[論文設(shè)計(jì)]H型鋼孔型設(shè)計(jì)技術(shù)

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1、H型鋼孔型設(shè)計(jì)技術(shù) 　　摘要：介紹了國內(nèi)第1條全套引進(jìn)的大H型鋼生產(chǎn)線的孔型設(shè)計(jì)步驟、方法及主要工藝技術(shù)參數(shù)的選取，重點(diǎn)介紹了連鑄異型坯孔型設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，萬能水平輥及軋邊機(jī)軋輥主要尺寸的確定，以及串列可逆連軋式萬能軋機(jī)壓下規(guī)程的制定。 　　關(guān)鍵詞：H型鋼；孔型設(shè)計(jì)；壓下規(guī)程 The pass design technique for H-beam 　　Abstract: The pass design steps, method and technology parameters choice for large H-beam production line which is the f

2、irst whole line imported are introduced. The characteristics of pass design of continuous casting beam blank, calculation roll dimension of roughing and edging mill, making reduction schedule of universal tandem mills are especially introduced. 　　Keywords:H-beam;passdesign;reductionschedule 1　前言

3、　　目前H型鋼的孔型設(shè)計(jì)技術(shù)多為試驗(yàn)室的研究成果；通過對(duì)引進(jìn)的大H型鋼生產(chǎn)線的生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)H型鋼孔型設(shè)計(jì)技術(shù)有一些體會(huì)。下面將孔型設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)方法和步驟予以介紹。 2　二輥開坯機(jī)的孔型設(shè)計(jì) 　　在生產(chǎn)H型鋼及其它型鋼的組合式軋機(jī)上，一般設(shè)二輥開坯機(jī)，通常先開坯再送UEU機(jī)組。其孔型設(shè)計(jì)主要取決于所軋H型鋼的品種、規(guī)格及采用的坯料。馬鋼H型鋼廠采用2種連鑄異型坯（mm）：750450120、500300120。在軋制H型鋼時(shí)，一般使用開口工字型，同時(shí)用立軋孔型，見圖1。 圖1　開坯機(jī)配輥圖 2.1　進(jìn)萬能孔型前的開坯機(jī)最終道次形狀設(shè)計(jì) 　　以圖2、圖3為例，根據(jù)萬能軋機(jī)平均延伸系數(shù)與

4、總軋制道次n，可求出總的延伸系數(shù)（相對(duì)腹板而言）： 圖2　成品尺寸 圖3　開坯機(jī)最終道次形狀尺寸 λ總=(λ平)n 由此可求得該道次的腹板翼緣厚度： TW=λ總tW Tf=λ總tf（1.1～1.5） Wb=W-(2～5) 其中，平均延伸系數(shù)可根據(jù)H型鋼腹板高度h取1.15～1.33（大規(guī)格取下限，小規(guī)格取上限）。 　　通常，內(nèi)側(cè)壁斜度取10%～25%，外側(cè)壁斜度取5%～15%，從而可求得該道次腹板總高度H；翼緣高度B=b+5～30(mm)。 2.2　在開坯機(jī)上異型坯軋制種類分析 　　根據(jù)不同的異型坯及相應(yīng)的H型鋼產(chǎn)品規(guī)格，滿足上述開坯機(jī)最終道次形狀尺寸，在二輥開坯

5、機(jī)上有以下幾種軋制情況，見圖4。 圖4 開坯機(jī)上異型坯軋制種類 a)標(biāo)準(zhǔn)異型坯軋制q
b)延長(zhǎng)腹板高度軋制q
c)減小腹板高度軋制q
d)減小翼緣高度軋制 1-異型坯q
2-H型鋼q
3-二輥開坯機(jī)最終軋件q
4-立軋后軋件 2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)異型坯的軋制 　　軋制時(shí)只進(jìn)行腹板壓下和展寬變形即可得到所需的二輥開坯機(jī)的最終軋件，見圖4a。 2.2.2 延長(zhǎng)腹板高度的軋制 　　首先經(jīng)若干道次工字形孔，延伸腹板內(nèi)高和總高，使之達(dá)到所需工字形軋件，見圖4b。 2.2.3 減小腹板高度軋制 　　首先將異型坯在箱形孔中立壓，使腹板內(nèi)寬減小，使之達(dá)到所需工字形軋件，見圖4c。軋制中腹板

6、厚度增加量按立軋壓下量的20%～25%計(jì)。 2.2.4 減小異型坯翼緣高度的軋制 　　用異型坯軋制窄緣H型鋼時(shí)，要對(duì)翼緣高度進(jìn)行大幅度壓下，見圖4d。開坯機(jī)承受較大變形量，以使異型坯達(dá)到供UEU機(jī)組軋制的工字形尺寸。 3　萬能軋機(jī)孔型設(shè)計(jì) 3.1　萬能軋制方式 　　不同的產(chǎn)品規(guī)格和生產(chǎn)條件，有不同的軋制方式。馬鋼采用了串列可逆連軋方式，即開坯后的軋件先在3機(jī)架組成的萬能粗軋UEU連軋機(jī)組中往返軋制，最后在萬能精軋UF機(jī)架中軋1道出成品。這種方式可減少軋制道次，提高生產(chǎn)能力。 3.2　萬能軋機(jī)U和軋邊機(jī)E的孔型設(shè)計(jì) 3.2.1 成品孔型 　　其孔型設(shè)計(jì)主要是確定H型鋼邊部?jī)?nèi)側(cè)間距

