CN1986089A - 四辊轧机轧制周期型钢的水平轧制设备及工艺方法 - Google Patents

Abstract

一种四辊轧机水平轧制周期型钢的水平轧制设备及工艺方法，具有左右对称的两个花边立轧辊(11、12)和上、下水平轧辊(9、10)共同组成的一个孔型结构；其左、右花边立轧辊(11、12)是由两个完全相同的实心圆柱回转体构成，该圆柱回转体外表面上周期性分布着尺寸相同的、长条形的凸起和凹陷；其上水平轧辊(9)为一水平放置的圆柱平轧辊；其下水平轧辊(10)的表面为一山字型，该形状与设计的轧件(13)形状相吻合，中间的凸起部分等于轧件的腿高(14)，外缘设有护边(15)，轧制时上道来料的水平面向上放置通过轧辊。该工艺具有操作方便，省力、省时，生产效率高，且产品质量稳定，可靠。

Description

四辊轧机轧制周期型钢的水平轧制设备及工艺方法

技术领域：

本发明涉及机械制造行业、金属热加工辊压制造技术领域，一种矿用金属顶梁构件的四辊轧机轧制周期型钢的水平轧制设备及工艺方法。

背景技术：

周期型钢俗称花边型钢，它是在型钢对称的两肩部辊压轧制出有周期变化的、尺寸相同的凸起和凹陷，俗称花边。周期型钢是制造各种矿用金属顶梁梁身的主要材料，金属顶梁与支柱相配合共同完成对采矿工作顶面的支撑和保护。周期型钢是金属顶梁的受力件，它的强度和制造精度直接影响到支架的操作和使用，因而它是矿道安全的重要保障。

目前周期型钢有周期扁钢、7#П型钢和8#П型钢。8#П型钢除了两腿高度短和腰部中间薄外其它和7#П型钢的尺寸完全相同，其用途和7#П型钢一样，但用量较小。周期扁钢是制造DJA型鉸接顶梁梁身的主要材料，7#П型钢是制造DJB型鉸接顶梁梁身的主要材料，DJB型鉸接顶梁与DJA型鉸接顶梁相比少两条焊缝，减少了加工难度而且增加了自身的强度，并且一部分零件又与DJA型鉸接顶梁通用，适合大批量生产，这种产品已被广泛使用。

目前国内生产周期型钢的工艺是立轧，它是用一般水平轧辊，中间夹有花边轧辊，再加上使用导辊及辅助导卫装置，使轧件侧立通过轧制而成。该工艺落后，操作困难，劳动强度大，费工、费时、费材料且产品质量不稳定。

发明内容：

为了克服现有立式轧制周期型钢的缺陷，本发明的目的在于推出一种四辊轧机轧制周期型钢的水平轧制设备及工艺方法，该工艺方法较前立轧工艺有操作方便，省力、省时，生产效率高，且产品质量稳定可靠的优越性。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

四辊轧机水平轧制周期型钢的生产设备，具有左右对称的两个花边立轧辊和上、下水平轧辊共同组成的一个孔型结构；；左、右花边立轧辊是由两个完全相同的实心圆柱回转体构成，该圆柱回转体外表面上周期性分布着尺寸相同的、长条形的凸起和凹陷；其上水平轧辊为一水平放置的圆柱平轧辊；其下水平轧辊的表面为一山字型，该形状与设计的轧件形状相吻合，中间的凸起部分等于轧件的腿高，外缘设有护边，轧制时上道来料的水平面向上放置通过轧辊。

