CN103028682B

CN103028682B - 一种筒节轧制防跑偏工艺方法

Info

Publication number: CN103028682B
Application number: CN201210501287.7A
Authority: CN
Inventors: 刘刚; 刘义德; 付环宇; 王光儒
Original assignee: China First Heavy Industries Co Ltd; CFHI Dalian Design and Research Institute Co Ltd
Current assignee: China First Heavy Industries Co Ltd; CFHI Dalian Design and Research Institute Co Ltd
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2032-11-29
Also published as: CN103028682A

Abstract

一种筒节轧制防跑偏工艺方法，在筒节轧机上分多道次轧制筒节，在每一道次轧制之前，调整下工作辊的倾斜数值，调整的下工作辊的倾斜数值是根据：在每一道次轧制之前计算出筒节不跑偏时的两端外径轧制前后的尺寸、筒节坯料宽度和筒节轧制距离之间的关系，即每道次轧制完成后筒节两端的外径相同，并根据此计算关系反推出每道次下工作辊的倾斜数值。本发明的有益效果是：可以很好的控制筒节跑偏，使筒节在轧制过程中保持稳定的工作状态，提高了筒节的轧制效率。

Description

一种筒节轧制防跑偏工艺方法

技术领域

本发明属于重型金属环件轧制技术领域，尤其涉及筒节轧制工艺方法。

背景技术

自由锻造方式加工的筒节坯料尺寸精度和形状精度不高，因此筒节坯料的外形尺寸呈多样性。筒节在轧制中易出现往一端跑偏的现象。

现有技术采用机械结构对筒节跑偏进行控制。具体的控制方法是在筒节的端部加上推床，当筒节偏往一端时，利用推床将筒节推回到初始轧制位置，再继续进行轧制。现有技术的不足是：采用机械结构虽能够保证筒节完成轧制，但是利用推床推筒节的过程过于频繁，造成轧制时间变长，筒节温降过大，轧机负荷增加，筒节轧制变得困难。

发明内容

本发明的目的是根据分析筒节跑偏原因，提出防止跑偏的轧制方法。

本发明的技术方案是：一种筒节轧制防跑偏工艺方法，包括在筒节轧机上多道次轧制筒节，其特征在于所述在筒节轧机上多道次轧制筒节还包括在每一道次轧制之前，调整下工作辊的倾斜数值，并保持下工作辊在此倾斜状态轧制，所述调整下工作辊的倾斜数值是调整筒节坯料小端的下工作辊端部的高度值，所述调整的筒节坯料小端的下工作辊端部的高度值根据下述公式计算：

Q＝T₀+t₁-t₂-T₁+T₂

该公式是以本道次轧制后筒节两端的外径相同为条件建立的，式中

T_{2} = \frac{d_{2} - \sqrt{d_{2}^{2} - 4 \cdot (D_{1} - T_{1}) \cdot T_{1}}}{2}

d_{2} = \frac{(d_{1} - t_{1}) \cdot t_{1}}{(t_{1} - Δt)} + (t_{1} - Δt)

由当筒节偏移量P＝0时

P = \frac{(r_{2} - r_{1}) \cdot (R_{2} - r_{2})}{H \cdot r_{1}} \cdot l^{2} + \frac{(r_{1} \cdot R_{2} - r_{2} \cdot R_{1}) \cdot (R_{2} - r_{2})}{{6 πr}_{1}^{2} \cdot r_{2} \cdot H} \cdot l^{3}

推算出；

上述公式中：

Q——下工作辊倾斜数值(mm)。

Q＞0，为筒节坯料小端的下工作辊端部向高调整；Q＜0，为筒节坯料小端的下工作辊端部向低调整，Q＝0，筒节坯料小端的下工作辊端部高度为0；

d₂——轧后筒节小端直径(mm)；

d₁——轧前筒节小端直径(mm)；

t₁——轧前筒节小端壁厚(mm)；

t₂——轧后筒节小端壁厚(mm)

Δt——当前道次的压下量(mm)，以筒节小端为基准；

D₁——轧前筒节大端直径(mm)；

T₁——轧前筒节大端壁厚(mm)；

T₂——轧后筒节大端壁厚(mm)；

T₀——筒节坯料壁厚差(mm)；

R₁——轧前筒节大端半径(mm)；

R₂——轧后筒节大端半径(mm)；

r₁——轧前筒节小端半径(mm)；

r₂——轧后筒节小端半径(mm)；

H——筒节坯料宽度(mm)；

l——筒节轧制距离(mm)；

P——筒节的偏移量(mm)。

本工艺的原理是：筒节轧制跑偏的原因是：筒节轧制时，在不打滑的前提下，筒节两端的线速度相同，但是由于筒节两端的外径不同，造成了筒节转动一段距离后两端的转角不同，即筒节的轴线和上下工作辊的中心线不平行，形成夹角dθ，夹角dθ就以筒节跑偏形式表现出来。本发明就是将这个造成跑偏的夹角dθ在轧制时给予预先纠正，只有当筒节两端的外径相同时，轧制过程才不会产生dθ夹角，因此，将下工作辊预先调整一个倾斜数值，以本道次轧制后筒节两端的外径相同为条件，反推出筒节下工作辊倾斜数值，使下工作辊保持此倾斜状态轧制，即可实现筒节不跑偏。

