CN1038601A - 轧制方法和轧制机械 - Google Patents

Abstract

一种轧制方法，其特征是在待轧工件的表面上形成许多凹坑，以便在其中储存润滑液体，然后在轧件的凹坑里留有润滑液的状态下进行轧制。一种轧制机械包括一轧机和一凹坑形成机构，后者用于在轧件表面形成许多凹坑，它安装在轧机的入口端，凹坑形成机构包括一对带有许多凸块的夹送辊。该轧制机械还包括一个用来喷射润滑液的喷嘴，安装在工作辊的入口侧，在轧制中使用。按照本发明就能减少轧辊磨损，减小轧制载荷，使轧机结构更为紧凑。

Description

本发明涉及一种轧制方法和一种轧制机械，能以较低的摩擦系数轧制由钢、铝等材料所制成的金属板、型钢、条钢等等。

在轧制由钢、铝等材料所制成的带状板材时，目前，在热轧工艺中采用带钢热轧机，而在冷轧工艺中采用冷连轧机。这类轧机中，带状板材被置于一对上、下旋转的工作辊之间进行轧制变薄。为了降低轧制时工作辊和带状板材间产生的摩擦，迄今为止，采用象轧制润滑剂等的液体提供给工作辊表面，以减少引起塑性变形的载荷。关于这一点，润滑剂在防止发生工作辊磨损和轧件表面缺陷上是有效的。

但在热轧时，带状板材温度大约达到900℃～1200℃左右，而供给工作辊的轧制润滑剂，通常在超过200℃时就燃烧，因而丧失了它的润滑功能。结果粘附在工作辊上的轧制润滑剂其润滑效果极差，从而增加了轧辊磨损。随着轧辊磨损增加，带状板材与轧辊之间的摩擦系数增大，因此，为了维持带状板材的缩减比，不得不承受很大的轧制载荷。

按照传统的热轧工艺，在工作辊与带状板材间没有液体，而只有空气存在。由于空气的可压缩性，不能形成一隔离薄膜;因而，可以认为带状板材的每个表面都处于边界摩擦状态，而发生金属与金属的接触。因此，工作辊与带状板材之间的摩擦系数达到0.2或者更大（μ≥0.2），因而引起轧制载荷增大，轧辊表面变得粗糙不平，和轧辊磨损等等。

结果，被轧制的带状板材在横向呈现粗糙不平表面，例如局部凸起或斑点，有缺陷的形状和锯齿形纹。

在冷轧时，为了增大轧件的缩减比，带状板材和工作辊之间接触弧面上的轧制压力非常大，因此，轧制润滑剂不能充分地进入轧辊的接触弧面，润滑效果很差。

考虑到上述事实，本发明的目的在于提供一种能减少轧钢机上轧辊磨损，减小轧制载荷，保持与原有工艺相等的缩减比，并使轧机的结构更为紧凑。

为了达到上述目的，按照本发明的轧制方法，其特征在于：使待轧的工件表面形成许多凹坑，并在凹坑中存有润滑液的情况下进行轧制;按照本发明的轧机，其特征在于在轧机入口侧装有一凹坑形成机构，以便在轧件表面形成许多用来储存润滑液的凹坑。

实施中，在轧件表面形成许多凹坑的工序是由设置在轧机入口侧的凹坑形成机构来完成的。接着，轧机在轧制工件时，润滑液滞留在凹坑里，当轧件被挤压时，凹坑里的润滑液膨胀变薄，形成一隔离薄膜。应该指出，在轧件进行轧制时，凹坑遂即消失，因此经过轧制后，轧件表面变得光滑。

现在将结合附图更详细地描述本发明。

图1是按照本发明的轧制机械的一种实施装置的示意图;

图2是该实施装置主要部分的放大图;

图3是该实施装置中带有凸块的夹送辊的透视图;

图4是带凹坑的带状板材的透视图;

图5是表示轧制载荷与缩减比之间关系的曲线图。

如图1、图2所示，轧制机械10包括轧机11和凹坑形成机构13，轧机11用来轧制带状板材M，凹坑形成机构13安装在轧机11的入口侧，用来在带状板材的两个表面上形成凹坑12。

轧机11包括上、下工作辊14、15，用来轧制带状板材M，可旋转的支承辊16，17与上、下工作辊14，15相接触，以支承反作用力，这些轧辊均通过轴承支承在箱体18上。

喷嘴19、20安装在带状板材M的入口处，它同工作辊14，15相配合，用来向工作辊14，15各自与带状板材M的接触部分喷射润滑液。

安装在轧机11的上游侧的凹坑形成机构13包括一对带有凸块的夹送辊22和23，其中有许多凸块21，如图3所示，这些夹送辊通过轴承支承在箱体24上，用来夹送所喂入的带状板材M。

