一种陀螺轧制方法技术

本发明专利技术公开了一种陀螺轧制方法，是用于金属“高速线材生产线”压延段的方法，其特征在于，在压延过程中，圆轧件运动运动具有两个自由度：分别为沿压延方向L直线运动以及旋转运动ω。本发明专利技术(“陀螺轧制方法”)达到的技术效果为：克服了“纵轧方法”的稳定性差，尤其生产线在高速运行情况下稳定性更差的缺陷。“陀螺轧制方法

【技术实现步骤摘要】
一种陀螺轧制方法


[0001]本专利技术涉及金属压延
，具体涉及一种陀螺轧制方法，是一种(黑色、有色金属)“高速线材生产线”的压延方法，为设计“高度稳定
‘
高速线材生产线
’”
提供数学、力学工具。

技术介绍

[0002]至今为止，世界上所有线材、棒材生产线都采用“纵轧方法”，也是唯一的一种压延方法(LESTANI MASSIMO达涅利
‑‑
摩根沙玛等公司)；“纵轧方法”的几何特征；轧辊轴线S与轧制线L(轧件运动方向)二异面直线相互垂直(θ＝90
°
)。
[0003]最近几十年，为了提高产量，人们不断提高生产线的压延速度。压延速度提高，导致生产线“稳定性”下降(故障发生率增加)，即使进行过多次改进、修补，却始终改变不了“压延速度越高，稳定性越差”的痼疾。
[0004]经过研究人们认识到：
[0005]1、“纵轧方法”的“压延速度”与“稳定性”之间存在“负相关”关系：“压延速度”升高，“稳定性”下降；“压延速度”下降，“稳定性”上升。
[0006]2、造成“负相关”关系的原因是；“纵轧方法”压延的线材运动只有一个(沿着压延方向L的)“自由度”(不稳定“运动”)。
[0007]“纵轧方法”缺陷包括以下四点(图1～图3)。
[0008]一、1个自由度。
[0009](1)众所周知，一颗子弹从没有来复线枪膛里飞出，它的准确度为零。“纵轧方法”中，“轧件”运动只有一个“自由度”(L)，等同于一颗从没有来复线枪膛中飞出的子弹，随着压延速度几何级增加，失去稳定性的高速“轧件”准确进入下一架轧机的概率陡然降低。生产线有数十架轧机，每一次通过轧机，速度增加(延伸系数)μ倍(μ*v)，故障发生概率也增加μ*v倍(统计)。
[0010](2)图1所示，压延方向(L)咬入角Δ≥30
°
。与“轧件”运动方向(L)相反的“反向轧制分力”不低于轧制力f的50％(f*sin30
°
)，超大“反向轧制分力f*sin30
°”
，阻滞了生产线流畅运行。
[0011](3)图2所示，孔型弊端。“纵轧方法”是经过孔型的压延方法，咬入瞬间，轧件端面受到(孔型)轧制力f(f1、f2、f3
…
)的方向严重不一致，轧件端面受力严重不平衡。
[0012]二、前、后导向件与轧辊之间处于分割状态。
[0013]压延时轧辊通过孔型，全断面接触轧件(图3)，导致轧件进入轧辊前脱离前导向件，轧后进入后导向件前要脱离轧辊，这样，导向件被轧辊“分割”成前、后两段，导向件与轧辊之间存在两段空隙，导向不连续。
[0014]三、“轧件”通过首、尾两轧机的速度(v)相差500～800倍(总延伸系数μ)。
[0015]首架轧机的超低入口速度v(～0.1m/s)导致轧辊和高温“轧件”长时间接触，孔槽热裂损坏，大大缩短了轧辊的寿命。
[0016]四、装备庞大，制作和运行成本高。
[0017]“纵轧方法”单机“延伸系数μ”受“咬入角Δ上限”限制，导致生产线必须采用更多的轧机(故障会更多)。
[0018]今天，智能化、数字化已经成为传统制造业的必由之路，“高速线材生产”是个庞大的传统制造业(我国年产量多年超过1亿吨)，要实现智能化(AI)、数字化，生产线更需要具备一个前提条件；“高速度、高度稳定”统一，很明显，现行的“纵轧方法
‘
高速线材生产
’”
不具备这一特点，决定了“纵轧方法”不适用于“高速线材生产线”。

技术实现思路

[0019]为了解决现有技术中的上述问题，本专利技术提供一种“陀螺轧制方法”，其特征在于；
[0020]1、几何特征；S(轧辊轴线)与L(轧制线)二异面直线间夹角为锐角；0
°
＜θ＜90
°
。
[0021]2、“陀螺轧制方法
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高速线材生产线
’”
中的“圆轧件”运动具有两个自由度(工程级)；
[0022]第一个自由度，沿L方向：遵守秒流量相等原则；Qi*Vi＝CONST(Qi；轧件截面积，Vi；L方向速度)。
[0023]第二个自由度，旋转：ω<i+1>入≥ω<i>出，旋向一致。(ω<i>出；第<i>架轧机出口轧件的转速，ω<i+1>入；第<i+1>架轧机入口轧件的转速)。
[0024]3、“三辊斜轧单机”由两级锥齿轮组成，第一级传动互为120
°
(图6)，第二级传动的角度为(90
‑
θ)
°
(图7)，随着圆轧件在L方向上速度加快和角速度ω加大，“三辊斜轧单机”的θ角度可以依次增加。
[0025]4、计算轧辊曲面半径Ri的公式为：
[0026]Ri＝[(Xi*cosθ
‑
Ai*sinθ)^(2)+(C
‑
Z)^(2)]^(0.5)，ri^2＝xi^2+zi^2；和计算Ri的程序(见“具体实施方式”)。
[0027]其中：
[0028]在直角坐标系中，Y轴表示轧制线L；
[0029]S为轧辊轴线，L为轧制线。
[0030]θ为S与L二异面直线间夹角；
[0031]C为S与L二异面直线间的距离；
[0032]i；相切圆轧件，轧辊圆编号；
[0033]Ai；轧程(H)中圆轧件第i个截面到原点距离(Y轴)；
[0034]Ri；与圆轧件第i个截面相切的轧辊半径；
[0035]Xi和Zi分别为圆轧件半径ri在X和Z轴上的值，5、计算轧辊宽度h的公式
[0036]h＝(yj
–
yi)/cosθ；其中；
[0037]yi＝Ai
‑
sinθ*[Ri^2
‑
(C
‑
Z)^2]^0.5；
[0038]yj＝Aj
‑
sinθ*[Rj^2
‑
(C
‑
Z)^2]^0.5。
[0039]其中；Ri,Rj；轧辊半径，Z；切点值；
[0040]程序(见“具体实施方式”)；
[0041]进一步地，“陀螺轧制方法”是“无孔型”压延方法。
[0042]进一步地，三个所述斜臂同步由一个斜臂调节伺服电机以及传感器调节，
[0043]进一步地，轧辊前后的前导向件以及后导向件是整体的及连续的。
[0044]本专利技术的一种“陀螺轧制方法”具有如下优点：克服了“纵轧方法”的稳定性差，尤其生产线在高速运行情况下稳定性更差的缺陷。
[0045]“陀螺轧制方法
‘
高速线材生产线
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陀螺轧制方法，是用于金属“高速线材生产线”压延段的方法，其特征在于，在压延过程中，圆轧件(1)运动具有两个自由度：第一个自由度，沿轧制线(L)直线运动；第二个自由度，旋转运动ω。2.根据权利要求1所述的一种陀螺轧制方法，其特征在于，“高速线材生产线”中三辊斜轧单机的轧辊轴线(S)与轧制线(L)之间二异面直线夹角θ为锐角(0
°
＜θ＜90
°
)。3.根据权利要求1所述的一种陀螺轧制方法，其特征在于，计算轧辊曲面半径Ri的公式为：Ri＝[(Xi*cosθ
‑
Ai*sinθ)^(2)+(C
‑
Z)^(2)]^(0.5)；ri^2＝xi^2+zi^2；其中；在直角坐标系中，Y轴表示轧制线(L)；(S)为轧辊轴线，(L)为轧制线；θ为(S)与(L)二异面直线间夹角；C为(S)与(L)二异面直线间的距离；i；相切圆轧件，轧辊圆编号；Ai；轧程(H)中圆轧件第i个截面到原点距离(Y轴)；Ri；与圆轧件第i个截面相切的轧辊半径；Xi和Zi分别为圆轧件半径ri在X和Z轴上的值。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷恩泽，
申请(专利权)人：谷恩泽，
类型：发明
国别省市：