CN100423859C - 往复式变径辊轧机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种往复式变径辊轧机，轧机本体(2)中包括轧辊(21)和轧机机架(22)，前活套(1)包括一个固定改向轮(11)；轧辊(21)的断面是变径断面，并且作绕轴(23)固定旋转运动；轧机机架(22)固定；后活套(3)还包括一个使工件前、后移动的进给机构(31)，前活套(1)还包括一个活动改向轮(12)；当工件(4)退回时，前活套(1)通过一个与固定改向轮(11)相连的活动改向轮(12)使固定改向轮(11)作原有方向的运动，而活动改向轮(12)向上移动；当工件(4)前进时，活动改向轮(12)向下移动；有益效果是：单机架，大加工率(90%)，并可实现连铸连轧，投资省，设备结构简单，性能稳定，能耗低。

Description

往复式变径辊轧机
技术领域
本发明涉及一种轧机，尤其涉及一种往复式轧机。
背景技术
轧机是一种将工件，按要求产生塑性变形的机械加工设备；轧机的基本工作原理是这样的：通过二个相同的、并且相反方向旋转的圆形辊，将工件咬入、轧制、成型。
为了达到这样的目的，现有技术中有二种这样的加工机械：
一种是普通轧钢机，普通轧钢机由于受咬入角的限制，当工件需要大加工率时，也就是工件从较大断面变成较小断面时，往往采用多台轧机来完成轧制；多台轧机中的某一台只是解决了某一断面的轧制，这样造成了轧制工艺流程长，自动控制复杂。
为了缩短轧制工艺流程，节省工程造价，降低生产成本，单机架，大压下轧机一直是人们追求的理想轧机，往复式轧机就是其中的一种；通常的往复式轧机与一般普通轧机相同点是：它们都是由电机、减速器、人字齿轮座、万向接手、轧机机架、轧辊、压下装置等组成；不同点是：通常的往复轧机的轧辊是在特定的曲线段来回摆动，而且轧机机架往复运动，轧辊在特定的曲线段来回摆动解决了普通轧钢机中采用多台轧机对不同厚度的咬入角问题，而轧机机架的往复运动解决了工件的定型问题。但由于轧钢机械轧制力大，设备重，轧机机架的往复运动和轧辊的来回摆动，必然造成该类设备机构庞大，由此产生一系例的问题，如设备故障率高，设备的稳定性能差。设备的能耗高等等。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供了一种往复式变径辊轧机，旨在解决上述的缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括工件，后活套，轧机本体，前活套；轧机本体中包括轧辊和轧机机架，前活套包括一个固定改向轮；所述的轧辊的断面是变径断面，并且作绕轴固定旋转运动；所述的轧机机架固定；所述的后活套还包括一个使工件前、后移动的进给拉动机构，前活套还包括一个活动改向轮；当工件退回时，所述的前活套通过一个与固定改向轮相连的活动改向轮使固定改向轮作原有方向的运动，而活动改向轮向上移动；当工件前进时，所述的活动改向轮向下移动；所述的轧辊的变径断面是由曲线封闭组成；所述封闭曲线可由多个不同半径的偏心圆弧组成；变径轧辊断面由数段曲线组成三个区：能使轧件由一个等截面体变成了一变截面体的轧制区、能使轧件轧制后有精确厚度的等截面体的定厚区、让轧件能够脱离轧辊、在进给机构的拉动下能回退一定的行程的、让轧件开始下一个循环的轧制分离区。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：由于采用的轧辊是变径的，一对二个轧辊只需作绕轴旋转运动；而工件的从后活套到前活套作进多退少的移动，使轧机机架不需要作往复运动；可以使设备结构简单，性能稳定，能耗低；轧制工艺流程短，产品精度高，工程造价低，生产成本低，特别适合于中、小企业。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中变径轧辊断面结构示意图；
图3为通过本发明轧出的轧件横断面示意图；
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
由图1可见：本发明包括工件4，后活套3，轧机本体2，前活套1；轧机本体2中包括轧辊21和轧机机架22，前活套1包括一个固定改向轮11；所述的轧辊21的断面是变径断面，并且作绕轴23固定旋转运动；所述的轧机机架22固定；所述的后活套3还包括一个使工件前、后移动的进给机构31，前活套1还包括一个活动改向轮12；当工件4退回时，所述的前活套1通过一个与固定改向轮11相连的活动改向轮12使固定改向轮11作原有方向的运动，而活动改向轮12向上移动；当工件4前进时，所述的活动改向轮12向下移动；
所述的轧辊21的变径断面是由曲线封闭组成；考虑加工的原因，所述封闭曲线可由多个不同半径的偏心圆弧组成；变径轧辊断面由数段曲线组成三个区：能使轧件由一个等截面体变成了一变截面体的轧制区(211)、能使轧件轧制后有精确厚度的等截面体的定厚区(210)、让轧件能够脱离轧辊、在进给机构的拉动下能回退一定的行程的、让轧件开始下一个循环的轧制分离区(212)；所述封闭曲线是由工件的加工率及材料变形的力学性能综合考虑所得。
所述的后活套3还包括压下辊33、改向辊32；
所述的活动改向轮12向上移动的距离与工件4退回的距离相同；
所述的活动改向轮12向上移动是通过液压缸13或重锤进行的；
本发明的轧辊断面形状与现有轧辊断面形状不一样，现有轧辊断面形状为圆形，本发明的轧辊断面形状为多曲线断面，其目的是：
考虑冷压力加工特性，轧件的屈服极限σs与总加工率ε∑大都是呈幂函数曲线变化的。一般总加工率在30％以下σs随ε∑增加而迅速增加，按轧件材料σs与ε∑变化关系，合理的选择轧制区曲线能使轧制压力的分配控制在最佳范围；
在考虑轧制压力的同时还必须考虑轧件的咬入角，现有轧机轧制时压下量确定后，咬入角就确定了，要保证轧件能自然咬入就必须使轧制时的咬入角小于磨擦角，否则轧制不能建立；本发明由于是大加工率，按现有轧制方法，咬入角是无法满足的，因此轧辊面轧制区曲线是按咬入条件设计的，在轧制区咬入角是随接触弧而变化的；
由图2可见：轧件通过变径轧辊轧制区211后，轧件由一个等截面体变成了一变截面体，为了得到形状一样的新等截面体，轧辊多曲线断面上除了有轧制区211外还必须有定厚区210和分离区212；定厚区的功能是使轧件轧制后有精确厚度的等截面体，定厚区在设计上有足够的长度，保证轧件能多次通过，以提高轧件的厚度公差；分离区的功能则是让轧件能够脱离轧辊，在进给机构的拉动下能回退一定的行程，让轧件开始下一个循环的轧制，从而得到连续的形状一样的新等截面体；换言之本发明的轧制过程中轧件的运动是一步进运动。
本发明的轧制过程与现有的往复式轧机不一样，通常的往复式轧机是使工作辊在特定的曲线段来回摆动，轧机机架往复运动，轧件向前运动；而本发明的轧机轧辊只作单向旋转运动，机架固定不动，但轧件必须往复运动，该过程的实现是由前活套和后活套配合完成的。
前活套可由活动改向轮和液压缸组成，亦可由活动改向轮和重锤组成，功能是平衡和补偿轧机与卷取机之间工件的进退。因为在轧制过程中轧件始终是向前移动，换言之在轧制时卷取机始终是向前卷取，为了不影响轧件的后退和干涉轧机的正常工作，前活套通过活动改向轮的上、下移动完成平衡和补偿功能。
轧机本体由电机、减速器、人字齿轮座、万向接手、轧机机架、变径轧辊、压下装置等组成，功能是轧出规定尺寸的轧件。
后活套由压下辊33、改向辊32、进给机构31和进给控制装置等组成，功能是平衡和补偿轧机与前活套之间轧件的进、退以及拖动轧件后移，完成轧件由变截面体，到新等截面体的过程和后活套的成型。
如图2所示，变径轧辊断面由数段曲线组成三个区：轧制区211、定厚区210、分离区212。
轧制区，在该区曲线半径由小至大，考虑材料屈服极限σs与总加工率ε∑的关系，该曲线由数段不同的曲线组成，以保证轧制压力的分配、金属流动和咬入角控制在最佳范围，不同的材料该曲线段有不同的曲线组合。由图3可见：轧件通过该区后形成一为变截面体213。
定厚区，在该区圆弧半径相同，且是变径辊断面半径最大的区域，设计上该区的弧长有足够的长度，保证轧件能多次通过，以提高轧件的厚度精度。轧件通过该区后形成所需的等截面体214(见图3)。
分离区，是变径轧辊断面半径最小的区域，在设计上该区要让轧件能够脱离轧辊，并能满足回退一定行程的时间要求，让轧件开始下一个循环的轧制，从而得到连续的形状一样的新等截面体。
由图3可见：变径轧辊轧出的轧件，横断面是由变截面体和等截面体组成，为了得到连续的形状一样的等截面体，轧件必须后退一定的行程使轧件在下一个循环的轧制中产生新的等截面体，如此循环完成整个轧制过程。

