CN101384382A - 在冷轧机中应用感应加热来控制薄板的平直度 - Google Patents
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Abstract
一种用于轧制具有基本均匀平直度的金属带(1)的***包括：轧机，该轧机包括一对工作辊(5)，用于降低金属带的厚度；感应加热装置(10a)，该感应加热装置紧邻至少一个工作辊(5)；弯曲千斤顶，该弯曲千斤顶与各辊(5)相对应；冷却喷射***(25)，该冷却喷射***靠近辊(5)；平直度测量装置(15)，该平直度测量装置定位成测量金属带的平直度差异；以及轧机控制界面(30)，该轧机控制界面连接于平直度测量装置(15)和轧机促动器之间，其中，轧机控制界面(30)设置成驱动感应加热装置(10a)、弯曲千斤顶和冷却喷射***(25)，以便基本消除金属带平直度差异。感应线圈加热装置(10a)设置成消除由工作辊(5)在金属带边缘处的温度梯度引起的在带边缘的高张力。
Description
相关申请的交叉引用
本发明要求美国临时专利申请60/774974的优先权，该美国临时专利申请60/774974的申请日为2006年2月17日，该文献的整个内容被本文参引，如同整个文献在这里阐明。
技术领域
在一个实施例中，本发明涉及冷轧，并涉及在冷轧制金属薄板中利用感应加热来提高薄板的平直度(flatness)的方法。
背景技术
由金属例如铝构成的带形产品通常在四辊或六辊轧机中轧制。用于形成铝带的现有方法不能轧制在整个宽度上均匀的带，且不能提供在带的中间区域、边缘区域或四分之一(quarter)区域中没有不希望的平直度波动的轧制产品。由于材料通过现有方法进行处理而引起的、非均匀分布的内部应力通常导致边缘裂纹，其中，边缘裂纹需要除去，从而导致轧制产品局部切除和废弃。在材料卷中间的边缘裂纹可能使得整卷都需要废弃。
发明内容
总的来说，根据本发明，在一个实施例中，提供了一种形成金属薄板的方法，它根据从工作辊下游的金属带获得的平直度测量值而感应加热单个工作辊的直径的热膨胀部分。该方法包括：
在一对工作辊之间轧制金属薄板，以便形成轧制产品；
测量从轧制产品的中心部分至轧制产品的至少一个边缘部分的轧制产品张力(tension)分布；以及
当轧制产品的至少一个边缘部分的张力大于轧制产品的中心部分的张力时，调节一对工作辊中的单个辊的温度，以便使该单个辊的边缘直径大于该单个工作辊的中心直径。
在一个实施例中，调节单个辊的温度包括选择地加热工作辊的边缘部分，以便使工作辊的、与金属带的纵向边缘相对应的部分热膨胀至直径比工作辊的中心部分更大，以便使得工作辊具有沿它的宽度的非均匀直径。在一个实施例中，感应加热用于调节温度，其中，感应加热由感应加热线圈提供，该感应加热线圈将热量施加给工作辊的、与在工作辊和轧制金属带的纵向边缘之间的接触表面部分相对应的部分。在工作辊和金属带之间的接触表面称为工作表面。在一个实施例中，调节单个辊中的温度包括位于单个工作辊附近的两个感应加热线圈，其中，由各感应加热线圈施加的热量大小为这样，它调节沿一个工作辊轴线长度的热膨胀，这样，由两个辊上的热凸度(thermalcrown)对辊隙的影响完全补偿。
在一个实施例中，张力测量值由位于工作辊下游的平直度测量杆来提供，该平直度测量杆与在由工作辊轧制后的轧制产品的至少一个表面接触。平直度测量杆可以包括多个探针，这些探针与金属板的上表面或底表面接触。在另一实施例中，张力测量值可以通过包括(但不局限于)光学扫描或激光测量的方法来光学提供。在又一实施例中，张力测量值可以通过声学来提供。
