CN1486225A - 校准多辊矫直机的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种尺寸适合安置在矫直机的上辊组与下辊组之间的金属测量板(5)具有用来使它在矫直方向上相对辊定位的定位装置(60，61，62)和用来在夹紧在矫直机上时测量该测量板的弹性变形的应变片(51)，所述应变片被如此固定在测量板上，即它们形成几横行应变片(51－56)，每行应变片被垂直布置成与这些辊中一个排成一线并且是在与这个辊相对的测量板面上。

Description

校准多辊矫直机的装置和方法

技术领域

本发明涉及校准多辊矫直机的装置和方法。

背景技术

多辊矫直机被用作矫直钢板的精加工工具。借助多辊矫直机进行矫直尤其是拉伸矫直的基本原理是，使待矫直的钢板或带钢在两列相互搭叠的平行辊之间经过，搭叠程度在钢板前进方向上减小。当在辊之间经过时，它先在一个方向然后在另一个方向上交替弯曲变形。弯曲幅度从矫直机的入口到出口减小，从而钢带遇到一连串的交变应力，所述交变应力适于消除或至少显著减小会造成平坦度缺陷的内应力。变形程度的逐步减小使得在矫直机出口处获得尽可能平整的带钢成为可能。在拉伸矫直机中，钢带被“S形”传动单元驱动地在开卷机与卷取机之间穿过矫直机，所述传动单元使钢带运动并且也拉伸钢带。

板带钢用户在平坦度和内应力方面提出的更严格的允许公差意味着要找寻在实施预调情况下控制矫直机工作的最佳可行方式以及对设备的以下机械性能的可能最好的理解，即游隙、间隙、弹跳值、调整参数等。

为了更好地理解与获得矫直机行为控制的理想改善有关的问题，将参照图1-图5来提醒读者一台多辊矫直机的主要部件。

图1示意性示出这样一台矫直机，它包括一组下辊11和一组上辊12，它们分别由一下横梁13和一上横梁14支承。金属带10在两个马达驱动的传动单元31、32和在箭头F方向上被布置成“S形”的拉伸滚筒之间穿过矫直机。这些辊在带材运行方向上都在顶部到底部之间相互平行并且错开，从而它们可以或多或少地相互搭叠。如可以清楚看到的那样，在矫直机入口区内，因在高度搭叠的入口辊11a、12a、11b等之间经受交替弯曲，所以带钢变形较大，然而在出口区内，因为出口辊11m、12m、11n只略微或根本没有搭叠，所以变形非常小。

图2所示图形也示意示出了一个调整矫直机以便调整辊搭叠状况的装置的一个例子。在纵向上，上横梁14在每一侧通过调整组件16a、16b、16c、16d被固定到一上框架15上，所述调整组件例如由带有锥齿轮的螺母构成，两个组件16a、16b被安置在矫直机入口附近，而另两个组件16c、16d分别安置在出口附近。这两个入口调整组件16a、16b通过一个传动轴17a和一个联轴器18a相连并且一起被一入口侧马达19a驱动。同样，两个出口调整组件16c、16d通过一个传动轴17b和一个联轴器18b相互连接并且一起被一出口侧马达19b驱动。

联轴器18a、18b被用来临时分开相连的调整组件，以便能够调节出横向平行度或上下辊之间的“错位”，并且在矫直机的入口和出口侧都利用了联轴器的上述功能。接着，借助同时且以相同方式在矫直机的出、入口处驱动调整组件的马达来调整矫直机辊的搭叠状况。

