专利名称：一种减少金属带卷取入卷位压印的非对称定位曲面结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种金属带卷取带头入卷位结构,特别是涉及一种减少金属带卷取入卷位压印的非对称定位曲面结构。
背景技术：
在钢铁及有色金属板带生产企业等的金属板冷轧生产过程中，包括冷轧轧制后的金属板平整、脱脂、涂镀、精整时，金属卷要进行多次的卷取、开卷等生产作业。作业过程中，如果开卷和卷取主轴不使用橡胶类弹性套筒，则成卷的金属芯部钢板表面经开卷主轴的开卷扩张及卷取主轴(工作)扩张下卷取后，会产生几十甚至几百米的扇形块印痕(称卷轴印)和带头与不可压缩变形的金属主轴间因承受较大压力所反射的带头压印；另外，还会可能因钢卷芯部与主轴在运行过程中因两金属表面的摩擦力不足，不能保持良好的受力条件而产生结合的表面互相滑动，而造成金属带表面的擦划伤。·在开卷卷取主轴上采用符合工况对材质要求的橡胶类套筒后，一般因该类材料呈现出较高的摩擦系数，在一定的抗拉强度和一定的变形量范围内，包括在机械设备能够提供用于提供主轴扩张、套筒扩张、支撑钢卷、动态运行(包括张力)等足够的、合理的动力条件下，橡胶套筒与旋转主轴和钢卷可以做到同步运行，即不会出现钢卷与橡胶套筒、橡胶套筒与金属主轴间的运行速度差，不会打滑，并当套筒的壁厚达到一定的量值后(一般在20毫米以上)，扇形块压痕即卷轴印可以完全消除，金属带的带头印也有一定程度的改善。在采用较薄壁厚的6套筒(如<20毫米)时也可克服金属带开卷时的打滑，而避免打滑造成对金属带表面的划伤。在机组配置了常规的合格的橡胶类弹性套筒后，虽然“卷轴印”和擦划伤问题得到了解决，带头印也有了一定的改善，但带头压印的存在就成为影响板带质量的主要问题，如果不采取针对带头压印质量问题采取专门的技术措施，即便是薄规格的金属带，如汽车板或者是高档家电板，采用油石打磨肉眼观察检验，还会有几十、甚至是数百米的带头压印；而厚规格的，即便不采用油石打磨，在肉眼检验观察时，也有数百米的带头压印。对于厚规格的一个钢卷，以厚度2毫米、宽度1200毫米计，如长1000米，则钢卷重有18吨，也就是说18吨的钢卷长度仅1000米，其中，带折痕的长度很可能就有200米，如带折痕产品为废次品，则其该项质量问题就产生20%的不良合格率，加上其他质量问题，总的成品合格率更低。这是生产企业所不能接受的，也是市场所不能接受的。“一种金属带卷取入卷位结构”(专利号ZL200820154098. 6)和“一种金属带卷取入卷位可调结构”(专利号ZL20102018146. 2)在解决金属带卷取生产过程中的带头压印方面已取得了国际一流的技术指标。专利号ZL200820154098. 6描述的是这样一种非金属(橡胶类)套筒、其在非金属套筒外层成型圆柱面沿母线方向加工一专门设定不变的曲面(在此曲面位置的径向上安装有周向位置识别的感应零件)，非金属类套筒安装在卷取主轴上后，在设备的对应信号识别和控制下，已加工曲面的部位将停止到即将进入卷取的带头起始位置，并继而进入负荷运行，使带头起始卷取时存在一个合理的曲面容让空间，使非金属套筒减少承受带头在主轴涨缩时产生的来自径向的挤压力并容留带头到比较适宜的位置，从而实现减少金属板带卷取过程中产生的压头印米数。按照专利200820154098. 6专利的技术即可设计同一系列下不同规格的套筒定位曲面来满足所生产的对应厚度规格的板材，其消除带头印的质量效果均可确保下游用户的完全或基本满意。专利200820154098. 6基于这样一个原则，即所设计的定位槽对称，带头入卷偏离对称中心的要求一般为土(15-25)毫米，R1、R2与RO内切的两点距离在50-85毫米之间，此距离过大会在金属带上产生所谓的肩膀印(在此开口的起止两点(线)上)。