7、，即UF孔型水平輥寬度Wh，見圖5a。為提高軋輥壽命，確定軋輥寬度時(shí)還應(yīng)考慮腹板高度和翼緣厚度方向上的公差： Wh=（h-2tf+Δ+-δ-）（1.005～1.010） 式中，Δ+為腹板高度上的正偏差；δ-為翼緣厚度上的負(fù)偏差。軋輥側(cè)壁斜度一般取0.25。 3.2.2 萬能粗軋孔型 　　其孔型設(shè)計(jì)主要是確定水平輥寬度W。通常，Wh-W=(2～5)mm。軋制小規(guī)格H型鋼時(shí)，取下限。軋輥側(cè)壁斜度取5，見圖5b）。 圖5　萬能軋機(jī)軋輥 a)萬能精軋機(jī)軋輥；b)萬能粗軋機(jī)軋輥 3.2.3 軋邊機(jī)孔型設(shè)計(jì) 　　軋邊機(jī)孔型的水平輥寬度We=W,或We=W-(0.5～1.0)mm；其側(cè)壁

8、斜度與相對(duì)應(yīng)的萬能粗軋機(jī)側(cè)壁斜度相同；軋邊機(jī)孔型的槽底斜面應(yīng)與側(cè)壁夾角為90，如圖6所示。軋邊機(jī)孔型深度he可用下式確定： he=(b-r-S2)/2 圖6 軋邊機(jī)示意圖 式中，b為成品熱狀態(tài)下的邊高；r為翼緣寬度正偏差；S為軋件腰部與水平輥之間的間隙，一般取0.5～5mm。 　　為了避免水平輥與軋件腰部之間的接觸，有時(shí)將軋邊機(jī)孔型的上下水平輥車成圖6所示的虛線部分，其S=5mm。 　　根據(jù)上述方法可完成所有U和E孔型的設(shè)計(jì)，然后制定UEU機(jī)組的壓下規(guī)程。 3.3 UEU機(jī)組壓下規(guī)程的制定 　　制定規(guī)程時(shí)，一般應(yīng)使翼緣壓下系數(shù)εt大于腰部壓下系數(shù)εy。 　　通常q
精軋機(jī)U

9、F的壓下系數(shù)可取1.05～1.1。其余道次可取1.1～1.5。 　　軋件在U孔型中軋制時(shí)，軋件的邊高會(huì)有變化，軋件邊部在U孔型軋制時(shí)的增長(zhǎng)量ΔBu［2］為自然增長(zhǎng)量ΔBt與強(qiáng)迫增長(zhǎng)量ΔBet之和［2］。
　　從U道次到U道次時(shí)，軋件邊部的ΔBt為： ΔBt=b0(b0Rv)1/2Δt/(b02+t0t1) 式中，Δt=t0-t1,t0、t1分別為翼緣軋前厚度與軋后厚度）；b0為翼緣軋前寬度；Rv為立輥半徑。 　　從E道次到U道次時(shí)，軋件邊部除自然增長(zhǎng)量外，由于軋件邊部在E道次中，邊部附近有局部增厚，因此在U道次中軋制時(shí)，軋件邊端處有強(qiáng)迫增長(zhǎng)量［3］： ΔBet=kΔhet0/λ

10、 式中，k為系數(shù)，一般取0.5～0.7；λ為軋件在U孔型中的延伸系數(shù)；Δhe為軋件在E孔型中的總邊高壓下量。 根據(jù)上述原則，可確定出UEU機(jī)組各道次的軋件尺寸及壓下規(guī)程。 4 孔型及規(guī)程的應(yīng)用 　　以H600mm300mm12mm20mmH型鋼為例，其生產(chǎn)中所用的孔型設(shè)計(jì)及壓下規(guī)程如下。 4.1 開坯機(jī)孔型及壓下規(guī)程 　　開坯機(jī)孔型見圖7，其壓下規(guī)程見表1。 圖7 開坯機(jī)孔型及配輥圖 表1 開坯機(jī)壓下規(guī)程 道次 孔型編號(hào) 翻鋼編號(hào) 截面尺寸 輥縫/mm 工作輥徑Φ/mm 轉(zhuǎn)速/r.min-1 軋制速度/m.s-1 咬入速度/m.s-1 軋件長(zhǎng)度/m 腹

