階梯厚度鋼板的軋制方法

2023-06-01 19:02:41

專利名稱：階梯厚度鋼板的軋制方法
技術領域：
本發明涉及軋鋼技術領域，具體涉及一種階梯厚度鋼板的軋制方法。
背景技術：
常規的板材在長度方向上厚度是基本不變的，但是對於結構件而言，在很多情況下其沿長度方向受力不同，如果能夠生產在長度方向厚度不同的階梯板，則能有效的減輕結構件總量，或減少焊縫數量。

發明內容
針對現有階梯厚度鋼板加工方法的不足之處，本發明提供一種階梯厚度鋼板的軋制方法。
以單階梯厚度板為例，說明本發明的技術方案(1)首先按照常規軋制方法將坯料軋制到階梯板的較大厚度H1，其長度為L1+L3=L1+H2H1L2,]]>如圖1(b)。
(2)在設備能力允許範圍內(不超過軋制力最大限制和軋制力矩最大限制)，調整軋輥輥縫，使之滿足軋件出口厚度為階梯板的較小厚度H2。輥縫的調整方法如下根據入口厚度H1和目標厚度H2，以及鋼板溫度和寬度等信息，計算軋制力F，軋制力計算公式有很多，中厚板常用Sims公式F=1.15WRhQp---(1)]]>式中W是軋件寬度、R′是考慮彈性壓扁的軋輥半徑、Δh是壓下量、Qp是應力狀態影響函數、σ是平均變形抗力。
根據公式(1)計算出軋制力後，判斷軋制力和軋制力矩是否超過允許最大值，如果超過，則用兩個道次進行軋制，每道次壓下量為H=12(H1-H2).]]>如果計算值在安全範圍內，根據公式(2)的彈跳方程計算輥縫值。
S=H2-F-F0K---(2)]]>式中S是輥縫值，mm；F0是調零壓力，kN；K是軋機縱剛度，kN/mm。
(3)輥縫調整完成後，進行低速軋制，軋輥轉速一般不超過30r/min，使得厚度為H2的部分軋出長度等於L2，如圖2。軋出部分的長度可以採用以下方法計算在工作輥主電機軸上安裝編碼器，將編碼器的讀數變化轉化為工作輥的轉速ω，軋輥的半徑R是已知的，所以根據軋制時間t和前滑值f，就可以得出軋出部分的長度。
L＝(1+f)·2πRω·t(2)f={tg[8hRln(1-r)+12arctgr1-r]}2]]>r=H-hH]]>式中，r為軋制過程的相對壓下率，H是軋件入口厚度，h是軋件出口厚度。
(4)在鋼板厚度為H2的部分軋出長度等於L2時，需要快速抬起軋輥，抬起方式有如下兩種a、液壓缸快速回縮到最短位置，然後壓下絲槓也開始回縮，使軋輥輥縫大於最大階梯厚度H1，最後軋輥和前後輥道迴轉，使軋件後退出軋輥，如圖3；b、液壓缸快速回縮，然後壓下絲槓也開始回縮，使軋輥輥縫大於最大階梯厚度H1，軋輥和前後輥道停止轉動，使軋件停在原位，待軋輥輥縫讀數穩定後，再啟動軋輥和前後輥道，逐漸將軋件運送出軋機；(5)如果步驟(2)中，階梯厚度差值ΔH＝H1-H2太大，用一個道次容易造成軋制力或軋制力矩太大，需採用兩個道次或更多道次進行軋制，則在軋制一個道次以後重新進行步驟(2)到(4)的操作，即可得到需要的階梯厚度。
本發明的顯著效果是能夠以方便快捷的工藝，連續軋制生產階梯厚度板。


圖1為階梯厚度板尺寸示意圖，其中(a)軋制後的尺寸示意圖，(b)軋制前的尺寸示意圖；圖2為軋制過程示意圖；圖3為軋機壓下部件示意圖，圖中1壓下絲槓，2液壓缸，3壓力傳感器，4支撐輥，5工作輥，6軋件。
具體實施例方式
實施例1尺寸厚度220mm×寬1600mm×長2600的坯料，按圖1所示要求軋成30mm×2600mm×6000mm-28mm×2600mm×6100mm的階梯厚度板，軋機縱剛度為10000kN/mm，調零壓力30000kN，軋輥半徑500mm，最大許可軋制力55000kN，最大許可軋制力矩5000kNm。
