TWI746756B - 用於軋延金屬條之方法與裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種用來柔性軋延製造金屬條之方法，其中藉由至少兩個操作步驟將具有可預限定材料厚度的金屬條引導通過包含若干輥的軋機台，在軋延操作期間將金屬條設置引導通過輥隙，其中操縱彎曲曲線以獲致限定的型材。
Description
本發明係關於一種藉由軋延製造金屬條之方法。
一般知曉利用軋機來製造不同厚度的條狀型材。然而，在例如超過650毫米之條材寬度的情況中，很難利用一般的軋機製造。
在製程專利案EP 1 074 317 B1之敘述中，提及二輥式軋機及四輥式軋機。該專利案敘述利用四輥式或二輥式軋機柔性軋延的方法。其內容聚焦於控制工程、測量系統及工作輥取決於輥隙設置的彎曲。控制工程分成操縱期及控制期。操縱期的特徵在於立即調整輥隙，以致可達成兩厚度間的轉變(邊緣)。相對地，於控制期中，以最小的一迴路(平線區)控制平坦度及厚度。平坦度係以一定關係受工作輥之彎曲影響。平坦度係藉由光學雷射系統或應力計輥來測量。專利案EP 1074317敘述工作輥之彎曲。此外，應針對在冷軋機之後的設備獲得可利用的平坦度。
專利案JP 61-172603揭示以平坦度及產量獲得不同厚度的軋延原料。其係藉由降低輥的轉數及根據在改變輥隙時的負荷變化控制輥頂來達成。
在專利申請案JP 61-172603中，操作模式無法藉由直 接測量來界定輥隙。柔性軋延方法係基於利用液壓缸之定位來工作，該液壓缸以所有軸及輥之角度關係的比率來傳送力。該控制過程未連接至柔性軋延期間的彎曲，且因此在軋延程序期間扮演重要的角色。
於專利案US 8050792 B2中提及利用已知平坦度型材之製程的平坦度控制，輥軋機可設有基於經測量平坦度型材的平坦度控制系統，且給定的目標或參考平坦度型材計算可利用之控制裝置的設定點，從而達成閉環平坦度控制並連接至其應力計輥之發展。熟知測量可例如藉由雷射、光學或非接觸式技術來達成。
本發明係基於金屬條型材的柔性軋延，其中操作概念模式係基於兩個步驟。第一步驟稱為學習期，其係基於控制及儲存軋延期間的參數值。在學習期中收集由條材及彼等之厚度及平坦度數據(液壓調整及平坦度傳動機構之位置)所組成的儲存參數值。達成限定公差的第二步驟稱為程式迴路，其中該等值係自作為起始值的第一階段達成。
第一步驟僅係用來藉由學習期確定參數設定，且第二步驟係用於柔性軋延之迴路，其主要係基於來自第一步驟之參數，即藉由程式迴路而具有來自第一期的起始值。作為最終結果，軋延製程具有通過柔性軋延製程用來收集、最佳化及使用數據的程式迴路。可使用例如Sendzimir軋機來達成製程步驟。
在第二步驟中，特殊核心元素係「學習期」，其容許在製造期間反應至條材特定性質及於條材之長度上具有不同厚度的限定型材。此外，此製程確保具有快速控制製程，且能夠藉由第 一型材達成公差。本發明係基於工作輥的彎曲，其取決於如在專利案JP 61-172603中所提及之力且同樣地不取決於輥隙的設定。彎曲階段分成兩個個別的部分。第一部分係預設定，其係基於儲存於資料庫中之已經軋延的條材或藉由操作人員的手動設定。之後，當平坦度測量能夠自軋延製程傳送數據時，受控制部件打開。
在本發明，所述的彎曲製程並非基於除受軋延力影響、連接至軋延設定之整合平坦度操縱製程外的其他參數。此外，本發明以不同方式輕微地影響工作輥的彎曲。其原因係Sendzimir軋機及柔性軋延之概念使用傳動機構的不同儲存設定來以不同厚度進行彎曲。
與用來柔性軋延金屬條之一般知曉軋機相比的差異係於本發明中較寬，其具有較大寬度，其中面積可覆蓋400至1600毫米之寬度範圍。
藉由利用柔性軋延型材來製造金屬條之方法，本發明係要增加於需要減輕重量之汽車、運輸工業中的製造深度。此外，結構組件、容器、油箱或排氣系統可藉由本發明製造。關於重量減輕的實施，其係由組件整合、在具有較低負荷及應力取向組件設計厚度或強度之區域中減小厚度所組成。當需要減少排放時，此等係相當重要的任務。