一种四辊轧机轧制周期型钢的水平轧制工艺方法步骤：

1)、将材质为20MnV或27SiMn的120mm²或150mm²方钢坯料，按工艺要求下料成2.5-2.8m的定尺。

2)、下料后的坯料进入加热炉，加热到1150℃-1200℃开始轧制。

3)、坯料经过12个道次的往复轧制后，水平进入轧制周期型钢道次，轧制出周期花边形状，其轧制力为20吨、轧制力矩为2吨·米。

4)、具有周期花边形状的轧件经过最后道次的平整、延伸，使周期型钢的各部分尺寸都符合工艺要求，终扎温度850-900℃。

5)、按供货定尺要求或按图纸尺寸要求下料入库。

该四辊轧机水平轧制周期型钢工艺要求：

1)、上、下水平轧辊的外圆辊面完全保持平行，两个立轧辊的外圆辊面完全保持平行，轧件的宽大平面水平放置时中心线的两边保持对称，轧制时的重力完全平衡。

2)、本工艺在设计时各轧辊的线速度和轧件的进给速度基本相同，轧制时轧件和轧辊的各接触部分的相对位移大多数是滚动，只允许少部分为滑动。

3)、本工艺在轧机设计时四个轧辊在方向都有足够的空间布置轧辊的轴、轴承和支撑，其功能完全满足轧制力和轧制力矩的要求。

4)、本工艺在轧机设计时保证了轧辊耐磨性和换辊时的可操作性。

由于采用了上述技术方案，本发明与侧立轧制工艺比较有显著效果；

1)、侧立轧制工艺是把普通轧机的水平轧辊改成左轧辊、花边轧辊、右轧辊三部分穿在同一心轴上，再加上使用导轮及辅助导卫装置加以扶正即可，其工艺比较简单，一次投资较少。但是由于轧件在侧立放置时，左右不对称，产生重力不平衡加上尺寸是随着前面工序轧辊的磨损情况和轧制过程中轧件的温度变化而变化，所以导轮及辅助导卫装置与轧件之间必须有一定间隙，这样一来就不能保证轧件进入轧机时不倾斜，轧出的周期花边尺寸就会波动，使产品质量不稳定。采用水平轧制的方法轧件的宽大平面水平放置时中心线的两边是对称的，能够达到重力平衡，这样不论轧件在轨道上水平进入，还是在轧辊中轧制都比立轧平稳得多，从而使产品的质量和产量能得到保证。

2)、由于侧立轧制采用的导卫装置使得轧件不能过长，因为轧件越长，离轧机就越远，导卫装置就越不好扶正。而轧件越短，切头就越多，这样既影响产量又影响成材率，采用水平轧制轧件平稳进入，不用扶正，切头就少，产量和成材率高。

3)、侧立轧制花边这道工序基本上都在φ400普通轧机上进行，其中扶正装置的导板或导轮所在的空间很小，大约在150mm左右、如用导板扶正，轧件与导板之间的相对位移全部为滑动摩擦，这样导板摩损快、更换次数多，从而影响产品的质量和产量。如用导轮；则在那样小的空间内布置导轮的支撑、支板、轴承、轴等，它们的尺寸就要受到限制，其刚性和强度必然不能满足轧制的要求(轧制力约为二十吨，轧制力矩约二吨·米)，构件易损坏，这样也会影响到质量和产量。水平轧制时，四个轧辊在四个方向都有足够空间布置轧辊的轴、调整对称装置、轴承和支撑，使其功能完全能满足轧制力和轧制力矩的要求，并且轧机在轧制中性能稳定可靠，能保证产品的质量和产量。

4)、侧立轧制周期型钢，由于轧件和轧辊接触处的辊径都不相同，线速度也就不同，而轧件的线速度等于轧制线处的速度，所以轧件的多数表面与轧辊的接触都是滑动摩擦。这样就加速了轧辊和导轮的磨损，而轧件的表面质量也较差。由于水平轧制工艺在轧机设计时保证了各轧辊的线速度和轧件的线速度基本相同，故使轧件和各轧辊接触部分的相对位移大多数为滚动摩擦，只有少部分为滑动摩擦，各轧辊与轧件相对滑动的部分磨损很少，这样同样一个孔型就要比立轧工艺轧得多，从而既节省了成本又保证了质量。5)、周期型钢的材料为20MnVK和27SiMn，其强度和硬度都较高。而立轧工艺该道次只配了一个孔型，轧制不了多少吨轧辊就会磨损，这就需要更换周期花边轧辊和其它轧辊，由于左右轧辊和周期花边轧辊是用过盈配合装在一个心轴上，装拆较麻烦，并且装上轧机后还要通过试轧来调整上下周期花边轧辊，周期花边的对称性才能达到产品的质量要求，这样费时、费工、浪费材料又影响产量。水平轧制工艺在本工序中轧制周期型钢的周期花边部分只有8mm厚，只占花边立轧辊辊面的很少一段，这样在轧制过程中立轧辊与周期花边接触的一段磨损到该更换的时候，只要调整上、下水平辊和导卫装置使轧件升高或降低，轧件又能在花边立轧辊辊面新的一段进行轧制，而轧辊不需要更换，直到经过多次调整使用，花边立轧辊辊面全部磨损后，再更换新的立轧辊。这样一个轧辊就能轧制数千吨以上的产品，省去了大量时间，并降低了劳动强度，从而保证了产品的质量和产量。

6)、立轧工艺为了轧辊磨损后可以重复车削，多次使用，除花边轧辊外，其余各轧辊以及导轮与轧件接触的侧部均有一定的斜度，如果是直边磨损后就无法修复了。例如，与轧件大表面相接触的两个左轧辊的侧部斜度，但这就造成了一个由两个侧部斜度和轧件大表面合围而成的空间，在轧制时，轧件就容易在这个不受任何限制的空间产生凸起，这样一是造成成品道次的上水平辊磨损太快，二是造成成品道次的压量加大，相应电流也就增大，并且成品轧件的尺寸也不好控制。水平轧制工艺与普通轧机轧制工艺相比，本道工序中上下两水平辊的辊面相对平行，轧件腰部在轧制中不会凸起而是轧制得相当平整，给下道成品工序奠定了良好基础，从而保证了产品的质量和产量。

