CN1018345B - 轧辊的磨削方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的轧辊磨削方法，是在可沿轧辊轴线作往复运动的框架内，沿轧辊轴线方向排列设置若干个将前端安装的磨削工具往轧辊表面上推压用的磨削工具支杆，将磨削工具有旋转轴相对于轧辊表面的法线向轧辊轴线方面倾斜一个角度的同时，把磨削工具旋转轴与轧辊旋转轴之间的偏置量H以及磨削工具的内径d_G和外径D_G设定在0.1≤H/D_G≤0.4，0.1≤d_G/D_G的范围内，在无磨削工具强制驱动装置的情况下，可无高频振动和烧伤地稳定磨削轧辊。

Description

本发明涉及旋转中的轧辊的磨削装置，特别关于轧机的工作轧辊等在轧制工作中受到磨损时，在运转中修整轧辊的磨削方法。

此外，本发明还适用于地下卷取机前设置的压紧辊的运转中研磨方法以及各种轧机的工作轧辊和支承辊的磨削方法。

为了提高热板轧机的生产率以及提高轧制钢板的产品质量，需要开发和生产一种直接安装在轧机上的、在轧制过程中将轧辊表面磨削成所需型面的动转中修整磨削装置。

运转中磨削方式的一例，如图8所示，一面使工作轧辊1旋转，一面把不旋转的砂轮等磨削工具3向工作轧辊1的表面推压，而且通过使磨削工具沿轧辊轴线方向（即垂直于纸面的方向）移动，而将工作轧辊1的表面磨削成所需型面。图9示出另一例，即以与前一例相同的方式把一条旋转中的磨削带3′向旋转中的工作轧辊1推压，而且使磨削带沿轧辊轴线方向移动，从而实现磨削的方法。

图10所示为美国专利申请US-A4716687所公开的轧辊磨削装置及方法，其中，使磨削工具3的旋转轴中心线O_G，相对于轧辊的旋转轴中心线O_R偏置一个H距离，这样，即使没有磨削工作3的强制驱动装置，也能对轧辊1进行磨削。

但是，上述图8那种方式的装置，由于没有磨削工具3的旋转驱动装置，因而其结构简单，但其缺点是，因与工作轧辊1相接触的磨削工具3的表面，总是同一个表面，在该表面上会产生砂轮孔眼堵塞现象，从而降低磨削性能。此外，磨削工具3一般使用方形的块状磨具，所用的装置是，把这种磨具沿轧辊轴向排列若干个，加大磨削面，提高了磨削效率的装置，这种情况下存在的缺点是，磨削工具3的角部3a因受磨削阻力的作用而容易缺损。

图9所示那种方式的磨削装置，其优点是，由于磨削工具3′是旋转的，在磨削过程中新的磨削面经常与工作轧辊1接触，所以能够防止堵塞，能够保持磨削性能。另外，此时一般多采用带磨具有作为磨削工具3′，因此，能够防止上述方块状磨具等发生的角部缺损。可是，这种方式存在下列一些问题：由于需要设置使磨削工具3′旋转的旋转驱动装置（图中未标出），因而结构复杂化，设备成本增高;同时还因安装场地面积小，使设备的保养和检查很困难，并由于旋转驱动装置的体积大，而使磨头数目减少（一般只用一个磨头），在磨削整个轧辊时磨削效率低。

作为解决上述问题的一种方法而提出的是，图10所示非驱动式运转中磨削装置。这种方法的特点在于，即使没有磨削工具的强制驱动装置，磨削工具也能和轧辊一起旋转并进行磨削，因此，能获得稳定的磨削性能。然而，在实际的轧制设备中，采用本方法实际磨削轧辊时，会出现磨削工具产生高频振动、磨削性能不稳定、磨削工具的外圆表面发生缺损及烧损烧溶的问题。

