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1、棒材课程设计说明书1.设计题目：成品尺寸(直径mm)：36 坯料尺寸（mmmm）：150机组设备：18架平立交替连轧机轧辊参数：架次轧辊直径(mm)1#2#5003#4#6105#6#5607#12#42013#18#3702、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。（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
2、150mm；钢种：20钢；产品规格：36mm.（3）20钢化学成分和线材产品技术要求表1成分要求(GB/T700-1988)牌号化学成分（质量分数）（%）脱氧方法CMnSiSP200.170.240.350.650.370.0350.035F,b,Z3、工艺流程：4、孔型设计:1. 孔型设计本设计是设计36mm的20号圆钢轧制其坯料尺寸为150mm150mm。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
3、、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24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
4、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1.301.40，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
5、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 =(1.012150)-0.86(0.11.012150)/0.253.14(361.012)=21.93mm 式中：Fo红坯断面面积，mm2;Fn成品于热状态断面面积，mm2;热胀系数，取=1.012；钢坯边长，mm; d成品直径，mm;轧制道次数n=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
6、，以保证成品质量及孔型的耐磨性和成品尺寸精度。 将14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:1=1.250 2= 1.247 3=1.286 4=1.264 5= 1.350 6=1.342 7=1.322 8=1.326 9= 1. 280 10=1.242 11=1.250 12=1.22013=1.101 14=1.0214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 2 ) 确定各等轴孔尺寸 由圆面积公式F=R2得： d=2 各道次的轧件参数列于表（51）。表1 等轴孔轧件尺寸道次68101214轧件高/宽（mm）79.726
7、0.2147.7638.6636.47轧件面积（mm2）4989.072846.061790.241173.931044.314.2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： =1+0.82Lc/(Ho+2Bo)(Ho-h)/Ho 式中：Lc平均接触弧长度， 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：BoHo =151.8151.8mm初设：h1=116.
8、00mm;=94.60mm=1+0.8294.60/(151.80+2151.80)(151.80-116.00)/151.80 =1.078则b1=1 Bo=1.078151.80=163.70mm F1= h1 b1=116.00163.70=18989.05mm2校核：（1）Bo/ Ho0.60.7 保证少产生歪扭脱方； （2）h1/ b11.2 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：B1H1=116.00163.70mm 初设：h2=116.00mm; =109.20mm =1+0.82109.20/(163.70+2
9、116.00)(163.70-116.00)/163.70 =1.129 则 b2=2B1=1.129116.00=130.92mm F2= b2h2=130.92116.00=15187.26mm2 校核： B1/ H1=0.71 h2/ b2=0.89 符合要求No.3 （第三道次）来料：B2H2=116.00130.92mm 初设：h3=90.00mm; =112.99mm =1+0.82112.99/(130.92+2116.00)( 130.92-116.00)/ 130.92 =1.06则b3=1.06116.00=122.97mm F3= b3h3=122.9790.00=110
10、67.30mm2校核： B2/ H2=0.87 h3/ b3=0.73 符合要求No.4 （第四道次）来料：B3H3=90.00122.97mm 初设：h4=90.00mm; =100.28mm=1+0.82100.28/(122.97+285.00)( 122.97-85.00)/122.97=1.18则 b4=1.1885.00=100.43mm F4= b4h4=90.00100.43=9038.70mm2校核： B3/ H3=0.73 h4/ b4=0.89 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52 表2 平辊出口轧件尺寸道次延伸系数横截面积轧件高度mm轧件宽度mm11
11、.25018989.05116.0163.7021.24715187.26116.0130.9231.28611067.3090.0122.9741.2649038.7090.0100.434.3 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t，轧件在圆孔中的延伸系数y,来料尺寸为Bi-1Hi-1,经椭孔后轧件尺寸为hibi,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：t= (1)y= (2) 联立（1）（2）得： bi= （5-7） hi= （5-8）轧件在椭孔中
