CN102451842A - 一种变凸度的张力破鳞辊 - Google Patents

Abstract

一种变凸度的张力破鳞辊，其包括，刚性芯轴，两端设置于两轴承座；刚性芯轴设内主通道及与主通道连通的旁通道；弹性辊套，套设于刚性芯轴外，弹性辊套内设若干型腔，型腔与刚性芯轴的旁通道连通；连接管，一端接介质源，另一端与刚性芯轴主通道连通。本发明利用介质压力调节的方式，实现破鳞辊的凸度可变，最终实现在其表面通过的带钢上产生显著的径向—轴向同时拉应力的分布特征，同时也可以产生径向拉应力—轴向压应力特征，以显著提高破鳞效果。

Description

一种变凸度的张力破鳞辊

技术领域

本发明涉及钢板表面处理技术领域，特别涉及一种变凸度的张力破鳞辊，主要用于快速松动冷态钢板表面的鳞皮组织，确保鳞皮与基板之间的粘附面、附着力等显著降低，以显著提高后工序清除鳞皮的效率，有效降低除鳞工艺段的长度。

背景技术

金属材料在热态轧制或热处理过程中会在表面形成一层由金属氧化物组成的致密覆盖物，俗称“鳞皮”，该鳞皮的存在对进一步加工处理会造成影响：一方面使材料的表面裂缝不易被提前发现，从而使加工出的成品存在质量问题；另一方面易将鳞皮压入金属表面，造成表面质量问题；此外，坚硬的氧化物的存在，会加速轧辊或拉拔机的磨损。

为了消除氧化物对金属制品质量的影响，国内外普遍湿法除鳞技术，即采用液态的化学除鳞方式，通常采用硫酸、盐酸及氢氟酸的溶液，依托化学反应来溶解金属表面的氧化物——鳞皮，然而这种传统的湿法除鳞会产生大量的酸雾，直接对周边环境产生污染，同时对生产厂房等设施的防腐要求很高；另外，酸洗后排放的费酸液处理成本较高，回收再利用过程中的也会污染周边环境；同时，采用酸洗除鳞容易造成除鳞不均匀，且金属损失大。为了解决酸洗引起的环境污染问题，科研工作者进行了大量的研究，研制了多种技术和设备，以替代酸洗去除金属表面的鳞皮，如电解除鳞、电解研削除鳞、放电除鳞、电子束除鳞、激光除鳞、研磨除鳞、液体喷丸除鳞(又称高压水喷砂除鳞)、抛丸除鳞、反复弯曲除鳞以及上述不同方法组合的除鳞方法。

综合以上除鳞工艺特征，冷态钢板的首步破鳞工序至关重要，即对冷态钢板表面的鳞皮组织进行破裂，利用特殊的力学分布来实现对鳞皮的高速、高效的破裂工艺，造成表面鳞皮与基板之间的粘附面显著降低，同时出现显著的鳞皮裂纹，为后续的鳞皮清除打好基础。

在这种破鳞方面国内还没有可以参阅的典型发明创造，主要还停留在对国外破鳞工艺的消化、吸收的层面上，如果中国专利CN1864880、CN2145092、CN85102221以及CN101138837等均采用高速运动的颗粒或固液两相流冲击板面，实现钢板表面的鳞皮清除工艺，然而这些发明都没有涉及具体的破鳞工序。在国外尤其是日本、德国等冶金技术发达国家，其对破鳞工序的研究十分充分。其中日本针对破鳞公开的专利较多，技术范围也非常广泛，如日本三菱重工公开的JP56139214A采用弯曲、摩擦进行破鳞；同时，日本的JP57007315A公开了一种扭弯—拉伸的破鳞方式，即采用一系列转动轴不平行的空间辊系，利用前后机组的张力作用实现对鳞皮的均匀破裂，为后续除鳞工序打下基础；另外，日本川崎制铁公开了JP59118222A，即采用一种大正凸度辊，让带钢在一定张力下通过其表面，实现带钢表面产生均匀的平面正应力，造成鳞皮均匀拉伸破裂。新的破鳞工艺以以上为最典型，其他的传统破鳞工艺主要为单机架轧制破鳞，如PV轧制破鳞等，另外就是拉伸矫直破鳞等。

