一種四輥旋轉軋的製造方法
2023-05-31 06:40:41
一種四輥旋轉軋的製造方法
【專利摘要】該四輥旋轉軋機的特徵在於有較小的輾軋角，一般為0°～10°，軋件由軋輥的小端咬入，從軋輥的大端軋出。區別於現有行星軋機由於結構所限必須採用大輾軋角，一般為35°～60°，軋件由軋輥的大端咬入，從小端軋出。該四輥旋轉軋機的軋件內部材料流動與工具線速度方向相同。由於軋件是從軋輥小端咬入，從軋輥大端軋出，軋制過程軋輥表面線速度逐漸增大，與軋件材料隨著延伸線速度越來越大的變化相一致，削弱了軋件材料內部的滑移和對工具的磨損，更有利於金屬的流動和延伸。該四輥旋轉軋機的軋輥可根據理想工藝改變輥型曲線，精整段可達到2.5～3倍軋件直徑。有利於消除軋件表面螺紋，提高尺寸精度。
【專利說明】一種四輥旋轉軋機
【技術領域】
[0001]本發明屬於無縫鋼管行星斜軋【技術領域】，具體涉及一種四輥旋轉軋機。
【背景技術】
[0002]目前在無縫鋼管生產領域廣泛採用的生產設備是三輥行星斜軋機和四輥行星斜軋機。
[0003]一、三輥行星斜軋機
[0004]三輥行星斜軋機使用三個間隔120°分布的錐形軋輥對軋件進行軋制。軋輥環繞軋件公轉，從而它們的內表面形成一個錐形的變形區，由於軋輥傾斜布置，在它旋轉的同時使軋件產生進給運動並通過變形區，因而不需要咬入及導向裝置。連續作業中，這種軋機一個道次軋制可獲得相當於5至8個機架的連軋機的延伸率。軋輥由主電機通過一個行星齒輪系驅動。軋輥可以繞大盤上的行星輪軸線偏轉，以獲得產生進給運動所需要的軋輥偏角，另一臺電機用於疊加傳動，它驅動行星輪系中的太陽輪，用於消除軋件的任何輕微轉動。三輥行星斜軋機可對軋件成品斷面尺寸在很大的範圍內無級調整，而無需改變軋輥的孔型設計。不同的斷面要求可以簡單地通過同步調整三個錐形軋輥的位置獲得。
[0005]三輥行星斜軋機能在質量指標要求下，對於所有件獲得和其他軋制方法一樣或更好的結果。被軋材料的組織及晶粒流向表明，三輥行星斜軋機的軋制結果與傳統軋制方法的結果相比沒什麼區別。
[0006]三輥行星斜軋機軋得的軋件有不同程度的螺旋道，它的高度與軋輥有關，但是不會影響後續軋制或剝皮的質量。三輥行星斜軋機軋得的軋件直徑公差可達其尺寸的0.75%。
[0007]特點綜合:1、大壓下量，單道次經濟延伸率可達5?8 ; 2、軋件不旋轉或微轉，軋機具有良好的連軋性能；3、無導衛,軋制穩定。4、能軋制難變形的材料；5、升溫軋制，保證後續工序的溫度要求。
[0008]與其他斜軋機相比，除了在運動方式上不同，即軋輥繞著軋件旋轉外，這項技術的想法也是很獨特的，軋件與軋輥的軸線可以成很大的角度，這會產生如下效果:
[0009]I)、材料在變形過程中不發生扭轉。這對於斷面收縮率大，以及軋制薄壁管時是很必要的。
[0010]2)、可以實現大送進角。傳統軋機的送進角為6°?12。，而三輥行星軋機為30°?40°，因而大大提高斜軋工藝的變形效率，可以得到和縱軋同樣的效果。
[0011]二、四輥行星斜軋機
[0012]四輥行星軋機軋管生產新工藝的主要特點是連軋，即將延伸工序(四輥行星軋機)和精軋工序(定徑或張力減徑)結合起來，形成一套連續的作業系統。