12、的宽展系数 0.50.95，在圆孔中是宽展系数为 0.30.4。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：B4H4=90100.43mm 轧件经第六道次后的尺寸为79.72mm;取：0.5, =0.4根据公式（5-7），（5-8）可算得第五道次椭圆后轧件的尺寸：校核第六道次圆孔中轧件的充满度：第六道次后轧件的宽度 (为宽展留的余量，取1 mm）则=符合要求，校核通过。No.7 （第七道次椭圆孔）来料：B6H6=79.7279.72mm 轧件经第八道次后的尺寸为60.21mm;取：0.8, =0.4根据公式（5-7），（5-8）可算得第
13、七道次椭圆后轧件的尺寸：校核第八道次圆孔中轧件的充满度：第八道次后轧件的宽度 (为宽展留的余量，取1 mm）则=符合要求，校核通过。No.9（第九道次椭圆孔）来料：B8H8=60.2160.21mm 轧件经第十道次后的尺寸为47.76mm;取：0.7, =0.4根据公式（5-7），（5-8）可算得第九道次椭圆后轧件的尺寸：校核第十道次圆孔中轧件的充满度：第十道次后轧件的宽度 (为宽展留的余量，取1 mm）则=符合要求，校核通过。No.11 （第十一道次椭圆孔）来料：B10H10=47.7647.76mm 轧件经第十二道次后的尺寸为38.66mm;取：0.7, =0.4根据公式（5-7），（5-
14、8）可算得第十一道次椭圆后轧件的尺寸：校核第十二道次圆孔中轧件的充满度：第十二道次后轧件的宽度 (为宽展留的余量，取1 mm）则=符合要求，校核通过。No.13 （第十三道次椭圆孔）来料：B10H10=38.6638.66mm 轧件经第十四道次后的尺寸为36.47mm;取：0.7, =0.4根据公式（5-7），（5-8）可算得第十三道次椭圆后轧件的尺寸：校核第十四道次圆孔中轧件的充满度：第十四道次后轧件的宽度 (为宽展留的余量，取1 mm）则=符合要求，校核通过。3.4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 成品孔内径dd=d0-(01.0) -（1.0071.02） 式
15、中：-内径允许最大负偏差，mm按GB715-89,取-=0.35mm d0成品内径的公称直径，mm d=360.80.351.013=36.18mm 成品孔内径开口宽度BkBk=d0+(0.51.0)（1.0071.02 ） 式中：内径允许最大正偏差，mm按GB715-89,取=0.3536+0.80.351.013=36.75mm内径开口处圆角R R的设计参考值一般为1025mm,R=11.5mm 2840mm,R=22.5mm 设计36，取R=2mm成品孔内径的扩张角R取=30o,辊缝s=2mm则侧角 =符合要求。R= =21.51 2)成品前孔（K2孔）设计成品前孔高度=（0.780.8
16、6）=0.8236=29.52mm成品前孔宽度=（1.421.70）=1.736=61.20mm椭圆圆弧半径R 取辊缝s=3mm,则R=验算轧件在K2孔中的充满度：已知K2孔中轧件的尺寸为， 则=41.64/42.64=97.65%，充满度太大。取该椭孔中的充满度为0.9，则=41.64/0.9=46.27mm椭圆圆弧半径R=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5-32） 椭圆孔尺寸设计=(1.0881.11)b， 本设计取孔高：辊缝：s=(0.20.3)h 本设计取s=0.25h圆弧半径：外圆角半径：r=(0.080.
17、12) 取r=0.10轧件断面积：充满度：则各椭圆孔型的计算尺寸见孔型尺寸表5-33） 圆孔型设计孔高：槽口宽： 30，常取扩张角：辊缝：s=(0.100.15)d 本设计取s=0.13d外圆角半径：r=(0.20.3)d 取r=0.25d内圆角半径：R=d/2轧件面积：则圆孔型尺寸见表3 表3 孔型参数尺寸表道次孔型孔高 mm槽口宽mm内圆半径R mm外圆半径r mm辊缝 smm扩张角充满度%1平辊116.00163.70116.002平辊116.00130.92116.003平辊90.00122.9790.004平辊90.00100.4390.005椭圆69.40 116.06 69.99
18、11.6117.3590.916圆79.72 81.04 39.8619.9310.363098.517椭圆39.55 123.04 135.0212.30 9.8990.918圆60.21 61.23 30.1215.057.833097.979椭圆36.00 84.88 73.468.499.0090.9110圆47.7648.55 23.8811.946.213097.3811椭圆30.07 66.17 54.186.627.52 90.9112圆38.66 39.30 19.339.675.0330 96.8113椭圆34.4045.8026.784.588.60 90.9114圆36
19、.4737.08 18.249.124.7430 96.81 表4 36mm圆钢轧制程序表架次孔型形状轧件尺寸延伸系数轧辊直径mm轧制温度oc压下量mm高mm宽mm面积mm21H平辊116.00163.7018989.11.25050097734.002V平辊116.00130.9215187.31.24750096547.703H平辊90.00122.9711067.31.28661095940.924V平辊90.00110.439938.701.26461095532.975H平椭69.40105.515491.801.35056095241.036V圆79.7279.724939.001
20、.34256095925.797H平椭39.55111.853317.841.32242095440.178V圆60.2160.212817.361.32642096251.649H平椭36.0077.162083.321.28042096924.2110V圆47.7647.761772.691. 24242098229.4011H平椭30.0760.151356.581.25042099817.6912V圆38.6638.661161.521.22042099821.4913H平椭34.4041.641074.301.1013709984.2614V圆36.4736.471033.661.0213709985.175产品孔型图本设计代表产品共14道孔型。各道孔型图如下（平辊略）：第五道次孔型第六道次孔型第七道次孔型第八道次孔型第九道次孔型第十道次孔型第十一道次孔型第十二道次孔型第十三道次孔型第十四道次孔型