CN1043644A - 具有异型油腔的凸度可控式轧辊 - Google Patents

Abstract

一种具有异型油腔的凸度可控式轧辊，其轧辊的油腔截面为凸透镜状曲线，曲线的峰顶和芯轴(或辊套)接触，使得芯轴支承辊套，并使轧辊油腔的容积大为减小，以利于提高轧制响应速度。根据轧材宽度和轧制工艺要求，该轧辊的油腔可以设计为一个或者一个以上。该轧辊克服了VC轧辊的缺点，具有中央和边缘板形控制效果好，不需要弯辊机构配合；轧制反应快；轧材质量好；生产效率高等优点，有显著的经济效益。

Description

本发明属于板、带、箔材轧机用的凸度可控式轧辊（包括支承辊和工作辊）。

目前，国内外板、带、箔材轧机广泛使用的轧辊，多系整体式轧辊。其凸度控制则是采用原始凸度法，热凸度法、弯辊法和CVC法，这些方法的缺点是板形控制不好、效率不高;弯辊机构复杂，轧制响应和控制速度低;轧辊易磨损、更换周期短;轧机生产率低等。

近些年来，在国外开始研究开发一种凸度可变式轧辊，即所谓的VC轧辊，如图1、2所示，VC轧辊属于套筒型轧辊，是一种单油腔、单凸度可变式轧辊，油腔纵截面为矩形，这种矩形截面油腔的VC轧辊工作时，轧辊的凸度峰比较窄，其辊形坡度比较大，如图1所示，虽然VC轧辊对带材的中央部分控制效果较好，但是，对带材两端边缘下垂部分控制效果较差，尤其是用于特宽阔平直材的轧制时，必须与弯辊机构配合使用，因此，又需增加一套弯辊设备。

综上所述，VC轧辊有待于进一步改进。

本发明的目的在于设计一种具有异型油腔的凸度可控式轧辊（以下简称AVC轧辊），这种轧辊具有中央和边缘板形控制效果好;不需要弯辊机构相配合，轧制反应快，轧材质量好，生产效率高等优点。

本发明所述的具有异形油腔的凸度可控式轧辊，是由芯轴、辊套、油腔、旋转接轴等零部件组成。本发明的要点在于：轧辊的油腔为异型油腔，即油腔的纵截面曲线为透镜状曲线，一种是把辊套的内表面加工成凹透镜状曲线，另一种是把芯轴的表面加工成凸透镜状曲线，曲线的峰顶和芯轴（或辊套）接触，使得芯轴支承辊套。同时，这种结构使油腔的容积大为减小，以利于提高轧制响应速度。轧辊油腔的数目根据轧材宽度和轧制工艺要求来确定，可以是单油腔，也可以是两个以上的多个油腔，设计两个以上油腔时，芯轴上开槽以连通相邻的油腔。辊套和芯轴之间除靠两个部件静配合密封外，还需在芯轴的两端肩部开环形槽，槽内设置密封环，芯轴上开油路引进高压液体介质，以实现自紧式密封。

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

图1和2是VC轧辊原理和结构示意图。

图3是AVC轧辊的原理图。

图4、5是AVC轧辊的结构示意图。

图6是AVC轧辊与VC轧辊辊形曲线图。

图7、8、9、10分别是AVC-Ⅱ、AVC-Ⅱ、AVC-Ⅲ、AVC-Ⅵ型轧辊结构示意图。

图11是VC轧辊与AVC轧辊力学校直原理图。

由附图4可知：AVC轧辊主要由辊套（4）、芯轴（2）、油腔（5）、旋转接轴（6）、安全放气阀（1）等零部件组成的。

芯轴（2）是一个具有特殊油路和油槽结构的部件，芯轴的两端肩部加工环形槽，槽内设置密封环（3），环形槽内侧有进油孔道，由油路进入的高压液体施加在密封环上，以密封油腔。

辊套（4）内表面加工成异形形状，即将辊套（4）的内表面加工成凸透镜状曲线，曲线的峰顶接触芯轴（2）。辊套（4）的内表面尽量采用曲线，过渡部分采用过液园角结构，以避免应力集中，影响辊套（4）的强度。辊套（4）的材料要求是：其外表面应具有一般轧辊的特性，其内表面的要求应具有高压容器所具备的一切特性。

辊套（4）与芯轴（2）是热装静配合联接的，用自紧式密封圈结构（3）实现高压密封。

辊套曲线的峰顶部位与芯轴应当是过渡配合或者是动配合，从而实现芯轴（2）支承辊套（4），而且使油腔（5）的容积减小到最小程度。

为了排除AVC轧辊内油路、油槽、油腔的气体，在辊颈的左端安装具有特殊结构的安全放气阀（1），其作用是一旦放气阀失效时，确保高压液体不会射出造成伤人事故。辊颈的右端是旋转接轴（6），这是一种具有压力自平衡自紧式旋转密封装置，液压系统提供的高压液体是通过它进入轧辊油腔的。

