[发明专利]大型筒形件立式双驱轧制中双主辊转速的匹配方法

说明书

一种大型筒形件立式双驱轧制中双主辊转速的匹配方法，将筒形件轧制过程中筒转速的变化划分为增速、恒速、减速、整圆四个阶段，并确定各阶段筒转速随筒形件实时外径的变化阶段及各阶段结束时的筒形件外径。确定筒形件轧制全过程的筒转速曲线方程。根据上主辊和下主辊转速与筒转速之间的数学关系，反向求解获得相互匹配协调的上主辊和下主辊转速。本发明提出了符合实际轧制过程分阶段的筒转速曲线变化形式，提出了筒转速驱动的逆向确定相互匹配协调的上主辊和下主辊转速，保证整个轧制过程中上主辊和下主辊与筒形坯料接触面的线速度始终协调一致，从而建立稳定的筒形件轧制过程，有效解决成形稳定性和成形筒形件圆度和表面质量问题。

技术领域

本发明涉及大型筒形件轧制成形加工领域，具体是一种大型筒形件立式双驱轧制中双主辊转速的匹配方法。

背景技术

工程中称外径1.5米以上、高度2.0米以上的筒形件为大型筒形件。大型筒形件是压力容器、大型核电、石化等重型装备用关键构件。大型筒形件立式双驱轧制成形是该类构件的先进制造技术之一。在该成形过程中，因筒形件尺寸大、重量重，形成径向轧制孔型的两个工作轧辊均为由驱动装置带动的主动辊，以提供足够的轧制动力。根据两个工作辊的上、下相对位置关系，将配置于上侧的工作辊称之为上主辊，配置于下侧的工作辊称之为下主辊。在成形过程中，上主辊固定，下主辊朝着上主辊向上做直线进给运动，同时上主辊和下主辊在驱动装置的带动下分别绕其轴线做相反的旋转运动，筒形坯料位于上主辊和下主辊之间，上主辊与筒形坯料内表面接触，下主辊与筒形坯料外表面接触，筒形坯料在上主辊和下主辊的摩擦及下主辊向上的挤压作用下转动起来，因而筒形坯料在转动的过程中产生壁厚减薄、直径长大的变形。可见在该成形过程中，筒形坯料的转动速度(简称筒转速)由上主辊和下主辊的转速共同决定。因此，如何确定上主辊和下主辊的转速，使得上主辊和下主辊与筒形坯料接触面的线速度协调一致，是确保成形过程稳定进行、获得好的筒形件圆度及表面质量需要解决的关键技术问题。然而在传统的筒形件立式双驱轧制工艺设计中，上主辊和下主辊转速通常都是凭生产经验试错确定的常数值(公开号为CN108994249A，一种大型筒形锻件锻造轧制复合生产工艺)，这导致成形过程中上主辊和下主辊与筒形坯料接触面的线速度难以协调一致，筒形坯料与上主辊和下主辊之间必然产生打滑现象，导致成形过程的稳定性差、成形的筒形件圆度和表面质量难以保证。鉴于此，本发明提出了一种大型筒形件立式双驱轧制中双主辊转速的匹配方法，通过预先设计符合实际轧制过程的筒形坯料的转动速度(筒转速)变化曲线，然后采用逆向思维，从筒转速出发反向确定上主辊和下主辊转速，保证整个轧制过程中上主辊和下主辊与筒形坯料接触面的线速度始终协调一致，从而建立稳定的大型筒形件立式双驱轧制过程，解决成形稳定性和成形筒形件圆度和表面质量等问题。

发明内容

为克服传统大型筒形件立式双驱轧制过程中，上主辊和下主辊转速设计不协调匹配导致的成形过程稳定性差、筒形件圆度和表面质量难以保证等问题，本发明提出了一种大型筒形件立式双驱轧制中双主辊转速的匹配方法。

本发明的具体步骤如下：

步骤一，确定筒形件转动速度变化阶段及各阶段结束时的筒形件外径尺寸。

所述筒形件轧制过程中筒形件转动速度称为筒转速；所述筒转速随着该筒形件的外径实时变化。

确定的筒转速变化分为增速阶段、恒速阶段、减速阶段与整圆阶段。

设筒形件轧制全过程为100％，给定筒转速增速阶段在筒形件轧制全过程的占比K₁的取值范围为10％～30％、筒转速恒速阶段在筒形件轧制全过程的占比K₂的取值范围为50％～80％、筒转速减速阶段在筒形件轧制全过程的占比K₃的取值范围为5％～15％、筒转速整圆阶段在筒形件轧制全过程的占比的取值范围K₄为2％～5％，四个占比需满足K₁+K₂+K₃+K₄＝100％。

所述的占比为各个阶段在筒形件轧制全过程中所占的比例。