螺纹钢轧制孔型设计

?14mm螺纹钢轧制孔型设计

1、

概述 1．1 总述

螺纹钢是热轧带肋钢筋的俗称。螺纹钢其牌号由HRB和牌号的屈服点最小值构成。H、R、B分别为热轧（Hotrolled）、带肋（Ribbed）、钢筋（Bars）三个词的英文首位字母。热轧带肋钢筋分为HRB335（老牌号为20MnSi）、HRB400（老牌号为20MnSiV、20MnSiNb、20Mnti）、HRB500三个牌号。 主要用途：广泛用于房屋、桥梁、道路等土建工程建设。

主要产地：螺纹钢的生产厂家在我国主要分布在华北和东北，华北地区如首钢、唐钢、宣钢、承钢等，东北地区如西林、北台、抚钢等，这两个地区约占螺纹钢总产量50%以上。

螺纹钢与光圆钢筋的区别是表面带有纵肋和横肋，通常带有二道纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋。螺纹钢属于小型型钢钢材，主要用于钢筋混凝土建筑构件的骨架。在使用中要求有一定的机械强度、弯曲变形性能及工艺焊接性能。生产螺纹钢的原料钢坯为经镇静熔炼处理的碳素结构钢或低合金结构钢，成品钢筋为热轧成形、正火或热轧状态交货。

1．2 种类

螺纹钢常用的分类方法有两种：一是以几何形状分类，根据横肋的截面形状及肋的间距不同进行分类或分型，如英国标准（ＢＳ４４４９）中，将螺纹钢分为 Ⅰ型、Ⅱ 型。这种分类方式主要反应螺纹钢的握紧性能。二是以性能分类（级），例如我国标准（Ｇ Ｂ１４９９）中，按强度级别（屈服点/抗拉强度）将螺纹钢分为３个等级；日本工业标准（ＪＩ ＳＧ３１１２） 中，按综合性能将螺纹钢分为５个种类；英国标准（ＢＳ４４６１）

?1?

中，也规定了螺纹钢性能试验的 若干等级。此外还可按用途对螺纹钢进行分类，如分为钢筋混凝土用普通钢筋及予应力钢筋 混凝土用热处理钢筋等。

?2?

1．3 出口情况

螺纹钢是中型以上建筑构件必须用钢材，我国每年都有一定进口批量。主要生产国和地区为日本、西欧。出口螺纹钢的数量近年有所增长，国内主要出口生产厂家为北京、天津、上海、武汉、四川、辽宁等省市的钢铁企业。输往地区主要为港澳及东南亚地区。

进口螺纹钢的横肋几何形状主要为普通方形螺纹或普通斜方形螺纹。国产螺纹钢的横肋几何形状主要有螺旋形、人字形、月牙形三种。螺纹钢的定货原则一般是在满足工程设计所需握紧性能要求的基础上，以机械工艺性能或机械强度指标为主。1．4 规格及外观质量

?3?

（１）规格：螺纹钢的规格要求应在进出口贸易合同中列明。一般应包括标准的牌号（种类代号 ）、钢筋的公称直径、公称重量（质量）、规定长度及上述指标的允差值等各项。我国标准推荐公称直径为８、１０、１２、１６、２０、４０ｍｍ的螺纹钢系列。供货长度分定尺和倍尺二种。我国出口螺纹钢定尺选择范围为６～１２ｍ，日本产螺纹钢定尺选择范围为３.５～１０ｍ。

（２）外观质量：①表面质量。有关标准中对螺纹钢的表面质量作了规定，要求端头应切得平 直，表面不得有裂缝、结疤和折迭，不得存在使用上有害的缺陷等；②外形尺寸偏差允许值 。螺纹钢的弯曲度及钢筋几何形状的要求在有关标准中作了规定。如我国标准规定，直条钢筋的弯曲度不大于６ｍｍ/ｍ，总弯曲度不大于钢筋总长度的０.６%。

2、

生产状况

?4?

