CN1555297A - 用于生产轧制板带的轧机 - Google Patents

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CN1555297A CNA028179536A CN02817953A CN1555297A CN 1555297 A CN1555297 A CN 1555297A CN A028179536 A CNA028179536 A CN A028179536A CN 02817953 A CN02817953 A CN 02817953A CN 1555297 A CN1555297 A CN 1555297A
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�����������ֶ�
阿洛伊斯·赛林尔
���˹���Ѷ���
安德烈娅斯·迈尔霍费尔
亚历山大·凯因
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Abstract

提供一种用于生产轧制板带的轧机，其设置有能相对彼此轴向位移的轧辊，并具有遍布整个有效辊身长度的曲线轮廓，并在空载状态下，在轧辊的特定相对轴向位置互补，理想的是，整个辊身有效长度上，辊隙厚度轮廓以如下方式随相对彼此设置有轧辊辊形的轧辊的轴向位移变化：能够获得平面的、没有起伏的板带。这通过以下方式实现：成对轧辊的轧辊的辊形轮廓由三角函数形成，轧辊间隙也根据辊形轮廓和轧辊在轴向位移区域中的轧辊位置由三角函数形成。

Description

用于生产轧制板带的轧机
技术领域
本发明涉及用于生产轧制板带的轧机，其中工作辊支撑在支撑辊或支撑辊和中间辊上，工作辊和/或支撑辊和/或中间辊设置成使得它们能够在轧机中相对彼此轴向移动，这些成对轧辊中至少有一对的每个轧辊都具有遍布整个有效辊长的曲线轮廓，而且这两个辊形在无载荷的状态下在轧辊对的轧辊的特定相对轴向位置上互补。
背景技术
为生产具有预定横截面轮廓的平面轧制板带，需要设定辊形控制措施，例如采用轧辊弯曲装置，通过该装置可以一种特定选定的模式控制施加到板带上的轧制力和板带整个宽度上出口厚度的分布。
EP-B 0049789已经公开一种类属类型轧机，其中辊隙的形成、因此轧制板带的表面轮廓都受形成有曲线轮廓的轧辊的专门控制。成对轧辊的两个相互作用的轧辊具有相同的形式，并安装在180°的相对位置上，且在特定轴向位移位置中互补。轧辊的这种特定拱形(camber)使其能够补偿轧辊辊身在载荷下的抛物线弯曲，这种弯曲取决于相应的载荷条件，因此不需要在载荷条件显著变化时更换轧辊，其中载荷条件显著变化在轧辊辊身具有抛物线拱形的情况中经常出现。在EP-B294544中指出，主要取决于二次分量的抛物线弯曲可通过具有上述辊形的可轴向移动的轧辊补偿，但是边缘区域或四分之一区域中过度的拉伸会导致边缘区域或四分之一区域中的起伏。尽管这些缺陷可通过附加的轧辊弯曲装置、与区域冷却(zone cooling)适当地组合而克服，但是会导致这种辊形的轧辊的优势丧失。
根据EP-B 294544，为避免在轧制板带的边缘或四分之一区域上形成起伏，提出这样一种方案：轧辊在轴向位移位置互补的辊形由五次曲线形成，相应的曲线以这样的方式设置在轧辊上：在中间轧辊位置，它们在位于中心每侧的线性区域中分别具有最大和最小曲线斜率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于轧机的更有利的技术方案，其中辊隙的形式，即有效轧辊长度上的辊隙的厚度轮廓可通过轧辊的轴向位移改变，轧辊上设置有相互之间有如下关系的辊形：能够获得平面的、没有起伏的、满足最高质量要求的板带。
