1) 产能高 我国线棒材无论是轧机数量，还是产量均居世界第一位，而且产量还在以较快速度增长（年平均增长速度为 15%左右）。至 2008 年下半年，虽受国际金融危机的影响，其产量仍保持较小幅度增长。目前，我国线棒材产量占钢材产量的 48%～50%。而美国同期线棒材产量占钢材产量的 22%，日本同期线棒材产量占钢材总产量的 27%，而且近几年产量对平稳。

　　2) 生产设备参差不齐 基于节省资源和环保的要求，钢材的生产越来越重视先进技术和装备的使用。近年来我国小型线棒材轧机向连续化、自动化、大型化发展。但同时存在大量落后产能，据调查，约有 40%的小型型钢（线棒材）生产线) 管理水平逐年提高 近年来，我国线棒材厂总体生产管理水平逐年提高，特别是实行负公差轧制的轧机，成材率高达 98%以上，采取多项措施扩大产品规格和提高产品质量，可满足不同的用户的需求，增加了市场份额。

　　4) 高质量、高附加值的经济性线棒材所占比例少，很多高质量、高附加值产品仍靠进口。孔型设计是型钢生产中必不可少的步骤之一，孔型设计的合理与否直接影响到产品的质量、轧机的生产能力、产品的成本、劳动条件和劳动强度等。圆钢属于简单断面型钢的一种，在工业生产中，自然缺少不了孔型设计这一步骤。轧制圆钢的孔型系统有多种，应根据直径、用途、钢号及轧机形式来选用。本文主要介绍孔型设计的一些基本知识和原理，并以生产φ 20mm 圆钢为例，说明孔型设计的方法。

　　钢锭由于铸造工艺的限制，一般断面较大，而且为了脱模不可避免地在钢锭长度方向带有锥度，这就造成以钢锭为原料生产线材时的轧制道次多，轧制过程中温降大。目前，用钢锭作原料直接轧成线材的生产方式已被淘汰

　　。钢坯经粗轧机开坯轧制而成，其规格范围广、钢种多但并不能消除偏析、缩孔等缺陷且再生产过程中要发生烧损、切头、切尾等。故轧制钢坯很少用。

　　采用连铸坯为原料，与采用轧坯相比，金属收得率提高、能耗低、劳动条件改善、生产率提高。因此本设计原料选用连铸坯。

　　圆钢材轧机所使用的主要是连续式加热炉，多采用侧出方式。钢坯入炉有侧入、端入两种方式，侧入炉门小，易保证炉子的严密性但不如端进容易排列坯料，所以两种方式均有采用连续式加热炉按钢坯在炉内运行方式分为推钢式和步进式。步进式中又分为步进梁式炉、步进底式炉和步进梁底组合式炉。最近几年所建方钢材轧机大都选用步进式连续加热炉，因为步进式加热方式更适合圆钢材生产工艺和产品质量要求。

　　炉区机械设备包括：上料台架、分钢机、剔除装置、炉前辊道、两个升降挡板、称重装置、装料炉门、炉内装料悬臂辊道、对齐推钢机、炉底机械、出料炉门、炉内出料悬臂辊道、风机等

　　粗轧的主要功能是使坯料得到初步压缩和延伸，得到温度合适、断面形状正确、尺寸合格、表面良好、端头规矩、长度适合工艺要求的轧件。粗轧机多采用平-立交替轧机无扭轧制，机架数一般采用平箱—立箱,平均道次延伸系1.28～1.32。在粗轧阶段普遍采用微张力或低张力轧制，因为此时轧件断面尺寸较大，对张力不敏感，设置活套实现无张力轧制十分困难也极不经济。粗轧后的切头切尾工序是必要的。轧件头尾两端的散热条件不同于中间部位，轧件头尾两端温度较低，塑性较差；同时轧件端部在轧制变形时由于温度较低，宽展较大，变形不均造成轧件头部形状不规则，这些在继续轧制时都会导致堵塞入口导卫或不能咬入。为此在经过 6 道次粗轧后必须将端部切去。通常切头切尾长度在 70～200mm。

　　中轧的作用是继续缩减粗轧机组轧出的轧件断面，为精轧机组提供轧制成品线材所需要的断面形状正确、尺寸精确并且沿全长断面尺寸均匀、无内在和表面缺陷的中间料。中轧机组的基本功能、使用条件及工艺要求和粗轧机组大体相同，因此在轧机的型式上除短中心距紧凑式轧机是适应粗轧特定条件而在中轧机组中使用外，中轧机组的设备型式基本和粗轧机组一样。中轧采用的孔型系统一般是椭圆—圆—椭圆—圆孔型系。中轧的平均道次延伸系数一般在1.28～1.34 之间。

　　精轧目的是轧制出成品，为保证产品尺寸精度，延伸量较小，成品孔和成品前孔延伸系数一般为 1.1～1.2 和 1.2～1.3.。精轧对精轧机的要求是速度和精度。精轧机组轧制品种较大，孔型复杂，变形分配不均匀，轧制速度高，要求具有优异的抗热裂性、耐磨性和抗崩裂剥落性能，并具有一定的耐热疲劳性能的特性

　　轧制过程共设有三台旋转飞剪。其中 1#旋转式飞剪置于粗轧机组后，用于切头切尾和事故碎断处理。2#旋转式飞剪置于中轧机组后，作用同 1#飞剪. 3#旋转式飞剪置于精轧机组后，也叫倍尺剪，是将棒材在上冷床前成倍尺分段，同样起事故碎断处理作用。冷剪位于冷床出口侧，用于剪切成品定尺钢材，冷剪按其剪切方式可分为两类，一类是停剪，即钢材在辊道上静止后剪切；一类是飞剪，即钢材在辊道上运输中完成剪切。

　　圆钢材轧后冷却的目的主要是得到产品所要求的组织与性能，使其性能均匀和减少二次氧化铁皮的生成量，为了减少二次氧化铁皮量，要求加大冷却速度。要得到所要求的组织和性能，则需根据不同品种，控制冷却工艺参数。一般圆钢材轧后控制冷却过程可分为三个阶段，第一阶段的主要目的是为相变作组织准备及减少二次氧化铁皮生成量。一般采用快速冷却，冷却到相变前温度，此温度称为吐丝温度；第二阶段为相变过程，主要控制冷却速度；第三阶段相变结束，除有时考虑到固溶元素的析出采用慢冷外，一般采用空冷。

　　冷床使轧件在空气中冷却并将轧件输送到冷剪工作区。为了保证断面较小、长度较大的细长轧件不至于因冷却过程而造成弯曲和扭转，并防止轧件表面擦伤，圆材一般都采用步进齿条式冷床、摆式冷床。冷床由冷床床体、对齐辊道、固定挡板及水冷系统组成。

　　（1) 圆钢的修整 圆钢的修整主要是对它的头、尾修剪。相对地说，圆钢材头、尾部分容易产生缺陷，且头、尾处轧件宽展量偏大，容易造成尺寸超差。为此，在圆钢打捆之前要进行修整，将圆钢头尾的缺陷剪除。

　　（2）成品检查 圆钢成品检查包括圆钢材外观质量检查和组织性能检验。组织性能检验是按照国家或企业标准规定以及合同中用户提出的技术要求进行的。外面质量检查是检查圆钢材的形状、尺寸和表面缺陷是否符合标准规定

　　自动打捆机是近年来为提高作业率、降低劳动强度而发展起来的。它在连轧机上取代了传统的人工手动打包或人工简易气动打包。一般自动打捆机根据产品的不同分为线材自动打捆机、棒材自动打捆机、型钢自动打捆机等

　　根据本轧机的布置形式和选择的孔型系统，参考相关延伸系数，取平均延伸系数μ =1.35，则轧制道次数为:

　　孔型系统的选择：圆钢孔型系统一般由延伸孔型系统和精轧孔型系统两部分构成。延伸孔型系统的作用在于压缩轧件断面，为成品孔型系统提供合适的红坯。它对钢材轧制的产量、质量有很大影响，但对产品最后形状尺寸影响不大。常用的延伸孔型系统有箱形、菱-菱、菱-方、椭-方、椭圆-圆、六角-方江南·体育(JN SPORTS)官方网站、椭圆-立椭圆等，常用精轧孔型系统有方-椭圆-圆，圆-椭圆-圆等。

