CN112743018A - 一种轧制锻压两用轧机及联合机组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属压力加工领域，尤其涉及一种轧制锻压两用轧机及联合机组，其为二重或四重式，包括上工作辊、下工作辊、液压压下装置和主电机，其特征在于，所述上工作辊和下工作辊上最少对应设有一处平台孔型，所述平台孔型处设有辊缝位置传感器，所述上工作辊和下工作辊在平台孔型以外的圆周方向和/或轴向方向为圆柱形表面；所述主电机为带抱闸式电机。与现有技术相比，本发明的优点是：可实现一台轧机上两种生产工艺的切换，既能实现轧制也能实现锻压，既具有因锻造的变形深透带来的内部质量提高，提高产品的均质性，又具有因轧制的高效率和外部尺寸的高精度，产品内部质量好，外形尺寸精确，并显著降低能耗和生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及金属压力加工领域，尤其涉及一种轧制锻压两用联合机组。
背景技术
金属制品一般是由矿石经冶炼、铸造后经过压力加工得到。金属在铸造成坯过程中铸坯不可避免地会产生一些疏松、缩孔、微裂纹、偏析、气孔等缺陷，为了得到性能更好的产品，一般用轧制、锻压、挤压等压力加工方法，经过一定程度的压力加工可破坏铸态组织，压合疏松、缩孔、微裂纹、气孔等缺陷，其组织均匀性及力学性能都有较大的提高。轧制和锻压均属于压力加工方法，其不同之处是锻压用锤头或砧座的上、下或左、右运动对坯料进行锻压变形直至成品；轧制是用电动机及传动系统带动旋转的轧辊对坯料进行轧制变形。
锻造过程中，锻压机可对坯料施加较大的锻压力，一次变形量较大，坯料在加工时受较强的三向压应力作用，变形深透较好，大型坯料容易晶粒细化，可压实坯料内部的裂纹、缩松和缩孔，经多火成材和锻造，可扩散偏析，改善有害的金相组织，提高成品的性能及均质性，特别有利于大型锻件及特殊性能的产品。结合锻压机及辅助工具，可对坯料进行镦粗、拔长、摔圆、挤压等，变形方法灵活，产品形状多样，有利于小批量、多品种的需求。由于产品多火加热，能耗较高，加上锻压尺寸精度不高，需留有较大的加工余量才能保证最终产品尺寸，成材率较低，功效低，成本高。
轧制过程中，利用轧辊的旋转连续对坯料进行加工，功效高，能耗低，产品尺寸精度高，成材率较高，生产成本较低。受“咬入条件”、轧辊强度及电机功率限制，每道次的变形量受限，压力加工应力状态主要是平面变形，三向压应力状态较弱，变形主要沿轧制方向，产品组织具有方向性，其变形深透不如锻造，产品内部质量受到一定影响。由于轧辊形状的影响，主要生产轴类、板类产品，适合大批量生产。
中国专利申请号CN101249603B提出的高强度高硬度合金的轧锻一体化工艺及其轧锻设备。在该专利中，在每次变形过程中，坯料的锻造和轧制先后进行，轧制变形阶段的应力状态与普通轧制基本一致，对改善材料内部质量有限。另外其在加工过程中坯料的进给是间断的，每轧锻一次后，坯料前进一步。该方法是锻造方法的改良，缺少坯料在整个长度方向轧制变形的连续性、高效率和高精度。
中国专利申请号201410224157.2提出的一种锻轧复合柔性成形设备，该设备在锻压机的基础上增设了主、副轧辊及用于固定空心回转体的芯辊，该设备装置主要用于回转件的三辊横轧。在锻压变形时换上锻造模，需要轧制变形时，把锻造模拆卸下来，换上轧辊装置，并将主轧辊与电机等传动系统连接后再对回转件进行三辊横轧。在更换工具过程中坯料需回炉保温或重新加热。该设备如果要使轧制和锻压变形穿插进行，需频繁更换锻造和轧制模具，坯料也需频繁进入加热设备进行保温或加热，因此在该设备上进行的轧制和锻造过程实质上也是分开进行。
对于既需要轧制又需要锻造的工件，只能在不同机组之间倒序，由于倒序的时间长，所以工件要多次重新加热，势必造成热能和烧损的增加，能耗和生产成本居高不下，目前还未见有在一套机组中进行轧制锻压联合生产的相关报道。
发明内容
本发明的目的是提出一种轧制锻压两用联合机组，克服现有技术的不足，结合锻压和轧制的优点，对二重轧机和四重轧机上的结构进行改进，既能实现轧制也能实现锻压，既有锻造的变形深透带来的内部质量提高，又有轧制的高效率和外部尺寸的高精度，可提高产品的均质性，降低能耗和生产成本。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
技术方案之一：一种轧制锻压两用轧机，其为二重式，包括上工作辊、下工作辊、液压压下装置和主电机，其特征在于，所述上工作辊和下工作辊上最少对应设有一处平台孔型，所述平台孔型处设有辊缝位置传感器，所述上工作辊和下工作辊在平台孔型以外的圆周方向和/或轴向方向为圆柱形表面；所述主电机为带抱闸电机。
技术方案之二：一种轧制锻压两用轧机，其为四重式，包括上工作辊、下工作辊、上支撑辊、下支撑辊、液压压下装置和主电机，其特征在于，所述上工作辊和下工作辊上最少对应设有一处平台孔型，所述平台孔型处设有辊缝位置传感器，上工作辊和下工作辊在所述平台孔型以外的圆周方向和/或轴向方向为圆柱形轧制孔型；所述主电机为带抱闸电机；所述上支撑辊和上工作辊之间、下支撑辊和下工作辊之间分别设有分离液压缸, 所述上支撑辊、下支撑辊与机架之间通过轴承座相连接，上支撑辊、下支撑辊可相对机架升降并旋转。
技术方案之三：一种轧制锻压两用轧机，其为四重式，包括上工作辊、下工作辊、上支撑梁、下支撑梁、液压压下装置和主电机，其特征在于，所述上工作辊和下工作辊上最少对应设有一处平台孔型，所述平台孔型处设有辊缝位置传感器，上工作辊和下工作辊在所述平台孔型以外的圆周方向和/或轴向方向为圆柱形轧制孔型；所述主电机为带抱闸电机；所述上支撑梁和上工作辊之间、下支撑梁和下工作辊之间分别设有分离液压缸，所述上支撑梁、下支撑梁和机架之间通过支撑梁定位装置相连接，上支撑梁、下支撑梁只能相对机架升降移动，不能旋转。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：结合锻压和轧制设备结构的优点，通过对普通两重轧机和四重轧机上的结构进行改进，可实现一台轧机上轧制和锻压变形的切换，既能实现轧制也能实现锻压，既具有因锻造的变形深透带来的内部质量提高，提高产品的均质性，又具有因轧制的高效率和外部尺寸的高精度，提高生产效率，产品内部质量好，外形尺寸精确，并显著降低能耗和生产成本。
附图说明
图1是本发明轧制锻压两用联合机组实施例一结构示意图，此为二重轧机联合机组。
图2是图1的左视图。
图3是本发明实施例一中工作辊配辊及平台孔型示意图。
图4是本发明轧制锻压两用联合机组实施例二结构示意图，此为四重轧机联合机组。
图5是图4的左视图。
图6是本发明实施例二中分离液压缸在工作辊与支撑辊之间的结构示意图，实施例三中结构同理。
图7是本发明实施例二中工作辊和支撑辊的配辊示意图，该平台孔型在圆周方向分布一处。
图8是本发明轧制锻压两用联合机组实施例三结构示意图，此为四重轧机联合机组，以支撑梁替换支撑辊。
图9是图8的左视图。
图10是本发明实施例二中工作辊和支撑辊的配辊示意图，该平台孔型在圆周方向上下对称分布两处。
图11是本发明实施例三中支撑梁截面形状示意图，该实施例中，支撑梁截面为矩形。
图12是本发明实施例三中支撑梁截面形状示意图，该实施例中，支撑梁截面为工字形。
图中：1-机架，2-下工作辊轴承座，3-下工作辊，4-坯料，5-万向接轴，6-齿轮机座，7-减速机，8-电机抱闸，9-主电机，10-辊缝位置传感器，11-辊道，12推床，13-翻钢机，14-上工作辊平衡，15-上辊电动压下传动机构，16-轧辊轴向挡板，17-上工作辊电动压下丝杆，18-上工作辊，19-平台孔型，20-上工作辊液压压下装置，21-上工作辊轴承座，41-下支撑辊，42-下支撑辊轴承座，43-上支撑辊平衡，44-上支撑辊，45-上支撑辊轴承座，46-下工作辊分离液压缸，47-上工作辊分离液压缸，51-下支撑梁，52-下支撑梁定位装置，53-上支撑梁平衡，54-上支撑梁，55-上支撑梁定位装置。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