在另一实施例中，一种用于形成金属薄板的方法包括：
在一对工作辊之间轧制金属薄板，以便形成轧制产品；
测量轧制产品的平直度；以及
根据轧制产品的平直度来调节一对工作辊中的单个工作辊的、与金属薄板的纵向边缘相对应的部分的直径。
在本发明的另一方面，提供了一种用于轧制具有基本均匀平直度的金属薄板的***。在一个实施例中，用于轧制金属薄板的***包括：
轧机，该轧机有至少一对工作辊；
感应加热装置，该感应加热装置定位成紧邻该对工作辊中的单个工作辊；
平直度测量装置，该平直度测量装置位于该对工作辊的下游；以及
轧机控制界面，该轧机控制界面连接于平直度测量装置和感应加热装置之间，其中，轧机控制界面设置成从平直度测量装置接收平直度测量值，并发送信号以便驱动感应加热装置，从而提供具有横过轧制产品宽度的基本均匀张力分布的轧制产品。
在一个实施例中，感应加热装置设置成消除在金属边缘上的高张力，该高张力可能在金属带的边缘处由工作辊中的温度梯度而引起。在一个实施例中，感应加热装置还可以包括弯曲千斤顶、工作辊轴向滑动机构和喷射冷却***，其中，弯曲千斤顶、轴向滑动机构和喷射冷却***还可以由轧机控制界面根据平直度测量值而驱动。
附图说明
下面的详细说明最好结合附图来理解，下面的详细说明是通过实例来说明，而不是为了将本发明限制于此，附图中，相同参考标号表示相同元件和部件，附图中：
图1是表示本发明一个实施例的、用于控制轧制薄板的平直度的***的示意图。
图2a是表示本发明一个实施例的、用于控制轧制薄板的的平直度***的透视图，该***包括与单个工作辊相对应的两个感应加热器。
图2b是表示本发明另一实施例的、用于控制轧制薄板的平直度的***的透视图，该***包括堆垛布置并与单个工作辊相对应的四个感应加热器。
图2c是表示本发明另一实施例的、用于控制轧制薄板的平直度的***的透视图，该***包括并排布置并与单个工作辊相对应的四个感应加热器。
图2d是表示本发明一个实施例的冷轧机的透视图。
图3是表示工作辊的一个实施例的曲线图，其中，端部部分已经热膨胀，以便使得工作辊具有沿辊宽度的非均匀直径。
图4是根据本发明通过对单个工作辊的边缘部分进行感应加热而获得的轧制产品的张力分布与没有对工作辊的边缘部分进行感应加热的轧制产品比较的视图。
图5是根据本发明通过对单个工作辊的边缘部分进行感应加热而获得的轧制产品的张力分布与没有对工作辊的边缘部分进行感应加热的轧制产品比较的视图。
具体实施方式
这里介绍本发明的详细实施例；不过应当知道，所述实施例只是可以以各种形式实施的本发明的示例。此外，结合本发明各个实施例给出的各实例将是示例性的，而不是进行限制。而且，附图并不需要按比例，一些特征可以进行夸大，以便表示特殊部件的细节。因此，这里所述的特定结构和功能细节并不是作为限制，而只是作为示例基础来教导本领域技术人员以各种方式实施本发明。
图1是冷轧***100的示意图，其中，冷轧***100包括至少两个工作辊5、感应线圈加热装置10a和平直度测量装置15，该平直度测量装置15设置成测量通过工作辊5来轧制的金属带1的表面平直度。工作辊5布置成彼此相对，其中，在工作辊5之间的间隙称为辊隙4。工作辊5可以是钢或其它刚性金属材料。要轧制的薄板***工作辊5之间，并沿箭头Z的方向进行轧制和拉动。在一个实施例中，金属带1是铝或铝合金。在一个实施例中，金属带1在轧制之前的厚度范围为大约0.400＂至大约0.010＂。在又一实施例中，金属带为铝合金，它可以轧制成薄至大约0.008英寸，但是应当知道，厚度甚至可以更薄，其中，轧制产品的厚度可以取决于该轧制产品的预定用途。
