CN108620437A - 一种热轧圆钢的孔型及其构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热轧圆钢的孔型，包括基圆和位于基圆两侧的宽度扩张部，所述宽度扩张部具有与所述基圆相切的直线扩张段；其中，所述基圆直径D为圆钢公称直径的1.010～1.013倍；直线扩张段的扩张角θ为10°～20°；辊缝S为3～6mm；外圆角半径r为3～5mm。该孔型采用直线与基圆相切的方式扩张，并对基圆直径、扩张角、辊缝和外圆角半径做了合理的限定，使得其具有较小的椭圆度，有效提升轧制的精度。本发明还公开了上述孔型的构建方法，该方法无需采用复杂运算计算扩张半径，利用AutoCAD软件，通过不同规格选取不同的辊缝值和外圆角半径，即可快速构建合适的孔型。
Description
技术领域
本发明属于轧钢领域，具体涉及一种热轧圆钢的孔型及其构建方法。
背景技术
在轧制不同规格圆钢时，选择合适的孔型尤为重要。孔型设计是否合理，直接影响到产品的质量、轧机生产能力、产品成本和以及操作条件等。
目前圆钢的孔型设计由于椭圆度较大，不能满足热轧圆钢的高精度要求，需要重新设计一种孔型。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种热轧圆钢的孔型，该孔型具有较小的椭圆度，能够提高轧制圆钢的精度。
本发明的另一目的是提供一种上述孔型的构建方法。
技术方案：一种热轧圆钢的孔型，包括基圆和位于基圆两侧的宽度扩张部，所述宽度扩张部具有与所述基圆相切的直线扩张段；
其中，所述基圆直径D为圆钢公称直径的1.010～1.013倍；直线扩张段的扩张角θ为10°～20°；辊缝S为3～6mm；外圆角半径r为3～5mm。
具体的，扩张角θ为15°时，该孔型用于轧制公称直径为40～200mm的圆钢，能够取得较小的椭圆度，较高的精度。
为了进一步获得更小的椭圆度，对于不同公称直径的圆钢，应对应不同的组距取值。具体的，当圆钢公称直径为时，组距取值为：辊缝S＝3mm，外圆角半径r＝3mm；当圆钢公称直径为时，组距取值为：辊缝S＝4mm，外圆角半径r＝4mm；当圆钢公称直径为时，组距取值为：辊缝S＝6mm，外圆角半径r＝5mm。得到的成品孔型具有更小的椭圆度范围，进一步提升圆钢的轧制精度。
而本发明所述构建上述孔型的方法，所采用的技术方案是利用AutoCAD软件构建该孔型，具体的步骤如下：
(1)先确定辊缝中心线；
(2)以辊缝中心线的任意一点A为起点做两条直线，所述两条直线与辊缝中心线的夹角分别为θ1＝90°-θ和θ2＝-90°+θ；
(3)根据轧制圆钢的公称直径确定基圆直径D，得到基圆半径R＝1/2D；
(4)以R为半径做同时相切于两条直线的圆，即得基圆；
(5)根据圆钢的公称直径确定辊缝S，然后分别在辊缝中心线的上方和下方1/2S处绘制辊缝线，即得辊缝；
(6)根据圆钢的公称直径确定外圆角半径r，然后采用圆弧倒角绘制辊缝线与直线的外圆角；
(7)在基圆圆心处做辊缝中心线的垂线，并以垂线对上述步骤绘制的图形镜像，即得孔型。
有益效果：本发明的孔型的宽度扩张部具有与基圆相切的直线扩张段，并对基圆直径、扩张角、辊缝和外圆角半径做了合理的限定，使得该孔型的椭圆度较小，同时对比现有技术，该孔型的轧制量能够保持稳定，保证了轧制成本。该发明的构建方法无需采用复杂运算计算扩张半径，利用AutoCAD软件，通过不同规格选取不同的辊缝值和外圆角半径，可快速构建合适的孔型。
