CN1894053A - 纵列式冷轧机中组合的运行方式和轧制机座类型 - Google Patents
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Abstract
在纵列式冷轧机中使各个轧制机座的运行方式组合的方法，在4辊轧制机座里各包括一对工作辊(10)和支承辊(12)，而在6辊轧制机座里附带还有一对中间辊(11)，其中至少工作辊(10)和中间辊(11)与用于轴向移动的装置共同作用，其特征在于不同工艺的组合：应用了CVC/CVC+－工艺，具有较高等级的CVC－轧制轮廓，其中每个工作辊/中间辊(10，11)具有一个加长了移动行程的辊身；应用了成对交叉(PC)工艺，其中每个工作辊/中间辊(10，11)可以平行于带平面摆动；应用了工作辊/中间辊(10，11)的以带边缘定向的移动，其中每个工作辊/中间辊(10，11)具有一个加长了移动行程的辊身，该辊身具有一个圆柱形或球形的磨削区并使它们相对于中立的移动位置(sZW＝0或者sAW＝0)在机座中间对称地在其旋转轴线(X－X)的方向上相反地各自移动相同的量；而且其特征还在于，用一种相应的设备设计方案，它只有一个几何形状相同的成套轧辊，就可以实现CVC/CVC+工艺以及以带边缘定向移动的工艺以及必要时PC－工艺。
Description
本发明涉及一种在纵列式冷轧机中使各个轧制机座的运行方式组合起来的方法，在4辊轧制机座里各包括一对工作辊和支承辊，而在6辊轧制机座里附带还有一对中间辊，其中至少工作辊和中间辊与用于轴向移动的装置共同作用。
过去对于冷轧带的关于板厚公差、可达到的最终厚度、带材轮廓、带平面度和表面等等方面的质量要求一直在提高。冷轧板市场上产品的多样性还导致产生了越来越多种多样的有关材料性能和几何尺寸方面的产品系列。由于这种发展使得在纵列式冷轧机里按照更灵活的设备设计方案和运行方式的愿望(最佳地匹配于所要轧制的最终产品)变得越来越强烈。
纵列式冷轧机的传统的设备设计方案在于多个4辊轧制机座彼此连接。所需的机座数量主要由整个压下量以及所要达到的最终厚度来确定。除了用弯曲系统和固定的轧辊凸度作为干预辊隙的调节构件的基本设计方案之外，主要还存在有另外三种轧制机座方案，它们或者通过工作辊的移动或者通过摆动基于不同的作用原理来附加地干预辊隙。
这些是：
●以带边缘定向的移动的工艺
●CVC/CVC+-工艺
●PC-工艺(Per Cross(通过交叉)--工作辊摆动)
由于不同的工艺准则可能合理的是：不同于传统的设备设计方案(只包括4辊轧制机座)并将各个轧制机座作成6辊轧制机座。
达到所希望的最终厚度以及实现确定的压下量分配(轧制程序设计)，尤其是在高致密品质时很大程度上受到工作辊直径的影响。随着工作辊直径的减小由于更加有利的压平性能而使所需的轧制力减小。直径的减小无论从转矩的传递还是考虑到轧辊的弯曲都是有限定的。如果辊颈横截面不够用于传递驱动转矩的话，那么工作辊可以通过摩擦连接而被相邻轧辊驱动。若是一种4辊轧制机座当然必需有重的驱动元件(马达、人字齿轮传动装置、轴)用于实现支承辊驱动，这些元件使设备的费用变贵。此外合理的是将单个轧制机座(多数是前面的)设计成具有中间辊驱动机构的6辊轧制机座。
对于带材的平面度来说除了垂直的弯曲之外，工作辊和中间辊的水平弯曲也起着重要作用。通过工作辊/中间辊以轧制机座中间平面里的水平移动实现了对成套轧辊的支承，这使水平弯曲大大减小。
关于平面度和辊隙方面对轧制过程的附加的影响在于工作辊的摆动，其中如在JP 57 190 704 A中对于4辊轧制机座来说所描述的那样，工作辊/中间辊围绕一个共同旋转点在辊轴中间平行于带平面相互同时各摆动相同的量。
6辊轧制机座此外在中间辊弯曲时还具有一个附加的快速的调整构件。与工作辊弯曲相结合，该6辊轧制机座就具有两个在对辊隙作用方面独立的调整构件。因此在第一轧制机座里保证了辊隙快速地适配于进入的带材轮廓断面以避免平面度的缺陷。在最后的轧制机座里可以有效地在平面度调节系统中应用两个调节构件。
最终产品质量的另一个准则是出口带材的表面特性。由于轧辊的组织化处理(打毛)和镀铬可以有利地预先设定带材的表面。为了避免在最终产品上由于磨损边的移动或者在带表面上的遮蔽由于在出口带材的宽度上出现相对速度差而引起的标记，合理的是将纵列式冷轧机的最后的轧制机座设计成6辊轧制机座。工作辊为圆柱形的或者有小的凸度。它们在轧制过程中并不移动。
