CN1060973C - 轧制槽钢的蝶式孔型系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轧制槽钢的蝶式孔型系统，它采用平-平-立粗轧箱形孔型系的粗轧平箱形孔(K11、K10)与带弧底的立箱形孔(K9)，扁坯平轧的弧形切深孔(K8)，三种不同形式的弯腿蝶式中轧孔(K7、K6、K5、K4)，直腿控制前孔(K3)、直腿成品前控制孔(K2)和直腿成品孔(K1)为直腿弯腰大斜度槽式孔型，中精轧孔型的平均延伸系数为1.24-1.27，该孔型系统改善轧件变形条件，使槽钢轧制更顺利，可实现连铸坯一火成材轧制，进一步提高各项技术经济指标。
Description
本发明涉及一种轧制槽钢的蝶式孔型系统。
国内外热轧槽钢普遍采用直腿槽式孔型系统，该孔型系统一般由箱形孔、切深孔、槽式孔和控制孔组成(现有技术之一)。近年来，其中的槽式孔又发展为直腿弯腰大斜度槽式孔(现有技术之二)，由于增大了孔型侧壁斜度，减小了轧辊每次重车的车削量，延长了轧槽使用寿命，减小了轧槽切入轧辊的深度，减少断辊事故，并降低轧制能耗，可用小坯轧大材，改善咬入条件提高轧机产量。原苏联专利SU869870公开了一种用于成品前孔K2和成品前控制孔K3的内弯腿式孔型，腿部内弯通过中心线夹角α来控制，从而使槽钢腿部变形均匀，得到合格的槽钢成品。该专利对中轧孔并无新的改进，仍然采用直腿槽式孔型。直腿弯腰大斜度槽式孔型虽然比小斜度槽式孔型有较大改进，但在生产中发现仍存在轧制时不均匀变形大，槽形孔腿部变形为两辊间侧向搓辗，变形条件不好，轧槽磨损快，槽形孔、尤其是切深孔磨损后脱槽困难，易发生缠辊和顶卫板事故，因此轧机需频繁换槽、换辊，影响轧机作业率和机时产量的提高。此外，直腿槽式孔型切入轧辊深度仍然较大，对轧辊强度的削弱较大，断辊事故时有发生，影响槽钢生产的经济效益。
本发明的目的就是要在直腿弯腰大斜度槽式孔型设计的基础上，进一步改进孔型系统、孔型结构和设计方法，改善切深孔和槽形孔的变形条件，发明一种轧制槽钢的蝶式孔型系统，使槽钢轧制更加顺利，为实现用连铸坯一火成材轧制工艺提供先进技术，使槽钢生产的各项技术经济指标和经济效益进一步提高。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种轧制槽钢的蝶式孔型系统，它包括粗轧平箱形孔(K11、K10)、带弧底的立箱形孔(K9)、切深孔(K8)、弯腿蝶式中轧孔(K7、K6、K5、K4)、直腿控制前孔(K3)、直腿成品前控制孔K2和直腿成品孔K1，其特征在于粗轧平箱形孔K11、K10与带弧底的立箱形孔K9采用平-平-立粗轧箱形孔型系，并与角钢粗轧孔型共用，切深孔K8为扁坯平轧的弧形切深孔，侧壁斜度为40～45％，切深孔被用于轧制扁坯、方坯或圆坯，经切深孔K8切深后再到弯腿蝶式中轧孔K7去轧制，弯腿蝶式中轧孔有三种形式，一是上开口的闭口腿端蝶式孔K7，二是下开口的闭口腿端蝶式孔K6，三是开口腿端蝶式孔K5、K4，直腿控制前孔(K3)、直腿成品前控制孔K2和直腿成品孔K1为直腿弯腰大斜度槽式孔型，K1孔侧壁斜度为7～15％，K2孔侧壁斜度为24～32％，K3孔侧壁斜度为21～29％，用以压直蝶形轧件弯曲的腿部，并压薄轧件的腰部与腿部，保证轧件在直腿成品前控制孔K2内有3～6毫米的腿高垂直压下量。
切深孔K8对切深孔前坯料要求一般为扁坯，其断面尺寸的粗选经验公式为：
Hp·Bp=(1．70～2．15)bc·hc
Hp=(1．40～1．88)hc
Bp=(1．13～1．22)bc
其中Hp、Bp为切深孔前坯料的高度和宽度，hc、bc为槽钢成品腿长和腰宽。
弯腿蝶式中轧孔K7、K6、K5、K4的孔型上部侧壁的直线部分的斜度φ％较大，为26～60％，蝶式孔腿部中心线由直线段L直与弧线段L弧两部分组成，蝶式孔下半部分通过圆弧半径R构成外弯腿，蝶式孔型外侧壁斜度为φ％，腿中心线的直线段为L直=C·L中，式中C为直线段长度系数，L中为该孔腿中心线长度，腿中心线的弧线段L弧所对应的圆心角为α，腿中心线弧线段的圆弧半径