见图1－图3，是本发明实施例一结构示意图，此为二重轧机构成的联合机组，包括机架1、下工作辊轴承座2、减速机7、主电机9、上工作辊18、下工作辊3、万向接轴5、齿轮机座6、辊道11，推床12和翻钢机13，主电机9上带电机抱闸8，液压压下装置由上辊电动压下传动机构15、上工作辊电动压下丝杆17、上工作辊液压压下装置20、上工作辊轴承座21组成。上工作辊18和下工作辊3上设有一处平台孔型19，平台孔型处设有辊缝位置传感器10的信号采集端，上工作辊和下工作辊在平台孔型19以外的圆周方向和轴向方向为圆柱形表面。
上工作辊18和下工作辊3的直径1200mm，辊身长2800mm，平台孔型19的尺寸为900×502mm。上工作辊18和下工作辊3配辊示意图见图3。坯料4经均热炉加热至1250℃后进入轧锻联合机组。首先坯料4进入平台孔型19，然后对坯料4的大面进行3道次的锻压变形，每次锻压量为50mm，每次进给量200mm，锻压2道次后坯料4的大头尺寸为850×500mm，小头尺寸为800×500mm。然后用推床12把坯料4移动到轧制孔型31处，先平轧整形1道次，消除不同锻压产生的厚度偏差和接痕。然后利用翻钢钩13和推床12使坯料4翻转90度，并使坯料4在轧制孔型31孔中立轧1道次，道次压下量25mm，坯料4尺寸变为825×500mm。坯料4翻钢90度再次进入平台孔19，坯料4在平台孔19再锻压2道次，每次锻压量为50mm，进给量200mm，坯料4尺寸变为850×400mm。坯料4进入轧制孔型31整形轧制，翻钢后进入轧制孔型32立轧1道次，坯料4尺寸变为800×400mm，翻钢后进入轧制孔型31平轧4道次，坯料4尺寸变为820×260mm。翻钢进入轧制孔型33立轧，然后翻钢进入轧制孔型31平轧4道次，坯料4的尺寸变为835×120mm，翻钢进轧制孔型34立轧，坯料4的尺寸变为806×120mm，再翻钢进入轧制孔型31，轧制出810×100mm成品。钢锭大面经过5道次锻压变形，可压合部分中心疏松、缩孔，而且轧制出的成品尺寸精确。轧制孔型31、32、33、34均为常规轧制孔型。
见图4－图7，是本发明实施例二结构示意图，此为四重轧机构成的联合机组，包括机架1、下工作辊轴承座2、减速机7、主电机9、上工作辊18、下工作辊3、上支撑辊44、下支撑辊41、下支撑辊轴承座42、上支撑辊轴承座45、万向接轴5、齿轮机座6、辊道11，推床12和翻钢机13，主电机9上带电机抱闸8。上工作辊18和下工作辊3上设有一处平台孔型19，平台孔型处设有辊缝位置传感器10的信号采集端，上工作辊和下工作辊在平台孔型19以外的圆周方向和轴向方向为圆柱形表面。上支撑辊44和上工作辊18之间设有上工作辊分离液压缸47，下支撑辊41和下工作辊3之间分别设有下工作辊分离液压缸46。
当上工作辊分离液压缸47和下工作辊分离液压缸46缩回动作时，上支撑辊44和上工作辊18接触，下支撑辊41和下工作辊3接触，此时上工作辊18和下工作辊3转动进行常规轧制，上支撑辊44和下支撑辊41跟随工作辊同步转动，此时为四重轧机联合机组的工作模式。
当上工作辊分离液压缸47和下工作辊分离液压缸46伸出动作时，上支撑辊44和上工作辊18脱离，下支撑辊41和下工作辊3脱离，此时上工作辊18和下工作辊3转动进行常规轧制，但上支撑辊44和下支撑辊41不跟随工作辊转动，这样四重轧机联合机组的工作模式转换为二重轧锻联合机组工作模式。
实施例二中，坯料4可在锻压操作后直接利用上工作辊18和下工作辊3的平台孔型19其余的圆弧部分进行连续轧制，利用该段圆弧可对长度小于圆弧部分的坯料4进行轧制变形。如果在平台孔轧制的坯料4长于圆弧部分的长度，可通过电机位置传感器10的反馈控制，控制坯料4的咬入点位置在平台孔型圆弧段的中点位置附近时，保持辊缝不变，轧制一道次，将凸起处轧平。实施例中的坯料4也可根据需要在其它轧制孔型中把凸起部分轧平。
见图8－图9，是本发明实施例三结构示意图，此为四重轧机构成的联合机组，包括机架1、下工作辊轴承座2、减速机7、主电机9、上工作辊18、下工作辊3、下支撑梁51，下支撑梁定位装置52、上支撑梁平衡53、上支撑梁54、上支撑梁定位装置55、万向接轴5、齿轮机座6、辊道11，推床12和翻钢机13，主电机9上带电机抱闸8。上工作辊18和下工作辊3上设有一处平台孔型19，平台孔型处设有辊缝位置传感器10的信号采集端，上工作辊和下工作辊在平台孔型19以外的圆周方向和轴向方向为圆柱形表面；主电机9为抱闸式伺服电机。上支撑梁54和上工作辊18之间设有上工作辊分离液压缸47，下支撑梁51和下工作辊3之间分别设有下工作辊分离液压缸46。
