CN111295249A - 轧机机架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轧机机架(10)，其中，至少两个用于使工件变形的轧辊(7、8)容纳在机架中，并且其中，通过所述轧机机架(10)支持在变形时作用的轧制力，其中，借助于添加式制造制成所述轧机机架(10)。

Description

轧机机架
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的轧机机架以及一种用于改善现有轧制设备的方法。
背景技术
文献DE-OS-1287541描述了一种用于多重周期式冷轧管机的轧机机架。轧机机架由两个借助于装配好的间隔螺栓相互连接的轧机机座或机架侧构成。在这种周期式冷轧管机(Kaltpilgerwalzwerk)中，轧机机架不是静止地布置，而是借助于驱动装置交替运动。
发明内容
本发明的目的是给出一种轧机机架，该轧机机架在给定的轧制力下具有较小的重量。
对于开头所述的轧机机架，根据本发明利用权利要求1的特征部分的特征实现该目的。通过借助于添加式制造制成该轧机机架，在造型中实现了特别大的自由度，从而能够减小用于轧机机架所需的材料量。
在此，“添加式制造”是指：根据“3D打印”原理连续地通过增补最小的材料量构造作为数据组给出的形状或者外形定义(Gestaltdefinition)。
在本发明的上下文中，轧辊尤其理解成可旋转地容纳在轧机机架中的单元，此外，该单元包括用于进行轧制过程的工具表面。这种轧辊能够以适宜的结构形式由轧辊轴和安装在轧辊轴上的、作为工具的轧辊体构成。轧辊体优选能构造成可替换的构件。尤其优选地，能通过将轧辊体缩紧到轧辊轴上实现与轧辊轴的连接。
在本发明的第一实施方式中规定，间接地进行添加式制造，其中，轧机机架至少部分地、优选地完全地构造成铸件，并且直接通过添加式制造制成轧机机架的铸模。通过该过程，可将传统的、可良好控制的、用于实现高的材料强度的铸造方法与造型的扩展灵活性相结合。优选的铸造材料是钢或铸铁。尤其优选地，在此使用铸铁。
在本发明的另一实施方式中规定，轧机机架至少部分地、优选地完全直接通过添加式制造构成。这允许最大的造型灵活性，其中，在所使用的材料方面，必须存在与添加式方法的相应的兼容性。
尤其是能够实现，在相同的轧机机架上组合以上阐释的方法、即直接的和间接的添加式制造。
根据要求，在强度和/或重量方面不太关键的轧机机架的部分可由传统的构件、尤其是例如板材的标准半成品构成。
一般来说有利地，本发明涉及一种由以铁为基础的材料制成的轧机机架，该轧机机架具有大于0.5吨的总质量。
一般来说有利地规定，轧机机架是在轧制过程的进程中能可驱动地运动的单元。特别优选地，在此可以是周期式冷轧管机机架。
对于这种可动的轧机机架来说，轧制过程的可实现的速度首先与轧机机架的质量和强度相关，从而根据本发明的优化的轧机机架允许生产率的提高。尤其是能够通过根据本发明对周期式冷轧管机机架的优化，在周期冷轧管时，实现大于10％、尤其是大于15％的往复次数提高，其中，在给定的轧制力下，与传统的轧机机架相比，轧机机架的质量减小了大于10％。
在一种优选的改进方案中，在此规定，在轧机机架上容纳至少一个用于使轧机机架运动的曲轴销，其中，曲轴销特别优选地并非借助于添加式制造构成。这允许曲轴销的尤其是可加载的设计方案或者同样作为可替换的磨损件的设计方案。但是，在一种备选的实施方式中，曲轴销同样可借助于添加式制造构成。
在一种通常有利的实施方式中规定，轧机机架包括两个机架侧，其中，轧辊在机架侧之间伸延并且支承在机架侧中。在此特别优选地，机架侧通过横梁材料一致地一体地相互连接，其中，横梁与机架侧一起借助于添加式制造制成。这允许在低重量时轧机机架的特别高的刚性。