螺纹钢具有良好的强韧|性、焊接性等综合性能，广泛应用于钢筋混凝土建筑结构。螺纹钢横肋的外形有螺旋形、月牙形、人字形3种，目前我国国家的标准GB1499.2—2007规定为月牙形。国际上通常按照强度级别来分，英国标准、美国标准等以460MPa级别为主，我国GB1499.2—2007标准规定了335MPa、400MPa、500MPa级别钢筋的技术要求。2006年我国螺纹钢产量突破8000万吨，其中HRB400钢筋的产量已有1000万吨以上。螺纹钢的应用范围也在不断扩大。有些企业开始研制HRB500钢筋，还有一些企业长期批量按英国标准以及加拿大标准、日本标准、美国标准、新加坡标准等生产出口460MPa级钢筋。为提高钢筋的强度级别，微合金化钢筋、余热处理钢筋和细晶粒钢筋等新技术在国内外被逐渐采用。400MPa以上强度级别钢筋的使用，可以节约大量钢材，具有重要的应用前景。党的十七大提出全面建设小康社会的奋斗目标，我国的工业化和城镇化发展必将进一步加快。毫无疑问，钢筋混凝土建筑结构在今后的建筑结构中仍将占很大比重，螺纹钢在我国今后发展中将继续是重要的建筑用钢材。因此，提高螺纹钢工艺技术对我国社会主义现代化建设具有重要的现实意义。

螺纹钢是安阳钢铁集团公司的主要产品之一，已有近50年的生产历史。安钢经历了从落后的横列式轧机到棒材连轧机和高速线材轧机生产工艺，从强度较低级别到具备生产微合金化、余热处理、细晶粒钢筋生产技术，目前已经能够生产335MPa、400MPa、500MPa级别，直径6—40mm 规格螺纹钢，螺纹钢产能突破200万吨，荣获“国家免检产品”称号。

?8?

主要产地：螺纹钢的生产厂家在我国主要分布在华北和东北，华北地区如首钢、唐钢、宣钢、承钢等，东北地区如西林、北台、抚钢等，这两个地区约占螺纹钢总产量50%以上。

目前国内生产螺纹钢的主要有以下厂家：

宝钢集团上海第一钢铁有限公司 HRB335 HRB400 16-40MM 上海三钢有限责任公司HRB335 HRB400 16-32MM 上海沪昌特殊钢股份有限公司HRB335 HRB400 10-40 上海嘉良钢铁有限公司HRB335 HRB400 10-36 恒荣轧钢厂HRB335 10-25

上海三冠钢铁有限公司HRB335 HRB400 10-40 上海申特型钢厂HRB335 10-32

上海沪宝轧钢厂HRB335 HRB400 10-25 上海龙贤钢铁有限公司 HRB335 HRB400 10-25 上海新庄轧钢厂 HRB335 10-25 上海闵旺钢铁有限公司 线材6.5-8 上海松亚钢铁有限公司线材6.5-8 上海江口标准件厂 HRB335 10-25 上海新毅轧钢厂 HRB335 10-25 3、

GB1499—1998规定，螺纹钢筋的横截面通常为圆形，且表面通常有两条纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋，横肋的纵截面呈月牙形，且与纵肋不相交。

螺纹钢的孔型与圆钢非常相似，两者之间的差别仅在于成品孔和成品前孔。在实际生产中，除K1和K2孔外，各轧钢厂相同规格的螺纹钢和圆钢都是公用一套孔型的，所以螺纹钢延伸孔型系统设计与圆钢相同，其精轧孔型系统一般为：椭圆—螺或圆—椭圆—螺。

4、设计方法

螺纹钢的轧制虽然与其他型钢的轧制有着很大的相似性，但是在孔型的设计上也有自己的独特之处，特别是在成品前孔以及成品孔的设计上，由于螺纹钢具有的纵肋和横肋，在肋的尺寸、形状以及分布上都是其孔型设计的重点之处。但是在设计其孔型时可以利用螺纹钢与其他型钢在延伸孔型上的相同及相似处进行分析与计算，例如圆钢、方钢等，而在成品前孔及成品孔的设计上，设计者应现有的标准上有创新意识，那样的孔型设计才有其自身的价值可言。此次设计为平箱—立箱—椭圆—圆孔型系统，而在横肋的设计上参照了月牙形螺纹钢的国家

设计依据

?5?

?6?

