CN110479761A - 一种多道次轧制金属板设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多道次轧制金属板设备，包括轧机、轧机前升降平台和轧机后升降平台；所述轧机上设置四个具有独立驱动的轧辊，分别为：上轧辊、中上轧辊、中下轧辊和下轧辊；所述轧机前升降平台和所述轧机后升降平台上分别设置有推料机构和侧导板。本发明还公开了一种多道次轧制金属板设备的轧制方法，通过设置在轧机前后的可升降平台、具有独立驱动的轧辊，实现了在不改变转动方向即可完成往复轧制。本发明的设备及方法适合小长度尺寸、窄变形温度范围的金属板材多道的轧制，可以单台轧机不改变轧辊转动方向即可完成往复轧制。

Description

一种多道次轧制金属板设备及方法
技术领域
本发明涉及金属板带材轧制领域，尤其涉及一种多道次轧制金属板设备及方法。
背景技术
目前，在采用轧制方法生产金属板、带的过程中，通常采用二辊板带轧机或多辊板带轧机轧制。此类轧机的主要特征是，机架内均设置一对工作辊，其余的轧辊均为支承辊。为了实现单机架的多道次轧制，使轧辊可逆旋转、轧件往复运行轧制的方法完成；也有设置多架轧机，使用多架轧机连轧的方法。但这两种轧制方法均不适于长度尺寸小、变形温度范围窄的特殊金属板材的轧制。对于可逆式轧机轧制，由于传动系统的惯性，不能够在短时间内使轧辊逆向旋转，导致轧制节奏延长，难以保证轧制温度。对于连续式轧机轧制，由于轧机间距大，轧件长度短，轧制节奏时间长，同样不能保证轧制温度。此外连续式轧机轧制设备多，投资大，不适于小批量轧件的生产。还有一种三辊轧机，轧辊包括两个较大的、主动的上、下辊和一个较小的、被动的中间辊。中间辊为浮动辊，可以与上下辊分别构成一对轧辊实施轧制过程，完成多道次往复轧制。由于该轧机中间辊为浮动辊，升降机构复杂，动作延迟，导致轧制节奏延长，同样不适于长度尺寸小，变形温度范围窄的特殊金属板材的轧制。
发明内容
本发明的目的是提供一种适合于小长度尺寸、窄变形温度范围的多道次轧制金属板设备。
本发明的技术方案如下：
一种多道次轧制金属板设备，包括轧机、轧机前升降平台和轧机后升降平台；所述轧机上设置四个具有独立驱动的轧辊，分别为：上轧辊、中上轧辊、中下轧辊和下轧辊；所述上轧辊和所述下轧辊的轴承座上分别设置有施压机构；所述中上轧辊和所述中下轧辊的轴承座上分别设置有轧辊位置调整机构；所述轧机前升降平台和所述轧机后升降平台上分别设置有推料机构和用于夹持所述金属板板坯的侧导板。
优选地，所述上轧辊和所述下轧辊为曲率相同的曲线型轧辊，所述中上轧辊和所述中下轧辊为平辊。
优选地，所述上轧辊和所述下轧辊的辊型曲线为沿轧辊辊身方向的波浪型曲线，所述波浪型曲线的曲率半径小于所述轧辊辊身长度。
优选地，所述波浪型曲线为圆弧线，所述相邻圆弧线凸凹交替连续连接。
优选地，所述波浪型曲线的相邻最凸点和最凹点沿轧辊长度垂直方向的距离为4mm-20mm。所述轧辊波浪型曲线上相邻最凸点和最凹点沿轧辊长度垂直方向距离大的轧辊适合轧制较厚板材，如100mm的钛合金板材;所述轧辊波浪型曲线上相邻最凸点和最凹点沿轧辊长度垂直方向距离小的轧辊适合轧制较薄板材，如20mm的铝合金板材。
优选地，所述波浪型曲线上两个相邻的最凸点的距离为20mm-100mm。
本发明的另一个目的是提供一种上述多道次轧制金属板设备的轧制方法，包括以下步骤：
步骤一：将金属板板坯加热到轧制温度后，由所述轧机前升降平台上的侧导板夹持金属板板坯，由所述轧机前升降平台上的推料机构将其喂入所述轧机的上轧辊和中上轧辊之间，进行正向轧制；轧制后的金属板板坯进入所述轧机后升降平台，并由所述轧机后升降平台上的侧导板夹持；
步骤二：所述轧机后升降平台下降，由所述轧机后升降平台上的推料机构将所述金属板板坯喂入所述中上轧辊和所述中下轧辊之间进行反向轧制；反向轧制后的金属板板坯进入所述轧机前升降平台，并由所述轧机前升降平台上的侧导板夹持；
步骤三：所述轧机前升降平台下降，由所述轧机前升降平台上的推料机构将所述金属板板坯喂入所述中下轧辊和所述下轧辊之间进行正向轧制；轧制后的金属板板坯进入所述轧机后升降平台，并由所述轧机后升降平台上的侧导板夹持；
