工字钢轧制工艺课程设计

1、41辽宁科技大学课程设计目录1原料选择及加工1原料选择及加工31.1原料选择31.2原料的检查和清洗31.3原料的加热和加热炉41.3.1原料的加热41.3.2加热炉52 14#工字钢孔型设计52.1工字钢的生产工艺流程52.2孔型设计准备62.2.1孔型系统的选择72.2.2孔型设计的原则72.2.3轧制道次的计算72.2.4延伸系数分配原则82.2.3腿部变形原则82.4孔型系统计算82.4.1成品孔孔型系统计算82.4.2成品前孔K2孔的设计91.4.3K3孔的设计102.4.4 K4孔的设计112.4.5 K5孔的设计122.4.6 K6孔的设计122.4.7 K7孔的设计132.4.8 K8孔的设计142.4.9 K9孔的设计(切深孔孔型设计)152.4.10 K10孔的设计（预切深孔孔型设计）162.4.11 K11孔的设计162.5轧制规程设计162.5.1 1950开坯机压下规程的编制162.5.2 轧制道次172.5.3 速度制度172.6 电机平衡负荷校核222.6.1 轧制压力的计算222.6.2 轧制力矩的计算252.7 各道次孔型图283.轧辊强度校核313.

2、1 950轧机强度校核313.2 800轧机校核323. 3 800轧机校核333. 4 850轧机校核344 导卫装置设计364.1 横梁364.2 卫板364.3 导板37结 语39致 谢40参考文献411原料选择及加工1.1原料选择一般轧钢常用的原料为钢锭，轧坯和连铸坯，我们采用的是140140矩形轧坯，为了保证成品质量，必须要先采取表面清理。由于在钢坯表面经常存在着如结疤、裂纹、折叠、飞刺等各种缺陷，如果不在轧制前加以清理，势必在轧制中不断扩大，并引起更多的缺陷，甚至会影响钢坯轧制时的塑性与成型。为确保钢材的使用性能，对来料矩形坯需要作如下要求: 7(1) 根据加热炉的结构和轧钢成材率的要求来确定方坯的倍尺或定尺长度以及方坯的尺寸和公差要求。我们采用的140140矩形坯要求其截面尺寸和公差要求为士2mm，倍尺长度为1200mm（攀钢数据）的4-6倍尺，长度允许偏差士50mm。坯料的圆角半径不大于R10。特别要提示的是，在计算方坯的定尺长度时，一定要把此种异型钢在轧制后每根钢材会在头部和尾部因不均匀变形产生翘曲和缩尺损失考虑在内。(2) 考虑到此工字钢的使用要求，为保证钢材的内在

3、质量，要求坯料的轧制压缩比不小于3。(3) 坯料的表面不得有裂纹，结疤，折叠等缺陷。(4) 坯料必须是热轧状态下交货。1.2原料的检查和清洗尽管炼钢工艺的不断改进使坯料的表面质量不断提高，但是用户对于轧件、质量的要求也在不断提高，因此在轧制之前，特别是对于表面质量要求很高的优质轧件清除坯料表面缺陷对提高产品质量仍起着重要作用。大部分用户要求钢铁制品商提供“零缺陷”的钢材，坯料清理和成品的精整是满足钢材产品“零缺陷”要求的正确途径。对于本次研究中的矩形坯料采用检查清理工序如下：抛丸、超声波探伤、无损表面探伤、修磨。抛丸处理即用一定质量的钢球通过外力作用撞击在钢坯上，使钢坯表面的氧化铁皮等污染物脱落，从而暴露钢坯表面缺陷的一种方法。传统的清理方法就是采用酸洗。由于在酸洗过程中对环境产生极大的污染，在各国对环境保护的日益重视的情况下，酸洗的的基建投资和、用于废酸处理的运行费用都越来越高。70年代后期逐渐以抛丸处理替代了酸洗处理。探伤包括内部探伤与外部探伤。一般采用超声波探伤和荧光磁粉探伤对坯料的内部质量与外部质量加以检测。清理坯料表面缺陷的方法有：人工火焰枪清理、火焰清理机清理、人工风铲清理

