專利名稱：用于生產(chǎn)軋制板帶的軋機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)軋制板帶的軋機(jī)，其中工作輥支撐在支撐輥或支撐輥和中間輥上，工作輥和/或支撐輥和/或中間輥設(shè)置成使得它們能夠在軋機(jī)中相對(duì)彼此軸向移動(dòng)，這些成對(duì)軋輥中至少有一對(duì)的每個(gè)軋輥都具有遍布整個(gè)有效輥長(zhǎng)的曲線輪廓，而且這兩個(gè)輥形在無(wú)載荷的狀態(tài)下在軋輥對(duì)的軋輥的特定相對(duì)軸向位置上互補(bǔ)。
背景技術(shù)：
為生產(chǎn)具有預(yù)定橫截面輪廓的平面軋制板帶，需要設(shè)定輥形控制措施，例如采用軋輥彎曲裝置，通過(guò)該裝置可以一種特定選定的模式控制施加到板帶上的軋制力和板帶整個(gè)寬度上出口厚度的分布。
EP-B 0049789已經(jīng)公開(kāi)一種類屬類型軋機(jī)，其中輥隙的形成、因此軋制板帶的表面輪廓都受形成有曲線輪廓的軋輥的專門(mén)控制。成對(duì)軋輥的兩個(gè)相互作用的軋輥具有相同的形式，并安裝在180°的相對(duì)位置上，且在特定軸向位移位置中互補(bǔ)。軋輥的這種特定拱形(camber)使其能夠補(bǔ)償軋輥輥身在載荷下的拋物線彎曲，這種彎曲取決于相應(yīng)的載荷條件，因此不需要在載荷條件顯著變化時(shí)更換軋輥，其中載荷條件顯著變化在軋輥輥身具有拋物線拱形的情況中經(jīng)常出現(xiàn)。在EP-B294544中指出，主要取決于二次分量的拋物線彎曲可通過(guò)具有上述輥形的可軸向移動(dòng)的軋輥補(bǔ)償，但是邊緣區(qū)域或四分之一區(qū)域中過(guò)度的拉伸會(huì)導(dǎo)致邊緣區(qū)域或四分之一區(qū)域中的起伏。盡管這些缺陷可通過(guò)附加的軋輥彎曲裝置、與區(qū)域冷卻(zone cooling)適當(dāng)?shù)亟M合而克服，但是會(huì)導(dǎo)致這種輥形的軋輥的優(yōu)勢(shì)喪失。
根據(jù)EP-B 294544，為避免在軋制板帶的邊緣或四分之一區(qū)域上形成起伏，提出這樣一種方案軋輥在軸向位移位置互補(bǔ)的輥形由五次曲線形成，相應(yīng)的曲線以這樣的方式設(shè)置在軋輥上在中間軋輥位置，它們?cè)谖挥谥行拿總?cè)的線性區(qū)域中分別具有最大和最小曲線斜率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于軋機(jī)的更有利的技術(shù)方案，其中輥隙的形式，即有效軋輥長(zhǎng)度上的輥隙的厚度輪廓可通過(guò)軋輥的軸向位移改變，軋輥上設(shè)置有相互之間有如下關(guān)系的輥形能夠獲得平面的、沒(méi)有起伏的、滿足最高質(zhì)量要求的板帶。
根據(jù)本發(fā)明的目的的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)將成對(duì)軋輥的軋輥輥形輪廓形成為三角函數(shù)形式，并且輥隙間隙也根據(jù)輥形輪廓和軋輥在軸向位移區(qū)域中的位置由三角函數(shù)形成。
實(shí)驗(yàn)證明如果輥形的三角函數(shù)由正弦形成并且輥隙輪廓由從所述正弦函數(shù)導(dǎo)出的余弦函數(shù)形成，可獲得很好的效果。在這種情況下，輥形遵從以下通式 其中R是軋輥半徑x是相對(duì)于軋輥中心的軸向位置(＝距離軋輥中心的位置)R0是軋輥半徑偏移量(＝輥形變形點(diǎn)處的軋輥半徑)A是輥形系數(shù)是輥形角c是輥形位移LREF是拱形參考長(zhǎng)度這種情況下，輥形輪廓遵從以下通式
其中s是上輥距離中心位置的位移G0是輥隙偏移量并從兩輥身的輥形公式中獲得，包括其中一個(gè)軋輥距離中心位置的位移距離。
在這種情況中，輥形系數(shù)A由軸向位移區(qū)域和軋輥極限位置處相應(yīng)的等效軋輥拱形決定。在這種情況下，等效拱形應(yīng)理解為設(shè)置有余弦拱形的常規(guī)軋輥的拱形，其共同產(chǎn)生相同的空載輥隙輪廓。
輥形角與拱形參考長(zhǎng)度的一半相關(guān)，通過(guò)改變輥形角，可在不改變軋輥等效拱形的情況下影響當(dāng)前輥形和相應(yīng)輥隙輪廓。由于輥形角的增加從而導(dǎo)致輥身直徑在軋輥邊緣區(qū)域和軋輥中心區(qū)域之間的區(qū)域減小，因此最終在四分之一區(qū)域中對(duì)于形成起伏非常關(guān)鍵的區(qū)域中出現(xiàn)較小的軋制變形，因此可獲得有效地避免在四分之一區(qū)域形成起伏的效果。
如果輥形三角函數(shù)由相應(yīng)于以下通式的傾斜正弦函數(shù)形成，則軋機(jī)可獲得非常有利的構(gòu)型 其中B是傾斜系數(shù)輥隙輪廓由以相應(yīng)于以下通式的方式從所述正弦函數(shù)導(dǎo)出的余弦函數(shù)形成
其中s是上輥距離中心位置的位移G0是輥隙偏移量。
通過(guò)將線性元素B*(x+c)插入到輥形公式中，使得正弦函數(shù)傾斜，并且通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇系數(shù)(B)，可將沿輥形的直徑差異降到最小。通過(guò)傾斜正弦函數(shù)而將沿輥身有效長(zhǎng)度的直徑差異降低到最小，同時(shí)還會(huì)使得軋制期間產(chǎn)生的傳遞到軋輥支撐軸承中的軸向力減小。在軋機(jī)除了設(shè)置有輥形的工作輥之外還配置有支撐輥的情況中，傾斜系數(shù)的優(yōu)化會(huì)導(dǎo)致支撐輥上的最大局部接觸壓力的減小或者相鄰軋輥上力更均勻地均勻分布。因此，傾斜系數(shù)(B)使得輥身上的輥形輪廓更光滑，并使得力的分布更均勻。因此，盡管將傾斜系數(shù)引入到輥身的輥形公式會(huì)有利地影響軋機(jī)的軋輥和軸承所承受的載荷，但是它不會(huì)對(duì)輥隙形狀造成任何影響，這一點(diǎn)可以通過(guò)比較輥形輪廓基于正弦函數(shù)和傾斜正弦函數(shù)的兩個(gè)輥隙公式看出。
對(duì)于G(x，s)，從上式中可看出，當(dāng)上工作輥的位移相應(yīng)于輥形位移c并且同時(shí)下工作輥具有相等且相反的位移(s＝-c)時(shí)，兩輥形互補(bǔ)。在這種情況下，該位置可同時(shí)位于軸向位移的工作區(qū)域的內(nèi)部和外部。
在給定軋輥輥形輪廓的拱形參考長(zhǎng)度(LREF)的情況下，選擇滿足0°＜≤180°，優(yōu)選50°＜≤80°的條件的輥形角()時(shí)，會(huì)獲得曲線輥形的有利構(gòu)型。這就確保從中心最大或最小值開(kāi)始，輥隙在選擇的位移方向上連續(xù)減小或增加到軋輥的邊緣區(qū)域。在輥形角＞180°的情況中，拱形參考長(zhǎng)度的邊緣區(qū)域中的輥隙的恒定增加或減小會(huì)反向，因此會(huì)對(duì)軋制板帶的質(zhì)量造成不利影響。如過(guò)輥形角接近＝0值，則在拋物線輥隙輪廓中會(huì)產(chǎn)生對(duì)稱趨勢(shì)。
當(dāng)每個(gè)軋輥的輥形的公式中的傾斜系數(shù)(B)選擇成使得拱形參考長(zhǎng)度或輥身長(zhǎng)度中的輥形直徑中的最大差異得到最小化時(shí)，可以將傳遞到軋輥支撐軸承的軸向力近似地最小化。
如果至少在某一部分內(nèi)影響輥形的其它控制機(jī)構(gòu)額外地設(shè)置于軋機(jī)上，并與工作輥和/或支撐輥和/或中間輥可操作地連接，例如工作輥冷卻或區(qū)域冷卻，可以有利地影響軋輥從而改善板帶的質(zhì)量。相應(yīng)的效果還可通過(guò)可局部控制的軋輥彎曲裝置或加熱裝置實(shí)現(xiàn)。
為確保連續(xù)監(jiān)視并控制板帶質(zhì)量，可在軋機(jī)上安裝外形或平坦度控制電路。這可通過(guò)以下措施實(shí)現(xiàn)，工作輥和/或支撐輥和/或中間輥通過(guò)分配給它們的位移裝置連接到用于輪廓或平坦度控制的控制裝置，并連接到用于檢測(cè)進(jìn)入或移出的板帶的狀態(tài)的必要的測(cè)量裝置，以及其它操作機(jī)構(gòu)，控制裝置分配有計(jì)算單元，該單元使用數(shù)學(xué)模型，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(如果需要)，來(lái)產(chǎn)生控制信號(hào)以便糾正工作輥和/或支撐輥和/或中間輥，以及(如果需要)其它操作機(jī)構(gòu)，并且分配給工作輥和/或支撐輥和/或中間輥的操作元件和(如果需要)其它操作機(jī)構(gòu)可用于根據(jù)控制信號(hào)移動(dòng)這些軋輥。該測(cè)量裝置用于取得板帶特定數(shù)據(jù)，例如輪廓改變、應(yīng)力條件、溫度輪廓和軋制力。


從對(duì)本發(fā)明非限制性實(shí)施例的描述中可以看出本發(fā)明進(jìn)一步的有點(diǎn)和特征，在參考的附圖中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的兩輥軋機(jī)的示意圖，圖2示出根據(jù)本發(fā)明具有支撐輥的四輥軋機(jī)的示意圖，圖3示出根據(jù)本發(fā)明具有中間輥的六輥軋機(jī)的示意圖，圖4示出在正弦函數(shù)基礎(chǔ)上根據(jù)本發(fā)明的輥形，圖5示出在傾斜正弦函數(shù)基礎(chǔ)上根據(jù)本發(fā)明的輥形，
圖6示出輥形角的幾何定義，圖7示出根據(jù)輥形角的空載輥隙輪廓，圖8示出根據(jù)軋輥位移的輥隙輪廓。
具體實(shí)施例方式
可應(yīng)用于本發(fā)明的各種類型的軋機(jī)示意地示出在圖1到3中，其基本結(jié)構(gòu)可從例如EP-B 0049798的現(xiàn)有技術(shù)中得知。
圖1示出兩輥軋機(jī)1，其具有立柱2和一對(duì)工作輥3、4，工作輥可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在立柱2中的軋輥軸承中。調(diào)節(jié)裝置7能夠相對(duì)于穿過(guò)輥隙8的軋制板帶9調(diào)節(jié)兩工作輥3、4。兩工作輥3、4以可軸向移動(dòng)的方式通過(guò)輥頸10、11支撐在軋輥軸承5、6中，軋輥軸承同樣包括位移裝置12、13。兩工作輥3、4的輥身14在其整個(gè)有效輥身長(zhǎng)度上設(shè)置有曲線輥形15，輥形15在無(wú)載荷狀態(tài)下在工作輥的特定相對(duì)軸向位置互補(bǔ)。這在工作輥3、4的軸向位移區(qū)域內(nèi)或外是可能的。
圖2示出另一具有工作輥3、4和支撐輥18、19的四輥軋機(jī)17的示意圖。在該實(shí)施例中，支撐輥18、19設(shè)置有曲線輥形15，并以可軸向移動(dòng)的方式支撐。同樣，圖3示出具有工作輥3、4，支撐輥18、19和中間輥21、22的六輥軋機(jī)20。在該實(shí)施例中，中間輥21、22設(shè)置有曲線輥形15，并以可軸向移動(dòng)的方式支撐。在兩輥軋機(jī)的情況中，輥形直接作用于軋制板帶上，在圖2和3所示的軋機(jī)中，由基本上是圓柱形的工作輥產(chǎn)生的輥隙輪廓的改變是通過(guò)設(shè)置有曲線輥形的支撐輥和中間輥實(shí)現(xiàn)的。
一對(duì)軋輥中軋輥的輥形輪廓由三角函數(shù)曲線形成，優(yōu)選為正弦函數(shù)，尤其有利的優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)傾斜正弦函數(shù)生成的曲線形成，這些優(yōu)點(diǎn)在于可將沿輥形的直徑差降低到最小。圖4示出在軋輥輥身長(zhǎng)度為1540mm、輥形角為72°時(shí)，基于正弦函數(shù)的兩輥軋機(jī)上下輥的輥身曲線輪廓。在工作輥位移為約±60mm的情況下，輥身長(zhǎng)度上直徑的顯著差別已經(jīng)很明顯了。
相比較的，圖5示出基于傾斜正弦函數(shù)的輥身上的彎曲輥形。輥身長(zhǎng)度上直徑的差別較小，并顯示出上述的光滑效果。實(shí)驗(yàn)證明，通過(guò)形成這種輪廓，軋輥輥身能夠獲得平面的、沒(méi)有起伏的滿足最高要求的軋制板帶。
優(yōu)點(diǎn)在于非常清楚明顯的輸入變量和因此轉(zhuǎn)換成其它軋機(jī)構(gòu)型的易轉(zhuǎn)換性。輸入變量為拱形參考長(zhǎng)度或輥身長(zhǎng)度、位移區(qū)域、極限位移位置中的等效軋輥拱形和輥形角。
圖6中，特定標(biāo)準(zhǔn)化輥隙輪廓的有效參數(shù)通過(guò)70°輥形角的例子示出。選擇較大輥形角會(huì)使得在軋輥中心和軋輥邊緣之間區(qū)域中輥身直徑較小，從而使得軋制板帶的厚度局部減小的程度較小，并最終在該區(qū)域的四分之一區(qū)域?qū)⒉▌?dòng)的形成降到最低。輥形角對(duì)空載輥隙輪廓的影響在圖7中示出，圖7還清楚地示出四分之一區(qū)中直徑的變化。
為使得設(shè)置有上述輥形的軋輥能夠用于動(dòng)態(tài)平坦度控制，輥隙輪廓必須由軋輥的位移位置決定并在位移區(qū)域中連續(xù)可變。這些條件在圖8中示出，圖8以舉例的方式示出三個(gè)值，即上輥的軋輥位移為-60mm、0mm(無(wú)位移)和+60mm，并示出可使用的軋機(jī)的有效范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)軋制板帶的軋機(jī)，其中如果需要，工作輥支撐在支撐輥上或支撐輥和中間輥上，工作輥和/或支撐輥和/或中間輥設(shè)置成使得它們能在軋機(jī)中相對(duì)彼此軸向移動(dòng)，并且這些成對(duì)軋輥中至少有一對(duì)的每個(gè)軋輥具有遍布整個(gè)有效輥長(zhǎng)的曲線輥形，而且這兩個(gè)輥形在無(wú)載荷的狀態(tài)下在軋輥對(duì)的軋輥的特定相對(duì)軸向位置上專門(mén)地互補(bǔ)，其特征在于成對(duì)軋輥的軋輥輥形輪廓由三角函數(shù)形成，并且輥隙輪廓也根據(jù)輥形輪廓和軋輥在軸向位移區(qū)域中的位置由三角函數(shù)形成。
2.如權(quán)利要求1所述的軋機(jī)，其特征在于輥形的三角函數(shù)由正弦函數(shù)形成，輥隙輪廓由從所述正弦函數(shù)導(dǎo)出的余弦函數(shù)形成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的軋機(jī)，其特征在于輥形的三角函數(shù)由根據(jù)以下通式的傾斜正弦函數(shù)形成 其中R是軋輥半徑x是相對(duì)于軋輥中心的軸向位置(＝距離軋輥中心的位置)R0是軋輥半徑偏移量A是輥形系數(shù)是輥形角c是輥形位移LREF是拱形參考長(zhǎng)度B是傾斜系數(shù)輥隙輪廓由以相應(yīng)于以下通式的方式從所述正弦函數(shù)導(dǎo)出的余弦函數(shù)形成 其中s是上輥距離中心位置的位移G0是輥隙偏移量。
4.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的軋機(jī)，其特征在于選擇兩輥的輥形輪廓從而使得兩輥形在軋輥的軸向位移區(qū)域內(nèi)互補(bǔ)。
5.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的軋機(jī)，其特征在于選擇兩輥的輥形輪廓從而使得兩輥形在軋輥的軸向位移區(qū)域外互補(bǔ)。
6.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的軋機(jī)，其特征在于，對(duì)于給定的軋輥曲線輥形的拱形參考長(zhǎng)度(LREF)，輥形角()滿足這樣的條件0°＜≤180°，優(yōu)選50°＜≤80°。
7.根據(jù)權(quán)利要求3到6中任一項(xiàng)所述的軋機(jī)，其特征在于，等式中每個(gè)軋輥輥形的傾斜系數(shù)(B)這樣選擇，從而使得拱形參考長(zhǎng)度或輥身長(zhǎng)度中最大輥形直徑差最小化。
8.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的軋機(jī)，其特征在于至少在某一部分中影響輥形的其它操作機(jī)構(gòu)位于軋機(jī)中，并與工作輥和/或支撐輥和/或中間輥可操作地連接，例如工作輥冷卻冷卻或區(qū)域冷卻。
9.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的軋機(jī)，其特征在于工作輥和/或支撐輥和/或中間輥通過(guò)分配給它們的位移裝置連接到用于輪廓或平坦度控制的控制裝置，并且如果需要，連接到用于檢測(cè)進(jìn)入或移出的板帶的狀態(tài)的必要的測(cè)量裝置，以及其它操作機(jī)構(gòu)，并且特征在于，控制裝置分配有計(jì)算單元，該單元使用數(shù)學(xué)模型，如果需要，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，來(lái)產(chǎn)生控制信號(hào)以便糾正工作輥和/或支撐輥和/或中間輥，以及如果需要，其它操作機(jī)構(gòu)，并且分配給工作輥和/或支撐輥和/或中間輥的操作元件和如果需要的其它操作機(jī)構(gòu)可用于根據(jù)控制信號(hào)移動(dòng)這些軋輥。
全文摘要
提供一種用于生產(chǎn)軋制板帶的軋機(jī)，其設(shè)置有能相對(duì)彼此軸向位移的軋輥，并具有遍布整個(gè)有效輥身長(zhǎng)度的曲線輪廓，并在空載狀態(tài)下，在軋輥的特定相對(duì)軸向位置互補(bǔ)，理想的是，整個(gè)輥身有效長(zhǎng)度上，輥隙厚度輪廓以如下方式隨相對(duì)彼此設(shè)置有軋輥輥形的軋輥的軸向位移變化能夠獲得平面的、沒(méi)有起伏的板帶。這通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)成對(duì)軋輥的軋輥的輥形輪廓由三角函數(shù)形成，軋輥間隙也根據(jù)輥形輪廓和軋輥在軸向位移區(qū)域中的軋輥位置由三角函數(shù)形成。
文檔編號(hào)B21B37/28GK1555297SQ02817953
公開(kāi)日2004年12月15日 申請(qǐng)日期2002年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月12日
發(fā)明者阿洛伊斯·賽林爾, 安德烈婭斯·邁爾霍費(fèi)爾, 亞歷山大·凱因, 大 凱因, 婭斯 邁爾霍費(fèi)爾, 阿洛伊斯 賽林爾 申請(qǐng)人:奧地利鋼鐵聯(lián)合企業(yè)阿爾卑斯工業(yè)設(shè)備制造有限公司, 奧地利鋼鐵聯(lián)合企業(yè)阿爾卑斯工業(yè)設(shè)備