CN112845607A - 一种超大直径比异步轧机以及板材轧制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于板材加工设备技术领域，具体而言，涉及一种超大直径比异步轧机以及板材轧制方法。一种超大直径比异步轧机包括轧机机架、压下装置、平衡装置、上辊系和弧形板装置；所述弧形板与所述上轧辊相对设置，所述弧形板与上轧辊相互配合完成对板带的轧制。本发明可以实现超大异径比及异速轧制，具有大咬入角，利于咬入；减小轧件所受外摩擦力，提高了板带成形质量；异径比与异速比可大范围调节，根据工艺条件，提高金属剪应力，增大搓轧区，促进金属变形，降低轧制力，节约了能耗。

Description

一种超大直径比异步轧机以及板材轧制方法
技术领域
本发明属于板材加工设备技术领域，具体而言，涉及一种超大直径比异步轧机以及板材轧制方法。
背景技术
轧机是通过强大的压力,使金属材料变形,得到所需要的材料的形状的机器。可以用来制造各种型材、毛坯。在实际生产过程中，提高板带生产质量、降低生产成本、提高生产效率是对轧机设计的要求，传统轧机大多是由两个工作辊以及多个支撑辊组成，轧件受到两个工作辊的摩擦力进入轧制区，在轧制区，两个工作辊对轧件施加轧制力，使得轧件塑性变形，得到生产所需的形状。
随着现实生产的需要，异径轧机应运而生，它有别于两个轧辊线速度不同的异速轧制。异径轧制可以灵活地采用一个较小的工作辊来大幅度降低轧制压力和能量消耗，利用另一个较大的工作辊来传递力矩和提供咬入能力，并达到提高产品厚度精度和板形质量的目的。这样就能在薄板带生产中实现大压下轧制，简化工艺及其设备，节省能量消耗，提高产品质量和轧机生产能力。传统异径轧机主要是通过使其中一个工作辊的辊径变小来实现，这种方法有削弱了轧辊刚度和异径比较小的缺点。
在公开号为JPS5542151A的专利申请文本中，其将下轧辊换成了平板，这样就实现了异径比无穷大的轧机，但因为将下工作辊改成了平板，从而增大了轧制过程中轧辊与轧件之间的摩擦力，使得轧件表面容易撕裂，从而导致轧制后板带表面质量较差，并且也不利于轧件的咬入。由于是平板带动轧件，轧制过程中也可能会产生打滑的现象，从而使得异速比不准确。
异径轧制时降低轧制压力和能量消耗的主要原因是由于轧制变形区长度的减小，即接触面积的大幅度减小和单位压力的显著降低。而单位压力的降低主要是由于异径轧制时正压力水平分量与正压力的比值大于普遍对称同径辊轧制时的比值，降低了应力状态影响系数，即减弱了体应力状态。
另外异速轧制也是实际生产中的需要，但传统轧机一般都是通过一个变速箱控制两个轧辊的不同转速，这种轧机的异速比调节能力有限，无法实现较大异速比轧制。
发明内容
本发明针对上述问题提供了一种超大直径比异步轧机，其能够实现异径、异速轧制，并且异径比和异速比均可大范围调节，有效的解决了上述轧机摩擦力大，不利于咬入，打滑等问题，并且在降低轧制后板带翘曲度上有很显著的作用。相比于传统异径轧机，异径比范围有了非常显著的提升，更有效降低轧机的轧制力，进一步降低能耗；并且还能增强剪切效果，提高塑形变形能力，保证准确异速比。
为达到上述目的本发明采用了以下技术方案：
一种超大直径比异步轧机，包括轧机机架、压下装置、平衡装置、上辊系和弧形板装置；
所述压下装置包括两个压下液压缸；
所述平衡装置包括下平衡梁、平衡拉杆、上平衡梁、平衡液压缸和连接架，两个平衡梁拉杆分别与上平衡梁和下平衡梁用销钉连接，平衡液压缸通过连接架安装在轧机机架上，连接架两端设有导向套，可以使得平衡拉杆保持竖直状态，平衡液压缸通过对上平衡梁施加一个向上的力，通过平衡拉杆把力传给下平衡梁；
所述上辊系包括上轧辊和两个上轧辊轴承座，两个所述上轧辊轴承座安装在轧机机架上，所述上轧辊的两端分别安装两个上轧辊轴承座内，所述压下装置中的两个压下液压缸通过球面垫块分别作用于两个上轧辊轴承座的上表面，所述平衡装置中的下平衡梁与两个上轧辊轴承座连接；
