CN104607462B - 单机架初轧机大圆孔型及导位装置设计 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种单机架初轧机大圆孔型及导位装置设计，目的是实现单机架初轧机生产大圆材。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：将常用的万能孔型系统与“箱—方—八角—圆”孔型系统综合起来，形成“箱型—倒角方—近似椭圆多边孔—圆”孔型系统；导位装置采用的是间距可调夹板式及天车吊挂固定方式。本发明的有益效果：⑴采用此系统生产大圆钢，轧件断面积大，对多边孔反扭抗力大，不容易倒铁；型铁高宽比比较好，轧件在孔型里稳定性好；⑵变形均匀，轧出的圆钢外观好，精度较高；⑶轧件在辊道上运行稳定，有利于过程轧制；⑷采用夹板式导位装置稳定性好、易于咬入，便于操作节省大量换导位时间。

Description

单机架初轧机大圆孔型及导位装置设计

技术领域

本发明属于轧制孔型设计，具体涉及单机架初轧机大圆孔型及导位装置设计。

背景技术

近年来，国内外连铸迅速发展，特别是生产大圆钢连轧机的投产，初轧机面临着生产量不足，甚至被淘汰的局面。根据市场对大圆钢的需求，结合我公司产品钢种多，高强钢、合工钢、不锈钢利润高的特点，需要扩大初轧机大圆钢的产品规格，特别需要设计单机架850初轧机生产Φ170-250mm、Φ310mm大圆孔型及导位装置。

发明内容

本发明公开一种单机架初轧机大圆孔型及导位装置设计，目的是扩大初轧机的轧制功能，实现单机架初轧机生产大圆材的目的。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

1.初轧机大圆钢孔型设计采取“箱型—倒角方—近似椭圆多边孔—圆”孔型系统如图2所示。

所述圆为产品孔，孔槽口与辊面相交处采用尖角；

所述近似椭圆多边孔的设计如图5所示，计算出多边孔的h、b值：

h=D-△b

式中：D为成品圆钢的直径

△b为成品孔的宽展量；

b值，按巴氏的方法为：b=1.12D

根据实际经验：

b=（1.12～1.16）D比较合适，大直径圆钢取相应的大值；

按经验：a=（0.52～0.55）b

e取2mm～4mm

c=[b-(a+2e)]/2

d取4mm～6mm

s取10mm

多边孔上下作的两个圆弧圆弧半径R的大小对成品圆钢两侧充满情况有较大影响，不能取得太小，根据实际经验，采用下面的经验公式计算：

R＝D/2+1.15△h

式中：△h为成品孔的压下量。

R计算出后，作圆弧过多边孔最高点H，然后分别过A、B两点作圆弧的切线，形成了近似椭圆线；其它线段按上述参数及计算数据作图，即构成近似椭圆多边孔。

所述倒角方孔的构成见图7，第一步按常规方法作出不带圆角的方孔，然后，在A点取线段AB= X，X的长度由多边孔的C值来定：X=（0.6～1）C，再过B点作斜线，其斜率与多边孔斜线的斜率一致，为45⁰与方孔侧壁交于C点，这样倒角方孔的一个角就作出来了，只是转折处用适当的圆弧连接即可，其余三角照此办法即可。

所述箱形孔为孔型系统的第一孔，

孔型高度h＝100㎜。

槽口宽度B_k＝B₀ +△B= B0+（100～200）㎜；

B₀ —最大钢锭/坯的大头宽度；

槽底宽度b_K＝B₀ -（5～10）㎜

B₀—进此孔型轧件的宽度。

2.单机架初轧机大圆孔型的导位装置

导位装置采用的是间距可调夹板式，导位装置的长度取决于轧辊与推床导位板之间的距离，采用天车吊挂固定方式。

一、对孔型设计的说明：

1.轧制大型圆钢孔型系统有两种：

方—平(箱)—立椭—椭圆—圆常用的万能孔型系统；

箱—方—八角—圆孔型系统(如图1所示)。

两种孔型系统各有特点，前者变形均匀，能轧出外形好且尺寸精确的圆钢；后者变形欠均匀，特别是方进八角这道更突出，在八角孔易翻扭，但轧件在辊道上放立、运行很平衡，在没有导卫装置的初轧机上具有很大的优势。