根据本发明的目的的实现是通过将成对轧辊的轧辊辊形轮廓形成为三角函数形式，并且辊隙间隙也根据辊形轮廓和轧辊在轴向位移区域中的位置由三角函数形成。
实验证明如果辊形的三角函数由正弦形成并且辊隙轮廓由从所述正弦函数导出的余弦函数形成，可获得很好的效果。在这种情况下，辊形遵从以下通式
Figure A0281795300061
其中
R是轧辊半径
x是相对于轧辊中心的轴向位置(＝距离轧辊中心的位置)
R0是轧辊半径偏移量(＝辊形变形点处的轧辊半径)
A是辊形系数
是辊形角
c是辊形位移
LREF是拱形参考长度
这种情况下，辊形轮廓遵从以下通式
Figure A0281795300071
其中
s是上辊距离中心位置的位移
G0是辊隙偏移量
并从两辊身的辊形公式中获得，包括其中一个轧辊距离中心位置的位移距离。
在这种情况中，辊形系数A由轴向位移区域和轧辊极限位置处相应的等效轧辊拱形决定。在这种情况下，等效拱形应理解为设置有余弦拱形的常规轧辊的拱形，其共同产生相同的空载辊隙轮廓。
辊形角与拱形参考长度的一半相关，通过改变辊形角，可在不改变轧辊等效拱形的情况下影响当前辊形和相应辊隙轮廓。由于辊形角的增加从而导致辊身直径在轧辊边缘区域和轧辊中心区域之间的区域减小，因此最终在四分之一区域中对于形成起伏非常关键的区域中出现较小的轧制变形，因此可获得有效地避免在四分之一区域形成起伏的效果。
如果辊形三角函数由相应于以下通式的倾斜正弦函数形成，则轧机可获得非常有利的构型
Figure A0281795300072
其中
B是倾斜系数
辊隙轮廓由以相应于以下通式的方式从所述正弦函数导出的余弦函数形成
其中
s是上辊距离中心位置的位移
G0是辊隙偏移量。
通过将线性元素B*(x+c)插入到辊形公式中，使得正弦函数倾斜，并且通过适当地选择系数(B)，可将沿辊形的直径差异降到最小。通过倾斜正弦函数而将沿辊身有效长度的直径差异降低到最小，同时还会使得轧制期间产生的传递到轧辊支撑轴承中的轴向力减小。在轧机除了设置有辊形的工作辊之外还配置有支撑辊的情况中，倾斜系数的优化会导致支撑辊上的最大局部接触压力的减小或者相邻轧辊上力更均匀地均匀分布。因此，倾斜系数(B)使得辊身上的辊形轮廓更光滑，并使得力的分布更均匀。因此，尽管将倾斜系数引入到辊身的辊形公式会有利地影响轧机的轧辊和轴承所承受的载荷，但是它不会对辊隙形状造成任何影响，这一点可以通过比较辊形轮廓基于正弦函数和倾斜正弦函数的两个辊隙公式看出。
对于G(x，s)，从上式中可看出，当上工作辊的位移相应于辊形位移c并且同时下工作辊具有相等且相反的位移(s＝-c)时，两辊形互补。在这种情况下，该位置可同时位于轴向位移的工作区域的内部和外部。
在给定轧辊辊形轮廓的拱形参考长度(LREF)的情况下，选择满足0°＜≤180°，优选50°＜≤80°的条件的辊形角()时，会获得曲线辊形的有利构型。这就确保从中心最大或最小值开始，辊隙在选择的位移方向上连续减小或增加到轧辊的边缘区域。在辊形角＞180°的情况中，拱形参考长度的边缘区域中的辊隙的恒定增加或减小会反向，因此会对轧制板带的质量造成不利影响。如过辊形角接近＝0值，则在抛物线辊隙轮廓中会产生对称趋势。
