CN85101137A - 轧机 - Google Patents

Abstract

轧机，具有：上、下工作辊，垂直支承辊，水平辊，水平支承辊；特别还具有：一套水平辊和水平支承辊的支承机构、驱动限定支承机构位置的限定机构和为支承部件提供导向的导向机构。具有上述特点的轧机可以防止工作辊的任何水平变形，从而获得对产品的高精度的凸度控制和板形控制，同时也便于工作辊的置偏和更换。

Description

本发明是一种带有小直径的工作辊以及支承和驱动工作辊用的支承辊的多辊轧机。

为了平稳地轧制极薄或很硬的材料而又符合节省轧机驱动能量的要求，推荐了这样一种轧机，它的工作辊辊径小，有弯辊机构，同时还配有轴向可调整的带弯辊机构的中间辊和支承辊，这样的轧机已经公知，例如美国专利说明书第4，369，646号（日本专利66307/1981）。

当小直径的工作辊用于像不锈钢那样硬而薄的材料的薄板轧制时，由于工作辊机械强度的限制，不能将驱动力矩直接传递给工作辊。对于这样的轧机，驱动力矩先传递给中间辊，再由它传递给工作辊来进行轧制。在这种情况下，中间辊的转动方向与小工作辊的转动方向相反。由于中间辊与小工作辊之间的摩擦和工作辊与被轧材料之间的摩擦，小工作辊受到一个与轧制前进方向相反的水平力FH的作用。该水平力FH有趋势使小工作辊发生沿轧机的轧件入口方向的水平变形，从而导致在轧件表面上出现一种称为“鱼骨痕”的痕迹，这使轧制产品的质量下降，同时也损坏了产品的形状。

曾有解决这一问题的各种建议。比如从轧件的入口和出口两边来支承工作辊表面，以防止工作辊向轧件入口边变形。再如，从轧件的出口边支承工作辊，并在沿轴线适当选择的点上移动之，用这样的方法控制轧制产品的形状。

然而这些方法不能很好地、稳定地防止小工作辊的变形，而且不能令人满意地满足既可将硬的板材轧到较小的厚度又能节省能源的要求。

更具体地说，用水平辊从轧件的入口和出口两端支撑小工作辊的方法，公开在号码为4270377的美国专利说明书中（日本专利公开号是30390/1980）。这一方法中，水平支撑辊系分别由各自的支架支承，支架的位置可以靠转动调节螺丝来调整，这样的布置很不适于水平辊的快速定位。另外，由于在调整螺丝和支架之间存在间隙，小工作辊在其防止水平弯曲的位置上的精确定位也有困难。还有，这种方法不便于换辊，而换辊是轧机的基本操作。换工作辊时，在工作辊周围需要有一个操作空间，当使用水平支撑辊时，必须能够将它们从与工作辊相接触的位置迅速移开，以便提供这个操作空间。在上述方法的已知系统中，在水平支撑辊定位时，只有通过调节螺丝才能移动水平支撑辊，因此工作辊换辊时需要更多的劳动和时间，结果使轧机工作效率降低。在带有弯辊机构的轧辊轴承座与工作辊一起使用时，上述工作空间必须相当大，以便不仅能容纳从工作位置拉出的工作辊，而且还要容纳其尺寸比工作辊大得多的轧辊轴承座。就上述已知系统而言，因为缺乏这么大的工作空间，所以根本不可能更换与被一个大的轧辊轴承座携带的弯辊机构结合在一起的工作辊。

