CN1060691C - 一种长芯棒两辊斜轧机轧辊 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长芯棒两辊斜轧机轧辊，其减壁带辊型廓线是由多段由轧制入口方向至出口方向斜率递减的线段连成的平滑曲线构成的，使长芯棒两辊斜轧过程符合连轧特征及变形规律，保证其各道次减壁量接近又不超过其最大减壁能力，可充分挖掘出前面道次的大减壁能力。采用本发明轧辊，可使Φ114阿克-罗尔轧机的减壁、轧薄、延伸变形能力达ΣΔS_imax＝5mm、S_min＝4mm、μ_max＝1.85～2.0，同时大大提高了工具的使用寿命和轧成管材的内外表面质量。

Description

一种长芯棒两辊斜轧机轧辊

本发明涉及一种长芯棒两辊斜轧机轧辊。

长芯棒两辊斜轧机实际上是一种轧件每转1／2转即每前进半个螺距轧制一道，能对一根毛管同时进行多道次轧制的斜连轧管机。其各道次的最大减壁能力，由于受到连轧温降、热加工硬化和管壁变薄引起变形抗力迅速增大的影响，呈迅速递减的分布规律。现有技术中的长芯棒两辊斜轧机轧辊主要由减径带、减壁带、定壁带和松径带构成。然而无论是狄舍而(Diescher)轧机还是阿克-罗尔(Accu-RoU)轧机，其轧辊减壁带辊型廓线均采用入口锥斜线，辊型廓线为一固定斜率，人为地确定了各道次减壁量与其半螺距成正比不断增大的定量关系，违反了连轧管各道次最大减壁能力呈快速递减分布的客观变形规律。其结果是：前面道次给定的减壁量小，难以发挥其实际具有的较大减壁变形能力。而后面道次的给定减壁量大，超过实际具有的最大减壁能力，引起变形抗力剧增，将轧辊倾斜抬起，又破坏了前面道次减壁量的实现，严重降低了轧机的减壁变形能力，造成长芯棒两辊斜轧机的实获减壁能力过低，难以轧出所需的薄壁荒管。同时还导致超过实际最大减壁能力道次的工具表面因压强太大而过早损坏，降低了工具的使用寿命，并使连轧管材表面缺陷增多。

本发明的目的是提供一种使长芯棒两辊斜轧减壁过程符合连轧特征及变形规律的长芯棒两辊斜轧机轧辊，以增加该轧机的实获减壁变形能力，并提高工具的使用寿命和管材表面质量。

本发明的目的是这样实现的。

一种长芯棒两辊斜轧机轧辊，主要由减径带、减壁带、定壁带和松径带构成，其减壁带辊型廓线是由多段由轧件入口方向至出口方向斜率递减的相对于轧件凸形的线段连成的平滑曲线。

该轧辊减壁带辊型廓线是这样得到的：把长芯棒两辊斜轧管过程看作轧件每转1／2转即每前进半个螺距轧制一道次的连轧，根据多道次连轧最大减壁能力经验公式ΔSi=ΔS₁K^1-i，其中ΔSi为第i道次最大减壁量，ΔS₁为第一道次最大减壁量，K为系数取1．6～2．0，i为连轧道次序数，计算出轧件每转1／2转的最大减壁量，确定有效轧制道次、各道次预给减壁量及孔型间隙，进而确定出减壁带辊型廓线的多段斜率递减的线段，用平滑曲线过渡，即可得到轧辊减壁带辊型廓线。

有效轧制道次为两道时，可由该两道次预给减壁量及孔型间隙，确定出减壁带辊型廓线的前后两斜线段，用圆弧曲线外切，得到轧辊减壁带辊型廓线。

下面对本发明进行详述。

本发明根据长芯棒两辊斜轧机的连轧特征把轧管过程看作轧件每转1／2转即每前进半个螺距为轧制一道的连轧。根据连轧各道次轧件减壁能力呈递减分布，及每一轧制道次内轧件的减壁变形能力也是由入口至出口逐步递减分布的规律，轧辊减壁带辊型廓线由多段由轧件入口方向至出口方向斜率递减的线段连成的相对于轧件凸形的平滑曲线构成。具体地说，参照连轧管实践得出的长芯棒两辊斜轧机的各道次实际最大减壁能力呈指数函数ΔSi=ΔS₁K^1-i递减分布的经验公式，其中系数K=1．6～2．0，在轧薄壁管时取上限，一般取ΔS₁≈(0．40～0．50)S₀，S₀为管材的原始壁厚，计算并确定出有效轧制道次和各道次的预给减壁量及孔型间隙，该预给减壁量均不超过各道次的实际最大减壁能力。再按连轧半螺距长管材体积常量相等原则，计算出各有效道次的半螺距。根据各道次预给减壁量和半螺距，按连轧过程每道次内减壁变形能力从轧件入口至出口逐步递减的规律，作出减壁带辊型廓线的斜率递减的线段并用平滑曲线过渡，得到减壁带辊型廓线。