[0013]四輥行星軋機軋管生產工藝匯集了傳統延伸方式的優點，其生產工藝如下:將空心管坯送到四輥行星軋機的入口處，插上芯棒，然後送入四輥行星軋機成形區，將芯棒位置確定後，空心荒管軋成，已達到很高的延伸係數。
[0014]在四輥行星軋機的出口，軋後的荒管自動脫離芯棒，並可直接進入定徑機或張力減徑機，軋成一定外徑和壁厚的成品管。由於四輥行星軋機不採用浮動芯棒，並且延伸係數很高，因此它所用坯料的重量比傳統軋機大3?4倍。坯料質量的增加也就意味著軋管機組的成材率提聞。
[0015]四輥行星軋機的生產效果:
[0016]0、管子的壁厚尺寸範圍比所有的傳統工藝都廣。
[0017]四輥行星軋機的一個重要的優點就是坯料質量很大。如可將80長的空心管坯軋成50！:！長的荒管，這種情況下(如油田管),成材率可達90%?92%。
[0018]四輥行星軋機比傳統的三輥、雙輥軋機生產率高。其原因之一是軋制速度高，四輥延伸機要高於三輥或雙輥延伸機，因為餵入速度可以隨輥子數量的增加而提高。通過儘量減小轉動質量，軋輥的速度可以明顯提高，從而提高生產率。
[0019]生產薄壁鋼管是斜軋延伸軋機的瓶頸。四輥行星軋機與傳統的斜軋延伸軋機相比，在生產薄壁鋼管方面，由於軋輥數量多，解決了尾三角的問題而具有不可替比擬的優點。
[0020]管子的生產長度是評價軋管機組的重要標誌。四輥行星軋機不僅使產品規格變換靈活，而且可生產長管，到目前為止，用其他方法還不可能達到這樣的長度。目前生產管子的最大長度主要取決於延伸機，一般在15?40111。而米用四棍行星軋機時，管子長度取決於穿孔工序。使用四輥行星軋機，管子的延伸係數可達到12，而且管長不受工具(芯棒)的限制。例如，可將10111的空心管坯軋成120111長的荒管。
[0021〕 當前三輥行星軋機和四輥行星軋機軋機的缺點:
[0022]1、效率低，即軋制速度低。理論上軋制速度可達1111/8，一般實際軋制速度在0.5.11/
8左右。
[0023]2、對於大型三輥行星軋機軋機和四輥行星軋機，由於其迴轉大盤較大，旋轉時要消耗一部分能量，而且遠離軋制中心線的迴轉部分其線速度是非常高的。因此在設計中對迴轉部分潤滑系統要求嚴格。同時要加強結構的可靠性，避免在生產時發生災難性事故。
[0024]3、在軋制難變形材料時，由於軋輥呈錐形，精整段很「薄」，軋輥磨損嚴重。
[0025]4、在實際生產中，當軋制某些難變形、可軋溫度範圍窄的特殊鋼時。會發生軋件被前面精整拉斷。尾三角留在軋輥內，造成軋機卡死想像。造成這種現象的原因是由於三輥行星軋機軋機軋制時變形後區存在後滑。當軋件即將軋完時，軋件後部形成凹腔，當軋件繼續咬入時，凹腔部分被壓扁，摩擦力減少，軋件出口速度降低，軋件尾部溫度迅速降低，變形抗力迅速增大，從而造成軋機咬死現象。
[0026]5、軋件表面易產生螺旋紋，影響表面質量。三輥行星軋機軋機在一般情況下，當後面配有精整機組時，軋件表面質量是不成為題的。對於三輥行星軋機軋管機如果壓下量過大，軋件表面螺旋紋在定徑機上也是不易消除的。影響表面螺旋紋的原因很多，如軋件材質，軋制溫度，摩擦力大小及壓下量等，對螺紋深度均有影響，如果對軋件質量不加以控制，會造成不可挽回的悲局，美國亨特公司軋管車間的倒閉就是一例。