AVC轧辊在液压动力作用下发生的是纯弹性液压胀形，遵循虎克定律的规律，当压力去除后，轧辊表面迅速恢复至原始状态。

如图6所示，a为AVC轧辊辊形曲线，b为VC轧辊辊形曲线，AVC轧辊的辊形呈“丘形”，因此，AVC轧辊的凸度峰的宽度要比VC轧辊的凸度峰宽得多;而AVC轧辊辊形的坡度（陡）度则要比VC轧辊辊形的坡度（陡度）小一些。

两个或两个以上凸度AVC轧辊的凸度峰之间的距离S取决于相邻两个油腔中间部位的宽度和两个油腔的结构与尺寸。

图7、8、9、10分别是AVC-Ⅱ、AVC-Ⅱ、AVC-Ⅲ、AVC-Ⅵ型轧辊结构示意图。

AVC轧辊的凸度和辊形取决于工作压力的大小，辊套内表面的形状、辊套壁的厚度、辊套的材质，以及凸度峰的位置有关。

AVC轧辊的油腔数量是根据轧制工艺要求确定的，如图11所示，由轧辊的力学校直原理可知，在一定的Pi作用下，能够校直的长度li是一定的，有一个临界值Lik，随着作用力Pi的作用宽度b的增大，被校直长度li的监界值Lik也增长。监界值Lik的大小与材质、尺寸，作用力宽度b，一次变形量，变形温度等有关。因此，正确地设计Pi值的大小，作用力的宽度b、相临两个凸度峰之间的距离S以及临界值Lik等，是实现理想板形控制的关键所在。图11中，a、b为VC轧辊力学校直原理图，c、d为AVC轧辊力学校直原理图，e、f为AVC-Ⅱ型轧辊力学校直原理图，g为AVC-Ⅲ型轧辊力学校直原理图，h为AVC-Ⅵ型轧辊力学校直原理图。

AVC轧辊的工作压力是由专门的液压动力及其控制系统提供的，高压液体通过旋转接轴（6）、芯轴（2）上的油路、油槽、进入油腔（5），油腔（5）中的气体经过安全放气阀（1）排出，排出气体后关闭放气阀（1）。在油腔液体介质压力的作用下，油腔（5）部位的辊套（4）部分发生弹性胀形，辊套的外表面形成一定的辊形和凸度，凸度峰的大小与液体介质的工作压力成正比，控制液体介质的工作压力大小，就可以控制凸度峰的大小和辊形的变化。

轧制特宽阔平直带材时，根据工艺要求，可选择多油腔多凸度AVC轧辊，如图7、8、9、10所示。

AVC轧辊不仅弥补了VC轧辊存在的不足，而且它还具备VC轧辊不能比拟的特色和优点：

实现了芯轴支承辊套。在液压动力系统失误或超负荷异常轧制时，起到普通轧辊的作用，维持正常生产。

由于油腔容积小，使得轧制反应迅速、控制速度高。

采用多凸度辊形时，不需与弯辊机构配合，就可以实现对轧材中央和边缘的板形同时加以控制，因此，大为节省设备投资。

对带钢板形和横断面（厚度均匀性）的控制精度高，效果好，所以，轧机生产率高，轧材质量好等等。

由此可见，发明的AVC轧辊，是对现有的VC轧辊的进一步改进和发展，AVC轧辊不仅工作状态稳定，具有许多特色和优点，而且对于轧制特宽阔平直的带材更具有特殊的意义，这无疑会使板、带、箔材的轧制技术、轧制工艺的发展，大大向前推进一步。

Claims (5)

1、一种具有异型油腔的凸度可控式轧辊，包括芯轴(2)、辊套(4)、旋转接轴(6)等零部件所组成，其特征在于：该轧辊具有一个或一个以上的油腔(5)，其纵截面为透镜状曲线，曲线的峰顶和芯轴(2)或辊套(4)接触。

2、根据权利要求1所述的具有异型油腔的凸度可控式轧辊，其特征在于：芯轴（2）两端肩部开环形槽，槽内放置密封环（3），并在芯轴上设有油路。

3、根据权利要求1所述的具有异型油腔的凸度可控式轧辊，其特征在于：辊套（4）的内表面加工成凹透镜状曲线。

4、根据权利要求1所述的具有异型油腔的凸度可控式轧辊，其特征在于：芯轴（2）的表面加工成凸透镜状曲线。

5、根据权利要求1所述的具有异型油腔的凸度可控式轧辊，其特征在于：有两个或两个以上油腔的轧辊，在芯轴（2）上开有连通相邻油腔的槽。

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