CN1038483C - 轧机及轧制方法 - Google Patents

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Abstract

支承辊装配成轴线在水平面内垂直于轧制线的一种工作辊交叉型轧机，其中的工作辊则构造成可含其轴线于水平面内相对于支承辊倾斜，使得工作辊的轴线与支承辊的轴线交叉且使工作辊的轴线相互交叉。设有润滑剂供应装置把润滑剂供应到各工作辊与各支承辊之间，以大大减少作用于工作辊上的推力，由此赋予此轧机以控制轧制材料凸度的优异能力。

Description

轧机及轧制方法
本发明涉及一种轧机，更具体地说，涉及一种性能优越，可以控制待轧制材料凸度的工作辊交叉型的薄板轧机及轧制方法。
在市售的辊交叉型四辊式轧机中，由上工作辊与上支承辊组成的辊对以及由下工作辊与下支承辊组成的辊对，它们在运动过程中使得两对辊在一水平面上相互交叉。这种辊交叉型的四辊式轧机，例如已描述于《三菱重工业公司技术报告》，1984年，21卷，12期，61-67页。四辊式轧机中只是工作辊取交叉形式的那种要比成对交叉型的那种轧机提出的更早，例如日本特许(公开)47-27159号中所描述过的。但是，仅仅是供热轧用的上述成对交叉型轧机才被付诸实用。
在所谓的成对交叉型轧机中，即其中一工作辊与支承辊组成的对与另一工作辊与支承辊组成的对交叉，此时尽管抑制了支承辊与工作辊之间的推力或拉力，但由于直接受到轧制载荷影响的支承辊，它的金属轴承座的中心会偏移开压下螺丝的中心，从而就有转矩作用到此金属轴承座上，而给此轧机机座产生一局部载荷。这样将妨碍平稳的轧制作业并加速金属轴承座的磨损。为了克服这些缺点，可以设置一根非常坚硬的梁来均衡轧机的驱动侧与被操作侧，但这样便更增大轧机的总尺寸。
在热轧情形，作用到不相互交叉的工作辊上之推力一般是轧制载荷的1％-2％，而作用到相互交叉之工作辊上的推力却是轧制载荷的5％，是前者的2至3倍。
在轧制作业中需对交叉角进行调节，这是因为能在轧制过程中改变轧制载荷或被轧制材料的凸度，或者能够校正不正确设定的交叉角。这些都不是靠弯辊装置能单独完成的，因而在有大的轧制载荷作用时就必须调整交叉角。近年来，在热轧薄板轧机的精轧机座中，轧制作业业已朝向连续式作业发展。在这种连续轧制作业中，支承辊的金属轴承座在轧制过程中必须运动，也就是说，是处于巨大的轧制载荷下，因而必须有一种特殊的轴承。这就使得轧机的结构更为复杂。同时由于氧化皮进到轧机座的下部，又需进行甚为麻烦的保养工作，致生产率大为下降。
这样，仅仅使工作辊交叉就能在轧制作业中快速而准确地改变交叉角，同时避免了采用复杂的结构。
使工作辊交叉所需用的力很小，约为轧制载荷的1％-2％。
轧机中仅仅使工作辊进行了交叉的那种，由于以下两个理由而未能投入实用。
第一，正如《机器研究》，1990年，42卷，10期，71-72页中所述，当工作辊与支承辊交叉时，沿着这些辊的轴线，在两个方向中有巨大的推力作用到工作辊与支承辊上。这种推力因交叉角而变化，约为轧制载荷的30％。大直径支承辊的推力轴承可以承受住这种推力。但是，当工作辊的直径不超过支承辊直径之半时就难以做到这点。
第二，由于支承辊与工作辊的相对滑移会造成辊的磨损。虽然工作辊因所轧制之材料造成的磨损要大于固相对滑移造成的磨损，每隔2或3小时就需换以新的，但更换工作辊倒不产生问题。然而每10天或20天需要更换支承辊，而这却需用很长的时间。因此，由于快速地磨损而需经常性地更换支承辊时便会大大降低生产率。
本发明的第一个目的在于提供一种工作辊交叉型的轧机，它能极其有效地控制待轧制材料的凸度，并能成功地借助简单的结构来减少施加到工作辊上的推力。
本发明的第二个目的在于提供一种工作辊交叉型的轧机，它能极其有效地控制待轧制材料的凸度，并能成功地借助简单的结构来减少施加到工作辊上的推力，并允许自由轧制。
本发明的第三个目的在于提供一种工作辊交叉型的轧机，它能极其有效地控制待轧制材料的凸度，并能成功地借助简单结构来减少施加到工作辊上的推力，同时能防止在工作辊与支承辊之间产生过量的推力。
本发明之第四个目的在于提供一种工作辊交叉型的轧机，它能极其有效地控制待轧制材料的凸度，并能成功地借助简单结构来减少施加到工作辊上的推力，允许自由轧制，同时能防止在工作辊与支承辊之间产生过量的推力。
本发明之第五个目的在于为工作辊交叉型轧机提供一种轧制方法，它能极其有效地控制待轧制材料的凸度，并能成功地借助简单结构来减少施加到工作辊上的推力。
本发明之第六个目的在于为工作辊交叉型轧机提供一种轧制方法，它能极其有效地控制待轧制材料的凸度，并能成功地借助简单结构来减少施加到工作辊上的推力，同时能在轧制过程中改变板材的凸度。
本发明之第七个目的在于为工作辊交叉型轧机提供一种轧制方法，它能极其有效地控制待轧制材料的凸度，并能成功地借助简单结构来减少施加到工作辊上的推力，允许自由轧制，同时能在轧制过程中改变板材料的凸度。
限制了上述工作辊交叉型轧机实用化的两个问题，即辊与辊之间形成了过量的推力与支承辊的磨损问题，根据本发明可以在辊与辊之间进行润滑来解决。可以推断出来曾在这类辊之间作过润滑处理，理由如下。