首先按照常規軋制方法用12道次將軋件軋製成30mm×2600mm×11733mm的鋼板，然後計算軋制力F，入口厚度為30mm，目標出口厚度為28mm，對應的軋制力為12500kN，軋制力矩395kNm，都在安全範圍內。
計算輥縫設定值SS=H2-F-F0K=28-12500-3000010000=28+1.75=29.75]]>然後附加一個道次，調整軋輥輥縫設定值，使之等於29.75mm，然後使軋輥以20r/m的速度勻速軋鋼，由於鋼板28mm厚對應的長度為6100mm，根據公式(3)可以計算得到其對應的軋制時間t=L(1+f)2R=6100(1+0.016)23.14165003=5.733s]]>當軋制時間等於5.733s的時候，快速使液壓缸回縮，然後抬起軋輥，並使軋輥和輥道反轉，使軋件退出軋機，則軋件就被軋成階梯厚度板。
實施例2尺寸厚度220mm×寬1600mm×長2600的坯料，按圖1所示要求軋成30mm×2600mm×6000mm-20mm×2600mm×8600mm的階梯厚度板，軋機縱剛度為10000kN/mm，調零壓力30000kN，軋輥半徑500mm，最大許可軋制力55000kN，最大許可軋制力矩5000kNm。。
首先按照常規軋制方法用12道次將軋件軋製成30mm×2600mm×11733mm的鋼板，然後計算軋制力F，入口厚度為30mm，目標出口厚度為20mm，對應的軋制力為62500kN，軋制力矩4419kNm，軋制力超過安全範圍。所以需要採用多個道次進行軋制，假定第一道次將鋼板軋制25mm，對應的軋制力25000kN，軋制力矩1250kNm，軋制力和軋制力矩均在安全範圍內。
計算輥縫設定值SS=H2-F-F0K=25-25000-3000010000=25+0.5=25.5]]>然後附加一個道次，調整軋輥輥縫設定值，使之等於25.5mm，然後使軋輥以20r/m的速度勻速軋鋼，由於鋼板25mm厚對應的長度為6880mm，根據公式(3)可以計算得到其對應的軋制時間t=L(1+f)2R=6880(1+0.039)23.14165003=6.323s]]>當軋制時間等於6.323s的時候，快速使液壓缸回縮，然後抬起軋輥，並使軋輥和輥道反轉，使軋件退出軋機。
然後計算第二道次的軋制力和軋制力矩，入口厚度為25mm，目標出口厚度為20mm，軋制力為37500kN，軋制力矩為1875kNm。軋制力和軋制力矩均在安全範圍內。
計算輥縫設定值SS=H2-F-F0K=20-37500-3000010000=20-0.75=19.25]]>然後附加一個道次，調整軋輥輥縫設定值，使之等於19.25mm，然後使軋輥以20r/m的速度勻速軋鋼，由於鋼板20mm厚對應的長度為8600mm，根據公式(3)可以計算得到其對應的軋制時間t=L(1+f)2R=8600(1+0.047)23.14165003=7.844s]]>當軋制時間等於7.844s的時候，快速使液壓缸回縮，然後抬起軋輥，並使軋輥和輥道反轉，使軋件退出軋機。
實施例3尺寸厚度220mm×寬1400mm×長2200的坯料，按圖1所示要求軋成18mm×2500mm×6000mm-15mm×2500mm×10190mm的階梯厚度板，軋機縱剛度為6000kN/mm，調零壓力15000kN，軋輥半徑430mm，最大許可軋制力35000kN，最大許可軋制力矩2500kNm。