[0027]以上這兩種軋機的軋制方向都是管坯從錐形軋輥的大端咬入，經過輾軋從小端軋出。由於軋機結構需要布置傳動齒輪，必須採用較大的輾軋角。導致軋輥大小頭的直徑相差很多。軋制過程中軋輥旋轉的線速度延長度方向逐漸變小，變化幅度很大，而軋件的線速度隨直徑減小卻逐漸變大，變化幅度也很大。這就造成了軋輥與軋件之間的滑移摩擦。軋制力增大，設備功率增大，工具磨損增快，壽命降低。
[0028]由於成形過程工具阻礙了材料的流動，這個致命的缺點導致這兩種軋機大部分只能軋制有色金屬管，而且軸承壽命短，軋輥磨損快，工具成本非常高。即便有個別生產黑色金屬管的工廠，產量也是很低的。
【發明內容】
[0029]本發明的目的是提供一種四輥旋轉軋機。
[0030]本發明四輥旋轉軋機，其特徵在於由齒輪箱軸承座、齒輪箱箱體、中心齒輪、輔助驅動電機、齒輪箱軸承蓋、行星齒輪、連接法蘭、第一聯軸器、第二聯軸器、軋機軸承蓋、壓下裝置、支承輥、軋機機架、主驅動電機、軋輥、軋機軸承座構成；
[0031]所述齒輪箱軸承座和齒輪箱軸承蓋可沿水平剖分面上下分離；
[0032]所述軋機軸承蓋和軋機軸承座可沿水平剖分面上下分離；
[0033]齒輪箱軸承座兩端滾動軸承支承齒輪箱箱體；軋機軸承座兩端滾動軸承支承軋機機架；齒輪箱箱體中心兩端滾動軸承支承中心齒輪；齒輪箱箱體兩端沿中心均勻分布滾動軸承支承的4個行星齒輪；
[0034]軋機機架中心均勻分布4個與端面傾斜的矩形導向槽，所述矩形導向槽安裝軋輥、壓下裝置、支承輥；
[0035]齒輪箱箱體、軋機機架、連接法蘭、第一聯軸器用高強度螺栓連接為一個整體迴轉體；
[0036]4個行星齒輪與輸出軸軋輥與第二聯軸器連接為4個迴轉體，4中心齒輪與4個7行星齒輪嚙合傳動；
[0037]4中心齒輪行星齒輪、軋輥形成行星輪系傳動；
[0038]輔助驅動電機、齒輪箱軸承座、齒輪箱軸承蓋固定連接，輔助驅動電機中心齒輪鍵連接；
[0039]主驅動電機、軋機軸承座、軋機軸承蓋固定連結，主驅動電機、軋機機架固定連接，主驅動電機帶動齒輪箱箱體、連接法蘭、第一聯軸器、第二聯軸器、軋機機架旋轉。
[0040]該四輥旋轉軋機的特徵在於有較小的輾軋角，一般為0°?10°，軋件由軋輥的小端咬入，從軋輥的大端軋出。區別於現有行星軋機由於結構所限必須採用大輾軋角，一般為35°?60°，軋件由軋輥的大端咬入，從小端軋出。該四輥旋轉軋機的軋件內部材料流動與工具線速度方向相同。由於軋件是從軋輥小端咬入，從軋輥大端軋出，軋制過程軋輥表面線速度逐漸增大，與軋件材料隨著延伸線速度越來越大的變化相一致，削弱了軋件材料內部的滑移和對工具的磨損，更有利於金屬的流動和延伸。
[0041]該四輥旋轉軋機的軋輥可根據理想工藝改變輥型曲線，精整段可達到2.5?3倍軋件直徑。有利於消除軋件表面螺紋，提高尺寸精度。
[0042]該四輥旋轉軋機的軋輥有較長的規圓段。有利於提高軋件幾何精度。
