[论文设计]H型钢孔型设计技术

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-beamAbstract: The pass design steps, method and technology parameters choice for large H-beam production line which is the first 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;reductionschedule1前言目前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总=(平)n由此可求得该道次的腹板翼缘厚度：TW=总tWTf=总tf（1.11.5）Wb=W-(25)其中，平均延伸系数可根据H型钢腹板高度h取1.151.33（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+530(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qb)延长腹板高度轧制qc)减小腹板高度轧制qd)减小翼缘高度轧制1-异型坯q2-H型钢q3-二辊开坯机最终轧件q4-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，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+-）（1.0051.010）式中，+为腹板高度上的正偏差；-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=(25)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-(0.51.0)mm；其侧壁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0.55mm。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t大于腰部压下系数y。通常q精轧机UF的压下系数可取1.051.1。其余道次可取1.11.5。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Bu2为自然增长量Bt与强迫增长量Bet之和2。从U道次到U道次时，轧件边部的Bt为：Bt=b0(b0Rv)1/2t/(b02+t0t1)式中，t=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：Bet=khet0/式中，k为系数，一般取0.50.7；为轧件在U孔型中的延伸系数；he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/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腹板厚度/mm翼缘厚度/mm腹板高度/mm截面面积/mm2面缩率/%012045075016080011.0121404207701504006.9120100534.22.02.011.72210038077013500011.480102533.52.02.013.032853657701234508.665104036.72.52.014.242703507701119009.450105536.22.52.015.7531703507501110000.855098048.73.02.015.8611583287859700012.638107644.33.52.018.17150320785906506.530108552.83.52.019.4注：规格尺寸（mm）：JIS5883001220，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/mm轧制速度/m.s-1咬入速度/m.s-11U146.57.0100.72.27779161314002.502.001E54.1777916136702.562.052U241.810.192.08.67608351114002.742.193U236.911.779.913.27367314714004.202.003E45.0736731476704.492.144U132.412.269.113.57146379214004.832.305U128.512.259.813.56965575214005.002.005E39.1696557526705.352.146U225.111.951.813.4680480011405.802.327U222.111.944.713.76664195714005.002.007E33.0666419576705.352.148U119.511.738.713.46533615714005.802.329U117.311.333.613.26433185414005.002.009E27.5643318546705.362.1410U215.411.029.312.86342780314005.732.2911U213.99.725.612.66272470314005.002.0011E23.0627247036705.282.1112U112.69.322.711.36212225714005.572.2313U111.95.620.78.86172034814005.02.013E18.0617203486705.212.0814U213.221.76172034814005.262.1015UF11.53.419.55.85951895214005.002.00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).2MANNESMANN-DEMAG-SACK公司样本Universalbeamsimulation1995.3白光润等孔型设计M.沈阳：东北工学院出版社，1992.