型材生产工艺及孔型设计基础

1.孔型设计一般应包括哪些内容？

型材轧制是在带有轧槽的环形凹槽或凸缘的轧辊上轧制出来的。由两个或多个轧辊的轧槽所构成的断面轮廓称之为孔型。将钢锭或钢坯在轧辊孔型中经过若干道次的轧制变形，以获得所需的断面形状、尺寸和性能的产品，为此而进行的设计和计算过程称之为孔型设计。

孔型设计属于工具设计，通常的孔型设计一般包括以下三方面内容：

(1)断面孔型设计。根据原料与成品的断面形状、尺寸及其性能的要求，确定出轧件的变形方式、所需道次数和各道次的变形量以及为完成此变形过程所需要的孔型形状和尺寸。

(2)轧辊孔型设计。这一过程即孔型配置，是根据断面孔型设计的结果，确定孔型在每个机架上的配置方式，从而保证轧件能正常轧制。既要保证能顺利轧制和操作方便，还要保证轧辊满足其强度条件、具有较短的轧制节奏，以获得较高的产量和较高的产品质量。

(3)轧辊辅件设计。这一过程即导卫或诱导装置的设计，导卫或诱导装置应保证轧件能按照要求的状态和位置进、出孔型，或使轧件在孔型以外发生一定的变形，或对轧件起矫正或翻转作用等。

2.孔型是如何分类的？

孔型通常按其形状、用途及其在轧辊上的开口位置进行分类。 (1) 按形状分类

按照孔型的形状可以直观的把孔型分成简单断面孔型(如圆孔型、椭孔型、方孔型、箱形孔型等)以及异型断面孔型(如工字形、槽形、轨形孔型等)

(2) 按用途分类

根据孔型在总的轧制过程中的位置及其作用，可以将孔型分为以下四类： 1) 开坯孔型

亦称为延伸孔型，其主要作用是减小被轧金属的断面。 2) 粗轧或毛轧孔型

这类孔型的主要作用是，在继续减小轧件断面的同时，进行粗加工，使其逐渐接近成品的形状和尺寸。

3) 成品前或精轧前孔

它是指成品孔型前面的一个孔型，其主要作用是为在成品孔中轧出合乎要求的成品做好准备。

4) 成品孔

亦称之为完成孔。是指轧出成品的最后一个孔型，其形状和尺寸基本接近于成品的形状和尺寸，但考虑到热胀、冷缩、轧辊的磨损等因素，因此，一般来说两者并不完全相等。

(3) 孔型按开口位置分类

孔型按在轧辊上的开口位置可分为开口孔型、闭口孔型、半闭口孔型三类。轧辊的辊缝S直接在孔型的周边上的孔型称之为开口孔型。轧辊的辊缝S在孔型的周边之外的称之为闭口孔型。半闭（开）口孔型又称控制孔型，常用于轧制凸缘型钢时控制腿部高度，故存在一部分闭口腿，但辊缝与孔型相通。 3.侧壁斜度的主要作用是什么？

孔型的侧壁往往不垂直于轧辊的轴线而是有一定的倾斜度。在箱型孔中，孔型的侧壁斜度用下式表示

tgϕ＝(Bk－bk)／2hp×100%

式中Bk为槽口宽度，bk是槽底宽度，hp是轧槽的深度。

侧壁斜度对轧件进出孔型有重要的作用。在垂直侧壁中，轧件不仅入孔困难，而且轧件在轧制后由于宽展的作用，将被侧壁夹持住不易脱槽。而倾斜的侧壁既有利于轧件的进入，也便于轧件脱槽。侧壁斜度的大小对轧辊的修复和轧辊的使用寿命有着重要的意义。当无侧壁斜度时，孔型侧壁磨损a后，将无法恢复轧槽的原有宽度尺寸；而带侧壁斜度的孔型重车后可以恢复轧槽的原始宽度。

大的侧壁斜度还可以增加孔型的共用性，比如大斜度的箱形孔型，可以通过调整充满 来轧出不同尺寸的轧件。这对于初轧机、开坯机和型钢的毛轧孔型都是有意义的。

另外轧制异型断面型钢时，侧壁斜度往往对变形量产生影响，侧壁斜度大，允许的变形量也越大，这时甚至可以减少轧制的道次，并有利于轧机进行调整。但是，小的侧壁斜度有利于对轧件的夹持，并且使侧面加工良好。 4.什么是“上压力”和“下压力”？

为了使轧件出孔后有一个固定的方向，经常有目的地使上、下轧辊的直径有所不同。这种上下两辊工作直径的差值叫做“压力”，其单位是毫米。若上轧槽的工作直径大于下轧槽的工作直径时称为“上压力”；反之则称为“下压力”。当轧辊的转速相同而上下轧辊的工作直径不同时，则会造成轧件上部与下部的金属流速不同，轧件当然也就向轧辊工作直径小的一侧弯曲。

5.如何确定孔型的中性线？

若上下两个轧辊作用于轧件上的力对于轧制面上某一水平直线的力矩相等，则这一水平直线称为孔型的中性线。

目前中性线一般用下述方法确定：

(1)对称轴法

具有水平对称轴的孔型。如箱孔、菱孔、椭圆、圆、工字钢等，中性线就是其水平轴对称线。

(2)平均高度法

此法认为孔型的中性线为等分孔型高度的水平线。 (3)面积平分法

此法认为孔型的中性线是等分孔型面积为上下两部分的那条水平线。 (4)面积重心法

此法认为孔型的中性线是通过孔型几何形状面积重心的水平线。 (5)轮廓线重心法

此法也称之为周边重心法。此种方法是认为，孔型的中性线是通过在轧辊上孔型轮廓(轧槽)的两个重心之间等距离的地方的水平线。

孔型的中性线还一些求法，根据需要可以选用适当的各种近似方法。