步骤四：所述轧机后升降平台上升，由所述轧机后升降平台上的推料机构将所述金属板板坯喂入所述中上辊和所述中下辊之间进行反向轧制；轧制后的金属板板坯进入轧机前升降平台。
本发明的有益效果：
本发明的多道次轧制金属板设备，通过在轧机前后分别设置轧机前升降平台和轧机后升降平台及推料机构和夹持金属板板坯的侧导板、在轧机上设置４个具有独立驱动的轧辊，使在轧制过程中，上辊和中上辊、中上辊和中下辊、中下辊和下辊分别构成轧制单元；在一个方向轧制完成后，通过可升降平台上升或下降完成接料；并通过可升降平台上升或下降并且和推料机构、夹持机构配合完成下一方向轧制前的喂料，可以实现在轧辊不改变转动方向即可完成往复轧制；并且，当两个轧辊作为工作辊进行轧制时，其他两个轧辊可作为支承辊工作。由于每个轧辊分别均拥有独立的驱动系统，可通过速度控制来保证每个轧辊的线速度相同，或形成工艺要求的速度差。本发明的方法不需要轧辊反向转动即可单台轧机完成金属板坯的多道往复轧制，轧制节奏时间短，可以保证轧制温度，减少了轧机数量，占地面积小，适合小长度尺寸、窄变形温度范围的金属板材的轧制。
附图说明
图1为实施例1中轧机轧辊布置及上轧辊和中上辊正向轧制过程示意图。
图2为实施例1中轧机轧辊布置及中上轧辊和中下轧辊反向轧制过程示意图。
图3为实施例1中轧机轧辊布置及中下轧辊和下轧辊正向轧制过程示意图。
图4为实施例2中的中上轧辊和中下轧辊的辊型曲线示意图。
图5为实施例2中的上轧辊和下轧辊的辊型曲线示意图。
图中：
1、轧机；2、轧机前升降平台；21、第一推料机构；22、第一侧导板；3、轧机后升降平台；31、第二推料机构；32、第二侧导板；4、上轧辊；5、中上轧辊；6、中下轧辊；7、下轧辊；8、金属板坯。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细说明。
实施例1：
如图1为本实施例的多道次轧制金属板设备，包括轧机1、轧机前升降平台2和轧机后升降平台3；轧机1上设置四个具有独立驱动的轧辊，分别为：上轧辊4、中上轧辊5、中下轧辊6和下轧辊7；上轧辊4和下轧辊7的轴承座上分别还设置有施压机构，中上轧辊5和中下轧辊6的轴承座上分别设置有轧辊位置调整机构。轧机前升降平台2上设置有第一推料机构21和用于夹持所述金属板板坯的第一侧导板22；轧机后升降平台3上设置有第二推料机构31和用于夹持所述金属板板坯的第二侧导板32。
轧制方法：
工作时，将金属板板坯8加热到轧制温度后，由轧机1上的轧机前升降平台2上的第一侧导板22夹持金属板板坯8后，由所述第一推料机构21将金属板板坯8喂入轧机1的上轧辊4和中上辊5之间，进行正向轧制，如图１所示；正向轧制后的金属板板坯8进入轧机后升降平台3，并由轧机后升降平台3上的第二侧导板32夹持；
轧机后升降平台3下降，由第二推料机构31将金属板板坯8喂入轧机1的中上轧辊5和中下轧辊6之间进行反向轧制，如图2所示；轧制后的金属板板坯8进入轧机前升降平台2，并由所述轧机前升降平台2上的第一侧导板22夹持；
轧机前升降平台2下降，由第一推料机构21将金属板板坯8喂入所述轧机１的中下轧辊6和下轧辊7之间进行正向轧制，如图3所示；轧制后的金属板板坯8进入轧机后升降平台3，并由所述轧机后升降平台3上的第二侧导板32夹持；
轧机后升降平台3上升，由第二推料机构31将金属板板坯8喂入所述轧机1的中上轧辊5和中下轧辊6之间进行反向轧制，如图2所示；轧制后的金属板板坯8进入轧机前升降平台2，并由所述轧机前升降平台2上的第一侧导板22夹持。
循环进行上述轧制过程，直至金属板板坯8达到最终尺寸要求。
在轧制过程中，通过上轧辊4和下轧辊7的轴承上设置的施压机构分别对上轧辊4和下轧辊7进行施压和调整轧辊之间的间隙；通过中上轧辊5和中下轧辊6的轴承座上分别设置的轧辊位置调整机构调整中上轧辊5和中下轧辊6之间的间隙。
