專(zhuān)利名稱(chēng)：一種金屬板材壓延生產(chǎn)用的軋機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)寬幅面金屬板帶用軋機(jī)。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)期以來(lái)，以板帶軋機(jī)為代表的各種軋機(jī)生產(chǎn)了大多數(shù)的金屬材料。鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)所用的軋機(jī)，其能生產(chǎn)的鋼板帶產(chǎn)品在寬度上都有極大值的限制。例如當(dāng)今世界最寬的中厚板軋機(jī)僅能生產(chǎn)最寬不超過(guò)5400毫米的合格板材,世界最寬的熱軋中薄板軋機(jī)僅能生產(chǎn)最寬不超過(guò)3400毫米的合格板材，最寬的冷軋機(jī)不不超過(guò)3000mm。一味增加現(xiàn)有類(lèi)型軋機(jī)的寬度并不一定能生產(chǎn)出相應(yīng)寬度的合格板帶材。例如將現(xiàn)有2300mm冷軋機(jī)的機(jī)架和軋輥按比例整體上放大，加寬至3000mm，也不能保證能生產(chǎn)出寬度大于2300mm的合格板帶材，因?yàn)檫@樣做并不能保證產(chǎn)品的板型(指凸度和平直度)。因?yàn)檐堓伜蜋C(jī)架等機(jī)械結(jié)構(gòu)加大后，剛性往往不足，在軋制時(shí)軋機(jī)的撓曲變形難以控制。為了能生產(chǎn)出寬幅面、板型合格的板帶材，又在最初的ニ輥板帶軋機(jī)型式的基礎(chǔ)上進(jìn)行了新的設(shè)計(jì)，先后出現(xiàn)了四輥軋機(jī)、六輥軋機(jī)、十二輥軋機(jī)、二十輥軋機(jī)等許多新型軋機(jī)，板型控制上有自身特點(diǎn)的軋機(jī)有六輥PC軋機(jī)、六輥CVC軋機(jī)，其中許多軋機(jī)具有軋輥軸向竄動(dòng)功能、工作輥彎輥功能。對(duì)于連軋機(jī)，還采用了相應(yīng)的板型控制方案，將板型的控制要求按某種方案分配到多個(gè)軋機(jī)上以最終生產(chǎn)出板型合格的板帶材。而對(duì)于中厚板軋機(jī)來(lái)說(shuō)，要生產(chǎn)這樣規(guī)格的板材必然要求使用比5500mm中厚板軋機(jī)更寬更大型的軋機(jī)。但是理論的計(jì)算表明，當(dāng)軋機(jī)的寬度大于5500mm后，該軋機(jī)固有的，靠軋輥端部壓下以實(shí)現(xiàn)正常軋制的結(jié)構(gòu)特征，已經(jīng)難以保證產(chǎn)品的板型，帶有巨大支撐輥的四輥軋機(jī)也不例外。因?yàn)檐堓伒膹澢鷳?yīng)カ已經(jīng)達(dá)到許用應(yīng)力，從而不能再使用更大的軋制カ來(lái)生產(chǎn)更寬規(guī)格的合格板材。綜上所述，對(duì)于每種不同類(lèi)型的軋機(jī)，其能軋制板帶材的最大寬度是有極限值的，且對(duì)于每種類(lèi)型的軋機(jī)來(lái)說(shuō)，要生產(chǎn)其能生產(chǎn)的極限規(guī)格，往往要采取相應(yīng)的板型控制措施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種與現(xiàn)有軋機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)原理和軋制受力原理不同的的軋機(jī)，使用本發(fā)明制造的軋機(jī)可以生產(chǎn)現(xiàn)有板帶軋機(jī)能生產(chǎn)的金屬板材；也可以生產(chǎn)現(xiàn)有板帶軋機(jī)不能生產(chǎn)的金屬板材，即有效突破現(xiàn)有各種類(lèi)型軋機(jī)所能生產(chǎn)的板帶材極限規(guī)格，以生產(chǎn)更寬規(guī)格的板帶材，并且能以簡(jiǎn)單的板型控制技術(shù)生產(chǎn)出板型合格的板帶材。 本發(fā)明所涉及的軋機(jī)仍然象現(xiàn)有軋機(jī)一祥，是利用電機(jī)傳動(dòng)軋輥，再由軋輥軋制軋件，上下軋輥均水平布置，軋制方向?yàn)樗椒较蚯遗c輥縫相垂直。為了表述說(shuō)明方便，在本說(shuō)明書(shū)中出現(xiàn)的軋機(jī)主要機(jī)構(gòu)，除非標(biāo)明材料性質(zhì)，都使用鋼鐵材料，但也可以是其它有可替代性的材料。但與現(xiàn)有軋機(jī)不同的是，本發(fā)明所涉及的軋機(jī)，其軋輥的壓下裝置(或壓上裝置)的背部有ー套推桿系統(tǒng)(如附圖I所示)。