專利名稱：小規(guī)格圓鋼連續(xù)軋制方法及其導衛(wèi)裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及小規(guī)格圓鋼連軋軋制方法。
背景技術：
目前國內外常規(guī)小圓鋼、線棒材鋼廠軋機為多機架軋機(機架數(shù)一般大于12)，類似于6V-H(機架間距大、大輥徑、輥身長度長)的連軋機一般軋制較大規(guī)格圓鋼，采用帶單導輪D0的箱-方-橢圓-圓孔型系統(tǒng)，如圖1所示，6V-H連軋機為全平立交替布置，軋件扭轉傾向較小，并且各機架均可單獨調速，可按各道電機負荷近似相等分配延伸。但圓鋼產(chǎn)品規(guī)格范圍存在局限性，按照原設計規(guī)定，6V-H連軋設備所能軋制圓鋼的最小直徑規(guī)格為φ100mm，以前由于工藝條件等因素的限制，實際所能軋制圓鋼的直徑尺寸下限為φ110mm，φ90mm規(guī)格已超出六連軋原設計規(guī)格下限，按常規(guī)思路設計，無法保證順利軋制φ90mm圓鋼，必須對所有六機架孔型重新進行設計。常規(guī)小圓鋼、線棒材連軋軋制時，軋機間距一般在2-3米，而初軋6V-H連軋機原設計為軋制較大規(guī)格連軋坯，機架間距較大(5.5米)，且軋機原設計圓坯軋制采用單導輪系統(tǒng)，對小規(guī)格軋制存在最大的難點是機架間距大、軋件所承受扭轉力矩大，夾持力小，穩(wěn)定性差，軋件在軋機間容易產(chǎn)生倒鋼、扭轉，導致圓鋼表面產(chǎn)生耳子、折迭等缺陷，嚴重者可能會沖導衛(wèi)造成嚴重事故。
國內外一般小圓鋼軋機輥徑為500-650mm，輥身長度較短(800mm左右)，而初軋6V-H連軋機輥身長度1100至1300mm，輥徑700-800mm，軋制力矩大，軋制時軋輥彈跳大，尤其按原先設計H4孔型入口處沒有滾動導輪，使得操作調整難度增加，也不利于穩(wěn)定軋制，這與小規(guī)格圓鋼要求的高精度構成了一對矛盾，給孔型設計提出了更高的要求，孔型設計必須兼顧軋制穩(wěn)定、尺寸精度、操作調整三方面因素。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于設計一種小規(guī)格圓鋼連軋孔型系統(tǒng)，而且可以充分利用現(xiàn)有資源，把初連軋機改造成為可以生產(chǎn)各種規(guī)格圓鋼的成品軋機。
為達到上述目的，本發(fā)明的小規(guī)格圓鋼連軋軋制方法，采用箱-方-橢圓-圓-橢圓-圓型系統(tǒng)，坯料經(jīng)立輥軋機、水平軋機交替六機架連軋出成品，且，在中間圓孔型H4機架、成品圓孔型H6機架前設入口導輪。
其中，坯料連軋的總延伸率μ∑＝3.5～4.5；平均延伸率為μ＝1.2～1.3。
連軋機原料中間方斷面尺寸設計為寬度150～170mm、厚度150～170mm。
本發(fā)明采用的小規(guī)格圓鋼連軋孔型系統(tǒng)，為箱-方-橢圓-圓-橢圓-圓孔型系統(tǒng)。
其中，所述的橢圓孔V5孔型高度h＝(0.77～0.95)d，孔型寬度b＝(1.45～1.80)d，其中d為成品圓鋼直徑；圓孔型H4基圓直徑D＝(1.15～1.35)d，孔型寬度b＝(1.02～1.05)D，其中d為成品圓鋼直徑；橢圓形孔V3的尺寸為孔型高度h＝(0.78～1.05)D、孔型寬度b＝(1.24～1.53)D，其中D為圓孔型H4的基圓直徑。
軋件在圓-橢圓-圓孔型中的寬展系數(shù)β為圓孔型H4為0.4～0.5，橢圓孔型V5為0.8～1.2，圓孔型H6為0.3～0.5。
6VH連軋各機架平均減面率為15％～25％。
