CN209953489U - 一种圆棒材两辊斜轧成形装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及金属塑性成形工艺与装备技术领域，提供了一种圆棒材两辊斜轧成形装置，该装置包括2个斜轧辊、导板、进料端导料筒和出料端导料筒；2个斜轧辊交错倾斜布置，其轴线与圆棒材轴线呈相同夹角；导板固定布置在2斜轧辊之间，圆棒材在两斜轧辊间转动；进料端导料筒布置在进料侧，限制轧前圆棒材甩摆；出料端导料筒布置在出料侧，限制轧后圆棒材甩摆。两斜轧辊作同向等速回转运动，圆棒材在轧辊/圆棒材的摩擦力作用下，在两个斜轧辊和导板构成的空间内，作绕轴旋转及轴向进给运动，由大直径圆棒材斜轧成小直径圆棒材。本实用新型具有成形设备简单、成形精度高、工艺流程短、生产成本低的优点，适合于中小批量圆棒材的轧制工艺。

Description

一种圆棒材两辊斜轧成形装置

技术领域

本实用新型涉及金属塑性成形工艺与装备技术领域，特别涉及一种圆棒材两辊斜轧成形装置。

背景技术

圆棒材在国民经济中有着大量的应用，是金属塑性成形工艺与装备技术领域的重要基础原料。锻造成形工艺由于材料处于多向压应力应变状态，能提高金属内部的塑性变形，被广泛应用，但存在设备投入大、成形精度低、生产效率低等局限性，一般适合于大直径圆棒材的铸锭开坯；轧制成形利用“以轧代锻”的思路，利用多个轧辊对圆棒材精确成形，由于成材率高，精度也可满足要求，得到了很好的推广和应用，是目前棒材的主要制备工艺，主要有多机架二辊横列式、二辊连轧式和三辊连轧式、行星轧制、螺旋轧制等，但设备较为复杂，导致投入成本较高，一般投产在钢铁厂的中小直径的圆棒材大批量生产中。

针对钛合金、镁合金、复合材料等圆棒材的成形，其一般对成形工艺的产能要求不高，而更加需要成形精度高、成形性能好、成本小的成形工艺。本实用新型提出两辊斜轧棒材的工艺，仅驱动两个轧辊旋转，即可完成棒材的精确轧制，具有成形设备简单、投入成本低、成形精度高、成形性能好的优点，适合于圆棒材的中小批量成形。

实用新型内容

本实用新型的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种圆棒材两辊斜轧成形装置，通过驱动两个交错倾斜布置的斜轧辊同向同速旋转，由导板保证圆棒材在两斜轧辊间转动，由导料筒防止坯料的甩摆，在轧辊/圆棒料的摩擦力作用下，完成圆棒材自动咬入，实现圆棒材两辊斜轧。

本实用新型采用如下技术方案：

一种圆棒材两辊斜轧成形装置，包括第一斜轧辊、第二斜轧辊、导板、进料端导料筒和出料端导料筒；

所述第一斜轧辊、第二斜轧辊的几何尺寸相同，从进料端至出料端依次包括进料段、成形段、精整段和出料段；

所述第一斜轧辊、第二斜轧辊在圆棒料的轴线两侧交错倾斜布置，两轧辊的轴线与圆棒料的轴线分别相交并具有相同夹角；所述第一斜轧辊、第二斜轧辊的精整段径向中心线重合；

所述导板固定布置在所述第一斜轧辊、第二斜轧辊之间，用来保证圆棒材在两斜轧辊间转动；

所述进料端导料筒固定布置在轧辊的进料段外侧，用来限制轧前圆棒材的甩摆；

所述出料端导料筒固定布置在轧辊的出料段外侧，用来限制轧后圆棒材的甩摆；

大直径轧前圆棒材在所述第一斜轧辊、第二斜轧辊、导板共同构成的空间内被斜轧成小直径轧后圆棒材。

进一步的，所述进料段、精整段、出料段均为圆柱形状，所述成形段为圆台形状；所述进料段直径最小、入料侧面有倒角；所述精整段直径最大；所述成形段直径介于进料段直径与精整段直径之间；由进料段直径过渡到精整段直径。

