CN101590490B - 一种线、棒轧机用锥形衬套 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种线、棒悬臂式轧机辊环的安装技术，尤其是涉及一种能有效改善辊轴、锥套、辊环之间的接触状态的线、棒轧机用锥形衬套。包括一设有锥套内锥面的筒体，筒体一端的外表面为锥套外接触面，另一端设有卸压用挂耳，筒体在卸压用挂耳内孔位置设有内齿板；从筒体的一端到筒体另一端三分之一处，并在锥套外接触面上设有环形槽沟，环形槽沟的截面为弧形，其弧形的深度为0.5～0.8mm，弧形的半径为5～8mm；与锥套外接触面相邻的筒体外表面设有非接触面。选用耐热马氏体不锈钢OCr17Ni4Cu4Nb作原材料，进行特殊模锻和精加工设计。
Description
技术领域
本发明涉及一种线材、棒材轧钢技术领域，尤其是涉及一种悬臂式轧机辊环的安装固定时，能有效改善其辊轴、锥套、辊环之间的接触状态的线、棒轧机用锥形衬套。
背景技术
目前，高速线材的线、棒悬臂式轧机辊环的安装固定基本上使用锥形衬套装配方式，它主要是通过结合面的摩擦力实现无键联接和承受载荷，结合面的摩擦和接触性质对辊环装配极为重要。传统的辊轴、锥套、辊环装配中，锥套打压的过程是：锥套在轴向压力作用下克服锥套与辊轴的摩擦力、辊环与锥套的摩擦力和辊轴作用于锥套的正压力轴向分力的合力后装配到位，形成力的平衡。预精轧机组，精轧机组，减定径机组是高速线、棒材轧机的核心设备，这些悬臂轧机的辊环装配轴向压力是辊环装配的重要工艺参数。如果装配压力过高，生产中辊环在过盈装配应力、轧制压力引起的交变应力以及辊轴温升引起的热膨胀应力的共同作用下，易造成崩辊；若装配压力过低，因不能满足轧制力矩传动条件，会引起锥套掉压。
加压时锥形套的受力如附图6所示。
锥形套受到加压工具的压力F0向内推进，锥形套两侧壁与辊环及轴挤压发生弹性变形，两侧壁的正压力产生摩擦力n及f，锥形套受力平衡关系为：
F0＝f+NcosA+nsin A
式中，F0为加压工具对锥形套的加压压力，N、F为锥形套两侧壁所受的正压力，n、f为锥形套两侧壁产生的摩擦力，A为锥度角。
辊环装配属于大载荷静态接触，其结合面的真实接触面积不仅与表面粗糙度有关，还与辊环、锥套和辊轴的椭圆度、尺寸精度有关。较高的椭圆度和尺寸精度、光洁的表面有利于提高结合面的真实接触面积。同时，使结合面的接触应力分布均匀。反之，使结合面的真实接触面积减小、接触应力分布不均。
实际使用中锥套内侧前端1/4～1/3部位，由于反复加压、卸压，使之与辊轴接触状态不好，水渗入后，水中氯化物、氟化物、硫化物对不锈钢或合金结构钢材料的辊轴和锥套起腐蚀作用，加速其锈蚀，锥套前端和其辊轴相应部位会出现永久性接触不良，辊轴、锥套、辊环之间不能建立有效传动必须的大载荷静摩擦力，出现轧制中锥套掉压现象，辊轴、锥套、辊环之间出现相对滑动，使辊轴严重损坏，还会出现堆钢事故，或由于有效接触面积小，锥套内壁应力集中，出现辊环崩辊碎裂现象。为了避免上述事故发生，生产厂家一般频繁更换锥形衬套。
发明内容
本发明的目的是为了解决高速线材的线、棒悬臂式轧机辊环的安装固定时，轧制中锥套掉压和辊环崩辊碎裂现象的问题，提供一种结构设计合理，采用马氏体沉淀硬化不锈钢作材料，经特殊模锻制坯和精加工工艺，增加其有效接触面积，改善辊轴、锥套、辊环接触状态，提高产品使用寿命的线、棒轧机用锥形衬套。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：这种线、棒轧机用锥形衬套，包括一设有锥套内锥面的筒体，其特征是筒体一端的外表面为锥套外接触面，另一端设有卸压用挂耳，筒体在卸压用挂耳内孔位置设有内齿板；从筒体的一端到筒体另一端三分之一处，并在锥套外接触面上设有环形槽沟，环形槽沟的截面为弧形，其弧形的深度为0.5～0.8mm，弧形的半径为5～8mm；与锥套外接触面相邻的筒体外表面设有非接触面。环形槽沟的设置可改善锥套与辊轴底端结合部分的接触状态，使之有效而完全贴合。
作为优选，所述的筒体材料采用耐热马氏体不锈钢0Cr17Ni4Cu4Nb。与传统锥套材料选用的合金结构钢，如30CrNiMoA、40CrNiMoA、42CrMo等有所不同；0Crl7Ni4Cu4Nb钢是一种马氏体沉淀硬化不锈钢，多用作既要求不锈性及耐腐蚀性又要求高强度的轴类等部件，通过合理控制化学成分及调整热处理制度，满足对其性能要求。
作为优选，其特征在于锥形衬套制造的工艺流程为模锻制坯、粗车、固溶处理、时效处理、精切削、磨削、着色检查等。
作为优选，其特征在于所述的模锻制坯含以下工艺：
1)钢锭钳制400℃粗锻；
2)炉温以50℃/h的速度升到900℃；
3)炉温以100℃/h的速度升到1180～1200℃；
4开锻温度1100～l150℃，终锻温度≥900℃，锻造比≥4。
作为优选，所述的锥形衬套制造的工艺流程中的热处理工艺包括：固溶处理，温度1040？0℃，时效处理，温度400~650℃。
作为优选，所述的着色检查要求被检查面与量规接触面积大于等于85％，并保证不间断。
作为优选，所述的精切削中，卸压用挂耳与非接触面之间设有过渡环形槽。此处圆弧过渡能消除加压和卸压造成应力集中。
作为优选，所述的精切削中，锥套外接触面与非接触面之间设有过渡圆弧。同上一条相同，圆弧过渡可消取锥形衬套的应力集中。
作为优选，所述的锥套内锥面的锥度与辊轴的锥度相等。不同型的轧机或有不同的锥度配合。
作为优选，内齿板的齿形与辊轴上端外齿啮合，可防止锥套从辊轴卸压后与辊轴相对滑动，损伤辊轴。
本发明的实施效果是：有效地改善锥套与辊轴接触效果，提高辊轴与锥套的使用寿命。
因此，本发明是一种结构设计合理，经特殊模锻制坯和精加工工艺，增加其有效接触面积，改善辊轴、锥套、辊环接触状态，提高产品使用寿命的线、棒轧机用锥形衬套。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
图2是本发明图1的A向示意图。
图3是本发明的一种外形结构示意图。
图4是本发明的一种工作状态结构示意图。
图5是本发明的钢锭的锻造工艺示意图。
图中：1.锥套外接触面、2.非接触面、3.卸压用挂耳、4.锥套内锥面、5.内齿板，6.环形槽沟，7.过渡环形槽，8.过渡圆弧，9.辊环，10.辊轴。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
本实施例线、棒轧机用锥形衬套，包括一设有锥套内锥面4的筒体，筒体材料采用耐热马氏体不锈钢0Cr17Ni4Cu4Nb。
0Crl7Ni4CmNb钢是在Crl7型不锈钢基础上，加入Cu、Nb等强化元素制作的一种马氏体沉淀硬化不锈钢。它的强度是通过马氏体相变和在400～650℃温度范围内时效时，析出时效硬化相rCu、NbC、M23C6等碳化物而产生沉淀硬化达到的。
这种钢低碳、高铬，且含铜、镍、铌，其耐蚀性较Cr13型和Cr23Ni4等马氏体钢为好，多用作既要求不锈性及耐弱酸、碱、盐腐蚀又要求高强度的部件。
锥形衬套制造的工艺流程设有模锻制坯、粗车、固溶处理、时效处理、精切削、磨削、着色检查等过程。
如图5所示，模锻制坯时包含以下工艺：
1)钢锭手工钳制400℃粗锻；
2)炉温以50℃/h的速度升到900℃；
3)炉温以100℃/h的速度升到1180～1200℃；
4)开锻温度1100～l150℃，终锻温度≥900℃，锻造比3～5
由于0Crl7Ni4Cu4Nb钢热加工性能良好，加热温度不宜过高，但轧锻后要及时回炉加热退火，必要时需进行表面清理。
因为0Crl7Ni4Cu4Nb属于马氏体沉淀硬化不锈钢，通过合理控制化学成分及调整热处理制度，可以满足GB1220？4对此钢性能的要求。
应注意固溶时效后，要析出富铜相(ε-Cu)、碳化物NbC、M23C6等强化相，组织为淬火马氏体+时效马氏体，并有残余奥氏体存在，在480℃时效处理后强度最高。
锥形衬套制造在以上工艺流程中的热处理方面包含：固溶处理，温度1040？0℃，时效处理，温度400~650℃。
着色检查要求被测面与量规接触面积大于等于85％，并保证不间断。
参见图1，图2，锥形衬套粗车、精切削中，筒体一端的外表面为锥套外接触面1，另一端设有卸压用挂耳3，筒体在卸压用挂耳3内孔位置设有内齿板5，作为工作面锥套外接触面1和内锥面4的表面粗糙度为0.4，但不大于0.8。
从筒体的一端到筒体另一端三分之一位置，并在外接触面1上设有环形槽沟6，环形槽沟6的截面为弧形，其弧形的深度H一般在0.5～0.8mm左右，槽沟6的圆弧半径R一般取5～8mm。
与锥套外接触面1相邻的筒体外表面设有非接触面2，锥套外接触面1与非接触面2之间加工一过渡圆弧8。
如图3，是本发明的一种外型示意图，卸压用挂耳3按圆周分设为四等分，卸压用挂耳3与非接触面2之间加工一过渡环形槽7。
装配时，如图4所示，把本锥形衬套装入辊轴10一端，内锥面4与辊轴11上的锥体配合，在外接触面1处装配辊环9即可。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明的简单变换后的结构均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种线、棒轧机用锥形衬套，包括一设有锥套内锥面（4）的筒体，其特征是所述的筒体第一端的外表面为锥套外接触面（1），另一端设有卸压用挂耳（3），筒体在卸压用挂耳（3）内孔位置设有内齿板（5）；从筒体的第一端到筒体另一端三分之一处，并在锥套外接触面（1）上设有环形槽沟（6），环形槽沟（6）的截面为弧形，其弧形的深度为0.5～0.8mm，弧形的半径为5～8mm；与锥套外接触面（1）相邻的筒体外表面设有非接触面（2）。
