轧制不对称横截面金属型材的方法及轧制装置

摘要

本发明提供了一种轧制不对称横截面金属型材的方法及轧制装置。所述轧制不对称横截面金属型材的方法包括在轧制过程中，上水平轧辊和下水平轧辊沿相反方向转动以将金属材料咬入成型，同时与上水平轧辊和下水平轧辊位于同一垂直平面内并能够沿垂直方向转动的左立辊和右立辊分别压靠在上水平轧辊和下水平轧辊的左侧表面和右侧表面上，以防止上水平轧辊和/或下水平轧辊沿轴向窜动。根据本发明的轧制不对称横截面金属型材的方法及轧制装置能够精确并稳定的控制金属型材产品的尺寸和精度，从而改善了产品的质量。

权利要求

1.一种轧制不对称横截面金属型材的方法，其特征在于，在轧制过程中，上水平轧辊和下水平轧辊沿相反方向转动以将金属材料咬入成型，同时与上水平轧辊和下水平轧辊位于同一垂直平面内并能够沿垂直方向转动的左立辊和右立辊分别压靠在上水平轧辊和下水平轧辊的左侧表面和右侧表面上，以防止上水平轧辊和/或下水平轧辊沿轴向窜动。

2.如权利要求1所述的轧制不对称横截面金属型材的方法，其特征在于，所述不对称横截面金属型材为不对称型钢。

3.如权利要求2所述的轧制不对称横截面金属型材的方法，其特征在于，所述不对称型钢为F型钢。

4.如权利要求1或2或3所述的轧制不对称横截面金属型材的方法，其特征在于，所述上水平轧辊和下水平轧辊的辊径相同并且在690～1400mm的范围内。

5.如权利要求1或2或3所述的轧制不对称横截面金属型材的方法，其特征在于，所述左立辊和右立辊的辊径相同并且在510～980mm的范围内。

6.如权利要求1或2或3所述的轧制不对称横截面金属型材的方法，其特征在于，所述左立辊和右立辊对上水平轧辊和下水平轧辊施加水平方向的预压靠力，所述预压靠力能够确保上水平轧辊和/或下水平轧辊的窜动位移不大于0.3mm。

7.如权利要求1或2或3所述的轧制不对称横截面金属型材的方法，其特征在于，所述方法还包括在轧制过程中，向所述左立辊的与上水平轧辊和下水平轧辊的左侧表面接触的表面提供轧制润滑油的步骤以及向所述右立辊的与上水平轧辊和下水平轧辊的右侧表面接触的表面提供轧制润滑油的步骤。

8.一种轧制装置，所述轧制装置包括上水平轧辊和下水平轧辊，其特征在于，还包括压靠在上水平轧辊和下水平轧辊的左侧表面上并能够沿垂直方向转动的左立辊和压靠在上水平轧辊和下水平轧辊的右表面上并能够沿垂直方向转动的右立辊，并且上水平轧辊、下水平轧辊、左立辊和右立辊的中心线均位于同一垂直平面内。

9.如权利要求8所述的轧制装置，其特征在于，所述左立辊安装在左立辊箱或左轴承座中以压靠在上水平轧辊和下水平轧辊的左侧表面上，右立辊安装在右立辊箱或右轴承座中以压靠在上水平轧辊和下水平轧辊的右侧表面上。

10.如权利要求8或9所述的轧制装置，其特征在于，所述上水平轧辊和下水平轧辊的圆周表面上形成有用于将金属材料轧制成不对称型材的孔槽。

11.如权利要求10所述的轧制装置，其特征在于，所述不对称型材为F型钢。

12.如权利要求8或9或11所述的轧制装置，其特征在于，所述上水平轧辊和下水平轧辊的辊径相同并且在690～1400mm的范围内。

13.如权利要求8或9或11所述的轧制装置，其特征在于，所述左立辊和右立辊的辊径相同并且在510～980mm的范围内。

说明书

轧制不对称横截面金属型材的方法及轧制装置

[0001] 声明：本发明专利申请于同日向国家知识产权局提交了同样的实用新型专利申请。

技术领域

[0002] 本发明涉及金属轧制技术领域，更具体地讲，涉及一种轧制不对称横截面金属型材的方法及轧制装置。

背景技术

[0003] 通常，与焊接件或铸造件相比，由于横截面不对称的金属型材采用轧制工艺直接一体成型，所以其具有优良的强度和韧性，并且使用寿命长且可实现自动化大批量生产。因此，横截面不对称的金属型材具有十分广泛的应用领域。然而，现有技术在轧制具有不对称横截面的金属型材时，通常会存在水平轧辊发生窜动的现象，这会导致轧制成型的具有不对称横截面的金属型材产品的尺寸出现偏差，降低了产品的尺寸和精度。

[0004] 例如，下面将以轧制具有不对称横截面的型钢为例说明现有技术的不足。在采用现有技术轧制具有不对称横截面的型钢时，目前普遍采用的方法是：在两个水平轧辊上加工好孔槽后，将两个水平轧辊沿相反方向旋转从而将轧件咬入并成型的方法。然而，由于该型钢具有不对称的横截面，所以在对其进行轧制的过程中，轧件的变形会对两个水平轧辊产生沿其轴向的推力，并且通常该推力大于止推轴承对该水平轧辊的反作用力，从而两个水平轧辊会发生窜动，进而导致轧件的孔型的形状和尺寸发生改变，影响了产品的尺寸和精度。例如，在轧制磁悬浮列车轨排用F型钢时，两个水平轧辊之间将会窜动2～3mm，从而造成F型钢的腿厚的尺寸不能够得到稳定控制，影响了产品质量。

发明内容

[0005] 针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种轧制不对称横截面金属型材的方法及轧制装置，本发明的方法和装置能够防止或有效地降低在轧制具有不对称横截面的金属型材时发生的水平轧辊窜动现象，从而使具有不对称横截面的金属型材产品的尺寸和精度得到稳定地控制，改善了产品的质量。

[0006] 本发明的一方面提供了一种轧制不对称横截面的金属型材的方法，所述方法包括在轧制过程中，上水平轧辊和下水平轧辊沿相反方向转动以将金属材料咬入成型，同时与上水平轧辊和下水平轧辊位于同一垂直平面内并能够沿垂直方向转动的左立辊和右立辊分别压靠在上水平轧辊和下水平轧辊的左侧表面和右侧表面上，以防止上水平轧辊和/或下水平轧辊沿轴向窜动。

[0007] 根据本发明的一方面所述的轧制不对称横截面金属型材的方法，所述不对称横截面金属型材可以为不对称型钢。

[0008] 根据本发明的一方面所述的轧制不对称横截面金属型材的方法，所述不对称型钢可以为F型钢。

[0009] 根据本发明的一方面所述的轧制不对称横截面金属型材的方法，所述上水平轧辊和下水平轧辊的辊径可以相同并且在690～1400mm的范围内。所述左立辊和右立辊的辊径可以相同并且在510～980mm的范围内。

[0010] 根据本发明的一方面所述的轧制不对称横截面金属型材的方法，所述左立辊和右立辊可以对上水平轧辊和下水平轧辊施加水平方向的预压靠力，所述预压靠力能够确保上水平轧辊和/或下水平轧辊的窜动位移不大于0.3mm。

[0011] 根据本发明的一方面所述的轧制不对称横截面金属型材的方法，所述方法还可包括在轧制过程中，向所述左立辊的与上水平轧辊和下水平轧辊的左侧表面接触的表面提供轧制润滑油的步骤以及向所述右立辊的与上水平轧辊和下水平轧辊的右侧表面接触的表面提供轧制润滑油的步骤。

[0012] 本发明的另一方面提供了一种轧制装置。所述轧制装置包括上水平轧辊和下水平轧辊，所述轧制装置还包括压靠在上水平轧辊和下水平轧辊的左侧表面上并能够沿垂直方向转动的左立辊和压靠在上水平轧辊和下水平轧辊的右表面上并能够沿垂直方向转动的右立辊，并且上水平轧辊、下水平轧辊、左立辊和右立辊的中心线均位于同一垂直平面内。

[0013] 根据本发明的另一方面所述的轧制装置，其中，所述左立辊可以安装在左立辊箱或左轴承座中以压靠在上水平轧辊和下水平轧辊的左侧表面上，右立辊可以安装在右立辊箱或右轴承座中以压靠在上水平轧辊和下水平轧辊的右侧表面上。