腿外侧圆弧半径R外和腿内侧圆弧半径R内，依据腿根厚T、腿尖厚t和腿长h画出直腿，然后用L直、α、R中等参数画出弯腿，几个孔型构成要素取值如表1：
表1
| 孔型构成要素 | K4 | K5 | K6 | K7 |
| 弯腿蝶式孔 | 弯腿蝶式孔 | 弯腿蝶式孔 | 弯腿蝶式孔 | |
| 外侧壁斜度φ | 26～30％ | 32～37％ | 40～45％ | 50～60％ |
| 直线段长度系数C | 0．3～0．5 | 0．3～0．5 | 0．25～0．35 | 0．2～0．24 |
| 弧线段圆心角α | 22～27° | 32～37° | 48～52° | 50～55° |
在不同的轧机上生产不同规格的槽钢时，可依上表揭示的规律选取弯腿蝶式孔构成要素。
切深孔K8及其后的弯腿蝶式中轧孔K7、K6、K5、K4，以及精轧孔(K3、K2、K1)的平均延伸系数为1．24～1．27。
本发明的优点是在直腿弯腰大斜度槽式孔型的基础上，进一步改进了孔型系统、孔型结构、设计方法，改善了切深孔和蝶式中轧孔的变形条件。具体来讲，采用扁坯平轧弧形切深孔，使切深孔及中、精轧孔型的腰部压下量减小，轧制负荷减轻，咬入角减小，有利于轧件咬入，无撞槽的时间损失。大斜度扁坯平轧弧形切深孔与蝶式孔型的配合使用，明显地改善了槽钢腰腿切深成型的变形条件，用较小的切深孔前坯料断面与高度即可轧出薄而长的腰和腿。孔型切槽浅，可减少断辊事故。孔型侧壁斜度大，使轧件易脱槽，不易产生顶上卫板、缠辊事故，可延长换槽、换辊周期。轧件在孔型中的对中性和轧制稳定性好，槽钢表面不会产生啃伤、鳞层等表面缺陷，成品尺寸稳定，成材率高。粗轧采用平-平-立箱形孔便于轧机前后机械化操作，可加快轧制节奏，使产量成倍增加。
图1是热轧槽钢直腿槽式孔型系统(现有技术之一)；
图2是直腿弯腰大斜度槽式孔型结构图(现有技术之二)；
图3是本发明轧制槽钢的蝶式孔型系统；
图4是弯腿蝶式中轧孔的三种形式；
图5是平轧弧形切深孔K8内轧件的变形情况，其中(1)是一般扁坯的变形情况；(2)是轧制小号槽钢时方坯和圆坯进弧形切深孔的变形情况。
下面结合附图介绍实施例。
图3显示了轧制8#～10#槽钢的蝶式孔型系统，图中K11、K10为粗轧平箱形孔，K9为带弧底的立箱形孔，此三孔型采用平-平-立粗轧箱形孔型系。K7是上开口的闭口腿端蝶式孔，K6是下开口的闭口腿端蝶式孔，K5、K4是开口腿端蝶式孔。K3是直腿控制前孔，K2是直腿成品前控制孔，K1是直腿成品孔。K1孔侧壁斜度取7～15％，K2孔侧壁斜度取24～32％，K3孔侧壁斜度取20～29％。切深孔前的扁坯断面尺寸粗选经验公式为：
Hp·Bp=(1．70～2．15)bc·hc
Hp=(1．40～1．88)hc
Bp=(1．13～1．22)bc其中Hp、Bp为切深孔前坯料的高度和宽度，hc、bc为槽钢成品腿长和腰宽。
弯腿蝶式中轧孔K7、K6、K5、K4的孔型上部侧壁的直线部分的斜度为28～52％，有时可更大些。蝶式孔型的构成有以下几个要素：
1)孔型外侧壁斜度φ％；
2)腿中心线的直线段L直=C·L中，式中C为直线段长度系数，L中为该孔腿中心线长度；
3)α为腿中心线的弧线段L弧所对应的圆心角；
4)腿中心线弧线段的圆弧半径
5)腿外侧圆弧半径R外和腿内侧圆弧半径R内是依据腿根厚T、腿尖厚t和腿高h画出直腿，然后用L直、α、R中等参数画出弯腿来，再
用作图法求出R外、R内。
以上四个弯腿蝶式中轧孔采用下表数据来控制外侧壁斜度φ、直线段L直和弧线段L弧所对应的圆心角α。
8#～10#槽钢；K4～K7弯腿蝶式孔型构成要素如表2所示
表2
| 孔型号构成要素 | K3 | K4 | K5 | K6 | K7 |
