本發(fā)明涉及用于軋制金屬制品從而獲得橫截面為圓形或類似圓形的長形制品例如棒、圓形工件、和桿的方法。

特別地但不排外地，本發(fā)明應用于精軋裝置，也稱為校準裝置。

本發(fā)明能夠獲得適當校準的軋制制品，其在幾何結構和尺寸方面都遵守非常窄的公差極限。

背景技術：

已知有不同的軋制方法，該軋制方法能夠通過多個連續(xù)道次軋制和校準金屬制品。

例如，已知熱軋制方法用于長形制品，該熱軋制方法通常包括4個連續(xù)軋制道次從而軋制具有圓形截面的金屬制品，且獲得截面總是圓形，直徑相比進入的金屬制品小的軋制制品。

所述方法設有將金屬制品加熱至650℃～1250℃之間的溫度的預先步驟。

隨后，設置第一軋制道次，在該第一軋制道次中，進入的金屬制品變形且被軋制，從而從初始圓形截面穿過卵形或橢圓形截面。

接著設置第二軋制道次，在該第二軋制道次中，所述金屬制品再次變形從而通過相對于所述第一軋制道次在相反方向壓縮所述制品獲得圓形橫截面形狀。

所述第一和第二軋制道次引起所述制品大變形，并且截面大比例減小，這使橫截面的粒狀結構從中心至周邊均勻化。

所述第一和第二軋制道次由第一軋制機架和第二軋制機架制成，每個軋制機架具有兩個軋輥。該第一軋制機架的軋輥的旋轉軸相對于所述第二軋制機架的軋輥的軸大致正交。

此外，所述第一軋制機架的軋輥在所述軋輥之間限定卵形的通道間隙，而第二軋制機架的軋輥設有半圓形喉部從而限定圓形通道間隙。

接著設置第三和第四軋制道次，在該第三和第四軋制道次中，所述制品被軋制，逐漸減小其截面且使其保持為大致圓形。

具體地，所述第四軋制道次實現金屬制品的校準，使得其遵守預先定義尺寸和形狀公差。

所述第三和第四軋制道次分別使用第三和第四軋制機架執(zhí)行，每個第三和第四軋制機架設有三個或四個軋輥，所述軋輥設置成彼此環(huán)形隔開。

特別地，所述第三軋制機架的軋輥相對于所述第四軋制機架的軋輥的角度設置是偏置的。

上述技術方案的一個缺點是在第二軋制道次已經實現了圓形橫截面形狀不利于下游的后續(xù)軋制步驟。實際上，為了能夠在第四道次結束軋制，且不進行進一步軋制道次，所述第三和第四道次都必須在所述軋輥之間具有相當窄和拱形的通道。這使得在進一步軋制期間擠壓輪廓的可能性增加和截面減小，結果使軋制制品的質量惡化。

DE 747 811還公開了一種軋制方法，其中執(zhí)行五個軋制道次。特別地，金屬制品經過連續(xù)軋制道次，逐漸改變其橫截面。該橫截面依次為四邊形橫截面、菱形橫截面、四邊形橫截面、橢圓形橫截面，最后為圓形橫截面。但是，該技術方案由于執(zhí)行大量的軋制道次而非常昂貴，且終產品的最終尺寸不精確。特別地，在橢圓形橫截面和圓形橫截面之間軋制期間，金屬制品中引起的大變形使得不能獲得校準的圓形終制品

本發(fā)明的一個目的在于優(yōu)選一種用于金屬制品的軋制方法，該軋制方法能夠獲得尺寸和形狀質量優(yōu)良的軋制制品。

本發(fā)明的另一目的在于優(yōu)選一種軋制方法，該軋制方法能夠增加軋制制品的機械阻力。本發(fā)明的另一目的在于獲得用于軋制制品的軋制方法，該軋制方法能夠增加在金屬制品上引起的軋制作用。

