专利名称：阶梯厚度钢板的轧制方法
技术领域：
本发明涉及轧钢技术领域，具体涉及一种阶梯厚度钢板的轧制方法。
背景技术：
常规的板材在长度方向上厚度是基本不变的，但是对于结构件而言，在很多情况下其沿长度方向受力不同，如果能够生产在长度方向厚度不同的阶梯板，则能有效的减轻结构件总量，或减少焊缝数量。
发明内容
针对现有阶梯厚度钢板加工方法的不足之处，本发明提供一种阶梯厚度钢板的轧制方法。
以单阶梯厚度板为例，说明本发明的技术方案(1)首先按照常规轧制方法将坯料轧制到阶梯板的较大厚度H1，其长度为L1+L3=L1+H2H1L2,]]>如图1(b)。
(2)在设备能力允许范围内(不超过轧制力最大限制和轧制力矩最大限制)，调整轧辊辊缝，使之满足轧件出口厚度为阶梯板的较小厚度H2。辊缝的调整方法如下根据入口厚度H1和目标厚度H2，以及钢板温度和宽度等信息，计算轧制力F，轧制力计算公式有很多，中厚板常用Sims公式F=1.15×W·R′Δh·Qp·σ---(1)]]>式中W是轧件宽度、R′是考虑弹性压扁的轧辊半径、Δh是压下量、Qp是应力状态影响函数、σ是平均变形抗力。
根据公式(1)计算出轧制力后，判断轧制力和轧制力矩是否超过允许最大值，如果超过，则用两个道次进行轧制，每道次压下量为ΔH=12(H1-H2).]]>如果计算值在安全范围内，根据公式(2)的弹跳方程计算辊缝值。
S=H2-F-F0K---(2)]]>式中S是辊缝值，mm；F0是调零压力，kN；K是轧机纵刚度，kN/mm。
(3)辊缝调整完成后，进行低速轧制，轧辊转速一般不超过30r/min，使得厚度为H2的部分轧出长度等于L2，如图2。轧出部分的长度可以采用以下方法计算在工作辊主电机轴上安装编码器，将编码器的读数变化转化为工作辊的转速ω，轧辊的半径R是已知的，所以根据轧制时间t和前滑值f，就可以得出轧出部分的长度。
L＝(1+f)·2πRω·t(2)f={tg[π8hR·ln(1-r)+12arctgr1-r]}2]]>r=H-hH]]>式中，r为轧制过程的相对压下率，H是轧件入口厚度，h是轧件出口厚度。
(4)在钢板厚度为H2的部分轧出长度等于L2时，需要快速抬起轧辊，抬起方式有如下两种a、液压缸快速回缩到最短位置，然后压下丝杠也开始回缩，使轧辊辊缝大于最大阶梯厚度H1，最后轧辊和前后辊道回转，使轧件后退出轧辊，如图3；b、液压缸快速回缩，然后压下丝杠也开始回缩，使轧辊辊缝大于最大阶梯厚度H1，轧辊和前后辊道停止转动，使轧件停在原位，待轧辊辊缝读数稳定后，再启动轧辊和前后辊道，逐渐将轧件运送出轧机；(5)如果步骤(2)中，阶梯厚度差值ΔH＝H1-H2太大，用一个道次容易造成轧制力或轧制力矩太大，需采用两个道次或更多道次进行轧制，则在轧制一个道次以后重新进行步骤(2)到(4)的操作，即可得到需要的阶梯厚度。
本发明的显著效果是能够以方便快捷的工艺，连续轧制生产阶梯厚度板。
图1为阶梯厚度板尺寸示意图，其中(a)轧制后的尺寸示意图，(b)轧制前的尺寸示意图；图2为轧制过程示意图；图3为轧机压下部件示意图，图中1压下丝杠，2液压缸，3压力传感器，4支撑辊，5工作辊，6轧件。
具体实施例方式
实施例1尺寸厚度220mm×宽1600mm×长2600的坯料，按图1所示要求轧成30mm×2600mm×6000mm-28mm×2600mm×6100mm的阶梯厚度板，轧机纵刚度为10000kN/mm，调零压力30000kN，轧辊半径500mm，最大许可轧制力55000kN，最大许可轧制力矩5000kNm。