设计标准——GB1499。

?7?以下是设计方法与过程，以及孔型设计图。

4．1 平箱孔型设计

槽底宽度：bk?b?(0~5)?120?3?117mm

孔壁斜度：y1?20%

圆角半径：r1?(0.12~0.2)b?0.15?120?18mm

?) r2?(0.08~b0?.12?0m. 1m12012辊缝：s?(0.02~0.05)D?0.03?510?15.3mm 孔型高：h?h1??h?120?32?88.0mm 孔型宽：Bk?bk117??127mm 1?y11?0.15宽展系数：??0.25~0.35?0.3

轧件面积：F?h(Bk??h?)?88?(127?32.0?0.3)?11756.8mm2

4.1 平箱孔型图

４．２ 立箱孔型设计

槽底宽度：bk?b?(0~5)?88?8?80mm

孔壁斜度：y1?15%

圆角半径：r1?(0.12~0.2)b?0.10?88?8.8mm

?.12?) r2?(0.08~b00?.0m 9m12010.8辊缝：s?(0.02~0.05)D?0.03?510?15.3mm 孔型高：h?h1??h?127?30?97.0mm 孔型宽：Bk?bk80??94mm 1?y11?0.15宽展系数：??0.25~0.35?0.3

轧件面积：F?h(Bk??h?)?97?(94?30.0?0.3)?9991mm2

其中b为来料宽度，D为轧辊辊环直径，h1为来料宽度，?h为压下量。

4.2 立箱孔型图 ４．３ 椭圆孔型１设计

d0?ddo?d[Dk(do?d)?]2d02f孔型高：94?79.294?79.2 ?0.93?79.2?[510?(94?79.2)?]2?942?0.45?68mmh?(0.9~0.95)d?孔型宽：bk?d0???h?94?0.3?29?102.7mm

(h?s)2?bk2(68?12)2?102.72椭圆半径：R???61.9mm

4(h?s)4?(68?12)辊缝： s?(0.01~D0?.02)?0 m0?.m0260012圆角半径：r?(0.05~0.12)bk?0.08?102.7?8.2mm

1m1s?(1~4)轧件断面面积：F?(?2)bh?[?2]bh

3h3h1s?3?(?2)?102.7?68?5169mm2368

其中d0为来料圆直径，d为下道次圆直径，Dk轧辊工作直径，f为轧制摩擦系数，?为宽展系数，?h为压下量，D0为轧辊名义直径。（以下椭圆孔型相同）

４．４

孔型高：h?(1.011~1.015)d0?1.013?79.4?80.43mm 孔型基圆直径：dk?h?80.43mm

.02)?0辊缝： s?(0.008~D0?5m3 m圆角半径： r?1~?4.3 椭圆孔型1图 圆孔型１设计

?0.m01 m

孔型开口倾角角度： ??200

孔型开口扩张圆弧半径：

Bk2?s2?4R2?4R(ssin??Bkcos?) R'?8R?4(sin??Bkcos?)80.442?7.22?4?40.222?4?(7.2?sin300?80.44cos300) ? 008?40.22?4?(sin30?80.44cos30)?160.4mm

孔型宽：Bk?2R???80.43?0.01?80.44mm

轧件断面积：F??4dk2??4?80.432?5078mm2

4．4 圆孔孔型一图 dk为成品直径热尺寸，d0为圆轧件直径冷尺寸，D0轧辊名义直径（使用以下圆孔型）

４．５ 椭圆孔型２设计

d0?ddo?d[Dk(do?d)?]2d02f孔型高：80.43?6080.43?60 ?0.93?60?[495?(80.43?60)?]2?80.432?0.43?42.80mmh?(0.9~0.95)d?孔型宽：bk?d0???h?80.43?0.25?37.63?89.8mm

(h?s)2?bk2(42.8?10)2?89.82椭圆半径：R???69.6mm

4(h?s)4?(42.8?10)辊缝： s?(0.01~D0?.02)?0 m0?.m0250010圆角半径：r?(0.05~0.12)bk?0.07?89.8?6.29mm

