CN215918632U - 一种具有非对称辊系架构的轧机 - Google Patents

Abstract

一种具有非对称辊系架构的轧机，所述轧机的轧辊以轧制中心线为界，分为上半辊系和下半辊系，上半辊系中的上工作辊与下半辊系中的下工作辊不等径；当上工作辊的辊径小于或小于下工作辊的辊径时，上半辊系的轧辊数量大于或小于下半辊系中的轧辊数量。具有上下辊系不对称的轧机，在保证同样刚度前提下，减少了轧辊的数量，简化了安装结构，便于调整和维护，降低了运营成本。上下辊系分别通过单、双母线支撑的排列方式，对等增加了对上下工作辊的刚性，同时使至少一根工作辊的稳定性得到增加。本轧机采用不等径的工作辊对箔材进行轧制，既有利于箔材的减薄，又有利于获得较佳的板形。虽然牺牲了一部分对箔材的减薄量，但是使箔材板形保持了稳定。

Description

一种具有非对称辊系架构的轧机

技术领域

本实用新型涉及轧机技术领域，尤其是涉及一种具有非对称辊系架构的轧机。

背景技术

目前，对于箔材的轧制都是通过多辊轧机实现的。无论国内还是国外，轧机的上下工作辊都是等直径设计的，轧机的上半辊系和下半辊系也都是对称设计的。如图1所示，上下工作辊对金属箔材进行轧制，轧制中心线处于辊缝的中心位置，以实现被轧材料横截面的均匀变形，从两辊轧机到二十辊轧机都是如此。这样的设计有利于轧辊的互换，但是带来的不利因素是轧辊数量多，结构复杂，各轧辊的安装精度要求高，调整维护的工作量大，这些因素都增加了轧制的运营成本。

周知的，工作辊辊径的大小对箔材的轧制是有影响的，工作辊直径越小，越有利于箔材的轧薄，但是也带来了问题：如图2所示，小辊径工作辊1的直径小、刚度小，对箔材3的咬入角大，轧制力的侧向分力大，因此，其侧向弯曲倾向大。此外，小辊径工作辊1对箔材3的咬入弧长短，不利于润滑介质均匀带入辊缝，造成压延弧区油膜厚度的不均匀。这些因素导致压延弧面沿箔材宽度方向的弧长波动性大，最终造成轧制板形产生缺陷。在相同的条件下，右侧的大辊径工作辊2的直径大、刚度大，对箔材3的咬入角小，轧制力的侧向分力小，因此，其侧向弯曲倾向小。此外，大辊径工作辊2对箔材3的咬入弧长更长，有利于润滑介质均匀带入辊缝，使压延弧区油膜的厚度更均匀。这些因素均有利于减小压延弧面沿箔材宽度方向的弧长波动性，从而获得更好的轧制板形。

综上所述，小辊径工作辊有利于轧薄，却受限于轧制板形难于控制，因此轧宽不宜过大；而大辊径工作辊有利于轧制板形的控制，适合轧宽，但不适合轧薄。对于厚度小于0.15mm的宽幅箔材来说，工作辊的直径必须足够小（通常直径在25-100mm），才能得到较大的轧制减薄量，而此时的板形将非常难以控制，这也是目前制约高精宽幅箔材轧制的瓶颈。

随着市场对高精宽幅箔材的需求越来越迫切，急需一种新的轧机，以打破该技术瓶颈的阻碍，使箔材得到宽幅高精轧制。

实用新型内容

为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开了一种具有非对称辊系架构的轧机，其目的在于：打破该技术瓶颈的阻碍，使箔材得到宽幅高精轧制。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种具有非对称辊系架构的轧机，所述轧机的轧辊以轧制中心线为界，分为上半辊系和下半辊系，其特征是：上半辊系中的上工作辊，其辊径大于或小于下半辊系中的下工作辊的辊径，上工作辊与下工作辊的辊面在轧制时的线速度相同；当上工作辊的辊径大于下工作辊的辊径时，上半辊系的轧辊数量小于下半辊系中的轧辊数量；当上工作辊的辊径小于下工作辊的辊径时，上半辊系的轧辊数量大于下半辊系中的轧辊数量。