使用本实施中的多道次轧制金属板设备，通过轧机前升降平台2和轧机后升降平台3的上升或下降完成上一个方向轧制后的接料和下一个方向轧制前的喂料，无需轧辊改变转动方向即可完成往复轧制；并且，当两个轧辊作为工作辊进行轧制时，其他另外两个轧辊作为支承辊工作，这样使用一台轧机且不需要轧辊反转即可完成金属板坯的多道往复轧制，轧制节奏时间短，保证了轧制温度。在本实施例中的各轧辊具有独立的驱动，这样可以根据需要调整各轧辊的转动速度，既可以使得各轧辊同线速度转动，又可以根据需要完成两个轧辊之间所设定的差线速度转动。使用两个轧辊之间差线度转动的轧制方法可以使金属板板坯在进行下压变形的同时会产生一定量的剪切变形和横向变形，有效地避免金属板产生组织结构的各向异性。
在本发明中，优选使用上轧辊4和下轧辊5为曲率相同的曲线型轧辊，同时中上轧辊5和中下轧辊6为平辊。这样，在轧制过程中，当金属板坯位于上轧辊4和中上轧辊5之间进行轧制时，由于两个轧辊曲率不同，在金属板坯进行下压变形同时会产生一定量的剪切变形和横向变形，可以有效地避免金属板产生组织结构的各向异性，阻断了前道次不良板型的传递，改善了最终的板型状况。而中上轧辊、中下轧辊采用平辊，可以保证最终轧件的平直度和板型要求。
当然，根据所轧制板材的材质以及轧制成品的不同需求，也可以采用四个轧辊都为平辊。
实施例2：
在本实施例中和实施例1不同之处在于，将所述上轧辊4和所述下轧辊7的辊型曲线设定为如图5所示的沿轧辊辊身方向的波浪型曲线，所述波浪型曲线的曲率半径小于所述轧辊辊身长度；同时，中上轧辊5和中下轧辊6不设波浪型曲线为平辊，如图4所示。
轧制方法：
工作时，将金属板板坯加热到轧制温度后，由轧机1上的轧机前升降平台2上的第一侧导板22夹持金属板板坯8后，由所述第一推料机构21将金属板板坯8喂入轧机1的上轧辊4和中上辊5之间，以15%的压下量进行正向轧制；如图1所示；上轧辊4上的波浪型曲线在金属板坯8的接触面上轧出波浪形凸凹面。正向轧制后的金属板坯8进入轧机后升降平台3，并由轧机后升降平台3上的第二侧导板32夹持；
轧机后升降平台3下降，由第二推料机构31将金属板板坯8喂入轧机1的中上轧辊5和中下轧辊6之间进行反向轧制，如图2所示，将金属板板坯8表面上的波浪形凸凹面轧平；轧制后的金属板板坯8进入轧机前升降平台2，并由所述轧机前升降平台2上的第一侧导板22夹持；
轧机前升降平台2下降，由第一推料机构21将金属板板坯8喂入所述轧机１的中下轧辊6和下轧辊7之间进行正向轧制，如图3所示；下轧辊7上的波浪型曲线在金属板坯8的接触面上轧出波浪形凸凹面；轧制后的金属板坯8进入轧机后升降平台3，并由所述轧机后升降平台3上的第二侧导板32夹持；
轧机后升降平台3上升，由第二推料机构31将金属板板坯8喂入所述轧机1的中上轧辊5和中下轧辊6之间进行反向轧制，如图2所示，将金属板板坯8表面上的波浪形凸凹面轧平；轧制后的金属板板坯8进入轧机前升降平台2，并由所述轧机前升降平台2上的第一侧导板22夹持。
循环进行上述轧制过程，直至金属板坯达到最终尺寸要求。
在本实施例中，通过在上轧辊4和下轧辊7上设置波浪型曲线，使得在轧制过程中轧件产生横向变形，阻断了前道次不良板型的传递，从而改善了最终的板型状况。同时，在轧制过程中，除了纵向变形外，轧件产生的横向变形有助于轧件表面二次氧化皮的剥落，改善板材表面质量。由于轧制过程中产生横向变形，可以在轧制长板坯时取消横轧，全部采用纵轧，实现了单机轧制超长钢板。
上轧辊4和下轧辊7的辊型的波浪型曲线，优选为圆弧线，所述相邻圆弧线凸凹交替连续连接；当然也可以为两圆弧线间有直线连接的波浪型曲线。只要是波浪型的曲线，都有利于金属板坯在轧制过程中产生横向形变，有利于阻断和消除轧制各道次之间不良板型的传递，改善成品板材质量。
实施例3：
在本实施例中和实施例2一样，将所述上轧辊4和所述下轧辊7的辊型曲线设定为如图5所示的沿轧辊辊身方向的波浪型曲线，所述波浪型曲线的曲率半径小于所述轧辊辊身长度；波浪型曲线的相邻最凸点和最凹点沿轧辊长度垂直方向的距离为20mm；同时，中上轧辊5和中下轧辊6不设波浪型曲线，为如图4所示平辊。这种轧辊波浪型曲线上相邻最凸点和最凹点沿轧辊长度垂直方向距离大的轧辊适合轧制较厚板材，如100mm的钛合金板材。轧机的轧制方法和实施例2相同。