1m1s?(1~4)轧件断面面积：F?(?2)bh?[ ?2]bh3h3h1s?2.8?(?2)?89.8?42.80?2945.44mm2368

４． ６ 圆孔型２设计

孔型高：h?(1.011~1.015)d0?1.013?60?60.07mm 孔型基圆直径：dk?h?60.07mm

.02)?0辊缝： s?(0.008~D0?5m3 m圆角半径： r?1~?4．5 椭圆孔型2图 ?0m. 0m

孔型开口倾角角度： ??180

孔型开口扩张圆弧半径：

Bk2?s2?4R2?4R(ssin??Bkcos?) R'?8R?4(sin??Bkcos?)60.082?62?4?30.042?4?(6?sin300?60.08cos300) ? 008?30.04?4?(sin30?60.08cos30)?104mm

孔型宽：Bk?2R???60.07?0.01?60.08mm 轧件断面积：F?

?4dk2??4?60.072?2832.6mm2

4．6 圆孔孔型二图 ４．７ 椭圆孔型３设计

d0?ddo?d[Dk(do?d)?]2d02f孔型高：60.07?3860.07?38 ?0.93?38?[399.8?(60.07?38)?]2?60.072?0.4?33.44mmh?(0.9~0.95)d?孔型宽：bk?d0???h?60.07?0.28?26.63?67.52mm

(h?s)2?bk2(33.44?5)2?67.522椭圆半径：R???47.54mm

4(h?s)4?(33.44?5)

辊缝： s?(0.01~D0?.02)?0 m0.?0m15499.15圆角半径：r?(0.05~0.12)bk?0.06?67.52?4.05mm

1m1s?(1~4)轧件断面面积：F?(?2)bh?[ ?2]bh3h3h1s?2.5?(?2)?67.52?33.44?1674mm2333.44

４．８ 圆孔型３设计

孔型高：h?(1.011~1.015)d0?1.012?38?38.5mm 孔型基圆直径：dk?h?38.5mm

.02)?0辊缝： s?(0.008~D0?5圆角半径： r?1~?m2 m４．７ 椭圆孔型3?0.m01 m

孔型开口倾角角度： ??170

孔型开口扩张圆弧半径：

Bk2?s2?4R2?4Rs(s?in?Bk?cos) R'?

8R?4(s?in?Bk?cos)038.62?4.52?4?19.252?4?(4.5?sin30?38.6cos30)0 ?

8?19.25?4?(sin300?38.5cos300)?67.4mm

孔型宽：Bk?2R???38.5?0.1?38.6mm

轧件断面积：F??4dk2??4?38.52?1163.6mm2

４．８ 圆孔孔型三图

４．９ 椭圆孔型４设计

d0?ddo?d[Dk(do?d)?]2d02f孔型高：38.5?2338.5?23 ?0.91?23?[221.2?(38.5?23)?]2?38.52?0.4?14.74mmh?(0.9~0.95)d?孔型宽：bk?d0???h?38?0.22?23.25?43.1mm

(h?s)2?bk2(14.74?2.1)2?43.12椭圆半径：R???39.9mm

4(h?s)4?(14.74?2.1)辊缝： s?(0.01~D0?.02)?00.?01m 2m175.22.1圆角半径：r?(0.05~0.12)bk?0.06?43.1?2.59mm

1m1s?(1~4)轧件断面面积：F?(?2)bh?[?2]bh

3h3h1s?1.5?(?2)?43.1?14.74?475mm2314.74

４．９ 椭圆孔型4图 ４．１０ 圆孔型４设计

孔型高：h?(1.011~1.015)d0?1.012?23?23.3mm 孔型基圆直径：dk?h?23.3mm

.02)?0辊缝： s?(0.008~D0?.圆角半径： r?0~0?.5m0 m0?.0m0 m9

孔型开口倾角角度： ??160

孔型开口扩张圆弧半径：

Bk2?s2?4R2?4Rs(s?in?Bk?cos) R'?

8R?4(s?in?Bk?cos)023.42?1.992?4?11.72?4?(1.99?sin30?23.4cos30)0 ?