本发明是为解决上述问题而提出的，其目的在于，提供一种磨削装置中的磨削工具不产生高频振动、不发生磨削工具缺损及烧损烧熔、运转过程中磨削性能稳定的轧辊磨削方法。

本发明的目的是通过以下的方法步骤来实现的。即，在可沿轧辊轴线作往复运动的框架内，沿轧辊轴线方向排列设置若干个将其前安装的磨削工具往轧辊表面上推压用的磨削工具支杆;上述磨削工具在上述支杆内的配置方式是，在使其旋转轴相 对于轧辊表面的法线，向轧辊轴线方向倾斜一个角度的同时，还使上述磨削工具的旋转轴相对于上述轧辊的旋转轴，设一个距离为H的偏置量;这样，就可以在不需要强制驱动上述磨削工具的情况下，实现上述轧辊的磨削;在这种轧辊磨削方法中，将上述偏置量H与上述磨削工具的尺寸G_G、d_G之间的关系，设定在下式所示的范围之内。

即：0.1≤H/D_G≤0.4

0.1≤d_G/D_G

式中：H-磨削工具旋转轴中心线与轧辊旋转轴中心线之间的偏置量

d_G-磨削工具的内径

D_G-磨削工具的外径

本发明所起的作用如下。

将磨削工具旋转轴与轧辊旋转轴之间的偏置量H，按上述数值进行设定时，可以使磨削工具与被磨削轧辊的接触部分产生的相对滑动速度Vs的方向，变为合理的方向，从而可以防止磨削工具产生振动和缺损。此外，将磨削工具的内径设计成上述数值，则可使下述的相对滑动速度的方向与接触线不一致，因而可以防止磨削工具发生烧伤和堵塞。

本发明可取得下述效果。按本发明提出的磨削方法，即使不设置磨削工具用强制旋转驱动装置，也能在轧制设备等机内直接进行无砂轮缺损、无高频振动和无烧伤的稳定磨削，从而可在提高轧制作业效率的同时，并提高轧制件等的产品质量。

附图的简单说明如下。图1是本发明涉及的轧辊磨削装置一实施例的俯视图;图2是图1A-A线剖面图;图3是本发明提出的轧辊磨削装置的工作原理图;图4是图3的磨削原理说明图;图5是表示磨削条件与磨削特性之间的关系的磨削试验结果的图表;图6（A）（B）（C）（D）（E）是表示砂轮与轧辊的接触状态以及相对滑动速度的理论分析结果一例的图表;图7（A）（B）（C）是本发明提出的砂轮偏置量H和砂轮尺寸D_G、d_G的合理关系的说明图;图8、图9、图10是现用轧辊磨削装置的工作原理图。

1-轧机的工作轧辊;

2-轧机的支承辊;3-磨削工具（砂轮）;

4-磨削工具旋转轴;

5-轴承;6-磨削工具（砂轮）支杆;

8-磨削工具推压柱塞;

9-外壳;10-压力油供给孔;

11-磨削工具支杆返回缸室;

12-返回压力油供给孔;

13-磨削工具升降装置;

14-磨削工具振动装置;

H-磨削工具（砂轮）偏置量;

O_R-工作轧辊轴线;O_G-磨削工具（砂轮）轴线;

l-砂轮与轧辊的接触线;

d_G-磨削工具（砂轮）内径;

D_G-磨削工具（砂轮）外径。

按附图所示实施例对本发明的构成和作用进一步详细说明如下。图1表示，将本发明的轧辊磨削装置的一个实施例，在四辊轧机的上工作轧辊上的应用。图2为图1中A-A线的剖面图。

如图所示，该轧机是用工作轧辊1来轧压轧制钢板15的，并通过支承辊2对工作轧辊1进行加强。沿工作轧辊1的轴线方向排列配置的若干个圆环状砂轮等磨削工具3，分别通过轴4和轴承5，回转自如地被支持在各个磨削工具支杆6的前端。在以下的说明文字中，把磨削工具写成砂轮3，把磨削工具支杆6写成砂轮支杆6。