一般来说优选地规定，在质量和/或强度方面，在使用有限元方法的情况下借助于计算机优化措施优化轧机机架的形状。这允许理想地与添加式制造相结合。
此外，本发明的目的通过用于改善现有的轧制设备的方法实现，该方法包括以下步骤：
a.接收现有的轧机机架的框架参数；
b.在遵守在步骤a中接收的框架参数的情况下，设计在至少一个性能、优选地在质量和/或强度方面最优的轧机机架；
c.优选地根据以上权利要求中任一项所述地借助于添加式制造制成新的轧机机架；
d.由新的轧机机架替换现有的轧机机架。
以这种方式，能够使现有的周期式冷轧管机在其功率方面得到提高。通过相应地优化，新的轧机机架比现有轧机机架更轻和/或更坚固，从而在替换轧机机架之后，例如可实现更高的往复频率。这允许以相对低的成本改善现有设备的生产率。
附图说明
接下来描述本发明的优选的实施例并且根据附图进行详细阐述。
图1示出了根据现有技术的具有安装好的轧辊的周期式冷轧管机机架的空间视图；
图2示出了可替代图1所示的轧机机架的根据本发明的周期式冷轧管机机架的空间视图；
图3示出了图2所示的轧机机架的另一空间视图；
图4示出了从一侧看向图2所示的轧机机架的视图；
图5示出了图2所示的轧机机架的另一空间视图。
具体实施方式
在图1中示出的、已知的周期式冷轧管设备的轧机机架包括两个机架侧1'、2'，这两个机架侧通过多个独立的连接螺栓3装配成一个机架。轧机机架能以可整体驱动的方式运动，其中，在下部的区域中设置用于可动地支承在静态的轨道系统(未示出)上的保持元件。为了驱动轧机机架，驱动单元(未示出)的连杆作用在轴承5上。该轴承5容纳在曲轴销6上，曲轴销自身固定在机架侧1'、2'中的容纳部6a中。通过连杆使轧机机架以确定的往复频率交替地平移运动。
在机架侧1'、2'中容纳或者支承有至少两个轧辊7、8。两个轧辊7、8的旋转通过齿轮9和位置固定的齿条(未示出)与轧机机架的平移运动相耦联。
管状的工件(未示出)穿过轧辊7、8之间并且越过芯轴(未示出)。通过轧机机架的、与工件的相应的引导相结合的交替运动，以已知的方式根据周期冷轧制方法进行变形。在此，通过轧机机架1'、2'、3支持在轧辊7、8之间出现的轧制力。
在该实施例中，已知的轧机机架1'、2'、3(没有轧辊和其它安装件)具有约890kg的质量。以每分钟200次往复的最大往复频率进行交替的运动。
图2至5示出了由铸铁制成的、根据本发明的轧机机架10。为了在给定的强度下使机架的质量最小化，在计算机上借助于有限元方法优化该轧机机架10的形状。
优化的出发点是用于已知的轧机机架1'、2'、3的尺寸和最小强度的已知的框架数据。于是，借助于有限元方法优化机架的形状。在优化时的标准是，原则上机架应是可铸造的，在制造铸模时关于底切部等方面创造几乎完全的设计自由度。
作为预设值，将可实现的往复频率提高到每分钟250次往复。这需要尤其是在曲轴销6周围区域的加强的设计方案。
于是，通过间接地添加式制造，制造根据图2至图5规划的机架。在此，通过添加式制造通过用于3D打印的设备制造该铸模。于是，借助于该添加式地制造的铸模铸造轧机机架10。在此，将铸铁用作铸造材料。
尽管提高到每分钟250次往复的往复频率，以该方式制造的轧机机架10具有约800kg的质量和提高的强度。
根据用于改善现有轧制设备的、根据本发明的方法，通过新的机架10替代现有的且处于运行中的轧制设备的现有的、在图1中示出的机架1、2、3。由于减小的机架质量，这通常允许提高轧制设备的往复频率，而驱动装置不必进行较大的改变。
