CN101309762A - 轧机机架、轧机机组和轧制金属带的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轧机机架、轧机机组以及轧制阶梯状地预成型的金属带的方法。为了确保金属带即使在单个阶梯的厚度减少后也在金属带的纵向方向上没有浪皱，根据本发明提出，在考虑下面的规律性的情况下阶梯特定地进行减小厚度：Δhi/hi＝Δhi+1/hi+1＝ε＝常数，其中Δhi代表了在第i个阶梯的区域内的厚度减少量，而hi代表了在第i阶梯的区域内进行轧制后金属带200形成的厚度尺寸。
Description
本发明涉及一种轧机机架(Walzgeruest)，用于阶梯状地轧制金属带，尤其是由钢、铝、铜或铜合金制成的金属带。此外本发明涉及带有至少一个这种轧机机架的轧机机组(Walzstrasse)以及相应的方法。
例如由德国公开文献DE 19831882A1或德国专利文件DE 10113610C2公开的现有技术已知用于在带状的金属带的宽度上制造阶梯状的厚度轮廓的轧机机架和方法。为了生产期望的厚度轮廓，例如阶梯轮廓，这两个出版物提出将原始具有典型矩形横截面的金属带通过多个在轧制方向上错位布置的压辊沿纵向进行轧制。其中在金属带的输送方向上被错位或并排布置的压辊分别压入到通过支撑装置支撑着的金属带，并且以这种方式如所期望的那样将金属带变形。
在所述的出版物中建议使用的压辊分别仅实现了在宽度方向上的狭窄的区域内局部受到极大限制的金属带加工；因此，正如所说的，必需多个这种处于错位布置的压辊，用于把例如更宽的阶梯轧入金属带。由于必需多个压辊和它们的错位布置，这种已知的用于在金属带内实现阶梯轮廓的轧机机架的结构是成本相当高的。
从该现有技术得出，本发明的任务在于，通过轧制减少阶梯状预成型的金属带的阶梯高度，其中金属带在其纵向方向上不会形成浪皱。
该任务通过权利要求1的主题来完成。该主题的特征在于：至少两个相邻的分轧辊分别构造为圆柱形的，并且和支撑装置一起分别界定相邻的具有不同尺寸hi、hi+1且hi≠hi+1和i＝1，2，...l的分辊缝(Teil-walzspalte)，其中相邻的分辊缝共同确定被构造为阶梯状的总辊缝横截面(Gesamtwalzspaltquerschnitt)，并且分别相邻的分辊缝的尺寸被如此地单独选择，使得针对进入到总辊缝的金属带-该金属带虽然在轧制前被阶梯状地预成型为几何形状类似于总辊缝横截面，但是分别具有比分辊缝(i)更大的阶梯高度hi+Δhi和hi+1+Δhi+1且hi+Δhi≠hi+1+Δhi+1以及Δhi＞0和Δhi+1＞0-所述尺寸满足下面的规律性：
Δhi/hi＝Δhi+1/hi+1＝ε＝常数。
当被阶梯状预成型的金属带根据要求保护的规律性减少厚度时，由金属带的高度滚轧出的材料或由此形成的材料流被均匀地分配到金属带的纵向方向上，确切地说以有利的方式没有形成浪皱。
根据本发明为此所需的轧机机架被结构简单并且节约空间地构造，因为它仅仅具有横交于金属带的运行方向并排设置的分轧辊，而没有多个在运行方向上错位设置的分轧辊。
分轧辊被并排设置“在相同的高度”这一概念是指，被并排设置的分轧辊在金属带的侧面上不在金属带的输送方向上相互错位地布置。
所要求保护的金属带阶梯状地预成型为接近于根据本发明的轧机机架的阶梯状的总辊缝横截面是强制必须的，因为否则就不能在金属带进入时区分横交于输送方向的不同尺寸的阶梯高度，并且于是金属带横交于其输送方向会只具有一致的厚度hi＝hi+1＝常数。根据所要求保护的规律性，那么必定会有Δhi＝Δhi+1；那么这就是在金属带的整个宽度上出现一致的厚度减少量的情况，然而这不是本发明的主题。与之相反，本发明只涉及预成型的阶梯截面的厚度减少，其中仅仅当横交于金属带的输送方向的单个阶梯的厚度减少量在考虑所要求要求保护的规律性的情况下被单独地计算和执行时，那么才会产生这一有利的效果，即生成的金属带是没有浪皱的。
根据第一实施例有利的是：在获悉进入的阶梯状预成型的金属带的阶梯高度情况下借助于调整装置自动地调整分辊缝的尺寸。在进入的金属带的阶梯高度改变时，于是可以借助于调整装置快速地进行分辊缝的尺寸匹配。