由于国内各冷轧企业的装备水平不同，用以提高产品质量的技术路径也有所不同，有些机组即便设计有带头定位功能，但由于机组实际控制精度和操作维护水平与技术本身可以实现的精度之间存在一定的差异，即便使用同样技术品质的弹性套筒，由于偏离了专利200820154098.6中设定并可以达到的控制精度要求，实际生产时带头入位偏离并超出控制要求，生产的产品质量指标就难以保证，特别是，带头压印的存在数量更不能被用户接收。在这种情况下，如何使这类带头定位精度比较差(或达不到设计要求的)机组的 卷取也能获得更好的质量指标，最大限度地降低带头印米数，需要再原有技术上实现深化和突破，这就是本申请要实现的目标。
发明内容由于现有技术存在着上述不足，本实用新型提出一种减少金属带卷取入位压印的非对称定位曲面结构，其可有效地解决上述问题。为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案—种减少金属带卷取入卷位压印的定位曲面结构,在金属带卷取主轴或弹性套筒表面一个或在数个均匀部位设有非对称定位曲面。作为本实用新型的进一步特征，定位曲面由三段圆弧构成，第一圆弧半径为R1、第二圆弧半径为R2，第三圆弧半径为R 3，第一圆弧、第二圆弧分别与金属带卷取主轴或套筒外圆相内切，第一圆弧与第三圆弧外切，第一圆弧与金属带卷取主轴或套筒外圆的切点到金属带卷取主轴或套筒外圆的圆心与第三圆弧所在圆的圆心连线的垂直距离B/2为25-41毫米,且满足Rl 幸 R2, Rl 彡 R2 彡 3R1, R3 = 3. 42 (R1-60)。作为本实用新型的进一步特征，定位曲面由三段圆弧构成，第一圆弧半径为R1、第二圆弧半径为R2，第三圆弧半径为R3，第一圆弧、第二圆弧分别与金属带卷取主轴或套筒外圆相内切，同时第一圆弧、第二圆弧与分别与第三圆弧外切，第一圆弧与金属带卷取主轴或套筒外圆的切点到金属带卷取主轴或套筒外圆的圆心与第三圆弧所在圆的圆心连线的垂直距离B/2为25-41毫米，最大偏差为±5，Rl、R2、R3的偏差数值在10%内，δ为金属板的厚度，可按厚度规格进行分级设计，且满足Rl ^ (R0+300)/10, R2 R1,2R1R3 = ( δ-O. 5)R1, R3 Rl, I. 2R1R3 = KRl，其中 K = 1-1. 2，K = 850/R0, RO = 460-710 毫米。作为本实用新型的进一步特征，金属带卷取主轴为外表面没有非金属层的带定位的扇形块可涨缩卷取轴或外表面结合有非金属层的带定位的扇形块可涨缩卷取轴之一。作为本实用新型的进一步特征，套筒为有涨缩功能带定位的非金属套筒、不可涨缩的表层有非金属的金属基带定位套筒或不可涨缩的表层没有非金属的金属基带定位套筒之一 O作为本实用新型的进一步特征，设于同一套筒或金属带卷取主轴表面上的定位曲面为同一尺寸或不同尺寸。由于使用了上述技术特征，本实用新型存在以下优点①突破了在先专利200820154098. 6中设定的圆弧间的关系限定，可以适当的降低金属带的定位精度要求，对于较厚规格的金属板带产品能够在避免和减少“肩膀印”的同时实现比较理想的带头印消除指标，使得弹性套筒、非弹性套筒包括非弹性主轴和含有弹 性覆盖层的主轴的“带定位”技术在一些实现较高定位精度有困难的机组条件下同样获得较高的、满意的消除带头印产品质量指标；②可使I. 5-2. 5毫米较厚规格的冷轧板材生产达到目前国际国内最高的带头印消除指标，特别是极大地提高了冷轧厚板的表面供货质量和成材率。厚规格板可肉眼观察的带头印平均值可控制在25米以下。③使得在金属冷轧生产过程中，“带定位”技术在理论上更加完善，应用上更易实践。④由于本实用新型技术涵盖了对各类金属板冷轧生产所要追求的带头印质量技术指标，提供了一个综合的系统解决方案。⑤可在套筒或主轴产品完成或成型后再单独进行曲面的加工、修正和检验，实施比较容易。
