CN102909297B - 齿条钢齿成型轧辊和轧制生产线及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种齿条钢齿成型轧辊和轧制生产线及生产方法，本发明的齿条钢齿成型轧辊包括上下平行设置的上辊和下辊，上辊或下辊外表面均布有周向的齿形槽；本发明的齿条钢轧制生产线包括依次设置的加热单元、粗轧单元、锯剪单元、精轧单元和精整单元，精轧单元包括齿成型精轧机，齿成型精轧机的轧辊包括上下平行设置的上辊和下辊，上辊或下辊外表面均布有周向的齿形槽；本发明将加热至轧制温度的原始坯料轧制成齿条坯，经锯剪单元切除不规则变形头尾部后，进入齿成型精轧机，通过轧辊上下挤压发生塑性变形，可实现齿形一次性加工成型，其生产效率高，减少对齿条钢内部金属组织流线破坏，增加了齿条强度，延长了齿条寿命，提高了齿条抗冲击能力。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金领域，具体涉及一种齿条钢齿成型轧辊和轧制生产线及生产方法。
背景技术
目前，传统生产齿条钢的工艺方法，即先采用传统轧制方法生产出单根齿条扁钢毛坯，再经机械加工成齿条钢成品，生产工艺流程见图5。采用传统工艺方法加工效率低，铣型和切削齿形时，需铣掉和切削掉大量金属，产品金属收得率低，生产成本增加，由于后续齿形加工采用切削技术成型，齿条齿槽处的金属组织流线全部切断，见图6，从而使齿条强度降低、使用寿命下降。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种齿条钢齿成型轧辊和轧制生产线及生产方法，利用金属塑性变形原理轧制齿条钢，克服现有金属切削加工齿条的不足，提高生产效率。
本发明公开了一种齿条钢齿成型轧辊，所述轧辊包括上下平行设置的上辊和下辊，所述上辊或下辊外表面均布有周向的齿形槽。
本发明还公开了一种使用上述齿条钢齿成型轧辊进行齿成型轧制的方法，将齿条坯送入上辊和下辊之间，上辊和下辊做旋转运动，齿条坯做纵向运动，齿条坯在上辊或下辊的齿形槽的挤压下发生塑性变形，完成齿成型轧制。
本发明还公开了一种齿条钢轧制生产线，包括依次设置的加热单元、粗轧单元、锯剪单元、精轧单元和精整单元，所述粗轧单元包括齿条坯轧机，所述精轧单元包括齿成型精轧机，所述齿成型精轧机的轧辊包括上下平行设置的上辊和下辊，所述上辊或下辊外表面均布有周向的齿形槽。
进一步，所述粗轧单元包括至少一组齿条坯轧机，所述齿条坯轧机为水平轧机或立-平轧机机组或平-立轧机机组。
进一步，所述精轧单元包括至少一组齿成型精轧机，所述齿成型精轧机为二辊轧机。
进一步，所述精整单元包括冷却设施、矫直机、定尺横切装置、精铣齿装置、热处理装置和再矫直机。
进一步，所述锯剪单元和精轧单元之间设有横移装置。
进一步，所述粗轧单元前端设置有高压水除磷装置Ⅰ。
进一步，所述精轧单元前端设置有高压水除磷装置Ⅱ。
本发明还公开了一种使用上述齿条钢轧制生产线生产齿条钢的方法，原始坯料在加热单元加热至轧制温度，然后进入粗轧单元轧制成齿条坯，由锯剪单元切除不规则变形的头尾部，齿条坯再进入精轧单元，齿条坯在齿成型精轧机轧辊的齿形槽的挤压下发生塑性变形，完成齿成型轧制后，轧件进入精整单元精整处理，最后得到齿条钢成品。