轧机机架的有利方案在从属权利要求中给出。
有利的是，轧机机架被构造用于金属带的热轧或冷轧。
此外，本发明的上面所述的任务通过轧机机组、尤其是串列式设备(Tandem-Anlage)被来完成。于是该轧机机组包括带有用于使金属带阶梯状地预成型的型材轧辊(Profilwalze)或带槽轧辊(Kaliberwalze)的第一轧机机架。后置于该第一轧机机架或预轧机架，接着在金属带的运行方向上布置有至少一个第二轧机机架，其中该第二轧机机架根据本发明来构造。在所述至少一个被后置的轧机机架中，接着使阶梯状的金属带的厚度减少，其中单个相邻阶梯的高度单独地根据所要求保护的规律性被减少。其他根据本发明的轧机机架可以后置于该第二轧机机架。各自根据本发明构造的前置的轧机机架于是为分别后置的根据本发明的轧机机架提供必需的阶梯状预成型的金属带。当金属带的厚度应该被非常多地减小时，那么多个被相继设置的根据本发明的轧机机架是尤其必需的。备选地也可以通过单个可逆式轧机机架(Reversiergeruest)实现较大厚度减少量，该可逆式轧机机架根据本发明来构造。
此外，上述任务通过用于轧制金属带的方法来完成。所要求保护的轧机机组以及要求保护的方法的优点对应于上述关于轧机机架所描述的优点。
本发明共附有6幅附图，其中
图1示出根据本发明的轧机机架的第一实施例；
图2示出图1所示根据本发明的轧机机架的第一实施例的横截面；
图3a示出在离开了根据本发明第一实施例的轧机机架之后金属带的横截面；
图3b示出在离开了轧机机架之后金属带的备选的横截面；
图4示出根据本发明的轧机机架的第二实施例；
图5示出根据本发明第二实施例的轧机机架的横截面；和
图6示出在离开了根据本发明第二实施例的轧机机架之后金属带的横截面。
下面以实施例的形式参考附图详细说明本发明。在所有附图中，同样的零件用同样的附图标记标明。
图1示出了根据本发明的轧机机架100的第一实施例。这里轧机机架100包括例如三个横交于金属带200的输送方向(垂直于纸平面)设置的分轧辊110-i且i＝1、2和3。分轧辊被并排地设置在相同高度上，即它们在金属带的输送方向上没有发生错位。三个分轧辊110-i同设置在对面的支撑装置120-例如为支撑辊的形式-一起界定分别相邻的、尺寸为hi且i＝1、2和3的分辊缝i＝1、i＝2和i＝3。其中重要的是，至少两个分别相邻的分辊缝i、i+1分别具有不同的尺寸hi、hi+1且hi不等于hi+1。在图1中，两个外侧的分轧辊110-1、110-3被示例地支承在共同的轴A上，并且因此必要时也分别以同样的方式和同样的尺寸相对于支撑装置120进行调整。有利的是，单个分轧辊110-i相对于支撑装置120的调整借助于调整装置130自动地进行，然而总是考虑所要求保护的规律性：
Δhi/hi＝Δhi+1/hi+1＝ε＝常数，其中i＝1，2...l (1)
其中
Δhi：通过根据本发明的轧机机架在第i个分轧辊或阶梯的区域内金属带的厚度减少量；和
hi：第i个分辊缝的尺寸或从根据本发明的轧机机架移出的金属带在第i个阶梯的区域肉的厚度。
图2示出了在图1中所示根据本发明的轧机机架100的第一实施例的侧视图。正如在图1中已经可以看出的是，中间的分轧辊110-2没有被支承在轴112-5上。而是正如在图2中示出的，被可旋转地支承在单独的轧辊机架112中。此外，它也可以借助于调整装置130单独地相对于支撑装置120不依赖于两个外侧的分轧辊110-1和110-3而进行调整。在图2中用向右的箭头显示了金属带的输送方向，并且此外可以清楚地看出形成的厚度减少量，尤其是在中间的分轧辊110-2区域内。
图3a和3b示出了在离开了根据本发明的轧机机架100之后金属带200的可能的截面。该截面分别对应于轧机机架100的通过相邻的分辊缝i＝1、2、3所形成的总辊缝横截面。
图4示出了根据本发明的轧机机架100的第二实施例。它与第一实施例区别仅仅在于：支撑装置120不再以一致的圆柱体形式、而是与分轧辊镜面对称地构造在金属带的对面一侧。分轧辊120-1、120-2和120-3分别具有同镜面对称地布置在其对面的分轧辊110-1、110-2和110-3相同的辊身长度。分轧辊120-i且i＝1，2，...l也优选全部可以单独地相对于金属带200进行调整。仅仅作为示例的是两个外侧的分轧辊120-1和120-3通过共同的轴120-5相对于金属带200或相对于位于对面的金属轧辊进行调整。由分轧辊110-1、120-1、110-2、120-2、110-3、120-3构成的彼此相对的布置所形成的分辊缝具有高度h1、h2和h3。
图5示出了两个中间的分轧辊110-2和120-2分别支承在合适的轧辊机架112中。
最后图6示出了从根据第二实施例的轧机机架移出的金属带200的横截面。
下面借助于前述的轧机机架来说明根据本发明的用于轧制金属带的方法：
根据该方法，在第一步骤中，原始的典型地被构造为矩形的、没有被成型的金属带首先在预轧机架中被阶梯状地预成型。这种预成型实现的几何形状接近于后置的根据本发明的轧机机架100的总轧横截面。尤其是在金属带200中所形成的阶梯具有这样的阶梯宽度，该阶梯宽度至少近似地相当于后置的轧机机架的单个分轧辊110-1、110-2和110-3的辊身长度。然而金属带的阶梯的高度hi+Δhi且i＝1、2、3...在预成型后还大于在后置的轧机机架100中的相邻的分辊缝i、i+1的尺寸hi、hi+1。被如此阶梯状地预成型的金属带接着进入根据本发明的轧机机架100中，并且在那里在每个单个的分轧辊110-i的区域内根据等式(1)来减少其厚度。考虑到公式(1)实现厚度减少量的优点在于：在移出根据本发明的轧机机架后，金属带在纵向方向上没有浪皱。
下面用例子举例说明根据本发明的公式的应用：假设金属带要穿过图1所示的根据本发明的轧机机架，并且相应地横交于其输送方向具有三个阶梯。金属带在预成型后单个阶梯的高度被预先规定为：对于第一外侧的分轧辊110-1的区域，H1＝Δh1+h1＝10mm，对于中间的分轧辊110-2的区域，H2＝Δh2+h2＝7mm，以及对于第二外侧的分轧辊110-3的区域，H3＝Δh3+h3＝10mm。
对于根据本发明的方法，应用的前提条件是：金属带200对于分轧辊110-i的区域的期望厚度h1或者在穿过根据本发明的轧机机架后阶梯的期望厚度被预先确定。示例地在这里假设：金属带在第一外侧的分轧辊110-1区域内的厚度在穿过根据本发明的轧机机架后应该还有h1＝7mm。已知进入的金属带在该区域内的阶梯高度为H1＝10mm，因此必然通过简单的减法求出所需的厚度减少量的尺寸为Δh1＝H1-h1＝10-7＝3mm。
Δh1和h1的获悉实现了根据公式(1)来计算参数ε：
ε＝Δh1/h1＝3/7。
在相邻的分辊缝i＝2处或在相邻的分轧辊110-2的区域内的厚度减少量Δh2现在根据本发明不再是任意的，而是根据所述的公式(1)被精确地确定。具体地可使用下面的带有公式(3)和(4)的方程组，用于计算在该区域内的必要的厚度减少量Δh2，或用于在该区域内必然形成的金属带200的阶梯高度h2：
H2＝Δh2+h2 (3)
∧Δh2/h2＝ε (4)
该方程组的求解产生下面结果：
h2＝H2/(ε+1) (5)
和
Δh2＝H2-h2 (6)
将在上面的例子中预先规定的值H2＝7和作为中间结果而计算出的值ε＝3/7带入到等式(5)中得出：
h2＝7/(3/7+1)＝4.9mm
并将h2带入到公式(6)中得出：
Δh2＝7-4.9＝2.1mm。
为了使金属带200无浪皱地离开根据本发明的轧机机架100，必要的是：当金属带要在第一分轧辊110-1区域内从H1＝10mm减少到h1＝7mm时，金属带在中间的分轧辊110-2的区域内对比其预成型的初始厚度H2＝7mm在其厚度上被减少了2.1mm而达到4.9mm。
在横交于金属带的输送方向并排地设置有多个分轧辊时，刚才示例地进行的相关的辊缝尺寸的计算对于每对相邻的分辊缝分开地执行。
本发明尤其有利地应用于原始厚度小于10mm的薄的金属带。根据本发明的方法不仅可以应用于金属带的热轧，也可以用于冷轧。然而尤其有利的是在热轧时应用根据本发明的方法，因为此时在很早的生产阶段中就可以实现金属带的无浪皱的阶梯成型。应用领域例如为在汽车工业中生产发动机机座。在冷轧时可以实现带状几何形状，其可以在低生产成本的情况下替代现今已知形式的柔性的带钢轧制。汽车工业、特别的用于汽车的底盘的生产在这里也是示例的应用领域。
Claims (8)
1.用于轧制金属带(200)的轧机机架(100)，包括：至少两个横交于金属带的输送方向在相同的高度上并排地布置的分轧辊(110-i，且i＝1，2...1)；支撑装置(120)，它被设置在所述至少两个分轧辊的对面并且和它们共同界定带有总辊缝横截面的总辊缝，其特征在于，所述至少两个相邻的分轧辊(110-i，且i＝1，2...1)分别被构造为圆柱形的，并且和所述支撑装置一起界定分别相邻的具有不同尺寸hi、hi+1且hi≠hi+1和i＝1，2，...，1的分辊缝(i，i+1)，其中所述相邻的分辊缝共同确定了被构造为阶梯状的总辊缝横截面；并且每两个相邻的分辊缝(i，i+1)的尺寸hi和hi+1被如此地单独选择，使得针对进入到总辊缝的金属带(200)，该金属带虽然在轧制前被阶梯状地预成型为几何形状类似于总辊缝横截面，但是分别具有比分辊缝(i)更大的阶梯高度hi+Δhi和hi+1+Δhi+1且hi+Δhi≠hi+1+Δhi+1以及Δhi＞0和Δhi+1＞0，所述尺寸满足下面的规律性：Δhi/hi＝Δhi+1/hi+1＝ε＝常数。
2.按照权利要求1所述的轧机机架(100)，其特征在于调整装置(130)，用于灵活地调整分轧辊(110-1，110-2，110-3)，并且由此灵活地使分辊缝的尺寸hi根据所述规律性匹配于进入的具有变化的阶梯高度的金属带(200)。
3.按照上述权利要求中任一项所述的轧机机架(100)，其特征在于，在金属带的宽度上以两个分轧辊在外侧和一个分轧辊在中间的形式总共设置有三个分轧辊(110-1，110-2，110-3)，其中所述两个外侧的分轧辊(110-1，110-3)优选通过共同的轴(A)相互连接。
4.按照权利要求3所述的轧机机架(100)，其特征在于，所述中间的分轧辊(110-2)具有与外侧的分轧辊(110-1，110-3)相比较小的直径，并在两个外侧的分轧辊之间被如此地支承在轧辊机架(112)中，使得由中间的分轧辊(110-2)和支撑装置(120)所界定的第二分辊缝i＝2的尺寸h2小于或大于两个相邻的外侧的分辊缝i＝1和i＝3的尺寸h1和h3。
5.按照上述权利要求中任一项所述的轧机机架(100)，其特征在于，所述支撑装置(120)同样构造为分轧辊(120-i且i＝1...1)的形式，其中该分轧辊(120-i)具有同位于金属带的对面侧面的分轧辊(110-i)相同的尺寸，并与该分轧辊相对于金属带(200)的中间平面镜面对称地被支承。
6.按照上述权利要求中任一项所述的轧机机架(100)，其特征在于，所述轧机机架(100)被构造用于金属带(200)的热轧或冷轧。
7.用于轧制金属带的轧机机组，尤其是串列式设备，包括多个在金属带的运行方向上相继地布置的轧机机架，其特征在于，所述轧机机架中的第一轧机机架通过型材轧辊或带槽轧辊来构造，用于阶梯状地预成型仍较厚的金属带；所述轧机机架中的后置于所述第一轧机机架的至少一个第二轧机机架(100)按照权利要求1至6中任一项所述的标准进行构造；并且所述金属带的阶梯状的预成型通过第一轧机机架来完成，使几何形状接近于所述后置的第二轧机机架的总辊缝的阶梯状横截面，但是在第i个和第i+1个分辊缝的区域内具有更大的阶梯高度hi+Δhi和hi+1+Δhi+1且hi+Δhi≠hi+1+Δhi+1。
8.用于轧制金属带的方法，包括下面的步骤：阶梯状地将金属带预成型，使几何形状接近于后置的轧机机架(100)的总辊缝的阶梯状横截面，然而具有更大的阶梯高度hi+Δhi和hi+1+Δhi+1且hi+Δhi≠hi+1+Δhi+1以及Δhi＞0和Δhi+1＞0；并且通过在后置的按照权利要求1至6中任一项所述的轧机机架(100)中轧制预成型的金属带，将已预成型的金属带(200)的单个阶梯高度减少Δhi达到hi且i＝1...1。
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