所述弧形板装置包括弧形板，所述弧形板与所述上轧辊相对设置，所述弧形板与上轧辊相互配合完成对板带的轧制。
进一步，所述弧形板装置还包括驱动组件，所述驱动组件安装在轧机机架上，用于驱动弧形板往复运动。
再进一步，所述驱动组件包括齿轮和传动轴，所述齿轮安装在所述传动轴上，所述传动轴通过轴承安装在所述轧机机架上；所述弧形板包括基板、覆板和齿条，所述基板与所述覆板层叠设置并可拆卸连接，所述齿条与所述基板焊接或制成整体，所述齿条与齿轮啮合连接；所述基板是由碳素钢或高强度钢制成，所述覆板是由高强度钢或耐磨钢制成。
更进一步，在所述传动轴的左右两侧对称设置有若干支撑轴，所述支撑轴与轧机机架滑动配合，在所述支撑轴两端的下方均设置有高度调节机构，用于调节支撑轴的高度，所述高度调节机构安装在轧机机架上，在所述齿条的两侧对称设置有支撑凸台，所述支撑凸台固定设置在基板上，在所述传动轴与支撑轴上均设置有与所述支撑凸台对应的支撑轴承。
更进一步，所述高度调节机构包括垫块、压上螺丝、涡轮、蜗杆和调节轮，所述调节轮与所述蜗杆配合连接，所述涡轮与所述蜗杆配合，所述压上螺丝与所述涡轮通过花键连接，所述压上螺丝与所述轧机机架通过螺纹副配合，所述垫块放置在所述压上螺丝与所述支撑轴之间；通过转动所述调节轮，带动所述蜗杆转动，进而带动所述涡轮转动，所述涡轮带动所述压上螺丝转动，所述压上螺丝沿着螺纹转动实现上升或下降，进而实现所述支撑轴的高度调节。
更进一步，在所述轧机机架的出口侧和入口侧均设置有稳定装置，用于在轧制过程中稳定所述弧形板，所述稳定装置包括稳定机架、上压辊、下压辊、上压辊轴承座、下压辊轴承座和调节液压缸，所述上压辊和所述下压辊分别安装在所述上压辊轴承座和下压辊轴承座上，所述上压辊轴承座和下压辊轴承座与所述稳定机架滑动配合，在所述上压辊轴承座的上方和下压辊轴承座的下方均设置有调节液压缸，所述调节液压缸的缸体安装在稳定机架上，所述调节液压缸的活塞杆与相对应的上压辊轴承座或下压辊轴承座连接，所述上压辊与下压辊的高度与间隙可以通过所述调节液压缸活塞杆的伸缩进行调整，进而自适应于不同半径以及厚度的所述弧形板。
更进一步，所述高度调节机构为齿轮齿条驱动机构、液压缸驱动结构或直线电机驱动结构。
更进一步，所述上轧辊与所述传动轴分别连接一个动力装置，以便于实现大异速比轧制。
更进一步，所述轧机机架的下部宽度大于所述轧机机架的上部宽度。
一种板材轧制方法，包括以下步骤：
步骤1、根据工艺要求，选取合适半径的弧形板，调节高度调节机构使其与弧形板半径相适应；
步骤2、在弧形板上涂抹润滑油或隔离剂,并根据工艺要求调整上轧辊与弧形板的转速；
步骤3、根据轧件初始厚度和压下量，调节所述上轧辊的高度，从而实现上轧辊与弧形板间隙的调节；
步骤4、驱动上轧辊转动，当上轧辊转速稳定后，通过驱动组件带动所述弧形板绕其回转中心转动，从而使得轧件顺利地进入轧制区进行轧制。
与现有技术相比本发明具有以下优点：
1、本发明能够实现异径、异速轧制，并且异径比和异速比均可大范围调节，有效的解决了公开号为JPS5542151A的专利申请文本中轧机摩擦力大，不利于咬入，打滑等问题，并且在降低轧制后板带翘曲度上有很显著的作用；相比于传统异径轧机，异径比范围有了非常显著的提升，更有效降低轧机的轧制力，进一步降低能耗；并且还能增强剪切效果，提高塑形变形能力，保证准确异速比；
2、本发明采用了多个多点支撑与齿轮齿条传动，支撑由多个支撑轴承多点同时支撑，分散了轧制力，提高了所能承受轧制力的上限，驱动方式采用齿轮齿条驱动，增大了力矩，同时采用多点支撑与齿轮齿条驱动方式相较于传统轧机结构更紧凑；
3、本发明可以通过更换不同半径的弧形板，并将支撑轴的高度调节到与弧形板半径匹配，由此改变所述弧形板的半径，也可通过更换不同直径的上轧辊与弧形板，调节轧机的异径比；