由于各道次的减壁能力是呈指数规律快速递减变化的，因此如采用较多的道次进行减壁，所增加的减壁能力不大，却大大提高了对辊型精度的要求，增加了制造难度。对长芯棒两辊斜轧机而言，有效连轧道次可取两道，即轧辊减壁带轴向长度为两个半螺距之和，是一种较为合理的选择。此时，可由该两道次预给减壁量及孔型间隙，确定出减壁带辊型廓线的前后两斜线段，用圆弧曲线外切，调节外切圆弧的半径可获得接近各道次预给减壁量的减壁带辊型廓线。圆弧曲线部分实际是多段斜率递减线段的平滑曲线过渡，使轧辊减壁带辊型廓线符合轧制变形规律，而且构成简单，便于轧辊的加工制作。

下面结合附图介绍本发明的实施例。

图1为本发明长芯棒两辊斜轧机轧辊减壁带辊型廓线图。

图2为本发明长芯棒两辊斜轧机轧辊与轧件及芯棒关系图。

本实施例穿孔毛管尺寸D₀×S₀=110 ×10，轧成荒管尺寸Dn×Sn=115×5。

如图1所示，该轧辊减壁带轴向长度为两个半螺距m₁、m₂之和，也即有效减壁连轧道次取两道，其辊型廓线由前后两斜线段A₀A′₁、A′₂A₂，经圆弧曲线A′₁A₁A′₂外切连成的平滑曲线A₀A′₁A₁A′₂A₂构成。具体地说是这样得到的：

1．确定该两道次的预给减壁量及孔型间隙：

根据ΔS₁≈(0．40～0．50)S₀的一般取值规律，因S₀=10，预选第一道次的预给减壁量ΔS₁=4．0mm。

根据多道次连轧最大减壁能力经验公式ΔSi=ΔS₁K^1-i，轧薄壁管时系数K取上限，K=2，则：

ΔS₂max=ΔS₁K^1-i=4．0×2^1-2=2．0mm

根据实际需要，取第二道次的预给减壁量ΔS₂=1．0mm

则各道次的孔型间隙为：

S₀=10．0mm

S₁=S₀-ΔS₁=10．0-4．0=6．0mm

S₂=Sn=S₁-ΔS₂=6．0-1．0=5mm

2．计算各道次半螺距值：

可先计算(或测出)轧后荒管(或轧前毛管)的半螺距，计算出半螺距长管材体积常量，进而求出减壁带两个轧制道次的半螺距。取轧辊倾角β=8°，则：轧后荒管的半螺距：

半螺距长管材体积常量Vc=(Dn-Sn)Sn·m_n+1=(115-5)×5×25．4=13970

假设减壁前管材直径为毛管直径D₀=110mm，而设D₁=112mm故 $m_1\≈\frac{V_c}{(D_0-S_0)S_0}\≈\frac{13970}{(110-10)\×10}\≈14.0\mathrm{mm}$ $m_2\≈\frac{V_c}{(D_1-S_1)S_1}\≈\frac{13970}{(112-6)\×6}\≈22.0\mathrm{mm}$

3．作减壁带辊型廓线图

如图1所示，在直线上顺序量取E₀E₁=m₁=14mm，E₁E₂=m₂=22mm，过E₀、E₁、E₂点分别作垂线，并根据各道次孔型间隙，截取E₀A₀=S₀=10mm，E₁A₁=S₁=6mm，E₂A₂=S₂=5mm。在确保咬入顺利，且能满足道次预给减壁量的条件下，取第一道次前段线段的斜率K=tgα₁=0．37，以该斜率过A₀点作出前段斜线A₀C，取第2道次后半道的减壁量为0．25mm，则第二道次后段线段的斜率： $K_2=\mathrm{tg}{\mathrm{\α}}_2=\frac{0.25}{m_2/2}=\frac{0.25}{22/2}=\frac{1}{44}$ 过A₂点作出后段斜线DA₂，两斜线交于B点。在两斜线交角∠A₀BA₂的角平分线上，调节圆的半径找到一点G，以G为圆心，以GA₁为半径，作过A₁点与两斜线外切于A′₁、A′₂点的圆弧 得出如图1所示的轧辊减壁带辊型廓线