发明内容

本发明的目的是设计一种变凸度的张力破鳞辊，能实现对冷态钢板进行高速、连续的破鳞，以高效的破鳞工艺来保证后续清除鳞皮的工艺高效快捷。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种变凸度的张力破鳞辊，其包括，刚性芯轴，两端设置于两轴承座；刚性芯轴设内主通道及与主通道连通的旁通道；弹性辊套，套设于刚性芯轴外，弹性辊套内设若干型腔，型腔与刚性芯轴的旁通道连通；连接管，一端接介质源，另一端与刚性芯轴主通道连通。

进一步，所述的型腔在刚性芯轴径向断面上成中心轴对称分布。

所述的型腔在刚性芯轴径向断面上成中心轴对称分布，设有4～16个。

所述的型腔以弹性辊套长度的中心线为对称分布。

各个型腔之间采用与弹性辊套同质的隔壁进行隔开，且每个独立型腔都与一个刚性芯轴的旁通道连通。

另外，所述的主通道沿刚性芯轴轴向设置，旁通道与主通道连通，沿刚性芯轴径向设置。

所述的介质源为压缩气体源或液体介质源。

所述的主通道或/和旁通道为管道。

本发明通过一种弹性的且带有特殊型腔的变凸度辊，将带钢在一定张力下通过该辊辊面，实现带钢鳞皮的特殊张力分布，显著提高鳞皮的破裂效果，显著降低除鳞产线的占地面积与生产维护成本。

本发明相对现有技术的优点：

1、本发明一种可利用介质压力调节的方式，实现该辊的凸度可变，最终实现在其表面通过的带钢上产生显著的径向—轴向同时拉应力的分布特征，同时也可以产生径向拉应力—轴向压应力特征，以显著提高破鳞效果。

2、利用最终高效的前置破鳞设备与工艺，能显著减少酸洗设备产线长度与占地面积，能显著降低初期的投资成本，灵活性大大增强。

3、本发明由于采用纯机械力，没有使用与产生任何污染环境的物质，在当前提倡绿色环保的大背景下显得十分必要。

4、本发明变凸度张力破鳞辊替代现有的传统矫直破鳞机、拉伸破鳞机以及单机架轧制破鳞机，作为酸洗机组的前置破鳞设备。

附图说明

图1为本发明变凸度张力破鳞辊的轴向剖视图。

图2为本发明变凸度张力破鳞滚的径向剖视图。

图3为本发明变凸度张力破鳞辊进行充入介质后，辊面变为负凸度的示意图。

图4为本发明变凸度张力破鳞辊进行抽吸介质后，辊面变为正凸度的示意图。

具体实施方式

参见图1~图4，本发明的一种变凸度的张力破鳞辊，其包括，刚性芯轴1，两端设置于两轴承座2、2’；刚性芯轴1设内主通道101及与主通道101连通的旁通道102；弹性辊套3，套设于刚性芯轴1外，弹性辊套3内设若干型腔31，型腔31与刚性芯轴1的旁通道102连通；连接管4，一端接介质源，另一端与刚性芯轴主通道101连通。所述的介质源为压缩气体源或液体介质源。

在本实施例中，所述的型腔31在刚性芯轴1径向断面上成中心轴对称分布，设有4～16个。且，以弹性辊套长度的中心线为对称分布。各个型腔之间采用与弹性辊套同质的隔壁进行隔开，且每个独立型腔都与一个刚性芯轴的旁通道连通。

所述的主通道101沿刚性芯轴1轴向设置，旁通道102与主通道101连通，沿刚性芯轴1径向设置。

另外，本发明的所述的主通道101和旁通道102还可以为管道的形式设置于刚性芯轴1，并通过连通弹性辊套3的各个型腔31。

带钢5窜带经过弹性辊套3的外辊面，利用前后机组在带钢头尾施加以一定的张力水平后，钢板表面立刻产生均匀的拉应力分布。此时，热轧来料带钢受终轧温度、冷却分布的不均匀等因素造成带钢表面鳞皮的厚度、性质呈现在带钢宽度方向的不均匀分布，如带钢中部鳞皮厚度较厚、强度较高，而带钢边部较薄，强度较低等分布特征。

此时，利用刚性芯轴1主通道101对弹性辊套3内部排列的型腔31内部充入或吸出介质（介质如压缩空气、液态水、油等），致使型腔发生一定形状的收缩（如图3所示）或膨胀（如图4所示），从而造成带钢在弹性辊套的凸度在较大范围内可进行人工调整。

所述变凸度张力破鳞辊利用型腔的抽吸与充入作用，可实现动态的辊面凸度变化，即可由正凸度、平辊以及负凸度之间进行灵活切换。其中，将介质填充至一定量，其目的是产生负凸度；将介质抽吸一定量出来，其目的是产生正凸度。