当每个轧辊的辊形的公式中的倾斜系数(B)选择成使得拱形参考长度或辊身长度中的辊形直径中的最大差异得到最小化时，可以将传递到轧辊支撑轴承的轴向力近似地最小化。
如果至少在某一部分内影响辊形的其它控制机构额外地设置于轧机上，并与工作辊和/或支撑辊和/或中间辊可操作地连接，例如工作辊冷却或区域冷却，可以有利地影响轧辊从而改善板带的质量。相应的效果还可通过可局部控制的轧辊弯曲装置或加热装置实现。
为确保连续监视并控制板带质量，可在轧机上安装外形或平坦度控制电路。这可通过以下措施实现，工作辊和/或支撑辊和/或中间辊通过分配给它们的位移装置连接到用于轮廓或平坦度控制的控制装置，并连接到用于检测进入或移出的板带的状态的必要的测量装置，以及其它操作机构，控制装置分配有计算单元，该单元使用数学模型，采用神经网络(如果需要)，来产生控制信号以便纠正工作辊和/或支撑辊和/或中间辊，以及(如果需要)其它操作机构，并且分配给工作辊和/或支撑辊和/或中间辊的操作元件和(如果需要)其它操作机构可用于根据控制信号移动这些轧辊。该测量装置用于取得板带特定数据，例如轮廓改变、应力条件、温度轮廓和轧制力。
附图说明
从对本发明非限制性实施例的描述中可以看出本发明进一步的有点和特征，在参考的附图中：
图1示出根据本发明的两辊轧机的示意图，
图2示出根据本发明具有支撑辊的四辊轧机的示意图，
图3示出根据本发明具有中间辊的六辊轧机的示意图，
图4示出在正弦函数基础上根据本发明的辊形，
图5示出在倾斜正弦函数基础上根据本发明的辊形，
图6示出辊形角的几何定义，
图7示出根据辊形角的空载辊隙轮廓，
图8示出根据轧辊位移的辊隙轮廓。
具体实施方式
可应用于本发明的各种类型的轧机示意地示出在图1到3中，其基本结构可从例如EP-B 0049798的现有技术中得知。
图1示出两辊轧机1，其具有立柱2和一对工作辊3、4，工作辊可转动地支撑在立柱2中的轧辊轴承中。调节装置7能够相对于穿过辊隙8的轧制板带9调节两工作辊3、4。两工作辊3、4以可轴向移动的方式通过辊颈10、11支撑在轧辊轴承5、6中，轧辊轴承同样包括位移装置12、13。两工作辊3、4的辊身14在其整个有效辊身长度上设置有曲线辊形15，辊形15在无载荷状态下在工作辊的特定相对轴向位置互补。这在工作辊3、4的轴向位移区域内或外是可能的。
图2示出另一具有工作辊3、4和支撑辊18、19的四辊轧机17的示意图。在该实施例中，支撑辊18、19设置有曲线辊形15，并以可轴向移动的方式支撑。同样，图3示出具有工作辊3、4，支撑辊18、19和中间辊21、22的六辊轧机20。在该实施例中，中间辊21、22设置有曲线辊形15，并以可轴向移动的方式支撑。在两辊轧机的情况中，辊形直接作用于轧制板带上，在图2和3所示的轧机中，由基本上是圆柱形的工作辊产生的辊隙轮廓的改变是通过设置有曲线辊形的支撑辊和中间辊实现的。
一对轧辊中轧辊的辊形轮廓由三角函数曲线形成，优选为正弦函数，尤其有利的优点可通过倾斜正弦函数生成的曲线形成，这些优点在于可将沿辊形的直径差降低到最小。图4示出在轧辊辊身长度为1540mm、辊形角为72°时，基于正弦函数的两辊轧机上下辊的辊身曲线轮廓。在工作辊位移为约±60mm的情况下，辊身长度上直径的显著差别已经很明显了。
相比较的，图5示出基于倾斜正弦函数的辊身上的弯曲辊形。辊身长度上直径的差别较小，并显示出上述的光滑效果。实验证明，通过形成这种轮廓，轧辊辊身能够获得平面的、没有起伏的满足最高要求的轧制板带。
