CN108367325A - 辊道设备和使用辊道设备的方法 - Google Patents

Abstract

用于将金属产品（P）运输至轧机机座或者从轧机机座运输金属产品（P）的辊道设备（200；300）包括：第一和第二辊（202a、202b；302a、302b），所述辊的外侧端部通过相应的外侧轴承支撑，且所述辊的内侧端部通过相应的内侧轴承支撑，使得所述辊中的每一个能围绕其纵向轴线（X1、X2）旋转；以及至少一个调整器（216；316a、316b），其在使用中能运动以使所述辊移位，以便调整所述辊的每一个纵向轴线相对于基准面（D）的倾斜角度（α），由此调整所述产品相对于所述基准面的轧制线高度（h1、h2）。

Description

辊道设备和使用辊道设备的方法

本发明涉及辊道设备，其用于将金属产品运输至轧机机座或者从轧机机座运输金属产品。

在热粗轧机和轧板机中，轧机机座的任一侧的辊道用于在轧制过程期间运输产品和支撑产品。

在钢材热轧中，辊道通常使用柱形辊，其横跨其全宽支撑产品，但是在铝材热轧中，材料更容易通过在产品的底部表面和辊之间的接触而被损坏、刮擦或者污染。而且，在铝材轧制中，在热轧和冷轧之间通常不存在表面处理，且因此，热轧表面品质对最终产品品质有主要影响。然而，在钢材轧制中，在热轧和冷轧之间通常存在酸洗处理，以移除氧化皮及清洁表面。因此，在常规的铝材热轧过程中，产品通常仅在边缘处被支撑，以便产品的大部分底部表面不与辊接触。

参考图1a和图1b，为了确保产品P仅在边缘处接触辊，铝材热轧机辊道100通常使用双锥形辊102a、102b（图1a）或者倾斜的半宽柱形辊104a、104b（图1b）。在锥形辊102a、102b的情形中，锥度有时具有复合形式，使得在辊的不同区段中具有不同的锥度角度，但是原理仍然相同。如本文中稍后更详细讨论的，取决于在轧制温度处的最终产品厚度、宽度和强度，辊102a、102b；104a、104b的锥度角度或倾斜角度通常自水平起在1.3和3.6度之间。

在大部分铝材轧机中，通常从单件锻件制造的锥形实心辊靠近轧机机座使用，因为这些辊必须处理来自厚板的撞击力和负载。越远离热轧机，产品越薄，且因此使用半宽倾斜管状柱形辊。

然而，关于使用锥形或倾斜柱形辊，存在许多问题。现在参考图2，使用锥形辊和倾斜柱形辊两者共同的问题在于，轧制线高度h1、h2（即，产品的底部表面在地板水平、或基准面D上方的高度）随着产品P1、P2的宽度变化。这对于诸如辊轧机机座和剪床的另一辊轧机装备的设计是个问题，因为不同宽度的产品P1、P2在不同的轧制线高度h1、h2处输送至装备。显然，辊的锥度（或倾斜）角度α越大，轧制线高度随着产品宽度的变化越大。

除了轧制线高度问题，锥形辊遭受由于辊圆周（周向/表面）速度沿着锥度的差异引起的问题。一个问题在于，如果产品不在中心线上，那么在两个边缘处的所述速度差异能够导致产品偏斜。

倾斜的柱形半宽辊没有关于圆周速度沿着辊的差异的任何问题，但是关于倾斜的柱形辊的问题之一是驱动机构。再次参考图1b，对于带有管状辊的更轻型辊道100的最常见的方法是，对于每一个半宽辊104a、104b，使用单独的马达M1、M2。然而，显然，每个辊具有两个马达而不是一个的成本是显著的缺点。

另一方法是在每侧上通过辊链条、带齿带或齿轮将若干半辊集组在一起，且每组在每侧上使用一个马达。但是从一个马达驱动多个辊的所有这些方法都存在可靠性问题，且因此轧机通常更喜欢单独被驱动的辊。