所述变凸度张力破鳞辊所使用的介质可以为压缩空气、液态水、油以及混合气体、液体等均可。

变凸度张力破鳞辊串联布置，至少两个变凸度张力破鳞辊，带钢呈S形穿入；对冷态带钢进行表面破鳞。

在带钢表面鳞皮在横断面方向分布较为均匀时，利用连接管进行介质的压力调节，实现弹性辊套的外辊面平直，达到均匀破裂的效果。

当带钢中部鳞皮强度较大时，可连接管进行抽吸，以减小介质压力，实现弹性辊套的外辊面呈现正凸度特征，实现对带钢中部的更高应力破鳞。

当带钢两侧边部鳞皮强度较大时，可利用连接管进行介质充入，以增大介质压力，实现外辊面呈现负凸度特征，实现对带钢两侧边部的更高应力破鳞。

冷态带钢窜带经过弹性辊套的外辊面，在前后机组在带钢头尾施加以一定的张力水平后，带钢表面立刻产生均匀的拉应力分布。此时，热轧来料带钢受终轧温度、冷却分布的不均匀等因素造成带钢表面鳞皮的厚度、性质呈现在带钢宽度方向的不均匀分布。

以带钢中部鳞皮厚度较两侧边部鳞皮更厚为例，针对这个特征，通过刚性芯轴主通道向外抽吸介质，降低型腔内部的压强，致使型腔发生几何收缩，此时弹性辊套的中部因为没有任何空腔，故此不发生形变，而两侧边部因为型腔的几何收缩作用，导致弹性辊套两侧边部的直径立刻见效，如此即造成弹性辊套的外辊面呈现纺锤状，即正凸度形状。如此形状下支撑的带钢外表面，会在带钢的板宽中部产生一个因为拉伸弯曲而产生的轧制方向拉伸应力，同时因为大凸度造成的轴向的平面拉伸应力，这直接增大了中部的破鳞效果，而边部仍然仅为简单的拉升弯曲破鳞。

如果带钢两侧边部的鳞皮强度较大，厚度较大时，可采用相反的策略，如图3所示。

本发明不仅适用于酸洗的前处理工序，也可运用于机械除鳞的前置破鳞工序。

综上所述，本发明充分利用介质的充入与抽吸，实现破鳞辊的凸度可变，即实现拉伸弯曲破鳞与横向拉压应力破鳞的联合除鳞作用，增大弯曲破鳞的效率与可调性。

Claims (10)

1.一种变凸度的张力破鳞辊，其特征是，包括，

刚性芯轴，两端设置于两轴承座；刚性芯轴设内主通道及与主通道连通的旁通道；

弹性辊套，套设于刚性芯轴外，弹性辊套内设若干密闭的型腔，型腔与刚性芯轴的旁通道连通；

连接管，一端接介质源，另一端与刚性芯轴主通道连通。

2.如权利要求1所述的变凸度的张力破鳞辊，其特征是，所述的型腔在刚性芯轴径向断面上成中心轴对称分布。

3.如权利要求1所述的变凸度的张力破鳞辊，其特征是，所述的型腔在刚性芯轴径向断面上成中心轴对称分布，设有4～16个。

4.如权利要求1或2所述的变凸度的张力破鳞辊，其特征是，所述的型腔以弹性辊套长度的中心线为对称分布。

5.如权利要求1或2所述的变凸度的张力破鳞辊，其特征是，各个型腔之间采用与弹性辊套同质的隔壁进行隔开，且每个独立型腔都与一个刚性芯轴的旁通道连通。

6.如权利要求4所述的变凸度的张力破鳞辊，其特征是，各个型腔之间采用与弹性辊套同质的隔壁进行隔开，且每个独立型腔都与一个刚性芯轴的旁通道连通。

7.如权利要求1所述的变凸度的张力破鳞辊，其特征是，所述的主通道沿刚性芯轴轴向设置，旁通道与主通道连通，沿刚性芯轴径向设置。

8.如权利要求1所述的变凸度的张力破鳞辊，其特征是，所述的介质源为压缩气体源或液体介质源。

9.如权利要求1或6或7所述的变凸度的张力破鳞辊，其特征是，所述的主通道或/和旁通道为管道。

10.如权利要求5所述的变凸度的张力破鳞辊，其特征是，所述的主通道或/和旁通道为管道。

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