通過(guò)這套推桿系統(tǒng)，可以將軋制力傳遞到兩邊的機(jī)架牌坊上；如果這套推桿系統(tǒng)和機(jī)架牌坊的剛度足夠大，通過(guò)這套推桿系統(tǒng)，可以將軋輥在垂直于板面方向上的彎曲變形減到最小(也就是說(shuō)，可以使軋輥在軸向上處于平直或接近平直的狀態(tài))，當(dāng)然這套推桿系統(tǒng)中某些桿組件的長(zhǎng)度最好是可以調(diào)節(jié)的。在這套推桿系統(tǒng)中，起主導(dǎo)作用的是推桿系統(tǒng)中各個(gè)桿組件的軸向抗拉伸カ和軸向抗擠壓力，這一點(diǎn)與傳統(tǒng)四輥或多輥軋機(jī)中支承輥的作用完全不同；因?yàn)楝F(xiàn)在建成的四輥軋機(jī)的支承輥，或者說(shuō)多輥軋機(jī)最上層的支承輥，或者說(shuō)支撐輥軸向橫截面上呈類(lèi)弧形分布的背襯軸承上方的支撐橫梁，其最終主要是靠自 身的彎曲應(yīng)カ來(lái)將軋制カ傳遞給軋機(jī)牌坊的。所以，在下文中也可以將本發(fā)明所述的軋機(jī)稱(chēng)為“軸向力傳遞型板帶軋機(jī)”或“軸線カ傳遞型板帶軋機(jī)”。下文簡(jiǎn)稱(chēng)為“軸向カ軋機(jī)”或“軸線カ軋機(jī)”。通過(guò)這套推桿系統(tǒng)，通過(guò)推桿系統(tǒng)中的斜梁的軸向推力，可以將軋制カ傳遞到兩邊的機(jī)架牌坊上。當(dāng)然，機(jī)架牌坊必須是固定安放在有相應(yīng)承載能力的軋機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)上，而設(shè)備基礎(chǔ)其設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算依據(jù)是軋機(jī)的重量、尺寸、傾翻カ等。這樣至上而下就形成了上部推桿系統(tǒng)一上壓塊一上軋輥輥系一軋件(板帶材)一下軋輥輥系一下壓塊一下部推桿系統(tǒng)，這樣ー種位置關(guān)系和受カ關(guān)系，詳見(jiàn)附圖I和附圖13。在上、下壓塊中造出用于安裝放置軋輥輥系的弧形孔洞9和10，壓塊及其中的弧形孔洞在軋輥軸線方向上可以是整體，也可以是分別制造再拼裝成整體，拼裝時(shí)各個(gè)部分可以在軋輥軸線方向上有間隔的布置以利于調(diào)節(jié)壓下量和板形，這樣就可以減小制造的難度并提高軋機(jī)調(diào)整的靈活性?；⌒慰锥从糜诜€(wěn)定軋輥輥系位置，保持軋輥輥系水平且軋輥軸線與軋制方向垂直。而在壓塊和軋輥之間(或者說(shuō)孔洞內(nèi)壁和軋輥之間)為了減小摩擦，可以加入潤(rùn)滑劑或弧形背襯軸承并延兩者的接觸面均勻分布即可，至于這種潤(rùn)滑劑或弧形軸承的具體構(gòu)造或組成，只要其能保證軋制時(shí)軋輥在該孔洞中能順利沿軋輥軸線穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)即可。壓塊上所開(kāi)弧形截面孔洞的具體截面形狀和邊長(zhǎng)以及其與軋輥之間的縫隙大小仍需要根據(jù)實(shí)際的受力情況和實(shí)際采用的機(jī)械機(jī)構(gòu)來(lái)確定。當(dāng)然最起碼的要求是該弧形孔洞能保證在正常軋制時(shí)，軋輥始終位于該孔洞中且軸線穩(wěn)定沒(méi)有不確定的位移。這里所說(shuō)的弧形背襯軸承，具體可以參照現(xiàn)有多輥軋機(jī)中通常使用的背襯軸承。與現(xiàn)有森吉米爾二十輥軋機(jī)中輥系的最上層八個(gè)支撐輥中的背襯軸承不同的是，本發(fā)明中的軸向カ軋機(jī)，其輥系最上層支撐輥中的背襯軸承，其鞍座最終可以安裝在弧形孔洞的內(nèi)壁上或內(nèi)壁內(nèi)側(cè)，且背襯軸承和鞍座可以延軋輥軸線方向上均勻分布。有關(guān)森吉米爾二十棍軋機(jī)中棍系的最上層八個(gè)支撐棍中的背襯軸承和其鞍座的具體情況，請(qǐng)參閱本發(fā)明申請(qǐng)的參考資料(在附加文檔“其它證明文件”中)，也可以直接參閱潘純久所編著的《二十輥軋機(jī)及高精度冷軋鋼帶生產(chǎn)》一書(shū)中的第2章第I節(jié)。因此，本發(fā)明中的輥系也可以仿造現(xiàn)有二十輥軋機(jī)或其它多輥軋機(jī)的輥系結(jié)構(gòu)和調(diào)整方法來(lái)制造，但這些不是本發(fā)明的創(chuàng)新性?xún)?nèi)容，而是公知的知識(shí)，但其可以為本發(fā)明所靈活借鑒使用。