工作辊交叉型轧机具有优越的控制板材凸度的能力，因而适用作热轧机。但在用作热轧机的工作辊交叉型轧机中是没有采用过润滑剂的，这是由于为冷却辊面所供给的大量的高压水(冷却剂)会冲走润滑剂，使润滑效应完全丧失(或降至最低水平)；或是由于到达工作辊之间(轧辊咬入部)待轧制材料之润滑剂会妨碍继后待轧制材料的咬入。
但在最近，已将一种能在高温下保持润滑性质的热轧润滑剂仅仅当轧辊咬入部中存在有待热轧之材料时供给于此咬入部，其目的不是为了在工作辊之间提供润滑，而是去降低轧制载荷与轧制功率。在轧制材料的尾端离开轧机之前即中止供应润滑剂，并通过轧制高温材料来燃烧掉此种剩余在工作辊面上的润滑剂，这样便不会妨碍继后待轧制材料的咬入。
在本发明的工作辊交叉型轧机中，由于工作辊与支承辊是在交叉状态下接触，为了防止辊之间形成过量的推力，必须在轧制过程中经常在辊之间进行润滑。这就是说，本发明不会是根据现有的知识或概念而实现的。
发明人等进行过深入的研究并发现，能够经常性地减小工作辊与支承辊之间的推力系数，而不损害待轧制材料的咬入性质。
这就是说，根据下述理由，已然实现了本发明之工作辊交叉型轧机：
1)应用了某种润滑剂并未损害待轧制材料的性质，即使是在辊之间继续进行着润滑时。
2)中止供应润滑剂后，尽管剩余在工作辊上的润滑剂已被轧制的材料燃烧，但到达支承辊表面上的润滑剂却牢靠地固结于此种辊的表面上，即使是该辊面受到大量冷却剂的冲刷也仍然保留于其上。这样就能防止在辊之间形成过量的推力。
本发明之第一个目的是这样地实现的，即提供了一种轧机，其中的支承辊设计成使它们的轴线在水平面内垂直于轧制线，而工作辊则设计成使它们的轴线能相对于水平面内支承辊倾斜，使得工作辊的轴线与支承辊的轴线交叉，同时使得工作辊的轴线相互交叉，且在此轧机中设有一润滑剂供给装置，为各个工作辊与各个支承辊之间供应润滑剂。
本发明之第二个目的是这样地实现的，即提供了一种轧机，其中的支承辊设计成使它们的轴线在水平面内垂直于轧制线，而工作辊则设计成使它们的轴线能相对于水平面内支承辊倾斜，使得工作辊的轴线与支承轴的轴线交叉，同时使得工作辊的轴线相互交叉，而工作辊能在其轴向上运动，且在此轧机中设有一润滑剂供给装置，为各个工作辊与各个支承辊之间供应润滑剂。
本发明之第三个目的是这样地实现的，即提供了一种轧机，其中的支承辊设计成使它们的轴线在水平面内垂直于轧制线，而工作辊则设计成使它们的轴线能相对于水平面内支承辊倾斜，使得工作辊的轴线与支承辊的轴线交叉，同时使得工作辊的轴线相互交叉，且在此轧机中设有一润滑剂供给装置，为各个工作辊与各个支承辊之间供应润滑剂，并于工作辊的附近设有一种部件，用来防止各个工作辊的冷却水进入到两辊之间。
本发明之第四个目的是这样地实现的，即提供了一种轧机，其中的支承辊设计成使它们的轴线在水平面内垂直于轧制线，而工作辊则设计成使它们的轴线能相对于水平面内支承辊倾斜，使得工作辊的轴线与支承辊的轴线交叉，同时使得工作辊的轴线相互交叉，工作辊能在其轴向上运动，且在此轧机中设有一润滑剂供给装置，为各个工作辊与各个支承辊之间供应润滑剂，并于工作辊的邻区设有一种部件，用来防止各个工作辊的冷却水进入到两辊之间。
本发明之第五个目的是这样实现的，即提供了一种轧制方法，它包括有用下述方式来调节轧制材料的凸度的步骤，即在轧制过程中控制工作辊的轴线相对于水平面内支承辊的斜度，使得工作辊的轴线与支承辊的轴线交叉，同时使得工作辊的轴线相互交叉成这样的状态，得以使润滑剂供应到工作辊与支承辊之间。
本发明之第六个目的是这样实现的，即提供了一种轧制方法，它包括有用下述方式来调节轧制材料的凸度的步骤，即在轧制过程中控制工作辊的轴线相对于水平面内支承辊的斜度，使得工作辊的轴线与支承辊的轴线交叉同时使得两工作辊的轴线相互交叉，在此于轧制过程中改变工作辊的交叉角，得以使润滑剂供应到工作辊与支承辊之间。
本发明之第七个目的是这样实现的，即提供了一种轧制方法，它包括有用下述方式来调节轧制材料的凸度的步骤，即在轧制过程中控制工作辊的轴线相对于水平面内支承辊的斜度，使得工作辊的轴线与支承辊的轴线交叉同时使得两工作辊的轴线相互交叉，在此控制工作辊在轴向中的运动并于轧制过程中改变工作辊的交叉角，得以使润滑剂供应到工作辊与支承辊之间。
在本发明的第一个组成部分中，支承辊设计成使其轴线在水平面内垂直于轧制线，而工作辊则设计成使其轴线能相对于水平面中的支承辊倾斜成这样的方式，使得工作辊的轴线与支承辊的轴线交叉，同时使得两工作辊的轴线相互交叉。这样就能提供一种其中只有工作辊进行交叉的轧机。
此外，由于对工作辊与支承辊之间设有供给润滑剂的装置，作用于工作辊的推力就能降低到在实际作业中不会造成问题的程度，即令是两工作辊由于它们与支承辊之间供给之润滑剂的作用而发生交叉时。这样就能提供一种工作辊交叉型轧机，它能极其有效地控制所轧制材料的凸度。
在本发明的第二个组成部分中，支承辊设计成使其轴线在水平面内垂直于轧制线，而工作辊则设计成使其轴线能相对于水平面中的支承辊倾斜成这样的方式，使得工作辊的轴线与支承辊的轴线交叉，同时使得两工作辊的轴线相互交叉。这样就能提供一种其中只有工作辊进行交叉的轧机。
此外，由于工作辊在其轴向上是可动的，它们也就能在轧制过程中沿其轴向运动。于是可以实现自由轧制。