4、本发明弧形板包括基板和覆板，且基板和覆板可拆卸连接，可以在覆板磨损后，单独对覆板进行更换，大大节约了资源；
5、本发明在齿条的两侧设置了支撑台，通过支撑台与支撑轴承的配合完成了对弧形板的支撑，而齿条和齿轮仅做传动用，不承受轧制力，从而大大降低了齿条和齿轮的磨损。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的主视图；
图3为本发明的侧视图；
图4为本发明去掉一侧轧机机架的结构示意图；
图5为本发明高度调节机构的安装示意图；
图6为本发明弧形板与传动轴的连接示意图；
图7为本发明弧形板半径调节示意图；
图8为本发明弧形板半径调节示意图；
图9为本发明弧形板半径调节示意图；
图10为本发明弧形板半径调节示意图；
图11为本发明稳定装置的主视图；
图12为本发明稳定装置的侧视图；
图13为本发明稳定装置的结构示意图；
图中，轧机机架—1、上轧辊—2、上轧辊轴承座—3、弧形板—4、齿轮—5、传动轴—6、支撑轴—7、支撑轴承—8、垫块—9、压上螺丝—10、涡轮—11、蜗杆—12、调节轮—13、稳定机架—14、上压辊—15、下压辊—16、上压辊轴承座—17、下压辊轴承座—18、调节液压缸—19、压下装置—20、平衡装置—21、刻度尺—22、球面垫块—23、基板—401、覆板—402、齿条—403、支撑凸台—404、压下液压缸—2001、下平衡梁—2101、平衡拉杆—2102、上平衡梁—2103、平衡液压缸—2104、连接架—2105。
具体实施方式
为了进一步阐述本发明的技术方案，下面通过实施例对本发明进行进一步说明。
如图1至图13所示，一种超大直径比异步轧机，其特征在于：包括轧机机架1、压下装置20、平衡装置21、上辊系和弧形板装置；
所述轧机机架1的下部宽度大于所述轧机机架1的上部宽度；
所述压下装置20包括两个压下液压缸2001；
所述平衡装置21包括下平衡梁2101、平衡拉杆2102、上平衡梁2103、平衡液压缸2104和连接架2105，两个平衡梁拉杆2102分别与上平衡梁2103和下平衡梁2101用销钉连接，平衡液压缸2104通过连接架2105安装在轧机机架1上，连接架2105两端设有导向套，可以使得平衡拉杆2102保持竖直状态，平衡液压缸2104通过对上平衡梁2103施加一个向上的力，通过平衡拉杆2102把力传给下平衡梁2101；
所述上辊系包括上轧辊2和两个上轧辊轴承座3，两个所述上轧辊轴承座3安装在轧机机架1上，所述上轧辊2的两端分别安装两个上轧辊轴承座3内，所述压下装置20中的两个压下液压缸2001通过球面垫块23分别作用于两个上轧辊轴承座3的上表面，所述平衡装置21中的下平衡梁2101与两个上轧辊轴承座3连接；
所述弧形板装置包括弧形板4，所述弧形板4包括基板401、覆板402和齿条403，所述基板401与所述覆板402层叠设置并可拆卸连接，所述齿条403与所述基板401焊接或制成整体，在所述齿条403的两侧对称设置有支撑凸台404，所述支撑凸台404固定设置在基板401上，所述基板401是由碳素钢或高强度钢制成，所述覆板402是由高强度钢或耐磨钢制成，所述弧形板4与所述上轧辊2相对设置，所述弧形板4与上轧辊2相互配合完成对板带的轧制，
所述弧形板装置还包括驱动组件，所述驱动组件安装在轧机机架1上，所述驱动组件包括齿轮5和传动轴6，所述齿轮5安装在所述传动轴6上，所述齿条403与齿轮5啮合连接，所述传动轴6通过轴承安装在所述轧机机架1上，所述上轧辊2与所述传动轴6分别连接一个动力装置，在所述传动轴6的左右两侧对称设置有若干支撑轴7，所述支撑轴7与轧机机架1滑动配合，在所述传动轴6与支撑轴7上均设置有与所述支撑凸台404对应的支撑轴承8，在所述支撑轴7两端的下方均设置有高度调节机构，用于调节支撑轴7的高度，所述高度调节机构包括垫块9、压上螺丝10、涡轮11、蜗杆12和调节轮13，所述调节轮13与所述蜗杆12配合连接，所述涡轮11与所述蜗杆12配合，所述压上螺丝10与所述涡轮11通过花键连接，所述压上螺丝10与所述轧机机架1通过螺纹副配合，所述垫块9放置在所述压上螺丝10与所述支撑轴7之间；通过转动所述调节轮13，带动所述蜗杆12转动，进而带动所述涡轮11转动，所述涡轮11带动所述压上螺丝10转动，所述压上螺丝10沿着螺纹转动实现上升或下降，进而实现所述支撑轴7的高度调节，在所述轧机机架1上设置有刻度尺22，以便于高度调节机构的精准调节；