由附圖I可知，斜梁5和6的軸向推力通過(guò)橫梁4的傳遞作用，其豎直分量最后作用在輥系中最上層的軋輥上，最終傳遞到工作輥用于壓下軋件，如果可以適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)推桿系統(tǒng)各推桿的長(zhǎng)度和橫截面，合理設(shè)置推桿的數(shù)量和方向角度及安裝位置，就可以做到在軋制板材時(shí)，橫梁4基本處于水平狀態(tài)，因而其下面的壓塊也基本處于水平狀態(tài)，最終的エ作輥也基本處于水平狀態(tài)，再加上小推桿18的調(diào)節(jié)作用，軋制カ可以非常均勻水平的分布在軋輥表面。從以上所有這些有關(guān)軸向カ軋機(jī)的討論可以知道，該軋機(jī)在結(jié)構(gòu)和受カ原理上與現(xiàn)有所有軋機(jī)有本質(zhì)的不同，或者說(shuō)軋輥的壓下機(jī)理、力的傳遞方式上有本質(zhì)的差異。依此思路，這種軸向カ軋機(jī)的機(jī)架也可以做成連軋機(jī)的型式，或者同一套推桿系統(tǒng)對(duì)應(yīng)幾個(gè)弧形孔洞，或者同一套推桿系統(tǒng)對(duì)應(yīng)幾套輥系也未嘗不可。綜上所述，軸向力軋機(jī)通過(guò)推桿系統(tǒng)各桿件的軸向推力和軸向拉力把軋制カ最終傳遞到機(jī)架牌坊上，這一點(diǎn)是該軋機(jī)軋制過(guò)程正常進(jìn)行的主要條件或必要條件。這種軸向力軋機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)是軋輥的受カ條件較傳統(tǒng)軋機(jī)有了根本改善。只要推桿系統(tǒng)的剛性足夠大，那么工作軋輥在豎直方向上的剛度就會(huì)非常大，而且軋輥在軸線方向上受カ非常均勻，可以做到軋制時(shí)軋輥幾乎沒(méi)有什么撓曲或徑向彎曲變形，這樣的平面應(yīng)カ和平面應(yīng)變狀態(tài)就可以充分保證所軋制板帶材的板型質(zhì)量。而且只要推桿系統(tǒng)的剛性足夠大，軋機(jī)和軋輥的橫向?qū)挾燃纯珊?jiǎn)單地拓寬，直至所要求的寬度。當(dāng)然因?yàn)檐堓伌嬖趶较蚺まD(zhuǎn)許用應(yīng)カ的限制，也不可能做出不切實(shí)際寬度的軋機(jī)，但突破現(xiàn)有各類(lèi)型軋機(jī)所能軋制板帶材的極限寬度還是完全可行的，這一點(diǎn)可見(jiàn)下文的具體論述。這種軸向力板帶軋機(jī)的另ー個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是不需要復(fù)雜的板型控制系統(tǒng)設(shè)備即可保證所軋制板帶材的板型質(zhì)量，如果需要特殊的板型，則可以更換可相應(yīng)的可軸向移動(dòng)的壓塊和相應(yīng)的軋輥，使其輥型適應(yīng)所需要的特殊板型。值得ー提的是軸向カ板帶軋機(jī)的壓下方式與從軋輥兩端壓下的方式相互并不排斥，而是可以同時(shí)使用在一臺(tái)軋機(jī)上。所以這種壓下方式與傳統(tǒng)壓下方式相比是個(gè)積極進(jìn)
止/J/ O



這種軸線カ板帶軋機(jī)的機(jī)架結(jié)構(gòu)如附圖I所示。該機(jī)架和軋輥組合后形成軸向カ軋機(jī)。附圖I是復(fù)雜型軸向カニ輥板帶軋機(jī)模型側(cè)視圖，附圖2是復(fù)雜型軸向カ二十輥板帶軋機(jī)模型側(cè)視圖(透視圖)，附圖3是復(fù)雜型軸向カ二十輥板帶軋機(jī)模型側(cè)面展示圖，附圖4是復(fù)雜型軸向カ四輥板帶軋機(jī)模型前視圖，附圖5是復(fù)雜型軸向カ二十輥板帶軋機(jī)模型前視圖，附圖6是復(fù)雜型軸向カニ輥板帶軋機(jī)模型上視圖，附圖7是復(fù)雜型軸向カ二十輥板帶軋機(jī)模型上視圖，附圖8是復(fù)雜型軸向カ二十輥板帶軋機(jī)模型右視圖，附圖9是復(fù)雜型軸向力二十輥板帶軋機(jī)模型右視圖(透視圖)。附圖10是簡(jiǎn)易型軸向カニ輥板帶軋機(jī)模型側(cè)視圖，附圖11是簡(jiǎn)易型軸向カニ輥板帶軋機(jī)模型前視圖，附圖12是復(fù)雜型軸向カ二十輥板帶軋機(jī)模型前視圖，附圖13是簡(jiǎn)易型軸向カニ輥板帶軋機(jī)模型依對(duì)稱(chēng)平面剖開(kāi)展示圖。附圖14是典型的二十輥軋機(jī)軋輥配置截面圖，其中最外層上下共八個(gè)支撐輥，支撐輥輥身上可以安裝背襯軸承，上面四個(gè)支撐輥的圓心可以構(gòu)成ー個(gè)不規(guī)則的弧形，下面四個(gè)支撐輥的圓心也可以構(gòu)成ー個(gè)不規(guī)則的弧形。附圖15是復(fù)雜型軸向カ二十輥板帶軋機(jī)模型側(cè)面展示圖，附圖16是復(fù)雜型軸向カ二十輥板帶軋機(jī)模型側(cè)視圖(透視圖)。