| 外侧壁斜度φ | 24％ | 28％ | 35％ | 43％ | 52％ |
| 直线段系数C | 1 | 0．4 | 0．4 | 0．3 | 0．22 |
| 弧线段圆心角α | 0° | 25° | 35° | 50° | 51．5～53．3° |
按照本实施例，在邯郸钢铁公司一轧厂生产8#和10#槽钢，蝶式孔型系统促进了连铸坯一火成材新工艺的实现，使各项生产技术经济指标明显提高，机时产量提高2．5倍以上，成材率比二火成材提高5～9．26％，取得了显著的经济效益。实践表明该孔型系统的优越的变形条件更有利于轧制长腿深槽的轻型薄壁槽钢，达到同样的抗弯截面模数可节约金属5～10％，因此社会效益也很大。槽钢蝶式孔型系统可以促进我国槽钢向轻型薄壁槽钢升级换代。另外，本发明不仅可在横列式和跟踪式轧机上推广应用，在连续式与半连续式轧机上推广应用将取得更佳的经济效益。
Claims (4)
1．一种轧制槽钢的蝶式孔型系统，它包括粗轧平箱形孔(K11、K10)、带弧底的立箱形孔(K9)、切深孔(K8)、弯腿蝶式中轧孔(K7、K6、K5、K4)、直腿控制前孔(K3)、直腿成品前控制孔(K2)和直腿成品孔(K1)，其特征在于粗轧平箱形孔(K11、K10)与带弧底的立箱形孔(K9)采用平-平-立粗轧箱形孔型系，并与角钢粗轧孔型共用，切深孔(K8)为扁坯平轧的弧形切深孔，侧壁斜度为40～45％，切深孔被用于轧制扁坯、方坯或圆坯，经切深孔(K8)切深后再到弯腿蝶式中轧孔(K7)去轧制，弯腿蝶式中轧孔有三种形式，一是上开口的闭口腿端蝶式孔(K7)、二是下开口的闭口腿端蝶式孔(K6)，三是开口腿端蝶式孔(K5、K4)，直腿控制前孔(K3)、直腿成品前控制孔(K2)和直腿成品孔(K1)为直腿弯腰大斜度槽式孔型，直腿成品孔(K1)孔侧壁斜度为7～15％，直腿成品前控制孔(K2)孔侧壁斜度为24～32％，直腿控制前孔(K3)孔侧壁斜度为21～29％，用以压直蝶形轧件弯曲的腿部，并压薄轧件的腰部与腿部，保证轧件在直腿成品前控制孔(K2)内有3～6毫米的腿高垂直压下量。
2．根据权利要求1所述的孔型系统，其特征在于所述的切深孔(K8)对切深孔前坯料要求一般为扁坯，其断面尺寸的粗选经验公式为：
Hp·Bp=(1．70～2．15)bc·hc
Hp=(1．40～1．88)hc
Bp=(1．13～1．22)bc
其中Hp、Bp为切深孔前坯料的高度和宽度，hc、bc为槽钢成品腿长和腰宽。
3．根据权利要求1所述的孔型系统，其特征在于所述的弯腿蝶式中轧孔(K7、K6、K5、K4)的孔型上部侧壁的直线部分的斜度Φ％较大，为26～60％，蝶式孔腿部中心线由直线段L直与弧线段L弧两部分组成，蝶式孔下半部分通过圆弧半径R构成外弯腿，蝶式孔型外侧壁斜度为Φ％，腿中心线的直线段为L直=C·L中，式中C为直线段长度系数，L中为该孔腿中心线长度，腿中心线的弧线段L弧所对应的圆心角为α，腿中心线弧线段的圆弧半径
R中=L弧／α，
腿外侧圆弧半径R外和腿内侧圆弧半径R内，依据腿根厚T、腿尖厚t和腿长h画出直腿，然后用L直、α、R中等参数画出弯腿，几个孔型构成要素取值如表1：
表1
孔型构成要素
K4
K5
K6
K7
弯腿蝶式孔
弯腿蝶式孔
弯腿蝶式孔
弯腿蝶式孔
外侧壁斜度φ
26～30％
32～37％
40～45％
50～60％
直线段长度系数C
0．3～0．5
0．3～0．5
0．25～0．35
0．2～0．24
弧线段圆心角α
22～27°
32～37°
48～52°
50～55°
4、根据权利要求1所述的孔型系统，其特征在于所述的切深孔(K8)及其后的弯腿蝶式中轧孔(K7、K6、K5、K4)，以及精轧孔(K3、K2、K1)的平均延伸系数为1．24～1．27。
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