[0043](I)該四輥旋轉軋機由主驅動永磁同步力矩電機、輔助驅動永磁同步力矩電機、齒輪箱、圓形軋機機架、軋輥裝置、壓下裝置、支承輥裝置、聯軸器裝置組成(參見圖1四輥旋轉軋機);
[0044](2)該四輥旋轉軋機兩端中安裝有兩臺永磁同步力矩電機，一臺為主驅動電機，用來驅動齒輪箱箱體和圓形軋機機架旋轉，繼而帶動四個軋輥的自轉，另一臺為輔助驅動電機，用來調整軋輥轉速，以保證在軋制過程中軋件不轉；
[0045](3)該四輥旋轉軋機中齒輪箱由一個中心齒輪和四個行星齒輪組成一個行星輪系;
[0046](4)該四輥旋轉軋機中四個軋輥和支承輥的軸承座分別安裝在機架的四個滑動導向槽內，使軋制過程更加穩定；
[0047](5)該四輥旋轉軋機中的四個壓下裝置可調整四個軋輥形成的喉孔大小；
[0048](6)該四輥旋轉軋機中齒輪箱的行星齒輪軸與軋輥軸用聯軸器連接；
[0049](7)該四輥旋轉軋機的齒輪箱與圓形軋機機架用聯軸器連接；
[0050](8)該四輥旋轉軋機的主驅動電機與圓形軋機機架直接連接，輔助驅動電機與齒輪箱中心齒輪直接連接；
[0051](9)該四輥旋轉軋機的齒輪箱和圓形軋機機架兩端有軸承，在主驅動電機的帶動下可同步旋轉；
[0052](10)該四輥旋轉軋機的四個軋輥通過齒輪箱輪系傳動，在輔助電機的帶動下可同步旋轉；
[0053](11)該四輥旋轉軋機的輾軋角為0°?10°，軋件由軋輥的小端咬入，從軋輥的大端軋出；
[0054](12)該四輥旋轉軋機的軋輥可根據理想工藝改變輥型曲線，精整段可達到2.5?3倍軋件直徑；
[0055](13)該四輥旋轉軋機的軋輥有較長的規圓段；
[0056](14)該四輥旋轉軋機的結構緊湊，外形尺寸小，所有軸承都可選用標準軸承；
[0057](15)該四輥旋轉軋機的軋輥壓下量可單獨精確調整，軋件的尺寸精度不受每個軋輥磨損不一致帶來的影響。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0058]圖1本發明四輥旋轉軋機剖面圖。
[0059]圖2本發明四輥旋轉軋機立體示意圖。
【具體實施方式】
[0060]下面給出的實施例擬對本發明作進一步說明，但不能理解為是對本發明保護範圍的限制，本領域技術人員根據本
【發明內容】
對本發明的一些非本質的改進和調整，仍屬於本發明的保護範圍。
[0061]四輥旋轉軋機，如圖1，圖2所示。四輥旋轉軋機由齒輪箱軸承座I齒輪箱箱體2軋件中心齒輪4輔助驅動電機5齒輪箱軸承蓋6行星齒輪7連接法蘭8第一聯軸器9第二聯軸器10軋機軸承蓋11壓下裝置12支承輥13軋機機架14主驅動電機15軋輥16軋機軸承座17構成。