　　粗轧孔型系统：断面大，采用箱型孔型系统解决开花头子问题，以及有利于去除表面在加热时形成的一次氧化铁皮。

　　中轧孔型系统：可采用椭-方、六角-方等孔型系统，采用椭-圆孔型系统有利于轧件自动认面进钢，变形稳定

　　精轧孔型系统：采用椭圆—圆孔型系统，这是因为虽然延伸系数小，但变形缓和能保证产品质量，轧机为平-立交替布置，利于实现翻钢。

　　孔型系统的选择为：1 矩形箱—2 方箱—3 矩形箱—4 方箱—5 椭圆—6 圆—7 椭 圆—8 圆—9 椭圆—10 圆—11 椭圆—12 圆—13 椭圆—14 圆

　　中间轧件是指前后两个方（圆）件之间的轧件，可为矩形、菱形、六角形、椭圆等，且所指的中间轧件断面尺寸是指最高和最宽处尺寸。

　　bA、hA、ba、ha――方件在孔型中的最高和最宽处尺寸，是轧件尺寸，非孔型尺寸，可取边长的 1.2 倍。当中间孔为菱形时，为简化计算，均以尖角处的尺寸为准，这样，hz、bz、bA、hA、ba、ha 均为对角线尺寸。

　　圆钢成品孔型是圆钢成品孔型设计的好坏直接影响到成品的尺寸精度、轧机调整和孔型寿命。设计圆钢成品孔型时，一般应考虑到使椭圆度变化最小，并且能充分利用所允许的偏差范围，即能保证调整范围最大。为了减少过充满和便于调整，圆钢成品孔型的形状采用带有扩张角的圆形孔。

　　目前广泛采用的成品孔构成方法有两种，一种是双半径圆弧法，另一种是由孔型两侧用切线连结的扩张角法。双半径圆弧法长期以来是圆钢成品孔惯用的设计方法，但随着对圆钢产品质量要求的提高，这种方法不适应高精度圆钢的生产，因为这种成品孔的设计造成公差带减少，调整范围变窄，成品尺寸难以控制。

　　2.其中心张角比较小，使轧件的真圆度提高，轧制时金属超出标准圆的部位比较少；

　　3.增大了测压作用，使限制轧件宽展的作用加强，更有利于控制成品宽度方向的尺寸；

　　5.可以减少因孔型磨损后在中心张角 30°对应的圆周上直径超出公差范围的现象。因此本设计中采用由孔型两侧用切线连结的扩张角法。成品孔型的高度hk为：

　　d 为圆钢的公称直径或称为标准直径，单位 mm；Δ _为负公差，单位 mm;1.007～1.02 为热膨胀系数，其具体数值根据终轧温度和钢种而定，各种钢可取为：

　　因为 S·爱克隆德公式使用范围：轧件温度大于等于 800℃，轧件材质为碳钢（其化学成分中 Mn 不超过 1％及 Cr 不超过 2～3％），轧制速度不超过 20m/s。

　　由于高线轧制的工艺特性，轧制过程中的温度难以用公式来计算。所以，在此以同类车间生产实际中采集的数据来大概确定各道次的温度，详见下表

　　在完成某个新产品的孔型设计时，或对轧机进行技术改造时，必须对轧辊强度验算以判定工艺规程设计的合理性。

　　根据前面的配辊情况可知，每架轧机的轧辊都有多个轧槽，由各个轧槽过钢时，轧制压力及轧制力矩均相同，且根据材料力学的有关知识可知：当中间轧槽过钢时，轧辊危险面的弯矩最大，轧辊最危险。在型钢生产中，通常把轧辊上的轧制力当成是集中力来看待。

　　轧辊直接承受轧制力和转动轧辊的转动力矩，因此，轧辊强度往往决定整个轧机负荷能为了保证轧辊有足够的强度抵抗破坏的能力，孔型设计完成之后一般要对轧辊进行强度校核，它包括：辊身强度、辊颈强度和辊头强度的校核。通常对辊身 计算弯曲，对辊颈则计算弯曲和扭转，对传动端计算扭转。型钢轧机的轧辊，沿辊身长度上布置有许多孔型槽。轧制压力可近似看成集中力，轧件在不同的轧槽中轧制时，轧制力的作用点是变动的。所以要分别判断不同轧槽过钢时轧辊个断面的的应力，进行比较，找出危险断面。

　　因为，粗轧第 2 架轧机轧辊，中轧第 5 机架轧辊，精轧第 11 机架轧辊对轧件施加的轧制力最大，所以，此个三轧辊最危险，故校核之。

　　（5）辊颈危险断面处的扭转应力（忽略摩擦力矩，则 Mn=Mz=29620N.m）