8?11.7?4?(sin300?23.4cos300)?97.5mm

孔型宽：Bk?2R???23.3?0.1?23.4mm

轧件断面积：F??4dk2??4?23.32?426mm2

４．１０ 圆孔孔型四图 ４．１１ 椭圆孔型５设计

d0?ddo?d[Dk(do?d)?]2d02f孔型高：23.3?18.323.3?18.3 ?0.91?18.3?[221.3?(23.3?18.3)?]2?23.32?0.4?13.8mmh?(0.9~0.95)d?孔型宽：bk?d0???h?23.3?0.22?5?24.4mm

(h?s)2?bk2(13.8?1.9)2?24.42椭圆半径：R???15.5mm

4(h?s)4?(13.8?1.9)辊缝： s?(0.01~D0?.02)?0 m160.20.?01m21.92圆角半径：r?(0.05~0.12)bk?0.06?24.4?1.46mm

1m1s?(1~4)轧件断面面积：F?(?2)bh?[ ?2]bh3h3h11.92?1.5?(?2)?24.4?13.8?310.45mm2313.8

４．１２ 圆孔型５设计

孔型高：h?(1.011~1.015)d0?1.012?18.3?18.5mm 孔型基圆直径：dk?h?18.5mm

.02)?0辊缝： s?(0.008~D0?.圆角半径： r?0~0?.5m0 m４．１１ 椭圆孔型5图 0?.0m0 m9

孔型开口倾角角度： ??160

孔型开口扩张圆弧半径：

Bk2?s2?4R2?4R(ssin??Bkcos?) R'?8R?4(sin??Bkcos?)018.62?1.892?4?9.252?4?(1.89?sin30?18.6cos30)0 ?

8?9.25?4?(sin300?18.6cos300)?82mm

孔型宽：Bk?2R???18.5?0.1?18.6mm 轧件断面积：F??4dk2??4?18.52?268.7mm2

４．１２ 圆孔孔型五图

４．１３ 椭圆孔型６设计

d0?ddo?d[Dk(do?d)?]2d02f孔型高：18?15.218?15.2 ?0.91?15.2?[221.3?(18?15.2)?]2?182?0.4?12.18mmh?(0.9~0.95)d?孔型宽：bk?d0???h?18?0.22?2.8?18.62mm

(h?s)2?bk2(12.18?1.8)2?16.622椭圆半径：R???10.95mm

4(h?s)4?(12.18?1.8)辊缝： s?(0.01~D0?.02)?00?.0m 1m21501.8圆角半径：r?(0.05~0.12)bk?0.06?18.62?1.18mm

1m1s?(1~4)轧件断面面积：F?(?2)bh?[ ?2]bh3h3h11.8?1.5?(?2)?18.62?12.18?171.68mm2312.18

４．１３ 椭圆孔型5图 ４．１４圆孔型６设计

孔型高：h?(1.011~1.015)d0?1.012?15.2?15.38mm 孔型基圆直径：dk?h?15.38mm

.02)?0辊缝： s?(0.008~D0?0?.0m0 m9圆角半径： r?0~0?.5m0 m.孔型开口倾角角度： ??160 孔型开口扩张圆弧半径：

Bk2?s2?4R2?4Rs(s?in?Bk?cos) R'?

8R?4(s?in?Bk?cos)015.392?1.802?4?7.692?4?(1.80?sin30?15.39cos30)0 ? 008?7.69?4?(sin30?15.39cos30)?67.6mm

孔型宽：Bk?2R???13.8?0.1?13.9mm 轧件断面积：F??4dk2??4?15.382?185.7mm2

４．１４ 圆孔孔型六图

４．１５ 成品前孔设计

d0?ddo?d[Dk(do?d)?]2d02f孔型高：15.2?14.1215.2?14.12 ?0.91?14.12?[210.2?(15.2?14.12)?]2?15.22?0.4?12.38mmh?(0.9~0.95)d?孔型宽：bk?d0???h?15.2?0.22?1.08?15.44mm 椭圆半径： R?(1.05~1.4)bk?1.1?15.44?16.98mm R1?0.4h?0?.41?2.3m 6m4.940?.0m 1m21501.8辊缝： s?(0.01~D0?.02)?0圆角半径：r?(0.05~0.12)bk?0.06?15.44?0.93mm

４．１５ 成品前孔型图 ４．１６ 成品孔设计

孔型高：h?(1.011~1.015)d0?1.012?14.12?14.29mm 孔型基圆直径：dk?h?14.29mm 辊缝： s?1.0mm

m. 圆角半径： r?0~0?.5m0

孔型开口倾角角度： ??160 孔型开口扩张圆弧半径：

Bk2?s2?4R2?4Rs(s?in?Bk?cos) R'?

