CN102962259A - 轧制h型钢的开坯机辊型结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轧制H型钢的开坯机辊型结构，用于开坯机的轧辊的水平轧制孔型上，所述水平轧制孔型的辊环R角部位的断面为正弦曲线波形，所述辊环R角部位的起点（A）是与轧辊辊环的辊面相切的位置，终点（B）是与轧辊辊环的侧面相切的位置；该正弦曲线的解析公式为：y＝A×sin(0.2542×x-5.205)-0.002，其中，将从所述起点到所述终点的R角部位对应的圆弧均匀分成n份，n为自然数，将每一份定义为一个节点单元，那么x的取值范围就是1到n的整数，y代表的是正弦曲线上各点到非正弦设计时的R角相对应位置的距离，x的方向沿着R角的弧长方向，y方向为R角部位上x取值所对应的点所在位置的法线方向，A为常量。

Description

轧制H型钢的开坯机辊型结构

技术领域

本发明涉及一种轧辊辊型结构，尤其是一种轧制H型钢的开坯机水平轧辊的辊型结构，属于金属塑性加工成型技术领域。

背景技术

H型钢作为一种经济断面型钢，同普通工字钢相比具有截面模数大、抗弯能力强、单位重量轻、外形美观、构造方便、节约工时、降低工程造价和可加工再生等优点，已经被广泛地应用在工业与民用建筑钢结构中的梁、柱结构构件，工业构筑物的钢结构承重支架，石油化工及电力等工业设备构架，大跨度钢桥构件，机械、车辆、船舶框架结构，地下铁道及高架桥构件等工程结构中。近几年随着我国H型钢需求量的增加，国内H型钢产量也在不断增加，对H型钢轧制的理论研究也在不断深化。

如公开号CN101306430A的中国专利公开了一种轻型薄壁H型钢补热轧制方法，该方法首先采用普通的H型钢轧制工艺，将钢坯轧制成具有腹板和翼缘的“H”形轧件，在轧件进入中、精轧机过程中，在腹板或翼缘厚度轧制到8mm以下时，由安装在生产线的感应加热装置，对腹板和翼缘分别进行补充加热，然后进行轧制。采用该方法，以补偿由于轧件壁厚过薄使轧件在轧制过程中的温度过低，降低轧制力和力矩，解决了由于轻型薄壁H型钢壁和翼缘腹板厚差薄造成的温降过快、精轧温度过低和腹板和翼缘温度不均匀等对生产热轧轻型薄壁H型钢造成的尺寸超差和性能不均等问题。如公开号CN1935402A的中国专利公开了一种H型钢立式轧制方法及装置，其特点是轧件在进入中、精轧机前，有翻钢装置翻转90度，轧件由“H”形翻转为“工”形，腹板呈垂直状态进入立式万能轧机、轧边机进行中、精轧，一边对轧件高度和翼缘宽度的轧制，一边对腹板、翼缘碾压减薄；轧制成型后进行切断，上冷床后再翻转90度进行冷却。与现有技术相比，优点是轧件温降大幅度降低，轧件能保持在较高的温度下轧制，轧制力小，降低了轧钢生产的能耗。如公开号CN1030538A的中国专利公开了一种型钢轧制方法，该生产方法是由在加工热轧钢坯的轧机上，采用工作辊径存在大差值来实现的。不需要增加任何设备，使原料断面尺寸增加，达到减少轧制道次，提高轧机咬入能力，从而提高轧机能力7%以上，它可改善轧辊的单位消耗、尺寸精度和轧制的稳定性，而且有高的生产率。使由一台或多台开坯轧机（BD）或类似物粗轧狗骨形欲被轧制的材料通过使用一进行X形轧制的中间万能轧机（UR）、一快速移换立辊轧机（QE）和一用于进行H形轧制由此在两侧形成翼缘的万能精轧机（UF）而被可逆的轧制。

虽然国内外型钢轧制方法专利比较多，但是至今还未发现针对腹板折叠进行研究的专利。腹板折叠属于轧制缺陷，因孔型设计不当或轧机调整不当，在孔型开口处因过盈充满而形成耳子，再经轧制而将耳子压人轧件本体内，但不能与本体焊合而形成的，其深度取决于耳子的高度。另外，腰、腿之间圆弧设计不当或磨损严重，造成轧件表面出现沟、棱后，再轧制也会形成折叠。目前国内外热轧生产H型钢使用较为广泛的一种工艺为X-H轧制法，轧机配置为一架或两架开坯轧机（BD轧机）以及三架可逆连轧机组（Ur-E-Uf）。一般采用的坯料为异型坯。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种轧制H型钢的开坯机辊型结构。该开坯机辊型结构主要针对开坯轧制（BD轧制）中含有立轧的H型钢规格。

通过理论分析发现，含有立轧的H型钢（见图1）在开坯轧制过程中H型钢的R角部位3的变形呈余弦规律（见图2）。图中的直线4代表R角部位的拟合半径，曲线5表示R角部位的实际位置，与直线4之间的垂直距离就是偏离理想位置的偏差。