本发明的目的是提供一种轧机，它能有效地防止工作辊在轧制方向的弯曲，并能使工作辊迅速、准确的在预定偏置位置上定位，同时也能方便地更换工作辊。

为此目的，本发明提供的轧机具有：机架;上工作辊和下工作辊，它们配合起来对辊子之间的金属进行轧制;支承辊，它们分别装在工作辊的上面和下工作辊的下面以垂直支承和驱动工作辊;水平辊，它们装在工作辊的侧面，以便从侧面沿轧制方向支承工作辊;水平支承辊，它们装在水平辊的侧面，支撑水平辊。特别是它具有：一套支承机构，在水平辊和水平支承辊的两端提供可转动支承;第一驱动机构，装在机架上与支承机构机械地连接，使支承机构能在沿轧制方向运动，并可在工作辊上沿轧制方向施加预定的压力;第二驱动机构，它装在机架上，用于驱动限位机构，限定支承机构的位置，即通过限位机构调节支承机构，使工作辊处于预定的偏置位置;导向机构，装在机架面对支承机构的表面上，为支承机构沿轧制方向的移动导向。

图1是本发明的六辊轧机的侧视图，它有一个小工作辊水平支承机构。

图2是沿图1Ⅱ-Ⅱ线的剖视图。

图3是图1所示的六辊轧机的侧视图，但工作辊的水平支承机构已经移离工作辊。

图4是图1用Ⅵ标记部分的局部放大视图。

图5是根据本发明另一个具体方案所设计的六辊轧机的侧视图，它也有一个为小工作辊提供水平支撑的机构。

图6是沿图5Ⅵ-Ⅵ线的剖视图。

图7是图5所示六辊轧机的侧视图，但水平支承机构处于移离工作辊状态。

图8、9分别是配有如图1形式水平支承机构的四辊轧机和五辊轧机的示意图。

由图1～4可知，一对垂直相对的小工作辊〔43〕用以轧制在它们之间的轧件〔2〕，每一个工作辊〔43〕由轧辊两端的轴承〔44A〕支承，该轴承装在安装于机架〔42〕内的金属轴承座〔44〕中。

上工作辊〔43A〕垂直方向的支承来自上边的上中间辊〔46〕，该中间辊是主动辊，并且可以轴向移动。上支承辊〔47〕和上中间辊〔46〕相接触。与上工作辊相似，下工作辊〔43B〕的垂直支承来自下面的下中间辊〔46〕和下支承辊〔47〕，中间辊〔46〕和支承辊〔47〕是用来将来自轧制压下装置〔100〕的轧制力传递到工作辊〔43A〕和〔43B〕。弯辊装置〔69A、〕、〔69B〕装于机架〔42〕上的凸块〔142〕内，它的作用于是对中间辊〔46〕和工作辊〔43〕的轴端施加垂直力，以便把弯辊力作用在这些轧辊上。

在每个工作辊〔43〕的轧件的入口端，也就是图1的右边，有一个水平辊〔49〕从轧件的入口边支承着工作辊，用以防止工作辊〔43〕向入口端的水平变形。水平辊〔49〕的两个轴端由装在轴承座〔53〕中的轴承〔52〕支承，轴承座〔53〕用由隔离件〔54A〕连接起来的臂〔54〕来支承。这样安排使得轴承座〔53〕可以与臂〔54〕一起沿轧制路径前后移动。

标号〔48〕指的是一个水平支承辊，它与水平辊〔49〕相接触并支承着水平辊，这个辊通过轴承〔55〕装在臂〔54〕上。水平支承辊〔48〕和水平辊〔49〕的有效长度大于轧件的最大宽度，以避免在产品上压上辊子的边痕。

固定着水平辊〔49〕和水平支承辊〔48〕的支架〔54〕装有辊子〔56〕，它们可沿着装在机架〔42〕上的导轨〔58〕按图1和图2箭头A所示的轧制方向移动。

在轧机机架〔42〕上，靠入口端一侧和轧制线上面和下面，装有两个与水平辊〔49〕平行的水平轴〔60〕。这两个水平轴是垂臂〔57〕的支承枢轴。垂直臂〔57〕与支架〔54〕用铰轴〔62〕铰接，而垂直臂〔57〕的另一端与液压缸〔64〕的活塞杆〔64A〕相连接，该液压缸通过支架〔63〕装在机架〔42〕上。当液压缸〔64〕动作时，垂直臂〔57〕绕轴〔60〕摆动，使得支架〔54〕带着水平辊〔49〕一起沿箭头A所指的方向移动。