进一步的，所述第一斜轧辊、第二斜轧辊的进料段、成形段均加工有用来增大摩擦力的表面特征，所述表面特征为滚花、拉毛、刻制凹痕或凹坑。

进一步的，所述导板在圆棒料侧面为单侧导板或双侧导板，导板高度H比轧后圆棒料的直径d小0.5～3mm。

进一步的，所述进料端导料筒为空心回转体，其进料侧为锥形喇叭口，其出料侧为等直径空心圆柱，内孔的直径d₂比轧前圆棒材直径D大0.5～3mm。

进一步的，所述出料端导料筒为空心回转体，其进料侧为锥形喇叭口，其出料侧为等直径空心圆柱，内孔的直径d₆比轧后圆棒材直径d大0.5～3mm。

进一步的，第一斜轧辊、第二斜轧辊、导板、进料端导料筒、出料端导料筒均安装于支撑架上。

利用本实用新型一种圆棒材两辊斜轧装置的成形方法为：

由动力驱动第一斜轧辊、第二斜轧辊作绕轧辊轴线的回转运动；圆棒材作绕自身轴线的回转运动、作从由入料端到出料端方向的轴向进给运动；在由第一斜轧辊、第二斜轧辊和导板构成的空间内，大直径轧前圆棒材被轧制成小直径轧后圆棒材。

进一步的，所述第一斜轧辊、第二斜轧辊的回转运动为同向等速运动。

进一步的，所述圆棒材的回转运动及轴向运动由第一斜轧辊/圆棒材摩擦力和第二斜轧辊/圆棒材摩擦力带动。

进一步的，所述第一斜轧辊/圆棒材摩擦力、第二斜轧辊/圆棒材摩擦力的方向分别与圆棒材的坯料轴线交错倾斜对称相交，且夹角方向相反、大小相等。

进一步的，所述圆棒材两辊斜轧为冷轧或热轧，冷轧为室温，热轧为600℃-1400℃。

进一步的，所述成形方法或者是一次性成形到小直径圆棒材的最终尺寸，或者是多道逐次成形到小直径圆棒材的最终尺寸。

本实用新型的有益效果为：

1、采用两个斜轧辊结构，设备结构简单；

2、仅需驱动两辊旋转，即可实现棒材轧制，设备动力输入方便；

3、成形方式属于局部成形，设备吨位小；

4、通过设计模具斜轧成形棒材，成形精度高；

5、工艺流程短、生产成本低，在中小批量的棒材轧制领域应用前景广阔。

附图说明

图1所示为本实用新型实施例一种圆棒材两辊斜轧成形装置的原理示意图。

图2所示为一种圆棒材两辊斜轧成形装置的入料空间位置示意图。

图3所示为一种圆棒材两辊斜轧成形装置的空间位置、圆棒材受力及运动示意图。

图4所示为第一斜轧辊结构示意图。

图中：1.第一斜轧辊；2.进料端导料筒；3.导板；4.轧前圆棒材；5.第二斜轧辊；6.轧后圆棒材；7.出料端导料筒；8.芯棒；A-A为轧辊入料段；B-B为轧辊成形段；C-C为轧辊精整段；D-D为轧辊出料段；0_y-0_y为径向轧制中心线，也为两轧辊的精整段径向中心线；0_x-0_x为轴向轧制中心线，也是圆棒材的轴线；；0₁-0₁为第一斜轧辊轴线；0₂-0₂为第二斜轧辊轴线；F₁为第一斜轧辊对圆棒材的摩擦力；F_1x为F₁的轴向分力；F_1y为F₁径向分力；F₂为第二斜轧辊对圆棒材的摩擦力；F_2x为F₂的轴向分力；F_2y为F₂的径向分力；F为圆棒料所受轴向合力，为F_1x、F_2x之和；n₀为第一轧辊、第二轧辊的转速；n为圆棒料的转速；v为圆棒料的轴向速度；D为轧前圆棒材直径；D_A为轧辊入料段直径；D_C为轧辊精整段直径；D₁₃为两轧辊的径向间距；d为轧后圆棒材直径；d₁为轧辊内孔直径；d₂为入料端导料筒内孔直径；d₆为出料端导料筒内孔直径；L为轧辊总长度；L_C为轧辊精整段长度；L_D为轧辊出料段长度；l_A为轧辊入料段倒角长度；α为轧辊倾斜角，是轧辊轴线与圆棒材轴线的夹角；β为轧辊咬入角，是轧辊成形段与入料段的夹角；γ是轧辊出料段与精整段的倒角；ε是轧辊入料段的入料侧倒角；H为导板的高度；

具体实施方式

下文将结合具体附图详细描述本实用新型具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。

如图1所示，本实用新型实施例一种圆棒材两辊斜轧成形装置，不失一般性，下文以Φ50mm的圆棒材两辊斜轧成Φ35mm圆棒材为例加以说明：

一种圆棒材两辊斜轧成形装置，包括第一斜轧辊1、第二斜轧辊5、导板3、进料端导料筒2和出料端导料筒7。

如图1、2所示，所述第一斜轧辊1、第二斜轧辊5在圆棒料的轴线0_x-0_x两侧交错倾斜布置，两轧辊的轴线0₁-0₁、0₂-0₂与圆棒料的轴线0_x-0_x相交并具有相同夹角α，α的取值为3°～7°，第一斜轧辊1精整段径向中心线0_y-0_y、第二斜轧辊5精整段径向中心线0_y-0_y与轧制径向中心线0_y-0_y三者重合，两斜轧辊1、5入料段的径向距离D₁₃为52mm，两轧辊精整段的径向距离为35mm。

如图1所示，第一斜轧辊1、第二斜轧辊5的几何尺寸相同。如图3所示，两斜轧辊1、5的最大直径为280mm、总长度L为200mm；入料段A-A为直径D_A为263mm的圆柱面，在其入料侧面上有15x15°的倒角；成形段B-B为圆台，由直径263mm过渡到280mm，与入料段的夹角β为15°；精整段C-C是直径D_C为280mm、长度L_C为20mm的圆柱体；出料段D-D为长度L_D为20mm、倒角γ为20°的圆台。在进料段A-A、成形段B-B加工有用来增大摩擦力的表面特征，可以为滚花、拉毛、刻制凹痕、凹坑等。

如图1所示，所述导板3固定布置在第一斜轧辊1、第二斜轧辊5之间，保证圆棒材在两斜轧辊间转动；导板3在圆棒料两侧面为单侧导板或双侧导板，导板3高度H比轧后圆棒料6的直径d小0.5～3mm。

如图1所示，所述进料端导料筒2固定布置在两斜轧辊1、5的进料段外侧，用来限制轧前圆棒材4的甩摆；进料端导料筒2为空心回转体，其入进料侧为锥形喇叭口，其出料侧为等直径空心圆柱，内孔的直径d₂比轧前圆棒材4直径D大0.5～3mm。

如图1所示，所述出料端导料筒7固定布置在两斜轧辊1、5的出料端段外侧，用来限制轧后圆棒材6的甩摆；出料端导料筒7为空心回转体，其入进料侧为锥形喇叭口，其出料侧为等直径空心圆柱，内孔的直径d₆比轧后圆棒材6直径d大0.5～3mm。

如图1所示，大直径轧前圆棒材4在第一斜轧辊1、第二斜轧辊5、导板3共同构成的空间内被斜轧成小直径轧后圆棒材6。

利用本实用新型一种圆棒材两辊斜轧成形装置的成形方法，不失一般性，下文以Φ50mm的大直径圆棒材两辊斜轧成Φ35mm的小直径圆棒材为例加以说明，其方法如下：

一种圆棒材两辊斜轧成形方法，利用上述的一种圆棒材两辊斜轧成形装置，如图1所示，对第一斜轧辊1、第二斜轧辊5的输入总功率为130kw，转速为72rmp的动力，驱动第一斜轧辊1、第二斜轧辊5分别绕轧辊轴线0₁-0₁、0₂-0₂作同向等速回转运动。

