[论文设计]H型钢孔型设计技术

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1、H型钢孔型设计技术 　　摘要：介绍了国内第1条全套引进的大H型钢生产线的孔型设计步骤、方法及主要工艺技术参数的选取，重点介绍了连铸异型坯孔型设计的特点，万能水平辊及轧边机轧辊主要尺寸的确定，以及串列可逆连轧式万能轧机压下规程的制定。 　　关键词：H型钢；孔型设计；压下规程 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型钢的孔型设计技术多为试验室的研究成果；通过对引进的大H型钢生产线的生产实践，对H型钢孔型设计技术有一些体会。下面将孔型设计的经验方法和步骤予以介绍。 2　二辊开坯机的孔型设计 　　在生产H型钢及其它型钢的组合式轧机上，一般设二辊开坯机，通常先开坯再送UEU机组。其孔型设计主要取决于所轧H型钢的品种、规格及采用的坯料。马钢H型钢厂采用2种连铸异型坯（mm）：750450120、500300120。在轧制H型钢时，一般使用开口工字型，同时用立轧孔型，见图1。 图1　开坯机配辊图 2.1　进万能孔型前的开坯机最终道次形状设计 　　以图2、图3为例，根据万能轧机平均延伸系数与

4、总轧制道次n，可求出总的延伸系数（相对腹板而言）： 图2　成品尺寸 图3　开坯机最终道次形状尺寸 λ总=(λ平)n 由此可求得该道次的腹板翼缘厚度： TW=λ总tW Tf=λ总tf（1.1～1.5） Wb=W-(2～5) 其中，平均延伸系数可根据H型钢腹板高度h取1.15～1.33（大规格取下限，小规格取上限）。 　　通常，内侧壁斜度取10%～25%，外侧壁斜度取5%～15%，从而可求得该道次腹板总高度H；翼缘高度B=b+5～30(mm)。 2.2　在开坯机上异型坯轧制种类分析 　　根据不同的异型坯及相应的H型钢产品规格，满足上述开坯机最终道次形状尺寸，在二辊开坯

5、机上有以下几种轧制情况，见图4。 图4 开坯机上异型坯轧制种类 a)标准异型坯轧制q
b)延长腹板高度轧制q
c)减小腹板高度轧制q
d)减小翼缘高度轧制 1-异型坯q
2-H型钢q
3-二辊开坯机最终轧件q
4-立轧后轧件 2.2.1 标准异型坯的轧制 　　轧制时只进行腹板压下和展宽变形即可得到所需的二辊开坯机的最终轧件，见图4a。 2.2.2 延长腹板高度的轧制 　　首先经若干道次工字形孔，延伸腹板内高和总高，使之达到所需工字形轧件，见图4b。 2.2.3 减小腹板高度轧制 　　首先将异型坯在箱形孔中立压，使腹板内宽减小，使之达到所需工字形轧件，见图4c。轧制中腹板

6、厚度增加量按立轧压下量的20%～25%计。 2.2.4 减小异型坯翼缘高度的轧制 　　用异型坯轧制窄缘H型钢时，要对翼缘高度进行大幅度压下，见图4d。开坯机承受较大变形量，以使异型坯达到供UEU机组轧制的工字形尺寸。 3　万能轧机孔型设计 3.1　万能轧制方式 　　不同的产品规格和生产条件，有不同的轧制方式。马钢采用了串列可逆连轧方式，即开坯后的轧件先在3机架组成的万能粗轧UEU连轧机组中往返轧制，最后在万能精轧UF机架中轧1道出成品。这种方式可减少轧制道次，提高生产能力。 3.2　万能轧机U和轧边机E的孔型设计 3.2.1 成品孔型 　　其孔型设计主要是确定H型钢边部内侧间距