进一步地改进技术方案，所述上半辊系中的上工作辊，其辊径小于下半辊系中的下工作辊的辊径；所述下半辊系除了下工作辊外，还包括若干根下直压支撑辊或下斜压支撑辊。

进一步地改进技术方案，所述轧机的下半辊系由一根下工作辊和两根下斜压支撑辊构成，下斜压支撑辊用于抵压下工作辊；其中，下斜压支撑辊的辊径大于下工作辊的辊径。

进一步地改进技术方案，所述轧机的下半辊系由一根下工作辊、一根下直压支撑辊和两根下斜压支撑辊构成，下直压支撑辊用于抵压下工作辊，下斜压支撑辊用于抵压下直压支撑辊；其中，下直压支撑辊的辊径大于下工作辊的辊径，下斜压支撑辊的辊径大于下直压支撑辊的辊径。

进一步地改进技术方案，所述轧机的下半辊系由呈直线排列的一根下工作辊、一根小辊径的下直压支撑辊和一根大辊径的下直压支撑辊构成，小辊径的下直压支撑辊用于抵压下工作辊，大辊径的下直压支撑辊用于抵压小辊径的下直压支撑辊。

进一步地改进技术方案，所述上半辊系除了上工作辊外，还包括若干根上直压支撑辊或上斜压支撑辊。

进一步地改进技术方案，所述上半辊系由呈倒三角堆积排列的一根上工作辊和若干根上斜压支撑辊构成。

进一步地改进技术方案，所述上半辊系的轧辊数量为6根或10根。

由于采用上述技术方案，相比背景技术，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型的轧机采用上下辊系不对称的结构，在保证同样刚度的前提下，减少了下半辊系或下半辊系的轧辊数量，简化了轧辊在轧机上的安装结构，便于轧辊的调整和维护，降低了运营成本。

本实用新型的上下辊系分别通过单、双母线支撑的排列方式，对等增加了对上下工作辊的刚性，同时使至少一根工作辊的稳定性得到增加，而另一根工作辊的弯辊作用不受其妨碍。

对于厚度在0.15mm以下箔材的轧制来说，基本上都是负辊缝轧制，对其减薄是非常困难的。本实用新型的轧机采用不等径的工作辊对箔材进行轧制，既有利于箔材的减薄，又有利于获得较佳的板形。其的意义在于，虽然牺牲了一部分对箔材的减薄量，但是使箔材板形保持了稳定，这对于宽幅箔材的高精轧制来说，意义重大。

附图说明

图1为现有轧机的结构示意图。

图2为大小直径工作辊在轧制时的对比示意图。

图3为本实用新型在实施例1中的结构示意图。

图4为图3在轧缝处的局部放大图。

图5为本实用新型在实施例2中的结构示意图。

图6为本实用新型在实施例3中的结构示意图。

图7为本实用新型在实施例4中的结构示意图。

图8为本实用新型在实施例5中的结构示意图。

图9为本实用新型在实施例6中的结构示意图。

图10为本实用新型在实施例7中的结构示意图。

图中：1、小直径工作辊；2、大直径工作辊；3、箔材；4、材料变形中心层；5、上工作辊；6、下工作辊；7、上直压支撑辊；8、上斜压支撑辊；9、下直压支撑辊；10、下斜压支撑辊。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1：

一种具有非对称辊系架构的轧机，如图3所示，用于厚度为0.1mm、幅宽为800mm的铜箔材3的轧制。所用轧机为九辊轧机，轧机的轧辊以轧制中心线为界，分为上半辊系和下半辊系，其中，下半辊系由一根下工作辊6和两根下斜压支撑辊10构成，下斜压支撑辊10用于抵压下工作辊6，下斜压支撑辊10的辊径大于下工作辊6的辊径。所述上半辊系由一根上工作辊和五根上斜压支撑辊8构成。上半辊系中的上工作辊5的辊径为100mm，下半辊系中的下工作辊6的辊径为200mm，下工作辊6的辊径是上工作辊5的辊径的2倍。

在图3中，位于上半辊系两侧的辊径最大两根上斜压支撑辊8为主动辊（其在图中的箭头线为实线），其余的上斜压支撑辊8及上工作辊5为从动辊（其在图中的箭头线为虚线）。位于下半辊系的两根下斜压支撑辊10为主动辊（其在图中的箭头线为实线），下工作辊6为从动辊（其在图中的箭头线为虚线）。这样的设计，一是有利于传动机构的布局，二是解决了以工作辊作为主动辊所存在的刚度不足问题。为了保证材料变形中心层4的稳定，防止上下板面因轧制的线速度差而造成板形卷曲，上工作辊5与下工作辊6的辊面在轧制时的线速度要相同。由于上下辊系中的主动辊的辊径不同，因此上下辊系中的主动辊要具有不同的转速。随着电机控制的发展，采用变频器的变频电机已经能够实现转速的可调，采用驱动器的伺服电机已实现了大功率化，因此可以变频电机或伺服电机分别对上下辊系中的主动辊施加以不同的转速，以使上工作辊5和下工作辊6的辊面具有相同的线速度。