根据CN201150936，已经使用的另一解决方案是经由驱动联接部连接两个半宽辊，所述驱动联接部将适应在辊之间的小角度，以便每对半宽辊需要仅一个驱动器。该布置的问题在于，标准齿轮型联接部大体上仅适用于小角度（通常横跨接头2至3度-这意味着，每一个半辊能够仅具有相对于水平的仅1至1.5度的角度）。如在本文中稍后所讨论的，尤其对于更宽且更薄的材料，仅1至1.5度的辊角度可能是不足的。可使用能够适应更大角度的其他类型的接头（例如，万向型接头），但是这产生并不期望的两个半辊的相对速率的循环变化。

在所谓的1+1轧机的情形中，存在另外的复杂问题。在1+1或类似的轧机中，通常存在宽（通常3至4 m宽，但是可能更宽）的轧板机/粗轧机机座和一个或多个更窄（通常2至3 m宽）的精轧机机座。该类型的轧机产生两种不同的产品：板产品和带产品。在两种情形中，轧制过程以铸造且表皮剥落的厚板开始，该厚板能够厚达800 mm。对于带产品，粗轧机/轧板机机座轧制传递条（通常20至60 mm厚），其然后被运输至精轧机机座用于进一步轧制成盘卷/盘条形式。（“传递条”是赋予部分轧制的产品的名字，该产品被从粗轧机传递至精轧机，即，粗轧机将厚板轧至20至60 mm，且然后精轧机将其轧至最终厚度）。对于板产品，在粗轧机/轧板机机座中执行精轧，且板产品可薄至10 mm，或者甚至更薄。

在带产品的情形中，表面光洁度极其重要，且在传递条的底部表面和辊道之间的任何接触将导致材料被刮擦。因此，非常重要的是，确保传递条仅在边缘处被支撑。

重要的考虑因素是当传递条在边缘处被支撑时，传递条横跨其宽度下垂的量。下垂的量取决于材料的宽度、厚度、温度和等级。而且，因为铝通常在相对于熔点相对高的温度（通常在550和300摄氏度之间）处热轧，所以材料蠕变增加了产品尤其是在长的传递条的端部处的下垂。此外，作用于产品的其他力，诸如来自定心导引件的力和在产品头端部和辊道辊之间的撞击力也能局部地增加产品的下垂。

为了确保甚至最薄且最宽的传递条除了在边缘处不与辊进行接触，轧机设计者计算对于轧机的特定产品范围最优的锥度或倾斜角度。通常，对于传递条，最优的角度相对大-多达大约3.6度，其取决于在轧制温度处的最终产品厚度、宽度和强度。很多时候，轧机设计者还规定取决于宽度的最小传递条厚度以确保产品的下垂不足以在中心或边缘的内侧接触辊表面。然而，对于更宽的产品来说限制最小传递条厚度是不理想的，因为这增加了在精轧机机座中所要求的负载和功率。

另一问题在于，如果在辊轧机的寿命期间，所轧制的产品改变，那么在将来该角度可能是不足的。当然，辊道可设计为带有甚至更大的锥度或倾斜角度，以便甚至更薄且更宽的传递条可被轧制，但是大的角度加重了之前讨论的问题；轧制线高度随宽度的变化、对于锥形辊的速度差异以及每对利用单个马达驱动半宽倾斜辊的困难。因此，角度通常被选择成对于预期产品足够大但是不会更大。

1+1轧机带来的复杂问题在于，最薄且最宽的板产品下垂如此多，使得即使使用非常陡的角度，其也将在带边缘的内侧与辊接触，这是因为材料如此薄且宽，使得其不能仅从边缘支撑本身。这是因为最薄的板产品，例如10 mm，仅具有最薄的传递条的厚度的大约一半，且还更宽，例如是4 m而不是2 m。因此，因为更薄且更宽的产品而可能预期使用更大的锥度或倾斜角度的专用轧板机实际上使用相对小的角度，且在更薄且更宽的产品上在带边缘的内侧的一定接触被接受。使用更小的角度最小化轧制线高度差异；如果在轧板机上使用大的角度，则轧制线高度变化可非常大，因为轧制的宽度的更宽范围。同样，在锥形辊的情形中，使用小角度确保圆周速度差异（例如，在中心和边缘中的接触点之间）最小，且这最小化对底部表面的刮擦和损坏。因此，关于1+1轧机的问题在于，如果针对轧制传递条选择最优（大）角度，则这将导致对于板产品来说非常大的轧制线高度变化（以及对于锥形辊来说大的圆周速度差异）。然而，如果针对板产品选择最优（小）角度，那么在没有底部表面接触的情况下，可轧制的最小传递条厚度将比最优显著更厚。

