CN1850374A - 阶梯厚度钢板的轧制方法 - Google Patents

Abstract

一种阶梯厚度钢板的轧制方法，首先按照常规轧制方法将坯料轧制到阶梯板的较大厚度H₁；在设备能力允许范围内，调整轧辊辊缝，使之满足轧件出口厚度为阶梯板的较小厚度H₂；辊缝调整完成后，进行低速轧制，轧辊转速不超过30r/min，使得厚度为H₂的部分轧出长度等于L₂；在钢板厚度为H₂的部分轧出长度等于L₂时，快速抬起轧辊。如果阶梯厚度差值太大，则采用两个道次或更多道次进行轧制，直至得到需要的阶梯厚度。采用本发明方法，能够以方便快捷的工艺，连续轧制生产阶梯厚度板。

Description

阶梯厚度钢板的轧制方法

技术领域

本发明涉及轧钢技术领域，具体涉及一种阶梯厚度钢板的轧制方法。

背景技术

常规的板材在长度方向上厚度是基本不变的，但是对于结构件而言，在很多情况下其沿长度方向受力不同，如果能够生产在长度方向厚度不同的阶梯板，则能有效的减轻结构件总量，或减少焊缝数量。

发明内容

针对现有阶梯厚度钢板加工方法的不足之处，本发明提供一种阶梯厚度钢板的轧制方法。

以单阶梯厚度板为例，说明本发明的技术方案：

(1)首先按照常规轧制方法将坯料轧制到阶梯板的较大厚度H₁，其长度为 $L_1+L_3=L_1+\frac{H_2}{H_1}{L}_2,$ 如图1(b)。

(2)在设备能力允许范围内(不超过轧制力最大限制和轧制力矩最大限制)，调整轧辊辊缝，使之满足轧件出口厚度为阶梯板的较小厚度H₂。辊缝的调整方法如下：

根据入口厚度H₁和目标厚度H₂，以及钢板温度和宽度等信息，计算轧制力F，轧制力计算公式有很多，中厚板常用Sims公式

$F=1.15\×W\·\sqrt{R^{\′}\mathrm{\Δh}}\·Q_p\·\mathrm{\σ}---\left(1\right)$

式中：W是轧件宽度、R′是考虑弹性压扁的轧辊半径、Δh是压下量、Q_p是应力状态影响函数、σ是平均变形抗力。

根据公式(1)计算出轧制力后，判断轧制力和轧制力矩是否超过允许最大值，如果超过，则用两个道次进行轧制，每道次压下量为 $\mathrm{\ΔH}=\frac{1}{2}(H_1-H_2).$ 如果计算值在安全范围内，根据公式(2)的弹跳方程计算辊缝值。

$S=H_2-\frac{F-F_0}{K}---\left(2\right)$

式中：S是辊缝值，mm；F₀是调零压力，kN；K是轧机纵刚度，kN/mm。

(3)辊缝调整完成后，进行低速轧制，轧辊转速一般不超过30r/min，使得厚度为H₂的部分轧出长度等于L₂，如图2。轧出部分的长度可以采用以下方法计算：在工作辊主电机轴上安装编码器，将编码器的读数变化转化为工作辊的转速ω，轧辊的半径R是已知的，所以根据轧制时间t和前滑值f，就可以得出轧出部分的长度。

L＝(1+f)·2πRω·t                (2)

$f={\left\{\mathrm{tg}\right[\frac{\mathrm{\π}}{8}\sqrt{\frac{h}{R}}\·\ln (1-r)+\frac{1}{2}\mathrm{arctg}\sqrt{\frac{r}{1-r}}\left]\right\}}^2$

$r=\frac{H-h}{H}$

式中，r为轧制过程的相对压下率，H是轧件入口厚度，h是轧件出口厚度。

(4)在钢板厚度为H₂的部分轧出长度等于L₂时，需要快速抬起轧辊，抬起方式有如下两种：

a、液压缸快速回缩到最短位置，然后压下丝杠也开始回缩，使轧辊辊缝大于最大阶梯厚度H₁，最后轧辊和前后辊道回转，使轧件后退出轧辊，如图3；

b、液压缸快速回缩，然后压下丝杠也开始回缩，使轧辊辊缝大于最大阶梯厚度H₁，轧辊和前后辊道停止转动，使轧件停在原位，待轧辊辊缝读数稳定后，再启动轧辊和前后辊道，逐渐将轧件运送出轧机；

(5)如果步骤(2)中，阶梯厚度差值ΔH＝H₁-H₂太大，用一个道次容易造成轧制力或轧制力矩太大，需采用两个道次或更多道次进行轧制，则在轧制一个道次以后重新进行步骤(2)到(4)的操作，即可得到需要的阶梯厚度。

本发明的显著效果是：能够以方便快捷的工艺，连续轧制生产阶梯厚度板。

附图说明

图1为阶梯厚度板尺寸示意图，其中(a)轧制后的尺寸示意图，(b)轧制前的尺寸示意图；

图2为轧制过程示意图；

图3为轧机压下部件示意图，图中1压下丝杠，2液压缸，3压力传感器，4支撑辊，5工作辊，6轧件。

具体实施方式

实施例1

尺寸厚度220mm×宽1600mm×长2600的坯料，按图1所示要求轧成30mm×2600mm×6000mm-28mm×2600mm×6100mm的阶梯厚度板，轧机纵刚度为10000kN/mm，调零压力30000kN，轧辊半径500mm，最大许可轧制力55000kN，最大许可轧制力矩5000kNm。

首先按照常规轧制方法用12道次将轧件轧制成30mm×2600mm×11733mm的钢板，然后计算轧制力F，入口厚度为30mm，目标出口厚度为28mm，对应的轧制力为12500kN，轧制力矩395kNm，都在安全范围内。

计算辊缝设定值S

$S=H_2-\frac{F-F_0}{K}=28-\frac{12500-30000}{10000}=28+1.75=29.75$

然后附加一个道次，调整轧辊辊缝设定值，使之等于29.75mm，然后使轧辊以20r/m的速度匀速轧钢，由于钢板28mm厚对应的长度为6100mm，根据公式(3)可以计算得到其对应的轧制时间

$t=\frac{L}{(1+f)\·2\mathrm{\πR\ω}}=\frac{6100}{(1+0.016)\×2\×3.1416\×500}\×3=5.733s$

当轧制时间等于5.733s的时候，快速使液压缸回缩，然后抬起轧辊，并使轧辊和辊道反转，使轧件退出轧机，则轧件就被轧成阶梯厚度板。

实施例2

尺寸厚度220mm×宽1600mm×长2600的坯料，按图1所示要求轧成30mm×2600mm×6000mm-20mm×2600mm×8600mm的阶梯厚度板，轧机纵刚度为10000kN/mm，调零压力30000kN，轧辊半径500mm，最大许可轧制力55000kN，最大许可轧制力矩5000kNm。。

首先按照常规轧制方法用12道次将轧件轧制成30mm×2600mm×11733mm的钢板，然后计算轧制力F，入口厚度为30mm，目标出口厚度为20mm，对应的轧制力为62500kN，轧制力矩4419kNm，轧制力超过安全范围。所以需要采用多个道次进行轧制，假定第一道次将钢板轧制25mm，对应的轧制力25000kN，轧制力矩1250kNm，轧制力和轧制力矩均在安全范围内。

计算辊缝设定值S

$S=H_2-\frac{F-F_0}{K}=25-\frac{25000-30000}{10000}=25+0.5=25.5$

然后附加一个道次，调整轧辊辊缝设定值，使之等于25.5mm，然后使轧辊以20r/m的速度匀速轧钢，由于钢板25mm厚对应的长度为6880mm，根据公式(3)可以计算得到其对应的轧制时间

$t=\frac{L}{(1+f)\·2\mathrm{\πR\ω}}=\frac{6880}{(1+0.039)\×2\×3.1416\×500}\×3=6.323s$

当轧制时间等于6.323s的时候，快速使液压缸回缩，然后抬起轧辊，并使轧辊和辊道反转，使轧件退出轧机。

然后计算第二道次的轧制力和轧制力矩，入口厚度为25mm，目标出口厚度为20mm，轧制力为37500kN，轧制力矩为1875kNm。轧制力和轧制力矩均在安全范围内。

计算辊缝设定值S

$S=H_2^{\′}-\frac{F^{\′}-F_0}{K}=20-\frac{37500-30000}{10000}=20-0.75=19.25$

然后附加一个道次，调整轧辊辊缝设定值，使之等于19.25mm，然后使轧辊以20r/m的速度匀速轧钢，由于钢板20mm厚对应的长度为8600mm，根据公式(3)可以计算得到其对应的轧制时间

$t=\frac{L}{(1+f)\·2\mathrm{\πR\ω}}=\frac{8600}{(1+0.047)\×2\×3.1416\×500}\×3=7.844s$

当轧制时间等于7.844s的时候，快速使液压缸回缩，然后抬起轧辊，并使轧辊和辊道反转，使轧件退出轧机。

实施例3

尺寸厚度220mm×宽1400mm×长2200的坯料，按图1所示要求轧成18mm×2500mm×6000mm-15mm×2500mm×10190mm的阶梯厚度板，轧机纵刚度为6000kN/mm，调零压力15000kN，轧辊半径430mm，最大许可轧制力35000kN，最大许可轧制力矩2500kNm。

首先按照常规轧制方法用12道次将轧件轧制成18mm×2500mm×15058mm的钢板，然后计算轧制力F，入口厚度为18mm，目标出口厚度为15mm，对应的轧制力为21500kN，轧制力矩772kNm，都在安全范围内。

计算辊缝设定值S

$S=H_2-\frac{F-F_0}{K}=18-\frac{21500-15000}{6000}=18-1.083=16.917$

然后附加一个道次，调整轧辊辊缝设定值，使之等于16.917mm，然后使轧辊以20r/m的速度匀速轧钢，由于钢板15mm厚对应的长度为10190mm，根据公式(3)可以计算得到其对应的轧制时间

$t=\frac{L}{(1+f)\·2\mathrm{\πR\ω}}=\frac{10190}{(1+0.040)\×2\×3.1416\×430}\×3=10.880s$

当轧制时间等于10.880s的时候，快速使液压缸回缩，然后抬起轧辊，并使轧辊和辊道反转，使轧件退出轧机，则轧件就被轧成阶梯厚度板。

Claims (4)

1、一种阶梯厚度钢板的轧制方法，其特征在于按以下步骤进行：

(1)首先按照常规轧制方法将坯料轧制到阶梯板的较大厚度H₁；

(2)在设备能力允许范围内，即不超过轧制力最大限制和轧制力矩最大限制，调整轧辊辊缝，使之满足轧件出口厚度为阶梯板的较小厚度H₂；

(3)辊缝调整完成后，进行低速轧制，轧辊转速不超过30r/min，使得厚度为H₂的部分轧出长度等于L₂；

(4)在钢板厚度为H₂的部分轧出长度等于L₂时，快速抬起轧辊；

(5)如果步骤(2)中，阶梯厚度差值ΔH＝H₁-H₂超过轧制力最大限制和轧制力矩最大限制，则采用两个道次或更多道次进行轧制，在轧制一个道次以后重新进行步骤(2)到(4)的操作，直至得到需要的阶梯厚度。

2、按照权利要求1所述的阶梯厚度钢板的轧制方法，其特征在于步骤(2)中辊缝的调整方法如下：

根据入口厚度H₁和目标厚度H₂，以及钢板温度和宽度信息，计算轧制力F，判断轧制力和轧制力矩是否超过允许最大值，如果超过，则用两个或更多道次进行轧制，每道次压下量为 $\mathrm{\ΔH}=\frac{1}{n}(H_1-H_2),$ 如果计算值在安全范围内，根据下式的弹跳方程计算辊缝值，

$S=H_2-\frac{F-F_0}{K}$

式中：S是辊缝值，mm；F₀是调零压力，kN；K是轧机纵刚度，kN/mm，n为道次数。

3、按照权利要求1所述的阶梯厚度钢板的轧制方法，其特征在于步骤(3)中轧出部分的长度采用以下方法计算：

在工作辊主电机轴上安装编码器，将编码器的读数变化转化为工作辊的转速ω，轧辊的半径R是已知的，根据轧制时间t和前滑值f，计算轧出部分的长度，

L＝(1+f)·2πRω·t

$f={\left\{\mathrm{tg}\right[\frac{\mathrm{\π}}{8}\sqrt{\frac{h}{R}}\·\ln (1-r)+\frac{1}{2}\mathrm{arctg}\sqrt{\frac{r}{1-r}}\left]\right\}}^2$

$r=\frac{H-h}{H}$

式中，r为轧制过程的相对压下率，H是轧件入口厚度，h是轧件出口厚度。

4、按照权利要求1所述的阶梯厚度钢板的轧制方法，其特征在于步骤(4)中抬起轧辊方式采用以下的一种：

a、液压缸快速回缩到最短位置，然后压下丝杠也开始回缩，使轧辊辊缝大于最大阶梯厚度H₁，最后轧辊和前后辊道回转，使轧件后退出轧辊；

b、液压缸快速回缩，然后压下丝杠也开始回缩，使轧辊辊缝大于最大阶梯厚度H₁，轧辊和前后辊道停止转动，使轧件停在原位，待轧辊辊缝读数稳定后，再启动轧辊和前后辊道，逐渐将轧件运送出轧机。

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