每个砂轮支杆6都形成了柱塞，其后端与一个由柱塞8a和油缸8b构成的推压装置8连接，并沿箭头x方向前后移动自如地嵌装在外壳9内。每个推压装置8安装在外壳9的后盖9a的内侧，液压油经过液压控制阀（图中未示出）从孔10进入油缸8b，这样就能把砂轮3以任意的设定压力推压到工作轧辊1的表面上。

在外壳9上设有一个供油口12，用于向砂轮支杆返回缸室11供油。此外，在安装时，使每个砂轮3的旋转轴线O_G，相对于图1所示工作轧辊外圆表面的法线N，向轧辊轴线方向倾斜一个任意设定角α，安装在外壳9内;同时还利用升降装置13使外壳9升降的办法，能使砂轮3旋转轴线O_G，对于工作轧辊轴线OR呈上或下偏置状态。图示的例子是向上偏置设定值为H时的情况。

图3表示磨削工具与轧辊之间的接触状态的说明图，如上所述，当砂轮旋转轴线O_G对工作轧辊轴线O_R有偏置时，磨削中砂轮3的前端面与工作轧辊1之间的接触部分，亦即磨削面，图4所示， 呈线接触l。

在这种接触状态下，当工作轧辊1以圆周速度V_R旋转时，砂轮3则以圆周速度V_G旋转，此时在砂轮3与轧辊1之间产生一个相对滑动速度V_S。轧辊1的表面靠此滑动速度V_S被磨削。

轧辊磨削时最重要的是，砂轮无缺损和烧伤，并使磨削性能保持稳定。通过实际设备的试验逐渐搞清，为了达到上述目的，上述滑动速度V_S的方向至关重要。也就是说，砂轮偏置量小时，砂轮容易发生高频振动和缺损，与此相反，如果偏置过大，则砂轮容易烧伤，无论发生哪种情况，都不能进行正常的磨削。

为了解决这些问题，实机试验和理论分析结果表明，为了保证稳定磨削，在下列偏置量H与砂轮尺寸-外径D_G、内径d_G之间存在着重要关系。图5表示，在各种不同的偏置量H（以它与砂轮外径的比值H/D_G来整理的）以及砂轮内径（以它与砂轮外径的比值d_G/D_G来整理的）的情况下，整理出来的轧辊磨削时的磨削特性。此时的磨削条件如下。

轧辊材质-加镍麻口铸铁

轧辊外径-D_W＝φ600mm

轧辊圆周速度-800m/min

砂轮材质-GC320K

砂轮外径-D_G＝φ240mm

本图的纵轴表示磨削比G，其定义如下：

G＝ (轧辊的磨削体积)/(砂轮的损耗体积)

此磨削比G越大，意味着砂轮损耗越小，砂轮寿命越长。

因此，希望在磨削比G大的条件下进行磨削，根据这一观点来观察图5时，d_G/D_G小者好，H/D_G大者好。

但是，设d_G/D_G，亦即砂轮内径小时，靠近砂轮内圆部分会发生烧伤，使磨削性能极不稳定;如果d_G/D_G≤0.1时，无论将砂轮偏置量（H/D_G）设成任何值都不能防止发生烧伤。

另一方向，如将砂轮偏置量（图5中用H/D_G表示）设计成大的值，也会发生烧伤，在这种情况下，也是在砂轮内圆部分发生烧伤，要想防止烧伤，必须使H/D_G＜0.4。

下面将说明，砂轮的这种烧伤，为什么容易发生在砂轮的内圆部分？以及受d_G和H的影响的原因。图6表示，在各种不同的磨削条件下，对上述滑动速度V_S的矢量分析结果。用矢量表示砂轮与轧辊的接触线l上任意一点的滑动速度V_S，其方向随着偏置量H和砂轮内径d_G的不同而有较大的变化，这一点可从图中看出。即，在d_G/D_G固定不变的情况下（图6的（A）、（B）、（E）），当砂轮偏置量H变大（（A）→（B）→（E））时，在砂轮的内圆部分的滑动速度V_S的方向，与接触线l相重合。由于磨削生成的热，积蓄在上述V_S与l一致的部分，因而发生烧伤。因此，为了防止砂轮的烧伤，就须要使滑动速度V_S不与接触线l重合，其对策是，必须设定一个合理的砂轮偏置量。