2.根据权利要求1所述的一种线、棒轧机用锥形衬套，其特征在于所述的筒体材料采用耐热马氏体不锈钢0Cr17Ni4Cu4Nb。
3.根据权利要求1所述的一种线、棒轧机用锥形衬套，其特征在于锥形衬套制造的工艺流程为模锻制坯、粗车、固溶处理、时效处理、精切削、磨削、着色检查等。
4.根据权利要求3所述的一种线、棒轧机用锥形衬套，其特征在于所述的模锻制坯含以下工艺：
1)钢锭钳制400℃粗锻；
2)炉温以50℃／h的速度升到900℃；
3)炉温以100℃／h的速度升到1180～1200℃；
4)开锻温度1100～l150℃，终锻温度≥900℃，锻造比≥4。
5.根据权利要求3所述的一种线、棒轧机用锥形衬套，其特征在于锥形衬套制造的工艺流程中的热处理工艺包括：固溶处理，温度1040±10℃，时效处理，温度400~650℃。
6.根据权利要求3所述的一种线、棒轧机用锥形衬套，其特征在于所述的着色检查要求与量规接触面积大于等于85%，并保证不间断。
7.根据权利要求3所述的一种线、棒轧机用锥形衬套，其特征在于所述的精切削中，卸压用挂耳（3）与非接触面（2）之间设有过渡环形槽（7）。
8.根据权利要求3所述的一种线、棒轧机用锥形衬套，其特征在于所述的精切削中，锥套外接触面（1）与非接触面（2）之间设有过渡圆弧（8）。
9.根据权利要求1所述的一种线、棒轧机用锥形衬套，其特征在于所述的锥套内锥面（4）的锥度与辊轴的锥度相等。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: ZHEJIANG PENGCHENG TECHNOLOGIES CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: DONGYANG PENGCHENG TECHNOLOGY CO., LTD. |
|
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 322104 Dongyang, Zhejiang City, Weishan City, the town of Huai Huai industrial function zone six Patentee after: Zhejiang Pengcheng Technologies Co., Ltd. Address before: 311401 No. 57 Nanjing Ning East Road, Zhejiang, Dongyang Patentee before: Dongyang Pengcheng Technology Co., Ltd. |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Tapered bushing for line and bar rolling mill Effective date of registration: 20181012 Granted publication date: 20110105 Pledgee: Jinhua bank Limited by Share Ltd Dongyang branch Pledgor: Zhejiang Pengcheng Technologies Co., Ltd. Registration number: 2018330000308 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20210427 Granted publication date: 20110105 Pledgee: Jinhua bank Limited by Share Ltd. Dongyang branch Pledgor: ZHEJIANG PENGCHENG TECHNOLOGIES Co.,Ltd. Registration number: 2018330000308 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A kind of taper bush for wire and rod mill Effective date of registration: 20210527 Granted publication date: 20110105 Pledgee: ZHEJIANG DONGYANG RURAL COMMERCIAL BANK Co.,Ltd. Pledgor: ZHEJIANG PENGCHENG TECHNOLOGIES Co.,Ltd. Registration number: Y2021330000476 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |