一种螺纹钢用夹送辊装置的制作方法

1.本发明是涉及冶金轧钢高速棒材螺纹钢生产线领域，尤其涉及一种螺纹钢用夹送辊装置。


背景技术：

2.螺纹钢是热轧带钢筋的俗称，其横截面通常为圆形且表面带肋。在螺纹钢棒材(简称轧件)的生产线中，高速棒材生产线具有轧制速度高、产品表面质量好、成材率高等优点，现在被国内钢厂普遍采用。高速棒材生产线的轧件成品出口速度可达45m/s，轧件轧制完成后，需要通过夹送辊装置对轧件尾部施加一定的夹持力进行制动，并在很短的时间内(一般0.8s)将轧件从高速夹持制动到很低的速度。
3.目前常规的夹送辊装置如图1所示，其上辊辊子01和下辊辊子02上的环形凹槽均为圆弧面过渡。夹送辊装置在对轧件夹持过程中会将轧件自动夹持到轧件断面上能够被包络起来的距离基圆的圆心最短的位置，但基于图1中的夹送辊装置来说，轧件被夹持后并不稳定，会左右转动，因此往往很容易夹持住轧件的横肋最顶部位置，使得轧件的横肋最顶部位置与两侧的环形凹槽为两局部圆弧接触。
4.然而，在实际生产中，生产轧件的温度一般在800～950℃左右，在高温状态下轧件变形抗力较低，当夹送辊装置压在轧件的横肋上时，容易使横肋出现塑性变形产生压痕。而且，这种变形超过了一定的程度是不能接受的，依据国家标准《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》gb1499.2-2018中的规定，螺纹钢的横肋高度有严格的公差要求，例如：公称直径为10mm的螺纹钢横肋高度的要求为
±
0.4mm。当横肋高度超过公差要求时，此产品不合格。此外，当螺纹钢的横肋高度满足公差要求，但是横肋最顶部两侧附近的位置(例如图3中的第五区域e和第六区域f)压痕太明显时，也可能会被列为是异议品或者次品，影响该产品的销售。
5.现有技术中针对此问题一般采用增加多个夹送辊装置并排布置对轧件进行同时夹持，并减少每个夹送辊装置的夹持力，来减少对横肋的压痕。但是此种方式不仅电费、维护费等成本很高，而且电控难度也较大。
6.由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种螺纹钢用夹送辊装置，以克服现有技术的缺陷。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种螺纹钢用夹送辊装置，能够有效解决螺纹钢在夹送辊装置的夹持制动过程中，螺纹钢的横肋容易出现压痕变形而导致产品不合格或者被列为异议品的问题，提高了生产线的产品质量。
8.本发明的目的是这样实现的，一种螺纹钢用夹送辊装置，包括呈上下平行间隔设置的上辊辊子和下辊辊子；在上辊辊子和下辊辊子的辊面上沿其周向分别相对设有形状相同的环形凹槽，环形凹槽的两侧槽壁分别为对称设置的两个倾斜面；两个倾斜面之间的夹
角的计算公式如下：δ＝360
°-2×
(δ1 δ2)；其中，δ1＝arccos((d
3-d2)/2l1)，δ2＝arctan(l2/l3)，δ表示两个倾斜面之间的夹角，δ1表示第一夹角，δ2表示第二夹角，d2表示螺纹钢的断面中其纵肋的梯形截面所在的外接圆的直径，d3表示螺纹钢的断面中其横肋的月牙形截面的外圆弧所在的轮廓圆的直径，l1表示外接圆的圆心与轮廓圆的圆心之间的距离，l2表示螺纹钢的基圆的圆心与外接圆的圆心之间的距离，l3表示螺纹钢的基圆的圆心与轮廓圆的圆心之间的距离。
9.在本发明的一较佳实施方式中，环形凹槽的槽底为圆弧面，且两个倾斜面的倾斜方向分别与圆弧面的两侧边相切。
10.在本发明的一较佳实施方式中，圆弧面的半径大于零小于等于外接圆的半径。
11.在本发明的一较佳实施方式中，圆弧面的半径等于外接圆的半径。
12.在本发明的一较佳实施方式中，环形凹槽的深度满足如下公式：h＝(l-s)/2；其中，l＝2l2 d3，h表示环形凹槽的深度，l代表总间距，s表示辊缝预设值。
13.在本发明的一较佳实施方式中，辊缝预设值为1～2mm。
14.在本发明的一较佳实施方式中，上辊辊子和下辊辊子沿其轴向的宽度为螺纹钢的基圆直径的(1.6～2.0)倍。
15.在本发明的一较佳实施方式中，螺纹钢的规格为两个倾斜面之间的夹角为112.4
°
.
16.在本发明的一较佳实施方式中，螺纹钢的规格为两个倾斜面之间的夹角为112.9
°
。
17.在本发明的一较佳实施方式中，螺纹钢的规格为两个倾斜面之间的夹角为114.4
°
。
18.在本发明的一较佳实施方式中，螺纹钢的规格为两个倾斜面之间的夹角为116.4
°
。
19.由上所述，本发明中通过改变环形凹槽的形状呈v型槽，并对两个倾斜面之间的夹角进行特殊要求，使得整个夹送辊装置的孔型中沿对角线方向的两个倾斜面之间的位置为孔型中距离最短的位置，且在夹持轧件时能够自动夹持到轧件断面上的切点n1和n1′
的位置，形成了稳定的四点接触，且四个接触点均位于横肋和纵肋之间且靠近横肋末端的位置，并不会对横肋高度产生影响，进而有效避免了螺纹钢在夹送辊装置的夹持制动过程中螺纹钢的横肋出现压痕变形而超过横肋高度的公差要求，也避免了横肋最顶部两侧附近的位置压痕较明显而被列为异议品，大大减少了产品的不合格率以及异议品率，提高了生产线的产品质量。同时整个装置结构简单，成本低。
附图说明
20.以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
21.图1：为现有技术中夹送辊装置在夹持螺纹钢时的结构示意图。
22.图2：为螺纹钢的结构示意图。
23.图3：为螺纹钢的断面示意图。
24.图4：为本发明提供的夹送辊装置的上辊辊子和下辊辊子的结构示意图。
25.图5：为本发明提供的夹送辊装置在夹持螺纹钢时的结构示意图一。
26.图6：为本发明提供的夹送辊装置在夹持螺纹钢时的结构示意图二。
27.图7：为本发明提供的外接圆的结构示意图。
28.图8：为本发明提供的外接圆与其中一个轮廓圆的结构示意图。
29.图9：为本发明提供的外接圆与另一个轮廓圆的结构示意图。
30.图10：为本发明提供的n1、n1′
、o3、o3′
以及交点p所构成的五边形的结构示意图。
31.图11：为本发明提供的o2、o3、n1和n2所构成的梯形的结构示意图。
32.图12：为本发明提供的o1、o2和o3所构成的三角形的结构示意图。
33.附图标号说明：
34.现有技术：
35.01、上辊辊子；02、下辊辊子；
36.本发明：
37.1、上辊辊子；2、下辊辊子；3、环形凹槽；31、圆弧面；32、倾斜面；
38.4、螺纹钢；41、横肋；42、纵肋；43、基圆。
具体实施方式
39.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
40.如图2至图12所示所示，本实施例提供一种螺纹钢用夹送辊装置，包括呈上下平行间隔设置的上辊辊子1和下辊辊子2。在上辊辊子1和下辊辊子2的辊面上沿其周向分别相对设有形状相同的环形凹槽3，环形凹槽3的两侧槽壁分别为对称设置的两个倾斜面32。两个倾斜面32之间的夹角δ的计算公式如下：
41.δ＝360
°-2×
(δ1 δ2)；其中，δ1＝arccos((d
3-d2)/2l1)，δ2＝arctan(l2/l3)，δ表示两个倾斜面32之间的夹角，δ1表示第一夹角，δ2表示第二夹角，d2表示螺纹钢4的断面中其纵肋42的梯形截面所在的外接圆的直径，d3表示螺纹钢4的断面中其横肋41的月牙形截面的外圆弧所在的轮廓圆的直径，l1表示外接圆的圆心与轮廓圆的圆心之间的距离，l2表示螺纹钢4的基圆43的圆心与外接圆的圆心之间的距离，l3表示螺纹钢4的基圆43的圆心与轮廓圆的圆心之间的距离。
42.具体而言，螺纹钢4的结构如图2和图3所示，根据国标gb1499.2-2018中对不同规格的螺纹钢4的尺寸要求并结合实际生产的尺寸，对于单根螺纹钢4的断面来说，其横肋41与基圆43的交汇点m是整个螺纹钢4断面中距离基圆43的圆心最近的位置，但是夹送辊装置的孔型对轧件夹持时，轧件断面上能够被包络起来的距离基圆43的圆心最短的位置在交汇点m的附近，即图3中示出的第一区域a1、第二区域a2、第三区域c和第四区域d这四个区域内。
43.本实施例中按照上述公式得到的两个倾斜面32之间的夹角δ形成的孔型，能够保证倾斜面32与轧件断面上能够被包络起来的距离基圆43的圆心最短的位置相接触，并形成稳定的四点接触，分析如下：
44.由于常用的螺纹钢4规格为和等十几个规格，常用的规格相对较少，在设计时可以采用画法几何的方式来确定上述的夹角δ，如图6至图12所示，具体为：
45.(1)根据国标gb1499.2-2018中对不同规格的螺纹钢4的尺寸规定，根据轧件对应
的纵肋顶宽a、横肋高度h、纵肋高度h1、螺纹钢4的基圆直径d1、横肋末端间隙f1(即相对的两个横肋41末端之间的间隙)和纵肋斜角θ可以准确画出该规格螺纹钢4的断面图，该基圆43的圆心记作o1。其中，在画螺纹钢4断面中的横肋41时，先根据横肋末端间隙f1可以确定的横肋41的两个末端点(即横肋41的月牙形截面的两端与基圆43的交汇点m)，根据横肋高度h可以确定横肋高度h上的外侧点(即横肋高度方向上远离基圆43的点，也即位于最外侧的点)，根据这两个末端点以及外侧点进行三点画圆，便可以画出该横肋41所在的月牙形的外圆弧。
46.(2)如图6和图7所示，以螺纹钢4的断面中其纵肋42的梯形截面可以确定一等腰梯形，根据该等腰人梯形的四个顶点便可以唯一确定直径为d2的外接圆，该外接圆的圆心记作o2。需要说明的是，实际加工时该纵肋42的外侧两个顶点(即远离基圆43的两个顶点)一般存在圆弧倒角，因此，在确定该等腰梯形的四个顶点时可以将存在圆弧倒角的两个顶点的尖部补全，便可以确定该等腰梯形的四个顶点。
47.(3)如图6、图8和图9所示，以螺纹钢4的断面中其中一个横肋41的月牙形截面的外圆弧可以唯一确定直径为d3的一个轮廓圆，另一个横肋41的月牙形截面的外圆弧可以唯一确定直径为d3的另一个轮廓圆，该这两个轮廓圆的圆心分别记作o3和o3′
。可以理解，这里的轮廓圆与前述三点画圆方式得到的圆是同一个圆形。
48.(4)如图6、图8和图9所示，作外接圆与其中一个轮廓圆均相切的第一切线，两个切点分别记作n1和n2；该外接圆与另一个轮廓圆均相切的第二切线，两个切点分别记作n1′
和n2′
，该切点n1和n1′
则为该轧件断面上能够被包络起来的距离基圆43的圆心o1最短的位置，因此，将第一切线和第二切线之间的夹角作为的夹角δ，就能够保证该孔型对该轧件进行夹持时，能够有效稳定地夹持住切点n1和n1′
。
49.对该夹角δ进行计算时，如图10所示，根据n1、n1′
、o3、o3′
以及第一切线和第二切点的交点p所构成的五边形，便可以得出：
50.δ＝540
°-
180
°-2×
(δ1 δ2)＝360
°-2×
(δ1 δ2)；
51.如图11所示，根据o2、o3、n1和n2所构成的梯形，可以得出δ1＝arccos((d
3-d2)/2l1)；如图12所示，根据o1、o2和o3所构成的三角形，可以得出δ2＝arctan(l2/l3)。其中，第一夹角δ1为o3o2的连线与o3n1的连线之间的夹角，第二夹角δ2为o3o1的连线与o3o2的连线之间的夹角。
52.按照上述方式以及公式便可以得出针对不同规格的螺纹钢4时，夹角δ的取值。例如，螺纹钢4的规格为两个倾斜面32之间的夹角δ为112.4
°
；螺纹钢4的规格为两个倾斜面32之间的夹角δ为112.9
°
；螺纹钢4的规格为两个倾斜面32之间的夹角δ为114.4
°
；螺纹钢4的规格为两个倾斜面32之间的夹角δ为116.4
°
。
53.由于夹送辊装置在对轧件夹持过程中会将轧件自动夹持到轧件断面上能够被包络起来的距离基圆43的圆心o1最短的位置，且一般是夹送辊装置的孔型中距离最短的位置最终夹持住轧件断面上能够被包络起来的距离基圆43的圆心o1最短的位置；如果夹持位置不是轧件断面上能够被包络起来的距离基圆43的圆心o1最短的位置，该轧件在输送过程中则会一直转动，并不稳定。对于图1中夹送辊装置的孔型来说，两个圆弧面底部之间距离为孔型中距离最短的位置，在对轧件夹持时此位置将夹持住轧件，但是该位置在对轧件夹持
时无法稳定夹持住轧件断面上能够被包络起来的距离基圆43的圆心o1最短的位置，因此会一直转动而往往夹持住横肋41的最高位置，即图1中所示出的位置。而本实施例中将环形凹槽3的槽壁设计为倾斜面32，整个环形凹槽3构成v型槽，整个夹送辊装置的孔型由两个v型槽围成，整个孔型中距离最短的位置是两个环形凹槽3中沿对角线方向的两个倾斜面32之间的位置。
54.因此，在夹送辊装置施加一定压力后，在保证夹角δ满足上述公式的条件下，由于其特殊的孔型设计，夹送辊装置就会将轧件自动夹持到距离最短的四个交汇点m附近，使得四个倾斜面32分别与螺纹钢4外壁的上述切点n1和n1′
相接触，实现了四点接触。即便最初因为失误等原因夹持到其他位置，在夹持力的作用下也会快速进行自动调整而夹持到四点接触的位置。如此，一方面能够提高夹持的稳定性，防止在输送过程中轧件的转动；另一方面，由于四点接触的位置均位于横肋41和纵肋42之间，因此即便这四点接触的位置产生压痕也不会对横肋高度h产生影响，从而满足国标的要求；而且四点接触的位置均靠近横肋41的两侧末端，距离横肋41最高位置附近(即第五区域e和第六区域f)都相对较远，因此也避免了横肋41最顶部两侧附近的位置压痕较明显而被列为异议品。
55.由此，本实施例中通过改变环形凹槽3的形状呈v型槽，并对两个倾斜面32之间的夹角δ进行特殊要求，使得整个夹送辊装置的孔型中沿对角线方向的两个倾斜面32之间的位置为孔型中距离最短的位置，且在夹持轧件时能够自动夹持到轧件断面上的切点n1和n1′