在所述轧机机架1的出口侧和入口侧均设置有稳定装置，用于在轧制过程中稳定所述弧形板4，所述稳定装置包括稳定机架14、上压辊15、下压辊16、上压辊轴承座17、下压辊轴承座18和调节液压缸19，所述上压辊15和所述下压辊16分别安装在所述上压辊轴承座17和下压辊轴承座18上，所述上压辊轴承座17和下压辊轴承座18与所述稳定机架14滑动配合，在所述上压辊轴承座17的上方和下压辊轴承座18的下方均设置有调节液压缸19，所述调节液压缸19的缸体安装在稳定机架14上，所述调节液压缸19的活塞杆与相对应的上压辊轴承座17或下压辊轴承座18连接，所述上压辊15与下压辊16的高度与间隙可以通过所述调节液压缸19活塞杆的伸缩进行调整，进而自适应于不同半径以及厚度的所述弧形板4。
一种板材轧制方法，包括以下步骤：
步骤1、根据工艺要求，选取合适半径的弧形板4，调节高度调节机构使其与弧形板4半径相适应；
步骤2、在弧形板4上涂抹润滑油或隔离剂,并根据工艺要求调整上轧辊2与弧形板4的转速；
步骤3、根据轧件初始厚度和压下量，调节所述上轧辊2的高度，从而实现上轧辊2与弧形板4间隙的调节；
步骤4、驱动上轧辊2转动，当上轧辊2转速稳定后，通过驱动组件带动所述弧形板4绕其回转中心转动，从而使得轧件顺利地进入轧制区进行轧制。
上述实施例中高度调节机构还可以为齿轮齿条驱动机构、液压缸驱动结构或直线电机驱动结构。
以上显示和描述了本发明的主要特征和优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种超大直径比异步轧机，其特征在于：包括轧机机架(1)、压下装置(20)、平衡装置(21)、上辊系和弧形板装置；
所述压下装置(20)包括两个压下液压缸(2001)；
所述平衡装置(21)包括下平衡梁(2101)、平衡拉杆(2102)、上平衡梁(2103)、平衡液压缸(2104)和连接架(2105)，两个平衡梁拉杆(2102)分别与上平衡梁(2103)和下平衡梁(2101)用销钉连接，平衡液压缸(2104)通过连接架(2105)安装在轧机机架(1)上，连接架(2105)两端设有导向套，可以使得平衡拉杆(2102)保持竖直状态，平衡液压缸(2104)通过对上平衡梁(2103)施加一个向上的力，通过平衡拉杆(2102)把力传给下平衡梁(2101)；
所述上辊系包括上轧辊(2)和两个上轧辊轴承座(3)，两个所述上轧辊轴承座(3)安装在轧机机架(1)上，所述上轧辊(2)的两端分别安装两个上轧辊轴承座(3)内，所述压下装置(20)中的两个压下液压缸(2001)通过球面垫块(23)分别作用于两个上轧辊轴承座(3)的上表面，所述平衡装置(21)中的下平衡梁(2101)与两个上轧辊轴承座(3)连接；
所述弧形板装置包括弧形板(4)，所述弧形板(4)与所述上轧辊(2)相对设置，所述弧形板(4)与上轧辊(2)相互配合完成对板带的轧制。
2.根据权利要求1所述的一种超大直径比异步轧机，其特征在于：所述弧形板装置还包括驱动组件，所述驱动组件安装在轧机机架(1)上，用于驱动弧形板(4)往复运动。