本發(fā)明的另一目的在于優(yōu)選用于金屬制品的軋制方法，該軋制方法能夠由相同的初始直徑開始延長金屬制品的尺寸范圍。這意味著，在沒有改變軋輥或通道間隙尺寸的情況下，可能校準若干制品，由相同的進入直徑獲得不同的離開直徑。

申請人已經設計、試驗和實施了本發(fā)明以克服現有技術的缺點并獲得這些和其它目的和優(yōu)點。

技術實現要素：

獨立權利要求闡述并且表征了本發(fā)明，而從屬權利要求描述了本發(fā)明的其它特征或主要發(fā)明構思的變體。

根據上述目的，用于軋制金屬制品的方法包括多個連續(xù)軋制道次，在所述軋制道次期間金屬制品被軋制。

根據本發(fā)明的一個方面，所述方法包括：

-對金屬制品進行第一軋制道次，從而獲得第一中間制品，其橫截面為菱形，且對角彼此相等而鄰角相異。

-對第一中間制品進行第二軋制道次，從而獲得第二中間制品，其橫截面為四邊形，且角度彼此大致相等；

-對第二中間制品進行第三軋制道次，從而獲得橫截面為圓形，未完工的第三中間制品；

-對第三中間制品進行第四軋制道次，從而獲得最終的軋制制品，其橫截面為圓形、校準的形狀。

該組合的軋制道次能夠獲得遵守嚴格的尺寸和幾何結構(例如，在軋制制品的卵形上)公差限制的最終的軋制制品。

此外，該技術方案能夠主要在前兩個道次中在金屬制品上發(fā)揮較重的軋制作用，以及進行隨后的第三和第四道次，從而獲得成品形狀的軋制制品。

的確，在前兩個軋制道次中，獲得菱形以及接著的四邊形輪廓所需的軋制作用引起橫截面的內部變形，使其整體厚度均勻化。該情況能夠增加最終的軋制制品的機械阻力。第二軋制道次出口處的橫截面的四邊形形狀使得能夠獲得對下游發(fā)生道次中產品的導向的極佳控制，防止材料在軋制通道內部移位(在軋制通道內部移位可能危害實現確定的以及期望的質量水平)。

此外，該構造能夠限制軋制裝置部件的數量，從而限制軋制裝置的制造成本，維修介入和部件更換。

本發(fā)明還涉及用于軋制金屬制品的裝置，其包括多個軋制單元。

根據本發(fā)明的一個方面，所述裝置包括：

-第一軋制單元，其設有第一軋輥，所述第一軋輥限定菱形的第一軋制通道，其對角彼此相等且鄰角相異；

-第二軋制單元，其設有第二軋輥，該第二軋輥限定四邊形的第二軋制通道，其角度彼此大致相等；

-第三軋制單元，其設有第三軋輥，該第三軋輥限定圓形的第三軋制通道；

-第四軋制單元，其設有第四軋輥，該第四軋輥限定圓形的第四軋制通道。

附圖說明

結合附圖，本發(fā)明的這些和其它特征將通過以下表示為非限制性實施例的一些實施例的描述變得明顯，其中：

-圖1為根據本發(fā)明的軋制裝置的第一軋制單元的示意圖；

-圖2為根據本發(fā)明的軋制裝置的第二軋制單元的示意圖；

-圖3為根據本發(fā)明的軋制裝置的第三軋制單元的示意圖；

-圖4為根據本發(fā)明的軋制裝置的第四軋制單元的示意圖；

-圖5為將在根據本發(fā)明的軋制裝置中軋制的金屬制品的橫截面；

-圖6為從所述第一軋制單元離開的軋制制品的橫截面；

-圖7為從所述第二軋制單元離開的軋制制品的橫截面；

-圖8為從所述第三軋制單元離開的軋制制品的橫截面；

-圖9為從所述第四軋制單元離開的軋制制品的橫截面；

-圖10為根據本發(fā)明的軋制裝置的示意圖。

為了便于理解，在可能的地方使用了相同的附圖標記，以識別附圖中相同的通用元件?？梢岳斫獾氖?，一個實施例的元件和特征可以合宜地合并至其它實施例中，而無需進一步的說明。

