综合式斜轧机曲线轧辊制造技术

本发明专利技术是综合式斜轧机曲线轧辊，综合式是指决定斜轧机曲线轧辊和轧制线的位置参数，也是主要的工艺参数：送进角α＞０，辗轧角β＞０，轧制线的水平移距ｑ－［０］＞０，决定轧辗尺寸的主要参数Ｐ－［０］＞０。现实的所有管材斜轧机都可以采用本发明专利技术进行改造。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是综合式斜轧机所用的曲线轧辊，是制造无缝钢管的主要工具之一。最近几年，生产和运输石油，天然气所用的钢管需要量急速增加，其它工、农业部门和国防工业所用的无缝钢管也多起来，一方面不得不进口大批钢管，另一方面也不得不引进管材生产线上的全套设备或部分主机，使得这方面的投资急剧增加。今后二、三十年里我国自己制造地无缝管，不管在品种上、质量上或者数量上恐怕都很难满足需要。在外国同行看来，无缝钢管生产领域取得进步主要表现在把已成熟的技术与钢管质量、可靠性和经济性有关的许多改造结合起来，去追求高产量，高质量和高的经济效益。这一目标无疑是正确的，但也有另外的目标可追求，就是在追求有高的经济效益的前提下，降低管轧机设备的投资。大导盘立式穿孔机和大导盘菌式穿孔机目前被认为是最好的主轧机，但有个缺点，就是轧辊直径尺寸过大，因而轧机庞大，引起一系列问题，最后结果是投资很多。提高生产率和钢管质量，用那些已成熟的技术和装备可以达到，但也还有另外的途径可走，就是要研制新式的综合式斜轧机和相关的技术、工艺。综合式斜轧机安装着与传统锥形辊不同的曲线轧辊，这个安装位置不同于传统的安装位置，按照这一途径去设计、制造综合式斜轧机一方面可以提高生产率和管材质量，同时投资也可以降下来。说得明确一点，例如年产五十万吨无缝钢管的大导盘立式二辊斜轧穿孔机的桶形辊径是1000～1150毫米，毛管出口速度最大是1.26米/秒;年产30～50万吨的大导盘菌式穿孔机辊径是1350～1450毫米，毛管出口速度是1.5米/秒左右。这两个例子中西德、日本和美国有关公司把辊径弄得太大了，苏联的大轧机也是用很大的轧辊的，按照他们的设计办法也只能这样大，否则达不到设计的年产量。一台轧机穿孔或斜轧延伸并不是接连不断的工作，金属轧件是一根一根的通过轧机，在两根中间，轧机的大轧辊照样运转，耗掉电能是惊人的。所以我们要寻求①合理的安装位置，就是轧辊中心轴线对轧制线的位置。在这个位置下，毛管轴向分速度的系数比较大。②合适的参数的组合。③合适的位置下的曲线轧辊形状。解决这三个问题后在不影响生产率和质量的前提下，允许降低轧辊尺寸和转速到适当的值，这就会带来经济效益。首先研究一下带锥形辊综合式斜轧机。综合式斜轧机目前在世界上还没有，但有朝一日会设计，制造出这种轧机，这一类型的轧机不但能穿轧，也能用于斜轧延伸，还可以用于均正、定径、矫直等工序，也容易使这类轧机标准化。把菌式穿孔机的锥形辊放在坐标系〔X、Y、Z〕中描写，如附图1的虚线表示的。锥形辊中心轴线OwXw的位置由参数α、β、Po、qo决定，综合的意思就是指α≠0、β≠0、Po≠0、qo≠0。在附图1中OX是轧制线，O点是参考点，其几何意思后面解释。〔O;X、Y、Z〕沿OZ轴正向平移一个距离qo，得到坐标系〔O″;X、Y、Z″〕，qo＞O，qo是象征性的表示盘式穿孔机的特点的参数。〔O″;X、Y、Z″〕沿O″Y正向平移Po，Po＞0，得坐标系〔Om;X、Ym、Z″〕，Po是决定轧辊尺寸的主要参数，降低轧辊尺寸，首先是想办法把Po值适当降下来。坐标系〔Om;X、Ym、Z″〕绕OmYm旋转角α，得坐标系〔Om;Xm、Ym、Zm〕，这里规定α角的转向与OmYm正向符合右手关系时，α＞0，反之α＜0，按传统叫法，称α为送进角，其实α并非“送进”，它只不过是决定锥形辊中心轴线位置的诸参数中的一个参数而已，但它对“送进”有积极影响。