[0062]軋件的中心軸線為軋制中心線。齒輪箱箱體2是一個以軋制中心線為軸的圓柱形殼體。軋機機架14是一個以軋制中心線為軸的圓柱形殼體。齒輪箱軸承座I和齒輪箱軸承蓋6可沿水平剖分面上下分離。軋機軸承蓋11和軋機軸承座17可沿水平剖分面上下分離。齒輪箱箱體2連接法蘭8第一聯軸器9第二聯軸器10軋機機架14將以往整體迴轉輪體分成若干個零件。齒輪箱軸承座I兩端滾動軸承支承齒輪箱箱體2。軋機軸承座17兩端滾動軸承支承軋機機架14。齒輪箱箱體2中心兩端滾動軸承支承中心齒輪4。齒輪箱箱體2兩端沿中心均勻分布4對滾動軸承支承、4個行星齒輪7。行星齒輪7與輸出軸鍵連接。軋機軸承座17兩端滾動軸承支承軋機機架14。軋機機架14中心均勻分布4個與端面傾斜的矩形導向槽。槽內安裝軋輥16壓下裝置12支承輥13。軋輥16與輸出軸鍵連接。齒輪箱箱體2軋機機架14連接法蘭8第一聯軸器9用高強度螺栓連接為一個整體迴轉體。4個行星齒輪7與輸出軸軋輥16與輸出軸第二聯軸器10連接為4個迴轉體。中心齒輪4與4個行星齒輪7嚙合傳動。軋輥16與軋件摩擦傳動。中心齒輪4行星齒輪7軋輥16軋件形成行星輪系傳動。輔助驅動電機5齒輪箱軸承座I齒輪箱軸承蓋6固定連接。輔助驅動電機5中心齒輪4鍵連接。主驅動電機15軋機軸承座17軋機軸承蓋11固定連結。主驅動電機15軋機機架14固定連接。主驅動電機15帶動齒輪箱箱體2連接法蘭8第一聯軸器9第二聯軸器10軋機機架14旋轉。輔助驅動電機5帶動中心齒輪4旋轉。繼而由於行星齒輪7圍繞中心齒輪4公轉自轉而產生軋輥16對軋件進行螺旋輾軋。適當調整主驅動電機15輔助驅動電機5的轉速實現軋件不旋轉。軋件由軋輥16臺階錐形輥型小端軋入從大端軋出。軋件可沿軋制中心線連續不間斷無扭轉延伸進入精整軋機實現連續軋制。
[0063] 軋輥16沿軋制方向線速度逐漸增大。軋件沿軋制方向線速度逐漸增大。這個軋制方法對金屬流動成形極為有利。這是與該項技術其他行星軋制技術最大的區別。
【權利要求】
1.一種四輥旋轉軋機，其特徵在於由齒輪箱軸承座、齒輪箱箱體、中心齒輪、輔助驅動電機、齒輪箱軸承蓋、行星齒輪、連接法蘭、第一聯軸器、第二聯軸器、軋機軸承蓋、壓下裝置、支承輥、軋機機架、主驅動電機、軋輥、軋機軸承座構成； 所述齒輪箱軸承座和齒輪箱軸承蓋可沿水平剖分面上下分離； 所述軋機軸承蓋和軋機軸承座可沿水平剖分面上下分離； 齒輪箱軸承座兩端滾動軸承支承齒輪箱箱體；軋機軸承座兩端滾動軸承支承軋機機架；齒輪箱箱體中心兩端滾動軸承支承中心齒輪；齒輪箱箱體兩端沿中心均勻分布滾動軸承支承的4個行星齒輪； 軋機機架中心均勻分布4個與端面傾斜的矩形導向槽，所述矩形導向槽安裝軋輥、壓下裝置、支承輥； 齒輪箱箱體、軋機機架、連接法蘭、第一聯軸器用高強度螺栓連接為一個整體迴轉體； 4個行星齒輪與輸出軸軋輥與第二聯軸器連接為4個迴轉體，4中心齒輪與4個7行星齒輪哨合傳動； 4中心齒輪行星齒輪、軋輥形成行星輪系傳動； 輔助驅動電機、齒輪箱軸承座、齒輪箱軸承蓋固定連接，輔助驅動電機中心齒輪鍵連接； 主驅動電機、軋機軸承座、軋機軸承蓋固定連結，主驅動電機、軋機機架固定連接，主驅動電機帶動齒輪箱箱體、連接法蘭、第一聯軸器、第二聯軸器、軋機機架旋轉。
【文檔編號】B21B27/02GK204182678SQ201420607126
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月21日 優先權日:2014年10月21日
【發明者】王克川, 張志勇 申請人:太原普萊設工程技術有限公司