在個別情況中，四輥式軋機使用金屬條型材之軋延程序，且由於相較於Sendzimir設計(其中可使用顯著較小直徑的工作輥)其需具有較大直徑的工作輥。其好處係具有較高強度及品質需求(如平坦度)的冷軋等級。
軋機結構可由例如20個輥所組成，如於Sendzimir軋機中。在該情況，可使用四個輥A/B/C/D或僅兩個輥A/D或B/C的偏心調整來影響條材之平坦度。偏心調整係由5至7個可個別調整的軸承所組成。在ZR22-55之情況中，各軸承的調整範圍係約+/- 40毫米。其他軋機具有較大調整範圍，尤其係高達1600毫米寬度之軋機。此外，平坦度可受第一中間體影響。其可橫向於軋延方向移動。移動路徑係介於50至300毫米之間。
本發明歸因於條材之寬度而顯著地降低廢料量，並且可有更佳的套疊(nesting)可能性，其縮短在進一步加工中的製程時間。Sendzimir軋機需要與二輥式或四輥式軋機之構造完全不同的控制工程。
利用柔性軋延型材製造金屬條實現控制厚度及調整工作輥彎曲的期。此外，針對用途，可使用一部分的邊緣來基於區域整合評估平線區。
工作輥之彎曲取決於軋延特定等級所需的工作力。操縱係基於分配至不同狀況(厚度/力)之平坦度測量系統的參考變數。
本發明之目的亦係要獲得一種藉由包含若干輥之軋機台製造金屬條特徵之裝置，其中至少一個上輥及至少一個下輥在壓力之影響下貼近金屬條的上表面及下表面，且其中待於金屬條上製造的較寬寬度超過650毫米。在製造過程期間，獲得在條材之長度上具有不同厚度的條狀型材。限定的型材可由在條材長度上的兩個、三個或更多個不同厚度所組成。本發明裝置之基本特徵揭示於隨附的申請專利範圍中。
與先前技術相反地，本發明之彎曲製程係連接至軋延製程之力，並特定言之依賴過渡時間來操縱，而非基於其他參數。
因此，不鏽鋼及其他金屬可於連續操作中藉由軋延(特定言之冷軋)來加工，其中可實現400及1600毫米之寬度範圍。
此係藉由不同的冷軋機類型來達成，其中的差異在於輥的數目及影響厚度及平坦度的傳動機構(液壓調整、輥頂、第一中間體)。
現有的標準製程係著重在於條材長度上在密切公差限度內的一致厚度。相對於此，柔性軋延之特徵在於在短距離內的不同厚度，但仍然在密切公差限度內。一長度通常介於500及2000毫米間的型材在條材長度上連續地重複。此製程需要冷軋機的連續高度動態改變。下文敘述實施製程的關鍵問題。此外，控制工程將軋機類型的特性列入考慮並容許較快速地調整製程。此外，由於工作輥之彎曲並非取決於輥隙，因此考慮每個條狀型材的特定性質。
如同先前技術，亦可利用多輥軋機台，諸如Sendzimir軋機台，來技術性地實現對應的金屬條。
以下原則在此方面適用：金屬條之金屬材料愈短，則可選擇愈少數目的使用輥。典型的金屬材料係例如由銅、鋁、不鏽鋼或鋼所組成。
本發明之目的使得能夠藉助連續軋延製程，特定言之單程或多程冷軋製程，較佳地於多輥台中形成特定言之由不鏽鋼及其他金屬所組成的金屬條，使得可於軋延方向中軋延型材。
亦有可能藉由軋延來製造在工業領域如用於汽車或運輸工業，及此外於建築工業中的金屬條。
1:金屬條
2:軋機台
3:型材
4:型材厚度
5:平線區
本發明目的之一例示性具體例說明於圖式中並更詳
細地說明於下文。在此等圖中：圖1顯示用於成型金屬條之軋機台的示意圖及柔性軋延條的幾何定義。
圖2顯示藉由隨後的冷變形及另一捲繞操作捲繞於盤管上之金屬條的示意圖及測量平線區以控制製程。
