 2.34 17.89 3.14 17.80 62 627 750 5.00 2.00 5 E 62 627 520 5.35 2.14 6 U2 1.92 17.95 2.58 17.83 58 499 520 2.50 2.00 7 UF 1.90 1.04 2.55 1.16 57 489 810 2.56 2.05 21 太原科技大学热轧H型钢孔型设计 结论 采用以上介绍的孔型系统及设计方法，简单、适用，轧件变形均匀，尺寸偏差小。按此方法设计的H型钢孔型及压下规程，一次试轧成功，表面质量及外形尺寸全部符合JISG3192-1994标准。 致 谢 在将近一个月的设计中，本设计经过资料准备、工艺设计、典型产品计算，现在已基本结束。此设计是在赵春江老师的悉心指导下完成的，在此，向赵老师致以最崇高的敬意和最真诚的谢意～ 本设计由于任务重，时间短，加上本人缺乏实际的设计经验，故在本设计中不免存在许多不妥的地方，恳请老师和同学们多多指出批评和指正。 致谢人:.......... 2011年1月 22 太原科技大学热轧H型钢孔型设计 参 考 文 献 [1] 林镇钟.热轧H型钢的技术进步和在马钢H型钢厂生产线的应用[J].钢铁，2000，35(10)34,36 [2] [3] 国家技术监督局.热轧H型钢和剖分T型钢—GB/T11263-1998[S].北京:冶金工业出版社，1998. 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[19] 赵松筠，唐景林.型钢孔型设计[M].北京:冶金工业出版社，1995. 目 录 第1章 概 述 ................................................................................................................................. 1 第2章 产品技术要求和原料选择 ............................................................................................... 4 2.1产品技术要求 ..................................................................................................................... 4 2.2原料选择 ............................................................................................................................. 5 2.2.1原料种类的选择 ...................................................................................................... 5 2.2.3原料断面确定 .......................................................................................................... 7 2.2.4钢种的选择 .............................................................................................................. 7 第3章 设计方案 ........................................................................................................................... 9 3.1轧制方案及轧机布置形式选择 ......................................................................................... 9 3.1.1轧制方案 .................................................................................................................. 9 3.1.2轧机布置形式 .......................................................................................................... 9 3.2设备简述 ........................................................................................................................... 10 3.3生产工艺流程图 ............................................................................................................... 11 3.4万能轧机配辊方案 ........................................................................................................... 11 第4章 孔型设计 ......................................................................................................................... 12 4.1万能精轧机孔型设计 ....................................................................................................... 12 4.2万能粗轧机孔型设计 ....................................................................................................... 13 24 太原科技大学热轧H型钢孔型设计 4.3轧边机孔型设计 ............................................................................................................... 14 第5章 轧制压力计算 ................................................................................................................. 16 p5.1平均单位压力的计算................................................................................................... 16 5.2 接触面水平投影面积的计算 .......................................................................................... 17 5.3轧制力矩 ................................................................................................................... 18 M 5.4压下规程的编制 ............................................................................................................... 18 5.4.1万能轧制的特点 .................................................................................................... 18 5.4.2压下规程的编制原则 ............................................................................................ 19 5.4.3压下量分配原则 .................................................................................................... 19 5.4.5成品热尺寸 ............................................................................................................ 20 5.4.6平均压下率μ计算 ................................................................................................ 20 致 谢 ........................................................................................................................................... 22 参 考 文 献 ............................................................................................... 错误～未定义书签。24 25