当使偏置量H固定不变，逐渐加大砂轮内径d_G/D_G时（图6的（B）→（C）→（D）），通过比较可以看出，滑动速度V_S的方向虽然没有很大的不同，但因砂轮内径的加大，滑动速度V_S与接触线l一致的内侧部分不存在了，因此，砂轮内径的加大，对防止砂轮烧伤是有利的。

从上述防止砂轮烧伤的观点来看，使H/D_G尽可能小是适宜的，但如果过小，砂轮会发生高频振动。图5表示，高频振动与磨削。条件之间的关系。H/D_G小于0.1时容易发生高频振动，H/D_G进一步变小时，会导致砂轮缺损。

发生这种高频振动和砂轮缺损的原因，也示于图6。现从滑动速度V_S的方向不同的角度进行说明如下。

偏置量H小时砂轮容易发生高频振动的原因是，由于滑动速度V_S的方向，在砂轮的内圆侧和外圆侧存在很大不同的缘故。即如图6（A）所示，当偏置量H小时，内圆部分的滑动速度的方向是向下的，而外圆部分的滑动速度的方向是向上的，方向不同。又如图6（B）、（E）所示，当偏置量H大时，内圆部分和外圆部分的滑动速度，其方向都是向下的，如上所述，在偏置量H小的情况下，由于滑动速度V_S的方向在砂轮的内圆侧与外圆侧是相反的，所以作用于砂轮旋转轴上的外力（磨削阻力）的方向变得范围宽广，其变形模式变得复杂。因而容易发生高频振动。

砂轮容易缺损的原因是，由于砂轮外圆部分的相对滑动速度V_S的方向是朝着砂轮外圆方向（法 线方向）的缘故。也就是说，在轧辊接触线l上的任意点，有一个沿滑动速度方向的磨削阻力作用于砂轮，但在接触线l的内圆部分，向下的阻力对砂轮缺损没有什么关系，而在其外圆部分，因砂轮的强度低，所以即使是较小的外力也比较容易造成缺损。在这种情况下，承受轧辊的阻力方向，即滑动速度的方向，越是在砂轮的外圆方向，越容易发生缺损。因此，为了防止砂轮缺损，应使滑动速度的方向，尽量不要朝着外圆方向，其对策是，使H/D_G合理化很重要。

上面整理了砂轮的烧伤、高频振动、缺损与砂轮偏置量、砂轮内径之间的关系，并将其合理范围图示于图7。从图7（C）可以看出，其合理范围为：0.1≤H/D_G≤0.4，0.1≤d_G/D。

Claims (1)

1、一种轧辊磨削方法，在可沿轧辊轴线作往复运动的框架内，沿轧辊轴线方向排列设置若干个将其前端安装的磨削工具往轧辊表面上推压用的磨削工具支杆；上述磨削工具在上述支杆内的配置方式是，在使其旋转轴相对于轧辊表面的法线向轧辊轴线方向倾斜一个角度的同时，还使上述磨削工具的旋转轴，相对于上述轧辊的旋转轴设置一个距离为H的偏置量；由此可以在不需要强制驱动上述磨削工具的情况下，实现上述轧辊的磨削；其特征在于：

将上述偏置H与上述磨削工具的D_G、d_G之间的关系，设定在下式所示的范围之内；

即，0.1≤H/D_G≤0.4

0.1≤d_G/D_G

式中：H-磨削工具旋转轴中心线与轧辊转轴中心线之间的偏置量，

d_G-磨削工具的内径，

D_G-磨削工具的外径。

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