CN101862754B - 三辊行星轧机的轧辊 - Google Patents
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Abstract
一种三辊行星轧机的轧辊，该轧辊(1)基本呈圆锥形，其特征在于：所述轧辊(1)从尾部至头部分成五个区域，依次为：入料区(S)、变形区(S1)、工艺区(S2)、定径区(S3)及出料区(S4)，在变形区(S1)的轧辊(1)圆锥面上，沿径向且间隔地分布有圆环形的凹凸线(12)，且该凹凸线(12)的轴向投影所形成的斜线(11)为正弦曲线。与现有技术相比，本发明的优点在轧制过程中能保证轧件坯料的顺利咬入和连续、稳定、高效率地轧制，且避免了坯料变形剧烈振动而影响轧件表面质量，并在实际操作中轧制管材的螺距均匀稳定，轧辊的使用寿命也大幅度延长。
Description
技术领域
本发明涉及一种三辊行星轧机的轧辊。
背景技术
三辊行星轧机以大压下量和高效率在轧制半成品、成品管材、棒材中得到广泛的应用，其核心部件-轧辊是控制轧件质量的关键。三个锥形轧辊彼此呈120°布置，与轧制中心偏置一定角度转动(公转)，并绕自身轴线转动(自转)将轧件自动咬入通过锥形轧制变形区，虽然接触表面只有一条狭长的带状，但微观小变形累计成轧件的宏观瞬间变形，其变形量可达到93％以上，因此保证轧件坯料的顺利咬入和连续、稳定、高效率地轧制是十分重要的。
目前咬入时通常采用的方法是增大摩擦力，中国专利申请(申请号89102588.X)就是在咬入压下区开有形沟槽，但在轧制过程中必须克服沟槽间的沟顶才能进入下一沟槽，因此导致坯料变形剧烈影响轧件表面质量。
实用新型专利号ZL02237667.4公开的一种轧制铜及铜合金管材的三辊行星轧机轧辊，从轧辊的尾部到头部只分为三个区域(分别为变形区、光滑区、精整区)，对咬入区不加以具体说明，在变形区和光滑区之间增加一圈高度为1-5mm，宽度为1-15mm的凸环，在轧制过程中也要克服沟槽间的沟顶才能进入下一沟槽，影响轧件表面质量。
中国专利申请(专利号ZL200620090623.3)所公开的一种三辊行星轧机轧辊，分成四个区域，即咬入区、集中变形区、平整区和和归圆区，对咬入区的螺纹特点进行具体说明，但对四个区域整体上的并未加以完整阐述，因此在实际操作中轧制管材的螺距均匀性不稳定，且每只轧辊修理一次的使用寿命一般只能生产200吨左右。所以上述的结构还有待于改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术现状而提供一种在轧辊外周通过正弦弧线的结构提高产品质量及延长轧机使用寿命的三辊行星轧机的轧辊。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：本三辊行星轧机的轧辊，该轧辊基本呈圆锥形，其特征在于：所述轧辊从尾部至头部分成五个区域，依次为：入料区、变形区、工艺区、定径区及出料区，在变形区的轧辊圆锥面上，沿径向且间隔地分布有圆环形的凹凸线，且该凹凸线的轴向投影所形成的斜线为正弦曲线。
作为改进，所述凹凸线的顶峰与凹角之间垂直距离可优选为0.4～0.6mm，且凹凸线的宽度分别为2.50～3.50mm，而凹凸线之间的交会处为圆弧，该圆弧的半径为6.0～7.0mm的圆角，从而使咬入程度更好。
再改进，所述变形区其锥度可选择为50～80度；而所述凹凸线可优选为9～13条，当然，具体可按设计要求或尺寸而定。