附图说明
图1是本发明孔型的结构示意图；
图2是构建孔型的过程示意图；
图3是实施例中采用本发明孔型椭圆度统计；
图4是实施例中现有技术的椭圆度统计数据；
图5是实施例中轧制60mm圆钢的孔型的示意图；其中，辊缝S＝3mm，外圆角半径r＝3mm；
图6是现有轧制60mm圆钢的孔型示意图；
图7是实施例中轧制60mm圆钢的孔型的示意图；其中，辊缝S＝4mm，外圆角半径r＝4mm；
图8是实施例中轧制60mm圆钢的孔型的示意图；其中，辊缝S＝5mm，外圆角半径r＝4mm；
图9是实施例中轧制60mm圆钢的孔型的示意图；其中，辊缝S＝6mm，外圆角半径r＝4mm；
图10是实施例中轧制60mm圆钢的孔型的示意图；其中，辊缝S＝6mm，外圆角半径r＝5mm。
具体实施方式
下面，结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，一种热轧圆钢的孔型，包括基圆1和位于基圆两侧的宽度扩张部，所述宽度扩张部具有与所述基圆1相切的直线扩张段2、与直线扩张段2连接的外圆角段3以及与外圆角段3连接的辊缝线4。为减小该孔型轧制圆钢的椭圆度，对基圆直径、直线扩张段的扩张角、辊缝以及外圆角半径的尺寸限定如下：基圆直径其中，是圆钢的公称直径；扩张角θ为10°～20°；辊缝S为3～6mm；外圆角半径r为3～5mm。
构建该孔型是用于轧制公称直径为40～200mm的圆钢。研究发现，当扩张角θ为15°时，孔型轧制的圆钢的椭圆度能进一步降低。而进一步深入研究，发现对于轧制不同公称直径的圆钢，选用不同组距取值，椭圆度相比现有技术虽都有减小，但不同组距取值减小的幅度不同。具体的，为了能够获得更小的椭圆度，当圆钢公称直径为时，组距取值：辊缝S＝3mm，外圆角半径r＝3mm；当圆钢公称直径为时，组距取值：辊缝S＝4mm，外圆角半径r＝4mm；当圆钢公称直径为时，组距取值：辊缝S＝6mm，外圆角半径r＝5mm。
如图2所示，本发明还提供了一种利用AutoCAD软件构建该孔型的方法，包括如下步骤：
(1)先确定辊缝中心线5；
(2)以辊缝中心线的任意一点A为起点做两条直线6，所述两条直线6与辊缝中心线5的夹角分别为θ1＝90°-θ和θ2＝-90°+θ；
(3)根据轧制圆钢的公称直径确定基圆直径D，得到基圆半径R＝1/2D；
(4)以R为半径做同时相切于两条直线5的圆，即得基圆；
(5)根据圆钢的公称直径确定辊缝S，然后分别在辊缝中心线的上方和下方1/2S处绘制辊缝线4，即得辊缝；
(6)根据圆钢的公称直径确定外圆角半径r，然后采用圆弧倒角绘制辊缝线4与直线6的外圆角；
(7)在基圆圆心处做辊缝中心线5的垂线，并以垂线对上述步骤绘制的图形镜像，即得孔型。
如图3和图4所示，在的区间里选取多个公称直径，采用本发明的方法实际构造50组的成品孔型。同时，通过现有方法实际构造50组成品孔型作为对比例。统计大量实验数据并进行对比，现有方法的成品孔型统计得到的椭圆度在0.67～1.00mm，均值为0.69mm，而本发明的成品孔型统计得到的椭圆度在0.15～0.39mm，均值0.27mm。通过统计的数据可以看出，本发明的成品孔型在椭圆度的控制上具有显著的优势。
实施例2：如图5和图6所示，对于轧制为60mm的圆钢，采用本发明构建的孔型，其基圆直径D为60.8mm，扩张角θ为15°，由于公称直径为 所以辊缝S＝3mm，外圆角半径r＝3mm。该孔型的最大理论尺寸为60.95～61.4mm，理论椭圆度为0.15～0.60mm。与现有方法的孔型对比，其理论椭圆度的最优值由0.66mm减小到0.15mm。具体对比见表1所示：