由CN102773269提出的解决方案是使用单独的、能运动的中心辊。该想法是，对于薄且宽的板，这些中心辊被升起以支撑板，以便其不下垂。然而，该解决方案不是理想的，因为，该中心辊的小接触面积非常有可能导致表面损坏，尤其因为其不是被驱动的。当然其可以被驱动，但是这将引入甚至更多的复杂问题。

1+1轧机带来的另外的复杂问题是，其可以具有带有两个不同宽度的辊道的区段；例如，适用于粗轧机/轧板机机座任一侧的板产品的宽辊道和靠近精轧机座的更窄辊道。如果这两个辊道具有不同的角度（例如，在窄辊道上对于传递条相对陡的角度，和对于宽辊道相对浅的角度），那么取决于产品宽度，在辊道的两个区段之间的轧制线高度将存在不匹配。

鉴于上述情况，将期望避免对产品的底部表面进行印记、刮擦、或污染，以最小化轧制线高度变化和优选地圆周速度差异，并且适应具有不同长度的台辊，同时仍然维持辊顶部表面的相同轮廓。

本发明旨在至少在一定程度上减轻现有技术的一个或多个问题。

根据本发明的一个方面，提供用于将金属产品运输至轧机机座或者从轧机机座运输金属产品的辊道设备，其包括：第一辊和第二辊，所述辊的外侧端部通过相应的外侧轴承支撑，且所述辊的内侧端部通过相应的内侧轴承支撑，使得所述辊中的每一个能围绕其纵向轴线旋转；以及至少一个调整器，其在使用中能运动以使所述辊移位，以便调整所述辊的每一个纵向轴线相对于基准面的倾斜角度，由此调整所述产品相对于所述基准面的轧制线高度。

因此，本发明提供“可变角度”辊，其倾斜能够被调整（通过移位，主要是竖直移位），以便改变金属产品在地面（或者其他基准面）上方的高度，由此有利地提供轧制线高度随着产品宽度变化的减小。优选地，辊是柱形辊，但是将理解，可使用具有不同形状的辊，例如锥形辊。

第一辊和第二辊可以布置成直线，使得辊的相应纵向轴线位于公共平面上。或者，第一辊和第二辊可以间隔开，使得辊的相应纵向轴线位于平行平面中。

所述辊道设备可以包括能枢转支撑框架，其支撑所述辊且被布置成枢转，以便适应辊的所述移位。能枢转支撑框架可以连接到至少一个调整器。

至少一个调整器可以定位在能枢转支撑框架的中心部分处，以便使辊的内侧端部移位。或者，所述辊道设备可以包括第一和第二所述调整器，其定位在所述能枢转支撑框架的相应的第一和第二外侧部分处，以便使所述辊的外侧端部移位。或者，所述辊道设备可以包括：第一所述调整器，其定位在所述能枢转支撑框架的中心部分处，以便使所述辊的内侧端部移位；以及第二和第三所述调整器，其定位在所述能枢转支撑框架的相应的外侧部分处，以便使所述辊的外侧端部移位。

所述辊道设备可以包括自对准轴承壳体，其容纳所述内侧轴承且被布置成适应辊的所述移位。或者，内侧轴承可以被安装在能枢转支撑框架的相应的内侧部分上，且至少一个调整器布置成适应辊的所述移位。

所述辊道设备可以包括至少一个致动器，其用于使所述至少一个调整器运动，以使所述辊移位。

辊可以具有实心结构。或者，辊可以具有中空结构。

所述辊道设备可以包括至少一个马达，其布置成使所述辊旋转。马达可以定位在能枢转支撑框架上或者在其延伸部上。

辊可以通过等速接头连接。所述辊道设备可以包括在所述辊之间的花键连接，其用于适应通过所述移位引起的所述辊的轴向运动。

根据本发明的另一方面，提供一种用于与轧机机座一起使用的辊道，其包括多个如在上文中所述的辊道设备。

根据本发明的另一方面，提供一种使用如在上文中所述的辊道设备的方法，所述方法包括使所述调整器运动，以便根据所述金属产品的宽度、厚度、等级、和温度中的一个或多个调整辊道角度。