图4是轧机的局部放大图，在机架〔42〕上带有两个限位楔块装置〔66〕，它与垂直臂〔57〕相接触用以限制臂〔57〕的摆动行程并为水平辊定位。每个限位楔块装置〔66〕都有一个液压缸〔66A〕用于移动楔块〔66B〕，以调节楔块〔66B〕的凸出距离，从而可以调节支架〔54〕的位置，也就是水平辊〔49〕和工作辊〔43〕之间的距离。

这种设计使工作辊〔43〕在其轴线沿轧制方向偏离中间辊〔46〕的轴线位置时，能被精确的定位。在工作辊〔43〕的偏移量被设定后，液压缸〔64〕由高压液体驱动，使垂直臂〔57〕沿图1箭头B所指方向摆动，从而通过水平辊〔49〕向工作辊〔43〕施加水平预压力。

预压力的大小等于作用在限位楔块装置〔66〕上的反作用力R〔R＝（I₁/I₂）F〕，F是液压缸〔64〕产生的力，L₁是液压缸〔64〕与垂直直臂〔57〕上支点（枢轴〔60〕）之间的距离，L₂是支点与限位楔块装置〔66〕之间的距离，因此这个预压力是由垂直臂〔57〕承受并贮存。

在垂直臂〔57〕内积蓄预压力有如下优点，在轧制时，前面提到的由于中间辊作为驱动辊产生的、有趋势使工作辊在轧制方向产生弯曲的那个水平力FH，还有由于工作辊〔43〕的偏置，使轧制压下装置〔100〕所施加的轧制力的水平分力FR都作用在工作辊〔43〕上，然而，由于支架〔54〕上的水平辊是被液压缸〔64〕操纵的垂直臂〔57〕中的预应力所支持，所以小工作辊〔43〕就永远不会在水平方向发生弯曲，既使是在最容易发生弯曲变形的加速和减速过程中也如此。可以理解，增加杠杆比L₁/L₂，液压缸〔64〕就能用较小的力使垂直臂〔57〕受到一个较大的预应力。

为了更换工作辊〔43〕，有必要将工作辊〔43〕与两端的金属轴承座〔44〕一起从机架内抽出，然后把新的工作辊装入机架。为了这一目的，在轧机机架上工作辊〔43〕的周围必须留有足够的空间。为此可以开动液压缸〔64〕，通过垂直臂〔57〕，使支架〔54〕沿着导轨〔58〕离开工作辊〔43〕，这样就能在工作辊与支承于框架〔54〕上的水平辊〔49〕之间，形成所需的换辊空间。

这样，采用预应力的办法来防止工作辊〔43〕的水平弯曲，还有为了换辊而使支架〔54〕连同水平辊沿轧制方向发生的运动，都是由液压缸〔64〕操纵的，下面叙述使液压缸〔64〕工作的液压系统。

参照图1，液压缸〔64〕用的油是靠油泵〔115〕从油箱〔116〕中吸上来的。从油泵〔115〕出口端引出的油路分成两路，一路是有低压调节阀〔113〕的低压管路〔117〕，另一路是有高压调节阀〔114〕的高压管路〔118〕。低压管路〔117〕和高压管路〔118〕与转换阀〔112〕连接，该阀用管路〔119〕经过另一个转换阀〔111〕与油缸〔64〕相接。另一方面，从油缸〔64〕出来的油通过转换阀〔111〕和管路〔120〕回流到油箱〔116〕。

