CN1006606B - 热轧三辊轧管机轧辊 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热轧三辊轧管机新轧辊。该辊形由减径段、减壁段、均整段、释放段、规圆段五部分组成。它不仅可根据实际需要，由理论计算公式求得相应辊形，也可在现有三辊轧管机轧辊的基础上进行改制，按照本发明新辊形设计的轧辊用于三辊轧管机组，与目前根据变送进角、抬孔喉、降低轧制速度等工艺特点设计的三辊轧管机组相比，可以减少设备投资，简化设备结构和轧制工艺过程，提高轧辊使用寿命、产品质量和轧机生产率，经济效益高。

Description

本发明提供一种热轧无缝管机的新辊形，特别是一种用于三辊轧管机的新辊形。

目前，随着钢铁、机械和军事工业日益发展，作为生产无缝管主要设备之一的三辊轧管机，日趋成熟。自从美国W.J.阿塞尔（Assel）于1932年发明阿塞尔三辊轧管机以来，其辊形（图13、14所示）一直沿用至今。该辊形由四段组成：1、减径段（又称咬入段），该段主要作用是减径和对管壁进行少量的压缩，以产生足够的曳入力将轧件咬入轧辊，该段辊形由直线构成，直线与轧制中心线间的夹角很小;2、减壁段（又称阿塞尔台肩或压缩段），该段主要起减壁作用，以得到所需要的壁厚，该段辊形由两圆弧相切构成，两圆弧切线与轧制中心线间夹角为51°，或由两圆弧与一直线相切，直线与轧辊轴线间夹角α₂和辗轧角φ之和，为该直线与轧制中心线间夹角，等于40～50°。3、美国专利US-4392369说明书中，减壁段直线与轧制中心线间夹角大约取30°。3、均整段（又称压光段），该段主要作用是使管壁厚均匀，对管壁表面质量起关键作用，该段辊形主要由直线构成，直线与轧辊轴线间的夹角等于辗轧角φ;4、规圆段（又称出口段），该段可使均整后的管子规圆，会产生少量扩径，以利于脱芯棒，该段辊形由直线构成，直线与轧制中心线间夹角一般为2～4°。现有三辊轧管机的这种辊形结构，易使轧制过程中出现尾三角轧卡现象，因此限制了该机生产范围，使之 仅用于轧制厚壁管，不能用于轧制外径与壁厚比大于12的薄壁管，由于这种辊形轴向滑移系数小，不能实现大延伸系数轧制，轧厚壁管时扩径小，抽芯棒困难，轧较薄壁管时受轧件尾三角轧卡影响，只能选用较小送进角和较低的轧辊转数。因此，辊形的这些结构缺陷，使轧辊磨损严重，不但增加壁厚公差和内螺旋道深度，影响管壁的表面质量，而且降低轧辊使用寿命和轧机生产率。特别是出现尾三角轧卡时，既影响整个轧制过程的正常进行，又易损坏设备。为此，1967年在法国研制成功的特朗斯瓦尔（Transval）三辊轧管机上，从减小送进角、增加尾端壁厚和降低轧制速度入手，利用薄壁管轧至尾部时，快速回转轧机的回转牌坊，来防止出现尾三角轧卡现象。另外，也有利用抬孔喉的方法，来控制尾三角的生成。但是，由于抬孔喉的时间难以准确控制，不易恢复孔喉原位，使轧出的管径和壁厚公差增大。利用上述办法制成的轧件，给下道工序，例如拉拨，带来很大困难，并增加产品的废品率。尽管人们不断努力设计不同的设备结构，力图在轧制过程中控制尾三角的产生，但是，只能增加使设备结构复杂化的投资，并不能从根本上解决目前三辊轧管机存在的各种缺陷，也无法满足扩大品种的生产要求。

本发明的目的是提供一种热轧三辊轧管机新辊形，该辊形不仅可简化设备结构和轧制工艺过程，而且明显减少壁厚公差和内螺旋道深度，增大延伸系数，显著提高轧辊使用寿命和轧机生产率。

本发明的目的是这样实现的：新辊形设计成五段，即减径段、减壁段、均整段、释放段、规圆段。其中减径段和规圆段采用现有三辊轧管机轧辊的相应辊形，以便简化整机结构设计。新设计成的减壁段、 均整段、释放段特点如下：减壁段主要由直线构成，该直线与轧制中心线间夹角小于40°;均整段由直线或曲线构成，当送进角大于或等于12°时可用曲线，曲线形状可利用矫直机辊形计算公式推导出。当送进角小于12°时采用直线，直线与轧辊轴线间夹角φ′一般不等于现有三辊轧管机的辗轧角φ，φ′可通过理论计算公式求得。紧接均整段设有释放段，该段主要由直线构成，直线与轧制中心线间夹角比规圆段的直线与轧制中心线间夹角大3～15°。依次将减径段、减壁段、均整段、释放段和规圆段的各段线段，通过圆弧圆滑连接组成新辊形。为使新辊形更适合实际生产的需要，可将释放段与规圆段合为一体，也可使新辊形只含减壁段、均整段、释放段中的一段或两段，其它各段采用现有三辊轧管机轧辊相应段的线段，然后将各线段通过圆弧圆滑连接。

按照本发明新辊形设计的轧辊用于三辊轧管机组，与目前根据变送进角、抬孔喉、降低轧制速度等工艺特点设计的三辊轧管机组相比，可以减少设备投资，简化设备结构和轧制工艺过程。本发明新辊形轴向滑移系数大，能增大延伸系数，可使用大送进角和较高的轧辊转数轧制，因而轧制速度快，能显著提高轧辊使用寿命和轧制生产率;可轧制外径与壁厚之比D/S≤20的薄壁管，管壁表面质量好，可明显地减少壁厚公差和内螺旋道深度;尤其能消除尾三角轧卡现象，不仅可防止设备因此而造成的损坏，而且对下一道工序，例如拉拨，特别有利，既可减少拉拨次数，增加拉拨管长度，又可提高材料的利用率和成品合格率，减少浪费，降低产品成本。利用本发明新辊形的结 构特点，改造现有三辊轧管机的辊形，也可达到简化设备结构和轧制工艺过程，提高产品质量，显著提高经济效益的目的。

以下结合附图对本发明作进一步描述：

图1是本发明一种具体结构的半剖视图。

图2是图1的左视图。

图3～12是本发明的辊形结构示意图。

图13～14是现有三辊轧管机辊形结构示意图。

图15是图13的局部放大图。

图16是图14的局部放大图。

根据图1～16所示，详细说明本发明的具体结构。本发明热轧辊轧管机新辊形根据轧制工艺要求设计成五段：L₁为减径段，L₂为减壁段，L₃为均整段，L₄为释放段，L₅为规圆段。其中减径段和规圆段两段的辊形是充分利用现有三辊轧管机辊形相应段的特点设计的，可以简化设备结构的设计，特别是利于改造现有设备。其余各段设计成如下形式：减壁段主要由直线构成，直线与轧辊轴线间夹角α₁和辗轧角φ之和为该直线与轧制中心线间夹角，该夹角小于30°。该段辊形，从根本上改变了现有阿塞尔台肩较陡的辊形;均整段由直线或曲线组成，当送进角大于或等于12°时可用曲线，曲线形状主要利用直机辊形计算公式推导出。当送进角小于12°时采用直线。该直线与轧辊轴线间夹角φ′一般不等于现有三辊轧管机辗轧角φ，该夹角φ′的理论计算公式如下：tgφ′＝A/B，其中：

$\mathrm{A=}\frac{{\mathrm{L·Sin}}^2{\mathrm{F·Cos}}^{2}F}{\sqrt{D^2{\mathrm{+L}}^2{\mathrm{·Sin}}^2{\mathrm{F·Cos}}^{2}F}}\mathrm{(1-}\frac{R}{\sqrt{D^2{\mathrm{+L}}^2{\mathrm{·Sin}}^{2}F}}\mathrm{)+}$