8R?4(s?in?Bk?cos)014.132?12?4?7.062?4?(1?sin30?14.13cos30)0 ? 008?7.06?4?(sin30?14.13?cos30)?64mm

孔型宽：Bk?2R???14.12?0.01?14.13mm 轧件断面积：F??4dk2??4?14.122?156.5mm2

2m基圆直径： d?14.1m

横肋槽深： h1?3mm 横肋末端间距：e?e0?(0~0.4)

?d0sin180?(0~0.4)

?14.1?sin180?0.2 ?4.1mm

d2?2h12?2h1d?2h1e?de横肋槽圆弧半径：R1?

4h1?2d?2e14.122?2?32?2?3?14.12?2?3?4.1?14.12?4.1 ?

4?3?2?14.12?2?4.1 ?6.86mm

４．１６ 成品孔孔型图 e0为标准规定的横肋末端最大间距，d0为标准规定的钢精公称直径。

５、 轧机配置

?8?

复二重式线材轧机也叫复二辊式线材轧机，是半连续式轧机的一种，一般多在中轧和精轧采用，粗轧采用横列式或连续式，如图。

加 粗轧机

热 炉

卷线机

?9?

中 轧

剪

机 机

精 轧 机

６、滚动入口导卫设置

滚动入口导位多用于诱导椭圆轧件进入圆或方孔型轧制不稳定的、轧制速度较高的中轧、预精轧、精轧机组，可保证得到几何尺寸良好、尺寸精度高和表面无擦伤的轧件。滚动入口导位使用寿命长，可减少导卫调整和更换时间，提高轧机的作业率，减少导卫消耗，能满足现代高速线材轧机对导卫的使用要求。以下

是所设置的滚动导卫的主要部件及尺寸，如图。

?10?

6.1 滚动导卫主要部件

７、设计结语

实践证明，只用一些数据和经验公式设计绘制的螺纹钢孔型，是难以轧制出合格的螺纹钢的，这是因为在这种轧制中，轧制条件如轧制温度、孔型磨损以及来料尺寸的微小波动都会影响轧制的质量，此时，为了得到合格的产品，就不停的利用实践得来的数据和参数进行调整与修正，只有那样，才能使设计的孔型得到充分的利用和发挥其应有的生产效率以及设计价值，也才实现了孔型设计的真正要求。

参考文献：

［１］ 张维国 李海方 苗增军 张淑萍 钟德华 赵登军，莱钢棒材厂， 《直径 5 O m m 英标螺纹钢筋 的研发》 ［２］ 邢邦圣 ，徐州师范大学 机电工程学院，

〈〈 小直径冷轧螺纹钢筋的生产技术及其材料特性研究〉〉

［３］ 吴 昊 ， 李海方 ，莱芜钢铁股份有限公司

〈〈 带肋钢筋孔型设计与横肋加工参数选择及分析 〉〉

［４］ 杨晓明 史 荣，太原重型机械学院

〈〈提高冷连轧螺纹钢产品质量研究〉〉

［５］ 张爱民 郜传省 山东黄金置业有限公司

〈〈剥肋滚轧直螺纹钢筋连接技术的应用 〉〉

［６］ 赵松筠、唐文林， 冶金工业出版社，

〈〈型钢孔型设计〉〉（第２版），第１１２～１２０页

［７］ 董天真 王炳霞 梁云科，天津钢铁有限公司，

〈〈

? 5 0 mm英标螺纹钢筋的开发与生产〉〉

［８］ 张子亮，〈〈螺纹钢生产工艺〉〉，第１～１１１页

［９］ 郑治龙，王通国，晏 勇，张继忠， 四川省有色冶金研究院，

〈〈直径8 mm螺纹钢筋二线切分轧制工艺开发实践〉〉

［１０］ 李学文，山西工程职业技术学院，

〈〈螺纹钢成品孔型月牙肋的设计方法 〉〉

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