CN210547005U - 一种降低金属材料各向异性的精加工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及金属材料轧制加工技术领域，特别涉及一种降低金属材料各向异性的精加工装置，其为二辊轧机，包括上工作辊、下工作辊、牌坊、轧件纵向位置控制器、轧件横向进给控制器、分速机和传动装置，其特征是，所述上工作辊和/或下工作辊的辊面上最少设有一段平面段或弦高小于相邻辊面的曲面段，辊面的其余部分为圆柱面，所述上工作辊和下工作辊匹配后形成有规律的大辊缝区和小辊缝区。与现有技术相比，本实用新型的优点是：使金属轧件产生沿与轧件长度方向垂直方向的变形，使轧件的宽度调整灵活，沿轧件宽度方向的变形降低了材料侧边裂纹倾向，改善了材料的各向异性，提高材料的塑性，使金属制品的质量得以大幅提升，适用范围更广。

Description

一种降低金属材料各向异性的精加工装置

技术领域

本实用新型涉及金属材料轧制加工技术领域，特别涉及一种采用横向进料纵向轧制的方式降低金属材料各向异性的精加工装置。

背景技术

金属材料轧制一般可以分为纵轧、斜轧、横轧等种类。纵轧时金属流动的方向与轧辊表面运动方向相同，例如板带、圆钢、棒材、型钢等的轧制都属于纵轧，是轧制的主要形式。横轧时金属的流动方向垂直于变形工具的运动方向，例如楔横轧等，可轧制一些变断面的轴类产品；斜轧则处于纵轧和横轧之间，变形金属的流动方向与轧辊的运动方向成一定角度，金属除了前进运动外，还绕本身轴线转动，轧件整体做螺旋前进运动，例如钢管、钢球、螺纹轧制等。

纵轧时金属变形方向不变，金属容易产生各向异性，另外产品宽度不容易控制，用大坯料轧制小断面时需要改变坯料尺寸或用立辊或立轧孔型控制轧件宽度。横轧和斜轧时轧件产生旋转运动，不适合轧制非圆断面的产品。纵轧可利用强迫宽展的方法获得较大宽度的轧件，但轧制方向没有变化，因此不能改善材料的各向异性。为了改善材料的各向异性，一般采用纵横交替可逆轧制的方法，但这种轧制方法受到轧辊宽度的限制，不能轧制较长的轧件。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种降低金属材料各向异性的精加工装置，克服现有技术的不足，利用二辊或多辊轧机轧机，使轧件从牌坊窗口的一个侧面进入机架，然后在与坯料长度垂直的方向上进行往复轧制，在轧制的间隙过程中，使轧件向另一侧的牌坊窗口方向运动并轧出，旨在使轧件在宽度方向上获得大的变形，也可以使轧件在长度方向上产生需要的周期性的变形，降低材料各向异性，使材料各个方向力学性能均匀。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

本实用新型技术方案之一：一种降低金属材料各向异性的精加工装置，其为二辊轧机，包括上工作辊、下工作辊、牌坊、轧件纵向位置控制器、轧件横向进给控制器、分速机和传动装置，所述上工作辊和/或下工作辊的辊面上最少设有一段平面段或弦高小于相邻辊面的曲面段，辊面的其余部分为圆柱面，所述上工作辊和下工作辊匹配后形成有规律的大辊缝区和小辊缝区。

所述辊面上的平面段或弦高小于相邻辊面的曲面段在辊面圆周方向上分布的数量为2、3、4、5、6个或更多，相邻平面段或曲面段之间由圆柱面相间隔。

本实用新型技术方案之二：一种降低金属材料各向异性的精加工装置，其为二辊轧机，包括上工作辊、下工作辊、牌坊、轧件纵向位置控制器、轧件横向进给控制器、分速机和传动装置，所述上工作辊和/或下工作辊的辊面圆周上设有一个或多个台阶或型槽。

多个所述二辊轧机串联成横列式轧机机组。

所述分速机为偏置传动结构，传动箱内两个从动齿轮位于两个主动齿轮的同一侧，两个从动齿轮之间的空间与轧件通过窗相贯通。

所述牌坊的窗口宽度大于轧件目标宽度的2倍。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过横向进料纵向轧制的方式，使金属轧件产生沿与轧件长度方向垂直方向的变形，使轧件产生宽度方向上的延展，使轧件的宽度调整灵活，也可以产生沿轧件长度方向的周期性变形，沿轧件宽度方向的变形降低了材料侧边裂纹倾向，并明显改善了材料的各向异性，提高材料的塑性，使金属制品的质量得以大幅提升，适用范围更广。

附图说明

图1是本实用新型实施例1结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是本实用新型实施例2结构示意图。

图4是图3的俯视图。

图5是本实用新型实施例2中分速机的轧件通过窗偏置结构示意图。

图6是本实用新型实施例3结构示意图。

图7是图6的俯视图。

图8是本实用新型小辊缝区轧制原理示意图。

图9是本实用新型大辊缝区轧制原理示意图。

图10-1至图10-3是本实用新型多种形式轧辊结构示意图（其中图10-1为六平面段轧辊组合示意图，图10-2为两平面段轧辊组合示意图，图10-3为三平面段轧辊组合示意图。