由图3可以看出，下半辊系具有三根轧辊，两根下斜压支撑辊10与下工作辊6呈三角排布布局，两根下斜压支撑辊10形成了对下工作辊6的双母线支撑，这种双母线支撑相对于图1中的单母线支撑，其稳定性要好得多。两根下斜压支撑辊10的辊径大于下工作辊6的辊径，而下工作辊6的辊径又相对于上工作辊5的辊径大了一倍，因此，下半辊系虽然仅有三根轧辊，但是其布局有利于增大下斜压支撑辊10的辊径，因此，下半辊系的整体刚性还是足够大的。上半辊系具有六根轧辊，包括一根上工作辊和五根上斜压支撑辊8。五根上斜压支撑辊8分内外两层，内层的两根上斜压支撑辊8的辊径大于上工作辊5的辊径，但是小于外层的三根上斜压支撑辊8的辊径。由于上工作辊5的辊径最小，因此，内层的两根上斜压支撑辊8的辊径不可能做到很大，因此需要设置外层的三根上斜压支撑辊8以增加整体刚性。上半辊系的六根轧辊整体呈扇形堆积排列，位于内层的两根上斜压支撑辊8对上工作辊5形成了双母线支撑，位于外层的三根上斜压支撑辊8又对内层的两根上斜压支撑辊8形成了双母线支撑，因此，上半辊系的稳定性及刚性也是足够大的，是与下半辊系的刚性对等的。这种上下辊系不对称的结构，其有益效果在于，在保证同样刚度和稳定性的前提下，减少了下半辊系的轧辊数量，简化了轧辊在轧机上的安装结构，便于轧辊的调整和维护。

图4为图3在轧缝处的局部放大图。图中，上工作辊5的辊径小，压延弧短，对箔材3的压入量大，有利于箔材3的轧薄，能够减少轧制的总道次。但是上工作辊5的刚度小，侧向弯曲倾向大，且不利于润滑介质均匀带入辊缝，造成箔材3的上板面出现板形缺陷。而下工作辊6刚度大，侧向弯曲倾向小，压延弧长，且有利于润滑介质均匀带入辊缝，从而使箔材3的下板面获得较佳的板形。但是下工作辊6的辊径大，对箔材3的压入量小，不利于箔材3的轧薄。由此可知，本实用新型结合了大直径工作辊和小直径工作辊的优点：相对于与上工作辊5等径的传统工作辊来说，下工作辊6辊径的增大，有利于获得更好的板形；相对于与下工作辊6等径的传统工作辊来说，上工作辊5辊径的减小，对箔材3的压入量大，有利于箔材3的轧薄。相应的，本实用新型也集中了大直径工作辊和小直径工作辊的缺点：相对于与上工作辊5等径的传统工作辊来说，下工作辊6辊径的增大，不有利于箔材3的轧薄。相对于与下工作辊6等径的传统工作辊来说，上工作辊5辊径的减小，不利于获得更好的板形。值得注意的是，箔材3经下工作辊6轧制的一面，其板形较好，而箔材3经上工作辊5轧制的一面，其板形较差，但是板形较好的下板面对上板面起到了牵制作用，从整体上有利于板形的稳定。

对于厚度在0.15mm以下箔材的轧制来说，基本上都是负辊缝轧制，对其减薄是非常困难的，这是需要解决的主要问题。在本实施例中，采用小直径的上工作辊5对箔材进行减薄，采用大直径的下工作辊6使箔材获得较佳的板形，兼顾了对箔材的减薄作用和板形要求。而上工作辊5辊径变小后所带来的刚性差问题，是次要问题，可以通过抵压五根上斜压支撑辊8增加刚性而加以解决。因此总的来说，采用不等径工作辊的轧制方案，其利大于弊，总体有利于箔材的减薄，也有利于获得较佳的板形，这对于宽幅薄箔材的高精轧制来说，尤为重要。

而针对上述缺点，可以采取以下方法得以克服，其核心为：在对箔材3进行下道次的轧制前，将箔材3翻面，然后再翻面后的箔材3送入轧机进行轧制。对于有色金属的轧制来说，所有的箔材3都需要进行多道次的反复轧制，才能实现逐渐减薄。而现有的轧制方法都是不对箔材3进行翻面的，即上工作辊5始终轧压箔材3的上板面，下工作辊6始终轧压箔材3的下板面。本轧制方法采用的是翻面轧制，翻面轧制与现有轧制不同的是，在相邻两道次的轧制中，上工作辊5和下工作辊6所轧压的箔材3的板面均不相同。对于不等径工作辊的轧制来说，经小直径工作辊轧制的一面，其减薄量大，但是板形变差；而经大直径工作辊轧制的一面，其减薄量小，但是板形较佳。对箔材3进行翻面轧制，使大直径工作辊对板形变差的一面进行板形修复，使小直径工作辊对板形较佳的一面进行较大量地减薄。这样，在不改变不等径工作辊轧制优点的前提下，克服了不等径工作辊轧制的缺点。为了保证箔材3上下轧制面性能的一致性，箔材3的总轧制道次为偶数次。

实施例2：

一种具有不等径工作辊的轧机，与实施例1不同的是，用于厚度为0.03mm、幅宽为650mm的铜箔材的轧制。由于铜箔材厚度减小，因此需要使用更小辊径的上工作辊。在本实施例中，上半辊系中的上工作辊5的辊径为60mm，下半辊系不变，下半辊系中的下工作辊6的辊径仍为200mm，下工作辊6的辊径大约是上工作辊5的辊径的3.3倍。

为了弥补上工作辊5辊径减小而带来的刚性不足，如图5所示，所用轧机为十三辊轧机，轧机的下半辊系的架构不变，而上半辊系具有九根呈扇形堆积排列的上斜压支撑辊8，九根上斜压支撑辊8分为三层，内层有两根上斜压支撑辊8，中层和外层各有三根上斜压支撑辊8，各上斜压支撑辊8的辊径，从内向外依次增大。位于内层的两根上斜压支撑辊8对上工作辊5形成了双母线支撑，位于中层的三根上斜压支撑辊8又对内层的两根上斜压支撑辊8形成了双母线支撑，位于外层的三根上斜压支撑辊8又对中层的三根上斜压支撑辊8形成了双母线支撑。因此，上半辊系的稳定性及刚性也是足够大的，仍与下半辊系的刚性对等。

相比于实施例1，本实施例中的下工作辊6与上工作辊5的辊径比增大，上工作辊5更有利于对箔材的减薄，下工作辊6更有利于保持板形的稳定，起到了比实施例1更好的实施效果。

在实施例1和2中，上下工作辊均为双母线支撑，稳定性好，相应的，工作辊的弯辊作用效果就会变差。因此还需继续改进技术方案。

实施例3：

一种具有不等径工作辊的轧机，如图6所示，轧机的上半辊系与实施例1中的上半辊系相同，下半辊系的轧辊数量还为三根，下工作辊6的辊径仍是上工作辊5的辊径的2倍。与实施例1不同的是，下半辊系由呈直线排列的一根下工作辊6、一根小辊径的下直压支撑辊9和一根大辊径的下直压支撑辊9构成，其中，小辊径的下直压支撑辊9用于抵压下工作辊6，大辊径的下直压支撑辊9用于抵压小辊径的下直压支撑辊9。

对工作辊进行弯辊是为了解决轧制带箔的凸度问题，使其板形平直。上工作辊5的辊径小、刚性差，对上工作辊5进行弯辊反而难以控制。而下工作辊6的辊径适中、刚性适中，对下工作辊6进行弯辊，其减凸量易于控制。大小辊径的两根下直压支撑辊9用于增大下工作辊6的刚度，但是仅对下工作辊6进行单母线支撑，不对下工作辊6的弯辊作用做出限制。

由上述可知，本实施例中的上半辊系保证了上工作辊5的刚性，上半辊系在保证对等刚性的前提下，不妨碍下工作辊6的弯辊作用。

实施例4：

基于与实施例3同样的原理，如图7所示，本实施例中的轧机为十三辊轧机，上半辊系有十根轧辊，下半辊系有三根轧辊。由图可知，本轧机的架构是实施例2中的上半辊系架构与实施例3中下半辊系架构的组合。下工作辊6的辊径是上工作辊5的辊径的3.5倍，相比实施例3，上工作辊5更有利于对箔材3的减薄，下工作辊6更有利于板形的稳定。

在实施例3和4中，位于下端的大辊径的下直压支撑辊9对位于中间的小辊径的下直压支撑辊9是单母线支撑，位于中间的小辊径的下直压支撑辊9，其稳定性不佳，因此还需继续改进技术方案。