图I为本实用新型的弹性套筒轴向截面图；图2为本实用新型的不可涨缩的表层没有非金属的金属基带定位套筒结构示意图；图3为图2的侧向示意图；图4为本实用新型的不可涨缩的表层有非金属的金属基带定位套筒结构示意图；图5为图4的侧向示意图；图6为本实用新型的有涨缩功能带定位的非金属弹性套筒的结构示意图；图7为图6的侧向示意图；图8为本实用新型的带定位的表层没有非金属层的金属扇形块可涨缩的卷取轴的结构不意图；图9为图8的的A-A剖面示意图；图10为本实用新型的带定位的表面结合有非金属的金属基扇形块可涨缩的卷曲轴的结构示意图；图11为图10的A-A剖面示意图具体实施方式
[0038]下面根据附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明结合图I理解本实用新型提出的一种减少金属带卷取入卷位压印的定位曲面结构，在金属带卷取主轴或弹性套筒表面一个或在数个均匀部位设有非对称定位曲面。本实用新型涉及的套筒外表面的定位加工曲面具有方向性，要求金属带带头进入该区域后，先与R2与R3的外切点R31 (R40)至R41弧面之间接触缠绕，后经过R10、R11(R30)、和 R31(R40)及再重复经过R41点，即弹性套筒按顺时针方向，如图I所示旋转。定位曲面由三段圆弧构成,第一圆弧半径为R1、第二圆弧半径为R2,第三圆弧半径为R3，第一圆弧、第二圆弧分别与金属带卷取主轴或套筒外圆相内切，第一圆弧与第三圆弧外切，第一圆弧与金属带卷取主轴或套筒外圆的切点到金属带卷取主轴或套筒外圆的圆心与第三圆弧所在圆的圆心连线的垂直距离为25-41毫米，且满足Rl 关 R2，Rl 彡 R2 彡 3R1, R3 = 3. 42 (R1-60)。其优点在于可以适当放宽定位曲面宽度的情况下降低带头压印的同时，可避免或减少发生金属带在触点RlO和触点R40位置的接触印痕(又称肩膀印)，对较厚规格的金属带的生产效果更加明显。具体陈述如下[I]套筒外层表面专门的曲面(由以下参数建立的图6曲线沿轴线方向等距离平移形成的特定曲面)见图6和图7，公称金属卷内径0 508毫米所使用的非金属套筒，其在未涨开进入工作状态时的外圆(基圆R0)直径在0480-0495毫米规格，图中的Rl = 75-99毫米，R3为89-99毫米；R1与基圆RO相内切，切点为RlO ；R3与Rl外切；R4与RO在R41点上内切，并与R3外切。图中B/2 = 25-41毫米，并由R0、Rl、R2、R3共同组成的曲面。[2]套筒外层表面专门的曲面(由以下参数建立的图6曲线沿轴线方向等距离平移形成的特定曲面)见图6和图7，公称卷内径0 610毫米所使用的非金属套筒，其在未涨开进入工作状态时的外圆(基圆R0)直径在0580-0595毫米规格，图中的Rl = 75-99毫米，R3为89-99毫米；R1与基圆RO相内切，切点为RlO ；R3与Rl在Rll点外切；R4与RO在R41点位置内切，并与R3外切。图中B/2 = 25-41毫米，并由R0、Rl、R2、R3共同组成的曲面。[3]外层表面专门的曲面(由以下参数建立的图6曲线沿轴线方向等距离平移形成的特定曲面)见图6和图7，公称卷内径0 710毫米所使用的非金属套筒，其在未涨开进入工作状态时的外圆(基圆R0)直径在0680-0695毫米规格，图中的Rl = 75-99毫米，R3为89-99毫米；R1与基圆RO相内切，切点为RlO ；R 3与Rl在Rll位置外切；R4与RO在R41点位置内切，并与R3外切。图中B/2 = 25-41毫米，并由R0、Rl、R2、R3共同组成的曲面。[4]外层表面专门的曲面(由以下参数建立的图6曲线沿轴线方向等距离平移形成的特定曲面)见图6和图7，公称卷内径0 460-0710毫米之间的非金属套筒；其在未涨开进入工作状态时的外圆(基圆R0)直径在0460-0695毫米规格。，图中的Rl = 75-89毫米，R 3为89-99毫米；R1与基圆RO相内切，切点为RlO ；R3与Rl在Rll位置外切；R4与RO在R41点位置内切，并与R3外切。图中B/2 = 25-41毫米，并由R0、R1、R2、R3共同组成的曲面。[5]基于上述基圆RO与R1、R2、R3所构成的曲面原理，以及实验所得到的结论，本实用新型的套筒表面曲面成形设计加工可以按照以下规律进行，即[0049]Rl ^ (R0+300)/10------式(I)(R0 I 420-710，RO由金属卷规格对应的套筒规格确定)R4 R1,2R1R4 = ( δ -O. 5) Rl------式(2)(δ为金属板的厚度，可按厚度规格进行分级设计)R3 Rl, I. 2R1R3 = K Rl------式(3)(K = 1-1. 2，K = 850/R0, RO = 460-710)式中优选条件是，Β/2 = 29-41，ΛΒ/2 = ±5 ;优选材料为家电板、汽车板，及黑色金属板，并包括其他金属板。Rl、R4、R3的偏差的实际数值控制在±10%左右，但必须满足各曲线的内外切条件。具体加工时，偏差控制应在设定标准曲线(曲面)坐标点的+ 0. 1-0. 3mm。[6]在非金属套筒的外层同圆的周向某母线方向，按照上述[I]、[2]、[3]、[4]、方式确立的定位曲面形状，在同一套筒进行的一个和一个以上等分的同一尺寸曲面或不同尺寸曲面加工使用的非金属弹性(橡胶类)套筒。[7]本项技术同样适用于无非金属套筒但在金属套筒和卷取设备主轴上外表面涂敷有非金属层进行直接卷取，如图4、图5、图10和图11，并按照上述[I]、[2]、[3]、[4]、[5]方式确立的定位形状，进行一个和一个以上的同曲面或不同曲面加工使用的场合。[8]对于外表面没有涂敷有非金属层的金属套筒和卷取设备主轴上，如图2、图3、图8和图9，按照上述[I]、[2]、[3]、[4]、[5]方式确立的定位曲面形状，进行一个和一个以上的同曲面或不同曲面加工使用的场合，同样可以取得及较好的板带卷取质量。优选地，按照上述方法或以上述方法为原则所进行的(非金属)弹性套筒、外表面涂敷有非金属层的金属套筒和金属卷取主轴、以及外表面没有涂敷有非金属层的金属套筒和金属卷取主轴、按照本项技术进行特定的曲面加工，以实现金属带卷取过程中实现带头压印的改善与消除的目的。在实施例中，选取非金属(橡胶类)套筒按本实用新型制作后用于国内某现代化大型缸体企业的热镀锌生产线上的卷取机，其中R1、R2均与RO内切；R 3为R1、R2两侧的外切圆弧面半径；H1为Rl与R3两圆中心连线与RlO点的垂直距离，00、01、03分别是R0、R1、R3 的圆心，03 由 R0、R1、R3 和 Hl 决定，02 由 R0、R1、R2、R 3 和 Hl 决定，R10、R11 (R30)、R31(R21)、R20形成的曲线(面)符合上面R3 = 3. 42(Rl-60)和R2 = 2R1的函数关系。在本实施例中，所对应的卷取金属卷内径为508，非金属套筒的产品规格是0442X0484X1600,套筒定位曲面 Hl = 30±5，Rl = 85±5，R2 = 2R1，R3 = 2R1，获得的生产钢带压印经检验数据如下该机组原生产厚料时，卷取折痕非常严重，2011年1-5月，收到质量异议50起，仅5月份，质量异议33起，严重影响了企业的声誉并造成了较大的经济损失。采用本实用新型后，组织检查了生产的78钢卷，计695吨，随机抽取8卷检验后发现目视情况下，卷芯头部10-30米没有呈现任何带头折痕。但是，上述的具体实施方式
