專利名稱：階梯厚度鋼板的軋制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軋鋼技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種階梯厚度鋼板的軋制方法。
背景技術(shù)：
常規(guī)的板材在長度方向上厚度是基本不變的，但是對于結(jié)構(gòu)件而言，在很多情況下其沿長度方向受力不同，如果能夠生產(chǎn)在長度方向厚度不同的階梯板，則能有效的減輕結(jié)構(gòu)件總量，或減少焊縫數(shù)量。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有階梯厚度鋼板加工方法的不足之處，本發(fā)明提供一種階梯厚度鋼板的軋制方法。
以單階梯厚度板為例，說明本發(fā)明的技術(shù)方案(1)首先按照常規(guī)軋制方法將坯料軋制到階梯板的較大厚度H1，其長度為L1+L3=L1+H2H1L2,]]>如圖1(b)。
(2)在設(shè)備能力允許范圍內(nèi)(不超過軋制力最大限制和軋制力矩最大限制)，調(diào)整軋輥輥縫，使之滿足軋件出口厚度為階梯板的較小厚度H2。輥縫的調(diào)整方法如下根據(jù)入口厚度H1和目標厚度H2，以及鋼板溫度和寬度等信息，計算軋制力F，軋制力計算公式有很多，中厚板常用Sims公式F=1.15×W·R′Δh·Qp·σ---(1)]]>式中W是軋件寬度、R′是考慮彈性壓扁的軋輥半徑、Δh是壓下量、Qp是應力狀態(tài)影響函數(shù)、σ是平均變形抗力。
根據(jù)公式(1)計算出軋制力后，判斷軋制力和軋制力矩是否超過允許最大值，如果超過，則用兩個道次進行軋制，每道次壓下量為ΔH=12(H1-H2).]]>如果計算值在安全范圍內(nèi)，根據(jù)公式(2)的彈跳方程計算輥縫值。
S=H2-F-F0K---(2)]]>式中S是輥縫值，mm；F0是調(diào)零壓力，kN；K是軋機縱剛度，kN/mm。
(3)輥縫調(diào)整完成后，進行低速軋制，軋輥轉(zhuǎn)速一般不超過30r/min，使得厚度為H2的部分軋出長度等于L2，如圖2。軋出部分的長度可以采用以下方法計算在工作輥主電機軸上安裝編碼器，將編碼器的讀數(shù)變化轉(zhuǎn)化為工作輥的轉(zhuǎn)速ω，軋輥的半徑R是已知的，所以根據(jù)軋制時間t和前滑值f，就可以得出軋出部分的長度。
L＝(1+f)·2πRω·t(2)f={tg[π8hR·ln(1-r)+12arctgr1-r]}2]]>r=H-hH]]>式中，r為軋制過程的相對壓下率，H是軋件入口厚度，h是軋件出口厚度。
(4)在鋼板厚度為H2的部分軋出長度等于L2時，需要快速抬起軋輥，抬起方式有如下兩種a、液壓缸快速回縮到最短位置，然后壓下絲杠也開始回縮，使軋輥輥縫大于最大階梯厚度H1，最后軋輥和前后輥道回轉(zhuǎn)，使軋件后退出軋輥，如圖3；b、液壓缸快速回縮，然后壓下絲杠也開始回縮，使軋輥輥縫大于最大階梯厚度H1，軋輥和前后輥道停止轉(zhuǎn)動，使軋件停在原位，待軋輥輥縫讀數(shù)穩(wěn)定后，再啟動軋輥和前后輥道，逐漸將軋件運送出軋機；(5)如果步驟(2)中，階梯厚度差值ΔH＝H1-H2太大，用一個道次容易造成軋制力或軋制力矩太大，需采用兩個道次或更多道次進行軋制，則在軋制一個道次以后重新進行步驟(2)到(4)的操作，即可得到需要的階梯厚度。
本發(fā)明的顯著效果是能夠以方便快捷的工藝，連續(xù)軋制生產(chǎn)階梯厚度板。


圖1為階梯厚度板尺寸示意圖，其中(a)軋制后的尺寸示意圖，(b)軋制前的尺寸示意圖；圖2為軋制過程示意圖；圖3為軋機壓下部件示意圖，圖中1壓下絲杠，2液壓缸，3壓力傳感器，4支撐輥，5工作輥，6軋件。
具體實施例方式
實施例1尺寸厚度220mm×寬1600mm×長2600的坯料，按圖1所示要求軋成30mm×2600mm×6000mm-28mm×2600mm×6100mm的階梯厚度板，軋機縱剛度為10000kN/mm，調(diào)零壓力30000kN，軋輥半徑500mm，最大許可軋制力55000kN，最大許可軋制力矩5000kNm。
首先按照常規(guī)軋制方法用12道次將軋件軋制成30mm×2600mm×11733mm的鋼板，然后計算軋制力F，入口厚度為30mm，目標出口厚度為28mm，對應的軋制力為12500kN，軋制力矩395kNm，都在安全范圍內(nèi)。
計算輥縫設(shè)定值SS=H2-F-F0K=28-12500-3000010000=28+1.75=29.75]]>然后附加一個道次，調(diào)整軋輥輥縫設(shè)定值，使之等于29.75mm，然后使軋輥以20r/m的速度勻速軋鋼，由于鋼板28mm厚對應的長度為6100mm，根據(jù)公式(3)可以計算得到其對應的軋制時間t=L(1+f)·2πRω=6100(1+0.016)×2×3.1416×500×3=5.733s]]>當軋制時間等于5.733s的時候，快速使液壓缸回縮，然后抬起軋輥，并使軋輥和輥道反轉(zhuǎn)，使軋件退出軋機，則軋件就被軋成階梯厚度板。
實施例2尺寸厚度220mm×寬1600mm×長2600的坯料，按圖1所示要求軋成30mm×2600mm×6000mm-20mm×2600mm×8600mm的階梯厚度板，軋機縱剛度為10000kN/mm，調(diào)零壓力30000kN，軋輥半徑500mm，最大許可軋制力55000kN，最大許可軋制力矩5000kNm。。
首先按照常規(guī)軋制方法用12道次將軋件軋制成30mm×2600mm×11733mm的鋼板，然后計算軋制力F，入口厚度為30mm，目標出口厚度為20mm，對應的軋制力為62500kN，軋制力矩4419kNm，軋制力超過安全范圍。所以需要采用多個道次進行軋制，假定第一道次將鋼板軋制25mm，對應的軋制力25000kN，軋制力矩1250kNm，軋制力和軋制力矩均在安全范圍內(nèi)。
計算輥縫設(shè)定值SS=H2-F-F0K=25-25000-3000010000=25+0.5=25.5]]>然后附加一個道次，調(diào)整軋輥輥縫設(shè)定值，使之等于25.5mm，然后使軋輥以20r/m的速度勻速軋鋼，由于鋼板25mm厚對應的長度為6880mm，根據(jù)公式(3)可以計算得到其對應的軋制時間t=L(1+f)·2πRω=6880(1+0.039)×2×3.1416×500×3=6.323s]]>當軋制時間等于6.323s的時候，快速使液壓缸回縮，然后抬起軋輥，并使軋輥和輥道反轉(zhuǎn)，使軋件退出軋機。
然后計算第二道次的軋制力和軋制力矩，入口厚度為25mm，目標出口厚度為20mm，軋制力為37500kN，軋制力矩為1875kNm。軋制力和軋制力矩均在安全范圍內(nèi)。
計算輥縫設(shè)定值SS=H2′-F′-F0K=20-37500-3000010000=20-0.75=19.25]]>然后附加一個道次，調(diào)整軋輥輥縫設(shè)定值，使之等于19.25mm，然后使軋輥以20r/m的速度勻速軋鋼，由于鋼板20mm厚對應的長度為8600mm，根據(jù)公式(3)可以計算得到其對應的軋制時間t=L(1+f)·2πRω=8600(1+0.047)×2×3.1416×500×3=7.844s]]>當軋制時間等于7.844s的時候，快速使液壓缸回縮，然后抬起軋輥，并使軋輥和輥道反轉(zhuǎn)，使軋件退出軋機。
實施例3尺寸厚度220mm×寬1400mm×長2200的坯料，按圖1所示要求軋成18mm×2500mm×6000mm-15mm×2500mm×10190mm的階梯厚度板，軋機縱剛度為6000kN/mm，調(diào)零壓力15000kN，軋輥半徑430mm，最大許可軋制力35000kN，最大許可軋制力矩2500kNm。