具體實施方式

現在參見附圖，描述用于軋制金屬制品的方法和裝置10的可能的實施例。

圖1-4展示了軋制裝置的軋制單元的可能實施例，該軋制裝置10被配置成軋制金屬制品P(圖5)且獲得從所述軋制裝置10離開的軋制制品L(圖9)。

根據本發(fā)明的一個方面，根據本發(fā)明的軋制裝置10包括四個軋制單元，分別為第一軋制單元11(圖1)、第二軋制單元12(圖2)、第三軋制單元13(圖3)和第四軋制單元14(圖4)。

根據可能的技術方案，根據本發(fā)明的軋制裝置10僅由四個軋制單元組成，即，僅由所述第一軋制單元11、所述第二軋制單元12、所述第三軋制單元13和所述第四軋制單元14組成。因此，本發(fā)明可能的技術方案還提供用于軋制金屬制品的方法，該方法僅由四個軋制道次組成，即，由第一軋制道次、第二軋制道次、第三軋制道次和第四軋制道次組成。實際上，四個軋制單元能夠獲得期望的減小的金屬產品P且遵守期望的尺寸和幾何結構公差。數量較小的軋制單元不能得到特別加重的軋制實體或遵守期望的公差。數量較大的軋制單元雖然能夠遵守所述條件，但另一方面會增加軋制裝置10的部件的數量，結果是該裝置的總成本、承受的磨損和所需的周期性維修操作增加。每個軋制單元11、12、13和14被配置成逐漸軋制進入的金屬制品P且在末端獲得期望形狀和尺寸的軋制制品L。

根據本發(fā)明的可能實施例，該金屬制品P以大致圓形的橫截面形狀和初始尺寸或初始直徑D1進給至第一軋制單元11(圖1)。

根據未展示的變體，進入該第一軋制單元11的金屬制品P的橫截面形狀為矩形、正方形或通常具有圓形邊緣的多邊形。在該情況下，該金屬制品P的初始尺寸以金屬制品P橫截面的等同直徑計算。

該第一軋制單元11被配置成在金屬制品P上實現第一軋制道次，且包括至少兩個第一軋輥15，該第一軋輥15被配置成軋制所述金屬制品P且獲得第一中間制品P1(圖6)，該第一中間制品P1具有菱形橫截面，即，長斜方形，并且對角相等而鄰角相異。相反，該菱形橫截面的邊長長度大致相等，且與頂點對應處為圓形。

根據可能的技術方案，該第一軋制單元11僅包括兩個第一軋輥15。

為了該目的，可以設置成該第一軋輥15一起在第一軋輥之間限定第一軋制通道16，該第一軋制通道16也是菱形，適于限定該第一中間制品P1的橫截面形狀。因此，該第一軋制通道16為菱形，并且對角相等而鄰角相異。