4、、人工砂轮修磨清理、修磨机清理。现在清理钢坯的主要方法是修磨机清理，少量的局部缺陷辅助以人工砂轮修磨清理。81.3原料的加热和加热炉1.3.1原料的加热在轧钢之前，要将原料进行加热，其目的是提高钢的塑性，降低变形抗力及改善金属内部组织和性能，以便于轧制加工，这就是说一般要将钢加热到奥氏体单相固溶体组织的范围内，并使有较高的温度和足够的时间以均化组织及溶解碳化物，从而得到塑性高、变形抗力低、加工性能好的金属组织，一般为了更好地降低变形抗力和提高塑性，加工温度尽量高一些好，但是不正确的加热制度可能会引起钢的氧化、脱碳，气泡暴露、过热、过烧等缺陷，还将降低钢材的质量甚至导致废品，因此钢的加热温度主要应根据各种钢的特性和压力加工工艺要求，从保证钢材的质量及多快好省地生产钢材出发来确定。1.3.2加热炉从钢坯在炉内的移动方式有推钢式加热炉与步进式加热炉两大类。推钢式加热炉分带下加热的和不带下加热的两种，上下加热的推钢式加热炉多用于加热断面尺寸超过100120mm的方坯。步进式加热炉有步进底式加热炉、步进梁式加热炉、梁底组合式加热炉三种。本次根据提供设备要求采用推钢式加热炉对坯料加热。2 14#工

5、字钢孔型设计2.1工字钢的生产工艺流程轧制任何一种钢材都可能有几种工艺过程，我们采用的是240240矩形坯经高速带锯锯切下料后，采用风动砂轮进行表面清理钢坯的表面缺陷，严格按照炉号进行管理。在室温下装入推钢式加热炉进行加热，之后进行轧制、冷却、矫直、锯切等工艺进行生产，最后经检查合格后分级成倍尺料交出。其工艺流程如下:钢坯下料清理加热轧制锯切写号冷却矫直打印检查分级涂色打捆入库。我们生产工字钢所用的设备是一组轨梁横列式四架轧机，机架均为闭式结构，减速器、联接机以及轧机工作机架间轧辊和轧辊之间均采用万向接轴联接，轴承采用胶木瓦开式轴承，主电机功率为530kw。首先要做好对入厂的矩形坯进行复验工作，经复验合格后必须要逐炉号地进行下料，为提高下料的质量和定尺精度，我们采用锯切下料。下料长度为6m，根据计算可轧制长度为6个成品长度(每个长度为12m)。接下来要对下料后的矩形坯逐根进行表面质量检查，对存在表面缺陷的钢坯进行砂轮清理。之后要按照同一炉号集中入炉的原则在冷态下装炉进行加热，并做好装炉记录。9但是在寒冷季节(特别是北方的冬季)，为了防止在加热过程中产生裂纹，要求必须要确保钢坯在室温状态

6、下缓冷24小时以上才能装炉，绝对禁止钢坯带霜装炉。之后要根据孔型配置图要求安装好轧辊和导卫装置，并调整好各机架的辊缝和锁口间隙，务必将轧辊固定牢固，轧辊在运转过程中不能产生跳动，更不能产生轴向窜动。打开循环水阀，仔细检查各个轧辊的辊颈和每个孔型的给水量是否充足，如发现异常必须立即处理。因为水在轧钢生产中是十分重要的，它起着冷却和润滑的重要作用，一旦给水量不足，后果十分严重。这是因为，一方面由于这种胶木瓦开式轴承是用夹布酚醛树脂(夹布胶木)在17.429.4MPa,130150温度下压成的，是用水而不用油润滑的。其耐热性和导热性能很差，工作温度不应超过60800C ，当温度较高时会迅速膨胀，并进而发生碳化，即烧瓦事故，导致轴承破坏；另一方面，轧件是靠与孔型的摩擦力咬入的，这种摩擦力的存在就会使得孔型产生磨损，而且孔型不间断地过钢必然会导致其温度不断地上升，如果不及时给水对孔型进行冷却就会加剧孔型的磨损，从而会导致轧件出现质量问题，也造成了轧辊的浪费，这种现象反映在使用腿部梯形孔轧制时更加严重。为保证人员和设备的安全，在确认轧机上下和周围无障碍物后，方可启动轧机进行生产。要注意必须经过30