OmYm或O″Y称为综合式斜轧机的回转轴。以OmZm为轴，旋转〔Om;Xm、Ym、Zm〕，设旋转β角，得坐标系〔Ot;Xt、Yt、Zt〕，其中Ot与Om重合，OtZt与OmZm重合，β角被称为辗轧角，其正负规定与α相同，对α和β的规定和数学上是一致的，附图1中的α＞0、β＞0、Po＞0、qo＞0。设〔Ot;Xt、Yt、Zt〕绕OtXt旋转一个角Ω，得坐标系〔Ow;Xw、Yw、Zw〕，其中Ow与Ot重合，OwXw与OtXt重合，角Ω是个特定的角，由下式决定坐标系〔Ow;Xw、Yw、Zw〕也可按照下述方法建立取OwXw和OtXt重合，OwXw在水平面H(O;Y、Z)上投影是OwY1，OmX经二次旋转变换到OwXw，可看成一次绕与OwY1垂直的OwZw旋转α1角得到的，α1角由下式决定α1＝arccos(cosαcosβ)②解释一下角β，OwXw在侧面W(O;X、Z)上的投影是O″Xm，O″Xm与OmXm是一对平行线，决定平面π，角β就在π平面上。如果我们讨论一下α、β、po、qo，假定其绝对值不变，那么当这四个参数改变符号或部分改变符号时共有16种组合，如果限定OX正向是毛管前进方向，限定OwXw正向是锥形辊大头方向，则减至8种组合，这8种组合中又分为两类，一类是和α＞0、β＞0、po＞0、qo＞0相同的(包括α＞0、β＜0、po＜0、qo＞0;α＜0、β＜0、po＜0、qo＜0;α＜0、β＞0、po＞0、qo＜0)。另一类和α＜0、β＞0、po＞0、qo＞0是相同的(包括α＜0，β＜0，po＜0，qo＞0;α＞0、β＜0、po＜0、qo＜0;α＞0、β＞0、po＞0、qo＜0)。所谓相同，是指这些组合参数条件下的锥形辊对应着相同的变形区和相同的速度分布。这样，决定锥形辊中心轴线的位置参数组合可分为两类，一类是α＞0、β＞0、po＞0、qo＞0，取名为Ⅰ型;另一类，即α＜0、β＞0、po＞0、qo＞0被称为Ⅱ型，附图1给出的是Ⅰ型。锥形辊形状即使完全相同，但处于Ⅰ型下或Ⅱ型下，所产生的变形区和速度分布都是不同的。附图2给出处于Ⅰ型下变形区的图解法，称为椭圆平移作图法。该法是在二面体系V1-H1作出的。Ow是锥形辊轧制带处的圆的圆心，半径为Ry，大头圆锥台的半锥角为γ2，小头是γ1，这里规定γ1和γ2都取正值锐角或零，且γ2≤γ1，在下面公式中γ1和γ2一律用γ表示，具体计算时才代入相应的数值。又设大头锥台长度为L2，小头为L1。锥形辊中心轴线OwXw的方程式是(X)/1 ＝ (y-p0)/(tgδ) ＝ (z-q0)/(-tgα) ③式中tgδ＝ (tgβ)/(cosα)〔Ot;Xt、Yt、Zt〕和〔O;X、Y、Z〕的底矢变换公式是 式中〔it、jt、kt〕、〔i、j、k〕分别是〔Ot;Xt、Yt、Zt〕和〔O;X、Y、Z〕轴向单位底矢，而〔T〕是 点变换公式是 由式③由知tg(π-θ)＝- (tgα)/(tgδ) ＝- (sinα)/(tgβ)∴θ＝arctg( (sinα)/(tgβ) ) ⑦〔O;Xw、Yw、Zw〕和〔O;X、Y、Z〕之间的底矢变换是 式中〔iw、jw、kw〕和〔i、j、k〕分别是〔Ow;Xw、Yw、Zw〕和〔O;X、Y、Z〕的单位底矢，而〔W〕是 点变换是 〔O;Xw、Yw、Zw〕和〔O;Xt、Yt、Zt〕之间的点变换是 式中〔Ω〕是 在附图1或2中，过O向OwY1引垂线Op′，p′是垂足。连结OOw与OY夹角为τo，令OOw＝ρo则有ρo＝(13)τo＝arctg (q0)/(p0) (14)取Op′＝CoOp′＝Bo则有Bo＝ρoCos(θ+τo) (15)Co＝ρosin(θ+γo) (16)把OwXy1作为新的垂面V1，H作为H1，OwY1为投影轴，建立了二面投影体系。本文档来自技高网...