冷轧表示处理的金属薄板已经冷却至室温，但是在铝薄板的多次冷轧道次过程中，材料温度可以升高至大约330℉。尽管下面的说明基本涉及冷轧，但是应当知道，下面的方法和装置也可以用于热轧，这也在本发明的范围内。铝薄板的热轧的基本特征是处理温度范围为大约550℉至大约900℉。应当知道，上述温度只是用于示例目的，而不是将本发明限制于此，因为处理温度可以通过各种处理条件而变化，例如轧制速度、冷轧道次数以及在轧制道次之间的冷却程度。
参考图1和2a-2d，在轧制过程中，在辊隙4的轮廓(profile)和进入工作辊5的金属带1的、横向宽度(cross width)的厚度分布之间的不一致通常导致平直度缺陷，该平直度缺陷可以看见为轧制产品的波纹形边缘或波纹形中心部分。金属带1的、横向宽度的厚度分布由横过金属带的宽度W1从金属带的上表面至金属带下表面测量的金属带厚度来确定。辊隙轮廓可以定义为工作辊5的相对工作表面4a、4b的分离尺寸，其中，在轧制过程中，工作辊5的相对工作表面4a、4b的分离尺寸可能沿工作辊5的宽度不均匀。在辊隙4的几何形状和金属带1的、横向宽度的厚度分布之间的差异可能导致在轧制后横过金属带1的宽度W1的金属带1拉伸不一致，这可以表现为轧制产品的平直度缺陷。
辊隙4和金属带1的、横向宽度的厚度分布的不匹配或不一致(这通常导致平直度缺陷)可能是由于由进行轧制的金属带1施加在工作辊5上的力引起的，这可以称为弯曲偏差。在辊隙4的轮廓和金属带1的、横向宽度的厚度分布的不匹配或不一致(这通常导致平直度缺陷)也可能是由于工作辊5的热膨胀引起的，该热膨胀至少部分由于轧制处理的摩擦热，它使工作辊5的表面产生热翘曲(camber)。各工作辊5中的温度峰值通常在工作辊的宽度W1的中点M1处，因此，各工作辊5中的热膨胀通常在工作辊5的中点M1处最大，并朝着辊的边缘减小，这可以称为热凸度。
在卷绕过程中，轧制产品可以在张力下进行拉动，其中，平直度缺陷可能表现为紧边缘，该紧边缘可能倾向于产生裂纹。在金属带的边缘部分处形成紧边缘(该边缘部分处于比金属带的中心部分更高的张力)通常是现有方法的卷绕速度的限制因素。应当知道，尽管弯曲千斤顶(bending jack)、冷却剂喷射、凸度机械研磨至工作辊中以及工作辊侧移结构可以对减少在轧制产品的中心部分中的平直度缺陷产生有利效果，但是这些机构不能实质上减少在金属带的边缘部分处形成的平直度缺陷，例如形成紧边缘。
在本发明的一个方面，利用感应加热装置10a、10、10c、10d来大大提高对紧边缘的减少，该感应加热装置设置成使得一对工作辊的单个工作辊的、与金属带1的边缘13a、13b相对应的部分热膨胀。术语“轧制产品的、横向宽度的基本均匀张力分布”的意思是当外部张力从轧制产品上除去，且该轧制产品置于平坦表面上时，轧制产品基本不会离开放置该轧制产品的平坦表面。基本不会离开的意思是轧制产品的下表面完全与放置该轧制产品的平坦表面接触。外部张力是在轧制后的卷绕过程中置于薄板上的张力。在一个实施例中，为了使轧制产品平直，横过轧制产品宽度的纵向纤维在没有外部张力的情况下基本为相同长度。
