CN102470411A - 用于在加工金属件的过程中求取轧制机架和/或立轧机架的回弹的方法、用于借助于轧制机架和/或立轧机架来制造金属件的方法以及用于求取轧制机架和/或立轧机架的回弹的装置 - Google Patents

用于在加工金属件的过程中求取轧制机架和/或立轧机架的回弹的方法、用于借助于轧制机架和/或立轧机架来制造金属件的方法以及用于求取轧制机架和/或立轧机架的回弹的装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于借助于轧制机架（1）和/或立轧机架来制造金属件（G）的方法、一种用于求取轧制机架（1）和/或立轧机架的回弹的装置和一种用于在加工金属件（G）的过程中求取轧制机架（1）和/或立轧机架的回弹的方法。在此预先给定了至少两个用于确定回弹的基准点（R1、R2、R3、R4），其中所述基准点（R1、R2、R3、R4）中的至少一个基准点布置于在加工金属件（G）的过程中变形的机架单元（5）上，尤其机座（5）上，并且在加工金属件（G）的过程中确定所述至少两个基准点（R1、R2、R3、R4）彼此间的相对位置，并且从中求取所述轧制机架（1）和/或立轧机架的回弹，由此可以提供一种用于直接确定所述回弹的方法，该方法明显比以往间接的方法精确。

Description

用于在加工金属件的过程中求取轧制机架和/或立轧机架的回弹的方法、用于借助于轧制机架和/或立轧机架来制造金属件的方法以及用于求取轧制机架和/或立轧机架的回弹的装置
技术领域
本发明涉及一种用于在加工金属件的过程中求取轧制机架和/或立轧机架的回弹的方法和一种用于借助于轧制机架和/或立轧机架来制造金属件的方法。此外，本发明涉及一种用于求取轧制机架和/或立轧机架的回弹的装置。
背景技术
本发明处于轧机工艺的技术领域内。轧机工艺研究通过轧制过程来制造金属制品的情况，所述轧制过程可以以冷变形或者热变形的形式来实施。
对于所使用的轧制过程来说，可以使用传统的轧制方法，对于传统的轧制方法来说对轧件进行加工的工作辊水平布置。所述水平的轧制方法通常用于调节金属件的特定的厚度。由此也可以比如在热轧时影响有待加工的金属件的机械特性。轧制过程比如可以设计为单向轧制或者可逆式轧制。
此外使用所谓的立轧，在立轧时工作辊垂直定向。所述立轧通过相应的力的施加沿宽度方向影响金属件。
在对金属件进行轧制或者立轧的过程中出现轧制机架或者立轧机架的弹性变形。这种变形通过施加到金属件上的力引起。因为金属件向将力传递到金属件上的轧辊施加反作用力。轧件的这种反作用力或者阻力引起轧制机架的形状变化。轧制机架的在加工金属件的过程中出现的这样的变形尤其伸长称为轧制机架或者立轧机架的回弹。
如果不考虑轧制机架或者立轧机架的在轧制或者立轧时出现的这种回弹，那就会出现偏离轧件的所期望的额定值比如额定厚度或者额定宽度的巨大的偏差。
因此通常试图对轧制机架或者立轧机架的回弹进行补偿，也就是说将辊缝或者立轧宽度尽可能保持到规定的额定值。为了能够实施这种补偿，需要尽可能准确地知道当前的在轧制机架或者立轧机架上存在的回弹。
为了确定轧制机架或者立轧机架上的回弹，公开文献DE 101 39 513 A1公开了用于按需要确定可逆式轧制机架的基准特征值或者基准特性曲线的机构和/或用于求取轧辊或者整个系统的在轧件上的由轧制力引起的回弹的弹簧常数的机构。从这些数据中又可以求取所述轧制机架或者每台轧制机架在轧件上的由轧制力引起的回弹。这种用来确定回弹的方法的缺点是，力的测量或者工作压力测量显著地有弹性。所述特性曲线经常包含近似值，比如线性化等。轧制机架或者立轧机架中的不能检测到的可变的取决于方向的摩擦力也导致其它的误差，这些误差额外地歪曲借助于力的测量和/或工作压力测量所求得的用于所述回弹的数值。
发明内容
本发明的任务是，提供一种用于求取轧制机架和/或立轧机架的回弹的方法和一种用于求取轧制机架和/或立轧机架的回弹的装置，所述方法和装置允许比较精确地确定轧制机架和/或立轧机架的回弹。此外本发明的任务是，提供一种方法，利用该方法来提高从所述轧制机架和/或立轧机架中出来的金属件的质量。
所述任务的方法方面的部分借助于一种用于在加工金属件的过程中求取轧制机架和/或立轧机架的回弹的方法得到解决，其中预先给定了至少两个用于确定回弹的基准点，其中所述基准点中的至少一个基准点布置于在加工金属件的过程中变形的机架单元上，尤其机座上，并且其中在加工金属件的过程中确定所述至少两个基准点相对于彼此的相对位置，并且从中求取所述轧制机架和/或立轧机架的回弹。
与现有技术相反，在不使用基准特性曲线等的情况下直接求取所述回弹。尤其可以回避用于确定回弹的带有极大误差的轧制力测量或者工作压力测量。
除此以外，借助于按本发明的方法以固有的或者方法内在的方式考虑到机架单元中的不能检测的可变的取决于方向的摩擦力。因为这些摩擦力并不有助于机架单元的变形，并且由此也相应地在按本发明确定所述回弹时未加以考虑。通过这种方法，可以明显更为容易并且更为精确地确定轧制机架和/或立轧机架的回弹。
在本申请的范围内在基准位置的意义上也就是说在位置说明的意义上来使用基准点这个概念。
在所述按本发明的方法的一种有利的实施方式中，通过两个基准点彼此间的间距的测量来检测所述相对位置。这一点能够在技术上特别容易地得到实施。尤其有利的是，所述基准点是用于对所述两个测量点的间距进行测量的测量装置的一部分。但是，作为替代方案，也可以如此构成所述测量装置，使得所述至少两个基准点不是该测量装置的一部分，从而可以几乎任意地布置这些基准点。由此，如有必要，-比如由于场地问题-可以为每台轧制设备提供独特的解决方案。
在所述按本发明的方法的另一种有利的实施方式中，所述轧制机架和/或立轧机架的回弹借助于所述至少两个基准点的在轧制机架和/或立轧机架的无负荷的状态中的间距与所述至少两个基准点的在轧制机架和/或立轧机架的受到负荷的状态中的间距的比较来求取。通过这种比较可以特别容易地确定所述轧制机架和/或立轧机架的在加工金属件的过程中的回弹。在没有用该轧制机架来加工金属件时也就是说既未驱动又未轧制所述金属件时，通常存在着所述轧制机架的无负荷的状态。相反，比如金属件的驱动和/或轧制则可以视为轧制机架的受到负荷的状态。这一点类似地适用于立轧机架。
在所述按本发明的方法的另一种有利的实施方式中，所述至少两个基准点布置在所述机架单元上。通过将所述至少两个基准点布置在机架单元上这种方式，能够更好地探测到所述回弹。机架单元比如可以是机座，或者也可以是比如立轧机（Staucher）的壳体。这个壳体必要时可以同时作为机座起作用。
尤其能够更好地探测到所述回弹，如果所述至少两个用于轧制机架的基准点沿垂直方向处于所述辊缝的不同的两侧。如果对于立轧机架来说所述至少两个基准点沿水平方向处于所述立轧区域的不同的两侧，那就类似地出现这样情况。通常这一点意味着，所述至少两个基准点关于平行于工作辊或者立轧辊的纵轴线-相应地在无负荷的状态中-通过辊缝或者立轧区域伸展的平面布置在不同侧。尤其有利的是，将所述至少两个基准点分别布置在轧制机座或者立轧机座的纵向伸长的第一个四分之一与第四个四分之一中。所述机座的纵向伸长在此是指一种方向，所述轧制机架或立轧机架沿该方向具有最大的空间尺寸。通过这样的处理方式来提高测量行程的长度，由此又进一步提高用于测定所述回弹的精度。可以在每台轧制机架和/或立轧机架上预先给定多个或者大量的基准点，比如每轧制机架侧两到四个基准点，也就是说在轧制机架的操作侧与驱动侧上各有两到四个基准点。所有上面的解释都类似地适用于立轧机架。
在所述按本发明的方法的一种有利的实施变型方案中，所述至少两个基准点的间距无接触地尤其借助于激光来检测。比如在此激光光源形成刚性地固定在轧制机架或者立轧机架上的第一基准点，并且反射激光的反射器比如镜子形成优选同样刚性地与所述轧制机架和/或立轧机架固定在一起的第二基准点。通过所述刚性的固定方式来保证，所述在这种情况下仅仅间接地与轧制机架相连接的基准点跟随着轧制机架的变形。
在所述按本发明的方法的另一种有利的实施方式中，以有接触的方式来检测所述至少两个基准点的间距。比如这可以用商业上常用的位移传感器比如借助于Sony位移传感器、Temposonic位移传感器、MTS位移传感器或者其它商业上常用的位移传感器来实现。比如在此使用双部件的传感器，其中这两个部件都固定地与所述轧制机架和/或立轧机架相连接。此外，所述两个部件以能够活动的方式彼此如此相耦合，从而能够检测所述两个传感器部件彼此间的相对运动尤其所述间距的变化。通过商业上常用的位移传感器的使用，可以以特别低廉的成本来为回弹的求取进行容易的间距测量。
所述任务的方法方面的部分同样通过一种用于借助于轧制机架和/或立轧机架来制造金属件的方法得到解决，其中轧制机架和/或立轧机架的由穿过所述轧制机架和/或立轧机架的金属件引起的回弹用一种按权利要求1到5中任一项所述的方法来求取，其中如此求得的回弹尤其在线地被用于求取用于所述轧制机架和/或立轧机架的调节参量，所述调节参量则用于影响穿过所述轧制机架和/或立轧机架的金属件。通过用于回弹的得到改进的求取方法的使用，也可以改进金属件的制造过程。因为通过用于回弹的得到改进的求取方法可以更好地对所述回弹进行补偿。尤其针对轧制金属件制品能够更加精确地求得从所述回弹中求得的用于对回弹进行补偿的调节参量，由此提高所制造的金属件的质量。
所述任务的装置方面的部分借助于一种用于求取轧制机架和/或立轧机架的回弹的装置得到解决，该装置包括用于检测两个基准点的间距的测量装置，其中所述基准点中的至少一个基准点布置于在加工过程中变形的机架单元尤其轧制机座或者立轧机座上，其中能够将相应于所检测到的测量值的信号输送给信号处理装置，在此如此构成所述信号处理装置，从而借助其能够从所检测到的测量值中求得所述回弹。通过所述按本发明的装置，可以直接求取轧制机架和/或立轧机架的回弹，由此可以明显地提高用于求取回弹的精度。通过所述按本发明的装置来消除在现有技术中通过回弹的间接的求取而产生的缺点。
在所述按本发明的装置的一种有利的实施方式中，所述至少两个基准点布置在所述机架单元上，尤其布置在所述轧制机座和/或立轧机座上。这样做的优点是，可以特别精确地确定所述回弹。所述基准点的特殊的有利的布置方式可以从上面的说明部分中获知，上面的说明部分研究了用于求取回弹的方法。
在所述按本发明的装置的另一种有利的实施方式中，所述测量装置构造为无接触地工作的测量装置，尤其以光学方式工作的测量装置，或者构造为有接触的测量装置，用于对所述至少两个基准点彼此间的间距进行检测。所述无接触地工作的测量装置的优点在于，与有接触的测量方法相比，测量装置的磨损明显较小。然而，有接触的测量的优点是，其可以以成本比较低廉的方式来实现。
在所述按本发明的装置的另一种有利的实施方式中，所述信号处理装置与控制和/或调节装置作用连接，所述控制和/或调节装置具有机器可读的程序代码，该程序代码则包括控制指令，所述控制指令在其执行时促使所述控制和/或调节装置实施按权利要求1到7中任一项所述的方法。将控制和/或调节装置整合到所述装置中，这样做的优点是，可以将所述回弹的更加准确的测定直接用于更好地对金属件进行加工。借助于所述控制和/或调节装置可以求得调节参量，比如轧制力、尤其用于液压缸的靠合系统的调节位置、轧辊倾斜角度、轧弯曲度等等。这些调节参量直接影响到金属件的加工。通过所述回弹的求取过程的改进，来改进所述调节参量的求取过程，这提高了有待制造的金属件制品的质量。
附图说明
本发明的其它优点从以下借助于示意性的附图示出的实施例中获得。附图示出如下：
图1是按本发明的用于借助于在接触情况下工作的测量装置来测量轧制机架的回弹的装置的示意图；
图2是用于借助于无接触地工作的测量装置来求取轧制机架的回弹的装置的示意图；并且
图3是轧制机架的示意图，其中一个用于确定回弹的基准点布置在轧制机座上并且第二基准点不为所述轧制机架所包括。
具体实施方式
图1示出了轧制机架1的示意图。该轧制机架1包括一个轧制机座5、一对支承辊2以及一对用于对金属件G进行加工的工作辊3。此外，所述轧制机架1包括在图1中未详细示出的靠合系统。
如果金属件G进入到所述轧制机架1中，那就出现该轧制机架1的回弹并且由此出现所述工作辊3之间的所设定的辊缝的变化。
为了对这种回弹或者所述工作辊3之间的辊缝的不受欢迎的变化进行补偿，在按图1的实施例中设置了两个测量装置6，这两个测量装置6借助于间距测量来检测所述轧制机架1的轧制机座5的变形。在按图1的实施例中这些测量装置构造为Temposonic位移传感器。
在此，对于借助于测量装置6进行的间距测量来说，一个基准点R1或者R3相应地处于平行于工作辊的纵轴线穿过辊缝3伸展的平面的第一侧并且所述测量装置6的一个基准点R2或者R4相应地处于该平面的第二侧。在按图1的轧制机架1中，这个穿过辊缝伸展的平面水平或者垂直于页面。比如进入到轧制机架中的金属件的中间纤维处于这个平面之内。
为提高所述轧制机座5的形状变化或者回弹的测量的精度，相应的测量装置6具有导引元件8。通过这些导引元件8来提高测量的精度，因为减小了相应的测量装置6的本身运动。
借助于所述测量装置6检测到的间距作为信号输送给信号处理装置9。该信号处理装置9从所述轧制机架1的受到负荷的状态与该轧制机架1的无负荷的状态之间的所检测到的间距或者间距变化中求得所述回弹。
优选连续地尤其在由轧制机架1对金属件G进行加工的过程中来实施所述回弹的求取过程。
借助于所述信号处理装置9求得的回弹尤其可以用于控制和/或调节在图1中未详细示出的靠合系统。这可以借助于操作人员的手动干预来进行。但是优选这一点自动地进行。
图2示出了另一台轧制机架1。对于该轧制机架1来说存在着无接触地工作的测量装置7，该测量装置7用于测定两个基准点R1或者R2与R3或者R4之间的间距。该测量装置7构造为激光间距测量装置。
优选至少一个测量装置7优选两个测量装置如在图2中示出的一样分别布置在所述轧制机架1的驱动侧和操作侧上。由此可以特别精确地测定所述轧制机架1的回弹。
每个测量装置7在该实施例中包括一个激光光源，从该激光光源上发出激光，并且所述激光垂直向下优选平行于机座5的表面照射到同样分配给所述测量装置7的反射器上。所述反射器将从所述激光光源上入射的光线朝所述激光光源的方向反射回去，在所述激光光源处探测到所述光线。
在激光或者激光脉冲的在激光光源与激光接收单元之间的传播时间的基础上，可以确定所述基准点R1与R2或者R3与R4之间的间距。
将该信息以信号的形式输送给所述信号处理装置9，该信号处理装置9从中求得所述轧制机架1的回弹。
将所求得的回弹输送给控制和/或调节装置10，该控制和/或调节装置10根据所求得的回弹来求得用于所述轧制机架1的靠合系统4的调节参量，使得所述轧制机架1的回弹尽可能对从该轧制机架1中出来的金属件G没有不受欢迎的影响。调节参量比如可以是轧制力或者压紧力、液压缸的活塞位置、轧辊弯曲度、轧辊位移、轧辊倾斜角度等等。
所述轧制机架1的靠合系统4因而借助于由所述控制和/或调节装置10求得的调节参量来如此运行，使得轧件G在从所述轧制机架1中出来时尽可能具有特定的额定特性尤其额定厚度。
为了能够做到这一点，所述控制和/或调节装置包括机器可读的程序代码，该程序代码从所求得的回弹中求得相应的调节参量，并且根据所求得的调节参量来调节执行机构。根据所求得的回弹来求得调节参量，这一点可以从现有技术中获悉。
所述信号处理装置9和控制和/或调节装置10也可以在结构上组合。
在图3中仅仅设置了一个唯一的测量装置7，用于测定轧制机架1的回弹。按图3的轧制机架1包括一个轧制机座5、一组支承辊2和一组工作辊3以及未详细示出的靠合系统4。
关于测量装置7，与在图2中示出的测量装置7之间的差别在于，在所述轧制机座5上仅仅布置了一个基准点R1。第二基准点R2与轧制机架1分离。也可以设置另一个测量装置7，该测量装置7在按图2的实施例中完全布置在所述轧制机架1上。基准点布置在轧制机架1上、尤其布置在机座上或者与轧制机架1分开布置这几种布置方式可以任意地相组合，只要在本领域的技术人员方面看来有意义。
比如与轧制机架1分开的基准点可以在位置固定的不同于轧制机架1的机器组件上。不过，比如该机器组件也可以是用于所述轧制机架的基座或者是底部。对于本领域的技术人员来说可以随意选择合适的不是布置在轧制机架1上的基准点。
这样的处理方式可以用于确定轧制机架的回弹。
所有作出的解释都类似地适用于立轧机架。立轧机架的区别仅仅在于，轧辊垂直放置并且由此靠合系统通常水平地将力施加到金属件上。立轧机座可以同时构造为用于立轧机架的壳体。
一般认为，测量装置可以检测轧制机架的驱动侧上和/或操作侧上的至少两个基准点的相对位置。尤其在驱动侧上并且在操作侧上可以布置至少一个用于确定各至少两个基准点的相对位置的测量装置。
在驱动侧和操作侧上确定回弹这种做法的优点是，可以求得用于整台轧制机架和/或立轧机架的回弹。

Claims (13)

1.用于在加工金属件（G）的过程中求取轧制机架（1）和/或立轧机架的回弹的方法，其特征在于，预先给定了至少两个用于确定回弹的基准点（R1、R2、R3、R4），其中所述基准点（R1、R2、R3、R4）中的至少一个基准点布置于在加工金属件（G）的过程中变形的机架单元（5）上，尤其机座（5）上，并且在加工金属件（G）的过程中确定所述至少两个基准点（R1、R2、R3、R4）彼此间的相对位置，并且从中求取所述轧制机架（1）和/或立轧机架的回弹。
2.按权利要求1所述的方法，
其特征在于，通过所述至少两个基准点（R1、R2、R3、R4）的间距的测量来求得所述相对位置。
3.按权利要求2所述的方法，
其特征在于，所述轧制机架（1）和/或立轧机架的回弹借助于所述至少两个基准点（R1、R2、R3、R4）的在轧制机架（1）和/或立轧机架的无负荷的状态中的间距与所述至少两个基准点（R1、R2、R3、R4）的在轧制机架（1）和/或立轧机架的受到负荷的状态中的间距的比较来求取。
4.按前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，所述至少两个基准点（R1、R2、R3、R4）布置在所述机架单元（5）上。
5.按前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，所述至少两个基准点（R1、R2、R3、R4）的间距以无接触的方式尤其借助于激光来确定。
6.按前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，以有接触的方式来检测所述至少两个基准点（R1、R2、R3、R4）的间距。
7.用于借助于轧制机架（1）和/或立轧机架来制造金属件（G）的方法，其中所述轧制机架（1）和/或立轧机架的由穿过该轧制机架（1）和/或立轧机架的金属件（G）引起的回弹用一种按前述权利要求中任一项所述的方法来求取，其中如此求得的回弹尤其在线地用于求取用于所述轧制机架（1）和/或立轧机架的调节参量尤其轧制力、轧辊的倾斜角度、轧辊的弯曲度，所述调节参量用于影响穿过所述轧制机架（1）和/或立轧机架的金属件（G）。
8.用于求取轧制机架（1）和/或立轧机架的回弹的装置，该装置包括用于检测两个基准点（R1、R2、R3、R4）的间距的测量装置（6、7），其中所述基准点（R1、R2、R3、R4）中的至少一个基准点布置于在加工过程中变形的机架单元（5）尤其轧制机座（5）上，其中能够将相应于所检测到的测量值的信号输送给信号处理装置（9），在此如此构成该信号处理装置（9），从而借助其能够从所检测到的测量值中求得所述回弹。
9.按权利要求8所述的装置，
其特征在于，如此布置所述至少两个基准点（R1、R2、R3、R4），从而在轧制机架（1）和/或立轧机架的无负荷的状态中与在轧制机架（1）和/或立轧机架的受到负荷的状态中所述基准点（R1、R2、R3、R4）之间的间距的变化基本上最大。
10.按权利要求8或9所述的装置，
其特征在于，所述至少两个基准点（R1、R2、R3、R4）布置在所述机架单元（5）上，尤其机座（5）上。
11.按权利要求8到10中任一项所述的装置，
其特征在于，所述测量装置构造为无接触地工作的测量装置（7）尤其以光学方式工作的测量装置（7），或者构造为有接触的测量装置（6），用于对所述至少两个基准点（R1、R2、R3、R4）彼此间的间距进行检测。
12.按权利要求8到11中任一项所述的装置，
其特征在于，所述信号处理装置（9）与控制和/或调节装置（10）作用连接，所述控制和/或调节装置（10）具有机器可读的程序代码，该程序代码则包括控制指令，所述控制指令在其执行时促使所述控制和/或调节装置（10）实施按权利要求1到7中任一项所述的方法。
13.轧制机架，具有按权利要求8到12中任一项所述的装置。
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