方钢孔型设计(square steel pass design)

选定方钢精轧孔型系统并确定孔型尺寸的设计和计算工作。

孔型系统的选择     轧制方钢(尖角方钢和圆角方钢)的粗轧孔型是箱形孔型，精轧孔型系统有箱形孔型系统，椭圆-方孔型系统、菱-方孔型系统和菱-菱孔型系统等。

箱形孔型系统适用于轧制边长a>60mm的圆角方钢而不适于轧制尖角方钢。一般应尽量不采用这种孔型系统轧制方钢。

椭圆-方孔型系统能用延伸孔型系统的椭圆-方孔型系统中任一方孔型作为轧制方钢的成品孔型。这种孔型系统只能轧制边长a为l0～40mm的圆角方钢，不适于轧制尖角方钢。

菱-方孔型系统的应用最为广泛，可轧制6～150mm的方钢。轧制圆角方钢时多采用一对菱一方孔型，轧制尖角方钢时最好采用两对菱-方孔型。菱-方孔型系统中，成品前孔菱形孔的形状和尺寸对产品质量有很大影响。实际生产中常采取3种不同设计方法，即对普通菱形孔、凹边菱形孔和加“假帽”的菱形孔进行设计。

菱-菱孔型系统的最后3个孔型为菱形孔、菱形孔和方形孔。用这一孔型系统可轧出尖角方钢，多适于轧制中型的尖角方钢，也有用于优质或合金方钢的生产中。

孔型尺寸的确定      成品孔多按成品方钢边长a或边长公称尺寸a_公并考虑到正负偏差△+和△-及轧后冷却收缩确定成品轧件尺寸，然后依轧件尺寸构成成品孔型。其他精轧孔型可按变形系数或变形量确定轧件尺寸后再确定孔型尺寸。

箱形孔型系统的成品轧件尺寸为：宽度b_n=(a+△+)(1.011~1.015)；高度h_n=a。

轧件在箱形孔型中变形系数见表1。各孔型的构成如表2所示。

除箱形孔型系统外的其他精轧孔型系统中，成品孔皆采用对角方的成品孔，如图所示。

成品轧件边长a=[a_公-(0～1)△-]×(1.012～1.013)，式中a_公为方钢边长公称尺寸；△-为方钢边长负偏差。

孔型构成高度h=1.41a，孔型构成宽度b=1.42a。

成品孔的尺寸成品方孔型顶角α大于90^。，α=2arctanb/h，一般α推荐为90^。～91^。。

内圆角半径尺取标准中允许的值，一般圆角方钢R=0.15a，尖角方钢R=0。

外圆角半径r：圆角方钢r=(0.1～0.2)a；尖角方钢r=0。

辊缝s：当a<25mm时，s=0.8～1.5mm；当a>25mm时，s=1.5~4mm。

孔型高度h_k=h-0.828R，孔型宽度b_k=b-s。

椭圆-方孔型系统中成品孔以前的精轧孔与延伸孔型系统中椭圆-方孔型系统的孔型设计方法相同，只是轧件在各孔型的延伸系数取得略小些。

菱-方孔型系统中成品孔以前的精轧孔可依轧件在孔型中的变形系数或变形量进行设计。一般成品孔内延伸系数μ_n=1.08～1.20，宽展量△b为：当a_n<20mm时，△b_n=1.5～2.5mm；a_n=20~40mm时，△b_n=2~3mm；a_n=40~60mm时，△b_n=3~5mm。

成品前孔轧件高h_n-1=b_n-△b_n，轧件宽为b_n-1=2F_n-1/h_n-1，式中F_n-1为成品前孔中轧件断面积F_n-1=μ_nF_n。成品前孔轧件尺寸确定后可按菱-方孔型系统中设计方法构成菱形孔。若轧圆角方钢，成品前孔型顶角处采用耍当大小圆角，轧制尖角方钢时，顶角圆弧半径R≈0。此外，还可以根据宽展量或菱形孔顶角或经验公式等设计方法设计成品前菱形孔。

对于菱-菱孔型系统，成品方孔型和成品前菱形孔的设计方法与菱-方孔型系统的相同。成品再前孔菱形孔可依轧件在成品前孔中的宽展系数β_n-1或宽展量△b_n-1来设计。一般β_n-1=0.1～0.2。△b_n-1为：当a_n≤20mm时，△b_n-1=2~3mm；a_n=20~40mm，△b_n-1=2.5~4mm；a_n=40~60mm，△b_n-1=3~5mm。