附图说明：

图1是现有立式轧制周期型钢的轧机示意图；

图2是水平轧制属期型钢的轧机示意图；

图中；1-上左轧辊；2-上周期花边轧辊；3-上左轧辊；4-轧件；5-或导轮；6-下左轧辊；7-下周期花边轧辊；8-下右轧辊；9-上水平轧辊；10-下水平轧辊；11-左花边立轧辊；12-右花边立轧辊；13-轧件；轧件腿；15-护边。

具体实施方式：

如图1、2所示：目前国内生产周期型钢的工艺是立轧，它是把普通轧机的水平轧辊改成左轧辊(1、6)、花边轧辊(2、7)、右轧辊(3、8)三部分穿在同一心轴上，再加上使用导板或导轮(5)及辅助导卫装置，使轧件(4)侧立通过轧制而成。本发明的四辊轧机水平轧制周期型钢的生产设备具有左右对称的两个花边立轧辊(11、12)和上、下水平轧辊(9、10)共同组成的一个孔型结构。其左、右花边立轧辊(11、12)是由两个完全相同的实心圆拄回转体构成，该圆拄回转体外表面上周期性分布着尺寸相同的、长条形的凸起和凹陷；其上水平轧辊(9)为一水平放置的圆拄平轧辊；其下水平轧辊(10)的表面为一山字型，该形状与设计的轧件(13)形状相吻合，中间的凸起部分等于轧件的腿离(14)，外缘设有护边(15)，轧制时上道来料的水平面向上放置通过轧辊。

该四辊轧机轧制周期型钢的水平轧制工艺步骤：

1)、将材质为20MnVK或27SiMn的120mm²或150mm²方钢坯料，按工艺要求下料成2.5-2.8m的定尺。

2)、下料后的坯料进入加热炉，加热到1150℃-1200℃开始轧制。

3)、坯料经过12个道次的往复轧制，进入轧制周期型钢道次，轧制出周期花边形状，其轧制力为20吨，轧制力矩为2吨·米。

4)、具有周期花边形状的轧件经过最后道次的平整、延伸，使周期型钢的各部分尺寸都符合工艺要求，终扎温度850-900℃。

5)、按供货定尺要求或按图纸尺寸要求下料入库。

该四辊轧机水平轧制周期型钢工艺要求：

1)、上、下水平轧辊的外圆辊面完全保持平行，两个立轧辊的外圆辊面完全保持平行，轧件的宽大平面水平放置时中心线的两边保持对称，轧制时的重力完全平衡。

2)、本工艺在设计时各轧辊的线速度和轧件的进给速度基本相同，轧制时轧件和轧辊的各接触部分的相对位移大多数是滚动，只允许少部分为滑动。

3)、本工艺在轧机设计时四个轧辊在方向都有足够的空间布置轧辊的轴、轴承和支撑，其功能完全满足轧制力和轧制力矩的要求。

4)、本工艺在轧机设计时保证了轧辊耐磨性和换辊时的可操作性。

Claims (2)

1、一种四辊轧机水平轧制周期型钢的生产设备，其特征在于：所述的加工设备，具有左右对称的两个花边立轧辊(11、12)和上、下水平轧辊(9、10)共同组成的一个孔型结构；其左、右花边立轧辊(11、12)是由两个完全相同的实心圆柱回转体构成，该圆柱回转体外表面上周期性分布着尺寸相同的、长条形的凸起和凹陷；其上水平轧辊(9)为一水平放置的圆柱平轧辊；其下水平轧辊(10)的表面为一山字型，该形状与设计的轧件(13)形状相吻合，中间的凸起部分等于轧件的腿高(14)，外缘设有护边(15)，轧制时上道米料的水平面向上放置通过轧辊。

2、一种四辊轧机轧制周期型钢的水平轧制工艺方法，其特征在于：

其轧制加工工艺步骤：

1)、将材质为20MnV或27SiMn的120mm²或150mm²方钢坯料，按工艺要求下料成2.5-2.8m的定尺；

2)、下料后的坯料进入加热炉，加热到1150℃-1200℃开始轧制；

3)、坯料经过12个道次的往复轧制，进入轧制周期型钢道次，轧制出周期花边形状，其轧制力为20吨、轧制力矩为2吨·米；

4)、具有周期花边形状的轧件经过最后道次的平整、延伸，使周期型钢的各部分尺寸都符合工艺要求，终扎温度850-900℃；

5)、按供货定尺要求或按图纸尺寸要求下料入库；

其轧制加工工艺要求：

1)、上、下水平轧辊的外圆辊面完全保持平行，两个立轧辊的外圆辊面完全保持平行，轧件的宽大平面水平放置1时中心线的两边保持对称，轧制时的重力完全平衡；

2)、本工艺在设计时各轧辊的线速度和轧件的进给速度基本相同，轧制时轧件和轧辊的各接触部分的相对位移大多数是滚动，只允许少部分为滑动；

3)、本工艺在轧机设计时四个轧辊在方向都有足够的空间布置轧辊的轴、轴承和支撑，其功能完全满足轧制力和轧制力矩的要求；

4)、本工艺在轧机设计时保证了轧辊耐磨性和换辊时的可操作性。