6VH連軋孔型采用箱-方-橢圓-圓-橢圓-圓型孔型系統(tǒng)首先，充分考慮到中間坯的外形、尺寸，來決定連軋機的粗軋孔型。從提高軋制效率，降低軋制溫度的方面考慮，采用扁箱——方箱孔型，因此在前面2個道次采用矩——方孔型系統(tǒng)，V1機架孔型為帶有直線孔型側壁的淺槽扁箱孔型，H2機架孔型為帶有直線孔型側壁及大直徑圓弧槽底的方型孔型，該延伸孔型的主要作用是令軋件延伸，同時減小軋件斷面，并為軋件正確、順利地進入精軋孔創(chuàng)造良好的條件。為了達到同樣的延伸效率，孔型形狀對所需的軋制力也有一定影響，總的影響趨勢是孔型側壁的約束力大，則消耗的軋制力能也大。H2機架方型孔槽底大直徑圓弧及30mm過渡內圓弧半徑的設計保證了軋件能夠平滑地過渡到V3橢圓孔，同時避免了軋制力過大，H2機架減面率不到20％，為6個機架中最低的一個，從而有效地避免金屬由于劇烈的不均勻變形而產(chǎn)生局部應力，為軋件穩(wěn)定進入精軋孔型提供了良好的條件。
精軋孔型設計思路為采用圓—橢圓—圓孔型系統(tǒng)。精軋孔決定圓鋼產(chǎn)品尺寸的精確性。該孔型系統(tǒng)的特點是軋件變形和冷卻均勻，易去除軋件表面的氧化鐵皮，成品表面質量較好，成品尺寸比較精確，可以從中間圓孔型軋出多種規(guī)格的圓鋼，共用性強。
橢圓孔型V3機架設計為單圓弧橢圓孔，單圓弧橢圓孔增強了軋件在孔型中的穩(wěn)定性，避免了雙半徑圓弧橢圓孔型軋制小規(guī)格圓鋼時出現(xiàn)軋件在孔型內倒鋼及不利于調整的情況，使軋件從一種斷面平滑地轉換到另一種斷面。這種單圓弧橢圓孔形狀及平滑變形特點有利于穩(wěn)定軋制，去除軋件上的氧化鐵皮，使軋件具有良好的表面質量，便于制作孔型樣板，也利于軋輥的車削加工。
橢圓孔型V5機架設計為單圓弧橢圓孔，橢圓孔V5寬展系數(shù)β為0.8～1.2，設計時考慮V5機架出口軋件面積與寬度，從而保證圓孔型機架H6咬入時接觸點穩(wěn)定性。
圓孔型H6機架是生產(chǎn)φ90mm圓鋼的成品機架，成品孔的設計合理與否，將直接決定產(chǎn)品斷面尺寸的精確性，并直接影響到產(chǎn)品的質量。本發(fā)明的圓孔型機架H6成品孔型采用由孔型兩側用切線聯(lián)結的擴張角法，圓鋼的高度尺寸h在水平機架上是通過調整成品孔的上輥或下輥來控制的，而水平方向的尺寸b主要是通過橢圓孔型V5機架橢圓孔的高度尺寸來改變。對角線方向的尺寸差則用某一軋輥的軸向移動等辦法來解決。因為軋件橫截面上、長度方向上的溫度不均勻，往往會影響到寬展的變化，在設計時充分考慮到成品孔過充滿而產(chǎn)生耳子的情況。圓鋼成品孔慣用的設計方法是雙半徑圓弧法，但該種方法存在圓鋼直徑很容易超出公差范圍及公差帶減小、操作調整范圍變窄、成品尺難以控制、工程能力指數(shù)下降等缺點。
本發(fā)明的圓孔型機架H6成品孔型設計作圖簡單，便于制作軋槽樣板；其中心張角比較小，使軋件的真圓度提高，軋制時金屬超出標準圓的部位比較少；且，增大了側壓作用，使限制軋件寬展的作用增強，更有利于控制成品寬度方向的尺寸；軋件充滿孔型時，輥縫斜線直徑仍不會超出公差范圍；可以減少因孔型磨損后在中心張角30°對應的圓周上直徑超出公差范圍的現(xiàn)象。
由于橢圓軋件在圓孔中軋制不穩(wěn)定，因此對進入圓孔的橢圓軋件必須使用經(jīng)過精確調整的滾動導衛(wèi)裝置來夾持，避免橢圓軋件在圓孔型中因不正確軋制而產(chǎn)生“耳子”。
本發(fā)明采用的小規(guī)格圓鋼連軋用導衛(wèi)裝置，包括本體、兩托架、進料導板、至少兩個導輪；其中，所述的兩托架分設于所述的本體兩側，并固定于本體底座上，其一端與本體上部相連接，另一端由連桿連接；所述的進料導板設置于兩托架間，固定于本體底座上；至少兩個導輪分別通過連接件活動設置于兩托架的外端部。