参考图1-2d，在一个实施例中，本发明测量在轧制的金属带中的平直度和平直度缺陷的存在(例如紧边缘)，并根据测量的平直度缺陷来采取校正行动，该校正行动至少包括与单个工作辊的边缘部分相对应的感应加热器。在一个实施例中，金属带1的平直度测量值由平直度测量装置15来提供，该平直度测量装置15位于工作辊5的下游，以便测量轧制产品的平直度。在一个实施例中，平直度测量装置15可以为平直度测量杆，它设置成测量从轧制产品的中心部分至轧制产品的边缘部分的轧制产品张力分布。术语“测量从轧制产品的中心部分至轧制产品的边缘部分的张力分布”的意思是该张力可以从轧制产品的中心横过轧制产品的宽度而成增量地测量至轧制产品边缘，其中，各增量可以认为是沿长度方向(轧制产品可以沿该长度方向来轧制)纵向延伸的狭道(lane)。
在一个实施例中，多个转子测量横过金属带1宽度的横向宽度张力分布。平直度测量杆可以包括与金属薄板的表面接触的多个探针。特别是，轧制产品在张力情况下卷绕，其中，在卷绕之前，轧制产品与平直度测量杆接触，在该平直度测量杆下面引起沿y方向作用在平直度测量杆的探针上的力，如图2a-2c所示。如上所述，在一些实施例中，卷绕张力使得薄板可以在卷绕时看起来很平，但是这样施加外部张力不能校正拉伸差异，该拉伸差异在除去外部张力时表现为平直度缺陷。随着在卷绕过程中施加外部张力，横过轧制产品的宽度W2产生张力分布，其中，在轧制产品中的张力分布与由薄板在平直度测量杆的各探针上引起的力相关。在一个实施例中，平直度测量杆可以包括多个转子15A，这些转子15A优选是具有0.5＂至3.0＂的宽度，沿主轴布置，其中，各转子测量沿狭道的力，该力对应于轧制的金属带1的张力。
在另一实施例中，金属薄板1的平直度可以光学测量，或者它的特征可以是使用激光。在又一实施例中，平直度测量装置也可以包括非接触***，它利用声学测量来测量金属带的张力分布。声学测量可以通过在金属带1下面进行正弦调制真空来提供。应当知道，上述平直度测量装置15是用于示例说明的目的，本发明并不局限于此，因为能够测量被轧制的金属带1的平直度或确定横过金属带1宽度的横向宽度张力分布的任何平直度测量装置都可以使用，且在本发明的范围内。
参考图1-2c，感应加热装置10可以响应金属带1中的平直度缺陷或张力差异而起动。感应加热是这样的方法，通过该方法，钢工作辊通过使用交变磁场的非接触方法来加热。在一个实施例中，感应加热装置至少包括电源和感应线圈组件，该电源以所需电频率提供电输出。电源驱动高频交变电流通过感应线圈组件。交变磁场在单个工作辊中引起电流，该电流可以称为涡电流。通过工作辊的电流通过焦耳加热来增大工作辊5中的温度。在一个实施例中，各感应线圈10可以包括铁磁芯。感应线圈加热装置10还可以包括至少一个冷却通道，用于提供冷却液体，或者可以不包括冷却通道。
在一个实施例中，通过导电线圈的电流可以为大约80安培至大约200安培。在一个实施例中，通向感应加热器的电源有固定的工作频率，其中，发送给加热线圈的电流信号的频率为大约20KHz。通向感应加热器的电流波为具有变化幅值的正弦波。通向感应加热器的功率通过在一组多个重复图形的循环上改变正弦电流波的幅值来调节。重复图形的持续时间为大约8个工作波形循环。在全功率时，电流信号为具有恒定幅值的20KHz正弦波。应当知道，上述电流和频率是用于示例说明目的，而不是限制本发明，因为其它电流和频率也可以考虑，并在本发明的范围内。而且，其它提供功率的模式也可以考虑，且在本发明的范围内。