实施例5：

如图8所示，本实施例中的轧机为十辊轧机，上半辊系有六根轧辊，下半辊系有四根轧辊。由图可知，轧机的上半辊系与实施例1中的上半辊系相同，下工作辊6的辊径仍是上工作辊5的辊径的2倍。与实施例1不同的是，下半辊系由一根下工作辊6、一根下直压支撑辊9和两根下斜压支撑辊10构成。其中，下直压支撑辊9用于抵压下工作辊6，两根下斜压支撑辊10用于抵压下直压支撑辊9。下直压支撑辊9的辊径大于下工作辊6的辊径，下斜压支撑辊10的辊径大于下直压支撑辊9的辊径。由图可知，位于下端的两根下斜压支撑辊10对位于中间的下直压支撑辊9，起到了双母线支撑的作用，使下直压支撑辊9稳定，进而保证了对下工作辊6支撑的稳定。

实施例6：

基于与实施例5同样的原理，如图9所示，本实施例中的轧机为十四辊轧机，上半辊系有十根轧辊，下半辊系有四根轧辊。由图可知，本轧机的架构是实施例2中的上半辊系架构与实施例5中下半辊系架构的组合。下工作辊6的辊径是上工作辊5的辊径的4倍，相比实施例5，上工作辊5更有利于对箔材3的减薄，下工作辊6更有利于板形的稳定。

上述实施例适用于对箔材的轧制，本轧机还适用于轧制带材。

实施例7：

如图10所示，本实施例中的轧机为七辊轧机，用于厚度为0.5mm、幅宽为1200mm的铜箔材的轧制。上半辊系有四根轧辊，下半辊系有三根轧辊。由图可知，轧机的下半辊系与实施例1中的下半辊系相同，而上半辊系由一根上工作辊、一根上直压支承辊7和两根上斜压支撑辊构成。其中，上直压支承辊7用于抵压上工作辊5，两根上斜压支撑辊8用于抵压上直压支承辊7。上直压支承辊7的辊径大于上工作辊5的辊径，上斜压支撑辊8的辊径大于上直压支承辊7的辊径。由图可知，位于上端的两根上斜压支撑辊8对位于中间的上直压支承辊7起到了双母线支撑的作用，使上直压支承辊7稳定，进而保证了对上工作辊5支撑的稳定。由于是轧制0.5mm的铜带材，因此，上工作辊5的辊径为200mm，下工作辊6的辊径为300mm，下工作辊6的辊径是上工作辊5的辊径的1.5倍。

在本实施例中，下半辊系中的下工作辊6得到了两根下斜压支撑辊10的双母线支撑，稳定性好，但下工作辊6不能用于弯辊。上半辊系中的上工作辊5不受双母线的制约，且辊径尺寸适中，能够用于弯辊。尽管下半辊系中的轧辊数量与上半辊系中的轧辊数量不同，但下半辊系的刚性与上半辊系的刚性基本对等。

值得注意的是，以上实施例均以下工作辊6的辊径大于上工作辊辊径举例的，上述架构形式及原理同样适用于上工作辊5的辊径大于下工作辊辊径6的情况。

未详述部分为现有技术。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种具有非对称辊系架构的轧机，所述轧机的轧辊以轧制中心线为界，分为上半辊系和下半辊系，其特征是：上半辊系的轧辊数量大于下半辊系中的轧辊数量，上半辊系中的上工作辊，其辊径小于下半辊系中的下工作辊的辊径，且上工作辊与下工作辊的辊面在轧制时的线速度相同；下半辊系由一根下工作辊、一根下直压支撑辊和两根下斜压支撑辊构成，下直压支撑辊用于抵压下工作辊，下斜压支撑辊用于抵压下直压支撑辊；其中，下直压支撑辊的辊径大于下工作辊的辊径，下斜压支撑辊的辊径大于下直压支撑辊的辊径。

2.如权利要求1所述的一种具有非对称辊系架构的轧机，其特征是：所述上半辊系除了上工作辊外，还包括若干根上直压支撑辊或上斜压支撑辊。

3.如权利要求2所述的一种具有非对称辊系架构的轧机，其特征是：所述上半辊系由呈倒三角堆积排列的一根上工作辊和若干根上斜压支撑辊构成。

4.如权利要求3所述的一种具有非对称辊系架构的轧机，其特征是：所述上半辊系的轧辊数量为6根或10根。

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