将这两种孔型系统综合起来，取长补短，形成“箱型—倒角方—近似椭圆多边孔—圆”孔型系统（如图2所示），兼有上述两种系统的优点，变形均匀，轧出的圆钢外观好，精度较高，而且轧件在辊道上运行稳定，有利于过程轧制。其主要原因如下：

⑴由于初轧机有横向窜动（不可避免）采用此种系统生产大圆钢，轧件断面积大，对多边孔反扭抗力大，不容易倒铁。

⑵型铁在进入多边孔型时，高宽比比较好，轧件在孔型里稳定性好，不容易倒铁。

2.成品孔设计：

成品孔的设计方法都一样，只有一个问题需注意，即孔槽口与辊面相交处有两种选择：⑴小圆角；⑵尖角。经过生产实际检验，这两种方法各有优点：

⑴小圆角：调整不方便，但在轧制过程中，不易因操作不当，造成成品圆被咬出一条沟，甚至报废。

⑵尖角：调整轧辊时卡量准确，这在初轧机生产大圆材调整是非常重要的。但是如果在轧制过程中咬入不正、过充满等操作操作失误的情况下，尖角会把成品圆两侧咬出一条沟，直接影响产品质量。

根据优缺点对比，同时考虑实际生产中轧机调整至关重要，并且咬入不正、过充满等操作失误是可以通过培训、熟练操作避免的，设计采用了尖角。

3.近似椭圆多边孔设计：将多边孔上下平直线作成近似椭圆曲线。

按照巴赫捷诺夫的设计方法，多边孔上下作成平直线，如图3所示。

这种孔型轧出的轧件翻钢后两侧是平面，在成品孔中轧制时不易充满，形成平带，越大的圆钢平带越严重。因此，在多边孔上下作了两个假帽，如图4所示，先作一圆弧与平直线相交两点，在相交处用两个反圆弧连接。这样的设计也不可取，虽然平带的问题得到改善，但在成品孔较小压下量作用下，两个反圆弧宽展不出来，在成品两侧分别形成两条槽，影响钢材的外观质量，增大圆管坯的削皮量；另外原设计：a=0.5b，这个值偏小，对轧件的稳定不利，都进行相应的改进，构成近似椭圆多边孔（如图5所示）。

4.倒角方孔的设计：

方孔型在大圆钢孔型中起着承上启下的重要作用，直接影响轧件在多边孔的稳定性。

⑴现有的方孔轧出的方轧件进入多边孔时变形不均匀，缺点：

①由图6可见轧件两侧变形程度大，中间部份小，两侧的延伸将大于中部，但轧件是个整体，虽然各部份的变形程度不同，但纵向延伸仍趋于一致；由于强迫使延伸均等的结果，轧件内就存在一个附加应力，轧件两侧将给中部施以拉应力，而中间部份反过来对两侧施以压应力，两种应力的存在是造成钢材表面拉裂的重要因素，对特殊钢而言更为严重，因特钢本身塑性不如普钢，如遇钢锭表面或皮下存在气泡或夹杂时尤为严重。②变形不均造成孔型磨损不均，加快了孔型的老化，现有孔型轧400多吨不锈钢（原牌号1Cr18Ni9Ti），多边孔型就严重磨损，必须进行重车。

③方轧件的四角是圆角，进多边孔时与多边孔的斜面形成点接触，钢不易喂正，加之方孔内不可能得到准确的方形轧件，这些都是造成轧件在多边孔内扭转，特别是轧制高合金钢和不锈钢时，扭转尤为严重；因这些钢变形抗力大，轧件形状稍不规则或喂不正，则其倾翻力矩远大于一般钢，而易于扭转。