在一个实施例中，调节单个工作辊的温度包括感应加热线圈10，用于在工作辊5的、邻近与金属带边缘13a、13b相对应的工作表面的部分中进行感应加热。更具体地说，感应加热线圈10a、10b、10c、10d与工作辊的、与要轧制的金属带(以便提供轧制产品)的纵向边缘13a、13b接触的部分对齐，其中，纵向边缘13a、13b沿轧制方向延伸。参考图2a，在一个实施例中，调节由感应加热装置在单个工作辊中产生的热量包括位于辊5的各端的一个感应加热线圈10a、10b，其中，各感应加热线圈10a、10b与金属带1的各边缘相对应。在另一实施例中，在单个工作辊5中，调节由感应加热装置在单个工作辊中产生的热量包括与金属带1的各边缘13a、13b相对应的两个感应加热器10a、10b，其中，感应线圈定位成堆垛结构，它可以与工作辊的周边相对应，如图2b中所示。在还一实施例中，感应加热装置可以包括与金属带1的各边缘13a、13b相对应的两个线圈，其中，线圈定位成相互邻近，如图2c中所示。
在一个实施例中，各感应线圈10可以与工作辊5的、邻近工作辊的接触表面的部分相对应，金属带1在该接触表面处进行轧制，且该接触表面也称为工作表面。在另一实施例中，各感应线圈10可以沿与辊的旋转轴线平行的方向横向布置，以便将线圈重新定位在各带的边缘处或靠近该边缘。通过提供可以横向布置的感应线圈10，感应线圈的位置可以定位成用于具有不同宽度的金属带。除了使得各感应线圈可以横向布置，感应线圈还可以包括用于设置在感应线圈和工作辊的工作表面之间的间隙的机构。在一个实施例中，具有位置控制的液压缸使得感应线圈向前运动，直到与辊接触，然后使工作辊返回大约3mm。应当知道，使感应线圈与工作辊分离的间隙也可以考虑其它尺寸，这也在本发明的范围内，只要该分离程度允许来自线圈的磁场与辊有效耦合，从而在辊中感应产生涡电流。
在一个实施例中，感应加热器10a、10b、10c、10d提供了足够热量，以便使得单个工作辊的、与金属带的边缘相对应的直径热膨胀，从而大于该单个辊的中心部分的直径。术语“单个工作辊”表示一对工作辊5中的一个工作辊，其中，该单个工作辊可以是该对工作辊中的上部或底部工作辊。术语“单个辊的边缘直径”的意思是该单个辊的、与金属薄板的纵向边缘13a、13b相对应的部分的直径。术语“单个工作辊的中心直径”表示辊的、在该单个辊的各边缘直径之间的部分的之间的直径。
在感应加热线圈相对于一对工作辊的单个工作辊定位的本发明实施例中，由感应加热线圈施加以便增大表面温度的能量大小为这样，它可以使得工作辊的、邻近金属带边缘13a、13b的部分处的热膨胀与工作辊的中心部分的热膨胀相比增加。图3图示表示了在单个工作辊5上感应加热以便增加单个辊的、与金属带1的纵向边缘13a、13b相对应的边缘直径的效果，其中，参考线50表示根据本发明通过感应加热而加热的单个工作辊的、横向宽度W1的热膨胀，而参考线51表示没有通过感应加热而加热的相对辊的、沿宽度W1的热膨胀。热膨胀的程度与辊的温度直接相关，其中，具有更高温度的辊部分具有更高程度的热膨胀。