只在对矫直机进行主要干预的情况下，才实施平行度或错位的调整。更频繁地实施矫直机校准，以便重新调整辊搭叠状况或根据待矫直金属带性能来修正它们。

图3也示意性地以俯视图表示矫直机，从而示出了用于调整辊弯曲度或辊凸度的装置。这是因为，在矫直期间内，施加到带上的弯曲力反作用地导致矫直辊变形。为了补偿这种变形并且防止它又造成带材几何形状缺陷，事实上，矫直辊由支承辊来支承，而支承辊由压紧辊支承。该组件被安装在一个所谓盒的框架内，该盒被放在一组锥形楔或操作机构上或安置在底座上，它们是独立的并且高度可调，这些支承部件分布在矫直机宽度范围内。在图3所示的例子中，在矫直机宽度范围内放置了11行压紧辊21。借助可调整的锥形楔22，可以调整压紧辊的垂直位置，每个锥形楔在所有位于与带材运行方向平行的同一直线上的且遍及矫直机整个长度的压紧辊之下发挥作用。因此，矫直辊形状取决于压紧辊的垂直位置。

图5表示一个可调式压紧辊系的例子。在此例子中，借助锥形楔23，可以调整压紧辊高度，锥形楔23安置在支承辊与一个刚性底架15’之间并且一个可以在另一个之上滑动。由一个缸24实现了锥形楔的相对位移，并且例如可通过一个位置传感器25来测量该相对位移。

例如，在图3的情况下，这样的系统有三个在每一侧靠近变形最大的辊端的压紧辊22a、22b、22c和22i、22j、22k。在中心部位上，没有必要使用这种可调式压紧辊。如图4非常夸大地示出的那样，通过在辊下施加一个或大或小的垂直力，压紧辊使得矫直辊在空闲和甚至工作的情况下变形成为可能，从而在矫直期间内，它们的截面形状适合校正在待矫直带上观察到的缺陷。

为实现矫直机的整体调整，因而，存在着：

-矫直机平行度或错位的调整，也就是说，主要是上下辊之间平行度的调整，在分开联轴器18a、18b之后，通过对用于调节上横梁位置的螺杆施加力来实现这种调整，这种调整在左右侧的调节螺杆之间是独立进行的；

-在矫直机入口和出口处的辊搭叠状况的调整，通常，通过测量用于调整上横梁位置的螺杆的旋转角度或通过在矫直机入口与出口处的横梁之间的位移传感器来监测搭叠程度；

-如上所述，借助操作机构的辊凸度调节，根据借助传感器25的测量结果来决定各压紧辊的值；

-由“S形”拉紧装置产生的带材张力，通过张力计或卷轴马达的电气参数来测定张力值；

-在矫直期间内产生的并且通过在入口张紧辊和出口张紧辊之间的速差而测定的延伸率。

此外，矫直质量所依赖的带材通路的精确几何形状本身取决于在带材经过时产生的力以及带材变形，所述力和变形造成机器变形，被称为弹跳(挠曲或拱起，法语的cedage)。

为了能够有效地控制矫直，需要尽可能精确地知道在矫直期间内的矫直辊实际位置和它们的几何形状的永久性。因此，需要能够根据可能对辊产生影响的所有其它参数即赋予不同操作机构的设定值以及可以改变辊的几何形状和实际位置的所产生的力来确定辊的几何形状和实际位置是怎样的。

为了能够在彻底了解了情况的条件下根据待矫直带材的性能来调节矫直机并且为了能够设定操作机构且尤其是用于调整搭叠状况的马达，因此，需要校准或设定矫直机，也就是说，需要确定适于获得预期矫直效果的矫直机基本调整条件。

能够建立由可用操作机构控制的调节值与在操作期间内的矫直路径几何形状变化之间的关系也是很理想的，换言之，能够知道矫直机弹跳值并且在搭叠调整马达的调整中把它考虑进去也是很理想的，从而就好象能够预先补偿将在实际工作中遇到的弹跳。

目前，通常在无负荷的情况下借助磨光钢垫片，或在有负荷的情况下借助金属垫圈和铅条来实现多辊矫直机的校准，所述垫圈或铅条在矫直机横梁之间滑动，然后，这些横梁以平行的方式接近，直到在两组上下辊之间获得一条精确的缝隙，该缝隙由放置在两组辊之间的如8mm厚磨光钢垫片来限定。因此，矫直机被安置在矫直工作情况下，这种情况适于补偿不可避免的机械间隙，并使矫直机处于由铅垫片压缩状况确定的应力状态下。然后，标注出在此状态下的矫直机拉紧螺杆的位置，然后，所述位置作为基准点，通过使所述调整螺杆进入对应辊的所需工作位置的位置并且根据把螺杆位移与辊的对应位移联系起来的关系，相对该基准点地调整后续工作位置。也可以使用此方法来调整平行度或校正错位，甚至可以对压紧辊施加作用力，以适应于辊弯曲度或凸度，但这只是近似的。

