CN1351909A - 皮尔格冷轧机可交替滚轧的轧辊孔型的旋转驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及将环形轧辊驱动小齿轮轧制曲线适配于皮尔格冷轧机环形轧辊收缩孔径中性区的方法,通过这种方法可以使用圆形小齿轮并且这个小齿轮偏心地设置并固定在轧辊上。

Description

皮尔格冷轧机可交替滚轧的轧辊孔型的旋转驱动装置

本发明涉及将环形轧辊传动小齿轮滚轧曲线适配于皮尔格冷轧机环形轧辊锥形孔型中性区的一种方法。

皮尔格冷轧机适合于在一道工序中以相对来说较长的距离将挤压的、热轧或连铸的、厚壁的金属管坯，尤其是铜管坯减径成为长的、薄壁以及可拉拔的具有较小偏心的管材。

所应用的皮尔格冷轧法是一种进行改型的金属管轧制方法，在该方法中以较大的改型量实现减径和减壁厚。

此处固定的、在轧制方向上成锥形的辊芯在轧制时位于管材内部。辊芯固定在一个长的芯杆上，芯杆夹紧并固定在辊芯支座上。

轧辊副在往复行程中滚轧位于辊芯上的管状轧坯并将其拉长，类似滚压和伸长面团时的面团辊。

轧辊副支承在一个可交替往复运动的轧机机架上并在机架运动时由与轧机机架相连的小齿轮驱动，小齿轮与两个固定的齿条啮合。同时轧机孔型与振动的轧机机架同步地往复滚动。

轧机机架本身如同发动机活塞一样通过曲轴传动实现往复运动。轧辊孔型为近似圆形并且在现有技术的通常结构中整个轧辊在圆周上缩小。轧辊与辊芯之间的逐渐缩小或成锥形的截面同时对轧坯进行减径和减壁厚。

在两个死点中的至少一个死点处轧机短时间释放管坯，其中管坯被向前推进并/或同时旋转例如大约60°。在这种方法中不仅前进行程而且返回行程都用来改型。在两个死点中的进给和旋转角取决于管材和质量要求。对于特殊合金，轧制管材的可塑性从400牛/毫米²到超过1500牛/毫米²。

前述管材轧制方法的原理性图解可以从图2a至2d的简图中得出。图2a画出了进给过程中的减径。图2b为A-B截面的轧出横截面图。图2c画出了返回行程中的减径而图2d为A-B截面的轧出横截面图。

皮尔格冷轧机与在线卷取机相结合能够实现例如250米长的卷绕管材的制造。在此通过步进式进给，往复旋转的、由皮尔格冷轧机轧出的管材在轧制过程中弯曲成管卷并直接放入对于紧接着的拉伸过程所必需的筐里。

虽然前述的按照皮尔格冷轧方法的改型过程生产速度较低但是对于很多应用场合具有明显的优点：

—在某些情况下这种改型过程能够得到相对较大的直径横截面减缩和壁厚的缩减，并且

—能够有效防止由于补偿应变在圆周方向上产生的偏心，以及

—在制造较长管长时由于机械调质得到最佳的材料组织。

用于制造管材的皮尔格冷轧工艺在

—轧件的直径和壁厚具有很小的误差，

—不存在由工序引起的材料损耗，

—对于难以改型的材料也有适用性，

—通过使用较重且较长的管坯而具有较好的经济性，以及

—由一种管坯规格制造出不同终结产品规格的情况下

能够得到较好的圆度、相对的应力均匀性和表面粗糙度。

尽管如此在现有技术状态下由于在皮尔格步进轧机的整个行程长度上的几何关系还是存在一些缺陷，即当不改变主动轮半径时孔型滚轧半径在轧制过程中在很大范围里变化。此外孔型被迫滑向被轧制的管材，由此使其质量变坏。在此产生其它缺陷的、影响轧制质量的轴向推力引起一系列问题。这样会使以通常的进给量轧制薄壁毛坯变得很困难或完全不可能，因为毛坯端面在轧制时相互楔紧，由此使轧机效率相应降低。此外轧机在其所有的功能部件中都出现很高的应力负荷和负载以及使轧机处于加速的磨损。尤其是要考虑轧辊和辊芯的断裂以及对轧机的其它重要损伤。

现有技术的另一缺点是，轧机机架的返回行程只能有限的用于改型运动，因为最大回轧力通常出现在返回行程。这将导致，在原理上合理的、附加的毛坯进给行程在轧出死点处不能被完全利用并由此使可能达到的生产效率受到限制。

此外由于现有技术使改型技术上可能的减径也受到限制。随着持续减径由局部不适配的齿轮节圆所产生的问题也会增加。这一点也损害了皮尔格冷轧工艺的经济性。

此外为了弥补现有技术缺陷已知：圆形同心设置的小齿轮节圆和轧辊直径要与实际的轧制尺寸相匹配。但是由此只能实现有限的轧制过程改善。

对此文献DE-OS 17 52 996建议采用螺线小齿轮，该齿轮与斜直齿条啮合。已知的解决方案存在重要缺陷，即由此丧失可利用的孔型长度，并使轧制效率降低。此外这种解决方案受到直线形齿条的束缚。因为当孔型展开得到一个更高位置的抛物线的时候，在这里只能非常有限地接近理论曲线。