進一步，所述的導衛(wèi)裝置還設有滾動軸承，該滾動軸承設置于連接件端部。
所述的導衛(wèi)裝置還設有彈簧，該彈簧設置于連桿上。
還設有棘輪，該棘輪設于本體上，所述的托架通過銷軸與該棘輪螺紋配合。
所述的導輪為雙圓弧曲面。
本發(fā)明的有益效果是采用“箱-方-橢圓-圓-橢圓-圓孔型系統(tǒng)”的孔型配置，1.延伸系數(shù)小，孔型形狀能使軋件從一種斷面平滑地轉換到另一種斷面，從而避免金屬由于劇烈的不均勻變形而產(chǎn)生局部應力，同時避免壓下量過大，使鋼坯咬入較容易；2.在此孔型系統(tǒng)中軋出的軋件沒有尖銳的棱角，軋件冷卻均勻；3.孔型形狀及變形特點有利于去除軋件上的氧化鐵皮，使軋件具有良好的表面；4.必要時可在延伸孔型中獲得圓斷面成品從而減少換輥；5.增加圓孔型H4機架入口導輪，導輪的雙圓弧曲面既使橢圓軋件能順利進入導輪，又保證軋件與入口導輪的接觸閉合性良好，增大了側壓作用，確保橢圓軋件在圓孔型H4中軋制位置穩(wěn)定，使橢圓孔型V3、圓孔型H4機架間軋制穩(wěn)定性得到大大增強，從而為軋件順利通過以后機架孔型并軋制出小規(guī)格圓鋼創(chuàng)造了良好的條件。


圖1為現(xiàn)有技術的示意圖。
圖2為本發(fā)明孔型系統(tǒng)的示意圖。
圖3為本發(fā)明箱型孔型V1的示意圖。
圖4為本發(fā)明方型孔型H2的示意圖。
圖5為本發(fā)明橢圓孔型V3的示意圖。
圖6為本發(fā)明圓孔型H4的示意圖。
圖7為本發(fā)明橢圓孔型V5的示意圖。
圖8為本發(fā)明圓型孔型H6的示意圖。
圖9為本發(fā)明導衛(wèi)裝置的示意圖。
圖10為本發(fā)明導衛(wèi)裝置的示意圖。
圖11為本發(fā)明導衛(wèi)裝置的示意圖。
圖12為圖11的A-A剖視示意圖。
圖13為圖12的C-C剖視示意圖。
圖14為本發(fā)明導向輥的放大示意圖。
具體實施例方式
參見圖2，本發(fā)明的小規(guī)格圓鋼連軋軋制方法，采用箱V1-方H2-橢圓V3-圓H4-橢圓V5-圓型H6系統(tǒng)，坯料經(jīng)立輥軋機、水平軋機交替六機架連軋出成品；在圓孔型H4機架、成品圓孔型H6機架前設入口導輪D1、D2。
參見圖3～圖8，其所示為本發(fā)明箱V1-方H2-橢圓V3-圓H4-橢圓V5-圓型H6系統(tǒng)的孔型結構圖。
參見圖3，V1機架孔型為帶有直線孔型側壁的淺槽扁箱孔型。
參見圖4，H2機架孔型為帶有直線孔型側壁及大直徑圓弧槽底的的方形孔型，該延伸孔型的主要作用是令軋件延伸，同時減小軋件斷面，并為軋件正確、順利地進入精軋孔創(chuàng)造良好的條件。為了達到同樣的延伸效率，孔型形狀對所需的軋制力也有一定影響，總的影響趨勢是孔型側壁的約束力大，則消耗的軋制力能也大。H2機架方形孔槽底大直徑圓弧及30mm過渡內圓弧半徑的設計保證了軋件能夠平滑地過渡到V3橢圓孔，同時避免了軋制力過大，H2機架減面率為18.5，為6個機架中最低的一個，從而有效地避免金屬由于劇烈的不均勻變形而產(chǎn)生局部應力，為軋件穩(wěn)定進入精軋孔型提供了良好的條件。
參見圖5，橢圓孔型V3機架設計為單圓弧橢圓孔。橢圓圓弧半徑R3為87mm，槽口寬度為158mm，橢圓圓弧與槽口平面之間采用圓弧過渡，圓弧半徑為10mm。
如圖7所示，橢圓孔型V5機架設計為單圓弧橢圓孔，橢圓圓弧半徑R5為76mm，槽口寬度為130mm，橢圓圓弧與槽口平面之間采用圓弧過渡，圓弧半徑為8mm，橢圓孔V5寬展系數(shù)β為1.1，設計時考慮V5機架出口軋件面積與寬度，橢圓孔V5出口軋件面積為8170mm2，減面率為23.3％，從而保證圓孔型H6機架咬入時接觸點穩(wěn)定性。