为适应毛管管厚公差及顺利咬入的需要，减壁带入口前部留有余量，其辊型廓线A′₀A₀为减壁带前段斜线段A₀A′₁的延长线，其轴向长度，一般取Δ=5。

本发明轧辊与轧件及芯棒的关系如图2所示，图中：a为轧辊、b为轧件、d为芯棒。芯棒直径δ=84mm，取轧辊前锥圆弧半径γ₁=20mm，前锥角β₁=2°，后锥圆弧半径γ₂=10mm，后锥角β₂=5°，分别计算并确定轧辊减径带、减壁带、定壁带、松径带及整个轧辊的长度。减径带长度： $L_{-D}>\frac{d_0-\mathrm{\δ}-2K_1\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{tg}{\mathrm{\β}}_1}=\frac{90-84-37}{2\mathrm{tg}2}=33\mathrm{mm},$ 为了适应比较大的毛管直径公差，减壁带需要相当长的前部延伸，取L_-D=80mm

减壁带长度：L_-S=Δ+m₁+m₂=5+14+22=41mm

定壁带长度：L_s≥2m₃=2m_n-1=2×25．4=50．8mm，取L_s=59mm松径带长度： $L_{+D}\≥\frac{d_n-\mathrm{\δ}}{2\mathrm{tg}{\mathrm{\β}}_2}=\frac{105-84}{2\mathrm{tg}{5}^o}=120\mathrm{mm},$ 取L_+D=140mm

则轧辊长度：

L=γ₁+L_-D+L_-s+L_s+L_+D+γ₂=20+80+41+59+140+10=350mm

上述计算中：d₀为毛管内径d₀=D₀-2S₀=110-2×10=90mm，d_n为轧成荒管内径d_n=D_n-2S_n=115-2×5=105mm。

由此获得本发明长芯棒两辊斜轧机轧辊。

采用本发明长芯棒两辊斜轧机轧辊，在φ114mm阿克-罗尔轧机上轧制尺寸为D₀×S₀=110×10的穿孔毛管，可获得尺寸为D_n×S_n=115×5的内外质量良好的薄壁荒管。其实获减壁量∑ΔS_i=5mm，延伸率μ=1．91。

与现有技术相比本发明所具有的优点在于：本发明轧辊根据长芯棒两辊斜轧机的连轧特征及变形规律得出的轧辊减壁带辊型廓线，保证轧制过程各道减壁量接近又不超过其最大减壁能力，故能较好地挖掘出前面道次的大减壁变形能力，大大提高了长芯棒两辊斜轧机的实际减壁变形能力，使其接近自动轧管机的水平，可取代自动轧管机。由于消除了辊型不合理所造成的减壁带后部压强剧增，工具磨损均匀，使用寿命大大提高，所轧出的成品管材具有良好的内外表面质量。

下面为采用本发明轧辊的阿克-罗尔轧机(φ114)，与采用现有技术轧辊的阿克-罗尔轧机(φ114)及自动轧管机(φ100～φ140)减壁、轧薄、延伸变形能力对比表。

	减壁量∑ΔSimax(mm)	轧薄Smin(mm)	延伸率μmax
				本发明	5	4	1．85～2．0
现有技术	3	5	1．6
				自动轧管机	4	4	2．0

Claims (3)

1．一种长芯棒两辊斜轧机轧辊，主要由减径带、减壁带、定壁带和松径带构成，其特征在于：减壁带辊型廓线是由多段由轧件入口方向至出口方向斜率递减的线段连成的相对于轧件凸形的平滑曲线。

2．根据权利要求1所述的轧辊，其特征在于所述的减壁带辊型廓线是这样得到的：把长芯棒两辊斜轧管过程看作轧件每转1／2转即每前进半个螺距轧制一道次的连轧，根据多道次连轧最大减壁能力经验公式ΔS_i=ΔS₁K^1-i，其中ΔS_i为第i道次最大减壁量，ΔS₁为第一道次最大减壁量，K为系数取1．6～2．0，i为连轧道次序数，计算出轧件每转1／2转的最大减壁量，确定有效轧制道次、各道次预给减壁量及孔型间隙，进而确定出减壁带辊型廓线的多段斜率递减的线段，用平滑曲线过渡，即可得到轧辊减壁带轧型廓线。

3．根据权利要求2所述的轧辊，其特征在于所述的有效轧制道次为两道时，可由该两道次预给减壁量及孔型间隙，确定出减壁带辊型廓线的前后两斜线段，用圆弧曲线外切，得到轧辊减壁带辊型廓线。

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