附圖17是復(fù)雜型軸向カ四輥板帶軋機(jī)模型側(cè)面展示圖，附圖18是復(fù)雜型軸向カ四輥板帶軋機(jī)模型側(cè)視圖(透視圖)。附圖19是復(fù)雜型軸向カ四輥板帶軋機(jī)輥系截面圖，也是附圖18中標(biāo)號(hào)17所指部位的放大圖，當(dāng)然可以在四輥軋機(jī)上下兩個(gè)支撐輥上面分別再加一個(gè)或兩個(gè)帶背襯軸承的支撐輥以構(gòu)成六輥或八輥軋機(jī)，這樣可以通過(guò)傳動(dòng)中間層的支撐輥使軋機(jī)進(jìn)行軋制，這樣的六輥或八輥軋機(jī)實(shí)際上也可以稱(chēng)為四輥軋機(jī)的變種，因此下文中所稱(chēng)的四輥軋機(jī)包括這些變種類(lèi)型的四輥軋機(jī)。附圖20是復(fù)雜型軸向カ二十輥板帶軋機(jī)輥系截面圖，也是附圖16中標(biāo)號(hào)17所指部位的放大圖。其它多輥軋機(jī)的視圖可以依據(jù)如上所述類(lèi)推得到。本文所說(shuō)的“復(fù)雜型”軸向カ軋機(jī)與“簡(jiǎn)單型”軸向カ軋機(jī)的區(qū)別是前者的推桿系統(tǒng)中配置有橫梁以平衡斜梁推力的水平分量；從附圖9中的三個(gè)標(biāo)號(hào)5可以看出，前者的這三排斜梁，每排斜梁之間并非是平行排列，其排列是呈發(fā)散狀態(tài)的，因?yàn)檫@樣有利于在軋機(jī)牌坊上開(kāi)通放置斜梁未端小橫梁的窗ロ，且多個(gè)窗ロ可以相互間隔開(kāi)來(lái)，以減小窗口上部橫梁的彎曲應(yīng)力。而“簡(jiǎn)單型”軋機(jī)中的每排斜梁之間是平行排列，且推桿系統(tǒng)中暫無(wú)橫梁以平衡斜梁推力的水平分量。“復(fù)雜型”軋機(jī)與“簡(jiǎn)單型”軋機(jī)的概念僅是為了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，逐步表達(dá)清楚本發(fā)明內(nèi)容而已?！ぴ谒械母綀D中，標(biāo)號(hào)I是指電機(jī)，標(biāo)號(hào)2是指軋輥，標(biāo)號(hào)3是指軋機(jī)牌坊，標(biāo)號(hào)4是指將軋制カ傳遞給推桿系統(tǒng)的橫梁，其可以認(rèn)為屬于推桿系統(tǒng)，也可以認(rèn)為是單獨(dú)存在的橫梁，且上下對(duì)稱(chēng)存在；標(biāo)號(hào)5和標(biāo)號(hào)6是指推桿系統(tǒng)中的斜梁，負(fù)責(zé)將軋制カ傳遞到軋機(jī)牌坊上；標(biāo)號(hào)7和標(biāo)號(hào)8是指安放容納輥系并傳遞軋制カ的壓塊且上下對(duì)稱(chēng)；標(biāo)號(hào)9和標(biāo)號(hào)10是指安放容納輥系的弧形孔洞；標(biāo)號(hào)11是指夾送輥(可以在軋機(jī)前后都有)，標(biāo)號(hào)12是指軋機(jī)要軋制的金屬板材；標(biāo)號(hào)13和標(biāo)號(hào)14是指用于防止斜梁在受到推力后可能彎曲的橫梁，也可以平衡左右斜梁的軸向推力的水平分量，當(dāng)然其不一定是完全水平的；標(biāo)號(hào)15和標(biāo)號(hào)16是指軋機(jī)牌坊上的窗ロ及橫穿窗ロ的斜梁末端的小橫梁，就如同人腿下面的腳一祥可以較好的踩到固定點(diǎn)一祥，小橫梁可以和斜梁是整體的也可以是分別制造后再組合成整體；當(dāng)然沒(méi)有小橫梁時(shí)，也可以將斜梁末端直接靠在牌坊上，再通過(guò)焊接或螺栓或其它方法固定，但無(wú)論如何這種小橫梁只是起到ー種類(lèi)似于人腳的作用，應(yīng)該從總體上認(rèn)為其是屬于斜梁的，并且每個(gè)腳之間互不相關(guān)。標(biāo)號(hào)17是指輥系。標(biāo)號(hào)18是指安放容納輥系并傳遞軋制カ的壓塊與將軋制力傳遞給推桿系統(tǒng)的橫梁之間的小推桿，調(diào)整這些上、下對(duì)稱(chēng)的小推桿的行程大小，可調(diào)整輥縫。本發(fā)明申請(qǐng)所附加的參考資料摘錄自潘純久所編著的《二十輥軋機(jī)及高精度冷軋鋼帶生產(chǎn)》一書(shū)中的第2章第I節(jié)，其中的圖2-14和圖2-18是典型的多輥軋機(jī)背襯軸承安裝圖，雖然不是本發(fā)明的創(chuàng)新性?xún)?nèi)容，是公知知識(shí)，但其可為本發(fā)明靈活借鑒使用。該書(shū)中所述的輥系調(diào)整方法有許多，都可以為本發(fā)明靈活借鑒使用。本發(fā)明的附圖均在說(shuō)明書(shū)附圖文件中，且沒(méi)有標(biāo)明尺寸的圖幾乎都是示意圖。在附圖中的標(biāo)號(hào)1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18所指示的物體含意，在各張附圖中都是相同的、統(tǒng)ー的。機(jī)架兩邊都有軋輥的意思是軋輥可以從兩邊推入，也可以從兩邊分別傳動(dòng)。其實(shí)也可以考慮將上下兩個(gè)壓塊連同上下兩套輥系同時(shí)從軋機(jī)前方或后方整體拉出來(lái)進(jìn)行檢修的制造方式。不一定要從軋機(jī)側(cè)面拉出來(lái)檢修。