图11是本实用新型圆辊面实施例1断面结构示意图。

图12是本实用新型圆辊面实施例2断面结构示意图。

图13是本实用新型用长万向接轴的传动和轧件布置示意图。

图中：1-轧件横向进给控制器，2-导向辊，3-轧件纵向位置控制器，4-压下装置，5-上工作辊，6-轧件，7-牌坊，8-下工作辊，9-连接轴，10-放料器，11-分速机，12-飞轮，13-传动系统。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型的结构作进一步说明：

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

见图1、图2、图8和图9，是本实用新型一种降低金属材料各向异性的精加工装置实施例1结构示意图，其为二辊轧机，包括上工作辊5、下工作辊8、牌坊7、轧件纵向位置控制器3、轧件横向进给控制器1、分速机11和传动装置13，该实施例用于窄形轧件，上工作辊5和下工作辊8的辊面上设有4段平面段，辊面的其余部分为圆柱面。上工作辊5和下工作辊8匹配后能沿辊面圆周形成有规律的大辊缝区和小辊缝区。轧辊转速30rpm，轧辊直径300mm，轧辊辊面宽100mm，轧辊圆周分为4个平面段51和4个圆弧段5，其中平面段长度108mm，圆弧段长度125mm，轧辊辊面宽度上被分为2部分，每部分宽50mm。轧件6为直径8mm的线材，轧辊圆弧段形成的辊缝为3mm，平面段形成的最大辊缝23mm，轧制后轧件宽16mm。该轧制过程为，轧件6从轧件纵向位置控制器3中穿过，从牌坊7侧面进入轧机，从牌坊另外一侧经轧件纵向位置控制器3到轧件横向进给控制器1。当上工作辊5和下工作辊8的辊缝由圆弧段5组成时，轧件纵向位置控制器3推动轧件6进入辊缝进行轧制。轧件过程完成后，轧件移出轧辊中心线，此时轧辊继续旋转，当上工作辊5和下工作辊8的辊缝由平面段51组成时，轧件纵向位置控制器3拉动轧件6从位置65移动到起始位置66，同时，轧件横向进给控制器1拉动轧件沿轧辊横向前进50mm，等待进入下一个轧程的开始。轧件不断地轧制、前进，直到轧件所有长度都完成轧制。

在该实例中，轧件被轧制2次/秒，每次前进50mm，每秒轧制100mm，则1分钟轧制6米，每小时轧制360米，每小时产量102kg。采用这种方式可使轧件6在宽度方向上获得变形，使轧件宽度变大，也可以使轧件6在长度方向上产生需要的周期性的变形，降低材料各向异性，使材料各个方向力学性能均匀，提高使用性能。

见图3至图5、图8和图9，是本实用新型一种降低金属材料各向异性的精加工装置实施例2结构示意图，采用二辊轧机，包括上工作辊5、下工作辊8、牌坊7、轧件纵向位置控制器3、轧件横向进给控制器1、分速机11和传动装置13，该实施例适用于厚度和宽度都很大，不容易弯曲的轧件。轧辊转速60rpm，轧辊直径300mm，轧辊辊面宽100mm，轧辊圆周分为2个平面段51和2个圆弧段5，其中平面段长度165mm，圆弧段长度280mm，轧辊辊面宽度上被分为2部分，每部分宽50mm。轧件6为厚5mm，宽50mm的窄铜带，轧辊圆弧段形成的辊缝为4mm，平面段形成的最大辊缝53mm，轧制后轧件宽60mm。

轧件过程完成后，轧件移出轧辊中心线，此时轧辊继续旋转，当上工作辊5和下工作辊8的辊缝由平面段51组成时，轧件纵向位置控制器3拉动轧件6从位置65移动到起始位置66，同时，轧件横向进给控制器1拉动轧件沿轧辊横向前进50mm，等待进入下一个轧程的开始。轧件不断地轧制、前进，直到轧件所有长度都完成轧制。在该实例中，轧件被轧制2次/秒，每次前进50mm，每秒轧制100mm，则1分钟轧制6米，每小时轧制360米，每小时产量790kg。

在该实例中，分速机的结构如图5所示，分速机结构采用了偏置传动结构，由主动齿轮113、从动齿轮112和轧件通过窗111组成，传动箱内两个从动齿轮112位于两个主动齿轮113的同一侧，两个从动齿轮之间的空间与轧件通过窗111相贯通。该轧制过程为：轧件6从轧件通过窗111，轧件纵向位置控制器3中穿过，从牌坊7侧面进入轧机，从牌坊另外一侧经轧件纵向位置控制器3到轧件横向进给控制器1。当上工作辊5和下工作辊8的辊缝由圆弧段5组成时，轧件纵向位置控制器3推动轧件6进入辊缝进行轧制。