首先按照常規(guī)軋制方法用12道次將軋件軋制成18mm×2500mm×15058mm的鋼板，然后計算軋制力F，入口厚度為18mm，目標出口厚度為15mm，對應的軋制力為21500kN，軋制力矩772kNm，都在安全范圍內(nèi)。
計算輥縫設(shè)定值SS=H2-F-F0K=18-21500-150006000=18-1.083=16.917]]>然后附加一個道次，調(diào)整軋輥輥縫設(shè)定值，使之等于16.917mm，然后使軋輥以20r/m的速度勻速軋鋼，由于鋼板15mm厚對應的長度為10190mm，根據(jù)公式(3)可以計算得到其對應的軋制時間t=L(1+f)·2πRω=10190(1+0.040)×2×3.1416×430×3=10.880s]]>當軋制時間等于10.880s的時候，快速使液壓缸回縮，然后抬起軋輥，并使軋輥和輥道反轉(zhuǎn)，使軋件退出軋機，則軋件就被軋成階梯厚度板。
權(quán)利要求
1.一種階梯厚度鋼板的軋制方法，其特征在于按以下步驟進行(1)首先按照常規(guī)軋制方法將坯料軋制到階梯板的較大厚度H1；(2)在設(shè)備能力允許范圍內(nèi)，即不超過軋制力最大限制和軋制力矩最大限制，調(diào)整軋輥輥縫，使之滿足軋件出口厚度為階梯板的較小厚度H2；(3)輥縫調(diào)整完成后，進行低速軋制，軋輥轉(zhuǎn)速不超過30r/min，使得厚度為H2的部分軋出長度等于L2；(4)在鋼板厚度為H2的部分軋出長度等于L2時，快速抬起軋輥；(5)如果步驟(2)中，階梯厚度差值ΔH＝H1-H2超過軋制力最大限制和軋制力矩最大限制，則采用兩個道次或更多道次進行軋制，在軋制一個道次以后重新進行步驟(2)到(4)的操作，直至得到需要的階梯厚度。
2.按照權(quán)利要求1所述的階梯厚度鋼板的軋制方法，其特征在于步驟(2)中輥縫的調(diào)整方法如下根據(jù)入口厚度H1和目標厚度H2，以及鋼板溫度和寬度信息，計算軋制力F，判斷軋制力和軋制力矩是否超過允許最大值，如果超過，則用兩個或更多道次進行軋制，每道次壓下量為ΔH=1n(H1-H2),]]>如果計算值在安全范圍內(nèi)，根據(jù)下式的彈跳方程計算輥縫值，S=H2-F-F0K]]>式中S是輥縫值，mm；F0是調(diào)零壓力，kN；K是軋機縱剛度，kN/mm，n為道次數(shù)。
3.按照權(quán)利要求1所述的階梯厚度鋼板的軋制方法，其特征在于步驟(3)中軋出部分的長度采用以下方法計算在工作輥主電機軸上安裝編碼器，將編碼器的讀數(shù)變化轉(zhuǎn)化為工作輥的轉(zhuǎn)速ω，軋輥的半徑R是已知的，根據(jù)軋制時間t和前滑值f，計算軋出部分的長度，L＝(1+f)·2πRω·tf={tg[π8hR·ln(1-r)+12arctgr1-r]}2]]>r=H-hH]]>式中，r為軋制過程的相對壓下率，H是軋件入口厚度，h是軋件出口厚度。
4.按照權(quán)利要求1所述的階梯厚度鋼板的軋制方法，其特征在于步驟(4)中抬起軋輥方式采用以下的一種a、液壓缸快速回縮到最短位置，然后壓下絲杠也開始回縮，使軋輥輥縫大于最大階梯厚度H1，最后軋輥和前后輥道回轉(zhuǎn)，使軋件后退出軋輥；b、液壓缸快速回縮，然后壓下絲杠也開始回縮，使軋輥輥縫大于最大階梯厚度H1，軋輥和前后輥道停止轉(zhuǎn)動，使軋件停在原位，待軋輥輥縫讀數(shù)穩(wěn)定后，再啟動軋輥和前后輥道，逐漸將軋件運送出軋機。
全文摘要
一種階梯厚度鋼板的軋制方法，首先按照常規(guī)軋制方法將坯料軋制到階梯板的較大厚度H
文檔編號B21B37/64GK1850374SQ200610046460
公開日2006年10月25日 申請日期2006年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月29日
發(fā)明者胡賢磊, 劉相華, 王君, 王昭東, 何純玉, 矯志杰, 趙忠 申請人:東北大學