的位置，形成了稳定的四点接触，且四个接触点均位于横肋41和纵肋42之间且靠近横肋41末端的位置，并不会对横肋高度h产生影响，进而有效避免了螺纹钢4在夹送辊装置的夹持制动过程中螺纹钢4的横肋41出现压痕变形而超过横肋高度h的公差要求，也避免了横肋41最顶部两侧附近的位置压痕较明显而被列为异议品，大大减少了产品的不合格率以及异议品率，提高了生产线的产品质量。同时整个装置结构简单，成本低。
56.在具体实施方式中，为了减少应力集中现象，环形凹槽3的槽底为圆弧面31，且两个倾斜面32的倾斜方向分别与圆弧面31的两侧边相切。其中，这里所说的圆弧面31是指环形凹槽3横截面的形状。
57.在实际应用中，为了防止在夹持轧件时螺纹钢4的纵肋42与环形凹槽3接触而影响形成稳定的四点接触，圆弧面31的半径r应满足：圆弧面31的半径r大于零小于等于外接圆的半径，即0＜r≦d2/2。在此范围下，能够避免螺纹钢4的纵肋42与环形凹槽3的槽底接触。一般为了更便于加工同时进一步减少应力集中的影响，圆弧面31的半径r等于外接圆的半径。
58.进一步地，对于环形凹槽3的深度h也是根据螺纹钢4的具体规格进行选择，以保证夹持轧件后能够形成稳定的四点接触，如图4和图6所示，环形凹槽3的深度h应满足如下公式：h＝(l-s)/2，其中，l＝2l2 d3，h表示环形凹槽3的深度，l代表总间距，s表示辊缝预设值。
59.这里所说的辊缝预设值s是指夹送辊装置闭合时上辊辊子1和和下辊辊子2之间预设的辊缝距离，在生产使用时，一般先将该辊缝距离调至辊缝预设值s，然后再增大夹持力开始正常的夹持工作。对于上述的辊缝预设值s一般为1～2mm，具体根据螺纹钢4的规格大小来进行选择，规格大时辊缝预设值s取值较大，规格小时辊缝预设值s取值较小。
60.进一步地，对于上辊辊子1和下辊辊子2沿其轴向的宽度b，一般为螺纹钢4的基圆直径d1的(1.6～2.0)倍，即b＝(1.6～2.0)
×
d1，具体宽度根据实际螺纹钢4的规格而定。
61.在具体使用时，采用上述孔型的夹送辊装置进行生产时，操作方式具体如下：
62.在轧件进行制动之前，先将上辊辊子1和下辊辊子2之间的距离调整至辊缝预设距离s，提前让夹送辊装置闭合，让夹送辊装置对轧件先施加一个较小的夹持力(例如2～3kn)。由于上述的切点n1和n1′
的位置为轧件断面上能够被包络起来的距离基圆43的圆心o1最短的位置，在轧件输送的过程中，夹送辊装置会自动使轧件自适应到图5和图6的状态，形成四点接触，此时轧件上的切点n1和n1′
的位置与四个倾斜面32相接触但还并没有压紧。
63.当轧件开始制动时，夹送辊装置加载要求的夹持力(例如8～10kn)，施力后夹送辊装置对轧件进行夹持制动并将轧件压紧。此时夹送辊装置已经通过四点接触稳定限制住轧件，轧件并不会左右转动，轧件产生压痕的位置均靠近横肋41的两侧末端，并不会对国标要求的横肋高度h产生影响，也不会对横肋41最顶部两侧附近的位置产生明显压痕，进而满足生产对产品质量的要求。
64.另外，需要说明的是，本实施例中的夹送棍装置的孔型主要适用于螺纹钢4在轧制后纵肋42在竖直方向放置的轧件，这样，将轧件输送至夹送辊装置中时便能够更加顺利将轧件夹持在图5和图6中示出的方位，形成稳定的四点接触。
65.以上仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。