在添加式制造的轧机机架10中，曲轴销6也设置成独立的构件，这些构件固定在容纳部6a中。该曲轴销及其容纳部6a属于轧机机架的机械上要求最高的部位。在具有多个倒圆的区域的轧机机架10的仿生的造型中得到通过有限元方法获得的造型。在此，尤其是相对加强关键的部位，比如像在曲轴销6的容纳部6a周围的区域。在不太关键的区域中，能够将机架材料相对减薄并节省机架材料。
与传统的轧机机架1'、2'、3'不同地，根据本发明的轧机机架10的机架侧1、2借助于材料一致地一件式地构造的横梁11相连接。横梁11与机架侧1、2一起通过(间接的)添加式制造或通过铸造过程制成。
在此，轧辊7、8理解成可旋转地容纳在轧机机架10中的单元，该单元由轧辊轴和安装在轧辊轴上的轧辊体(未示出)构成。用于进行轧制过程的工具表面由作为工具的轧辊体形成。轧辊体构造成可替换的构件。在此通过将轧辊体缩紧到轧辊轴上实现与轧辊轴的连接。如果使轧辊体与轧辊轴松脱开，可侧向地从轧机机架10中取出轧辊轴。由此，不需要将机架侧1、2分离。
可理解的是，以上描述的轧机机架也可通过直接的添加式制造制成。对于规划的造型来说，相应地考虑添加式地接合在一起的机架材料的性能。
附图标记列表
1' 现有技术的第一机架侧
1 根据本发明的第一机架侧
2' 现有技术的第二机架侧
2 根据本发明的第二机架侧
3 连接螺栓
4 保持元件
5 用于驱动单元的轴承
6 曲轴销
6a 用于曲轴销的容纳部
7 第一轧辊
8 第二轧辊
9 用于轧辊驱动装置的齿轮
10 添加式制造的轧机机架
11 材料一致的一体的横梁

Claims (10)

1.一种轧机机架(10)，其中，至少两个用于使工件变形的轧辊(7、8)容纳在机架中，并且其中，通过所述轧机机架(10)支持在变形时作用的轧制力，其特征在于，借助于添加式制造制成所述轧机机架(10)。
2.根据权利要求1所述的轧机机架(10)，其特征在于，间接地进行所述添加式制造，其中，所述轧机机架(10)至少部分地、尤其是完全地构造成铸件，并且直接通过添加式制造制成轧机机架(10)的铸模。
3.根据权利要求1所述的轧机机架(10)，其特征在于，所述轧机机架(10)至少部分地、尤其是完全地直接通过添加式制造构成。
4.根据上述权利要求中任一项所述的轧机机架(10)，其特征在于，所述轧机机架(10)构造成在轧制过程的进程中能可驱动地运动的单元。
5.根据权利要求4所述的轧机机架，其特征在于，所述轧机机架(10)是周期式冷轧管机机架。
6.根据权利要求5所述的轧机机架，其特征在于，在所述轧机机架(10)上容纳至少一个用于使所述轧机机架(10)运动的曲轴销(6)，其中，尤其是所述曲轴销(6)并非借助于添加式制造构成。
7.根据上述权利要求中任一项所述的轧机机架，其特征在于，所述轧机机架(10)包括两个机架侧(1、2)，其中，所述轧辊(7、8)在所述机架侧(1、2)之间伸延并且支承在所述机架侧(1、2)中。
8.根据权利要求7所述的轧机机架(10)，其特征在于，所述机架侧(1、2)通过横梁(11)材料一致地一体地相互连接，其中，所述横梁(11)与所述机架侧(1、2)一起借助于添加式制造制成。
9.根据上述权利要求中任一项所述的轧机机架(10)，其特征在于，在质量和/或强度方面，在使用有限元方法的情况下借助于计算机优化措施优化所述轧机机架的形状。
10.一种用于改善现有的轧制设备的方法，所述方法包括以下步骤：
a.接收现有的轧机机架(1、2、3)的框架参数；
b.在遵守在所述步骤a中接收的框架参数的情况下，设计在至少一个性能、优选地在质量和/或强度方面最优的轧机机架(10)；
c.尤其是根据以上权利要求中任一项所述地借助于添加式制造制成新的轧机机架(10)；
d.由所述新的轧机机架(10)替换现有的轧机机架(1、2、3)。
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