上述变形区的宽度a，其计算公式为：a＝(d4-d3)/[2sin(α-β)]，其中d4为轧头大径，d3是变形区与工艺区之间的交界区的直径，α为轧头中心轴线与轧制轴线的夹角，β为轧头变形区与轧制轴线的轧制角，宽度的单位为毫米。
再改进，所述工艺区宽度可优选为取值为7～10mm，而所述定径区宽度可选择为18～22mm；而所述出料区宽度可选择为15～20mm。
上述出料区与定径区交界处的直径d1，其计算公式为：d1＝d芯+2(d成外-d成内)，其中，d成外为成品管外径，d成内为成品管内径，d芯为芯棒外径。
上述的工艺区与定径区交界处的直径d2，该距离的计算公式为：
d2＝2c sin(α-γ)+d1，其中，α为轧头中心轴线与轧制轴线的夹角，γ为定径区精整角，γ≤5°，d1为出料区与定径区交界处的直径。
上述变形区与工艺区之间的交界处的直径d3，该距离的计算公式为：d3＝kd2，其中K为经验取值为1～1.1左右；d2为工艺区与定径区交界处的直径。
与现有技术相比，本发明采用将轧辊从尾部至头部分成五个区域，依次为：入料区、变形区、工艺区、定径区及出料区，在变形区的轧辊圆锥面上，沿径向且间隔地分布有圆环形的凹凸线，且该凹凸线的轴向投影所形成的斜线为正弦曲线。本设计的优点在轧制过程中能保证轧件坯料顺利咬入和连续、稳定、高效率地轧制，且避免了坯料变形剧烈振动而影响轧件表面质量，并在实际操作中轧制管材的螺距均匀稳定，轧辊的使用寿命也大幅度延长。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2是图1与加工件的位置关系图；
图3是图1中I部的放大图；
图4是图1中正弦曲线波峰与波角之间距离的位置关系图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1至图4所示，本实施例的三辊行星轧机的轧辊，该轧辊1基本呈圆锥形，其所述轧辊1从尾部至头部分成五个区域，依次为：入料区S、变形区S1、工艺区S2、定径区S3及出料区S4，在变形区S1的轧辊1圆锥面上，沿径向且间隔地分布有圆环形的凹凸线12，且该凹凸线12的轴向投影所形成的斜线11为正弦曲线，此轴向投影是以轧辊旋转轴的垂直方向轴。上述凹凸线12的顶峰与凹角之间垂直距离为h为0.5mm，且凹凸线的宽度P分别为2.932mm，而凹凸线12之间的交会处为圆弧，凹凸线12优选为10条。该圆弧的半径为6.25mm的圆角。而变形区S1的锥度选择为50～80度。上述变形区S1的宽度a，其计算公式为：a＝(d4-d3)/[2sin(α-β)]，其中d4为轧头大径，d3是变形区S1与工艺区S2之间的交界区的直径，α为轧头中心轴线与轧制轴线的夹角，β为轧头变形区S1与轧制轴线的轧制角，宽度a的单位为毫米。上述工艺区S2宽度b为取值为7～10mm。而定径区S3宽度c选择为18～22mm、出料区S4宽度e为15～20mm。上述出料区S4与定径区S3交界处的直径d1，其计算公式为：d1＝d芯+2(d成外-d成内)，其中，d成外为成品管外径，d成内为成品管内径，d芯为芯棒外径。工艺区S2与定径区S3交界处的直径d2，该距离的计算公式为：d2＝2c sin(α-γ)+d1，其中，α为轧头中心轴线与轧制轴线的夹角，γ为定径区精整角，γ≤5°，d1为出料区S4与定径区S3交界处的直径。变形区S1与工艺区S2之间的交界处的直径d3，该距离的计算公式为：d3＝kd2，其中K为经验取值为1～1.1左右；d2为工艺区S2与定径区S3交界处的直径。
注：d3＝kd2中的kd2是指k乘以d2，a＝(d4-d3)/[2sin(α-β)]中的2sin(α-β)是指2乘以sin(α-β)。
