CN220461724U - 一种热轧无缝钢管减径机分段后的轧辊结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种热轧无缝钢管减径机分段后的轧辊结构，包括辊环、轴套和定位环，辊环套在轴套上，定位环套在轴套上且从侧面固定辊环，轴套的宽度和内孔尺寸与机架匹配，辊环通过轴套安装到机架上。辊环与轴套过盈配合装配，辊环位于轴套中间。定位环有两个，分别位于辊环两侧，沿轴向从两侧向中间固定辊环。初车孔型尺寸下轧辊最小辊宽和最大轧辊轴孔直径，显然不满足与机组机架的组装。机组的机架尺寸通常是固定的，且要按照最大轧辊尺寸进行匹配，利用轴套和定位环，使初车孔型尺寸下轧辊与原有机架顺利组装，轴套和定位环可以重复使用，不会造成浪费。

Description

一种热轧无缝钢管减径机分段后的轧辊结构

技术领域

本实用新型涉及减径机分段设计的轧辊结构。

背景技术

在热轧无缝钢管生产的各主要工序中，定（减）径工序是指热态荒管（热轧过程产品）在经过多个定（减）径机孔型连续轧制后，获得最终成品钢管外径尺寸的钢管热轧变形工序。该工序通过多个定（减）径机机架的空心连轧来实现对钢管的热轧变形，每个定（减）径机机架都装配有两个或多个定（减）径机轧辊（目前最常见的是每个机架装配三个轧辊，即三辊定（减）径机，本申请以三辊定（减）机为例说明，但同样适用于其他二辊或多辊定（减）径机。

为了满足轧制工艺，根据设计的定（减）径孔型中的最大孔型，确定相应的轧辊名义直径和轧辊辊宽，而当轧辊名义直径和辊宽确定后，该机组的定（减）径机机架均按此装配相同辊宽的轧辊，装配的轧辊的初车孔型尺寸需要满足加工最小孔型尺寸r要求，即最小初车孔型尺寸R+β=r，β为加工余量，孔型尺寸的含义是指孔型半径。

如图1所示为三辊定（减）径机轧辊的组合图。

三辊定（减）径机孔型的加工及要求

管定（减）径机的轧制孔型准备是首先通过孔型车床加工出孔型，当该孔型投入生产，轧制一定数量钢管后，由于轧辊辊面磨损，孔型尺寸精度超差，此时机架必须下线，下线的机架再利用孔型车床在现有轧辊孔型的基础上加工出比原孔型大的新的孔型，然后继续轧制钢管，如此循环，直至轧辊报废。在生产过程中，定（减）径机轧辊报废的主要原因有两个，一是已经加工到本机组定（减）径机设计的最大孔型，轧辊无法再使用；二是轧辊孔型表面硬度不符合轧制工艺要求而报废。定（减）径机轧辊通常采用无限冷硬球墨铸铁离心浇铸而成，再通过热处理获得较好的综合机械性能及表面硬度，但由于轧辊的调质硬度不可避免的自外至内存在硬度下降梯度，因此，当轧辊加工到一定深度后，新的孔型辊面硬度可能不符合轧制工艺要求的硬度。

假设初始孔型（孔型半径为r，mm）表面硬度为Br（HB），轧辊硬度下降梯度为Δ（HB/mm），经过多次加工后的最大孔型（孔型半径为R）表面硬度为BR（HB），轧制工艺要求最低孔型表面硬度为B0（HB），为保证辊面质量防止剥落且方便加工要求表面硬度最高为B1

即：需要所加工的实际孔型的辊面硬度要满足大于B0、且小于B1。

即B0≤BR≤ B1

当B0与B1之间差值越小时，在保证轧辊孔型面耐磨性、提高辊面光洁度高，增加孔型过钢量，从而降低轧辊消耗的同时；又兼顾孔型表面不易发生剥落，且易于孔型车削加工，即在保证钢管表面质量的前提下，降低孔型加工难度，缩短定（减）径机机架准备时间。

而对于理想情况：B0=B1－Δ×(R－r)

B1－B0=Δ×(R－r) ①

为保证硬度差（B1－B0）小，则需要轧辊硬度下降梯度Δ或者轧辊车削加工深度(R－r)越小越好，但轧辊硬度下降梯度Δ是由材料成分和热处理工艺决定的，只能优化，不可能无限降低；而轧辊加工深度由机组工艺和产品结构决定的，减少意味着对来料要求的提高和对产品种类的减少，故难以实现靠减少加工深度来平衡既要保证加工后辊面硬度，又方便进行孔型加工。

所以，按单一初车孔型的轧辊在经过多次加工后，孔型辊面硬度不符合轧制工艺要求，勉强使用肯定带来钢管质量问题，且在进行报废处理时，轧辊此时还存在较大的加工余量，造成轧辊的浪费。