只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。·
权利要求1.一种减少金属带卷取入卷位压印的定位曲面结构，其特征在于在金属带卷取主轴或弹性套筒表面一个或在数个均匀部位设有非对称定位曲面。
2.根据权利要求I所述的减少金属带卷取入卷位压印的定位曲面结构，其特征在于所述定位曲面由三段圆弧构成，第一圆弧半径为R1、第二圆弧半径为R2，第三圆弧半径为R3，所述第一圆弧、第二圆弧分别与所述金属带卷取主轴或套筒外圆相内切，所述第一圆弧与所述第三圆弧外切，第一圆弧与所述金属带卷取主轴或套筒外圆的切点到所述金属带卷取主轴或套筒外圆的圆心与所述第三圆弧所在圆的圆心连线的垂直距离B/2为25-41毫米，且满足Rl 幸 R2, Rl 彡 R2 彡 3R1, R3 = 3. 42(R1_60)。
3.根据权利要求I所述的减少金属带卷取入卷位压印的定位曲面结构，其特征在于所述定位曲面由三段圆弧构成，第一圆弧半径为R1、第二圆弧半径为R2，第三圆弧半径为 R3，所述第一圆弧、第二圆弧分别与所述金属带卷取主轴或套筒外圆相内切，同时所述第一圆弧、第二圆弧与分别与所述第三圆弧外切，第一圆弧与所述金属带卷取主轴或套筒外圆的切点到所述金属带卷取主轴或套筒外圆的圆心与所述第三圆弧所在圆圆心连线的垂直距离B/2为25-41毫米，最大偏差ΛΒ为±5，所述Rl、R2、R3的偏差数值在10%内，δ为金属板的厚度，可按厚度规格进行分级设计，且满足Rl ^ (R0+300)/10, R2 R1,2R1R3 = ( δ -O. 5)Rl, R3 Rl, I. 2R1R3 = KR1，其中 K = 1-1. 2，K = 850/R0, RO = 460-710 毫米。
4.根据权利要求I所述的减少金属带卷取入卷位压印的定位曲面结构，其特征在于所述金属带卷取主轴为外表面没有非金属层的带定位的扇形块可涨缩卷取轴或外表面结合有非金属层的带定位的扇形块可涨缩卷取轴之一。
5.根据权利要求I所述的减少金属带卷取入卷位压印的定位曲面结构，其特征在于所述套筒为有涨缩功能带定位的非金属套筒、不可涨缩的表层有非金属的金属基带定位套筒或不可涨缩的表层没有非金属的金属基带定位套筒之一。
6.根据权利要求2或3所述的减少金属带卷取入卷位压印的定位曲面结构,其特征在于所述设于同一所述套筒或金属带卷取主轴表面上的定位曲面为同一尺寸或不同尺寸。
专利摘要本实用新型公开一种减少金属带卷取入卷位压印的定位曲面结构，在金属带卷取主轴或弹性套筒表面一个或在数个均匀部位设有非对称定位曲面。本实用新型存在以下优点突破了在先技术中设定的圆弧间的关系限定，可以适当的降低金属带的定位精度要求，对于较厚规格的金属板带产品能够在避免和减少“肩膀印”的同时实现比较理想的带头印消除指标，使得弹性套筒的“带定位”技术在一些实现较高定位精度有困难的机组条件下同样获得较高的、满意的消除带头印产品质量指标。
文档编号B21C47/28GK202762770SQ20122036147
公开日2013年3月6日 申请日期2012年7月25日 优先权日2012年7月25日
发明者倪明光 申请人:上海亿富特钢铁技术有限公司