根據圖1所示的技術方案，每個第一軋輥15包括V形第一周向喉部17。

根據可能的技術方案，所述第一周向喉部17可以具有頂角α，其幅度在100°～140°之間，優(yōu)選在102°～134°之間，其可以根據待軋制的橫截面改變。

該第一周向喉部17在頂點處可以為適當的圓形，例如，圓形半徑R1為被軋制的金屬制品M的初始直徑D1的約40％。

該第一軋制通道16可以由較大對角線B1和較小對角線H1限定。

根據可能的技術方案，該第一軋制通道16的較大對角線B1大于或等于進給至所述第一軋制單元11的金屬制品P的初始直徑D1。

根據本發(fā)明的另一技術方案，所述第一軋制通道16的較小對角線H1小于所述金屬制品P的初始直徑D1，從而可以獲得對金屬制品P的軋制作用。

第一軋制通道16的該構造能夠正進給的金屬制品P上于金屬制品P橫截面的徑向相對位置處引起第一壓縮應力F1。

該第一壓縮應力F1主要作用如如圖5所示的第一方向T1，在使用中與所述第一軋輥15的第一周向喉部17的伸展方向對應。

在所述第一軋制單元11，該金屬制品P的橫截面可以減小12％～48％。

特別地，所述橫截面減小通過下面的公式計算：

RoA＝(Afeed-Aexit)/Afeed

其中，

RoA為面積的減??；

Afeed對應進入該第一軋制單元11的橫截面面積；

Aexit對應考慮的從所述軋制單元離開的橫截面面積，

根據可能的技術方案，可以設置成安裝所述第一軋輥15使得其旋轉軸與第一方向Z1平行延伸，在該情況下，該第一方向Z1為水平的。該第一方向Z1與第一壓縮應力F1作用的第一方向T1大致正交。

除了該第一中間制品P1的材料的彈性恢復之外，從該第一軋制單元11離開的第一中間制品P1的橫截面的形狀和尺寸與該第一軋制通道16的形狀和尺寸大致相同。

因此，該第一中間制品P1的橫截面具有較大對角線B1和較小對角線H1，該較大對角線B1大于或等于金屬制品P的初始直徑D1，該較小對角線H1小于該初始直徑D1。

該第一中間制品P1的特定菱形的橫截面能夠包含且因此引導材料更好地通過坐落在下游的連續(xù)的軋制單元，還防止所述第一中間制品P1的任何側向移位。

該第二軋制單元12被配置成實現第二軋制道次，并且因此軋制第一中間制品P1且獲得第二中間制品P2，該第二中間制品P2為四邊形，即，角度彼此相等，并且延長邊彼此大致相等且與頂點對應處為圓形。

根據圖2所示的技術方案，該第二軋制單元12包括至少兩個第二軋輥18，該第二軋輥18被配置成軋制第一中間制品P1且獲得菱形橫截面的第二中間制品P2。

為了該目的，可以設置成該第二軋輥18在第二軋輥之間一起限定第二軋制通道19，該第二軋制通道形狀為四邊形，且角度大致相等。

根據圖7所示的技術方案，每個所述第二軋輥18設有第二周向喉部20，所述第二周向喉部20也是V形的。

根據圖7的技術方案，所述第二周向喉部20的頂角β的幅度可以在80°和100°之間，優(yōu)選為約90°。

所述第二周向喉部20在頂點處可以優(yōu)選為適當的圓形，例如，圓形半徑R2為被軋制的金屬制品M的初始直徑D1的三分之一。

該第二軋制通道19具有第一對角線H2和第二對角線B2，其比率在0.9和1.1之間，優(yōu)選為約1，實際上，所述第一對角線H2和第二對角線B2限定具有圓形邊緣的大致正方形橫截面。

該第一對角線H2限定由第二軋輥18軋制的制品的頂點之間的距離。

相反，該第二對角線B2限定所述第二軋輥18的第二周向喉部20之間的距離。

根據可能的技術方案，所述第一對角線H2大于所述較小對角線H1，而所述第二對角線B2小于所述較大對角線B1。

所述第二軋制通道19的該構造能夠在正加工的材料上引起第二壓縮應力F2，從而主要沿所述第一中間制品P1的較大對角線B1作用在相反位置

以這種方式，使菱形輪廓的較大對角線B1的尺寸減小，結果是由于在輪廓自身中引起的軋制力，較小對角線H1增大。

所述第二壓縮應力F2主要作用在第二方向T2，如圖6所示，該第二方向與所述第一方向T1大致正交。

材料最初在第一方向T1進行加重壓縮接著在第二方向T2進行加重壓縮能夠使材料在其整體厚度上的變形均勻化，以這種方式使得最終的軋制產品L的機械阻力優(yōu)化和均勻化。

由第一軋制單元11和第二軋制單元12賦予的特定的軋制作用具有為隨后進入第三軋制單元13準備好材料以及進入形狀的作用。

在該第二軋制單元12中，該金屬制品P的橫截面可能減少12％～38％(根據上文所述計算)。

根據本發(fā)明，所述第一軋制單元11和第二軋制單元12被配置成使得橫截面尺寸的減少可能甚至超過所述金屬初始尺寸的66％。

根據可能的技術方案，可以設置成所述第二軋輥18安裝成使得其旋轉軸與第二方向Z2平行，在該情況下，所述第二方向Z2為豎直的。以這種方式，所述第二軋輥18的旋轉軸相對于所述第一軋輥15的旋轉軸是正交的。