如圖8所示，圓孔型H6機架是生產(chǎn)φ90mm圓鋼的成品機架，成品孔的設計合理與否，將直接決定產(chǎn)品斷面尺寸的精確性，并直接影響到產(chǎn)品的質量。圓鋼的高度尺寸h在水平機架上是通過調整成品孔的上輥或下輥來控制的，而水平方向的尺寸b主要是通過V5機架橢圓孔的高度尺寸來改變。在設計φ90mm孔型時充分考慮到成品孔過充滿而產(chǎn)生耳子的情況。圓鋼成品孔慣用的設計方法是雙半徑圓弧法，但該種方法存在圓鋼直徑很容易超出公差范圍及公差帶減小、操作調整范圍變窄、成品尺難以控制、工程能力指數(shù)下降等缺點。本發(fā)明在研究設計φ90mm孔型時，成品孔型大膽采用由孔型兩側用切線聯(lián)結的擴張角法，H6機架的孔型圖參見附圖8，該設計法具有以下5個優(yōu)點1、作圖簡單，便于制作軋槽樣板。
2、其中心張角比較小，使軋件的真圓度提高，軋制時金屬超出標準圓的部位比較少。
3、增大了側壓作用，使限制軋件寬展的作用增強，更有利于控制成品寬度方向的尺寸。
4、軋件充滿孔型時，輥縫斜線直徑仍不會超出公差范圍。
5、可以減少因孔型磨損后在中心張角20°對應的圓周上直徑超出公差范圍的現(xiàn)象。
成品圓孔型設計為孔型兩側用切線聯(lián)結的擴張角法，熱膨脹系數(shù)取1.013，該孔型的主要尺寸參數(shù)如下孔型寬度B6＝93.4mm孔型高度H6＝91.2mm擴張角α＝20°輥縫值10mm過渡圓弧半徑R6＝5mm成品圓孔型中心張角比較小(α＝20°)，使軋件的真圓度大大提高，更有利于尺寸精度的控制。為φ90mm圓鋼產(chǎn)品直徑公差控制在±1.0mm，橢圓度控制在不大于直徑公差的0.75倍提供了重要的保證。
φ90mmV1～H6孔型尺寸如表1所示表1

再請參見圖10～圖14，本發(fā)明采用的小規(guī)格圓鋼連軋用導衛(wèi)裝置，包括本體1、進料導板2、2’、兩托架3、3’、兩個導輪5、5’、棘輪4、彈簧9、滾動軸承10；其中，所述的兩托架3、3’分設于本體1兩側，固定于本體1底座101上，其一端由連接件7與本體1相固定連接，另一端由螺栓11與本體1上部102相固定連接；彈簧9設置于連接件7上；所述的進料導板2、2’設置于兩托架3、3’間，固定于底座101上；兩個導輪5、5’分別通過連接件8、8’活動設置于兩托架3、3’的外端部，導輪5、5’為雙圓弧曲面；所述的滾動軸承10設置于連接件8、8’即輪軸81’的兩端；所述的棘輪4設于本體1上，所述的托架3、3’通過銷軸6與該棘輪4螺紋配合。
綜上所述，本發(fā)明對6V-H全平立交替布置φ90mm連軋孔型進行了大膽的設計、創(chuàng)新，通過采用箱-方-橢-圓-橢-圓孔型系統(tǒng)代替原來的帶單導輪的箱-方-橢-圓孔型系統(tǒng)；同時，增加了H4機架入口導輪，即采用帶雙導輪的孔型系統(tǒng)，橢圓軋件能順利進入導輪、孔型，又保證軋件與入口導輪的接觸閉合性，增大了側壓作用，從而成功地大批量生產(chǎn)出超出六連軋原設計規(guī)格下限的φ90mm圓鋼產(chǎn)品，產(chǎn)品質量符合標準要求。
權利要求
1.小規(guī)格圓鋼連續(xù)軋制方法，采用箱-方-橢圓-圓-橢圓-圓型孔型系統(tǒng)，坯料經(jīng)立輥軋機、水平軋機交替六機架連軋出成品，且在中間圓孔型(H4)機架、成品圓孔型(H6)機架前設帶入口導輪的導衛(wèi)裝置。
2.如權利要求1所述的小規(guī)格圓鋼連續(xù)軋制方法，其特征在于，坯料連軋的總延伸率μ∑＝3.5～4.5；平均延伸率為μ＝1.2～1.3。