本发明的有益效果在于：本发明将加热至轧制温度的原始坯料轧制成齿条坯，经锯剪单元切除不规则变形的头尾部后，进入齿成型精轧机，通过轧辊上下挤压发生塑性变形，可实现齿形的一次性加工成型，其生产效率高，成型偏差小，精度高，减少对齿条钢内部金属组织流线破坏，增加了齿条强度，延长了齿条寿命，提高了齿条抗冲击能力。
附图说明
为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明的齿条钢轧制工艺设备布置图；
图2为本发明的工艺生产的齿条钢齿形内部金属流线示意图；
图3为本发明的精轧单元轧辊孔型示意图；
图4为本发明的齿条钢生产方法工艺流程图；
图5为传统齿条钢生产工艺流程图；
图6为传统工艺生产的齿条钢齿形内部金属流线示意图。
具体实施方式
下面将结合附图1至附图4，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图所示，本发明的齿条钢齿成型轧辊，所述轧辊包括上下平行设置的上辊9和下辊10，所述上辊9或下辊10外表面均布有周向的齿形槽11，本实施例是将齿形槽11设置在上辊9外表面，齿形槽11应与齿条钢的齿形呈“凹”“凸”咬合，齿形槽11的形状和尺寸根据成品齿条钢尺寸制定；若多组齿成型精轧机连轧，则将齿形槽11设计成逐步齿成型的过渡孔型，最后一组齿成型精轧机的齿形槽11与齿条钢齿形横向咬合即可。
使用本发明的齿条钢齿成型轧辊进行齿成型轧制的方法，将齿条坯送入上辊9和下辊10之间，上辊9和下辊10做旋转运动，作用在齿条坯上的线速度相同，齿条坯做纵向运动，齿条坯在上辊9或下辊10的齿形槽的挤压下发生塑性变形，本实施例是在上辊9的齿形槽的挤压下发生塑性变形，随着上辊9和下辊10的不断转动，即可连续完成齿条坯的齿成型轧制。
本发明的齿条钢轧制生产线，包括依次设置的加热单元1、粗轧单元2、锯剪单元3、精轧单元4和精整单元8，所述粗轧单元2包括齿条坯轧机，将加热至轧制温度的原始坯料轧制成齿条坯，所述精轧单元4包括齿成型精轧机，所述齿成型精轧机的轧辊包括上下平行设置的上辊9和下辊10，所述上辊9或下辊10外表面均布有周向的齿形槽11，本实施例是将齿形槽11设置在上辊9外表面，通过上辊9和下辊10的挤压使齿条坯轧制出相应的齿形。
本实施例中，所述粗轧单元2包括至少一组齿条坯轧机，所述齿条坯轧机为水平轧机或立-平轧机机组或平-立轧机机组，将原始坯料轧制成规定的尺寸齿条坯；齿条坯轧机可根据生产能力、原始坯料、齿条钢成品断面尺寸情况设置。
本实施例中，所述精轧单元4包括至少一组齿成型精轧机，所述齿成型精轧机为二辊轧机，完成齿条坯的齿成型轧制；齿形较小，齿槽较浅，1道次孔型压下可满足齿成型条件时可设置一组齿成型精轧机1道次完成齿成型轧制；齿形较大，齿槽较深，1道次孔型压下不可满足齿成型条件时，可设置两组齿成型精轧机或多组齿成型精轧机连续轧制完成齿成型轧制，机架间通过导卫和导板完成齿条钢的孔型对中。
本实施例中，所述精整单元8包括冷却设施、矫直机、定尺横切装置、精铣齿装置、热处理装置和再矫直机，对轧制出齿形的齿条钢离线进行后期处理，得到齿条钢成品。
本实施例中，所述锯剪单元3和精轧单元4之间设有横移装置5，这样布置有效缩短了轧线长度，可减少坯料运输距离和时间，提高轧制效率。
本实施例中，所述粗轧单元2前端设置有高压水除磷装置Ⅰ6，所述精轧单元4前端设置有高压水除磷装置Ⅱ7，钢铁在高温状态下容易被氧化，在其表面形成一层致密的氧化铁皮，在轧制前如果不能将这层氧化铁皮除去，在轧制过程中它们会被轧辊压入到钢铁表面，影响其表面质量，利用高压水的机械冲击力来除去氧化铁皮。