现在将参考附图以举例的方式描述实施例，在附图中：

图1a和图1b示出常规辊道设备；

图2示出结合产品的图1a的常规辊道设备；

图3a和图3b示出根据本发明的辊道设备的实施例；

图4a和图4b示出本发明的辊道设备的效果；以及

图5a和图5b示出本发明的辊道设备的替代实施例。

参考图3a，用于运输产品的辊道设备200包括成对半宽柱形辊202a、202b。在所示出的情况中，辊202a、202b的相应的纵向轴线X1、X2与基准面D平行，基准面D表示在其上支撑辊道设备200的水平地面。也就是说，在地面和半宽柱形辊202a、202b的每一个的纵向轴线X1、X2之间的倾斜角度是零。在该实施例中，半宽柱形辊202a、202b布置成直线，且辊202a、202b的相应的纵向轴线X1、X2位于同一平面中（即，轴线X1、X2共平面）。替代地，半宽柱形辊202a、202b可以间隔开（交错），以便相应的纵向轴线X1、X2位于彼此平行的两个不同平面中。

辊202a、202b中的每一个均具有外侧端部，其通过在安装在能枢转框架组件208上的外侧轴承壳体206a、206b中的常规外侧轴承204a、204b支撑。能枢转框架组件208定位在安装在基座上的结构钢框架的安装位置210a、210b上。枢转位置定位在安装位置210a、210b的直接上方。替代地，枢转位置可以偏移，在安装位置210a、210b的内侧或外侧，以便优化几何形状来最小化轧制线高度变化，如在本文中稍后描述的。

通过设置在内侧自对准轴承壳体214内的相应的内侧轴承212a、212b接收半宽辊202a、202b的内侧端部。自对准轴承壳体214被支撑在中心能调整的支撑件216上，该中心能调整的支撑件布置成通过致动器218上下运动。在该实施例中，内侧轴承壳体214固定到能调整的中心支撑件216。在能枢转框架组件208和能调整的中心支撑件216之间的连接包括槽孔和销钉，以便能够适应半宽柱形辊202a、202b的角度（倾斜）变化。替代地，槽孔可以定位在外侧端部处，且枢轴在内侧端部处。作为替代，可以通过替代部件（例如，小的连杆）来提供槽孔的功能。

内侧轴承212a、212b布置成在自对准轴承壳体214内呈现一定角度范围。在该实施例中，内侧轴承212a、212b包括柱形辊轴承，其允许辊202a、202b的内侧端部的轴向运动以适应所述角度范围以及辊202a、202b的热膨胀。自对准轴承壳体214包括密封部以保护内侧轴承212a、212b，且防止轴承润滑剂逃逸和污染待被运输的产品。在替代实施例中，通过在常规壳体内的相应的自对准轴承来支撑辊202a、202b的内侧端部。

为了使两个半宽辊202a、202b能够通过单个马达M驱动，且避免在两个半部之间的任何循环速度变化，在该实施例中，其通过等速型接头220连接。优选地，为了实现大于利用齿轮型联接部通常可能的角度的角度，该接头是带有过冠状毂（over-crowned hub）的齿轮型接头，但是可使用其他类型的等速接头。优选地，如图所示，接头220与内侧轴承212a、212b被容纳在同一内侧自对准轴承壳体214内，以便两者共用同一润滑系统和密封部。辊202a、202b中的至少一个具有到接头220的花键连接，以便适应通过角度变化引起的小的轴向运动。在替代布置中，辊202a、202b的内侧端部被固定，且在带有至马达M的花键联接部的辊202a、202b的外侧端部处设置筒形轴承，以适应轴向移位。

马达M安装在能枢转框架组件208的延伸部上，且通过常规的轴联接部连接到（根据图3a和图3b，左手）半宽辊202a。替代地，马达M可以被固定地安装在地板上或在安装在基座上的结构钢框架上，但是这将要求在马达M和辊202a之间存在驱动轴，其包括能够接受大的角度改变的等速接头。

现在参考图3b，在使用中，通过使用致动器218改变中心支撑件216的高度来调整半宽柱形辊202a、202b（或其纵向轴线X1、X2）相对于基准面D（地面）的倾斜角度α。在所示情况中，已经通过调整使辊202a、202b移位，使得倾斜角度α是5度，但是将理解，角度α可以采取任何适当的值，只要其允许通过辊道设备200支撑和运输产品。

现在转向图4a和图4b，将看到，辊202a、202b的倾斜的该调整有利地提供轧制线高度变化随着产品宽度的降低（轧制线高度取为在产品的底部表面和地板水平之间的距离）。如本文在上文中讨论的，产品的下垂是产品宽度的函数；宽的产品比窄的产品下垂更多。利用常规的固定角度辊道（参见图4a），要求相对陡的角度，以便处理最薄且最宽的产品，但是利用本发明的“可变角度”辊道设备（参见图4b），能够为更窄的产品选择相对浅的角度，且为更宽的产品选择更陡的角度。

原则上，通过使角度与产品宽度成比例，轧制线高度变化将为零，但是实际上，材料的下垂也改变实际的轧制线高度。然而，如在上文中讨论的，能够计算下垂，且因此，理论上，能够几乎消除轧制线高度变化。即使存在其他考虑因素，例如，在非常薄且宽的板产品上，材料可不能仅从边缘支撑本身的事实，但是显然，对于大部分产品，可变角度辊道设备能够至少显著地减少轧制线高度变化。

紧接在轧制道次（pass）之前，对辊道辊角度进行调整，且因此能够取决于产品厚度、宽度和强度来设置最优角度。

在带状产品和更厚且更窄的板产品的情形中，能够在仅在边缘处支撑且具有最小的轧制线高度变化的情况下轧制材料。在最薄且最宽的板产品（其不能仅从边缘支撑本身）的情形中，能够利用仅在边缘处支撑材料的辊角度完成早期道次和剪切操作，但是最后精轧道次能够利用小的或者甚至为零的辊角度完成。

在1+1或带有具有不同宽度的辊道的区段的类似轧机的情形中，重要的是，随着材料从宽辊道传递至窄辊道，轧制线高度不存在变化。如果更窄辊道具有固定的角度，那么这能够通过确保当可变角度宽辊道设置在该相同角度时，那么对于两个区段的轧制线高度匹配而简单地实现。然而，如果更窄辊道具有能调整的角度，则仅能够通过确保用于窄和宽辊道两者的外侧枢转位置处于相同位置来实现宽辊道和窄辊道的匹配。这要求用于宽辊道的枢转位置朝内偏移，或者用于窄辊道的枢转位置朝外偏移，或者两者的组合。

参考图5a和图5b，在本发明的辊道设备300的替代实施例中，中心支撑件314设置在固定高度处，同时成对能调整的外侧支撑件316a、316b被设置用于支撑能枢转框架组件308的相应的外侧端部部分。外侧支撑件316a、316b中的每一个布置成通过相应的致动器318a、318b上下运动，以便升高和降低能枢转框架组件308的外侧端部，且由此改变半宽柱形辊302a、302b的倾斜角度α。在带有宽辊道和窄辊道两者的1+1轧机的情形中，当其处于相同角度时，易于匹配辊道，只要对于两个辊道，中心支撑件在相同位置处。另一方面，轧制线高度变化更大，除非在窄产品上使用非常陡的辊角度。

在另一实施例中（在附图中未示出），相对于中心支撑件和外侧支撑件两者提供高度调整。这具有允许独立控制辊角度和轧制线高度的优点，但是可能使系统更复杂和昂贵。

在上述实施例中，致动器218；318a、318b中的每一个均包括螺旋千斤顶，但是可以使用诸如液压缸的其他器件。在实施例中，一个单个致动器配置成操作机构，其升起和/或降低（调整）与多对半宽柱形辊有关的中心和/或外侧支撑件。支撑件还可以被引导，以便螺旋千斤顶或其他致动器机构不必经受任何侧负载。

在上述实施例中，半宽辊202a、202b；302a、302b中的每一个均可以是实心的，且因此尤其适合更重型的区域，诸如靠近轧机机座，或者是中空的，且因此尤其适用于更轻型的区域，诸如远离轧机机座。

虽然本发明尤其适用于与铝产品一起使用，但是本发明还可以有用于轧制由其他金属材料制成的产品。

将理解，已经关于其优选实施例描述了本发明，且在不脱离如通过所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以以许多不同方式修改本发明。

Claims (20)

1.一种用于将金属产品运输至轧机机座或者从轧机机座运输金属产品的辊道设备，其包括：

第一辊和第二辊，所述辊的外侧端部通过相应的外侧轴承支撑，且所述辊的内侧端部通过相应的内侧轴承支撑，使得所述辊中的每一个能围绕其纵向轴线旋转；以及，

至少一个调整器，其在使用中能运动以使所述辊移位，以便调整所述辊的每一个纵向轴线相对于基准面的倾斜角度，由此调整所述产品相对于所述基准面的轧制线高度。

2.根据权利要求1所述的辊道设备，其中，所述第一辊和第二辊布置成直线，使得所述辊的相应的纵向轴线位于公共平面上。

3.根据权利要求1所述的辊道设备，其中，所述第一辊和第二辊间隔开，使得所述辊的相应的纵向轴线位于平行平面中。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的辊道设备，其包括能枢转支撑框架，其支撑所述辊且被布置成枢转，以便适应所述辊的所述移位。

5.根据权利要求4所述的辊道设备，其中，所述能枢转支撑框架被连接到所述至少一个调整器。

6.根据权利要求5所述的辊道设备，其中，所述至少一个调整器定位在所述能枢转支撑框架的中心部分处，以便使所述辊的所述内侧端部移位。

7.根据权利要求5所述的辊道设备，其包括第一和第二所述调整器，其定位在所述能枢转支撑框架的相应的第一和第二外侧部分处，以便使所述辊的所述外侧端部移位。

8. 根据权利要求5所述的辊道设备，其包括：

第一所述调整器，其定位在所述能枢转支撑框架的中心部分处，以便使所述辊的所述内侧端部移位；以及

第二和第三所述调整器，其定位在所述能枢转支撑框架的相应的外侧部分处，以便使所述辊的所述外侧端部移位。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的辊道设备，其包括自对准轴承壳体，其容纳所述内侧轴承且被布置成适应所述辊的所述移位。

10.根据权利要求5至8中的任一项所述的辊道设备，其中，所述内侧轴承被安装在所述能枢转支撑框架的相应的内侧部分上，且所述至少一个调整器布置成适应所述辊的所述移位。

11.根据任一在先权利要求所述的辊道设备，其包括至少一个致动器，其用于使所述至少一个调整器运动来使所述辊移位。

12.根据任一在先权利要求所述的辊道设备，其中，所述辊具有实心结构。

13.根据权利要求1至11中的任一项所述的辊道设备，其中，所述辊具有中空结构。

14.根据任一在先权利要求所述的辊道设备，其包括至少一个马达，其布置成使所述辊旋转。

15.根据从属于权利要求4至13中的任一项的权利要求14所述的辊道设备，其中，所述马达定位在所述能枢转支撑框架上或在其延伸部上。

16.根据权利要求14或15所述的辊道设备，其中，所述辊通过等速接头连接。

17.根据权利要求16所述的辊道设备，其包括在所述辊之间的花键连接，其用于适应通过所述移位引起的所述辊的轴向运动。

18.根据任一在先权利要求所述的辊道设备，其中，所述辊包括柱形辊。

19.一种用于与轧机机座一起使用的辊道，其包括多个根据任一在先权利要求所述的辊道设备。

20. 一种使用辊道设备用于将金属产品运输至轧机机座或者从轧机机座运输金属产品的方法，所述辊道设备包括：

第一辊和第二辊，所述辊的外侧端部通过相应的外侧轴承支撑，且所述辊的内侧端部通过相应的内侧轴承支撑，使得所述辊中的每一个能围绕其纵向轴线旋转；以及

至少一个调整器，其在使用中能运动以使所述辊移位，以便调整所述辊的每一个纵向轴线相对于基准面的倾斜角度，由此调整所述产品相对于所述基准面的轧制线高度；

所述方法包括使所述调整器运动，以便根据所述金属产品的宽度、厚度、等级和温度中的一个或多个调整辊道角度。