一般情况下，分速机的驱动轴与轧辊轴线在同一垂直面内，这样轧件很长时就与分速机的传动齿轮在空间相干扰。本实用新型把分速机的主从齿轮分离设置，并开了两个轧件通过窗，使轧件能从轧辊中心位置进入轧机，从而解决了轧件与分速机干涉的问题。

见图6、图7、图8和图9，是本实用新型一种降低金属材料各向异性的精加工装置实施例3结构示意图，采用二辊轧机，包括上工作辊5、下工作辊8、牌坊7、轧件纵向位置控制器3、轧件横向进给控制器1、分速机11和传动装置13，轧辊转速30rpm，轧辊直径300mm，轧辊辊面宽100mm，轧辊圆周分为4个平面段51和4个圆弧段5，其中平面段长度108mm，圆弧段长度125mm，轧辊辊面宽度上被分为两部分，每部分宽50mm，轧制由两架轧机组成，每个轧机轧制2个道次，共轧制4个道次。轧件6为直径8mm的线材，轧辊圆弧段形成的辊缝为1.5mm，平面段形成的最大辊缝23mm，轧制后轧件宽30mm。

该轧制过程为，轧件6从轧件纵向位置控制器3中穿过，从牌坊7侧面进入轧机，从牌坊另外一侧经轧件纵向位置控制器3到轧件横向进给控制器1。当上工作辊5和下工作辊8的辊缝由圆弧段5组成时，轧件纵向位置控制器3推动轧件6进入辊缝进行轧制。

轧件过程完成后，轧件出轧辊中心线，此时轧辊继续旋转，当上工作辊5和下工作辊8的辊缝由平面段51组成时，轧件纵向位置控制器3拉动轧件6从位置65移动到起始位置66，同时，轧件横向进给控制器1拉动轧件沿轧辊横向前进50mm，等待进入下一个轧程的开始。轧件不断地轧制、前进，直到轧件所有长度都完成轧制。在该实例中，轧件被轧制2次/秒，每次前进50mm，每秒轧制100mm，则1分钟轧制6米，每小时轧制360米，每小时产量102kg。

见图10-1为轧制较宽坯料时，轧辊上设有6个平面段，可以对坯料进行局部轧制；图10-2为仅传动上工作辊带有两个平面段，其中下辊可以是完整的圆柱体；图10-3的轧辊上设有三个平面段。本实用新型相邻平面段之间由圆柱面相间隔，上工作辊5和下工作辊8匹配后沿辊面圆周上均能形成有规律的大辊缝区和小辊缝区。

见图11至图12，本实用新型上工作辊5和下工作辊8为圆柱辊时，辊面圆周上也可设有一个或多个台阶或型槽，这样也可以在上工作辊5和下工作辊8匹配后沿辊面轴向形成有规律的大辊缝区和小辊缝区，咬入轧件和轧件方向换向的作用。

见图13，是本实用新型用长万向接轴的传动和轧件布置示意图，这样传动设备就会偏离轧制线，避免出现轧件与设备之间的空间干扰，使轧件的轧制过程不受影响。

当轧制较宽的轧件时可采用改变电机转动方向的方式，使用两个完整的圆辊，此时牌坊的窗口要大于轧件宽度的2倍。当需要更多道次轧制时，也可以在现有轧机基础上，多个二辊轧机串联成横列式轧机机组。本实用新型也适用于二辊轧机、4辊轧机或多辊轧机。

以上实施例仅是为详细说明本实用新型的目的、技术方案和有益效果而选取的具体实例，但不应该限制本实用新型的保护范围，凡在不违背本实用新型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，均应落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种降低金属材料各向异性的精加工装置，其为二辊轧机，包括上工作辊、下工作辊、牌坊、轧件纵向位置控制器、轧件横向进给控制器、分速机和传动装置，其特征在于，所述上工作辊和/或下工作辊的辊面上最少设有一段平面段或弦高小于相邻辊面的曲面段，辊面的其余部分为圆柱面，所述上工作辊和下工作辊匹配后形成有规律的大辊缝区和小辊缝区。

2.根据权利要求1所述的一种降低金属材料各向异性的精加工装置，其特征在于，所述辊面上的平面段或弦高小于相邻辊面的曲面段在辊面圆周方向上分布的数量为2、3、4、5、6个或更多，相邻平面段或曲面段之间由圆柱面相间隔。

3.一种降低金属材料各向异性的精加工装置，其为二辊轧机，包括上工作辊、下工作辊、牌坊、轧件纵向位置控制器、轧件横向进给控制器、分速机和传动装置，其特征在于，所述上工作辊和/或下工作辊的辊面圆周上设有一个或多个台阶或型槽。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种降低金属材料各向异性的精加工装置，其特征在于，多个所述二辊轧机串联成横列式轧机机组。

5.根据权利要求1或3所述的一种降低金属材料各向异性的精加工装置，其特征在于，所述分速机为偏置传动结构，传动箱内两个从动齿轮位于两个主动齿轮的同一侧，两个从动齿轮之间的空间与轧件通过窗相贯通。

6.根据权利要求1或3所述的一种降低金属材料各向异性的精加工装置，其特征在于，所述牌坊的窗口宽度大于轧件目标宽度的2倍。

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