具體實(shí)施例方式附圖I中以?xún)奢佨垯C(jī)輥系的情況描述具體實(shí)施方式
，多輥軋機(jī)輥系的情況可以類(lèi)推。作為第一種實(shí)施 方式，首先根據(jù)軋制原理確定要生產(chǎn)板帶材的最大軋制壓力，然后將這個(gè)最大軋制壓カ延工作輥輥身均勻分布的要求，作為計(jì)算條件或初始條件或邊界條件，使用牛頓力學(xué)中分力與合力的矢量關(guān)系估算及虎克定律桿件的弾性變形關(guān)系估算后，確定推桿系統(tǒng)中各推桿和拉桿及橫梁4的長(zhǎng)度和橫截面大小形狀，確定推桿和拉桿的數(shù)量和排列方式，確定推桿和拉桿的方向角度及安裝位置，做到在軋制板材時(shí)，橫梁4基本處于水平狀態(tài)。其它桿件的彎曲應(yīng)力盡量減小到最小，最好使桿件只受軸向推力或拉カ的作用，以體現(xiàn)軸向カ軋機(jī)的本質(zhì)特點(diǎn)。因而其下面的壓塊也基本處于水平狀態(tài)，最終的工作輥也基本處于水平狀態(tài)，再加上小推桿18的調(diào)節(jié)作用，軋制カ可以非常均勻水平的分布在軋輥表面。使用牛頓力學(xué)中分力與合力的矢量關(guān)系估算及虎克定律桿件的弾性變形關(guān)系估算推桿系統(tǒng)的受力和變形是一種比較粗略的估算。也可以使用材料力學(xué)中的方法估算推桿系統(tǒng)的受カ和變形，可以得到相對(duì)較好的結(jié)果。也可以使用現(xiàn)代數(shù)值分析方法來(lái)估算，比如較為流行的有限元素法，借助于高速計(jì)算機(jī)來(lái)精確模擬實(shí)際的推桿系統(tǒng)受カ和變形情況。當(dāng)然整個(gè)推桿系統(tǒng)的推力至少要大于最大軋制力。然后根據(jù)軋制原理確定軋輥長(zhǎng)度和相應(yīng)的軋輥半徑，結(jié)合考慮安裝背襯軸承所需要的空間或考慮在軋輥和孔洞內(nèi)壁要加入的潤(rùn)滑劑的位置和相應(yīng)縫隙空間，確定在上、下壓塊中用于安放軋輥的弧形孔洞的開(kāi)孔長(zhǎng)度、半徑和截面形狀及周長(zhǎng)。這個(gè)相應(yīng)的縫隙空間實(shí)際中具體用哪種軸承要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)來(lái)確定，滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承、液體摩擦軸可予以考慮。現(xiàn)在多輥軋機(jī)中比較成熟可用的是弧形背襯軸承，為此，軸向推力軋機(jī)也可以采用弧形背襯軸承?；⌒慰锥吹拈_(kāi)孔長(zhǎng)度、半徑和截面形狀及周長(zhǎng)只要能保證軋輥在其中能穩(wěn)定圍繞軋輥軸線旋轉(zhuǎn)即可。在弧形孔洞中安裝好軸承和軋輥輥系統(tǒng)，整個(gè)軋機(jī)的設(shè)備安裝基礎(chǔ)要能承受軋機(jī)牌坊和誰(shuí)桿系統(tǒng)及軋輥輥系的重量和軋制時(shí)可能有的傾翻力。軋輥安裝好后，在輥頸處接上傳動(dòng)電機(jī)即可開(kāi)始軋制板帶材。橫梁4基本保持平直的情況下，通過(guò)小推桿18的調(diào)節(jié)作用，軋制カ可以非常均勻水平的分布在工作軋輥表面。上壓塊與上橫梁4之間最好設(shè)有聯(lián)結(jié)和提升裝置，在橫梁4不動(dòng)的情況下，其作為平衡裝置可以克服上壓塊的自重，可以提升上壓塊；也可以通過(guò)下壓塊與下橫梁4之間的小推桿來(lái)做平衡。橫梁4和輥系一祥，是可以上、下對(duì)稱(chēng)存在的。橫梁4能夠起到傳遞軋制力給推桿系統(tǒng)的作用，當(dāng)然推桿系統(tǒng)可以直接和橫梁4接觸或制造成為整體；推桿系統(tǒng)也可以直接和壓塊接觸或聯(lián)結(jié)，這樣就可以省略橫梁4，將輥系的調(diào)整機(jī)構(gòu)放置到壓塊與輥系之間，如傳統(tǒng)的二十輥軋機(jī)那樣工作，在此不再詳述，請(qǐng)參閱本發(fā)明申請(qǐng)的參考資料(在附加文檔“其它證明文件”中)，也可以直接參閱潘純久所編著的《二十輥軋機(jī)及高精度冷軋鋼帶生產(chǎn)》一書(shū)中的第2章第I節(jié)。當(dāng)然也可以參照其它類(lèi)型的二十輥軋機(jī)的調(diào)整方法。當(dāng)然也可以形成ー種軋機(jī)，使其軋機(jī)牌坊相對(duì)高大，因而可以兼有本發(fā)明所涉及的推桿系統(tǒng)軸向推力壓下機(jī)理，又有通過(guò)安放在兩片牌坊中的壓下裝置從軋輥兩端壓下軋棍的機(jī)理，這也是一種實(shí)施方式。