11、板厚度/mm 翼緣厚度/mm 腹板高度/mm 截面面積/mm2 面縮率/% 0 　 　 120 450 750 160800 　 　 　 　 　 　 11.0 1 2 　 140 420 770 150400 6.9 120 1005 34.2 2.0 2.0 11.7 2 2 　 100 380 770 135000 11.4 80 1025 33.5 2.0 2.0 13.0 3 2 　 85 365 770 123450 8.6 65 1040 36.7 2.5 2.0

12、 14.2 4 2 　 70 350 770 111900 9.4 50 1055 36.2 2.5 2.0 15.7 5 3 1 70 350 750 111000 0.8 550 980 48.7 3.0 2.0 15.8 6 1 1 58 328 785 97000 12.6 38 1076 44.3 3.5 2.0 18.1 7 1 　 50 320 785 90650 6.5 30 1085 52.8 3.5 2.0 19.4 　　注：規(guī)格尺寸（mm）：JIS588300

13、1220，鋼種Q345，開軋溫度：1200℃，坯料尺寸（mm）：750450120，長(zhǎng)度11.0m。 4.2 萬能軋機(jī)壓下規(guī)程 　　萬能軋機(jī)壓下規(guī)程見表2。 表2 萬能軋機(jī)壓下規(guī)程 道次 機(jī)架類型 腹板厚度/mm 腹板相對(duì)壓下量/% 翼緣厚度/mm 腹板相對(duì)壓下量/% 軋邊機(jī)輥縫/mm 腹板高度/mm 截面面積/mm2 工作輥直徑Φ/mm 軋制速度/m.s-1 咬入速度/m.s-1 1 U1 46.5 7.0 100.7 2.2 　 777 91613 1400 2.50 2.00 1 E 　 　 　 　 54.1 777

14、 91613 670 2.56 2.05 2 U2 41.8 10.1 92.0 8.6 　 760 83511 1400 2.74 2.19 3 U2 36.9 11.7 79.9 13.2 　 736 73147 1400 4.20 2.00 3 E 　 　 　 　 45.0 736 73147 670 4.49 2.14 4 U1 32.4 12.2 69.1 13.5 　 714 63792 1400 4.83 2.30 5 U1 28.5 12.2 59.8 13.5

15、　 696 55752 1400 5.00 2.00 5 E 　 　 　 　 39.1 696 55752 670 5.35 2.14 6 U2 25.1 11.9 51.8 13.4 　 680 48001 140 5.80 2.32 7 U2 22.1 11.9 44.7 13.7 　 666 41957 1400 5.00 2.00 7 E 　 　 　 　 33.0 666 41957 670 5.35 2.14 8 U1 19.5 11.7 38.7 13.4 　

16、653 36157 1400 5.80 2.32 9 U1 17.3 11.3 33.6 13.2 　 643 31854 1400 5.00 2.00 9 E 　 　 　 　 27.5 643 31854 670 5.36 2.14 10 U2 15.4 11.0 29.3 12.8 　 634 27803 1400 5.73 2.29 11 U2 13.9 9.7 25.6 12.6 　 627 24703 1400 5.00 2.00 11 E 　 　 　 　 23.0

17、 627 24703 670 5.28 2.11 12 U1 12.6 9.3 22.7 11.3 　 621 22257 1400 5.57 2.23 13 U1 11.9 5.6 20.7 8.8 　 617 20348 1400 5.0 2.0 13 E 　 　 　 　 18.0 617 20348 670 5.21 2.08 14 U2 13.2 　 21.7 　 　 617 20348 1400 5.26 2.10 15 UF 11.5 3.4 19.5 5.8 　

18、 595 18952 1400 5.00 2.00 　　注：規(guī)格尺寸（mm）：JIS5883001220，鋼種：Q345，開軋溫度：1050℃，坯料尺寸（mm）：78532550，長(zhǎng)度19.4m。 5 結(jié)論 　　采用以上介紹的孔型系統(tǒng)及設(shè)計(jì)方法，簡(jiǎn)單、適用，軋件變形均勻，尺寸偏差小。按此方法設(shè)計(jì)的H600mm300mm的孔型及壓下規(guī)程，一次試軋成功，表面質(zhì)量及外形尺寸全部符合JISG3192-1994標(biāo)準(zhǔn)。 作者簡(jiǎn)介：吳瓊（1964～），女（漢族），安徽馬鞍山人，工程師。 作者單位：吳瓊　馬鞍山鋼鐵股份有限公司職工大學(xué)，安徽　馬鞍山　243000 　　　　　劉衛(wèi)華　馬鞍山鋼鐵股份有限公司H型鋼廠 參考文獻(xiàn) 　1　田中輝昭等．H型鋼用連鑄異型坯應(yīng)用范圍的擴(kuò)大[J].川崎制鐵技報(bào)，1978,(4). 　2　MANNESMANN-DEMAG-SACK公司樣本《Universalbeamsimulation》1995. 　3　白光潤(rùn)等．孔型設(shè)計(jì)[M].沈陽：東北工學(xué)院出版社，1992.