3.根据权利要求2所述的一种超大直径比异步轧机，其特征在于：所述驱动组件包括齿轮(5)和传动轴(6)，所述齿轮(5)安装在所述传动轴(6)上，所述传动轴(6)通过轴承安装在所述轧机机架(1)上；所述弧形板(4)包括基板(401)、覆板(402)和齿条(403)，所述基板(401)与所述覆板(402)层叠设置并可拆卸连接，所述齿条(403)与所述基板(401)焊接或制成整体，所述齿条(403)与齿轮(5)啮合连接；所述基板(401)是由碳素钢或高强度钢制成，所述覆板(402)是由高强度钢或耐磨钢制成。
4.根据权利要求3所述的一种超大直径比异步轧机，其特征在于：在所述传动轴(6)的左右两侧对称设置有若干支撑轴(7)，所述支撑轴(7)与轧机机架(1)滑动配合，在所述支撑轴(7)两端的下方均设置有高度调节机构，用于调节支撑轴(7)的高度，所述高度调节机构安装在轧机机架(1)上，在所述齿条(403)的两侧对称设置有支撑凸台(404)，所述支撑凸台(404)固定设置在基板(401)上，在所述传动轴(6)与支撑轴(7)上均设置有与所述支撑凸台(404)对应的支撑轴承(8)。
5.根据权利要求4所述的一种超大直径比异步轧机，其特征在于：所述高度调节机构包括垫块(9)、压上螺丝(10)、涡轮(11)、蜗杆(12)和调节轮(13)，所述调节轮(13)与所述蜗杆(12)配合连接，所述涡轮(11)与所述蜗杆(12)配合，所述压上螺丝(10)与所述涡轮(11)通过花键连接，所述压上螺丝(10)与所述轧机机架(1)通过螺纹副配合，所述垫块(9)放置在所述压上螺丝(10)与所述支撑轴(7)之间；通过转动所述调节轮(13)，带动所述蜗杆(12)转动，进而带动所述涡轮(11)转动，所述涡轮(11)带动所述压上螺丝(10)转动，所述压上螺丝(10)沿着螺纹转动实现上升或下降，进而实现所述支撑轴(7)的高度调节。
6.根据权利要求1所述的一种超大直径比异步轧机，其特征在于：在所述轧机机架(1)的出口侧和入口侧均设置有稳定装置，用于在轧制过程中稳定所述弧形板(4)，所述稳定装置包括稳定机架(14)、上压辊(15)、下压辊(16)、上压辊轴承座(17)、下压辊轴承座(18)和调节液压缸(19)，所述上压辊(15)和所述下压辊(16)分别安装在所述上压辊轴承座(17)和下压辊轴承座(18)上，所述上压辊轴承座(17)和下压辊轴承座(18)与所述稳定机架(14)滑动配合，在所述上压辊轴承座(17)的上方和下压辊轴承座(18)的下方均设置有调节液压缸(19)，所述调节液压缸(19)的缸体安装在稳定机架(14)上，所述调节液压缸(19)的活塞杆与相对应的上压辊轴承座(17)或下压辊轴承座(18)连接，所述上压辊(15)与下压辊(16)的高度与间隙可以通过所述调节液压缸(19)活塞杆的伸缩进行调整，进而自适应于不同半径以及厚度的所述弧形板(4)。
7.根据权利要求4所述的一种超大直径比异步轧机，其特征在于：所述高度调节机构为齿轮齿条驱动机构、液压缸驱动结构或直线电机驱动结构。
8.根据权利要求3所述的一种超大直径比异步轧机，其特征在于：所述上轧辊(2)与所述传动轴(6)分别连接一个动力装置，以便于实现大异速比轧制。
9.根据权利要求1所述的一种超大直径比异步轧机，其特征在于：所述轧机机架(1)的下部宽度大于所述轧机机架(1)的上部宽度。
10.一种应用权利要求1所述超大直径比异步轧机的板材轧制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、根据工艺要求，选取合适半径的弧形板(4)，调节高度调节机构使其与弧形板(4)半径相适应；
步骤2、在弧形板(4)上涂抹润滑油或隔离剂,并根据工艺要求调整上轧辊(2)与弧形板(4)的转速；
步骤3、根据轧件初始厚度和压下量，调节所述上轧辊(2)的高度，从而实现上轧辊(2)与弧形板(4)间隙的调节；
步骤4、驱动上轧辊(2)转动，当上轧辊(2)转速稳定后，通过驱动组件带动所述弧形板(4)绕其回转中心转动，从而使得轧件顺利地进入轧制区进行轧制。
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