本发明的有益效果是：可以很好的控制筒节跑偏，使筒节在轧制过程中保持稳定的工作状态，提高了筒节的轧制效率。

附图说明

本发明有附图一副，是筒节坯料外形示意图。

图中：r1是筒节小端半径，r2是筒节大端半径，H是筒节高度，dL是筒节小端转动的弧长，dθ是筒节大端弧长与小端弧长差形成的夹角。

具体实施方式

坯料是通过自由锻水压机锻造成的筒节坯料，坯料在筒节轧机上分多道次轧制成筒节，在每一道次轧制之前，根据筒节本道次轧制后两端的外径相同这个关系反推出筒节下工作辊倾斜数值，下工作辊保持此倾斜状态进行轧制，即可实现筒节不跑偏。下工作辊只能上下调倾斜，当筒节坯料小端的下工作辊端部高倾斜值为正。调整的下工作辊的倾斜数值是依据下述公式计算：

当筒节偏移量P＝0时，每道次调整的下工作辊的倾斜数值的计算公式是：

d_{2} = \frac{(d_{1} - t_{1}) \cdot t_{1}}{(t_{1} - Δt)} + (t_{1} - Δt)

T_{2} = \frac{d_{2} - \sqrt{d_{2}^{2} - 4 \cdot (D_{1} - T_{1}) \cdot T_{1}}}{2}

Q＝T₀+t₁-t₂-T₁+T₂

式中：

d₂——轧后筒节小端直径(mm)；

d₁——轧前筒节小端直径(mm)；

t₁——轧前筒节小端壁厚(mm)；

t₂——轧后筒节小端壁厚(mm)

Δt——当前道次的压下量(mm)，以筒节小端为基准；

D₁——轧前筒节大端直径(mm)；

T₁——轧前筒节大端壁厚(mm)；

T₂——轧后筒节大端壁厚(mm)；

T₀——筒节坯料壁厚差(mm)；

Q——下工作辊倾斜数值(mm)。

Q＞0，表示筒节坯料小端的下工作辊端部高；Q＜0，表示筒节坯料小端的下工作辊端部低，Q＝0，筒节坯料小端的下工作辊端部高度为0。

由当筒节偏移量P＝0时

P = \frac{(r_{2} - r_{1}) \cdot (R_{2} - r_{2})}{H \cdot r_{1}} \cdot l^{2} + \frac{(r_{1} \cdot R_{2} - r_{2} \cdot R_{1}) \cdot (R_{2} - r_{2})}{{6 πr}_{1}^{2} \cdot r_{2} \cdot H} \cdot l^{3}

R₁——轧前筒节大端半径(mm)；

R₂——轧后筒节大端半径(mm)；

r₁——轧前筒节小端半径(mm)；

r₂——轧后筒节小端半径(mm)；

H——筒节坯料宽度(mm)；

l——筒节轧制距离(mm)；

P——筒节的偏移量(mm)。

实际轧制中，筒节会先往一端少许跑偏，随着轧制过程的进行，筒节会慢慢的往回偏移，当此道次轧制完后，筒节会回到初始轧制位置。

实施例1

筒节坯料的尺寸为：小端外径5232mm，小端壁厚572mm，大端外径5293mm，大端壁厚600mm。各道次的压下量分别为30mm，27mm，22mm，20mm，15mm，8.6mm(以筒节小端为基准)，筒节成品的外径为6380mm。筒节参数和每一道次轧制调整的下工作辊倾斜数值如下表：

表1采用防跑偏工艺筒节的轧制情况单位(mm)

采用防跑偏工艺方法的筒节在轧制过程中，筒节位置的具体表现形式是：先往坯料小端方向少许偏移，随着轧制过程的进行，又往回偏移，当道次轧制完后，筒节又回到初始轧制位置。完全省去了推床的干预，缩短了轧制时间，提高了筒节轧制效率。

从表1可以看出，在每道次筒节的轧制中，为了保证筒节不跑偏，下工作辊倾斜数值一直在变化。采用变化的倾斜数值可以保证筒节在每一道次轧制完成后的偏移量为0，稳定了筒节轧制状态，节省了轧制时间，提高了筒节轧的制效率。

该筒节采用现有的筒节的轧制工艺即不用本发明的防跑偏方法的工艺为：每道次筒节两端壁厚的减少量相同，即每道次筒节两端的压下量完全相同。在筒节轧制过程中，展宽很小，可以忽略，由筒节两端面的面积不变原理，可以算出筒节每道次轧制后两端的外径尺寸。每道次轧制后的筒节两端尺寸和筒节的偏移数值表1所示：

表2没采用防跑偏工艺筒节的轧制情况单位(mm)