还有，由于对工作辊与支承辊之间设有供给润滑剂装置，作用于工作辊的推力可以减小到在实际作业中不会造成问题的程度，即使当此两个工作辊由于它们与支承辊之间供给有润滑剂的作用而相互交叉时。这样就能提供一种工作辊支叉型轧机，它能极其有效地控制所轧制材料的凸度。
在本发明的第三与第四个组成部分中，除前面第一与第二部分所述结构之外，于工作辊附近还设有一种防止工作辊之冷却水进入辊之间的部件。因此，供给到工作辊与支承辊之间的润滑剂就不会为冷却水洗刷掉，从而制止了工作辊与支承辊间形成过量的推力。
在本发明的第五个组成部分中，于轧制过程中，只是工作辊的轴线相对于水平面上支承辊的斜度才予以控制，使得工作辊的轴线与支承辊的轴线交叉且使得两工作辊的轴线相互交叉，成为能使润滑剂供给到工作辊与支承辊之间的状态。因此，作用于工作辊的推力能够减小到在实际工作中不会造成问题的程度，即使当两工作辊因其与支承辊之间供给有润滑剂的作用而相互交叉时。
于是，用一种其中只有工作辊进行交叉的轧机便能对轧制材料的凸度作出极为有效的控制。从而可以为工作辊交叉型轧机提供一种轧制方法。
在本发明的第六个组成部分中，由于在本发明的第五个组成部分中所从事的控制作业之外，还能在轧制过程中改变工作辊的交叉角，故可在轧制过程中改变轧制材料的凸度。这样就能为工作辊交叉型轧机提供一种轧制方法。
在本发明的第七个组成部分中，由于在本发明第六个组成部分所从事的控制作业之外，能够在轧制过程中改变工作辊的交叉角度，就能在轧制过程中的改变轧制材料的凸度。这样就能为工作辊交叉型轧机提供一种轧制方法。
本发明上述的和其它的目的、特点与优点将通过下面参考附图所作的描述获得更清楚的理解。在附图中：
图1是从辊之轴向上所观察的本发明之工作交辊交叉型四辊式轧机一实施例的示意图；
图2示明一种装置，用于图1给出的工作辊交叉型四辊式轧机中使一工作辊沿其轴向运动；
图3为一由线图，示明为轧制作业中板材凸度随交叉角变化而变化的实验结果；
图4示明了图1中之工作辊交叉型四辊式轧机中支承所用的轧辊研磨装置；
图5示明如何将轧辊用润滑剂与冷却剂供给于图1中之工作辊交叉型四辊式轧机；
图6为一曲线图，示明了工作辊交叉型四辊式轧机中之工作辊交叉角、工作辊和支承辊间推力系数与工作辊和轧制材料间推力系数之间的关系；
图7是在辊之间加有润滑剂条件下获得的曲线图，示明了本发明之工作辊交叉型四辊式轧机中工作辊的交叉角、工作辊和支承辊间推力系数与工作辊和轧制材料间推力系数之间的关系；
图8为从上方看去的图示结果，用来阐明上述工作辊交叉型四辊式轧机中由工作辊交叉所产生之推力的方向；
图9为沿辊之轴向观察辊时的图示结果，表明上述工作辊交叉型四辊式轧机中，使工作辊交叉时所产生之推力的方向；
图10为曲线图，示明了工作辊交叉角与支承辊磨损率之间的关系，它们随供给于本发明实施例之工作辊交叉型四辊式轧机中辊间之润滑剂的不同而异；
图11为曲线图，示明了这里用来研究润滑性质(摩擦系数)随润滑剂温度而变化之实验的结果；
图12为沿辊之轴向看所示明的图11中所进行的实验结果；
图13示意地说明如何将润滑剂与冷却剂供给于工作辊与支承辊；
图14为曲线图，给出了为说明润滑性质在中止供应润滑剂后能够保持住而进行之实验的结果；
图15为从上方看过去的辊之轴线的略图，说明工作辊交叉型四辊式轧机中因工作辊交叉而形成的支承辊轴线位移的影响；
图16为从轴向上看过去的辊之轴线略图，用来说明工作交叉型四辊式轧机中因工作辊交叉所造成的支承辊线偏差的影响；
图17为示意图，说明在此种轧机的工作侧与从动侧上施加到液压千斤顶上之力的差别，而力的这种差别则是因工作交叉型四辊式轧机中辊的交叉形成之推力所造成的；而
图18为这样一种热轧系统的示意图，此系统中将本发明的工作辊交叉型四辊式轧机的实施例用作为精轧机。
下面，说明本发明的若干最佳实施例。
参看图1与2，其中示明的工作辊交叉型四辊式轧机包括有上、下工作辊7与支持它们的上、下支承辊。在各工作辊7的辊端设有工作辊轴承座16，用来可转动地支承着工作辊7。类似地，于各支承辊8的辊端设有支承辊轴承座，可转动地支承着支承辊8。
工作辊轴承座16与支承辊轴承座17配置成与一对机座20之窗面相对，这对机座则取竖立形式，沿轧机中辊之轴向上分隔开。由设在机座20上部或下部中的油缸(未示明)对各个辊施加轧制载荷，以轧制待轧制的材料9。
为使上、下工作辊7之轴线相对于水平面上之支承辊8的轴线倾斜，并使上、下工作辊7之轴线相互交叉，将液压油缸10与11配置于机座20之两个凸台30之上，后者与设在各上下工作辊两端上每一工作辊轴承座上的两个侧面相对。操纵液压油缸10与11，可使上下工作辊7相互交叉。液压油缸10和11具有活塞和缸体。活塞具有与凸台30接合的活塞头，而缸体与上下工作辊轴承座16接合。因此，可通过操作液压油缸10和11移动上述缸体，使上下工作辊轴承座16相对运动，以便使上下工作辊相交叉。液压系统用油则通过一转换阀14供给液压油缸10。为了测定油缸10之压头的运动，由传感器13来测定装于压头上之杆12的位移。液压油缸10由一工作辊交叉角度控制器40驱动，此控制器根据与轧制条件相应的信号来调节转换阀14。控制器40还利用来自传感器13的信号进行液压油缸10的反馈控制，以获得上、下工作辊的所希望的交叉角。
这种交叉角在轧制过程中，即在巨大的轧制载荷下是可以变化的。
图3示明为研究轧制材料凸度于轧制过程中随交叉角改变而变化所述进行的实验结果。从中可以看到，当交叉角从0.5度改变到0.9度时，可把一平整板材改变成中央厚凸之板材。
经减压阀15给液压油缸11供给液压用油，使油缸11能以需要的力压向工作辊轴承座16。
用来沿工作辊轴线来驱动它的两台液压缸22分设在机座20各工作辊轴承座16的两侧，用来驱使工作辊7沿其轴向运动。用液压控制的止回阀31将液压用旧密封于液压缸22中以保持后者的定位。此两台液压缸22的活塞杆连至一公用的可动台21上。在此可动台21设有可拆却的锁定部21a，与工作辊轴承座16之端部处形成的突起部16a相配合，借此将液压缸22的驱动力传至辊7轴承座16，从而使工作辊7能沿自身轴向运动。
图中虽未明白给出，但使工作辊7沿其轴向运动的作业是根据轧制条件受到一种运动控制装置之控制的。
如图1与2所示，沿着各工作辊的轴线设有润滑剂供应喷嘴1，将润滑剂供应到上工作辊7与上支承辊之间以及下工作辊7与下支承辊8之间。润滑剂供应喷嘴1的位置不限于图1与2所示情形，而是可以设在任何便于将润滑剂供应到两辊之间的位置上。从图2中可见，喷嘴1具有多个沿辊7和8的轴向排成一行的喷出口，使润滑剂能均匀地供至这些辊上。
由于有大量的冷却剂从喷嘴2供给于工作辊7，设有刮板32来防止冲走所需的润滑剂。
为防止上、下支承辊于轧制中偏移，于机座20与支承辊轴承座17侧面相对的窗面20a上设有一液压油缸19，而此种轴承座则分设于上、下支承辊8的各端。在机座20上可滑动地安装着一压板18来传递液压油缸19的驱动力。油缸19的这种液压力经压板18作用于支承辊轴承座17之上，得以消除上或下支承辊8的偏移。
在上、下支承辊8的各辊面附近设有一辊用研磨装置6，用来在轧制过程中研磨辊面。如图4所示，此研磨装置6为一驱动马达24带动沿支承辊8的轴向运动。借助一研磨量控制器6a来调整辊受研磨的程度。
如图5所示，在此工作辊交叉型四辊式轧机中，贮放在箱26中的润滑剂从润滑剂喷嘴1中，借助泵27经一转换阀28喷至工作辊7与支承辊8之间。当待轧制的材料9出现于两辊之间或者离开辊时，必须中止喷射润滑剂。从而当一润滑剂控制器50接收到一表示轧制条件的信号，例如终止或开始供应待轧制的材料时，此控制器即改变转换阀28，停止将润滑剂从喷嘴1喷到轧辊表面上。
应用轧辊冷却喷嘴2与3来冷却工作辊与支座辊。
在上述的工作辊交叉型四辊式轧机中，虽则支承辊8不于水平方向中运动，但两工作辊7则依相对方向运动，由此可使它们相互交叉。这种交叉型的轧机适用于热轧薄板轧机(其中必须在待轧制的材料9中形成大的凸度)，特别适用作精轧机的前机座。在这种热轧过程，鉴于轧制材料9的咬合性质，从辊用冷却喷嘴2与3主要将冷水喷射到上、下工作辊7之上。于此种工作辊交叉型的轧制作业中，最为关心的是如何能合理地解决作用到工作辊上的推力。
图6中的一批曲线分别表明了此工作辊交叉型四辊式轧机中之交叉角、工作辊与支承辊间的推力系数以及工作辊与轧制材料间的推力系数。在图6中，横轴表示单个工作辊相对于垂直轧制方向中一直线的交叉角，纵轴则表示推力系数。μTM为轧制材料9作用于单个工作辊7上的推力除以轧制载荷所得的百分数。此μTM乃是交叉角θ与其它条件例如压缩量的函数。一般说来，此压缩量越大，μTM就越小。在成对横轧情形，由于工作辊与支承辊之间不存在交叉角，从理论上说是不会产生推力的，而作用于单个工作辊上的推力可以由轧制载荷乘以μTM求得。在只是上下工作辊进行交叉的情形，支承辊与工作辊7间所形成的推力则因轧制条件而异。图6中，给出了这类推力的三个例子，μTR1、μTR2与μTR3。μTR1指只将水供给于支承辊8和工作辊7之间的实验结果。μTR2指供应给两辊间之水中存在有低浓度润滑油的实验结果。μTR3指供应给两辊间之水中存在有较高浓度润滑油的结果。从图6中可见，通过将润滑油供应到两辊之间可以大大减小推力μTR。选定此种润滑油的浓度就可选择推力μTR。在上述几个实验中，浓度是变化的。总之，可以改变润滑油与水的乳化量来改变推力。
图7表示的作用于工作辊7的推力系数μWT是当工作辊的轴线与轧制材料9和支承辊8交叉，同时支承辊8固定于水平方向中时，即这一值是将推力除以轧制载荷所得到的。此推力系数μWT为一百分数，表示支承辊所作用的推力与轧制材料所作用的推力之和。
在传统的成对交叉型轧机中，μWT与图6中所示之μTM相同。应该注意到，由轧制材料9作用于工作辊7之推力的方向同支承辊8作用于其上的推力的方向相互相反。
下面参考图8与9对此详细讨论。
图8表明在图9中给出的工作辊7和轧制材料9之间接触部A处的速度，与工作辊7和支承辊8之间接触B处的速度二者间的关系。VM指此材料在接触部的速度，VW指工作辊的周边速度，而VB指支承辊的周边速度。
工作辊7受到工作辊7与轧制材料9之间相对速度ΔVA方向上的推力以及工作辊7与支承辊8之间相对速度ΔVB方向上的推力二者的作用。由于这两个相对速度的方向相反，两种推力也就互消。
在接触部A，材料9受到轧制，推力因而减小，即图6中所示的μTM减小。尽管如此，在以水喷射的情形，μWT1的方向与μTM′
的相反，这就是，由于支承辊8作用的推力较大，μWT1约为25％。在实际应用的轧机中，由于推力轴承的设计，这一推力必须是5％或更小。这样，在以水喷射的这种方法下，是不能达到此推力值的。此外，支承辊的磨损与工作辊的磨损都很大。在供给低浓度的润滑油时，μWT2为2％或更小，这差不多与正常轧制时所取得的相同。当润滑油的浓度增加，尽管μWT3的方向与μ1TM′的相同，但数值减至μTM之半。这样，通过适当地调节润滑油的浓度，就能将推力减至正常类型轧机，即其中之工作辊不相互交叉的那种轧机所能取得的值。
尽管从减少作用到工作辊上之推力的观点来看，μTR＝μTM乃是最希望的结果，但从消除辊的磨损考虑，则希望有μTR＜μTM。
图10示明由润滑剂供应喷嘴，为工作辊7与支承辊8之间提供润滑条件，大大降低了支承辊8磨损的试验结果。支承辊8的材料是硬度为HS60°的特殊钢，而工作辊的材料为HS75°硬度的高铬铜。两辊之间的接触应力P0为180kg/mm。总的转数为250000。辊间的交叉角为0°、0.6°与1.2°。在热轧薄板轧机中，当支承辊用在精轧的前阶段中已旋转过200000次时，便应更换新的。这种支承辊用于精轧的后阶段中时，在它更新之前，转动过200000次。如图10所示，在供给有润滑剂的条件下，支承辊的磨损率要比供应水时减少到1/5至1/10。在辊不相互交叉的四辊式轧机中，当工作辊已然转动达250000次时，从轧制材料上飞落的氧化皮将使支承辊产生较大μm的磨损。当工作辊交叉时所发生的这类磨损，可以看作是常规情形下发生的磨损与图10中所表明的磨损之和。然而，通过润滑，同样能有效地降低常规情形下的磨损。
采用上述的润滑方法，可以解决传统的辊交叉型轧机中所有的前述问题。此外，结构简便。换句话说，对于在两种辊之间进行润滑的知识已然转用于工作辊之间交叉的情形，即把传统上作为否定的东西加以肯定了。
在传统的成对交叉型轧机中，由于支承辊与工作辊间的关系不受交叉的影响，辊之间接触压力的分布保持同一。在只有工作辊7相互交叉的轧机中，或许以为在这些辊之间将发生等效的交叉，使中央部分的压力增加。但是，这种情形不会发生，理由如下。当辊面的长度为2000mm，工作辊7的直径是700mm，支承辊8的直径是1500mm，而工作辊7的交叉角为1.2°时，两辊端部的间隙CR可以表示成
〔方程1〕 C R = δ 2 2 ( R 1 + R 2 ) δ = θ L 2 = 1.2 57 × 2000 2 = 21 ( mm ) C R = 21 2 2 ( 350 + 750 ) = 441 700 + 1500 = 0.200 ( mm )
上式中之R1与R2分别为工作辊7与支承辊8之半径。
上述间隙相当于在支承辊8上磨出有0.4mm的轧辊凸度时所得到的间隙。在实际所用的轧机中，即使当有1mm或更高的轧辊凸度时，也是可以保证安全作业的。
1.2°的交叉角便足以保证具有充分的控制能力。此外，它还能保证从支承辊8凸度的变化中获得的优点(据估计，当交叉角为1.2°时，轧辊凸度的变化为10％至20％时较为有利)。这样，这里的交叉角θ可以小于成对交叉型轧机中的。
对工作辊交叉型轧机的第二项要求是在辊之间进行润滑。
下面叙述为研究润滑油效应而进行过的实验结果。近年来，为了减少工作辊的磨损、轧制载荷与轧制功率，已将一种所谓热轧油(以1％或更低的浓度)用于热轧技术中。这种热轧油的特征是，它当有高温材料存在于700℃或以上之辊缝中时能保持其润滑效应，同时含有大量的例如牛油之类的脂油。主要由矿物油组成的一种润滑油，它可以是一种含有乳化剂的溶性油，会大大降低或损失掉高温时的润滑效果，但对轧辊咬入轧件则无不利影响。
下面利用图11所示结果对此作详细讨论。图11中的A部与B分别对应于图12中的A部与B部。这就是，润滑性能很低的一种矿物油型润滑油(包括可溶性油)，保证了摩擦系数能高到，与轧制材料接触的B部处未提供润滑时所达到的程度，但却显示出保证在低温的A部有低摩擦系数的良好润滑性能。上述润滑油的一个例子是日本IDEMITSU KOS AN公司制造的“DaphneRoll Oil SL-2”(商品名称)。该润滑油主要是矿物油并包括特殊的乳化剂、油质改良材料和防腐材料，它具有下列物理性能：
比重15/4℃ 0.9295
色彩顺序(ASTM) 20
闪点(COC)℃ 164
粘度系数 Cst
@0℃ 22.94
@100℃ 4.11
粘度指数 58
流化点℃-175
总酸值 mgKOH/g 3.58
残余碳重量百分比0.5
灰份重量百分比0.17
皂化值mgKOH/g 12.30
铜板腐蚀(100℃×3h)1脂油型润滑油例如牛油不仅在A部同样在高温的B部具有润滑性能。因而在咬入轧制材料开始存在有这类润滑油时，会导致咬入失效。
这样，在连续式热轧薄板轧机中采用这种脂油型润滑油时是不会造成问题的。但在一一顺次地供给待轧制材料的热轧薄板轧机中，附着于工作辊7上的润滑剂有可能造成咬入失效。此外，当材料已然离开辊后来进行加速或减速时，由于轧制载荷已降低到零，两辊之间很低的摩擦系数会因支承辊8的惯性而在辊之间造成打滑。这样，辊面的摩擦系数必须在材料离辊之后立即升高，并在材料离辊之前中止供应润滑剂。在此种情形下，要求连续地供应润滑剂，直到轧制的材料行将离开辊之前。
当中止从图13所示之喷嘴1来供应润滑剂时，如图14所示，润滑效应并不立即消失。尽管推力系数(推力)在中止润滑剂供应后约1分钟内开始增加，但增加的程度很小，在中止后的5分钟内仅仅增加了0.025。一般，在前一材料的尾端离开辊后到开始咬入相续的待轧制材料约需1至3分钟，因而润滑效应可以保持到充分长久。
中止供应润滑油的方法将参照示明一控制系统的图5予以描述。
首先，在轧制材料9尾端的长度l为π/2DW之前，将一表示轧制条件的信号输入给润滑剂控制器50，据此，润滑剂控制器50输出一操作信号给转换阀28，关闭上润滑剂供应喷嘴1。此时，在这段期间内业已附着到工作辊7周长π/2DW之半上的润滑剂便因热的轧制材料9的作用而碳化，由此更丧失其润滑能力。但是，附着于支承辊8上的润滑剂是不会与轧制材料9直接接触的，因而将保持在此支承辊上。于是，工作辊7与支承辊8间的润滑效应得以保持，而能在轧制与不轧制期间于两辊之前提供润滑。
要是选择一种能由辊冷却用喷嘴2与3所供应的冷水洗刷掉的润滑剂，就不必要有前述装置而能在整个轧制过程中应用润滑剂。这就是，当于轧制材料离开辊而进行加速或减速时，中止润滑剂的供应，使工作辊撤至交叉角为0的位置，然后增加辊的平衡力。由于仅仅是工作辊7交叉，交叉阻力较小，因而能在辊转动时快速地进行交叉作业。
在采用矿物型润滑剂时，如上所述，可以连续供应。可以交替地采用脂油型热轧油与矿物润滑油。就是说可以安排成：当轧机中存在有待轧制的材料时，只供应热轧的润滑油；当其中没有这种材料时，只供应矿物型润滑油。这样，可在整个作业期间保持住辊间的润滑条件，而不影响待轧制材料的咬入。
上面已描述了在热轧过程中所进行的润滑。在冷轧过程中，润滑剂保持着连续供应形式，且不会发生涉及到咬入的问题。因而通过在支承辊8与工作辊7之间供给适当类型的润滑剂就能实现润滑目的。
在只有水供给到辊之间时因辊的借动造成辊的高度磨损问题，通过依上述方式供给润滑剂后就能显著地减轻。但是，这将增加辊的中央部分的磨损程度。为此采用图5所示的联机研磨装置6来研磨支承辊8的外表面。使之平直或具有预定的凸度。
业已提出了用来研磨需经常更新的工作辊7用研磨装置。但是，工作辊7的维护工作辊7非常之硬、精加工其表面时要求的质量很高、以及因为设置了导引装置或冷却水而没有足够的空间。对支承辊8来说，抛光不难，因为这种辊不象工作辊那样硬，且表面质量的要求也不如工作辊高。甚至在不需校正轧辊辊型时，就可换下支承辊8进行抛光，用以除去因两辊接触由交变应力产生的疲劳层。这样，要是能同时进行辊型的校正和除去疲劳层，就可以大大增加换辊间距。更换支承辊是一项艰巨的工作，通常是在定期修理期间进行。在实际工作中，更换支承辊是定期进行的。但是，采用上述方法时可由要予以消除的轧板来进行支承辊8的抛光工作。这时，轧钢车间是采用联机的研磨装置来抛光支承辊8，而不用那种价昂和大型的支承辊研磨床。这样一种支承辊研磨床不仅可以用于上述的工作辊交叉型四辊式轧机的支承辊，而且适用于所有类型的轧机，例如四辊式、五辊式和六辊式。注意因轧辊轴承游隙而造成的交叉点位移，最大的这种游隙则是存在于轧辊的金属轴承轴座与机座20或凸台30之间隙之内。可以为工作辊7的交叉机构配备一种减少游隙的机构。对支承辊8来说，由于它的间隙通常是固定的，在本发明中，这样一个间隙值于轧制过程调至一很小的值，而在换辊期间调至一大的值。另外，支承辊8的轴承座于轧制过程中可在一固定的液压下顺一个方向压向机座，并在换辊时松释这种压贴形式。
下面参考图15与16来讨论这样一种结构的需要性。
支承辊8由于它的轴承与机座20间的间隙而绕工作辊7交叉中心的倾斜，可以引致工作辊7交叉角的微小位移，但不会造成严重问题。但是，支承辊8的轴线于轧制方向上有一位移e，就会使两辊的交叉点在轴向上有一位移a＝e/θ，这就在上、下工作辊的间隙中形成一差值，导致轧制材料9的锯齿形。为了消除这一现象，必须以Sdf来校正还原水平。这里，如图16所示以R1为工作辊7的半径，R2为支承辊8的半径，而L为两螺旋还原反应器间的距离，两辊中心的偏移量为e，将辊缝g增加到C2/2(R1+R2)，这样就使右方与左方还原位置间隙之G增大如下：〔方程2〕 G = 1 2 ( R 1 + R 2 ) [ { ( L 2 + a ) θ } 2 - { ( L 2 - a ) θ } 2 ] = La θ 2 R 1 + R 2 = Leθ R 1 + R 2 对应于G的螺旋反应还原器的差Sdf是据以下方程求得〔方程3〕 S df = L R 1 + R 2 · eθ
在大型的热轧薄板轧机中，如果R1＝700/2＝350mm，R2＝1500/2＝750mm，L＝3000mm而θ＝1.20，则Sdf可据以下方程求得，其中e的单位为mm。
〔方程4〕
Sdf＝0.05e
由于在实际上不可能据e来校正Sdf，即不可能校正减小的水平，故e必须减小到在实际操作中可以忽略的值。根据以上实验结果，在轧制厚板的热轧薄板精轧机座情形，在前段轧机机座中，Sdf为0.05mm，而在后段轧机机座中，Sdf约为0.025mm。此时，支承辊中心允许的位移量e在前段轧机机座中为±1mm，而在后段轧机机座中为±0.5mm。然而，此值越小越好。
在现行实用的热轧薄轧机中，自由轧制是一个重要因素。为了使工作辊的磨损平均分布开，使工作辊沿轴向位移是必不可少的。于是，凸高的控制能力与磨损的分散性能成为热轧薄板轧机的要求对象。在本实施例中，由于可以减少在轴向作用于工作辊7的力，故能简化工作辊的位移机构。
下面解释因推力造成的作用于油缸上之力的差别。在图17中，当轧制材料施加有推力F1而在两辊之间产生有推力F2时，就在左右油缸之间存在一载荷差ΔQ。在图17中，ΔQ按如下形式求出：
〔方程5〕 ΔQ = 1 L { 1 2 ( F 1 + F 2 ) D W + 1 2 F 2 D B } 若L＝3000mm，Dw＝700mm，D-B＝1500mm，而F1＝F2＝0.05×P，即设推力为5％，
〔方程6〕
于是Δ＝0.024P    (6)
这就是说，产生了2.4％的轧制载荷。如果推力为100％，则ΔQ达到4.8％。
这样，推力F1与F2的减小，特别是辊间推力的减小是有利的。
上述两种减小了的力的差别不利于校正锯齿形，因为在这种校正中，可以探测出载荷间的差别，而要调节这两种减小的力，使这种差别消除。尽管能够应用从推力获得的事先贮存的载荷差ΔQ来校正锯齿形，但推力的变化会在锯齿形校正中引起扰动，从而要求尽可能地减小推力。
下面描述上述实施例即工作辊交联型四辊式轧机的作业。
参看图1与2，借助液压油缸10与11使轧制待处理材料9的上、下工作辊7从它们的两侧加压，令它们的轴线分别朝相反方向倾斜一角度θ。在轧制过程中，工作辊7即保持于此种位置。工作辊7的交叉角将依下述方式调节。设于液压油缸10上的传感器13通过杆12探测此油缸的动程，亦即工作辊轴承座16的位置。另一液压油缸11则用一受减压阀15调节的压力推压此工作辊轴承座16。打开转换阀14调节好工作辊的交叉角后，即关闭上此转换阀14来保持此调定的交叉角。在轧制过程中利用液压油缸19，通过压板18使支承工作辊7的支承辊8之轴承座17压贴远离液压油缸19之机座20的窗面20a，而使支承辊8能保持于固定状态。下面详述工作辊7的位移装置。工作辊7的轴承座16受到可动台21的支承。此轴承座16能随可动台21沿工作辊7的轴向运动，同时是由与可动台21相连接的液压缸22通过一定位架23为之导向的。由于交叉的结果使工作辊7的轴承座16朝轧制方向位移，可动台21就必须根据轴承座16的位置来转动。因此，定位架23的导向部取圆柱面形，使之能够依循辊的交叉作业。
为补偿工作辊7交叉而在辊之间产生相对滑动速度ΔVB(图9)使支承辊8磨损，设置有图3所示的辊研磨装置6。此研磨装置6随驱动马达24依支承辊8的轴向运动，同时抛光支承辊8的表面，由此使辊面抛光成直的或弯曲的形式。下面参考图5描述辊面的润滑处理。从辊冷却喷嘴2与3供给工作辊以冷却剂使之冷却。为了减少工作辊7与支承辊8间的推力，将浓度合适的润滑剂从喷嘴1供给到这两个辊之间的入口通路邻区。这里的润滑剂是通过转换阀28由泵27从箱26补充给润滑剂喷嘴1的。这样，润滑剂的供应就可以通过关闭转换阀在适当的时间中止，例如，当轧制的材料离开了辊或当它供给于辊时。
从喷嘴1来供应润滑剂的最佳位置如图5所示。但是，还可以将润滑剂供应到其它位置上，例如供给到支承辊8的圆周面上，使之最终从这里供给到两辊之间。
从以上叙述可知，本实施例之工作辊交叉型四辊式轧机能够克服只使工作辊交叉造成的缺点，因而能投入实际应用。
业已描述了为实现所需功能必要的机构与结构。但应注意到，本发明之目的也还可以通过其它类似结构实现。例如可用一种蜗杆式油缸或楔形机构取代液压油缸来实现工作辊7的交叉。
对现有的四辊式轧机进行修整，重新利用现有轧机的机座20，就可不必设置新的机座而提供上述的工作辊交叉型四辊式轧机。现有四辊式轧机中的成对工作辊7和用来分别支承工作辊7的成对支承辊8，可依下述方式修整成工作辊交叉型四辊式轧机；在机座20上与工作辊7之轴承座16相对的位置，设置液压式装置的油缸10与11，它们按轧制材料送入的方向工作，使工作辊7能相对于水平面上之支承辊倾斜成，可让工作辊7的轴线与支承辊8的轴线正交，并可使两工作辊7的轴线相互交叉。除此尚设有液压缸22，它可沿工作辊的轴向运动，与工作辊7之轴承座16结合使工作辊7沿其自身轴向运动，而供应润滑剂的装置2则设在工作辊7与支承辊8之间。
这样，利用现有轧机的机座20就可能获得其中只有工作辊7交叉的轧机。在这种轧机中，由于工作辊7能在轧制中沿自身轴向运动，就可实现自由轧制。此外，由于作用到工作辊7上的推力可以减少到不会造成问题的程度，即使是当工作辊7通过工作辊7与支承辊8之间的装置1供给有润滑剂的作用而交叉时，也不会带来问题，这样的轧辊可以显示出能控制轧制材料中心部分凸厚的优越性能。
下面参考图18来描述将上述工作辊交叉型四辊式轧机应用于热轧系统。
图18示明了一种热轧系统，在其中的粗轧机61与精轧机62之间设有一连接装置63，用来依序地接合轧制材料9，这里，当为粗轧机61轧制完的材料已相互为连接装置63接合后，接合好的材料便连续受到粗轧机62的轧制。在这批精轧机62中至少有一台是由前述的轧机组成，它包括有一对工作辊7和分别支承这对工作辊的一对工作辊8，其中的支承辊8的轴线在水平面中不倾斜，而工作辊7则能相对于水平面上之工作辊8倾斜，使得工作辊7的轴线与支承辊8的轴线交叉，同时使得工作辊7相互交叉，这里，工作辊7可沿自身轴向运动，同时设有润滑剂供应装置1在工作辊7与支承辊8之间供应润滑剂。
这样，已能提供一种其中只有工作辊7交叉的轧机。
此外，由于工作辊可沿自身轴向运动，它们就能在轧制过程中沿轴运动，而能进行自由轧制。
还有，由于设置了润滑剂供应装置1用来将润滑剂供应到工作辊7与支承辊8之间，作用到工作辊7上之推力可以减少到不会在实际作业中带来问题的程度，甚至于当两个工作辊7由于工作辊7与支承辊8间有润滑剂的作用而相互交叉时，也不会造成问题。于是就能提供一种工作辊交叉型轧机，这种轧机具有能控制轧制材料9的凸度的优异能力。
这样，此种工作辊交叉型轧机能够用作热轧系统的精轧机，在这种热轧系统中，为粗轧机滚轧过的材料即连续地受到精轧机的轧制。
上述本实施例的轧机的结构较常规的成对交叉型四段式轧机简单，但却能更有效地控制板材的凸度。
本实施例的上述轧机还有另外的优点，即它能大大地减少作用于工作辊上的推力，而这是对交叉型轧机最关键的要求。因此，这里的推力轴承可以做得很简单，工作辊的直径能够减小，而工作辊的移动也可简化。这最后一点在连续轧制作业中是很重要的，其中之工作辊在轧制过程中必须位移。在成对交叉型轧机中，在轧制行进中来改变交叉角，要求在支承辊的轴承与减速装置之间具有相对运动，同时需要有较复杂的结构。但在本实施例中，则易于快速地改变交叉角，因为这种变化就是转动着的辊的交叉角变化。于是，本实施例适用于连续轧制。此外，通过使用适当的润滑剂，就能大大减少因辊的滑动导致辊的磨损。采用联机的研磨装置改进了磨损问题，同时得以除去疲劳层，从而大大提高了支承辊改换作业的周期，而更换支承辊乃是一项繁杂的工作。
根据本发明的第一组成部分，能提供一种工作辊交叉型轧机，它具有控制轧制材料凸度的优异能力，并能借简单结构来减小作用到工作辊上的推力。
根据本发明的第二组成部分，能提高一种工作辊交叉型轧机，它具有控制轧制材料凸度的优异能力，并能借简单结构来减小作用到工作辊上的推力，同时允许自由轧制。
根据本发明的第三组成部分，能提供一种工作辊交叉型轧机，它具有控制轧制材料凸度的优异能力，能借简单机构减小作用到工作辊上的推力，同时可防止在工作辊与支承辊之间产生过量的推力。
根据本发明的第四组成部分，能提供一种工作辊交叉型轧机，它具有控制轧制材料凸度的优异能力，并能借简单结构来减小作用到工作辊上的推力，它允许自由轧制，同时可防止在工作辊与支承辊之间产生过量的推力。
根据本发明的第五组成部分，能够为工作辊交叉型轧机提供一种轧制方法，这种轧机具有控制轧制材料凸度的能力，并可借简单机构减小作用到工作辊上的推力。
根据本发明的第六组成部分，能够为工作辊交叉型轧机提供一种轧制方法，这种轧机具有控制轧制材料凸度的能力，可借简单机构减小作用到工作辊上的推力，并能在轧制过程中改变此凸度。
根据本发明的第七组成部分，能够为工作辊交叉型轧机提供一种轧制方法，这种轧机具有控制轧制材料凸度的能力，可借简单机构减小作用到工作辊上的推力，允许自由轧制，并能在轧制过程中改变此凸度。

Claims (13)

1.一种轧机，在轧机机座上设有一对工作辊和一对用来分别支承工作辊的支承辊，其特征在于支承辊设计成它们的轴线在一水平面内垂直于轧制线，而工作辊则设计成它们的轴线能在一水平面内相对于支承辊倾斜，使得工作辊的轴线与支承辊的轴线交叉，同时使得工作辊的轴线相互交叉，且设有一润滑剂供应装置，用来将润滑剂供应到各工作辊与支承辊之间。
2.如权利要求1述及的轧机，其中，所述工作辊可沿其自身轴向运动。
3.如权利要求1述及的轧机，其中，在各工作辊的附近设有一个部件，用来防止供工作辊用的冷却水进到两辊之间。
4.如权利要求1述及的轧机，其中，所述工作辊可沿其自身轴向运动，同时在各工作辊的附近设有一个部件，用来防止供工作辊用的冷却水进到两辊之间。
5.如权利要求1述及的轧机，其中所说的支承辊设计成，可使设在机座一窗之侧面上的液压装置产生的力通过一压板件作用到此支承辊的轴承座上，由此使此轴承座压向上述窗的另一侧。
6.如权利要求1至4中任一项述及的轧机，其中所说的润滑剂主要是以矿物质润滑剂为基础的。
7.如权利要求1所述的轧机，它还包括一台用来研磨支承辊表面的研磨装置，此种研磨装置设计成能沿支承辊的轴向运动。
8.如权利要求1所述的轧机，它还包括一种控制装置，用来根据轧制条件来控制润滑剂供应装置对润滑剂的供应。
9.如权利要求1述及的轧机，其中，该轧机构成热轧系统中的精轧机。
10.一种应用下述轧机进行轧制的方法，此轧机包括一对工作辊和一对用来分别支承此工作辊的支承辊，其中轧制材料的凸度按下述方式进行控制：在轧制过程中，控制工作辊的轴线相对于水平面内支承辊的斜度，使工作辊的轴线与支承辊的轴线交叉并且使工作辊的轴线相互交叉成这样的状态，得以使润滑剂能供应到各工作辊与各支承辊之间。
11.如权利要求10所述的轧制方法，其中，还包括控制工作辊在其自身轴向上运动的步骤。
12.如权利要求10或11所述的轧制方法，其中，还包括于轧制过程中改变各工作辊的交叉角的步骤。
13.如权利要求10所述的轧制方法，其中当被轧制的材料脱离开辊后即中止润滑剂的供应。
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