当锻压力较大时，为减少锻压的冲击，上支撑梁54和下支撑梁51采用上支撑梁定位装置55和下支撑梁定位装置52与机架1相连接，为了减少上支撑梁54和下支撑梁51与对应工作辊之间的接触应力，可增大支撑辊与工作辊的接触长度或接触面积。
实施例三中，当锻压结束后，需要使上工作辊分离液压缸47和下工作辊分离液压缸46伸出动作时，上支撑梁54和上工作辊18脱离，下支撑梁51和下工作辊3脱离，此时上工作辊18和下工作辊3方可转动进行常规轧制，而上支撑梁54和下支撑梁51不跟随工作辊转动，联合机组为二重轧锻联合机组工作模式。
支撑梁只能上下移动从而简化了支撑辊轴承座结构，可降低制造成本。支撑梁的结构可采用多种形式，选用矩形、圆形、工字形或多边形等截面结构。
如图10-图12所示，平台孔型19的数量在圆周方向可设两个，制成两平台段孔型，也可以为4段、6段等，这样上工作辊18、下工作辊3与上支撑梁54和下支撑梁51的接触由两个圆柱体之间的线接触变为平面与平面的接触，可大大减少两者之间的接触应力。还可把上支撑梁54和下支撑梁51的表面加工成与下工作辊3、上工作辊18相配合的表面，以增加接触面积，减少接触应力。
以上实施例仅是为详细说明本发明的目的、技术方案和有益效果而选取的具体实例，但不应该限制发明的保护范围，凡在不违背本发明的精神和原则的前提下，所作的种种修改、等同替换以及改进，均应落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种轧制锻压两用轧机，其为二重式，包括上工作辊、下工作辊、液压压下装置和主电机，其特征在于，所述上工作辊和下工作辊上最少对应设有一处平台孔型，所述平台孔型处设有辊缝位置传感器，所述上工作辊和下工作辊在平台孔型以外的圆周方向和/或轴向方向为圆柱形表面；所述主电机为带抱闸电机。
2.一种轧制锻压两用轧机，其为四重式，包括上工作辊、下工作辊、上支撑辊、下支撑辊、液压压下装置和主电机，其特征在于，所述上工作辊和下工作辊上最少对应设有一处平台孔型，所述平台孔型处设有辊缝位置传感器，上工作辊和下工作辊在所述平台孔型以外的圆周方向和/或轴向方向为圆柱形轧制孔型；所述主电机为带抱闸电机；所述上支撑辊和上工作辊之间、下支撑辊和下工作辊之间分别设有分离液压缸, 所述上支撑辊、下支撑辊与机架之间通过轴承座相连接，上支撑辊、下支撑辊可相对机架升降并旋转。
3.一种轧制锻压两用轧机，其为四重式，包括上工作辊、下工作辊、上支撑梁、下支撑梁、液压压下装置和主电机，其特征在于，所述上工作辊和下工作辊上最少对应设有一处平台孔型，所述平台孔型处设有辊缝位置传感器，上工作辊和下工作辊在所述平台孔型以外的圆周方向和/或轴向方向为圆柱形轧制孔型；所述主电机为带抱闸电机；所述上支撑梁和上工作辊之间、下支撑梁和下工作辊之间分别设有分离液压缸，所述上支撑梁、下支撑梁和机架之间通过支撑梁定位装置相连接，上支撑梁、下支撑梁只能相对机架升降移动，不能旋转。
4.根据权利要求2所述一种轧制锻压两用轧机，其特征在于，所述上支撑辊和下支撑辊的截面形状为圆形。
5.根据权利要求3所述一种轧制锻压两用轧机，其特征在于，所述上支撑梁和下支撑梁的截面形状为圆形、矩形、工字形、正多边形中的任一种。
6.根据权利要求1至3中任一项所述一种轧制锻压两用轧机，其特征在于，所述工作辊的圆周方向上的平台孔型的段数为1~12个，绕圆周分布，所述平台孔型的宽度为50mm~整个辊身长度。
7.根据权利要求3所述一种轧制锻压两用轧机，其特征在于，所述上支撑梁和下支撑梁与相应工作辊的接触面上设有与相应工作辊轮廓匹配的平面、圆弧面或曲面。
8.一种轧制锻压两用联合机组，包括辊道、推床、翻钢机、操作机和轧机组成，其特征在于，所述轧机为权利要求1－7中所述的任一种轧机。
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