Claims (6)

1. 一种往复式变径辊轧机，包括工件(4)，后活套(3)，轧机本体(2)，前活套(1)；轧机本体(2)中包括轧辊(21)和轧机机架(22)，前活套(1)包括一个固定改向轮(11)；其特征在于：所述的轧辊(21)的断面是变径断面，并且作绕轴(23)固定旋转运动；所述的轧机机架(22)固定；所述的后活套(3)还包括一个使工件前、后移动的进给机构(31)，前活套(1)还包括一个活动改向轮(12)；当工件(4)退回时，所述的前活套(1)通过一个与固定改向轮(11)相连的活动改向轮(12)使固定改向轮(11)作原有方向的运动，而活动改向轮(12)向上移动；当工件(4)前进时，所述的活动改向轮(12)向下移动；所述的轧辊(21)的变径断面是由曲线封闭组成；所述封闭曲线可由多个不同半径的偏心圆弧组成；变径轧辊断面由数段曲线组成三个区：能使轧件由一个等截面体变成了一变截面体的轧制区(211)、能使轧件轧制后有精确厚度的等截面体的定厚区(210)、让轧件能够脱离轧辊、在进给机构的拉动下能回退一定的行程的、让轧件开始下一个循环的轧制分离区(212)。
2. 根据权利要求1所述的往复式变径辊轧机，其特征在于：所述的后活套(3)还包括压下辊(33)、改向辊(32)。
3. 根据权利要求1所述的往复式变径辊轧机，其特征在于：所述的活动改向轮(12)向上移动的距离与工件(4)退回的距离相同。
4. 根据权利要求2所述的往复式变径辊轧机，其特征在于：所述的活动改向轮(12)向上移动的距离与工件(4)退回的距离相同。
5. 根据权利要求3所述的往复式变径辊轧机，其特征在于：所述的活动改向轮(12)向上移动是通过液压缸(13)或重锤进行的。
6. 根据权利要求4所述的往复式变径辊轧机，其特征在于：所述的活动改向轮(12)向上移动是通过液压缸(13)或重锤进行的。
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