[0014] 根据本发明的另一方面所述的轧制装置，其中，所述上水平轧辊和下水平轧辊的圆周表面上可以形成有用于将金属材料轧制成不对称型材的孔槽。

[0015] 根据本发明的另一方面所述的轧制装置，其中，所述不对称型材可以为F型钢。

[0016] 根据本发明的另一方面所述的轧制装置，其中，所述上水平轧辊和下水平轧辊的辊径可以相同并且在690～1400mm的范围内。所述左立辊和右立辊的辊径可以相同并且在510～980mm的范围内。

[0017] 与现有技术相比，本发明的方法和装置采用位于侧面的两个立辊对水平轧辊施加轴向预压靠力的方法，解决不对称横截面的金属型材在轧制过程中存在的轴向轧制力偏大及轧辊轴向窜动的问题，从而使不对称横截面的金属型材产品的尺寸和精度得到精确和稳定地控制，改善了产品的质量。

附图说明

[0018] 图1示出了根据本发明示例性实施例的轧制不对称横截面金属型材的方法及轧制装置的示意图。

具体实施方式

[0019] 下面将结合附图来详细地描述本发明的示例性实施例。为了清楚，可扩大附图中的各部件的尺寸。

[0020] 实施例1

[0021] 图1示出了根据本发明示例性实施例的轧制不对称横截面金属型材的方法及轧制装置的示意图。

[0022] 如图1所示，在本发明的示例性实施例中，轧制装置包括上水平轧辊1、下水平轧辊2、左立辊3和右立辊4。轴线方向为水平方向的上水平轧辊1和下水平轧辊2的圆周表面上设置有与具有不对称横截面的金属型材产品5的横截面对应的孔槽(例如，图1中示出的F型)，并且在轧制工艺过程中，在电机(未示出)的带动下，上水平轧辊1和下水平轧辊2沿相反方向(例如，图1中箭头所示方向)转动，从而将金属材料咬入成型，以形成最终的具有不对称横截面的金属型材产品5。上水平轧辊1和下水平轧辊2可以被分别固定，例如，可以用轴承座(未示出)来分别固定上水平轧辊1的辊轴6和下水平轧辊2的辊轴6。轴线方向为垂直方向的左立辊3设置在上水平轧辊1和下水平轧辊2的左侧，并且被压靠在上水平轧辊1和下水平轧辊2的左侧表面上。轴线方向为垂直方向的右立辊4设置在上水平轧辊1和下水平轧辊2的右侧，并且被压靠在上水平轧辊1和下水平轧辊2的右侧表面上。左立辊3、右立辊4、上水平轧辊1和下水平轧辊2的中心线(即，轴线)位于同一垂直平面内。将左立辊3安装在左立辊箱(未示出)中，以确保左立辊3压靠在上水平轧辊1和下水平轧辊2的左侧表面上。将右立辊4安装在右立辊箱(未示出)中，以确保右立辊4压靠在上水平轧辊1和下水平轧辊2的右侧表面上。当电机带动上水平轧辊1和下水平轧辊2沿其水平轴线以相反方向转动以轧制金属材料时，由于在左立辊3的圆周表面与上水平轧辊1和下水平轧辊2的左侧表面之间会产生摩擦力，所以左立辊3会被摩擦力带动从而沿其垂直轴线方向转动；同时，由于在右立辊4的圆周表面与上水平轧辊1和下水平轧辊2的右侧表面之间也会产生摩擦力，所以右立辊4会被摩擦力带动从而沿其垂直轴线方向转动。在发生转动的同时，左立辊3和右立辊4能够限制上水平轧辊1和/或下水平轧辊2沿水平轴线方向的窜动。因此，采用根据本发明的轧制装置轧制金属材料能够精确并稳定的控制金属型材产品的尺寸和精度，从而改善了产品的质量。

[0023] 在本发明中，上水平轧辊1和下水平轧辊2的辊径可以根据轧制工艺来具体确定，例如，在轧制磁悬浮列车轨排用F型钢时，上水平轧辊1和下水平轧辊2的辊径相同并且可以在690～1400mm的范围内选择。左立辊3和右立辊4的辊径可以为上水平轧辊1或下水平轧辊2的辊径的0.36～1.42倍，例如，在轧制磁悬浮列车轨排用F型钢时，左立辊3和右立辊4的辊径相同并且可以在510～980mm的范围内选择。

