[發明專利]一種實現心部大應變棒材軋制的新型孔型

無效

• 申請號: 201410571168.8
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104353672A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 李學通;史喜帥;王敏婷;杜鳳山
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B21B19/02
• 分類號: B21B19/02;B21B37/16
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 崔鳳英

技術領域

本發明屬于冶金工藝孔型設計開發領域，特別涉及一種實現心部大應變棒材軋制的新型孔型。?

技術背景

孔型設計是型鋼生產中的核心環節，它直接關系到金屬塑性流動的合理性以及軋后產品的組織性能，并且孔型連軋棒材技術本身具有多道次、多方向同時加工的大應變特性。?

然而，傳統孔型設計受咬入條件、寬展和形狀控制等因素的制約，多以獲取棒材產品幾何尺寸為主要目標，很少涉及材料組織性能；多以經驗公式和試錯法決定連軋孔型基本參數及系列配置方式，大大制約了生產效率和金屬流動性能。導致道次斷面收縮率低，材料中心部位應變不高，截面應變梯度分布大、組織性能不均勻，芯部缺陷嚴重產品性能十分受限。?

因此，通過改進或創新孔型設計工藝，將產品幾何尺寸與材料組織性能同時考慮到孔型開發過程，從而獲得橫截面的大應變，實現多向大塑性應變棒材軋制仍是擺在工程技術人員面前的重要難題。結合數值模擬的計算機輔助孔型設計，則是今后新孔型、新工藝研發的趨勢。?

國內外對如何創新孔型設計軋制大應變棒材的研究已經開展了很多年，大應變是顯著改善材料組織性能的必備條件。多道次、大塑性變形技術的研究亦有諸多報道，如等通道擠壓法、高壓旋轉法、疊軋等。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于心部大應變棒材軋制的新型孔型結構，使得產品心部得以壓實防止心部缺陷產生，改善材料組織結構和性能。?

為了解決上述存在的技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：?

一種實現心部大應變棒材軋制的新型孔型，所述孔型為上下、左右對稱的中凸橢圓形結構，所述孔型包括第一外倒角圓弧R，第一外倒角圓弧R兩邊為與其外切的第二外倒角圓弧R1，第二外倒角圓弧R1的另一端經內倒角圓弧r過渡至輥縫的槽口平面，第二外倒角圓弧R1與槽口平面的夾角呈鈍角，中凸橢圓孔型結構的長、短軸之比小于3:1。?

本發明在進行中凸橢圓形新型孔型設計時，充分考慮了凸槽深度引入、孔型線輪廓、孔型填充情況計算，將內部質量因素與軋件幾何尺寸同時考慮到新型孔型設計的創新過程中，借助計算機輔助設計與孔型設計基礎，研究凸槽深度對金屬流動規律的影響，在滿足形狀尺寸精確的條件下更好的將大塑性應變引入到斷面中心，并使得斷面塑性應變趨于均勻，又由于軋制過程中的翻鋼旋轉，使得軋件中間凸槽部位，正是下一個道次軋制時的輥縫方向，這樣，不僅保證了孔型的充滿程度以及軋件在孔型內軋制的穩定性，中間凸槽也有利于防止“耳子”的產生，從而新型孔型中凸橢圓在增大寬展量的前提下，即減少了軋制道次也同時向軋件芯部逐漸導入了累積大應變。?

為了找到最佳凸槽深度，在保持來料與產品尺寸不變的情況下，進行不同深度值的孔型設計與模擬仿真，如圖4所示的三組試探孔型的分析過程，綜合各道次的孔型充滿程度以及連軋后的心部應變累積情況，最后選取第二組凸槽深度M＝4mm為理想設計方法；在新型孔型中凸橢圓的設計過程中，孔型填充程度良好，并嚴格控制其長、短軸之比小于3:1，和通常意義上的橢圓孔型之比相當，一方面，在于確保各道次間的順利進入，不至于因為大的孔型寬高比而產?生軋件傾倒現象；另一方面，保證中凸橢圓下一道次孔型填充程度良好的前提下，企圖使中凸橢圓也同時充滿，即主要是圖1所示的橫筋肩膀部位，確保軋件在孔型內軋制的穩定性。?

新型孔型中凸橢圓尺寸參數設計依據：?

①主要外形尺寸：?

B＝a+(a-h)β?

h＝H-2M?

B、H為參考設計孔型橢圓的寬度與高度；?

β為寬展系數，a為來料寬度；?

b為中凸橢圓軋件的寬度，相當與孔型的充滿程度；用δ＝b/B表示。一般以?

δ＝0.85～0.96。?

②孔型倒角：?

內倒角r＝(0.08～0.12)B；?