对于上述作用原理来说是指分开的轧制机座方案，因为需要有不同的轧辊几何形状。在传统的CVC-工艺中，如同它在EP 0 049 798B1中所描述的那样，可移动轧辊的辊身长度总是比固定的、不移动的轧辊要长出轴向移出行程。因此就可以使可移动的轧辊不是用其辊身边缘在固定的轧辊辊身之下移动。因此避免了表面损伤/形成标志。工作辊一般在其整个长度上都支承于中间辊或支承辊上。这样就使由支承辊所施加的轧制力传递到工作辊的整个长度上。这造成了：侧面突出于轧制件并因此在轧制过程中并不参与的工作辊端部由于作用于它上面的轧制力而在向轧制件的方向上产生弯曲。由于工作辊的这种损害性弯曲引起了轧辊中间部段的弯曲。它引起了带的中心部位轧制太少而带边缘都强烈轧制。这种作用尤其是在工作时轧制条件变化时以及在轧制不同宽度的带时适用。
与之相比，在以带边缘定向移动的工艺中，如在DE 22 06 912 C3里所公开的那样，在整个成套轧辊里应用了具有相同辊身长度的轧辊。可移动轧辊一侧在辊身边缘部位里作成相应的几何形状并有一个反磨区，用以减少局部出现的载荷峰值。作用原理基于辊身边缘的以带边缘定向的补充移动，或者到带边缘之前、之上或者甚至一直到带边缘之后。尤其是在6辊轧制机座时中间辊移动到支承辊之下就引起了对于正的工作辊弯曲的有效性产生有利的影响。当然在这种方法中，轧辊的轴向移动对于在各自的接触接缝里的载荷分布产生不利的作用。随着带宽的变小，接触力分布的最大出现的载荷峰值就大大增加。
在专利说明书DE 36 24 241 C2中(用于驱动轧机制造轧带的方法)使两种方法相互结合起来。目的在于：使得工作辊的不利的弯曲在轧制力作用下在整个带宽系列上均匀，并在缩短移动行程的情况下加大轧辊弯曲系统的有效性，而不必中断连续的轧制运行。这个目标通过具有一个加有CVC-磨削的中间辊或者工作辊的以带边缘定向的移动来达到。CVC轧辊的辊身边缘被定位在带边缘部位里。如同在带边缘定向的移动的工艺时那样，成套轧辊由相同辊身长度的辊子组成。
由于经济性原因，人们力求尽可能使所有的轧制机座制成相同的，以便减少维护和备件的费用。在过去因此纵列式冷轧机就按传统的设备设计或者一律按所述的工艺来设计。
本发明的任务是通过具有几何形状相同的成套轧辊的轧制机座方案来实现这种工艺/移动方式，这种成套轧辊并不仅仅限于6辊轧制机座，而且并不仅仅限于中间辊。
所提出的任务按照方法通过权利要求1所述特征性特征，通过组合地在多机座的纵列式冷轧机里使用以下工艺来解决：
●应用具有较高等级的CVC轧制轮廓的CVC/CVC+工艺，其中每个工作辊/中间辊具有一个延长了移动行程的辊身；
●通过交叉(PC)工艺，其中每个工作辊/中间辊可以平行于带平面摆动；
●应用工作辊/中间辊的以带边缘定向的移动，其中每个工作辊/中间辊具有一个加长了移动行程的辊身，辊身具有圆柱形或球形的磨削区，并且使它们相对于中立的移动位置在轧制机座中间对称地在其旋转轴线方向上相互各自移动相同的量。
用于实施该方法的设备的特征在于权利要求5所述的特征。
作为轧制机座方案的基础，对于6辊轧制机座或者4辊轧制机座来说应用了CVC/CVC+工艺中的轧辊配置。可移动的中间辊或者工作辊具有一个加长出CVC移动行程的辊身，它对于中立的移动位置来说对称地位于轧制机座中间。
具有较长的对称辊身的工作辊/中间辊在以带边缘定向的移动时被采用，辊身或者具有一种圆柱形的或者球形的磨削区。通过适合地实施一种在辊身边缘部位里的反磨，结合重叠的辊子磨削区和取决于带宽的对轴向移动位置的优化可以有利地对成套轧辊的变形性能和正的工作辊弯曲(6辊轧制机座)的有效性施加影响并且最佳地调定辊隙。
此外，通过工作辊/中间辊的移动位置的优化有利地使辊身部位在成套轧辊之内从力流里退出。由此得出的起负作用的变形被减小了，因为接近了“理想轧制机座”的原理。当然由于接触长度的减小在各自接触接缝里出现的载荷分布提高了。
所述的轧制机座方案按照本发明这样来进行修改，使得或者通过工作辊/中间辊的移动或者通过摆动来影响辊隙。一种6辊轧制机座在每种情况下是强制必需的，此时要在轧制机座里插入一种附带的影响带材的边缘损失(Edge Drop)的调节构件的话。为此必需两个相互独立的用于轮廓和平面度的移动系统。设备配置主要通过这些准则来确定。取决于所提出的对轧制过程的要求，传统的包括4辊轧制机座的纵列式冷轧机的各种多样的设备配置通过设备的组合、包括4/6辊轧制机座一直至只由6辊轧制机座组成的纵列式冷轧机就够了。应用一种几何形状相同的成套轧辊的情况下，除了中间辊并除了在6辊轧制机座中之外，用于实现以带边缘定向的移动策略的基本方法在DE 100 37 004 A1中作了详细说明。
本发明的其它优点、细节和特征可见以下对若干在附图中简明所示的实施例所作的说明。为了清楚起见相同的轧辊采用相同的附图标记。
附图所示为：
图1：在一个6辊轧制机座中没有轧辊磨削的中间辊的几何形状；
图2：在一个4辊轧制机座中没有轧辊磨削的工作辊的几何形状；
图3：在工作辊/中间辊的辊身边缘部位里单侧的反磨；
图4：具有加长的中间辊辊身的轧制机座设计方案；
图5：具有加长的工作辊辊身的轧制机座设计方案；
图6a-6c：中间辊反磨的定位；
图7a-7c：工作辊反磨的定位。
在图1和2中表示了没有轧辊磨削的中间辊/工作辊11，10的几何形状。在图1中设有加长的辊身的可移动中间辊11在工作辊10和支承辊12之间在中立的移动位置sZW＝0上对称地位于轧制机座中心Y-Y。在图2中工作辊10具有加长的辊身。它也在中立的移动位置sAW＝0上对称地位于轧制机座中心Y-Y。
在图3中概略表示了在工作辊/中间辊10，11的辊身边缘部位里单侧反磨量d的外形和几何结构。在DE 100 37 004 A1中已经详细描述了一种单侧的反磨区，如它在此处所应用的那样，并表示于附图中。
单侧磨削量d的长度l在工作辊/中间辊10，11的辊身边缘部位里分成两个相互紧挨着的部位a和b。在内部的第一部位a里，在d0点处开始，反磨量d按照圆方程(l-x)2+Y2＝R2，R为轧辊半径。对于部位a来说得出反磨d的量d(x)为：
部位a：＝(R2-(R-d)2)1/2d＝d(x)＝R-(R2-(l-x)2)1/2
如果达到了一个取决于外部边界条件(轧制力和由此产生的轧辊变形)的规定的最小必需的直径减小2d的话，那么反磨量d线性延伸直至辊身边缘，由此对于部位b来说得出。
部位b：＝l-ad＝d(x)＝常量
在部位a和b之间的过渡可以作成具有或都没有连续可微分的过渡段。此外反磨的这种过渡也可以按照一个以前所求得的表格用该由压平量求出的尺寸d进行顺序反馈求出。那么反磨量d例如在过渡区里比半径更平缓，而在端部则陡得很多。由于磨削技术方面的原因向圆柱部分的过渡部分设于a和b之间过渡部分的一个相应较大的台阶上(大约2d)。
这样来规定由于反磨而引起的直径减小2d，使得在一种6辊轧制机座里工作辊10可以自由地弯曲中间辊11的反磨量d，而不必担心在b部位里有接触。在4辊轧制机座里反磨量d只用于局部降低所出现的载荷峰值。
在正常情况下在上部工作辊/中间辊10，11上的单侧反磨量d位于操纵侧BS，而在下部工作辊/中间辊10，11上则位于驱侧AS，如图4和5所示。如果相反地设置反磨量d，在上部工作辊/中间辊10，11上位于驱动侧AS，而在下部工作辊/中间辊10，11上则位于操纵侧BS，那么作用原理并无改变。
在图6a至6c中表示了中间辊11轴向移动一个移动行程m。在图6a中反磨量d的开始d0定位于带边缘以外(m＝+)，在图6b中定位于带边缘上(m＝0)，而在图6c中定位于带边缘以内(m＝-)，也就是说已经在带宽之内。取决于带宽和材料性能进行定位，因此可以有目的地设定成套轧辊的弹性性能以及正的工作辊弯曲(6辊轧制机座)的有效性。
在图7a至7c中最后表示了以如同在图6a至6c中对中间辊11那样相同的方式所实施的工作辊10的以带边缘定向的移动。
在不同的带宽范围里通过逐段线性的隶属函数(Ansatz-funktion)来规定，它们建立在反磨区d的开始d0相对于带边缘的不同位置的基础上。
所述的轧制机座方案的主要优点在于：只用一种几何形状相同的成套轧辊就可以实现CVC/CVC+工艺以及以带边缘定向的移动工艺。不再需要不同的轧辊类型了。区别仅仅还在于按照上面形成的设定值的所加的轧辊磨削或反磨。同时还可以附带地用工作辊/中间辊在带平面里的摆动使两种工艺相互结合起来。
附图标记列表
10 工作辊
11 中间辊
12 支承辊
14 轧带
a d的里边的第一个部段长度
b d的外边的第二个部段长度
d 反磨量
d0 d的开始
d(x) d的取决于X的量
l d的长度
m 移动行程
sAW 工作辊的移动量
sZW 中间辊的移动量
X，Y 笛卡儿直角坐标
AS 驱动侧
BS 操纵侧
R 轧辊半径
R0 输出轧辊半径
X-X 旋转轴线
Y-Y 轧制机座中心
Claims (9)
1.用于纵列式冷轧机的轧制机座的运行方式的方法，在4辊轧制机座中各包括一对工作辊(10)和支承辊(12)，而在6辊轧制机座里附加还有一对中间辊(11)，其中至少工作辊(10)和中间辊(11)与用于轴向移动的装置共同作用，其特征在于在多个轧制机座的纵列式冷轧机之内以下列工艺的组合来使用：
●应用具有较高等级的CVC-轧制轮廓的CVC/CVC+工艺，其中每个工作辊/中间辊(10，11)具有一个延长了移动行程的辊身；
●应用通过交叉(PC)工艺，其中每个工作辊/中间辊(10，11)可以平行于带平面摆动；
●应用工作辊/中间辊(10，11)的以带边缘定向的移动，其中每个工作辊/中间辊(10，11)具有一个加长了移动行程的具有圆柱形或球形磨削的辊身，并使它们相对于中立的移动位置(sZW＝0或者sAW＝0)在轧制机座中心(Y-Y)对称地在其旋转轴线(X-X)方向上反向地各自移动相同的量。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，工作辊/中间辊(10，11)设有一种单侧的反磨量(d)以便应用以带边缘定向的移动，其中在每个工作辊/中间辊(10，11)移动时使反磨量(d)的开始(d0)定位于带边缘之外或之上或之内，也就是在带(14)的带宽之内。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，工作辊/中间辊(10，11)在不同的带宽范围里的移动位置通过逐段的线性的隶属函数来规定，它们以在反磨量(d)的开始(d0)相对于带边缘(14)的不同位置为基础。
4.按权利要求1，2或3所述的方法，其特征在于，通过优化的移动对策作为带宽的函数最好可能地充分利用了在多个轧制机座的纵列式冷轧机之内的工艺组合。
5.纵列式冷轧机，它包括有4/6辊制机座，在4辊轧制机座中各有一对工作辊(10)和支承辊(12)，而在6辊轧制机座中还附带各有一对中间辊(11)，其中至少所述工作辊(10)和中间辊(11)与用于轴向移动的装置共同作用，其特征在于，轧制机座的工作辊/中间辊(10，11)各具有一个延长了轴向移动行程的并且对称的、具有圆柱形或者球形磨削的辊身，该磨削对于中立的移动位置(sZW＝0或者sAW＝0)来说对称地位于轧制机座中心(Y-Y)。
6.按权利要求5所述的纵列式冷轧机，其特征在于，工作辊/中间辊(10，11)的辊身具有一单侧的反磨量(d)，其长度(1)分成两个相互紧靠着的部位(a)和(b)，其中第一部位(a)，以半径(R0)开始，按照圆方程(1-x)2+Y2＝R2，
而部位(b)线性变化，由此对于这些部位来说得出以下反磨量(d)或者以下的直径减少量(2d)：
部位(a)：＝(R2-(R-d)2)1/2d＝d(x)＝R-(R2-(l-x)2)1/2
部位(b)：＝l-a d＝d(x)＝常量
7.按权利要求5或6所述的纵列冷轧机，其特征在于，按照一个求出的表格用一种对于由轧辊压平所得出的尺寸(d)进行顺序反馈来实现反磨量(d)在部位(a)和(b)之间的过渡。
8.按权利要求5，6或7所述的纵列式冷轧机，其特征在于，通过相应地选择轧制机座可以在多个轧制机座的纵列式冷轧机之内实现以下不同工艺的组合：
●工作辊/中间辊(10，11)的以带边缘定向的移动，
●CVC-工艺，
●工作辊(10)的摆动，PC-工艺(Per Cross)。
9.按权利要求8所述方法，其特征在于，通过相应的设备设计方案只是用几何形状相同的成套轧辊就可以实现CVC/CVC+工艺、以带边缘定向的移动工艺以及必要时的PC-工艺。
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