首先按照常規軋制方法用12道次將軋件軋製成18mm×2500mm×15058mm的鋼板，然後計算軋制力F，入口厚度為18mm，目標出口厚度為15mm，對應的軋制力為21500kN，軋制力矩772kNm，都在安全範圍內。
計算輥縫設定值SS=H2-F-F0K=18-21500-150006000=18-1.083=16.917]]>然後附加一個道次，調整軋輥輥縫設定值，使之等於16.917mm，然後使軋輥以20r/m的速度勻速軋鋼，由於鋼板15mm厚對應的長度為10190mm，根據公式(3)可以計算得到其對應的軋制時間t=L(1+f)2R=10190(1+0.040)23.14164303=10.880s]]>當軋制時間等於10.880s的時候，快速使液壓缸回縮，然後抬起軋輥，並使軋輥和輥道反轉，使軋件退出軋機，則軋件就被軋成階梯厚度板。
權利要求
1.一種階梯厚度鋼板的軋制方法，其特徵在於按以下步驟進行(1)首先按照常規軋制方法將坯料軋制到階梯板的較大厚度H1；(2)在設備能力允許範圍內，即不超過軋制力最大限制和軋制力矩最大限制，調整軋輥輥縫，使之滿足軋件出口厚度為階梯板的較小厚度H2；(3)輥縫調整完成後，進行低速軋制，軋輥轉速不超過30r/min，使得厚度為H2的部分軋出長度等於L2；(4)在鋼板厚度為H2的部分軋出長度等於L2時，快速抬起軋輥；(5)如果步驟(2)中，階梯厚度差值ΔH＝H1-H2超過軋制力最大限制和軋制力矩最大限制，則採用兩個道次或更多道次進行軋制，在軋制一個道次以後重新進行步驟(2)到(4)的操作，直至得到需要的階梯厚度。
2.按照權利要求1所述的階梯厚度鋼板的軋制方法，其特徵在於步驟(2)中輥縫的調整方法如下根據入口厚度H1和目標厚度H2，以及鋼板溫度和寬度信息，計算軋制力F，判斷軋制力和軋制力矩是否超過允許最大值，如果超過，則用兩個或更多道次進行軋制，每道次壓下量為H=1n(H1-H2),]]>如果計算值在安全範圍內，根據下式的彈跳方程計算輥縫值，S=H2-F-F0K]]>式中S是輥縫值，mm；F0是調零壓力，kN；K是軋機縱剛度，kN/mm，n為道次數。
3.按照權利要求1所述的階梯厚度鋼板的軋制方法，其特徵在於步驟(3)中軋出部分的長度採用以下方法計算在工作輥主電機軸上安裝編碼器，將編碼器的讀數變化轉化為工作輥的轉速ω，軋輥的半徑R是已知的，根據軋制時間t和前滑值f，計算軋出部分的長度，L＝(1+f)·2πRω·tf={tg[8hRln(1-r)+12arctgr1-r]}2]]>r=H-hH]]>式中，r為軋制過程的相對壓下率，H是軋件入口厚度，h是軋件出口厚度。
4.按照權利要求1所述的階梯厚度鋼板的軋制方法，其特徵在於步驟(4)中抬起軋輥方式採用以下的一種a、液壓缸快速回縮到最短位置，然後壓下絲槓也開始回縮，使軋輥輥縫大於最大階梯厚度H1，最後軋輥和前後輥道迴轉，使軋件後退出軋輥；b、液壓缸快速回縮，然後壓下絲槓也開始回縮，使軋輥輥縫大於最大階梯厚度H1，軋輥和前後輥道停止轉動，使軋件停在原位，待軋輥輥縫讀數穩定後，再啟動軋輥和前後輥道，逐漸將軋件運送出軋機。
全文摘要
一種階梯厚度鋼板的軋制方法，首先按照常規軋制方法將坯料軋制到階梯板的較大厚度H
文檔編號B21B37/64GK1850374SQ200610046460
公開日2006年10月25日 申請日期2006年4月29日 優先權日2006年4月29日
發明者胡賢磊, 劉相華, 王君, 王昭東, 何純玉, 矯志傑, 趙忠 申請人:東北大學