当轧制较薄板材，如20mm的铝合金板材时，最好选用所述轧辊波浪型曲线上相邻最凸点和最凹点沿轧辊长度垂直方向距离小的轧辊，如轧辊波浪型曲线上相邻最凸点和最凹点沿轧辊长度垂直方向距离为4mm，同时，中上轧辊5和中下轧辊6不设波浪型曲线，为平辊。
当然，所述波浪型曲线上两个相邻的最凸点的距离也可以根据具体轧制材料的材质及板材成品的要求进行选择，如可以选20mm-100mm。该距离越小，在板坯上产生的横向形变越大，消除板材各向异性越明显。
本发明的多道次轧制金属板设备，设置有轧机前升降平台和轧机后升降平台及推料机构和夹持金属板板坯的侧导板，通过推料机构的主动喂料，通过轧机前升降平台和轧机后升降平台接料，既可以轧制小长度的的短轧件，也可以轧制大长度的长轧件，不受轧件长度的限制。在往复轧制时，不需要调整轧辊的转动方向，减少了轧制过程中改变轧制方向所用的时间，保证了轧制时的温度，改善了轧制质量。本发明实现了一台轧机多道轧制，节省了生产设备占用的空间。
在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，以上所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。另外以上仅为本发明的部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种多道次轧制金属板设备，其特征在于，包括轧机、轧机前升降平台和轧机后升降平台；
所述轧机上设置四个具有独立驱动的轧辊，分别为：上轧辊、中上轧辊、中下轧辊和下轧辊；所述上轧辊和所述下轧辊的轴承座上分别设置有施压机构；所述中上轧辊和所述中下轧辊的轴承座上分别设置有轧辊位置调整机构；
所述轧机前升降平台和所述轧机后升降平台上分别设置有推料机构和用于夹持所述金属板板坯的侧导板。
2.如权利要求1所述的多道次轧制金属板设备，其特征在于，所述上轧辊和所述下轧辊为曲率相同的曲线型轧辊，所述中上轧辊和所述中下轧辊为平辊。
3.如权利要求2所述的多道次轧制金属板设备，其特征在于，所述上轧辊和所述下轧辊的辊型曲线为沿轧辊辊身方向的波浪型曲线，所述波浪型曲线的曲率半径小于所述轧辊辊身长度。
4.如权利要求3所述的多道次轧制金属板设备，其特征在于，所述波浪型曲线为圆弧线，所述相邻圆弧线凸凹交替连续连接。
5.如权利要求3所述的多道次轧制金属板设备，其特征在于，所述波浪型曲线上相邻最凸点和最凹点沿轧辊长度垂直方向的距离为4mm-20mm。
6.如权利要求3所述的多道次轧制金属板设备，其特征在于，所述波浪型曲线上两个相邻的最凸点的距离为20mm-100mm。
7.一种使用如权利要求1至6之一所述的多道次轧制金属板设备的轧制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将金属板坯加热到轧制温度后，由所述轧机前升降平台上的侧导板夹持金属板坯，由所述轧机前升降平台上的推料机构将其喂入所述轧机的上轧辊和中上轧辊之间，进行正向轧制；轧制后的金属板坯进入所述轧机后升降平台，并由所述轧机后升降平台上的侧导板夹持；
步骤二：所述轧机后升降平台下降，由所述轧机后升降平台上的推料机构将所述金属板坯喂入所述中上轧辊和所述中下轧辊之间进行反向轧制；反向轧制后的金属板坯进入所述轧机前升降平台，并由所述轧机前升降平台上的侧导板夹持；
步骤三：所述轧机前升降平台下降，由所述轧机前升降平台上的推料机构将所述金属板坯喂入所述中下轧辊和所述下轧辊之间进行正向轧制；轧制后的金属板坯进入所述轧机后升降平台，并由所述轧机后升降平台上的侧导板夹持；
步骤四：所述轧机后升降平台上升，由所述轧机后升降平台上的推料机构将所述金属板坯喂入所述中上辊和所述中下辊之间进行反向轧制；轧制后的金属板坯进入轧机前升降平台。
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