本发明提供的轧制H型钢的开坯机辊型结构，用于开坯机的水平轧制孔型上，所述水平轧制孔型的辊环R角部位的断面为正弦曲线波形（基于下述解析公式的曲线形），

所述辊环R角部位的一端（起点A）是与辊环的辊面相切的位置，另一端（终点B）是与辊环侧面相切的位置。

该正弦曲线的解析公式为：

y＝A×sin(0.2542×x-5.205)-0.002，

其中，将R角部位对应的弧长均匀分成30份（即将从A到B的R角部位的非正弦设计圆弧（也就是传统R角设计）均匀分成30份），将每一份定义为一个节点单元，那么x的取值范围就是1到30（A点为1，B点为30），而且都为整数，公式中的x轴代表的就是这30个节点，y轴代表的是正弦曲线上各点到非正弦设计（传统设计）的R角相对应位置的距离，单位mm。x方向沿着R角的弧长方向，y方向在图4中做了标注（即y方向随着x点变化的，其实就是沿着R角的半径方向，因为x不同，半径方向也是不同；另外，y轴的正半轴为指向R角的圆心方向。

在本发明中，考虑到现场实际情况，只取1/2个曲线单元，即x取8至21（这意味着x为1～7和22～30的部位仍然采用原始R角设计）。公式中的A是一个常量，需要根据H型钢规格进行调整。

在不改变原有工艺的基础上，在开坯轧制水平轧制的孔型R角部位适当的位置断面加工成正弦曲线。该正弦曲线的顶点位置（最大y值）所对应的x点所在位置与R角部位下边部的水平距离为34.15mm（见图3、图4），在实际生产中该处也是出现腹板折叠的位置。所述R角部位下边部是辊环的辊面与R角圆弧相切的位置A。而所谓34.15mm的距离是曲线顶点所对应x点所在位置与上述相切点之间的辊环水平方向的投影距离（该距离是两点之间在轧辊水平方向也即辊环水平方向上的投影距离），峰值高度控制在0.1mm-0.28mm以下（比如在后面的实施例1中，实际加工时根据需要采用四舍五入的方式控制峰值在0.282mm以下或者0.1mm以下），正弦周期为24.7175，初始相角为-5.205。正弦周期的含义是：T=2π/|ω|，ω就是函数中x前面的系数，在正弦曲线图中可以认为是与x轴两个交点之间的宽度。初始相角的含义是：x=0时的相位；反映在坐标系上则为图像的左右移动。

本发明的开坯机辊型结构比较适合用于轧制HN250×255、HN305×305、HN800×300、HN700×300、HN900×300和工63规格的H型钢。

总之，本发明提供一种轧制H型钢的开坯机辊型结构，用于开坯机的轧辊的水平轧制孔型上，其特征在于，

所述水平轧制孔型的辊环R角部位的断面为正弦曲线波形，

所述辊环R角部位的起点（A）是与轧辊辊环的辊面相切的位置，终点（B）是与轧辊辊环的侧面相切的位置；

该正弦曲线的解析公式为：

y＝A×sin(0.2542×x-5.205)-0.002，

其中，将从所述起点到所述终点的R角部位对应的圆弧均匀分成n份，n为自然数，将每一份定义为一个节点单元，那么x的取值范围就是1到n的整数，y代表的是正弦曲线上各点到非正弦设计时的R角相对应位置的距离，单位mm，x的方向沿着R角的弧长方向，y方向为R角部位上x取值所对应的点所在位置的法线方向，A为常量。

在如上所述的轧制H型钢的开坯机辊型结构中，优选：n=30。

在如上所述的轧制H型钢的开坯机辊型结构中，优选：x大于等于8小于等于21。

在如上所述的轧制H型钢的开坯机辊型结构中，优选：y的绝对值小于等于0.28mm，更优选y的绝对值小于等于0.25mm，进一步优选y的绝对值小于等于0.1mm。

在如上所述的轧制H型钢的开坯机辊型结构中，优选：所述正弦曲线的顶点所对应的x与所述起点之间在所述辊环的水平方向上的投影距离为34.15mm。

在如上所述的轧制H型钢的开坯机辊型结构中，优选：A为0.0917或0.251。

本发明的有益效果：首先，采用本发明的开坯机辊型结构轧制H型钢基本杜绝了腹板折叠的出现；其次，由于轧辊的辊环R角部位采用正弦曲线形式，即使有磨损也会逐渐回到改进之前的孔型，这样也就意味着增加了过钢量。所以，本发明提高了生产效率，提高了生产质量，减少了废品发生率。

附图说明

图1为H型钢示意图。

图2为H型钢开坯轧制立轧过程中R角部位变形规律曲线图。

图3为带有本发明的正弦设计水平轧制孔型的轧辊断面示意图。

图4为图3的局部放大图。

其中，附图标记说明如下：1、翼缘，2、腹板，3、H型钢的R角部位，4、拟合半径，5、R角部位位移偏差，6、立轧孔型（箱型孔），7、图4所示的图3放大部位，8、水平轧制孔型，9、辊环的R角部位下边部，10、正弦线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1

某厂生产规格为UC305mm×305mm的H型钢，采用X-H轧制法，轧机配置为一架开坯轧机以及三架可逆连轧机组（UR-E-UF，UR为一架万能粗轧机；E为1架轧边机；UF为一架万能精轧机）：

坯料为异型坯；

所述开坯轧机的孔型设计为一个水平轧制孔型8和一个立轧孔型6，见图3，而且水平轧制孔型8的轧辊R角加工为正弦曲线形状，即峰值控制在0.1mm（可采用四舍五入的方式来控制），正弦周期为24.7175，初始相角为-5.205，解析公式为：y＝0.0917×sin(0.2542×x-5.205)-0.002。

孔型R角部位的设计按照如下表1进行。

表1孔型设计参数

x	y/mm
		8	0.007
9	-0.022
		10	-0.044
11	-0.063
		12	-0.079
13	-0.089
		14	-0.093
15	-0.092
		16	-0.085
17	-0.073
		18	-0.056

19	-0.036
		20	-0.013
21	0.01

轧件经开坯机轧制后在万能机架上进行万能轧制，两架万能轧机同时轧制，万能粗轧机使用X孔型设计，万能精轧机根据最终产品设计成H辊型。轧件在万能轧机组往返轧制5-7次。

采用上述方法生产出的H型钢不但不出现腹板折叠现象，而且表面质量非常好，过钢量由原来的2500吨/次提高到3500吨/次。

实施例2

某厂生产规格为HN255mm×205mm规格H型钢，采用X-H轧制法，轧机配置为一架开坯轧机以及三架可逆连轧机组（UR-E-UF，UR为一架万能粗轧机；E为1架轧边机；UF为一架万能精轧机）：

坯料为异型坯；

所述开坯轧机的孔型设计为一个水平轧制孔型8和一个立轧孔型6，见图3，而且水平轧制孔型8的轧辊R角加工为正弦曲线形状，即峰值控制在0.252mm（可采用四舍五入的方式来控制），正弦周期为24.7175，初始相角为-5.205，解析公式为：y＝0.251×sin(0.2542×x-5.205)-0.002。

表2孔型设计参数

x	y/mm
		8	0.005
9	-0.058
		10	-0.118
11	-0.170
		12	-0.211
13	-0.240
		14	-0.252
15	-0.250

16	-0.230
		17	-0.196
18	-0.150
		19	-0.094
20	-0.032
		21	0.03

轧件经开坯机轧制后在万能机架上进行万能轧制，两架万能轧机同时轧制，万能粗轧机使用X孔型设计，万能精轧机根据最终产品设计成H辊型。轧件在万能轧机组往返轧制5-7次。

采用上述方法生产出的H型钢不但不出现腹板折叠现象，而且表面质量非常好，过钢量由原来的2200吨/次提高到3000吨/次。

实施例1-2中未详细说明的工艺参数采用本领域常规技术。

Claims (8)

1.一种轧制H型钢的开坯机辊型结构，用于开坯机的轧辊的水平轧制孔型上，其特征在于，

所述水平轧制孔型的辊环R角部位的断面为正弦曲线波形，

所述辊环R角部位的起点（A）是与轧辊辊环的辊面相切的位置，终点（B）是与轧辊辊环的侧面相切的位置；

该正弦曲线的解析公式为：

y＝A×sin(0.2542×x-5.205)-0.002，

其中，将从所述起点到所述终点的R角部位对应的圆弧均匀分成n份，n为自然数，将每一份定义为一个节点单元，那么x的取值范围就是1到n的整数，y代表的是正弦曲线上各点到非正弦设计时的R角相对应位置的距离，单位mm，x的方向沿着R角的弧长方向，y方向为R角部位上x取值所对应的点所在位置的法线方向，A为常量。

2.如权利要求1所述的轧制H型钢的开坯机辊型结构，其特征在于，n=30。

3.如权利要求1所述的轧制H型钢的开坯机辊型结构，其特征在于，x大于等于8小于等于21。

4.如权利要求1所述的轧制H型钢的开坯机辊型结构，其特征在于，y的绝对值小于等于0.28mm。

5.如权利要求4所述的轧制H型钢的开坯机辊型结构，其特征在于，y的绝对值小于等于0.25mm。

6.如权利要求5所述的轧制H型钢的开坯机辊型结构，其特征在于，y的绝对值小于等于0.1mm。

7.如权利要求1所述的轧制H型钢的开坯机辊型结构，其特征在于，

所述正弦曲线的顶点所对应的x点与所述起点之间在所述轧辊辊环水平方向上投影的距离为34.15mm。

8.如权利要求1所述的轧制H型钢的开坯机辊型结构，其特征在于，A为0.0917或0.251。

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