除了所述第二中間制品P2的材料的彈性恢復之外，從所述第二軋制單元12離開的所述第二中間制品P2的橫截面的形狀和尺寸與所述第二軋制通道19的形狀和尺寸大致相等，因此，所述第二中間制品P2的第一對角線H2和第二對角線B與所述第二軋制通道19的上述第一對角線和第二對角線大致相等。

以這種方式獲得橫截面形狀為大致正方形的第二中間制品P2，其具有圓形邊緣且邊長實際上彼此相等。該橫截面形狀適于隨后進給至所述第三軋制單元13中。

所述第三軋制單元13被配置成獲得第三軋制道次，軋制所述第二中間制品P2以獲得圓形、未完工的第三中間制品P3。

術語圓形意味著該制品的橫截面為圓形的，即，截面的主軸是不可辨別的。

術語未完工的意為該制品的橫截面雖然接近圓形，但不遵守預先定義和預先設定的公差限制。僅通過舉例，在一個可能的技術方案中，所述中間制品P3具有圓形橫截面，并且在橫截面的不同環(huán)形位置評估的半徑相對于所述中間制品P3的橫截面的等同半徑可以在0.92和1.08之間，優(yōu)選在0.95和1.05之間，更優(yōu)選在0.98和1.02之間變化。

根據本發(fā)明可能的技術方案，所述第二中間制品P2進給至所述第三軋制單元13，并且橫截面的最大等同直徑為從所述第四軋制單元14離開的最終制品的期望直徑的約1.03至約1.20倍之間。

根據可能的技術方案，如果所述第二中間制品P2的等同直徑小于從所述第四軋制單元14離開的最終制品的期望直徑的1.03倍，可以確定排除所述第一軋制單元11的第一軋制作用是否是適當的。

根據本發(fā)明的一個方面，所述第三軋制單元13包括四個第三軋輥21，該第三軋輥21被配置成軋制第二中間制品P2。

為了獲得圓形的第三中間制品P3，該第三軋輥21在第三軋輥之間限定第三軋制通道22，該第三軋制通道22為大致圓形且與待獲得的第三中間制品P3的形狀大致匹配。每個第三軋輥21均在扇形區(qū)域設有弧形的第三周向喉部23。

根據可能的技術方案，所述第三軋制通道22的直徑K相對于所述第一對角線H2和第二對角線B2的尺寸可以在0.92和0.98中間。

除了材料的彈性恢復之外，直徑K大致對應從所述第三軋制單元13離開的第三中間制品P的直徑。

四個第三軋輥21的存在能夠使其中每個第三軋輥對應第二中間制品P2的四邊形橫截面的四個頂點之一，因此，少于或多于四個輥不能獲得期望的軋制作用。

因此，該第三軋輥21在第所述二中間制品P2上沿所述制品的橫截面的兩條對角線中的每條對角線引起第三壓縮應力F3，在該情況下，該兩條對角線根據“+”構造分別設置成一條豎直且一條水平。

特別地，該第三壓縮應力F3作用在第三方向T3和第四方向T4，該第三方向T3和第四方向T4分別與上述第一方向T1和第二方向T2平行。

該第三壓縮應力F3能夠使第三四邊形截面的圓形邊緣變平，且使第三四邊形截面的側面產生向外的倒圓。

根據可能的技術方案，可以設置成根據“+”構造設置該第三軋輥21，即，將該第三軋輥21設置成使得第三周向喉部23的伸展方向Y(圖3)對應于第三軋制通道122的中心彼此相交。