【技术保护点】
无缝钢管工业广泛使用斜轧机，斜轧机使用锥形辊，其特点是锥形辊曲面的子午线是折直线形状，本专利技术的曲线轧辊特征是，曲线轧辊的子午线是曲线，该曲线是在考虑了综合条件下：Ｚ向移距ｑ↓〔ｏ〕＞０，ｙ向移距ｐ↓〔ｏ〕＞０，送进角α＞０，辗轧角β＞０，由下列方程式决定的曲线形状：＊＊＊，式中ｒ——曲线轧辊半径（毫米），ｘ——曲线轧辊轴向坐标值（毫米），ｙ′＝Σ／１＋（ａ↑〔２〕／λ），ｚ′＝ｃ↓〔ｏ〕／１＋（ｂ↑〔２〕／λ），λ是下列方程式的正根：Ｇ（λ）＝（Σ ／ａ＋λ／ａ）↑〔２〕＋（ｃ↓〔ｏ〕／ｂ＋λ／ｂ）↑〔２〕－１＝０，上述曲线轧辊和入、出口半锥角为γ↓〔１〕′和γ↓〔２〕′的线性金属轧件实现连续空间线接触轧制，上面公式中各字母表示的参量都可由原始参数α、β、Ｐ↓〔ｏ〕、ｑ↓〔ｏ〕、Ｒ ↓〔ｙ〕、γ↓〔１〕′和γ↓〔２〕′表示如下，为了表示清楚，还需引入中间过渡参数，一起写出：γ＝γ↓〔１〕＝－γ↓〔１〕′＜０（当ｘ≤ｘ↓〔０〕时），γ＝γ↓〔２〕＝γ↑〔２〕′＞０（当ｘ＞ｘ↓〔ｏ〕时），ｘ↓〔ｏ〕＝（Ｂ↓〔０ 〕－Ｙ↓〔０〕′）ｔｇα↓〔１〕或由插值求出或由图解量出来，α↓〔１〕＝ａｒｃｃｏｓ（ｃｏｓαｃｏｓβ），τ↓〔０〕＝ａｒｃｔｇ（ｑ↓〔０〕／Ｐ↓〔０〕），＊＊＊θ＝ａｒｃｔｇ（ｓｉｎα／ｔｇβ），Ｂ↓〔０〕＝ρ↓〔０〕 ｃｏｓ（θ＋τ↓〔０〕），ｃ↓〔０〕＝ρ↓〔０〕ｓｉｎ（θ＋τ↓〔０〕）。ζ＝ｘｔｇα↓〔１〕，Ｒ↓〔ｙ〕＝（１－δ↓〔１〕％）Ｒ↓〔ｐ〕或（１－δ↓〔２〕％）Ｒ↓〔ｍ〕，式中δ↓〔１〕％、δ↓〔２〕分别为线性金属轧件喉部处 的相对压缩量和扩管率，Ｒ↓〔ｐ〕和Ｒ↓〔ｍ〕分别是管坯和毛管半径，Ｐ＝Ｒ↓〔ｙ〕／ｔｇγ＋Ｘ／ｃｏｓα↓〔１〕，ａ＝ｐｃｏｓα１ｓｉｎγｃｏｓγ／（ｃｏｓ↑〔２〕α↓〔１〕－ｓｉｎ↑〔２〕γ），＊＊＊，ζ↓〔０〕＝ａｔｇα↓ 〔１〕ｔｇγ，Σ＝Ｂ↓〔０〕＋ζ＋ζ↓〔０〕。...

【技术特征摘要】
1、无缝钢管工业广泛使用斜轧机，斜轧机使用锥形辊，其特点是锥形辊曲面的子午线是折直线形状，本发明的曲线轧辊特征是，曲线轧辊的子午线是曲线，该曲线是在考虑了综合条件下Z向移距qo＞0，y向移距po＞0，送进角α＞0，辗轧角β＞0，由下列方程式决定的曲线形状式中r-曲线轧辊半径(毫米)，x-曲线轧辊轴向坐标值(毫米)，λ是下列方程式的正根上述曲线轧辊和入、出口半锥角为γ′1和γ′2的线性金属轧件实现连续空间线接触轧制，上面公式中各字母表示的参量都可由原始参数α、β、Po、qo、Ry、γ′1和γ′2表示如下，为了表示清楚，还需引入中间过渡参数，一起写出γ=γ1=-＜0(当x≤x0时)，γ=γ2=＞0(当x＞xo时)，xo=(B0-y10)tgα1或由插值求出或由图解量出来，α1=arccos(cosαcosβ)，τ0=arctg( (q0)/(p0) )，θ=arctg( (sinα)/(tgβ) )，B0=ρ0cos(θ+τ0)，c0=ρ0sin(θ+τ0)。ξ=xtgα1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈惠波，
申请(专利权)人：陈惠波，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]