7、分钟左右的空转，此时要做好以下项目的检查:轧机的运转是否正常、各轴承的温度是否正常、各部位紧固装置是否有松动现象等等。为提高成材率，降低生产成本，最好是先使用35根相同规格的普通材质料来进行试轧，之后再进入正常轧制，其目的是先通过低成本原料试轧来检验孔型设计是否合理，导卫装置设计和加工是否合理，轧机和导卫装置的调整是否到位。轧制温度必须按照预定要求执行，在试轧过程中要逐道次检查红热状态下轧件的尺寸是否符合孔型设计要求，导卫装置安装和调整是否合适，咬入和出钢时轧件是否正直、顺畅，这些情况都必须无一例外的认真检查好、调整好，试轧的轧件完全符合图纸要求，成品尺寸满足标准要求后方可进入到正常的生产程序。根据生产经验和工字钢的使用要求，还需要对工字钢进行湿法磁粉探伤检查，重点检查部位是腿部。靠近头部一侧，因为这个部位容易在K9孔轧制时由于切深不正而形成辗皮。102.2孔型设计准备型钢孔型设计主要内容包括三个方面：1）断面孔型设计。根据原料和成品的断面形状和尺寸及产品性能的要求，确定孔型系统、轧制道次和各道次的变形量，以及各道次的孔型形状和尺寸。2）配辊确定孔型在各机架上的分配以及在轧辊上的配置方

8、式，以保证轧件能正常轧制、操作方便、成品质量好、轧机产量高。3）轧辊附件设计导卫装置的设计。导卫装置应保证轧件能按照嗦要求的状态进出孔型，或者使轧件在孔型以外发生一定的变形，或者对轧件起矫直或翻转作用等。14号工字钢的孔型设计也是基于上述内容进行的。112.2.1孔型系统的选择结合轨梁厂的设备状况以及供应产品的特点，粗轧选用箱形孔型系统，精轧采用万能轧制法轧制。2.2.2孔型设计的原则采用正确的孔型设计可以使轧制异型面型钢嗦不能避免的不均匀变形尽可能发生在前几个孔型中，而不是在全部孔型中。在前几个孔型中，金属的温度较高，其变形抗力不大，并且塑性也较好（与以后几个孔型中的金属相比较）。在其它几个孔型中，必须尽可能采用均匀的压缩和断面各部分均匀的延伸，因为只有在这样的条件下才能得到形状正确的、内应力较小的最终产品，而能量消耗和轧辊的磨损都最少。112.2.3轧制道次的计算总延伸系数钢坯断面面积/成品孔面积：9.11 按产品标准查得NO14工字钢的断面面积为2151.6mm2选取，则求得n为：2.2.4延伸系数分配原则 工字钢孔型特点是速度差大，变形不均匀，同时轧件各部分温度差大，金属塑性不同。因此，金属变形时会引起金属强制移动，这关系到轧辊孔型磨损快的腿部不正确的充满，使断面尺寸不稳定。为减少金属在孔型中的移动，按照断面各部分，接近成品孔的孔型应当适当给予均匀变形。而且要增加易拉缩的腿部的金属余量。当采用矩形时在第一个切深孔中轧制，腿部延伸可大大小于腰部，甚至可以小于一。这是因为切深时产生推高增长，在过渡孔型中腿部的延伸系数采用不高于腰部的延伸。对于成品孔和成品前孔：= 对于其它工字孔： （+）/2 2.2.3腿部变形原则除小号工字钢外，一般总是腿部延伸大于腰部延伸，即：, =（+）/2 注：控制孔、切深孔除外。腿高的确定：开口孔进开口孔或控制孔进开口孔 h1=h2-(01mm)开口孔进控制孔h1=h2+(49mm)2.4孔型系统计算2.4.1成品孔孔型系统计算(1) 孔型宽度：(为负公差)。 (2) 腰厚： (取部分负公差)。 (3) 腿高：。 (4) 开口腿高： 闭口腿高：。 (5)腰部面积:1395=695mm2。 (6) 开口腿宽度：(

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