在一个实施例中，对单个辊50中的热膨胀程度进行选择，以便补偿并不包括感应加热器的相对辊中的热膨胀51。更具体地说，如参考线50所示，在具有感应加热线圈的工作辊中，工作辊5的、邻近金属带的纵向边缘13a、13b的部分的增大热膨胀补偿在没有感应加热线圈的相对工作辊的、邻近金属带的部分的热膨胀减少，其中，热膨胀的减少可以称为降低(roll off)效应。在单个工作辊中在带边缘处的增大热膨胀和在相对工作辊的边缘直径处的正常降低的组合使带(该带横过它的宽度变形)具有等效的均匀辊隙，并使得带在离开轧机机架时具有均匀的平直度，而基本没有紧边缘。更具体地说，在单个工作辊的边缘直径中的热膨胀选择为补偿相对辊，该相对辊在相对辊的中心处的直径相对于该相对辊的边缘直径来说更大。在一个实施例中，单个工作辊的边缘直径的尺寸变化可以为大约0.005英寸，其中，更大和更小程度的膨胀也可以考虑，因为校正平直度缺陷所需的热膨胀程度可以通过处理条件来实现，该处理条件包括但不局限于：轧制速度、轧制产品的材料选择、由感应加热装置提供的加热程度、以及施加在工作辊的中心部分上的冷却剂程度。
参考图1，轧机100还可以包括冷却喷射***25，该冷却喷射***25紧邻工作辊5的、与要轧制的金属带1接触的部分。冷却喷射***25可以在工作辊5的、与金属带1接触的部分处喷射冷却液25A，其中，冷却液除去在工作辊5中由于金属带1的轧制而产生的一部分热量。通过冷却喷射***来除去在工作辊5中由于金属带1的轧制而产生的热量不能通过自身而降低热凸度的形成，该热凸度将促使产生平直度缺陷和紧边缘。
参考图1，除了调节在工作辊5中产生的热量，轧制产品的薄板平直度差异可以通过机械产生的力而进一步降低，该力使得工作辊沿与在轧制过程中由金属带1在工作辊5上产生的力引起的辊弯曲相反的方向进行弯曲。在一个实施例中，可以使用辊弯曲千斤顶21和/或侧向辊移动机构，以便产生辊隙调节，它补偿在轧制操作过程中由金属带在工作辊上产生的力引起的辊弯曲缺陷。
在一个实施例中，弯曲千斤顶设置成提供与由金属带1产生的辊弯曲相反的力，并可以称为正弯曲千斤顶。特别是，弯曲千斤顶21设置成补偿由金属带1对工作辊5的表面(该表面在轧制过程中与金属带1接触)产生的力，其中，金属带1在顶部和底部工作辊上产生力，该力使它们弯曲，并弯曲离开带。
在另一实施例中，轧机100还可以包括与各工作辊5相对应的弯曲千斤顶20，其中，弯曲千斤顶20可以使得工作辊5的一部分沿y轴线移动，以便基本减小热凸度对金属带1的影响，同时，轧机冷却喷射25有助于形成在带的中心部分具有基本均匀平直度的金属带1，但是使得带的外边缘处于张力状态。这些弯曲千斤顶20可以称为负弯曲千斤顶，并使得工作辊沿与正弯曲千斤顶21相反的方向弯曲。
所需的弯曲千斤顶的力大小和它的方向由以下组合来确定：由带的力引起的工作辊5弯曲量、在工作辊上研磨的凸度、以及工作辊5的热膨胀量。
在另一实施例中，工作辊5还可以包括工作辊侧移机构(未示出)，该工作辊侧移机构设置成使得各辊5沿基本水平轴线移动，例如x轴线，如图2a-2c中所示。在一个实施例中，各相对工作辊的辊直径研磨成沿它的轴线变化，其中，使变化的辊轴向移动以便控制辊隙4将提供可以用于响应测量的平直度缺陷的校正系数。特别是，在通过工作辊侧移机构而轴向移动时具有变化直径的相对工作辊提供了另一方式来降低热凸度的形成和带的力引起的辊弯曲的影响。
在一个实施例中，一对支持辊6可以在通常称为四辊式轧机的结构中与工作辊5结合使用。支持辊6用于支承工作辊，并减小它们由于带的力而引起的弯曲。在本发明的又一实施例中，一对中间辊8可以在通常称为六辊式轧机的结构中布置在支持辊6和工作辊5之间。中间辊也可以包括中间侧移机构和中间辊弯曲千斤顶。