如图2所示，两轧辊作等速同向运动后，将加热到轧制温度(冷轧为室温，热轧为700℃-1300℃)的轧前圆棒材4端面与轧辊成形段B-B接触。

如图3所示，圆棒材4、6受到第一斜轧辊1/圆棒材摩擦力F₁、第二斜轧辊5/圆棒材摩擦力F₂的合力作用，摩擦力F₁、F₂的与圆棒材4、6的坯料轴线0_x-0_x交错对称相交，且夹角方向相反、大小相等。由进料端导料筒2、导板3及出料端导料筒7控制圆棒材4、6的径向移动及甩摆，由F₁、F₂的径向分力F_1y、F_2y带动圆棒材4、6作绕轴线0_x-0_x的回转运动，由F₁、F₂的轴向分力F_1x、F_2x带动圆棒材4、6克服轧制力、沿着轴线0_x-0_x的方向进给。如图1所示，大直径轧前圆棒材4在两个斜轧辊1、5与导板3构成的空间内，被斜轧成小直径轧后圆棒材6。

本实用新型具有成形设备简单、成形精度高、工艺流程短、生产成本低的优点，适合于中小批量圆棒材的轧制工艺。

本文虽然已经给出了本实用新型的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本实用新型精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本实用新型权利范围的限定。

Claims (7)

1.一种圆棒材两辊斜轧成形装置，其特征在于，包括第一斜轧辊、第二斜轧辊、用于保证圆棒材在两斜轧辊间转动的导板、用于限制轧前圆棒材甩摆的进料端导料筒、及用于限制轧后圆棒材甩摆的出料端导料筒；

所述第一斜轧辊、第二斜轧辊的几何尺寸相同，从进料端至出料端均依次包括进料段、成形段、精整段和出料段；

所述第一斜轧辊、第二斜轧辊在圆棒料的轴线两侧交错倾斜布置，两轧辊的轴线与圆棒料的轴线分别相交并具有相同夹角；所述第一斜轧辊、第二斜轧辊的精整段径向中心线重合；

所述导板固定布置在所述第一斜轧辊、第二斜轧辊之间；

所述进料端导料筒固定布置在轧辊的进料段外侧；所述出料端导料筒固定布置在轧辊的出料段外侧。

2.如权利要求1所述的一种圆棒材两辊斜轧成形装置，其特征在于，所述进料段、精整段、出料段均为圆柱形状，所述成形段为圆台形状；所述进料段直径最小、入料侧面有倒角；所述精整段直径最大；所述成形段直径介于进料段直径与精整段直径之间；由进料段直径过渡到精整段直径。

3.如权利要求1所述的一种圆棒材两辊斜轧成形装置，其特征在于，所述第一斜轧辊、第二斜轧辊的进料段、成形段均加工有用来增大摩擦力的表面特征，所述表面特征为滚花、拉毛、刻制凹痕或凹坑。

4.如权利要求1所述的一种圆棒材两辊斜轧成形装置，其特征在于，所述导板在圆棒料侧面为单侧导板或双侧导板，导板高度H比轧后圆棒料的直径d小0.5～3mm。

5.如权利要求1-4任一项所述的一种圆棒材两辊斜轧成形装置，其特征在于，所述进料端导料筒为空心回转体，其进料侧为锥形喇叭口，其出料侧为等直径空心圆柱，内孔的直径d₂比轧前圆棒材直径D大0.5～3mm。

6.如权利要求1-4任一项所述的一种圆棒材两辊斜轧成形装置，其特征在于，所述出料端导料筒为空心回转体，其进料侧为锥形喇叭口，其出料侧为等直径空心圆柱，内孔的直径d₆比轧后圆棒材直径d大0.5～3mm。

7.如权利要求1-4任一项所述的一种圆棒材两辊斜轧成形装置，其特征在于，第一斜轧辊、第二斜轧辊、导板、进料端导料筒、出料端导料筒均安装于支撑架上。

Images