${\mathrm{R·L·Sin}}^2\mathrm{F·}\sqrt{\frac{D^2{\mathrm{+L}}^2{\mathrm{·Sin}}^2{\mathrm{FCos}}^{2}F}{{\mathrm{(D}}^2{\mathrm{+L}}^2{\mathrm{Sin}}^2{\mathrm{F)}}^3}}$

${\mathrm{B=Cos}}^2\mathrm{F+(1-}\frac{L^2{\mathrm{Sin}}^{2}F}{D^2{\mathrm{+L}}^2{\mathrm{·Sin}}^{2}F})\frac{{\mathrm{RSin}}^{2}F}{\sqrt{D^2{\mathrm{+L}}^2{\mathrm{·Sin}}^{2}F}}$

L＝ (h_oSinφ)/(Cos²·Sin²G+Som²φ)

$\mathrm{D=}\sqrt{L{}^2\mathrm{·Cos}{}^2\mathrm{\phi ·Sin}{}^2{\mathrm{G+(h}}_o\mathrm{-L·Sin\phi )}{}^2}$

F＝arc    Cos（CosG·Cosφ）

其中：R-芯棒半径与管壁S之和

h₀-轧辊轴线与轧辊架回转中心线交点到轧制中心线的距离

φ-当轧辊架转角为零时，轧辊轴线与轧制中心线间夹角

G-轧辊架的回转角度

该段辊形对于减少轧制无缝管壁厚公差和内螺旋道深度，提高管壁表面质量起很大作用。释放段主要由直线构成，直线与轧制中心线间夹角比规圆段的直线与轧制中心线间夹角大3～15°。该段设置在均整段之后，规圆段之前，主要目的是减少规圆量。依次将组成减径段、减壁段、均整段、释放段、规圆段的各线段，通过圆弧圆滑连接组合成本发明的新辊形。

本发明新辊形可根据实际生产需要，制成只含本发明的减壁段、均整段、释放段中的一段或两段的新辊形。这样，就非常有利于对现有三辊轧管机的轧辊进行改制，简化其设备结构和轧制工艺过程，可减少对现有三辊轧管机的设备改造投资，充分发挥现有设备的潜力，显著地提高经济效益。

Claims (4)

1、一种热轧三辊轧管机轧辊，依次由减径段、减壁段、均整段、和规圆段的各段线段，通过圆弧圆滑连接组合而成，其特征是：

1.1减壁段主要由直线构成，直线与轧制中心线间夹角小于30°。

1.2均整段主要由直线构成，直线与轧制中心间夹角α利用以下下公式求出：

tgα=A/B，式中：

$\mathrm{A=}\frac{{\mathrm{L·Sin}}^2{\mathrm{F·Cos}}^{2}F}{\sqrt{D^2{\mathrm{+L}}^2{\mathrm{·Sin}}^2{\mathrm{F·Cos}}^{2}F}}\mathrm{(1-}\frac{R}{\sqrt{D^2{\mathrm{+L}}^2{\mathrm{·Sin}}^{2}F}}\mathrm{)+}$

${\mathrm{R·L·Sin}}^2\mathrm{F·}\sqrt{\frac{D^2{\mathrm{+L}}^2{\mathrm{·Sin}}^2{\mathrm{F·Cos}}^{2}F}{{\mathrm{(D}}^2{\mathrm{+L}}^2{\mathrm{·Sin}}^2{\mathrm{F)}}^3}}$

${\mathrm{B=Cos}}^2\mathrm{F+(1-}\frac{L^2{\mathrm{Sin}}^{2}F}{D^2{\mathrm{+L}}^2{\mathrm{Sin}}^{2}F})\frac{{\mathrm{RSin}}^{2}F}{\sqrt{D^2{\mathrm{+L}}^2{\mathrm{Sin}}^{2}F}}$

2、根据权利要求1所述的轧辊，其特征是在均整段与规圆段间可设有释放段。

3、根据权利要求2所述的轧辊，其特征是释放段主要由直线组成，该直线与轧制中心线间夹角比规圆段的直线与轧制中心线间夹角大3～15°。

4、根据权利要求1所述的轧辊，其特征是当送进角大于12°时，均整段可采用曲线，该曲线利用矫直机辊形计算公式求出。

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