表1 60mm圆钢不同孔型对比
进一步采用本发明的构建方法，选取不同组距，即选取不同辊缝以及外圆角半径组合构建的孔型，见表2所示：
表2 60mm圆钢不同辊缝及外圆角半径孔型对比
由上表可得，当为60mm时，辊缝S＝3mm，外圆角半径r＝3mm，构建的孔型的理论椭圆度的最优值最小，且与其他组距相比理论椭圆度的范围更小，可见采用S＝3mm、r＝3mm的组距构建的60mm圆钢孔型的椭圆度的指标更优。
进一步分别选取为40mm、50mm、62、79mm、80mm、100mm、120mm、135mm、149mm、150mm、180mm及200mm，并构建本发明的孔型，同时选择不同辊缝和外圆角半径的组合做比对，通过试验数据得到结论：当圆钢公称直径为时，构建孔型时选择辊缝S＝3mm，外圆角半径r＝3mm得到的椭圆度更小；当圆钢公称直径为时，构建孔型时选择辊缝S＝4mm，外圆角半径r＝4mm得到的椭圆度更小；当圆钢公称直径为 时，构建孔型时选择辊缝S＝6mm，外圆角半径r＝5mm得到的椭圆度更小。同时，轧制的精度也得到进一步提升。
Claims (7)
1.一种热轧圆钢的孔型，其特征在于，包括基圆(1)和位于基圆(1)两侧的宽度扩张部，所述宽度扩张部具有与所述基圆(1)相切的直线扩张段(2)；
其中，所述基圆(1)直径D为圆钢公称直径的1.010～1.013倍；直线扩张段(2)的扩张角θ为10°～20°；辊缝S为3～6mm；外圆角(3)半径r为3～5mm。
2.根据权利要求1所述的热轧圆钢的孔型，其特征在于，所述扩张角θ为15°，且该孔型用于轧制公称直径为40～200mm的圆钢。
3.根据权利要求2所述的热轧圆钢的孔型，其特征在于，当圆钢公称直径为时，辊缝S＝3mm，外圆角半径r＝3mm。
4.根据权利要求2所述的热轧圆钢的孔型，其特征在于，当圆钢公称直径为时，辊缝S＝4mm，外圆角半径r＝4mm。
5.根据权利要求2所述的热轧圆钢的孔型，其特征在于，当圆钢公称直径为时，辊缝S＝6mm，外圆角半径r＝5mm。
6.一种如权利要求1～5任一项所述的孔型的构建方法，其特征在于，利用AutoCAD软件构建该孔型，包括如下步骤：
(1)先确定辊缝中心线；
(2)以辊缝中心线的任意一点A为起点做两条直线，所述两条直线与辊缝中心线的夹角分别为θ1＝90°-θ和θ2＝-90°+θ；
(3)根据轧制圆钢的公称直径确定基圆直径D，得到基圆半径R＝1/2D；
(4)以R为半径做同时相切于两条直线的圆，即得基圆；
(5)根据圆钢的公称直径确定辊缝S，然后分别在辊缝中心线的上方和下方1/2S处绘制辊缝线，即得辊缝；
(6)根据圆钢的公称直径确定外圆角半径r，然后采用圆弧倒角绘制辊缝线与直线的外圆角；
(7)在基圆圆心处做辊缝中心线的垂线，并以垂线对上述步骤绘制的图形镜像，即得孔型。
7.根据权利要求6所述的孔型的构建方法，其特征在于，所述步骤(5)和步骤(6)中，当圆钢公称直径为时，辊缝S＝3mm，外圆角半径r＝3mm；当圆钢公称直径为时，辊缝S＝4mm，外圆角半径r＝4mm；当圆钢公称直径为时，辊缝S＝6mm，外圆角半径r＝5mm。
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