[論文設(shè)計]H型鋼孔型設(shè)計技術(shù)

H型鋼孔型設(shè)計技術(shù)摘要：介紹了國內(nèi)第1條全套引進的大H型鋼生產(chǎn)線的孔型設(shè)計步驟、方法及主要工藝技術(shù)參數(shù)的選取，重點介紹了連鑄異型坯孔型設(shè)計的特點，萬能水平輥及軋邊機軋輥主要尺寸的確定，以及串列可逆連軋式萬能軋機壓下規(guī)程的制定。關(guān)鍵詞：H型鋼；孔型設(shè)計；壓下規(guī)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型鋼的孔型設(shè)計技術(shù)多為試驗室的研究成果；通過對引進的大H型鋼生產(chǎn)線的生產(chǎn)實踐，對H型鋼孔型設(shè)計技術(shù)有一些體會。下面將孔型設(shè)計的經(jīng)驗方法和步驟予以介紹。2二輥開坯機的孔型設(shè)計在生產(chǎn)H型鋼及其它型鋼的組合式軋機上，一般設(shè)二輥開坯機，通常先開坯再送UEU機組。其孔型設(shè)計主要取決于所軋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，一般使用開口工字型，同時用立軋孔型，見圖1。圖1開坯機配輥圖2.1進萬能孔型前的開坯機最終道次形狀設(shè)計以圖2、圖3為例，根據(jù)萬能軋機平均延伸系數(shù)與總軋制道次n，可求出總的延伸系數(shù)（相對腹板而言）：圖2成品尺寸圖3開坯機最終道次形狀尺寸總=(平)n由此可求得該道次的腹板翼緣厚度：TW=總tWTf=總tf（1.11.5）Wb=W-(25)其中，平均延伸系數(shù)可根據(jù)H型鋼腹板高度h取1.151.33（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+530(mm)。2.2在開坯機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，滿足上述開坯機最終道次形狀尺寸，在二輥開坯機上有以下幾種軋制情況，見圖4。圖4 開坯機上異型坯軋制種類a)標準異型坯軋制qb)延長腹板高度軋制qc)減小腹板高度軋制qd)減小翼緣高度軋制1-異型坯q2-H型鋼q3-二輥開坯機最終軋件q4-立軋后軋件2.2.1 標準異型坯的軋制軋制時只進行腹板壓下和展寬變形即可得到所需的二輥開坯機的最終軋件，見圖4a。2.2.2 延長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，使之達到所需工字形軋件，見圖4c。軋制中腹板厚度增加量按立軋壓下量的20%25%計。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，要對翼緣高度進行大幅度壓下，見圖4d。開坯機承受較大變形量，以使異型坯達到供UEU機組軋制的工字形尺寸。3萬能軋機孔型設(shè)計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機架組成的萬能粗軋UEU連軋機組中往返軋制，最后在萬能精軋UF機架中軋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U和軋邊機E的孔型設(shè)計3.2.1 成品孔型其孔型設(shè)計主要是確定H型鋼邊部內(nèi)側(cè)間距，即UF孔型水平輥寬度Wh，見圖5a。為提高軋輥壽命，確定軋輥寬度時還應(yīng)考慮腹板高度和翼緣厚度方向上的公差：Wh=（h-2tf+-）（1.0051.010）式中，+為腹板高度上的正偏差；-為翼緣厚度上的負偏差。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)計主要是確定水平輥寬度W。通常，Wh-W=(25)mm。軋制小規(guī)格H型鋼時，取下限。軋輥側(cè)壁斜度取5，見圖5b）。圖5萬能軋機軋輥a)萬能精軋機軋輥；b)萬能粗軋機軋輥3.2.3 軋邊機孔型設(shè)計軋邊機孔型的水平輥寬度We=W,或We=W-(0.51.0)mm；其側(cè)壁斜度與相對應(yīng)的萬能粗軋機側(cè)壁斜度相同；軋邊機孔型的槽底斜面應(yīng)與側(cè)壁夾角為90，如圖6所示。軋邊機孔型深度he可用下式確定：he=(b-r-S2)/2圖6 軋邊機示意圖式中，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0.55mm。為了避免水平輥與軋件腰部之間的接觸，有時將軋邊機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，然后制定UEU機組的壓下規(guī)程。3.3 UEU機組壓下規(guī)程的制定制定規(guī)程時，一般應(yīng)使翼緣壓下系數(shù)t大于腰部壓下系數(shù)y。通常q精軋機UF的壓下系數(shù)可取1.051.1。其余道次可取1.11.5。軋件在U孔型中軋制時，軋件的邊高會有變化，軋件邊部在U孔型軋制時的增長量Bu2為自然增長量Bt與強迫增長量Bet之和2。從U道次到U道次時，軋件邊部的Bt為：Bt=b0(b0Rv)1/2t/(b02+t0t1)式中，t=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，軋件邊部除自然增長量外，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，軋件邊端處有強迫增長量3：Bet=khet0/式中，k為系數(shù)，一般取0.50.7；為軋件在U孔型中的延伸系數(shù)；he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)計及壓下規(guī)程如下。4.1 開坯機孔型及壓下規(guī)程開坯機孔型見圖7，其壓下規(guī)程見表1。圖7 開坯機孔型及配輥圖表1 開坯機壓下規(guī)程道次孔型編號翻鋼編號截面尺寸輥縫/mm工作輥徑/mm轉(zhuǎn)速/r.min-1軋制速度/m.s-1咬入速度/m.s-1軋件長度/m腹板厚度/mm翼緣厚度/mm腹板高度/mm截面面積/mm2面縮率/%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：規(guī)格尺寸（mm）：JIS5883001220，鋼種Q345，開軋溫度：1200，坯料尺寸（mm）：750450120，長度11.0m。4.2 萬能軋機壓下規(guī)程萬能軋機壓下規(guī)程見表2。表2 萬能軋機壓下規(guī)程道次機架類型腹板厚度/mm腹板相對壓下量/%翼緣厚度/mm腹板相對壓下量/%軋邊機輥縫/mm腹板高度/mm截面面積/mm2工作輥直徑/mm軋制速度/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：規(guī)格尺寸（mm）：JIS5883001220，鋼種：Q345，開軋溫度：1050，坯料尺寸（mm）：78532550，長度19.4m。5 結(jié)論采用以上介紹的孔型系統(tǒng)及設(shè)計方法，簡單、適用，軋件變形均勻，尺寸偏差小。按此方法設(shè)計的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標準。作者簡介：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1田中輝昭等H型鋼用連鑄異型坯應(yīng)用范圍的擴大J.川崎制鐵技報，1978,(4).2MANNESMANN-DEMAG-SACK公司樣本Universalbeamsimulation1995.3白光潤等孔型設(shè)計M.沈陽：東北工學(xué)院出版社，1992.