在上述校准过程中，横梁所受的实际力由于铅垫片压缩而仍然是不知道的，因此，该实际力不可靠地代表了在实际工作期间内遇到的力。

尤其通过实验观察，已知的方法在矫直薄带时造成过矫直。

结果，不能令人满意地控制残余弯曲和凸度。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题。本发明的目的尤其是允许通过实施在负荷下的校准来更精确地确定多辊矫直机的性能，这种校准可以重现并且是在已知力的情况下。本发明的目的也是在不同负荷下确定矫直机的所有弹跳值，以便能够使这些值合并到调整模型中。本发明的目的也是更精确地确定压紧辊调整的影响，以便能够使压紧辊调整精细化并且能够校正矫直辊的横向弹跳，从而最终获得更好的矫直带平坦度。

本发明的目的也是校正矫直机的错位及其“倾斜”。本发明的目的也是使得研究多辊矫直机的提供精确且可重复的并对应于标准矫直负荷情况的调整条件的能力成为可能。

鉴于这些目的，本发明的主题是一种校准多辊矫直机以便矫直金属带的装置，它包括一组下辊和一组上辊，它们大致平行地并且垂直于待矫直带材所移动的矫直方向地排列。

根据本发明，该装置的特征在于，它包括一块金属测量板，尤其是一具有高屈服强度的且其尺寸适于放置在上辊组与下辊组之间的测量板，它大致遍及整个辊长度上，该测量板具有用于在矫直方向上相对辊定位的定位装置以及用于测量该板的弹性变形的应变片，所述应变片被如此固定到该板上，即它们形成几横行应变片，每行应变片被垂直布置成与这些辊中的一个辊排成一线并且是在与这个辊相对的测量板面上。

本发明的主题也是一种使用本发明装置来校准多辊矫直机的方法，其中测量板安置在矫直机内并且由定位装置来如此定位，即每行应变片被垂直布置成与一个辊排成一线，并且使这两组辊相互靠近，以便对测量板施加一个夹紧力，借助所述应变片来测量与每个辊排成一线的测量板所受到的变形，以便由此推断出由这些与每个应变片排成一线的辊所施加的夹紧力以及辊之间的实际夹紧程度，其中所述的每个辊被垂直布置成与一些应变片排成一线，

通过使用这些被垂直布置成与辊排成一线的应变片，可以测量由支承在测量板上的多个辊造成的测量板表面弯曲变形并可以在知道测量板机械性能的前提下由此推断出每个应变片所承受的力的大小。因此，从在辊之间限定出的矫直路径的几何形状的观点出发，根据这些测量，可以精确地掌握矫直机特性。

首先，该测量板最好具有至少一行被垂直布置成与在矫直机入口附近的一些辊中的一个辊排成一线的应变片以及至少一行被垂直布置成与出口辊中的一个排成一线的应变片。因此，可以确定矫直机上的入口夹紧力和出口夹紧力，并且例如进而将用于控制上横梁位置的马达设定在一个对应于在入口和出口侧相等夹紧作用的位置上，从而随后能够确定入口与出口之间的实际夹紧力差并进而确定在入口辊与出口辊之间的不同搭叠状况。要注意的是，应变片没有被放置成与第一上辊或下辊或与最后的上辊或下辊排成一线，所以只与刚好基本上垂直受力的辊排成一线地实施测量。

同样优选的是，一行应变片包括至少一个位于中心线上的应变片以及一个在每一侧靠近矫直机边缘的应变片，这样一来，就可以确定并因而在必要时可以修正在矫直机两侧之间的夹紧作用差异。结合上述测量，就可以探测并进而也修正矫直机错位。

同样优选的是，一行应变片包括一个中心应变片和几个被分别垂直布置成与矫直机的每个压紧辊排成一线的侧应变片。因此，从在辊之间限定出的矫直路径的几何形状且尤其是此路经的横向剖面形状的角度出发，可以进一步地改善对矫直机特性的精确掌握情况，其中该路径的横向剖面形状由接触测量板的多个辊的母线形状来限定。

然后，例如通过调整矫直机压紧辊，就可以对压紧辊施加作用，以便校正辊之间平行度差异，从而由用于同一辊的每个应变片所测得的变形是相等的并且有预定值，这样眼一来，在前后两个辊即一个上辊和一个下辊之间的缝隙在矫直路径的整个宽度上都不变，或者对应于适合校正待矫直钢板的特殊缺陷的预定值。

刚才描述的内容实质上涉及与矫直路径几何形状有关的特性，一旦矫直机的各部件被安放在对应于工作条件的状况下，尤其是处于一个能够克服这些辊及其支座以及调节控制件的各游隙量的负荷下时，就可以最全面地掌握矫直机的几何形状。

因此，通过确定夹紧控制装置的在不同测量位置上的总夹紧力并由此推断出矫直机弹跳曲线，本发明可以评定处于负荷下的矫直机性能，然后，例如根据待矫直带材的尺寸特征和机械特性并且根据校正带材已知缺陷所需的辊搭叠程度，可以在工作前的预调节时考虑矫直机性能。为了区别矫直机各立柱的特定弹跳，或者为了允许在负荷变化时能单独监测压紧辊行为，也可以确定更局部化的夹紧力波动，而不是考虑根据由所有应变片进行的所有测量而确定的总夹紧力。

应该注意的是，如本发明所述的测量板通常为具有如1000MPa高屈服强度和约0.7mm厚度的钢板，在任何情况下，测量板厚度远远大于待矫直带材厚度，这种带材厚度例如通常为0.1mm-0.2mm。

为确定板的特性，也需要考虑下列要考虑的事项：

-测量板不必承受塑性变形，这种塑性变形尤其可能是由于太深的辊搭叠而引起的。太深的辊搭叠可能冒着使测量应变片过度变形的危险；

-如此确定板厚，即通过弹性弯曲来施加通常由矫直机承受的矫直力；

-另外，如此确定板的最大厚度，即要避免不得不降低测量灵敏度；以及

-当板必须施加通常最大的矫直力时，根据厚度并防止塑性流动地确定板的屈服强度。

为实现可靠且可重现的测量，对测量应变片最重要的是，测量应变片要精确地位于出现最大相对变形的位置上，就是说，在因施加夹紧力而产生的波峰处。为此，定位装置包括至少两组分别靠近板每侧边缘地并且尽可能彼此远离地被垂直布置成与同一辊排成一线的定位应变片，以允许精确地确定测量板在矫直方向上相对该辊的位置和进而所有测量应变片行相对它们各自的辊的相对位置。

为了精确调整板的位置，板在沿矫直方向横向的一边缘上具有如此放置的可调的支承止挡，即所述止挡在矫直机端辊之一即入口辊或出口辊的辊轴线高度上抵靠在该辊上。通过作用于这些例如可以借助螺旋千分尺进行微调的止挡，板的位置得到调节，从而定位应变片指示出它们相对辊而正好被对中。为了便于这种定位并且为了提高它的精度，定位应变片最好是名为“菊花链”的已知类型的应变片，所述的“菊花链”通常成在整个约立即长度上连成一线的一组五个应变片的形式。每个菊花链被精确粘接在板的与矫直辊相对的那一面上，从而，菊花链的中心应变片的轴线完全与所述辊的轴线垂直对准。

通过观察由菊花链每个应变片输出的信号来实现板的定位，直到一方面与在中心应变片各侧的应变片相关地获得对称性为止，而另一方面，直到中心应变片检测到最大值，该最大值表示中心应变片刚好垂直对准辊轴线，在这个状态下，板的弯曲最明显。

从以下对本发明装置及其工作的描述中，将了解到本发明的其它特征和优势。

附图说明

现在，参考附图，其中：

图1-图5表示多辊矫直机的原理和构造，这些图已评论过了；

图6是本发明测量板的局部视图；

图7表示该板根据本发明的在矫直机中的定位状况；

图8是举例表示用测量板确定的弹跳曲线的一图形；

图9表示处于负荷下的矫直机入口处的辊的剖面，它尤其示出了压紧辊调整是如何影响剖面的。

具体实施方式

图6所示的且为多辊矫直机的一个特殊类型而制造的所例举的测量板5通常是厚0.7mm的、在矫直方向测量为500mm而在横向上测量为1m的有高屈服强度的钢板。它载有几行以下列方式连接到钢板表面上的应变片50：

第一行应变片51位于顶面上并与第二下辊11b排成一线地垂直定位，如在图7中看到的那样；第二行应变片52按相似方式与倒数第二个下辊排成一线地垂直放置；第三行应变片53最好与辊组中的一中心辊排成一线地放置。

这些行中的每一行都有7个应变片，如在第一行中的分别与压紧辊22a、22b、22c、22f、22i、22j、22k排成一线地垂直放置的应变片51a、51b、51c、51f、51i、51j、51k。

其它行应变片安放在板5底面上，如一行应变片54与第二上辊12b排成一线地垂直放置，一行应变片55与倒数第二个上辊排成一线地垂直放置以及一行应变片56最好与上辊组中的一中心辊排成一线地垂直放置。这些行中的每一行都有如3个分别与压紧辊22b、22f和22j排成一线地垂直放置的应变片。另外，本身类型已知的定位应变片61、62排成行地安置在应变片行54上并靠近板边缘，它们由在矫直方向上排成一排的5个应变片构成的菊花链组成，其中心应变片精确地位于直线54上。

板5也有两个可调整的止挡60，每个止挡有一个被固定到板5上的固定件63和一个如可通过一个螺旋千分尺相对固定件进行调整的移动件64，移动件端部被定位成能够抵靠在第一下辊上，如图7所示。

为进行测量，板5安放在一些上、下辊之间并且通过启动马达19a、19b来启动夹紧。由定位应变片61、62的显示值使得检查应变片行54是否被正确垂直定位成与辊12b排成一线并且在必要时使用可调止挡60且精度为0.1mm级地修正其位置成为可能。测量的第一步对保证应变片行与辊之间的完美平行度以及在经过对应辊的轴线的垂直平面内精确定位每行应变片很关键。

然后，借助不同的应变片可以进行夹紧度测量。

通过改变夹紧度，整个测量或根据在板上的全部或一些应变片汇总的测量使得例如确定由横梁承受的力和矫直机弹跳成为可能。图8举例示出了一在矫直机出口侧的立柱的弹跳曲线，这是通过使用如本发明所述的测量板而获得的，所述弹跳以mm为单位地描绘在x轴上，辊夹紧力以daN为单位地绘制在y轴上。

然后，这种弹跳曲线可以被合并到矫直机调整参数中。

通过观察由每个应变片分别给出的值，可以确定出对应于一行应变片而设置的每个辊的负荷分布状况。图9中的曲线示出了如矫直机入口辊的截面形状。曲线71对应于压紧辊的0设定；曲线72对应于-0.05mm设定；曲线73对应于-0.1mm设定。线上的每个点对应于一个测量应变片并且y轴所示值代表作用于板的辊夹紧力，这由所进行的测量来确定。这些用本发明测量板进行的测量允许普通调整条件生效，即，根据试验，进行-0.1mm的压紧辊设定，以便获得好得多的平坦度。因此，根据本发明进行的测量使得获得实际施加于矫直机中的沿横向的夹紧力的良好图形成为可能。它们也可以使压紧辊调节精细化，以便获得更好的平坦度。

本发明不局限于上面只是举例描述的测量板的实施例。尤其是，根据矫直机中的辊数量、压紧辊数量和所希望的测量条件，可以改变应变片行数、排列以及每行应变片数。另外，可以用同样适于尽可能精确地使测量应变片行垂直地与一些辊排成一线的等同装置来代替可调的止挡。

也应该注意的是，尽管根据推理地设想到用具有最大矫直宽度的测量板来表示出用于这种最大矫直宽度的矫直机的特征，但也可以使用其尺寸与矫直机表征产品的尺寸一样的测量板来表示用于加工与最大尺寸不同的给定钢板尺寸的矫直机的特征。然后，最好如此放置该板，即它在矫直机中纵向对中。随后，矫直机的这种表征可被随后用来调整矫直机，甚至是在矫直较小尺寸的钢板的情况下。

Claims (10)

1、校准多辊矫直机以便矫直金属带的装置，它包括一组下辊和一组上辊，这些辊大概平行地并且垂直于待矫直带材所移动的矫直方向地布置，其特征在于，该装置包括一个金属测量板(5)，所述测量板的尺寸适于被放置在该上辊组与该下辊组之间并且大致遍及这些辊的整个长度范围，该测量板具有用来使它在矫直方向上相对这些辊定位的定位装置(61，62；63，64)以及用于测量该测量板的弹性变形的应变片(50)，这些应变片被如此固定在该测量板上，即它们形成几横行的应变片(51-56)，每行应变片被垂直布置成与这些辊中的一个辊排成一线并且是在与这个辊相对的该测量板面上。

2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，该测量板(5)具有至少一行被垂直布置成与在该矫直机入口附近的一些辊中的一个排成一线的应变片(51)以及一行被垂直布置成与靠近出口一些辊中的一个排成一线的应变片(52)。

3、如权利要求1所述的装置，其特征在于，一行应变片具有至少一个位于中心线上的应变片(51f)和一个在每一侧朝向该矫直机的边缘的应变片(51a，51b，51c，51i，51j，51k)。

4、如权利要求3所述的装置，其特征在于，一行应变片具有一个中心应变片(51f)和几个分别被垂直布置成与该矫直机的各压紧辊(22a，22b，...22k)排成一线的侧应变片(51a，51b，51c，51i，51j，51k)。

5、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述定位装置包括至少两组分别朝向该测量板的侧边缘地被垂直布置成与同一辊排成一线的定位应变片(61，62)，以便允许精确确定该测量板在矫直方向上相对该辊的位置。

6、如权利要求1或5所述的装置，其特征在于，所述测量板在沿矫直方向横向的一侧上具有可调的支承止挡(60)，所述支承止挡被安置成支承在该矫直机的端辊之一即入口辊或出口辊上并且与该辊的轴线对齐。

7、使用如先前权利要求之一所述的装置来校准多辊矫直机的方法，其特征在于，该测量板(5)被安置在该矫直机中并由定位装置(60，61，62)如此进行定位，即每行应变片被垂直布置成与一个辊排成一线，通过夹紧控制装置使这两组辊彼此靠近，以便对该测量板施加一个夹紧力，借助所述应变片来测量与每个辊排成一线的该测量板所遇到的变形，以便由此推导出由这些与各应变片排成一线的辊所施加的夹紧力，其中该辊被垂直布置成与一些应变片排成一线。

8、如权利要求7所述的校准多辊矫直机的方法，其特征在于，使用了如权利要求6所述的装置并且借助可调止挡(60)来调整测量板(5)的位置，从而这些定位传感器被安置成可以与该辊精确地垂直对准。

9、如权利要求7所述的校准多辊矫直机的方法，其特征在于，确定该夹紧控制装置的在不同测量位置上的总夹紧力并且由此推断出该矫直机的弹跳曲线。

10、如权利要求7所述的校准多辊矫直机的方法，其特征在于，如此调整该矫直机的压紧辊(22a-22k)，即由用于同一辊的每个应变片所测得的变形是相等的并且具有预定值。

Images