在第三軋制單元13，第二中間制品P2相對于進入所述第三軋制單元13的進入尺寸的橫截面可以減少5％～15％。

從第三軋制單元13離開時，所述第三中間制品P3為大致環(huán)形，不是優(yōu)選的圓形，但確保進一步逐漸轉變使得四邊形部分的頂點變平，且使四邊形部分為在第四軋制單元14(實現第四軋制道次)中進行最后的軋制道次做好準備。實際上，該第三軋制單元13能夠在第四軋制單元14中獲得期望的尺寸精度。

該第三中間制品P3隨后進給至第四軋制單元14或最終單元，在該第四軋制單元14或最終單元中，軋制且校準該第三中間制品P3從而獲得具有圓形和校準的橫截面形狀的最終的軋制制品L，即，其遵守預先定義的形狀和幾何結構公差，或形狀。

根據本發(fā)明，可能得到在±0.1mm之間甚至更小的尺寸公差。此外，還可能在軋制制品L的卵形上得到小于0.1mm的公差。

根據本發(fā)明的另一方面，該第四軋制單元14包括四個第四軋輥24，該第四軋輥24被配置成軋制所述第三中間制品P3。

該第四軋輥24在扇形區(qū)域設有第四周向喉部25，該第四周向喉部25為弧形且以其整體限定第四軋制通道26，該第四軋制通道26的形狀為環(huán)形且適當地校準以確保所述軋制制品L實現所述公差。

每個第四軋輥24作用在第二中間制品P2的四邊形部分的邊長之一，即，在相對于所述第三軋輥21的作用方向環(huán)形偏置方向上。

實際上，所述第四軋輥24在所述第三中間制品P3上引起第四壓縮應力F4，該第四壓縮應力F4作用在作用的第五方向T5和第六方向T6上，該第五方向T5和第六方向T6相對于第三壓縮力F3的作用的第三方向T3和第四方向T4成一定角度。

根據圖8所示的技術方案，所述第四壓縮應力F4的作用的所述第五方向T5和第六方向T6相對于第三方向T3和第四方向T4環(huán)形隔開約45°。

因此，在該情況下，該第四軋輥24設置成“X”構造，即，將所述第四軋輥24設置成使得所述第四周向喉部25的伸展方向Q對應于所述第四軋制通道26的中心相交。

在該情況下，該伸展方向Q相對于所述第三周向喉部23的伸展方向Y設置成環(huán)形偏置，在該情況下，偏置35°。

根據可能的技術方案，在該第四軋制單元14中，該第三中間制品P3的橫截面可以減小約5％，或更少。

在該第三軋制單元13和第四軋制單元14中，該材料承受的變形應力小于之前在第一軋制單元11和第二軋制單元12中承受的變形應力更小。實際上，在第三軋制單元13和第四軋制單元14中，軋制作用不是在材料內部產生拉力(在材料內部產生拉力可能危害材料的機械阻力)。

在第三軋制單元13和第四軋制單元14都具有四個軋輥的構造能夠在不要求更換軋輥，而僅通過改變限定在軋輥之間的軋制通道的尺寸的情況下，延長可以被加工的制品的尺寸范圍。

僅通過舉例，可以設置成通過成組的第一軋制單元11、第二軋制單元12、第三軋制單元13和第四軋制單元14，可能加工尺寸在36mm和44mm之間變化的棒，而不需要更換各輥，且遵守上述的公差。

由于特定形狀的第一軋制通道16，還能夠獲得此優(yōu)勢：即使尺寸被修改，例如因加工不同尺寸的金屬制品M所要求，在下游道次中(例如在第二道次中)可能確保獲得期望的形狀(例如四邊形和圓形)。

顯然，在不脫離本發(fā)明的領域和范圍的情況下，可對前面描述的用于軋制金屬制品的方法和裝置10進行修改和/或部分附加。

同樣清楚的是，雖然本發(fā)明已經參考一些特定的實施例的例子進行了描述，但是本技術領域人員一定能實現用于軋制金屬制品的方法和裝置10的許多其它等同形式，該等同形式具有權利要求中所闡述的特征，因此，所有這些在限定的保護范圍之內。