发明内容

本实用新型针对现有轧辊加工使用现状，设计一种新的轧辊结构。

将轧制过程进行分段，每段对应设计一初车孔型的轧辊，各初车孔型尺寸的轧辊再分别适配合理的辊宽：根据初车孔型尺寸的轧辊将要加工的最大孔型，设计出该初车孔型尺寸下轧辊最小辊宽和最大轧辊轴孔直径，即不同轧制阶段轧辊的辊宽不同，在保证轧制工艺质量的前提下轧辊的辊宽的设计值尽可能小/最小，从而可以降低轧辊报废时轧辊的单重，减少轧辊的材料消耗。在此基础上，由于轧辊的辊宽变小、轴孔变大，显然无法和机架进行适应性组装，而新的轧辊结构就是保证在定（减）径机机架尺寸不动的前提下，完成轧辊与原有机架的装配。

热轧无缝钢管减径机分段后的轧辊结构：包括辊环、轴套和定位环，所述辊环套在所述轴套上，所述定位环套在轴套上且从侧面固定所述辊环，所述轴套的宽度和内孔尺寸与机架匹配，辊环通过所述轴套安装到机架上。

优选地，所述辊环与所述轴套过盈配合装配，辊环位于轴套中间。

优选地，所述定位环有两个，分别位于辊环两侧，沿轴向从两侧向中间固定所述辊环。

本申请是为了保证定（减）径机机架零部件的互换性，对机架结构不进行任何改动，辊环通过轴套和定位环与机架组装，辊环套在轴套上，定位环从侧面固定辊环，轴套的宽度和内孔尺寸与机架匹配，辊环通过轴套安装在机架上。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

针对定（减）径机组利用轧辊孔型变化实现减径轧制的生产特征，根据孔型变化对轧辊分段，即对初车孔型进行分段。（1）在满足车加工和轧制工艺的前提下，当初车轧辊报废后，在初车孔型的基础上进行车加工以获得更大孔型的轧辊继续使用，直至报废，一方面保证了分段后各段的孔型表面硬度，增加了孔型耐磨性和光洁度，有利于提升钢管的轧制质量。（2）初车孔型分段后，按分段设计出该初车孔型尺寸下轧辊最小辊宽B1和最大轧辊轴孔直径Φ，实现轻量化，可显著减小轧辊报废时轧辊单重。

初车孔型尺寸下轧辊最小辊宽和最大轧辊轴孔直径，显然不满足与机组机架的组装。机组的机架尺寸通常是固定的，且要按照最大轧辊尺寸进行匹配，利用轴套和定位环，使初车孔型尺寸下轧辊与原有机架顺利组装，轴套和定位环可以重复使用，不会造成浪费。

附图说明

图1为三辊定（减）径机轧辊的装配图；

图2为三辊定（减）径机轧辊的模型图；

图3为设计轧辊名义直径与辊宽示意图；

图4为轧辊孔型曲线变化示意图；

图5为依据轧辊初车孔型尺寸分段后轧辊初车孔型尺寸R1的轧辊示意图；

图6为依据轧辊初车孔型尺寸分段后轧辊初车孔型尺寸R2的轧辊示意图；

图7为依据轧辊初车孔型尺寸分段后初车孔型为R1的轧辊装配示意图；

图8为初车孔型为R2的普通轧辊示意图；

图9为同一定（减）径机机架采分段后初车孔型为R1的轧辊的孔型组装图；

图中1、1#轧辊 2、2#轧辊 3、3#轧辊 4、孔型 5、最大孔型曲线 6、最小孔型曲线7、辊环 8、定位套一9、轴套 10、定位套二。

实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。本实施例中的文字描述是与附图对应的，涉及方位的描述也是基于附图的描述，不应理解为是对本实用新型保护范围的限制。

本申请实施例的热轧无缝钢管定（减）径轧辊选配方案，是根据孔型需要，灵活选择合适的轧辊辊宽，并依据辊宽分段适配不同的初车孔型尺寸，可以提升轧辊耐磨性，降低轧辊消耗，还可以提高轧辊轧制质量，因而在节约钢管制造成本的同时提升钢管的轧制质量。

本实施例以三辊定（减）机为例进行详细说明：

一、三辊定（减）径机轧辊名义直径与轧辊辊宽的确定

当定（减）径机工艺参数（包括孔型系列、来料最大、最小尺寸、钢管最大、最小尺寸等）确定后，据此设定定（减）径机轧辊尺寸即轧辊名义直径和轧辊辊宽；并根据轧辊尺寸设计制造三辊定（减）径机机架

如图3所示，三辊定（减）径机轧辊名义直径与辊宽设计依据如下：

根据本机组的定（减）径机孔型中设计的最大孔型半径Rmax，保证轧辊在轧制过程中不被损坏，轧辊不被损坏的强度包括辊环强度和辊边强度。而辊环强度和辊边强度分别由辊环厚度和辊边厚度决定。（从机械结构设计考虑，忽略辊宽对辊环厚度设计的影响）