以下对本发明作进一步说明，
工艺区S2为一个工艺过渡区(采用圆锥和圆弧衔接)，目的是为了增加定径区的返修次数而设定的特定区段；定径区S3为一圆锥区，其锥面与轧制轴线成一小夹角，有利于保证管坯轧制的表面质量；出料区S4为一大圆弧段，在图1中，S-入料区；S1-变形区；S2-工艺区；S3-定径区；S4-出料区；11斜线即指正弦波纹曲线。
轧辊的圆锥形分成五个区，即入料区(咬入减径段)、变形区(减径减壁段)、工艺区(突变减壁段)、定径区(减径定径段)、出料区(定径整径段)。在咬入区增加一条与变形区相同的深度0.5mm、宽度2.932mm、圆角R6.25mm的正弦波纹曲线，其锥角度57°；
咬入区与变形区共有10条相同的深度0.5mm、宽度2.932mm、圆角R6.25mm正弦波纹曲线，而非螺纹，其目的是增加轧制过程所需的轧制进给轴向力。咬入区的表面粗糙度控制在0.4-0.6。咬入减径段：通过轧辊表面开有的正弦波浪沟槽，给轧辊与管坯间提供了足够的摩擦力，便于管坯的咬入。此段受力比较复杂，外径、壁厚均变形，金属滑移剧烈。减径减壁段：加剧了金属变形，增加了减壁量，轧件温度升高，金属晶粒发生严重扭曲、破碎。突变减壁段：轧管变形量最大，产生巨大的变形热和摩擦热量，温度达到400℃以上，组织出现了再结晶，此段对轧辊的耐高温性能和高温下的耐磨性能要求很高。减径定径段：变形速度放慢，温度最高，达到600℃～800℃，晶粒进一步长大，此段对轧辊表面粗糙度要求较高。定径均整段：要求轧辊表面精度高，圆度好，此段处于喷淋位置，晶粒组织稳定，同时铜管随着辊形变化，有扩径现象。
为了能使轧辊各个工作段之间能够最大限度的发挥其作用，必须使轧辊的咬入区和变形区曲线按照正弦波纹曲线进行设计，并对轧头中心轴线与轧制轴线的夹角α、轧头变形区与轧制轴线的轧制角β、以及定径区精整角γ。坯料2外径指d坯外、坯料2内径指d坯内、成品管外径d成外、成品管内径d成内和芯棒外径指d芯。注：成品管即为坯料2加工后的产品。
Claims (8)
1.一种三辊行星轧机的轧辊，该轧辊(1)基本呈圆锥形，其特征在于：所述轧辊(1)从尾部至头部分成五个区域，依次为：入料区(S)、变形区(S1)、工艺区(S2)、定径区(S3)及出料区(S4)，在变形区(S1)的轧辊(1)圆锥面上，沿径向且间隔地分布有圆环形的凹凸线(12)，且该凹凸线(12)的轴向投影所形成的斜线(11)为正弦曲线。
2.根据权利要求1所述的轧辊，其特征在于：所述变形区(S1)其锥度为50～80度。
3.根据权利要求1或2所述的轧辊，其特征在于：所述凹凸线(12)为9～13条。
4.根据权利要求1或2所述的轧辊，其特征在于：所述工艺区(S2)宽度b为取值为7～10mm。
5.根据权利要求1或2所述的轧辊，其特征在于：所述定径区(S3)宽度c为18～22mm。
6.根据权利要求1或2所述的轧辊，其特征在于：所述出料区(S4)宽度e为15～20mm。
7.根据权利要求1或2所述的轧辊，其特征在于：所述出料区(S4)与定径区(S3)交界处的直径d1，其计算公式为：d1＝d芯+2(d成外-d成内)，其中，d成外为成品管外径，d成内为成品管内径，d芯为芯棒外径。
8.根据权利要求1或者2所述的轧辊，其特征在于：所述变形区(S1)与工艺区(S2)之间的交界处的直径d3，该距离的计算公式为：d3＝kd2，其中k为经验取值为1～1.1；d2为工艺区(S2)与定径区(S3)交界处的直径。
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