优点在于非常清楚明显的输入变量和因此转换成其它轧机构型的易转换性。输入变量为拱形参考长度或辊身长度、位移区域、极限位移位置中的等效轧辊拱形和辊形角。
图6中，特定标准化辊隙轮廓的有效参数通过70°辊形角的例子示出。选择较大辊形角会使得在轧辊中心和轧辊边缘之间区域中辊身直径较小，从而使得轧制板带的厚度局部减小的程度较小，并最终在该区域的四分之一区域将波动的形成降到最低。辊形角对空载辊隙轮廓的影响在图7中示出，图7还清楚地示出四分之一区中直径的变化。
为使得设置有上述辊形的轧辊能够用于动态平坦度控制，辊隙轮廓必须由轧辊的位移位置决定并在位移区域中连续可变。这些条件在图8中示出，图8以举例的方式示出三个值，即上辊的轧辊位移为-60mm、0mm(无位移)和+60mm，并示出可使用的轧机的有效范围。

Claims (9)

1.一种用于生产轧制板带的轧机，其中如果需要，工作辊支撑在支撑辊上或支撑辊和中间辊上，工作辊和/或支撑辊和/或中间辊设置成使得它们能在轧机中相对彼此轴向移动，并且这些成对轧辊中至少有一对的每个轧辊具有遍布整个有效辊长的曲线辊形，而且这两个辊形在无载荷的状态下在轧辊对的轧辊的特定相对轴向位置上专门地互补，其特征在于成对轧辊的轧辊辊形轮廓由三角函数形成，并且辊隙轮廓也根据辊形轮廓和轧辊在轴向位移区域中的位置由三角函数形成。
2.如权利要求1所述的轧机，其特征在于辊形的三角函数由正弦函数形成，辊隙轮廓由从所述正弦函数导出的余弦函数形成。
3.如权利要求1或2所述的轧机，其特征在于辊形的三角函数由根据以下通式的倾斜正弦函数形成
Figure A028179530002C1
其中
R是轧辊半径
x是相对于轧辊中心的轴向位置(＝距离轧辊中心的位置)
R0是轧辊半径偏移量
A是辊形系数
是辊形角
c是辊形位移
LREF是拱形参考长度
B是倾斜系数
辊隙轮廓由以相应于以下通式的方式从所述正弦函数导出的余弦函数形成
其中
s是上辊距离中心位置的位移
G0是辊隙偏移量。
4.如前述任一项权利要求所述的轧机，其特征在于选择两辊的辊形轮廓从而使得两辊形在轧辊的轴向位移区域内互补。
5.如前述任一项权利要求所述的轧机，其特征在于选择两辊的辊形轮廓从而使得两辊形在轧辊的轴向位移区域外互补。
6.如前述任一项权利要求所述的轧机，其特征在于，对于给定的轧辊曲线辊形的拱形参考长度(LREF)，辊形角()满足这样的条件0°＜≤180°，优选50°＜≤80°。
7.根据权利要求3到6中任一项所述的轧机，其特征在于，等式中每个轧辊辊形的倾斜系数(B)这样选择，从而使得拱形参考长度或辊身长度中最大辊形直径差最小化。
8.如前述任一项权利要求所述的轧机，其特征在于至少在某一部分中影响辊形的其它操作机构位于轧机中，并与工作辊和/或支撑辊和/或中间辊可操作地连接，例如工作辊冷却冷却或区域冷却。
9.如前述任一项权利要求所述的轧机，其特征在于工作辊和/或支撑辊和/或中间辊通过分配给它们的位移装置连接到用于轮廓或平坦度控制的控制装置，并且如果需要，连接到用于检测进入或移出的板带的状态的必要的测量装置，以及其它操作机构，并且特征在于，控制装置分配有计算单元，该单元使用数学模型，如果需要，采用神经网络，来产生控制信号以便纠正工作辊和/或支撑辊和/或中间辊，以及如果需要，其它操作机构，并且分配给工作辊和/或支撑辊和/或中间辊的操作元件和如果需要的其它操作机构可用于根据控制信号移动这些轧辊。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication