一种轮箍轮缘轧制装置及轮箍轮缘轧制方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于轮箍轮缘制造技术领域的轮箍轮缘轧制装置，本发明专利技术还涉及一种轮箍轮缘轧制方法。主辊(1)的主辊孔型基准面(6)的高度较下锥辊上方位辊面(10)高5

【技术实现步骤摘要】
一种轮箍轮缘轧制装置及轮箍轮缘轧制方法


[0001]本专利技术属于轮箍轮缘制造
，更具体地说，是涉及一种轮箍轮缘轧制装置，本专利技术还涉及一种轮箍轮缘轧制方法。

技术介绍

[0002]轮箍是组合式车轮的重要组成部件，机车上大量使用。轮箍的尺寸较大，外径一般达到1m以上。传统的轮箍轧制采用两台轧机，分别进行粗轧和精轧。粗轧采用开口式(主辊、芯辊都不带孔型)进行径轴向轧制；精轧采用闭式孔型(主辊和芯辊带有孔型，并构成封闭孔型)进行径向等高轧制。两步法轧制生产过效率也较低，轧件温降大。将传统的“粗轧”和“精轧”放在一台环件轧机上连续完成，显著简化了工序、并能减少备件及设备维护费用，有利于自动控制。但同一台轧机上径向变形区完成轧件壁厚减薄，轴向变形区完成高度压下，必须采用开放式孔型，从而导致新的问题出现，比如轮缘拉缩问题较为突出。
[0003]由于轮箍截面沿轴向呈非对称性且轧制变形量较大，在环件轧机上的开放孔型中轧制时，金属的流动和轧制稳定性条件非常复杂。轧制中期即使轮缘孔型中金属充满良好，但在轧制后期的轧制扩径过程中，轮缘部位金属随着轮辋外径扩大，沿周向拉伸，轮缘处金属收缩，轮缘变薄变短，不能贴合主辊，即轮缘拉缩现象。在轧制外径1000mm以上的轮箍时，轮缘拉缩量较大，严重时轮缘欠充满量可达15mm左右，降低了轧制合格率。影响轮缘拉缩的因素很多，线上难以准确预测，仅仅凭借预先放大裕量在现有工艺下也无法准确控制轧制后的轮缘形状和尺寸。因此控制轧制后期的轮缘拉缩是径轴向轧制轮箍的关键问题。此外，在环件径轴向轧制中还经常出现“爬辊”问题，即金属在径向轧制变形区容易沿主辊轴向向上爬起，一方面影响轧制变形的稳定性，另一方面主辊轮缘孔型上侧圆角加剧了轮缘喉部(轮缘与踏面的过渡区域)的变形，加剧轮缘拉缩。
[0004]经查新，相似、已公开发表的相关专业技术文献如下：
[0005]1)铁路机车用粗制轮箍制造方法(CN201010132498.9)，马鞍山钢铁股份有限公司。该专利通过轮箍轧制后浸水冷却，加快加快轮箍冷却降温，保证了轮箍能够在氢扩散系数最大的温度区间进行后续的常规等温工序，延长了有效等温去氢时间，有效降低了轮箍中的氢含量，抑制了氢致裂纹的产生。该专利未涉及轮箍轧制过程的轮缘拉缩现象。
[0006]2)外台阶截面环件轧制成形的方法(CN200410060887.X)，武汉理工大学。该专利公开外台阶截面环件轧制成形的方法和步骤，未涉及环件轧制过程外台阶的形状尺寸的控制方法，与轮箍轧制过程轮缘拉缩问题没有关系。
[0007]3)大型双边台阶环件径轴向轧制成形方法(CN201210073832.7)，武汉理工大学。该专利通过合理设计环件毛坯和轧制孔型以及控制轧制过程,实现由矩形环件毛坯直接轧制成形为双边台阶环件。与轮箍轧制有显著差异，且没有涉及截面上凸缘的尺寸控制问题。
[0008]4)菅海燕，陈志刚，宋涛，等.径轴向轧环机轧环工艺，锻压技术，1995年第3期。介绍了轧环工艺的基础条件、工艺原则、工艺路线及毛坯的优化设计，并对环件的产生常见缺陷进行了分析。文中没有涉及带有外凸缘环件及轮箍轧制的特殊情况。
[0009]5)沙杰，蔡永敏，俞能发.D109电机轮箍轮缘缺肉问题的研究，安徽冶金，2011年第1期。针对D109轮箍(外径小于800mm)轧制过程中出现的轮缘缺肉问题，分析了各工序可能造成轮缘缺肉的原因，从坯料的尺寸保证、轧制加热工艺、环件轧机调整及轧辊转速控制方面提出解决方法。文中没有涉及主辊的孔型设计和芯辊的进给速度控制。
[0010]6)Qian Dongsheng，Hua Lin.Blank design optimization for stepped
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section profile ring rolling，SCIENCE CHINA，2010年6月。文中提出台阶截面环件坯料设计原则，即坯料上“小环”与“大环”的体积之比值应等于最终环件上“小环”与“大环”的体积之比。这种设计思想给制坯工艺带来难度，不适用于轮箍轧制情况。
[0011]综上，现有文献没有涉及轮箍轧制过程中出现的轮缘拉缩问题相关分析及解决方法。

技术实现思路

[0012]本专利技术所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种在轮箍轧制过程中有效控制轮缘拉缩现象和爬辊问题，保证轧后轮缘的形状尺寸精度满足要求，提高产品质量的轮箍轮缘轧制装置
[0013]要解决以上所述的技术问题，本专利技术采取的技术方案为：
[0014]本专利技术为一种轮箍轮缘轧制装置，包括主辊、芯辊、上锥辊、下锥辊，芯辊的芯辊轴线和主辊的主辊轴线平行，上锥辊的上锥辊下方位辊面和下锥辊的下锥辊上方位辊面平行，下锥辊上方位辊面和主辊轴线平行，主辊的主辊孔型基准面的高度较下锥辊上方位辊面高5
‑
15mm，主辊上端设置深度为h的双斜度的侧壁，侧壁按斜度分为两段，h高度为轮箍目标厚度的0.5
‑
0.8倍，侧壁的β1角度为1
‑4°
，侧壁的β2角度为15
‑
25
°
，芯辊与能够控制芯辊向靠近或远离主辊方向移动的驱动部件Ⅰ连接，上锥辊与能够控制上锥辊向靠近或远离下锥辊方向移动的驱动部件Ⅱ连接。
[0015]待加工的轮箍轮缘环件坯套装在芯辊上，主辊和芯辊之间形成轮箍轮缘环件坯的轧制部位。
[0016]所述的主辊和下锥辊为旋转驱动辊，芯辊和上锥辊被动旋转辊。
[0017]所述的轮箍轮缘轧制装置轧制轮箍轮缘时，芯辊速度设定时将中间速度控制点对应的轧制外径设定为0.92
‑
0.96D。
[0018]本专利技术还涉及一种步骤简单，在轮箍轧制过程中有效控制轮缘拉缩现象和爬辊问题，保证轧后轮缘的形状尺寸精度满足要求，提高产品质量的轮箍轮缘轧制方法。
[0019]所述的轮箍轮缘轧制方法的轧制步骤为：
[0020]S1.主辊上端设置深度为h的双斜度的侧壁，侧壁按斜度分为两段，h高度为轮箍目标厚度的0.5
‑
0.8倍，侧壁的β1角度为1
‑4°
，侧壁的β2角度为15
‑
25
°
；
[0021]S2.轮箍轮缘环件坯进行轧制时，芯辊按照设定速度向主辊方向进给，径向变形区对轮箍轮缘环件坯厚度进行连续压下；上锥辊按照设定压下规程对轴向变形区高度进行控制，轧制过程中轮箍轮缘逐渐成形，轮箍轮缘环件坯外径逐渐增大；
[0022]S3.芯辊进给速度制度的中间控制点后移，增加轧制中后期芯辊的道次进给量，增加轮缘部位金属补充，主辊孔型上端的侧壁限制径向变形区金属向上的轴向宽展，强制金属向轮缘部位流动，增大轮缘部位的金属补充量。
[0023]主辊孔型上端设有双斜度侧壁，侧壁抑制径向变形区中的金属向上宽展流动，强制金属向轮缘部位流动，控制“爬辊”现象。
[0024]所述的芯辊进给速度采用三点速度控制法，芯辊2进给速度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轮箍轮缘轧制装置，其特征在于：包括主辊(1)、芯辊(2)、上锥辊(4)、下锥辊(3)，芯辊(2)的芯辊轴线(7)和主辊(1)的主辊轴线(8)平行，上锥辊(4)的上锥辊下方位辊面(9)和下锥辊(3)的下锥辊上方位辊面(10)平行，下锥辊上方位辊面(10)和主辊轴线(8)平行，主辊(1)的主辊孔型基准面(6)的高度较下锥辊上方位辊面(10)高5
‑
15mm，主辊(1)上端设置深度为h的双斜度的侧壁(11)，侧壁(11)按斜度分为两段，h高度为轮箍目标厚度的0.5
‑
0.8倍，侧壁(11)的β1角度为1
‑4°
，侧壁(11)的β2角度为15
‑
25
°
，芯辊(2)与能够控制芯辊(2)向靠近或远离主辊(1)方向移动的驱动部件Ⅰ连接，上锥辊(4)与能够控制上锥辊(4)向靠近或远离下锥辊(3)方向移动的驱动部件Ⅱ连接。2.根据权利要求1所述的轮箍轮缘轧制装置，其特征在于：待加工的轮箍轮缘环件坯(5)套装在芯辊(2)上，主辊(1)和芯辊(2)之间形成轮箍轮缘环件坯(5)的轧制部位。3.根据权利要求1或2所述的轮箍轮缘轧制装置，其特征在于：所述的主辊(1)和下锥辊(3)为旋转驱动辊，芯辊(2)和上锥辊(4)被动旋转辊。4.根据权利要求3所述的轮箍轮缘轧制装置，其特征在于：所述的轮箍轮缘轧制装置轧制轮箍轮缘时，芯辊速度设定时将中间速度控制点对应的轧制外径设定为0.92
‑
0.96D。5.一种轮箍轮缘轧制方法，其特征在于：所述的轮箍轮缘轧制方法的轧制步骤为：S1.主辊(1)上端设置深度为h的双斜度的侧壁(11)，侧壁(11)按斜度分为两段，h高度为轮箍目标厚度的0.5
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0.8倍，侧壁(11)的β1角度为1
‑4°
，侧壁(11)的β2角度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄林松，程明忠，许佩廷，沈晓辉，陈刚，王军，
申请(专利权)人：宝武集团马钢轨交材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：