道次	小端外径	小端壁厚	大端外径	大端壁厚	筒节宽度	压下量	偏移量
								0	5232	572	5293	600	2950
1	5459.9	542	5510	570	2950	30	1906
								2	5690.7	515	5728.6	543	2950	27	1586
3	5899.7	493	5925.6	521	2950	22	1062
								4	6108.3	473	6121.3	501	2950	20	570.4
5	6277.9	458	6279.8	486	2950	15	72.7
								6	6385.5	449	6380.1	477	2950	9	-138

偏移数值为正表示筒节往坯料小端方向跑偏，偏移数值为负表示筒节往筒节大端方向跑偏。为了保证轧制持续进行，当筒节跑偏数值达到350mm时，需

要借助推床将筒节推到初始位置后才能继续进行轧制。

从表2可以看出，筒节前几道次的偏移量值很大，跑偏明显，在筒节轧制接近成品尺寸时，偏移量值变小，跑偏减少。从表2筒节的偏移量可以算出，需要使用推床推14次筒节才能保证轧制完成。每次使用推床推筒节的时间约为1分钟，极大的降低了筒节轧制效率。

实施例2

筒节坯料的尺寸为：小端外径5458mm，小端壁厚551mm，大端外径5486mm，大端壁厚565mm，各道次的压下量分别为30mm，26mm，20mm，18mm(以筒节小端为基准)，筒节成品的外径为6373mm。筒节参数和每一道次轧制调整的下工作辊倾斜数值如下表：

表3采用防跑偏工艺筒节的轧制情况单位(mm)

从3中可以看出，采用防跑偏工艺后，筒节跑偏问题得到解决。

该筒节采用现有的筒节的轧制工艺即不用本发明的防跑偏方法的工艺为轧制情况如表4所示：

表4没采用防跑偏工艺筒节的轧制情况单位(mm)

道次	小端外径	小端壁厚	大端外径	大端壁厚	筒节宽度	压下量	偏移量
								0	5458	551	5486	565	3300
1	5710.6	521	5731.9	535	3300	30	441.8
								2	5957.1	495	5971.4	509	3300	26	314.6
3	6167.1	475	6174.8	489	3300	20	156.9
								4	6373.3	457	6374.1	471	3300	18	17.0

从表4的筒节的偏移量可以算出，需要使用推床推3次才能保证轧制过程完成，降低了筒节轧制效率。

综上所述，筒节防跑偏工艺在实际生产中得到了很好的应用，有效的解决了筒节在轧制过程中跑偏的技术难题，节省了推床的干预时间，缩短了筒节轧制时间，极大的提高了筒节的生产效率。

Claims

1.一种筒节轧制防跑偏工艺方法，包括在筒节轧机上多道次轧制筒节，其特征在于所述在筒节轧机上多道次轧制筒节还包括在每一道次轧制之前，调整下工作辊的倾斜数值，并保持下工作辊以此倾斜状态轧制，所述调整下工作辊的倾斜数值是调整筒节坯料小端的下工作辊端部的高度值，所述调整筒节坯料小端的下工作辊端部的高度值根据下述公式计算：

Q＝T₀+t₁-t₂-T₁+T₂

T_{2} = \frac{d_{2} - \sqrt{d_{2}^{2} - 4 \cdot (D_{1} - T_{1}) \cdot T_{1}}}{2}

d_{2} = \frac{(d_{1} - t_{1}) \cdot t_{1}}{(t_{1} - Δt)} + (t_{1} - Δt)

由当筒节偏移量P＝0时

P = \frac{(r_{2} - r_{1}) \cdot (R_{2} - r_{2})}{H \cdot r_{1}} \cdot l^{2} + \frac{(r_{1} \cdot R_{2} - r_{2} \cdot R_{1}) \cdot (R_{2} - r_{2})}{{6 πr}_{1}^{2} \cdot r_{2} \cdot H} \cdot l^{3}

推算出；

上述公式中：

Q——下工作辊倾斜数值(mm)；

Q>0，为筒节坯料小端的下工作辊端部向高调整；Q<0，为筒节坯料小端的下工作辊端部向低调整，Q＝0，筒节坯料小端的下工作辊端部高度为0；

d₂——轧后筒节小端直径(mm)；

d₁——轧前筒节小端直径(mm)；

t₁——轧前筒节小端壁厚(mm)；

t₂——轧后筒节小端壁厚(mm)

Δt——当前道次的压下量(mm)，以筒节小端为基准；

D₁——轧前筒节大端直径(mm)；

T₁——轧前筒节大端壁厚(mm)；

T₂——轧后筒节大端壁厚(mm)；

T₀——筒节坯料壁厚差(mm)；

R₁——轧前筒节大端半径(mm)；

R₂——轧后筒节大端半径(mm)；

r₁——轧前筒节小端半径(mm)；

r₂——轧后筒节小端半径(mm)；

H——筒节坯料宽度(mm)；

l——筒节轧制距离(mm)；

P——筒节的偏移量(mm)。