使用本发明的齿条钢轧制生产线生产齿条钢的方法，原始坯料在加热单元1加热至轧制温度，然后在高压水除磷装置Ⅰ6内除去表面氧化铁皮，进入粗轧单元2经多道次往复轧制成规定尺寸的齿条坯，再由锯剪单元3切除掉在粗轧过程中形成不规则变形的头尾部，齿条坯经横移装置5过渡至精轧单元4，在进入精轧单元4之前，再一次由高压水除磷装置Ⅱ7除去表面氧化铁皮，之后齿条坯在齿成型精轧机轧辊的齿形槽11的挤压下发生塑性变形，随着上辊9和下辊10的不断转动，连续完成齿条坯的齿成型轧制，完成齿成型轧制后，轧件进入精整单元8精整处理，经冷却、矫直、定尺横切、精铣齿、热处理、再矫直等精整工序后，最后得到齿条钢成品。
本发明具有以下优点：
1）本发明充分利用轧制成形的能力和特点，将齿条钢的齿成型过程设计在最终轧制成形工序中，省去精加工工序中的铣型、粗铣齿和粗铣齿后的矫直工序，优化齿条钢生产工艺、提高齿条钢轧制生产能力、减少金属损耗、提高金属收得率，降低生产成本；
2）齿条钢齿形在轧制过程中成型，相比传统切削齿形工艺，轧制齿形对齿条钢内部金属组织流线破坏极小，齿强度明显增加，使用寿命更长，抗冲击能力更高，齿条钢轧制生产后齿内部金属流线示意图见图2；
3）通过本齿条钢轧制生产工艺的优化，可为充分整合轧钢车间与精加工车间资源，使得齿条钢从原始坯料到最终成品完全在同一车间生产成为可能，精简生产加工工序、减少人力投入、减少企业运营成本和物流成本，提高企业效益。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
Claims (8)
1.一种齿条钢轧制生产线，其特征在于：包括依次设置的加热单元、粗轧单元、锯剪单元、精轧单元和精整单元，所述粗轧单元包括齿条坯轧机，所述精轧单元包括齿成型精轧机，所述齿成型精轧机的轧辊包括上下平行设置的上辊和下辊，所述上辊或下辊外表面均布有周向的齿形槽。
2.根据权利要求1所述的齿条钢轧制生产线，其特征在于：所述粗轧单元包括至少一组齿条坯轧机，所述齿条坯轧机为水平轧机或立-平轧机机组或平-立轧机机组。
3.根据权利要求1所述的齿条钢轧制生产线，其特征在于：所述精轧单元包括至少一组齿成型精轧机，所述齿成型精轧机为二辊轧机。
4.根据权利要求1所述的齿条钢轧制生产线，其特征在于：所述精整单元包括冷却设施、矫直机、定尺横切装置、精铣齿装置、热处理装置和再矫直机。
5.根据权利要求1所述的齿条钢轧制生产线，其特征在于：所述锯剪单元和精轧单元之间设有横移装置。
6.根据权利要求1所述的齿条钢轧制生产线，其特征在于：所述粗轧单元前端设置有高压水除磷装置Ⅰ。
7.根据权利要求1所述的齿条钢轧制生产线，其特征在于：所述精轧单元前端设置有高压水除磷装置Ⅱ。
8.使用权利要求1至7任意一项所述的齿条钢轧制生产线生产齿条钢的方法，其特征在于：原始坯料在加热单元加热至轧制温度，然后进入粗轧单元轧制成齿条坯，由锯剪单元切除不规则变形的头尾部，齿条坯再进入精轧单元，齿条坯在齿成型精轧机轧辊的齿形槽的挤压下发生塑性变形，完成齿成型轧制后，轧件进入精整单元精整处理，最后得到齿条钢成品。
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