应该指出，凸块21所形成的凹坑12的曲率应比工作辊14的曲率大;但凹坑12的形状可以制成任何形式，只要在轧制时能把凹坑完全轧平即可。

另外，夹送辊22和23以足够压力压住带状板材M，依靠带状板材的塑性变形特点，由对应的凸块21形成凹坑12。

因此，当带状板材M如图1所示向右喂送时，首先通过凹坑形成机构，在带状板材M的两表面上形成许多凹坑12，如图4所示，接着，当带有凹坑12的带状板材M喂入轧机11，在被夹在工作辊114，15的接触弧区域α之前，喷射到工作辊14，15和带状板材M间的接触部分的流体    能滞留在凹坑12里。此后，在带状板材M轧制时，因为工作辊14，15表面与凹坑12的边缘接触，凹坑12里的润滑流体L暂时被封闭在其中。另一方面，工作辊14，15旋转时，粘附在工作辊14、15表面上的流体被引入凹坑12，然后当轧制继续进行时，滞留在凹坑12中的流体L在工作辊14，15与带状板材M之间的接触部构成一层隔离薄膜，这是由于在接触弧区域范围内凹坑12逐渐被延伸变薄、变平的缘故。由于隔离薄膜的形成，与原有工艺相比，在带状板材M轧制时，流体L基本上滞留在接触弧区域，因而轧辊磨损减少。

并且，由于在带状板材M上形成许多凹坑，只要有足够的流体留在凹坑12中，则喷射液L的数量是足够的，这样，与原有工艺相比，流体L的消耗可以显著减少。

上述实施装置虽是使用带凸块的夹送辊22、23，通过滚轧来形成凹坑12的，但凹坑12也能通过挤压或切割来形成。

这里，对按照本发明所减少的工作辊和带状板材间摩擦系数来进行分析，摩擦剪切应力的一般表达式可给出如下：

τ＝aτb+（1-a）τf

其中τb＝μp是边界摩擦区，τf＝η (au)/(ah) 是流体摩擦区，μ是边界摩擦系数，p是轧辊承受压力，η是流体粘度，u是流体速度，h是流体厚度，a是边界摩擦区的面积系数。

通常，μ＝0。2～0.5，τ_b＞＞τ_f，因此如果面积系数a减少，摩擦剪切应力τ就可以减少。

这就是说，按照本发明，为了减少面积系数a，轧制前，在带状板材M表面形成许多凹坑12，并在流体L留在凹坑中时，进行轧制。因此面积系数a的大小可以通过留存在带状板材M上形成的凹坑12中的流体任意地进行控制。

此外，与原有工艺对比，只要通过留在凹坑12中的少量流体就能够加强流体润滑效果。

作为用于本发明的润滑液，有润滑油（例如迄今使用的矿物油），水，水和润滑油的混合物等等。尤其是，在热轧状态下，能够使用象熔融的盐和玻璃之类物质，它们取决于带材的温度条件而变成液态（在高温下）。

如上所述，本发明能够在热轧和冷轧带状板材M两种状态下真正地降低摩擦系数。

特别在热轧状态下，由于留存润滑液的绝热效果，从带状板材传导到工作辊的大量热量可以减少，防止带状板材因与工作辊接触而冷却，这个特点对轧辊的耐热问题是有利的。

下面所述的实际试验结果可以显示出本发明的效果。

试验中，带状板材是一块厚10mm的铝板，在室温下轧制，使用一台工作辊直径为200mm的轧机。

润滑剂是水，铝板表面加工有直径3mm的凹坑，这些凹坑以3mm的节距排列。

参考轧件是一块没有凹坑的铝板，它受到类似的试验。

图5表示了试验结果。由图5可见，与没有凹坑的参考轧件对比，按照本发明轧制载荷大约减少20%～40%，显示了本发明的效果。

因此，按照本发明，与原有工艺相比，轧制载荷可以显著减小，从而轧机各个组成部分例如支撑工作辊的支承辊和机架，可以制作得更为紧凑，能以较低成本制造轧机。

正如实施装置和试验所详细描述的那样，上述发明能够在轧制时减少轧件摩擦系数，并且即使轧制载荷维持在非常低的水平，仍能保持提供较大缩减比。此外轧辊表面的不平度和磨损降低，流体好象一种绝热剂，提高了轧辊的耐热能力。并且由于降低了轧制载荷，可以将轧机制作得更加紧凑。

Claims (4)

1、一种轧制方法，其特征在于，在待轧的工件表面上形成有许多凹坑，轧制时，轧件凹坑中留有润滑液。

2、一种轧制机械，其特征在于，在待轧工件的入口侧安装有凹坑形成机构，以便在轧件表面形成许多凹坑，用来储存润滑液。

3、按照权利要求2中所述的轧制机械，其特征在于上述凹坑形成机构包括一对带有许多凸块的夹送辊。

4、按照权利要求2中所述的轧制机械，其特征在于轧制机械还包括一个用于喷射润滑液的喷嘴，它安装在工作辊的入口侧。

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