为了防止工作辊的水平弯曲，这个液压系统的工作方式如下所述。

首先将转换阀〔112〕和〔111〕置于低压位置，通过低压管路〔117〕向油缸〔64〕供油，以便驱动垂直臂〔57〕来带动支架〔54〕，使水平辊〔49〕向轧件前进方向移动，直到水平辊〔49〕轻轻地压在工作辊〔43〕上为止。这样就消除了由支架〔54〕和垂直臂〔57〕组成的杠杆机构中的任何间隙。

然后，从液压系统（图中没有表示出来）把压力油送入限位楔块装置〔66〕的油缸〔66A〕中，使楔块装置〔66〕的楔块〔66B〕上下移动，以此带动垂直臂〔57〕和支架〔54〕，从而使水平辊〔49〕和工作辊〔43〕接触在一起移动，直到工作辊〔43〕被置于事先指定的偏置位置上。当水平辊〔49〕用前述方法定位以后，将转换阀〔112〕置于高压位置，把压力油从高压油管〔118〕引入油缸〔64〕，从而产生一个作用在工作辊〔43〕上的预应力，这就完成了水平辊〔49〕的定位。

当轧机打算用于可逆轧制时，垂直臂〔57〕的杠杆比和给油缸〔64〕提供高压油的高压管路的压力应该这样确定，以便能够使所产生的预压力足以克服下述力之和：（1）由工作辊偏置产生的轧制力的水平分力FR，（2）由中间辊作为主动辊而作用在工作辊切面上的水平弯曲力F。这些水平力在轧机反转时作用在同一个方向上。

从上面可以知道，前面讲述的具体轧机中工作辊〔43〕的辊面。在轧件的咬入一侧被水平辊〔49〕和水平支承辊〔48〕支承着，其上作用有与轧件前进方向同向的预压力，这个预压力来自与支架〔54〕相连的垂直臂〔57〕，并作用在水平支承辊〔48〕的轴上，这样就用一个简单的设计，成功地防止了工作辊〔43〕向轧件入口端的变形。

还应该指出，这还可以使工作辊〔43〕快速、准确地定位在其偏置位置上。做到这一点一方面是由于使水平辊〔49〕在轧制方向上移动的机构系统能消除任何间隙，这个机构系统包括油缸〔64〕，垂直臂〔57〕，支架〔54〕和限位楔块装置〔66〕，另一方面是由于水平辊〔49〕可以在相当大的行程上活动。由于工作辊〔43〕被水平辊〔49〕在水平方向准确地定位，使得在轧制硬的、薄的产品时能够获得高精度的凸度控制。

一般说来在上述类型的轧机上，轧件〔2〕的入口处必须有足够的空间供维修使用。从下面的解释中可理解本发明完全满足这个要求。在所述实例中，水平辊〔49〕由连接机构带动，该连接机构包括：带有水平辊〔49〕的支架〔54〕，该支架可以在轧制线上面和下面向轧件的上游方向即入口一侧离去;与支架相连的垂直臂〔57〕，可以绕轴〔60〕摆动，该轴与水平辊〔49〕平行。这个连杆机构分别由装在机架〔42〕上部和下部的油缸〔64〕驱动，这样就可以在轧件的入口处保持一个大的空间。

工作辊〔43〕，水平辊〔49〕和水平支承辊〔48〕的有效长度大于轧件的最大宽度，因此不必担心在产品上压上边痕。

工作辊〔43〕的辊面硬度HW，水平辊〔49〕的辊面硬度HSU，以及水平支承辊〔48〕的辊面硬度HB，推荐按照关系HW＞HSU＞HB选择，这样可以完全避免在被轧材料〔2〕上产生边痕。在这种条件下，相邻两辊的硬度差最好在10～20HS肖氏硬度范围内。

由于支架〔54〕上的水平辊〔49〕在油缸〔64〕和限位装置〔66〕的驱动下，可以在轧制方向上运动，所以水平辊〔49〕能够迅速地移到不妨碍进行像工作辊〔43〕换辊这类操作的地方，这样就可迅速地提供工作辊换辊的作业空间。