圖1顯示軋機台(2)之示意圖。金屬條(1)係藉由Sendzimir軋機以於條材長度上循環再現之400及1600毫米之寬度範圍製得。本發明之概念尤其著重在柔性軋延。現有的標準製程係著重在於條材長度上在密切公差限度內的一致厚度。相對於此，柔性軋延之特徵在於在短距離內的不同厚度，但仍然在密切公差限度內。一長度通常介於500及2000毫米間的型材在條材長度上連續地重複。此製程需要冷軋機的連續高度動態改變。由於軋機的彈簧率，因此V形調整增加例如3.5倍，將其乘以14-30，較佳18-26係液壓缸的速度。液壓缸之速度的典型值係介於0.17毫米/秒與5.83毫米/秒之間的範圍，其中0.17毫米/秒(輥隙)→13.09毫米/秒(液壓缸)及5.83毫米/秒(輥隙)→448.91毫米/秒(液壓缸)。圖1係於軋延金屬條後之幾何定義的略圖。操縱期之特徵在於立即調整輥隙(邊緣)，以致可達成兩厚度間的轉變。在圖1，在控制期中，以最小的一迴路控制型材厚度(4)(平線區(5))。在控制期中，可手動影響平坦度傳動機構。平坦度以一定關係受工作輥的彎曲影響。平坦度可例如利用光學雷射系統、應力計輥或SI-Flat系統來測量。輥隙調整過程係藉由在平線區的軋延期間切換至控制期來操縱。使用已經軋延的隨後平線區來控制在工作輥間的平線區。此外，兩種現有
的系統用來測量條材的平坦度。可使用非接觸式SI-Flat系統，其係基於局部震盪振幅的評估。
圖2顯示輥的數目及影響厚度及平坦度的傳動機構(液壓調整、輥頂、第一中間體)。此外，控制工程將軋機類型的特性列入考慮並容許較快速地調整製程。此外，由於工作輥之彎曲並非取決於輥隙，因此考慮每個金屬條的特定性質。此外，該圖顯示於條材之長度上具有不同厚度的限定型材(3)。彎曲係製程所需。藉由使用20個輥來替代二輥式及四輥式軋機，最終結果將係平坦且較高強度的條材。工作輥之彎曲取決於軋延特定等級所需的工作力。工作輥彎曲的操縱係基於在「學習期」中測得之平坦度測量系統的參考變數。
1:金屬條
2:軋機台
3:型材
Claims (19)
- 一種柔性軋延製造金屬條之方法，其將具有可預限定材料厚度的金屬條(1)引導通過包含若干輥的軋機台(2)，其特徵在於該方法係基於兩個操作步驟之程式迴路，其中由第一步驟之學習期獲致厚度及平坦度數據值，其係基於控制及儲存在軋延期間的該等數據值，隨後接著一步驟以獲致在條材長度上具有不同厚度之限定的型材(3)。
- 如請求項1之方法，其中，獲致在條材之長度上具有至少兩個厚度的型材(3)。
- 如請求項1之方法，其中，形成至少該等與金屬條(1)有效交互作用的輥。
- 如請求項1之方法，其中，該金屬條具有400至1600毫米之寬度範圍。
- 如請求項1之方法，其中，控制型材厚度(4)以更新輥隙設定。
- 如請求項1之方法，其中，使用一部分的邊緣來評估平線區(5)。
- 如請求項1之方法，其中，工作輥彎曲取決於軋延力以影響平坦度。
- 如請求項1之方法，其中，設置三種現有系統來測量條材的平坦度。
- 如請求項1之方法，其中，該條材的平坦度係以基於局部震盪振幅之評估的非接觸式SI-Flat系統測量。
- 一種用來柔性軋延製造金屬條之裝置，其中基於至少兩個操作步驟之程式迴路將具有可預限定材料厚度的金屬條(1)引導通過包含若干輥的軋機台(2)，在軋延操作期間將金屬條(1)設置引導通 過輥隙，其中操縱彎曲曲線且其中至少該等與金屬條(1)有效交互作用的輥係經形成為具有400至1600毫米之寬度範圍。
- 如請求項10之裝置，其中，獲致在條材之長度上具有不同厚度的型材(3)。
- 如請求項10或11之裝置，其中，獲致在條材之長度上具有至少兩個厚度的型材(3)。
- 如請求項10或11之裝置，其中，形成至少該等與金屬條(1)有效交互作用的輥。
- 如請求項10或11之裝置，其中，控制型材厚度(4)以更新輥隙設定。
- 如請求項10或11之裝置，其中，使用一部分的邊緣來評估平線區(5)。
- 如請求項10或11之裝置，其中，工作輥彎曲取決於軋延力以影響平坦度。
- 如請求項10或11之裝置，其中，設置三種現有系統來測量條材的平坦度。
- 如請求項10或11之裝置，其中，該條材的平坦度係以基於局部震盪振幅之評估的非接觸式SI-Flat系統測量。
- 如請求項10或11之裝置，其中，該金屬條之寬度範圍係400至1600毫米。
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