源自上述技术现状，本发明的目的在于，提供一种驱动皮尔格冷轧机轧辊副的方法，这种方法能够使小齿轮轧制曲线对于环形轧辊锥形孔型中性区的适配性得到根本的改善。

为了实现这个目的按照本发明建议，为了使环形轧辊驱动小齿轮的轧制曲线适配于环形轧辊收缩孔型中性区采用圆形小齿轮并且这个小齿轮偏心地设置并固定在轧辊轴上。通过本发明能够实现下列目的：

—减小对进给滑座的压力负荷，

—防止由于轧辊轮廓与轧件之间相对运动引起的不可控进给，

—减小轧辊磨损，

—通过减少摩擦功率降低能源消耗，

—使小齿轮的轧制曲线适配于环形轧辊锥形孔型中性区，

—避免前面已知的解决方案中仍存在的缺陷。

本发明的一种设计方案在于，为了驱动小齿轮—并由此驱动环形轧辊—采用相应的正弦形齿条。

按照本发明的解决方案可以减少或防止现有技术中令人不满意的工艺和装置的缺陷，例如轧辊副在轧件上的滑移具有前述的对于轧制产品和轧机的缺陷以及降低生产效率的缺陷。

按照本发明方法的另一设计方案是，在采用与相应的正弦形齿条啮合的圆形偏心小齿轮时，下面四个参数要适配于实际的轧制尺寸：

—轧辊直径

—小齿轮节圆

—偏心距

—对轧机机架入口死点偏心距的角位置。

本发明的其它细节和特征由权利要求书和下面对本发明的一种图示实施例的描述给出。图示为：

图1皮尔格冷轧机在整个行程长度上的几何关系图表示意图

图2a至图2d具有各工序的本发明轧制方法：

图2a进给行程中的减缩，带有偏心布置的小齿轮

图2bA-B截取的横截面

图2c返回行程中的减缩

图2dA-B截取的出口横截面

这种充分已知的皮尔格冷轧法在图2a至2d中示出。其用于借助一对皮尔格冷轧辊副10，10’来制造管件12或使管件12改型，所述辊副支承在未示出的轧机机架上。待加工的管件12在辊芯13上。轧机机架在轧制过程中实施一种振荡运动，其中冲程频率高达300/分钟甚至更多。管件12由轧辊孔型11，11’制成其最终的形状或轮廓；轧辊孔型11，11’在整个外圆周上切入相对的轧辊10或10’中，并在轧辊间隙(见图2b和2d)圆周封闭地包围管件12。轧辊孔型11或11’在这里相应于其校准具有各种宽度和/或深度-在轧辊圆周上的展开看-，这在图2a或2c中以阴影线示出的轧辊孔型11和11’表示。

管件12在轧制过程中沿运送方向R移动。在图2a示出的进给行程中，互补的皮尔格冷轧辊副10和10’沿运送方向R在管件12上滚动，该管件12在轧辊间隙中被轧辊孔型11和11’包围。在图2c示出的返回行程中，轧辊副10和10’在管件12上的滚动是沿运送方向R的相反方向进行(见图中转动方向14和运送方向15的箭头)。

在图1中以图表的形式简要地画出了皮尔格冷轧机整个行程长度上的几何关系。在这个图表中提供了一个实施例的一系列数据或参数如下所示：

铜管轧制             87×11到40×2

轧辊直径             375mm

小齿轮节圆           336mm

机架行程             1.023mm

减径孔型长度         600mm

平整孔型长度         140mm

小齿轮偏心距         13mm

错位角               140度

作为孔型底部曲线的孔型展开可以由下面几部分组成：

—区域1，在该区轧辊释放轧件以便进给和旋转，

—减径区2，该区遵从抛物线函数，

—圆柱形平整区3，

—过渡区4，在该区轧件可以被附加地旋转和/或进给。

曲线5表示中性层，在该层中由于不同的轧制速度产生的纵向力被中和。

孔型底与中性层之间的轧件部分以较低的速度轧制，而轧辊外径6与中性层5之间的部分以较高的速度轧制。

小齿轮节圆能够遵从于曲线5，其同样也将中和纵向力，纵向力是由于在整个孔型长度上变化的滚轧比例而产生的。而圆形的同心设置的小齿轮7只能不完全地接近这种需求。因为：在前面的孔型区太快的圆周速度分量占主要成分，与此相反圆周速度在平整区3的平整范围里又太慢。只是在大约120°的轧辊展开角时关系是暂时正确的。

但是如果小齿轮以按照本发明的适当方式偏心地设置(8)，则能够实现极其接近力争达到的曲线5并且轧件的运动趋向在很大程度上被中和。轧辊圆周可以不受限制地被利用并且曲线变化能够比现有技术更好地遵从于理论曲线。

Claims (3)

1.将环形轧辊驱动小齿轮轧制曲线适配于在皮尔格冷轧机环形轧辊锥形孔径中性区的方法，通过这种方法可以使用圆形小齿轮并且这个小齿轮偏心地设置并固定在轧辊上。

2.如权利要求1所述的方法，其特征为，为了驱动小齿轮—进而驱动环形轧辊—使用相应的正弦形齿条。

3.如权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征为，当使用与相应的正弦形齿条啮合的圆形偏心小齿轮时下面四个参数要适配于实际的轧制尺寸：

—轧辊直径

—小齿轮节圆

—偏心距

—对轧机机架入口死点偏心距的角位置。

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