首先按照常规轧制方法用12道次将轧件轧制成30mm×2600mm×11733mm的钢板，然后计算轧制力F，入口厚度为30mm，目标出口厚度为28mm，对应的轧制力为12500kN，轧制力矩395kNm，都在安全范围内。
计算辊缝设定值SS=H2-F-F0K=28-12500-3000010000=28+1.75=29.75]]>然后附加一个道次，调整轧辊辊缝设定值，使之等于29.75mm，然后使轧辊以20r/m的速度匀速轧钢，由于钢板28mm厚对应的长度为6100mm，根据公式(3)可以计算得到其对应的轧制时间t=L(1+f)·2πRω=6100(1+0.016)×2×3.1416×500×3=5.733s]]>当轧制时间等于5.733s的时候，快速使液压缸回缩，然后抬起轧辊，并使轧辊和辊道反转，使轧件退出轧机，则轧件就被轧成阶梯厚度板。
实施例2尺寸厚度220mm×宽1600mm×长2600的坯料，按图1所示要求轧成30mm×2600mm×6000mm-20mm×2600mm×8600mm的阶梯厚度板，轧机纵刚度为10000kN/mm，调零压力30000kN，轧辊半径500mm，最大许可轧制力55000kN，最大许可轧制力矩5000kNm。。
首先按照常规轧制方法用12道次将轧件轧制成30mm×2600mm×11733mm的钢板，然后计算轧制力F，入口厚度为30mm，目标出口厚度为20mm，对应的轧制力为62500kN，轧制力矩4419kNm，轧制力超过安全范围。所以需要采用多个道次进行轧制，假定第一道次将钢板轧制25mm，对应的轧制力25000kN，轧制力矩1250kNm，轧制力和轧制力矩均在安全范围内。
计算辊缝设定值SS=H2-F-F0K=25-25000-3000010000=25+0.5=25.5]]>然后附加一个道次，调整轧辊辊缝设定值，使之等于25.5mm，然后使轧辊以20r/m的速度匀速轧钢，由于钢板25mm厚对应的长度为6880mm，根据公式(3)可以计算得到其对应的轧制时间t=L(1+f)·2πRω=6880(1+0.039)×2×3.1416×500×3=6.323s]]>当轧制时间等于6.323s的时候，快速使液压缸回缩，然后抬起轧辊，并使轧辊和辊道反转，使轧件退出轧机。
然后计算第二道次的轧制力和轧制力矩，入口厚度为25mm，目标出口厚度为20mm，轧制力为37500kN，轧制力矩为1875kNm。轧制力和轧制力矩均在安全范围内。
计算辊缝设定值SS=H2′-F′-F0K=20-37500-3000010000=20-0.75=19.25]]>然后附加一个道次，调整轧辊辊缝设定值，使之等于19.25mm，然后使轧辊以20r/m的速度匀速轧钢，由于钢板20mm厚对应的长度为8600mm，根据公式(3)可以计算得到其对应的轧制时间t=L(1+f)·2πRω=8600(1+0.047)×2×3.1416×500×3=7.844s]]>当轧制时间等于7.844s的时候，快速使液压缸回缩，然后抬起轧辊，并使轧辊和辊道反转，使轧件退出轧机。
实施例3尺寸厚度220mm×宽1400mm×长2200的坯料，按图1所示要求轧成18mm×2500mm×6000mm-15mm×2500mm×10190mm的阶梯厚度板，轧机纵刚度为6000kN/mm，调零压力15000kN，轧辊半径430mm，最大许可轧制力35000kN，最大许可轧制力矩2500kNm。
首先按照常规轧制方法用12道次将轧件轧制成18mm×2500mm×15058mm的钢板，然后计算轧制力F，入口厚度为18mm，目标出口厚度为15mm，对应的轧制力为21500kN，轧制力矩772kNm，都在安全范围内。
计算辊缝设定值SS=H2-F-F0K=18-21500-150006000=18-1.083=16.917]]>然后附加一个道次，调整轧辊辊缝设定值，使之等于16.917mm，然后使轧辊以20r/m的速度匀速轧钢，由于钢板15mm厚对应的长度为10190mm，根据公式(3)可以计算得到其对应的轧制时间t=L(1+f)·2πRω=10190(1+0.040)×2×3.1416×430×3=10.880s]]>当轧制时间等于10.880s的时候，快速使液压缸回缩，然后抬起轧辊，并使轧辊和辊道反转，使轧件退出轧机，则轧件就被轧成阶梯厚度板。
权利要求
1.一种阶梯厚度钢板的轧制方法，其特征在于按以下步骤进行(1)首先按照常规轧制方法将坯料轧制到阶梯板的较大厚度H1；(2)在设备能力允许范围内，即不超过轧制力最大限制和轧制力矩最大限制，调整轧辊辊缝，使之满足轧件出口厚度为阶梯板的较小厚度H2；(3)辊缝调整完成后，进行低速轧制，轧辊转速不超过30r/min，使得厚度为H2的部分轧出长度等于L2；(4)在钢板厚度为H2的部分轧出长度等于L2时，快速抬起轧辊；(5)如果步骤(2)中，阶梯厚度差值ΔH＝H1-H2超过轧制力最大限制和轧制力矩最大限制，则采用两个道次或更多道次进行轧制，在轧制一个道次以后重新进行步骤(2)到(4)的操作，直至得到需要的阶梯厚度。
2.按照权利要求1所述的阶梯厚度钢板的轧制方法，其特征在于步骤(2)中辊缝的调整方法如下根据入口厚度H1和目标厚度H2，以及钢板温度和宽度信息，计算轧制力F，判断轧制力和轧制力矩是否超过允许最大值，如果超过，则用两个或更多道次进行轧制，每道次压下量为ΔH=1n(H1-H2),]]>如果计算值在安全范围内，根据下式的弹跳方程计算辊缝值，S=H2-F-F0K]]>式中S是辊缝值，mm；F0是调零压力，kN；K是轧机纵刚度，kN/mm，n为道次数。
3.按照权利要求1所述的阶梯厚度钢板的轧制方法，其特征在于步骤(3)中轧出部分的长度采用以下方法计算在工作辊主电机轴上安装编码器，将编码器的读数变化转化为工作辊的转速ω，轧辊的半径R是已知的，根据轧制时间t和前滑值f，计算轧出部分的长度，L＝(1+f)·2πRω·tf={tg[π8hR·ln(1-r)+12arctgr1-r]}2]]>r=H-hH]]>式中，r为轧制过程的相对压下率，H是轧件入口厚度，h是轧件出口厚度。
4.按照权利要求1所述的阶梯厚度钢板的轧制方法，其特征在于步骤(4)中抬起轧辊方式采用以下的一种a、液压缸快速回缩到最短位置，然后压下丝杠也开始回缩，使轧辊辊缝大于最大阶梯厚度H1，最后轧辊和前后辊道回转，使轧件后退出轧辊；b、液压缸快速回缩，然后压下丝杠也开始回缩，使轧辊辊缝大于最大阶梯厚度H1，轧辊和前后辊道停止转动，使轧件停在原位，待轧辊辊缝读数稳定后，再启动轧辊和前后辊道，逐渐将轧件运送出轧机。
全文摘要
一种阶梯厚度钢板的轧制方法，首先按照常规轧制方法将坯料轧制到阶梯板的较大厚度H
文档编号B21B37/64GK1850374SQ200610046460
公开日2006年10月25日 申请日期2006年4月29日 优先权日2006年4月29日
发明者胡贤磊, 刘相华, 王君, 王昭东, 何纯玉, 矫志杰, 赵忠 申请人:东北大学