[0024] 如图1所示，在本发明的示例性实施例中，轧制不对称横截面金属型材的方法为：在轧制金属材料的过程中，电机带动具有形成有与不对称横截面金属型材产品5的形状对应的孔槽的上水平轧辊1和下水平轧辊2沿相反方向转动以将金属材料咬入成型，同时与上水平轧辊1和下水平轧辊2位于同一垂直平面内的并能够沿垂直方向转动的左立辊3和右立辊4分别压靠在上水平轧辊1和下水平轧辊2的左侧表面和右侧表面上，以防止上水平轧辊1和/或下水平轧辊2沿轴向窜动。在图1中，不对称横截面的金属型材为不对称型钢，具体地讲，可以为F型钢，但是本发明不限于此，例如，本发明的装置和方法也可用于生产Z型钢、F型或Z型合金型材等。

[0025] 此外，根据本发明的示例性实施例，轧制不对称横截面金属型材的方法还可包括在轧制过程中，向左立辊3的与上水平轧辊1和下水平轧辊2的左侧表面接触的表面提供轧制润滑油的步骤以及向右立辊4的与上水平轧辊1和下水平轧辊2的右侧表面接触的表面提供轧制润滑油的步骤。从而能够改善左立辊3和右立辊4的润滑条件，延长了上、下水平轧辊1和2以及左、右立辊3和4的使用寿命。

[0026] 此外，根据本发明的示例性实施例，左立辊3和右立辊4可以对上水平轧辊1和下水平轧辊2施加水平方向(即，上水平轧辊1和下水平轧辊2的水平轴线方向)的能够确保上水平轧辊1和/或下水平轧辊2的窜动位移不大于0.3mm的预压靠力。这里，预压靠力的大小主要根据金属型材产品的规格和材质来确定。例如，在轧制磁悬浮列车轨排用F型钢时，为了将确保上水平轧辊1和/或下水平轧辊2的窜动位移不大于0.3mm，可分别沿水平方向向左立辊3和右立辊4施加不小于1000KN的预压靠力。

[0027] 实施例2

[0028] 本实施例与实施例1基本相同。二者的区别在于以下几个方面。

[0029] 本实施例采用常规的万能四辊轧钢机来轧制F型钢，并且上、下水平轧辊1和2两侧的辊轴6插在装有轴承的轴承座(未示出)里，左、右立辊3和4分别安装在左、右立辊箱(未示出)中。上、下水平轧辊1和2的辊径相同并且为770mm，左、右立辊3和4的辊径辊径相同并且为540mm。左、右立辊的预压靠力为1100KN。上水平轧辊1和/或下水平轧辊2的最大窜动位移为0.2mm。在本实施例中，制得的F型钢产品的腿厚的波动范围为0.5mm。

[0030] 实施例3

[0031] 本实施例与实施例2基本相同。二者的区别在于以下几个方面。

[0032] 上、下水平轧辊1和2的辊径相同并且为690mm，左、右立辊3和4的辊径辊径相同并且为510mm。左、右立辊的预压靠力为1000KN。上水平轧辊1和/或下水平轧辊2的最大窜动位移为0.1mm。在本实施例中，制得的F型钢产品的腿厚的波动范围为0.2mm。

[0033] 实施例4

[0034] 本实施例与实施例2基本相同。二者的区别在于以下几个方面。

[0035] 上、下水平轧辊1和2的辊径相同并且为1400mm，左、右立辊3和4的辊径辊径相同并且为980mm。左、右立辊的预压靠力为2000KN。上水平轧辊1和/或下水平轧辊2的最大窜动位移为0.2mm。在本实施例中，制得的F型钢产品的腿厚的波动范围为0.2mm。

[0036] 实施例5

[0037] 本实施例与实施例2基本相同。二者的区别在于以下几个方面。

[0038] 上、下水平轧辊1和2的辊径相同并且为1300mm，左、右立辊3和4的辊径辊径相同并且为880mm。左、右立辊的预压靠力为1800KN。上水平轧辊1和/或下水平轧辊2的最大窜动位移为0.3mm。在本实施例中，制得的F型钢产品的腿厚的波动范围为0.2mm。

[0039] 在本发明中，金属材料为广义上的金属材料，其包括诸如钢、铝、镍、铜等的金属和诸如钛合金、铝合金、铜合金等的合金。

[0040] 综上所述，根据本发明的轧制不对称横截面金属型材的方法及轧制装置能够精确并稳定的控制金属型材产品的尺寸和精度，从而改善了产品的质量。

[0041] 尽管上面已经结合示例性实施例描述并解释了本发明的技术构思，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离由权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以对上述示例性实施例作出各种修改和改变。