3.如權利要求1所述的小規(guī)格圓鋼連續(xù)軋制方法，其特征在于，橢圓孔型(V5)機架與圓型孔型(H6)機架間采用張力軋制。
4.如權利要求1所述的小規(guī)格圓鋼連續(xù)軋制方法，其特征在于，所述的坯料斷面尺寸為寬度150～170mm、厚度150～170mm。
5.小規(guī)格圓鋼連軋孔型系統(tǒng)，其特征在于，其為箱-方-橢圓-圓-橢圓-圓孔型系統(tǒng)，立-平交替排列。
6.如權利要求5所述的小規(guī)格圓鋼連軋孔型系統(tǒng)，其特征在于，各機架孔型平均減面率為15％～25％。
7.如權利要求5所述的小規(guī)格圓鋼連軋孔型系統(tǒng)，其特征在于，所述的橢圓孔型(V3)、橢圓孔型(V5)為單圓弧橢圓孔。
8.如權利要求5或7所述的小規(guī)格圓鋼連軋孔型系統(tǒng)，其特征在于，所述的橢圓孔(V5)孔型高度h＝(0.77～0.95)d，孔型寬度b＝(1.45～1.80)d，其中d為成品圓鋼直徑；圓孔型(H4)基圓直徑D＝(1.15～1.35)d，孔型寬度b＝(1.02～1.05)D，其中d為成品圓鋼直徑；橢圓形孔(V3)的尺寸為孔型高度h＝(0.78～1.05)D、孔型寬度b＝(1.24～1.53)D，其中D為圓孔型(H4)的基圓直徑。
9.如權利要求5所述的小規(guī)格圓鋼連軋孔型系統(tǒng)，其特征在于，軋件在圓-橢圓-圓孔型中的寬展系數(shù)β為圓孔型(H4)為0.4～0.5，橢圓孔型(V5)為0.8～1.2，圓孔型(H6)為0.3～0.5。
10.小規(guī)格圓鋼連軋用導衛(wèi)裝置，其特征在于，包括，本體，包括底座；兩托架，分設于所述的本體兩側，并固定于本體底座上，其一端與本體上部相連接，另一端由連桿連接；進料導板，設置于兩托架間，固定于本體底座上；至少兩個導輪，分別通過連接件活動設置于兩托架的外端部。
11.如權利要求10所述的小規(guī)格圓鋼連軋用導衛(wèi)裝置，其特征在于，還設有滾動軸承，該滾動軸承設置于連接件端部。
12.如權利要求10所述的小規(guī)格圓鋼連軋用導衛(wèi)裝置，其特征在于，還設有彈簧，該彈簧設置于連桿上。
13.如權利要求10所述的小規(guī)格圓鋼連軋用導衛(wèi)裝置，其特征在于，還設有棘輪，該棘輪設于本體上，所述的托架通過銷軸與該棘輪螺紋配合。
14.如權利要求10所述的小規(guī)格圓鋼連軋用導衛(wèi)裝置，其特征在于，所述的導輪為雙圓弧曲面。
全文摘要
小規(guī)格圓鋼連軋軋制方法，采用箱－方－橢圓－圓－橢圓－圓型系統(tǒng)，坯料經(jīng)立輥軋機、水平軋機交替六機架連軋出成品，且在中間圓孔型(H4)機架、成品圓孔型(H6)機架前設入口導輪。本發(fā)明具有如下特點孔型延伸系數(shù)小，孔型形狀使軋件從一種斷面平滑地轉換到另一種斷面，避免金屬由于劇烈的不均勻變形而產(chǎn)生局部應力；軋出的軋件沒有尖銳的棱角，軋件冷卻均勻；孔型形狀及變形特點有利于去除軋件上的氧化鐵皮，使軋件具有良好的表面；通過增加中間圓孔型(H4)機架入口導輪，確保橢圓軋件在圓孔型(H4)中軋制位置穩(wěn)定，使橢圓孔型(V3)、圓孔型(H4)機架間軋制穩(wěn)定性得到大大增強，為軋件順利通過以后機架孔型創(chuàng)造了良好的條件。
文檔編號B21B1/16GK1640567SQ200410015930
公開日2005年7月20日 申請日期2004年1月18日 優(yōu)先權日2004年1月18日
發(fā)明者徐震, 陳林 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司