δ1（辊环厚度）=(φmin-φd)/2

=φG/2-Rmax-φd/2

δ2（辊边厚度）=(B-b)/2

可见

A、轧辊最小名义直径φG大小决定辊环强度；

B、轧辊最小辊宽B决定辊边强度。

二、钢管定（减）径机的轧制孔型准备是首先通过孔型车床加工出孔型，当该孔型投入生产，轧制一定数量钢管后，由于轧辊辊面磨损，孔型尺寸精度超差，此时机架必须下线，下线的机架再利用孔型车床加工出比原孔型大的新的孔型，然后继续轧制钢管，如此循环，直至轧辊报废。如图4所示，为轧辊孔型曲线变化示意图。

如果按一种初车孔型的轧辊在经过多次加工后，孔型辊面硬度不符合轧制工艺要求，勉强使用肯定带来钢管质量问题，且在进行报废处理时，轧辊此时还存在较大的加工余量，造成轧辊的浪费。本实施例设计多段初车孔型尺寸的轧辊选配方案，分别适配合理的辊宽，保证工艺质量的前提下减少轧辊的材料消耗。

2.1 轧辊初车孔型尺寸的确定

根据本机组定（减）径机机组最小和最大孔型尺寸差（R－r）和轧辊实际轧辊硬度下降梯度△（HB/mm），以及合适的最大孔型表面硬度Bmax、轧制工艺允许的孔型表面最小硬度Bmin。

分别计算：

①计算不同初车孔型尺寸数量：

M=（R－r）×△/（Bmax－Bmin）（取整数）

说明：根据国内外现有定（减）径机机组设计的孔型特点来看，一般M的取值为2，即初车孔型尺寸一般选择两种。

②选择合适的初车孔型值

最小初车孔型尺寸为R1=r－β

另一初车孔型尺寸为R2=r+（R－r）/2±θ

式中R1、R2分别为初车孔型半径，β为孔型加工余量，r最小孔型半径，R最大孔型半径。

说明：确定R2时，应该同时综合考虑本定（减）径机机组产品组距和孔型分布情况进行优化选择θ。θ的确定方式/原则：由于成品钢管外径尺寸值有相应的国标或者行业标准，θ的确定是依据生产的成品钢管符合标准要求的外径值而对初车孔型大小进行修正，保证初车孔型最大限度的满足生产需要且不造成轧辊浪费。

2.2 根据轧辊初车孔型尺寸分段后的可车最大孔型尺寸，确定轧辊辊宽及轧辊轴孔尺寸

由于定（减）径机轧辊辊宽和轧辊轴孔尺寸是根据本机组最大孔型尺寸来确定的，因此初车轧辊孔型半径为R2时的辊宽和轧辊轴孔尺寸即根据级机组最大孔型尺寸来设计，无需另外修改设计，如图4所示。

参照第一部分，设计当初车孔型半径为R1时的轧辊辊宽及轧辊轴孔尺寸，如图5所示。

在保证定（减）径机机架零部件的互换性，对机架结构不进行任何改动的前提下，通过轧辊强度校核计算，根据轧辊初车孔型尺寸R1的轧辊将要加工的最大孔型R1max，设计出该初车孔型尺寸下轧辊最小辊宽B1和最大轧辊轴孔直径Φ（轧辊轴孔）。依据相关轮廓尺寸，设计相应的可多次重复利用的轴套9和定位环，保证在定（减）径机机架原零部件无需任何修改的情况下，完成轧辊与机架的装配，且符合相关要求。

分段后的轧辊结构，辊环与轴套、定位环的装配结构如图6所示。

轴套9与辊环7为过盈配合装配；轴套9的宽度与原设计轧辊宽度相同，是根据本机组最大孔型尺寸来设计的，与机架匹配；轴套9的内孔Φ轴与原设计轧辊内孔尺寸相同；辊环7利用两侧的定位环一8、定位环二10保证辊环轴向定位准确。

初车孔型分段保证了孔型面硬度，增加了孔型耐磨性和光洁度，有利于提升钢管实物质量。

初车孔型分段后，按分段设计轧辊辊宽，由于轴套及定位环可以重复使用，减少了轧辊报废时轧辊单重，减少了轧辊浪费。

本申请已经在现场获得应用，效果理想。

综上所述，本申请对现有的许多定（减）径机组进行改造，将在提高钢管质量、减少轧辊消耗方面具有非常重要的推广价值。

除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种热轧无缝钢管减径机分段后的轧辊结构，其特征在于：包括辊环、轴套和定位环，所述辊环套在所述轴套上，所述定位环套在轴套上且从侧面固定所述辊环，所述轴套的宽度和内孔尺寸与机架匹配，辊环通过所述轴套安装到机架上。

2.根据权利要求1所述的热轧无缝钢管减径机分段后的轧辊结构，其特征在于：所述辊环与所述轴套过盈配合装配，辊环位于轴套中间。

3.根据权利要求1所述的热轧无缝钢管减径机分段后的轧辊结构，其特征在于：所述定位环有两个，分别位于辊环两侧，沿轴向从两侧向中间固定所述辊环。