虽然所述实例的垂直臂〔57〕的摆动是由油缸〔64〕驱动的，但是用液压缸驱动并不是唯一的方法，也可以用其它可行的机构，诸如蜗杆机构，只要这一驱动机构可以在垂直臂〔57〕上施加预载荷。

同样，用一个适当的机构，也可以代替限位装置〔66〕来确定水平辊的位置，比如用凸轮也能够限定垂直臂，并通过转动微调垂直臂的位置。

下面参照图5～7，介绍本发明的另一个实例。这一实例与上一个实例大部分相同或相似，所以主要介绍与上面实例不同的地方。

参照图5至图7，第二个实例的轧机，有两个小工作辊〔43〕，该工作辊的轴线相对于中间辊的轴线在轧件运动方向上有一个偏置位移A，一般这个偏置位移量选在工作辊和中间辊轴线距离的5～10%范围内。

在轧机运转时，每个工作辊〔43〕都承受一个来自轧制压下装置〔100〕的轧制力的水平分力FR和一个水平弯曲力FH，该水平弯曲力是由于中间辊作为主动辊所产生的切向力。这些力通过装在框架〔54〕的第一水平辊〔49〕，第二水平辊〔96〕被水平支承辊〔95〕承担，支承辊〔95〕在轴向方向被分成许多小段，支承辊〔95〕的所有小段都固定在座〔80〕上，并且通过板〔81〕装配在支架〔54〕上，这样设计的水平支承辊机构，通过楔块〔84〕装在机架〔42〕上。装有水平辊〔49〕和其它辊的支架〔54〕可以被装在机架上的液压缸〔85〕沿轧件运动方向移动。驱动液压缸〔85〕的液压系统与图1上的第一个实例是相同的。工作辊〔43〕的偏置是由楔块〔84〕实现的。它可以通过由固定在机架上的蜗杆起重器〔90〕利用轴〔91〕上下移动。

液压缸〔85〕被低压管路的压力油驱动，使水平辊〔49〕与工作辊〔43〕相接触，以消除间隙。然后蜗杆起重器〔90〕动作，上移动楔块〔84〕，使工作辊〔43〕定位于设计好的偏置位置。在工作辊〔43〕定位之后，油缸〔85〕被高压管路的压力油驱动，通过支架〔54〕和水平辊〔49〕在工作辊〔43〕上施加所需的预压力。为了便于工作辊〔43〕的换辊，在楔〔84〕和支架〔54〕之间的垫块〔83〕可以被装在机架〔42〕上的油缸〔87〕移入或移出，支架〔54〕的移动由装在机架〔42〕上的导轨〔121〕导向。

下面叙述第二实例的操作。

操作的第一步是将工作辊〔43〕置于设计好的偏置位置。操作方法如下所述。

转换阀〔111〕、〔112〕置于低压位置，与低压管路〔117〕接通，使装有水平辊〔49〕的支架〔54〕移向机架〔42〕，直到通过中间部件垫块〔83〕和楔块〔84〕与机架〔42〕轻轻接触为止。这样可以消除各联接部分的机械间隙。然后上下工作辊〔43〕被压下装置〔100〕通过中间辊〔46〕和支承辊〔47〕加载。这样在工作辊〔43〕上产生了水平分力，这个力将工作辊〔43〕推向水平辊〔49〕。随后蜗杆起重器〔90〕被图中未画出的马达带动，通过轴〔91〕上下移动楔块〔48〕，使每个工作辊〔43〕定位于正确的偏置位置。此后转换阀〔112〕置于高压位置，使高压管路〔118〕的高压油进入油缸〔85〕，通过水平辊〔49〕向工作辊〔43〕施加预压力。不言而喻，预应力的选择应足以抵抗水平合力。水平合力是由工作辊〔43〕偏置产生的轧制力的水平分力和因为中间辊〔46〕做为主动辊作用在工作辊切面上的水平弯曲力组成。这样就可以在轧制时防止工作辊〔43〕的水平弯曲变形，并在适当的中间辊轴向位移、中间辊弯辊、工作辊弯辊条件下，得到高精度的凸度控制和板形控制。