舉ー個(gè)具體的例子，假如要軋制16米寬度的薄鋼板，此時(shí)可以設(shè)想有ー種四輥軸向推力板帶軋機(jī)，其工作輥輥身直徑I米、支撐輥輥身直徑2米、支撐輥傳動(dòng)(兩個(gè)支撐輥上方可以分別再加一層帶背襯軸承的支撐輥)，軋輥輥身寬度規(guī)格為16米，其中支撐輥有三個(gè)5500mm的區(qū)段，每個(gè)區(qū)段的軋輥輥身表面可以承受支撐輥和工作輥之間的四萬(wàn)噸接觸カ時(shí)(此時(shí)軋機(jī)每個(gè)5500mm的區(qū)段的軋制カ不低于四萬(wàn)噸)，此時(shí)可以證明如果軋輥表層的許用接觸應(yīng)カ為2500MPa，經(jīng)過(guò)計(jì)算可知，軋輥表層的接觸應(yīng)カ為1229 MPaX 2 = 2458 MPa,小于許用接觸應(yīng)カ2500MPa ;經(jīng)過(guò)計(jì)算可知，整個(gè)16米長(zhǎng)的支承軋輥的扭轉(zhuǎn)應(yīng)カ仍然低于許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，可以正常軋制。這時(shí)，軋輥輥身寬度規(guī)格為16米的軸向推力板帶軋機(jī)，其總的軋制カ接近十二萬(wàn)噸(因?yàn)?萬(wàn)噸X 3 = 12萬(wàn)噸)。再舉ー個(gè)具體的例子，假如要軋制16米寬度的薄鋼板，此時(shí)可以設(shè)想有一種四輥軸向推力板帶軋機(jī)，其工作輥輥身全長(zhǎng)上直徑O. 7米、支撐輥輥身全長(zhǎng)上直徑2米、支撐輥傳動(dòng)(兩個(gè)支撐輥上方可以分別再加一層帶背襯軸承的支撐輥)，軋輥輥身寬度規(guī)格為16米，其中支撐輥有三個(gè)5500mm的區(qū)段，每個(gè)區(qū)段的軋輥輥身表面可以承受支撐輥和工作輥之間的四萬(wàn)噸接觸カ時(shí)(此時(shí)軋機(jī)每個(gè)5500mm的區(qū)段的軋制カ不低于四萬(wàn)噸)，此時(shí)可以證明如果軋輥表層的許用接觸應(yīng)カ提高為3000MPa，經(jīng)過(guò)計(jì)算可知，軋輥表層的接觸應(yīng)カ為 1389 MPaX 2 = 2778 MPa，小于許用接觸應(yīng)カ3000MPa ;整個(gè)16米長(zhǎng)的支承軋輥的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力仍然低于許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，軋機(jī)可以正常軋制。這時(shí)，軋輥輥身寬度規(guī)格為16米的軸向推力板帶軋機(jī)，其總的軋制力接近十二萬(wàn)噸(因?yàn)?萬(wàn)噸X3 = 12萬(wàn)噸)。從以上兩個(gè)具體例子中設(shè)定的力能參數(shù)，可以推導(dǎo)出軸向推力軋機(jī)的具體結(jié)構(gòu)如下
如果說(shuō)，這12萬(wàn)噸的軋制力是均勻分布在工作輥輥身上的，只考慮軋機(jī)水平對(duì)稱(chēng)面上部的情況進(jìn)行分析計(jì)算，由附圖I可知，其三排斜推桿(分別對(duì)應(yīng)三根橫梁4)，每排四根斜梁推桿至少總共要承擔(dān)4萬(wàn)噸的垂直方向上軋制カ；如果橫梁4的兩端也安裝在牌坊的窗口中并且也承擔(dān)軋制力，那么每排四根斜梁推桿中的每ー根斜梁推桿都要承擔(dān)40000 + 6=6667噸的垂直方向上的軋制力，如附圖21所示。例如說(shuō)軋機(jī)上方每排斜梁中各個(gè)斜梁的下方未端受カ節(jié)點(diǎn)的位置分布如附圖22所示，因此可以大致設(shè)計(jì)和估算出每根推桿所需要的橫截面大小，推桿長(zhǎng)度，布置角度，橫梁4的橫截面大小，軋機(jī)牌坊的大致高度，軋機(jī)牌坊上所開(kāi)窗ロ的大小和位置，軋機(jī)牌坊的大致寬度和厚度?，F(xiàn)估算如下
斜梁推桿長(zhǎng)度，布置角度可以如圖22所示的尺寸加以設(shè)計(jì)確定，軋機(jī)牌坊的大致高度可以設(shè)計(jì)為10米(8+2)，軋機(jī)牌坊上所開(kāi)窗ロ的位置如附圖8和附圖22所示，軋機(jī)牌坊上所開(kāi)窗ロ的大小設(shè)計(jì)為I米Xl米，如圖22所示；窗口內(nèi)側(cè)與貫穿其中的小橫梁的接觸面可以做成滑動(dòng)摩擦的方式；同一層的窗ロ要盡量上下錯(cuò)開(kāi)且相互間隔開(kāi)來(lái)，以避免軋機(jī)牌坊受軋制力后，彎曲應(yīng)カ過(guò)于集中。軋機(jī)牌坊的寬度設(shè)計(jì)為7米，軋機(jī)牌坊的厚度設(shè)計(jì)為I米 2米。因?yàn)槊咯`根斜梁推桿都要承擔(dān)40000 + 6 = 6667噸的垂直方向上的軋制力，因此每ー根斜梁推桿都要在推桿的軸線方向上承擔(dān)不超過(guò)10000噸的推力，因此可以設(shè)計(jì)斜梁的橫截面為I米X I米；橫梁4的橫截面大小設(shè)計(jì)為2米X 2米；如果三排橫梁4的兩端安裝在牌坊的窗口中并且也承擔(dān)軋制力，那么就要在牌坊中開(kāi)ー個(gè)I米高X5米寬的窗ロ，也可以開(kāi)三個(gè)I米高XI米寬的窗ロ，其中間的窗ロ與另外兩個(gè)窗ロ可以錯(cuò)開(kāi)分布，也如附圖8中所示的錯(cuò)開(kāi)窗ロー樣，此時(shí)三排橫梁4中間那根橫梁可以不做成完全平直的，而可以做成如附圖23所示形狀的梁，以便三根橫梁4的末端可以放在三個(gè)錯(cuò)開(kāi)分布的窗口中，同時(shí)三根橫梁的主體是平直和相互平行的。當(dāng)然，因斜梁的長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，在所軋制カ后可能會(huì)彎曲，故可以加入附圖I中所示的橫梁13和橫梁14。橫梁13和橫梁14的放置位置、放置數(shù)量和截面大小可以根據(jù)斜梁軸向的推力的水平分量來(lái)確定，以確保可以承受該水平分量，放置數(shù)量要保持斜梁不彎曲即可。假設(shè)鋼的弾性模量是200Gpa，由弾性力學(xué)的虎克定律可知，當(dāng)每ー根斜梁推桿要在推桿的軸線方向上承擔(dān)10000噸的推力，設(shè)計(jì)斜梁的橫截面為I米Xl米，此時(shí)，每ー根斜梁推桿要在推桿的軸線方向上的彈性應(yīng)變?yōu)? + 2000 = O. 0005，如果推桿長(zhǎng)度為20米，則物理變形不會(huì)超過(guò)10毫米，發(fā)明人認(rèn)為這個(gè)變形量在軋機(jī)構(gòu)造中是可以接受的，本軋機(jī) 中的輥系調(diào)整裝置和小推桿18有能カ將其消化并成功控制板形。再者，如果本例中一片軋機(jī)牌坊的高度改為10米高，且上下對(duì)稱(chēng)，則整個(gè)牌坊的重量為I米厚X7米寬X 10米高X7. 8 (噸/立方米)X2 = 1092噸，這樣的牌坊可以被制造出來(lái)。如果制造有困難，則可以先分別制造兩片546噸重的半片牌坊(O. 5米厚X7米寬X 10米高X7. 8 (噸/立方米)X2 = 546噸)，然后再將兩個(gè)半片牌坊合并成I米厚的一片牌坊即可。如果本例中一片軋機(jī)牌坊的高度改為18米高，且上下對(duì)稱(chēng)，則一片牌坊可先分別制造四分之一片牌坊(四分之一片牌坊的參數(shù)為O. 25米厚X 7米寬X 18米高X7.8 (噸/立方米)X 2 = 491噸)，再合并成一片牌坊。而且三排斜梁在這種空間允許的情況下，每排之間也可以是相互平行的。假如要制造32米寬度規(guī)格的軋機(jī)，總壓カ十二萬(wàn)噸且延輥身均勻分布。則可以考慮設(shè)計(jì)一片軋機(jī)牌坊的高度為18米高，且上下對(duì)稱(chēng)(如附圖24所示)，那么制造一片牌坊時(shí)，可分別制造四分之一片牌坊(四分之一片牌坊的參數(shù)為O. 25米厚X7米寬X18米高X7.8 (噸/立方米)X2 = 491噸)，再合并成一片牌坊。而且三排斜梁在這種空間允許的情況下，也可以是相互平行的。如果為了提高軋機(jī)的剛性將斜梁的橫截面設(shè)計(jì)為2米X2米，則三排斜梁就難以平行的放置，就需要呈上文所述的發(fā)散狀布置(見(jiàn)附圖9)，當(dāng)然軋機(jī)牌坊的寬度也需要加大，窗ロ的尺寸和相互間隔也要加大，斜梁就可以是多層，而不是如附圖I中所示的那樣只有ニ層，上下只有共四層。假設(shè)加大后，一片牌坊的寬度為14米，那么制造一片牌坊時(shí)，可分別制造四分之一片牌坊(四分之一片牌坊的參數(shù)為O. 25米厚X 14米寬X 18米高X 7. 8(噸/立方米)X 2 = 982噸)，再合并成一片牌坊。當(dāng)然對(duì)于本例中各種具體的設(shè)計(jì)參數(shù)，在實(shí)踐中是需要不斷優(yōu)化和改進(jìn)的，但是不管如何改進(jìn)，其始終屬于軸向力板帶軋機(jī)的范圍。本次發(fā)明申請(qǐng)的附加文檔中有ー個(gè)“其它證明文件”，里面包括本發(fā)明中模型的四張彩圖，可供讀者進(jìn)一歩看清楚本發(fā)明的附圖。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明所涉及的金屬板帶軋機(jī)仍然象現(xiàn)有軋機(jī)一祥，是利用電機(jī)傳動(dòng)軋輥，再由軋輥軋制軋件，上下軋輥均水平布置，軋制方向?yàn)樗椒较蚯遗c輥縫相垂直； 但與現(xiàn)有軋機(jī)不同的是，本發(fā)明所涉及的板帶軋機(jī)，其軋輥的壓下裝置(或壓上裝置)的背部有ー套推桿系統(tǒng)(如附圖I所示)，這套推桿系統(tǒng)中包含推桿和與其配合使用的拉桿，也就是說(shuō)含有附圖I所示的斜梁及橫梁等桿件；拉桿的主要作用是用于平衡左右兩邊斜梁的軸向推力的水平分量，同時(shí)防止斜梁本身發(fā)生彎曲或使彎曲減到最小，推桿和拉桿可以整體制造也可以分別制造再組合成整體； 通過(guò)這套推桿系統(tǒng)中推桿(即斜梁)的軸向抗擠壓カ和拉桿的軸向抗拉伸力，可以將軋制力傳遞到兩邊的機(jī)架牌坊上； 如果這套推桿系統(tǒng)和機(jī)架牌坊的剛度足夠大，通過(guò)這套推桿系統(tǒng)，可以將軋輥在垂直于板面方向上的彎曲變形減到最小(也就是說(shuō)，可以使軋輥在軸向上處于平直或接近平直的狀態(tài))，當(dāng)然這套推桿系統(tǒng)中某些桿組件的長(zhǎng)度最好是可以調(diào)節(jié)的； 在這套推桿系統(tǒng)中，起主導(dǎo)作用的是推桿系統(tǒng)中各個(gè)桿組件的軸向抗拉伸カ和軸向抗擠壓力，這一點(diǎn)與傳統(tǒng)四輥或多輥軋機(jī)中支承輥的作用完全不同； 相較而言，現(xiàn)在建成的四輥軋機(jī)的支承輥，或者說(shuō)現(xiàn)有多輥軋機(jī)最上層的支承輥，或者說(shuō)支撐輥軸向橫截面上呈類(lèi)弧形分布的背襯軸承上方的支撐橫梁(或整體鋳造機(jī)架頂部具有類(lèi)似橫梁作用的結(jié)構(gòu))，其最終主要是靠自身彎曲應(yīng)カ來(lái)將軋制力傳遞到軋機(jī)兩側(cè)牌坊立柱上； 為表達(dá)方便，在下文中將本發(fā)明所述的軋機(jī)稱(chēng)為“軸向力傳遞型板帶軋機(jī)”或“軸線カ傳遞型板帶軋機(jī)”，簡(jiǎn)稱(chēng)為“軸向カ軋機(jī)”或“軸線カ軋機(jī)”;這種軋機(jī)的比較典型的機(jī)架結(jié)構(gòu)如附圖I至圖24所示； 綜上所述，本發(fā)明中的軸向カ軋機(jī)通過(guò)推桿系統(tǒng)各桿件的軸向推力和軸向拉力把軋制力最終傳遞到機(jī)架牌坊上，這一點(diǎn)是該軋機(jī)軋制過(guò)程能夠正常進(jìn)行并且能夠生產(chǎn)出合格板材的主要條件或必要條件，這ー點(diǎn)也是本發(fā)明軋機(jī)的本質(zhì)特點(diǎn)； 這種軸向力軋機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)是超長(zhǎng)推桿和拉桿的的組合布置，特別適合于超寬幅面板材軋機(jī)的結(jié)構(gòu)需要，使得超寬幅面板材軋機(jī)的軋輥輥系，在軋輥軸線方向上的受カ均勻性較傳統(tǒng)軋機(jī)的情況有了根本改善，同時(shí)軋機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于制造，因此超寬幅面板材軋機(jī)的制造將成為現(xiàn)實(shí)。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提出一種與現(xiàn)有軋機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)原理和軋制受力原理不同的的軋機(jī)。使用本發(fā)明制造的軋機(jī)可以有效突破現(xiàn)有板帶軋機(jī)所能生產(chǎn)的板帶材極限寬度規(guī)格和軋機(jī)的極限力能參數(shù)，以生產(chǎn)更寬極限規(guī)格的板帶材，并且能以簡(jiǎn)單的軋機(jī)構(gòu)造方法和簡(jiǎn)單的板型控制技術(shù)生產(chǎn)出板型合格的板帶材。與現(xiàn)有軋機(jī)不同的是，本發(fā)明所涉及的軋機(jī)，其軋輥的壓下裝置(或壓上裝置)的背部有一套推桿系統(tǒng)(如附圖1所示)。通過(guò)這套推桿系統(tǒng)中推桿的軸向抗擠壓力和拉桿的軸向抗拉伸力，可以將軋制力傳遞到兩邊的機(jī)架牌坊上；如果這套推桿系統(tǒng)和機(jī)架牌坊的剛度足夠大，通過(guò)這套推桿系統(tǒng)，可以將軋輥在垂直于板面方向上的彎曲變形減到最小，以正確控制板形。
文檔編號(hào)B21B31/16GK102716903SQ201210094678
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
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