[发明专利]一种轧制变形区横向应力可调轧辊

说明书

技术领域

本发明属于轧钢设备技术领域。具体涉及一种用于轧制变形区横向应力可调轧辊。

背景技术

在轧钢生产中，特别是在冷轧生产中，保证产品的尺寸精度尤为重要。但对于板带材或冷轧产品，轧件的宽、厚比往往很大，使得变形区弧长大大小于轧件宽向尺寸。在变形区中，由于金属质点运动的摩擦阻力与其同轧辊间的接触尺寸成正比，于是金属沿轧件宽向流动困难，致使轧制力沿轧件宽向分布规律为中间大、两边小，使得轧辊中部压扁变形相对偏大，加之轧辊弯曲变形的影响，最终导致所轧出的产品乃中间厚、两边薄。可见产品沿宽向或横向尺寸的控制与轧辊的外廓形状有着密切的联系。目前国内外学者在轧辊辊型方面进行了不少的研究，但多限于增大轧辊中部直径以补偿该处变形或采取将支反力的支点向辊身中心移动以“死撑”轧辊中部来阻止其发生弯曲变形的方法。

发明内容

本发明的任务是提供一种能调整、改变轧制变形区中摩擦力、轧制力沿轧件宽向的分布规律以及轧件在变形区中的应力状态，进而减小轧件在变形区中所受的球应力，改善轧件在变形区的塑性变形，在降低轧制能耗的同时亦改善轧件横向厚差的轧辊。

为实现上述任务本发明采用的技术方案是：上、下工作辊的辊面外廓线由两边外廓线和中部外廓线光滑连接而成。上、下工作辊的两边外廓线或均为斜线，或其中任一工作辊的两边外廓线为斜线、另一工作辊的两边外廓线为水平线。上、下工作辊的中部外廓线为相互啮合的波浪形外廓线，波浪形外廓线的波数为2～500个，波浪形外廓线对称于上、下工作辊的轴向垂直平分线。

在上、下工作辊的辊身两端端面分别各挖一同中心的环形空腔，环形空腔在上、下工作辊的纵向断面形状为U形或V形。

所述的相互啮合是指上、下工作辊的辊缝为零时，其外廓线相互咬合。

所述的波浪形外廓线的波长相等，每个波的波浪线长或均相等、或均不相等、或部分相等，波浪形外廓线的波峰与波谷间的垂直距离相等或不相等；波浪形外廓线两端点间的距离L、波长L₁、波长所对应的波浪线长L₂、波峰与波谷间的垂直距离Δ分别为：

L＝a₀×B    (1)

L₁＝L/N     (2)

L₂＝a₁×L₁  (3)

Δ＝a₂(a₁²-1)^1/2×L₁(4)

式(1)～(4)中：

a₀-波浪形外廓线长度系数，0.515≤a₀≤0.923，

B-轧件的宽度，

N-波数，

a₁-波长系数，1.003≤a₁≤1.08，

a₂-波形系数，0.3≤a₂≤1。

所述的上、下工作辊的辊身两端端面的环形空腔底部间的距离均等于中部外廓线两端点间的距离L；环形空腔的中心圆直径d₁、环形空腔的外壁与内壁在辊身端面的径向距离S、环形空腔在辊身纵向断面的底部圆弧半径r分别为：

d₁＝(D+d)/2      (5)

S＝a₃×(D-d)/2   (6)

r＝a₄×S         (7)

式(5)～(7)中：

D-工作辊的辊身端部直径，

d-工作辊的辊颈直径，

a₃-径向差系数，0.2≤a₃≤0.3，

a₄-半径系数，0.2≤a₄≤0.5。

所述的斜线是：两边外廓线距其工作辊轴线距离的增量之和ΔY为：

ΔY＝a₅×S₀/(L₀-L)×X    (8)

式(8)中：

S₀-上、下工作辊间的中部辊缝；

L₀-工作辊的辊身长度；

X-以工作辊的辊身端部为原点到中部外廓线端点的距离，0≤X≤(L₀-L)/2；

a₅-斜率系数，0.2≤a₅≤0.8