为了在工作辊周围提供适当的换辊和修整空间，如图7所示，油缸〔87〕从楔块〔84〕和支架〔54〕中间将垫块〔83〕移出。油缸〔85〕在低压管路〔117〕的低压油作用下，将支架〔54〕沿导轨〔121〕撤到原来由垫块〔83〕占据的空间。这种状态为取出旧工作辊装入新工作辊提供了足够的空间，方便了工作辊换辊。

在满足HW＞HSU₁＞HSU₂＞HB的条件下，相邻两辊的表面硬度差最好在10～20HS肖氏硬度范围内。这里HW、HSU₁、HSU₂和HB分别为工作辊〔43〕、第一水平辊〔49〕、第二水平辊〔96〕和水平支撑辊〔95〕的表面硬度。在这样的条件下，就可以避免在产品上压上边痕。

图〔8〕和图〔9〕是带有图〔1〕至图〔4〕中第一种水平支承部件的四辊轧机和五辊轧机简图。

虽然没有画出，对这样的四辊和五辊轧机，也可以用图〔5〕～〔7〕所示的第二种水平支承部件代替图〔1〕至图〔4〕中的第一种部件。

从图〔8〕和图〔9〕可知，第一种和第二种实施例也同样可以用于其它多辊轧机。

如上所述，本发明能够有效地防止工作辊在轧制方向上的弯曲变形，能使工作辊迅速、准确地定位于指定的偏置位置，并且还便于工作辊换辊等工作。

Claims (8)

1、一台轧机，其中具有：机架；一个上工作辊和一个下工作辊，它们配合起来对辊子之间的金属进行轧制；支承辊，分别装在上工作辊的上面和下工作辊的下面，用以垂直支承和驱动工作辊；水平辊，装在工作辊的侧面，以便从侧面沿轧制方向支承工作辊；水平支承辊，位于水平辊的侧面，用于支持水平辊，其特征在于：

一套支承机构，它在水平辊和水平支撑辊的两端提供可转动支承；

第一驱机构，它装在机架上与支承机构机械地连接，使支承机构能在轧制方向上移动，并沿轧制方向在工作辊上施加所需的预压力；

第二驱动机构，装在机架上，用于驱动限位机构，限定支承机构的位置，即通过限位机构调节支承机构，使工作辊处于预定的偏置位置；

导向机构，装在机架面对支承机构的表面上，它为支承部件在轧制方向的移动导向。

2、按权项1所述的轧机，其特征在于：水平辊的长度大于被轧材料的最大宽度。

3、按权项1所述的轧机，其特征在于：工作辊的工作表面硬度大于水平辊的工作表面硬度。

4、按权项1所述的轧机，其特征在于：每一个水平支承辊系包括：直接支承在水平辊上的第一支承辊和通过位于中间的第一支承辊支承着水平辊的第二支承辊。第二支承辊是由许多轴段组成的。

5、按权项3所述的轧机，其特征在于：水平辊的工作表面硬度大于水平支承辊的工作表面的硬度。

6、按权项1所述的轧机，其特征在于：工作辊垂直支承辊系由直接支承着工作辊的中间辊和通过中间辊支承工作辊的支承辊组成，中间辊和支承辊中有一个被用来接受驱动工作辊的力矩，该中间辊可以沿其轴向移动。

7、权项6所述轧机其特征在于：还包括一个弯辊机构，用于对中间辊和工作辊中的至少一个施加弯辊力。

8、权项1所述轧机，其特征在于：第一驱动机构包括：液压缸;驱动液压缸以使支承机构运动的低压管路;驱动液压缸在工作辊上施加预压力的高压管路;及切换低压管路和高压管路的转换机构。

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