⑵倒角方孔型设计的原则应力求轧件在孔型内变形均匀，但往往不均匀变形又是不可避免的，就要求孔型设计如何合理分配变形不均，一般是尽量将变形不均分配在前面的道次，因这时轧件断面大、温度高、变形相对容易些，根据这个道理，将多边孔变形不均分配给方孔，将方孔设计成如图7的倒角方孔，这样是否使轧件在倒角方孔内是否会扭转？不会，因这时轧件断面大，变形不均只发生在角部，角部面积占整个断面面积的比例是很小的，所以角部对中间部份的拉应力是很小的，不足以产生影响，而角部受中部的压应力，不会产生不良作用，对轧件产生反扭的力矩，这时也是很小的，不足以使轧件反扭，实践证明，还没有发生过轧件在方孔中发生扭转的现象。

倒角方孔的构成见图7。

倒角方孔型近似多边孔，轧制出来的轧件进多边孔时与多边孔吻合很好，喂钢容易找正，更主要的是使轧件在多边孔的变形均匀，如图8所示，与改造前变形不均形成鲜明对比。另外，轧件在多边孔中的稳定性大为增加，从多边孔轧制出来的轧件就比较规范，为成品孔的顺利轧制创造了条件。

5.箱形孔设计：

在初轧机上生产大圆钢，箱形孔为孔型的第一孔，需要确定箱形孔型参数：箱形孔的孔型高度h主要取决进入二孔料的宽度，而二孔料的宽度远远大于100㎜,因此，为了增大辊颈，增大压下量，减少钢坯内裂，即一般第一孔型高度h＝100㎜。

△B取（100～200）㎜，主要考虑随着市场的发展，现有锭型不适合，而需要轧制更大锭型，这样此箱形孔就可以轧制新锭型，B_k取大些，不需要重新刻孔型。

槽底宽度b_K，主要考虑侧壁夹持作用，有利于轧件稳定。初轧机一孔轧制钢锭较多，由于钢锭断面大，轧机比较稳定，所以槽底宽度b_K大点小点都可以，根据生产需要选择。

二．对单机架初轧机大圆孔型导位装置的说明：

导位装置采用的是夹板式，导位装置的长度取决于轧辊与推床导位板之间的距离，采用天车吊挂固定方式。主要考虑：不用推床夹持有利于轧机操作；导位装置的稳定性好，不易造成设备事故；有利于用型铁自动导位；咬入容易；夹板式导位装置在高温下不易变形，并且为可调因为生产不同钢种时，宽展量不同。

本发明的有益效果：

⑴采用此系统生产大圆钢，轧件断面积大，对多边孔反扭抗力大，不容易倒铁；⑵型铁在进入多边孔型时，高宽比比较好，轧件在孔型里稳定性好；⑶变形均匀，轧出的圆钢外观好，精度较高，而且轧件在辊道上运行稳定，有利于过程轧制；⑷使用钢锭或大连铸坯一火成材，生产周期短消耗低；可轧制超长材；对原料的规格尺寸要求不严，大、小锭、铸坯都可使用。

2.导位装置采用夹板式稳定性好、易于咬入，不易造成设备事故；高温下不易变形；可调式适用生产不同钢种的不同宽展量，便于操作节省大量换导位时间，提高生产效率。

附图说明

图1是箱—方—八角—圆孔型系统；

图2是箱型——倒角方——近似椭图多边孔——圆孔型系统；

图 3 是多边孔；

图4是多变孔（带假帽）连接；

图5是近似椭圆多边孔；

图6是方轧件在多边孔内变形沿宽向分布不均；

图7是倒角方孔；

图8是倒角方在多边孔内变形沿宽向分布情况

图9是Φ210mm的近似椭圆多边孔；

图10是Φ210mm的倒角方孔；

图11是Φ210mm导卫装置。

具体实施方式

结合附图与实施例详细说明本发明。

实施例1：

采取“箱型—倒角方—近似椭圆多边孔—圆”孔型系统，设计Φ210mm孔型：

设计近似椭圆多边孔孔型参数：

a=132

b=250

c=55

d=6

e=4

s=10

R=40

R1=150

近似椭圆多边孔构成见图9；

设计倒角方孔：

倒角方孔的构成见图10，第一步按常规方法作出不带圆角的方孔:长348、宽170，然后，在长边上距宽边21mm取A点、距宽边53mm取B再过B点作斜线，其斜率为45⁰与方孔侧壁交于C点，作出倒角方孔的一个角，转折处用R=40圆弧连接，其余三角照此办法作图。

已经应用于生产。

实施例2：

设计Φ210mm导卫装置，如图11所示。

已经应用于生产。

Claims (2)

1.一种单机架初轧机大圆孔型，其特征在于：所述单机架初轧机大圆孔型由“箱型孔型—倒角方孔型—近似椭圆多边孔型—圆孔型”孔型系统构成；

所述圆孔型为产品孔，孔槽口与辊面相交处采用尖角；

所述近似椭圆多边孔型的参数为：

孔型高度h＝F-△b

式中：F为成品圆钢的直径

△b为成品孔的宽展量；

根据实际经验：

孔型宽度b＝(1.12～1.16)F，大直径圆钢取相应的大值；

按经验：

孔型上、下圆弧弦长度a＝(0.52～0.55)b

切线左、右端与孔型左、右端的水平距离e取2mm～4mm

切线在孔型宽度方向或高度方向的投影长度c＝[b-(a+2e)]/2

切线上、下端与孔型上、下最高点H的高差d取4mm～6mm

上、下辊间隙s取10mm

近似椭圆多边孔型上、下作的两个圆弧的半径R的大小对成品圆钢两侧充满情况有较大影响，根据实际经验，采用下面的经验公式计算：

R＝F/2+1.15△h

式中：△h为成品孔的压下量；

R计算出后，作圆弧过多边孔最高点H，然后分别过在圆弧上位于最高点H两侧的A、B两点作圆弧的切线，形成了近似椭圆线；其它线段按上述参数及计算数据作图，即构成近似椭圆多边孔型；

所述倒角方孔型的构成，第一步按常规方法作出不带圆角的方孔，然后，在方孔底壁上的C点取线段CD＝X，X的长度由近似椭圆多边孔型的c值来定：

X＝(0.6～1)c，

再过D点作斜线，其斜率与多边孔切线的斜率一致，为45°与方孔侧壁交于E点，这样倒角方孔型的一个角就作出来了，只是转折处用适当的圆弧连接即可，其余三角照此办法即可；

所述箱型孔型为孔型系统的第一孔，

孔型高度h＝100mm；

槽口宽度B_k＝B₀+△B＝B₀+(100～200)mm；

B₀—最大钢锭/坯的大头宽度；

△B—槽口宽度变量，100mm～200mm；

槽底宽度b_K＝B₀-(5～10)mm。

2.根据权利要求1所述单机架初轧机大圆孔型，其特征在于：所述大圆Φ210mm孔型如下：

设计近似椭圆多边孔孔型参数：

a＝132mm

b＝250mm

c＝55mm

d＝6mm

e＝4mm

s＝10mm

转折处圆弧半径R＇＝40mm

R＝150mm

设计倒角方孔：

倒角方孔的构成，第一步按常规方法作出不带圆角的方孔:长348mm、宽170mm，然后，在方孔长边上距宽边21mm取C点、距宽边53mm取D再过D点作斜线，其斜率为45°与方孔宽边交于E点，作出倒角方孔的一个角，转折处用R＇＝40mm圆弧连接，其余三角照此办法作图。