7、，即UF孔型水平辊宽度Wh，见图5a。为提高轧辊寿命，确定轧辊宽度时还应考虑腹板高度和翼缘厚度方向上的公差： Wh=（h-2tf+Δ+-δ-）（1.005～1.010） 式中，Δ+为腹板高度上的正偏差；δ-为翼缘厚度上的负偏差。轧辊侧壁斜度一般取0.25。 3.2.2 万能粗轧孔型 　　其孔型设计主要是确定水平辊宽度W。通常，Wh-W=(2～5)mm。轧制小规格H型钢时，取下限。轧辊侧壁斜度取5，见图5b）。 图5　万能轧机轧辊 a)万能精轧机轧辊；b)万能粗轧机轧辊 3.2.3 轧边机孔型设计 　　轧边机孔型的水平辊宽度We=W,或We=W-(0.5～1.0)mm；其侧壁

8、斜度与相对应的万能粗轧机侧壁斜度相同；轧边机孔型的槽底斜面应与侧壁夹角为90，如图6所示。轧边机孔型深度he可用下式确定： he=(b-r-S2)/2 图6 轧边机示意图 式中，b为成品热状态下的边高；r为翼缘宽度正偏差；S为轧件腰部与水平辊之间的间隙，一般取0.5～5mm。 　　为了避免水平辊与轧件腰部之间的接触，有时将轧边机孔型的上下水平辊车成图6所示的虚线部分，其S=5mm。 　　根据上述方法可完成所有U和E孔型的设计，然后制定UEU机组的压下规程。 3.3 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εt大于腰部压下系数εy。 　　通常q
精轧机U

9、F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孔型轧制时的增长量ΔBu［2］为自然增长量ΔBt与强迫增长量ΔBet之和［2］。
　　从U道次到U道次时，轧件边部的ΔBt为： ΔBt=b0(b0Rv)1/2Δt/(b02+t0t1) 式中，Δt=t0-t1,t0、t1分别为翼缘轧前厚度与轧后厚度）；b0为翼缘轧前宽度；Rv为立辊半径。 　　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［3］： ΔBet=kΔhet0/λ

10、 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；Δhe为轧件在E孔型中的总边高压下量。 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。 4 孔型及规程的应用 　　以H600mm300mm12mm20mmH型钢为例，其生产中所用的孔型设计及压下规程如下。 4.1 开坯机孔型及压下规程 　　开坯机孔型见图7，其压下规程见表1。 图7 开坯机孔型及配辊图 表1 开坯机压下规程 道次 孔型编号 翻钢编号 截面尺寸 辊缝/mm 工作辊径Φ/mm 转速/r.min-1 轧制速度/m.s-1 咬入速度/m.s-1 轧件长度/m 腹

11、板厚度/mm 翼缘厚度/mm 腹板高度/mm 截面面积/mm2 面缩率/% 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：规格尺寸（mm）：JIS588300

13、1220，钢种Q345，开轧温度：1200℃，坯料尺寸（mm）：750450120，长度11.0m。 4.2 万能轧机压下规程 　　万能轧机压下规程见表2。 表2 万能轧机压下规程 道次 机架类型 腹板厚度/mm 腹板相对压下量/% 翼缘厚度/mm 腹板相对压下量/% 轧边机辊缝/mm 腹板高度/mm 截面面积/mm2 工作辊直径Φ/mm 轧制速度/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：规格尺寸（mm）：JIS5883001220，钢种：Q345，开轧温度：1050℃，坯料尺寸（mm）：78532550，长度19.4m。 5 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H600mm300mm的孔型及压下规程，一次试轧成功，表面质量及外形尺寸全部符合JISG3192-1994标准。 作者简介：吴琼（1964～），女（汉族），安徽马鞍山人，工程师。 作者单位：吴琼　马鞍山钢铁股份有限公司职工大学，安徽　马鞍山　243000 　　　　　刘卫华　马鞍山钢铁股份有限公司H型钢厂 参考文献 　1　田中辉昭等．H型钢用连铸异型坯应用范围的扩大[J].川崎制铁技报，1978,(4). 　2　MANNESMANN-DEMAG-SACK公司样本《Universalbeamsimulation》1995. 　3　白光润等．孔型设计[M].沈阳：东北工学院出版社，1992.