轧制***100还包括在平直度测量装置15和轧机促动器之间连接的轧机控制界面30。轧机控制界面30从平直度测量装置15接收表示金属带1的薄板平直度差异测量值或横过金属带1宽度的张力分布的信号。轧机控制界面30再与预定目标平直度值或张力分布比较地处理和分析该信号。在一个实施例中，轧机控制界面处理测量信号，并根据一组数学算法来表示通向轧机促动器的控制输出。在一个实施例中，轧机界面30包括计算机。轧机控制界面30再将促动信号发送给至少冷却喷射***25、弯曲千斤顶20或感应加热线圈10，以便补偿薄板平直度的不同测量值或金属带的横向张力分布，从而导致金属带1具有基本平的表面，它基本没有紧边缘和热凸度效应。
尽管上面已经介绍了本发明，但是还提供了下面的实例，以便进一步表示本发明和阐明由本发明产生的一些优点。本发明并不局限于所述特定实例。
实例
图4表示了由与单个工作辊的边缘直径相对应的感应加热器提供的、横过轧制产品的张力分布与由在没有感应加热的情况下类似制备的轧制产品提供的张力分布的比较。参考图4，垂直轴表示在轧制产品中测量的张力(磅每平方英寸)，水平轴表示轧制产品的宽度，其中，张力测量值由平直度测量杆增量记录，其中，薄板的各区域对应轧制产品的宽度。在图4中记录的张力分布是对标称卷绕张力的标准化，该标称卷绕张力可以为大约3000Psi。图4中所示的张力分布由Aluminum Association 3003系列铝合金金属带来产生，该铝合金金属带由单架(stand)冷轧机轧制，厚度从大约0.035＂至0.017＂，速度为大约625ft/min。由冷轧机轧制的金属带的宽度为大约52＂。
根据本发明处理的金属带的张力分布61包括通过定位成与单个工作辊的、对应于该单个工作辊的带边缘的部分相对应的感应加热器以及与工作辊的中心部分的至少一部分相对应的辊冷却喷射***而进行的热控制。根据本发明处理的金属带的张力分布还包括弯曲千斤顶，该弯曲千斤顶设置成使得工作辊沿与由金属带在工作辊上产生的力引起的正常弯曲相反的方向进行弯曲。此外，根据本发明处理的金属带的张力分布还包括平直度测量装置和轧机控制界面，其中，由平直度测量装置获取的张力测量值通过轧机控制界面来分析，并响应张力测量值校正系数在弯曲千斤顶、辊冷却***和感应加热器中驱动。对比实例60是通过弯曲千斤顶和辊冷却来处理以便优化测量平直度的金属带，但是并不包括定位成与单个工作辊相对应且使得工作辊的边缘直径热膨胀成大于工作辊中心直径的感应加热器。
在对比实例60中，在轧制产品的边缘部分中测量的张力增量超过1000psi，如与图4的区域1和区域20相对应的平直度测量装置部分所示，因此表示轧制产品中产生紧边缘。如区域3至区域17所示，对比实例60的轧制产品的中心部分具有基本均匀的张力分布，表示在轧制产品的中心部分中基本没有平直度缺陷。区域2和19为低张力，并可以称为松弛区域，它们具有比外部施加张力更小的记录张力，外部施加张力包括但不局限于卷绕张力。对比实例60表示尽管弯曲千斤顶20和冷却喷射***25减少了在工作辊5中心部分中的热凸度效应，但是弯曲千斤顶和冷却喷射***不能降低紧边缘和相邻松弛区域的发生率。
通过利用感应加热线圈10来感应加热与金属带1的纵向边缘13a、13b相对应的单个工作辊5，热凸度效应可以进一步降低，且基本消除紧边缘的产生，其中，感应加热使得工作辊的边缘直径热膨胀。与对比实例60比较，与根据本发明使用感应加热来处理的金属带相对应的张力分布60使得在轧制产品的纵向边缘处测量的张力减少至大约500psi或更小，如与图4的区域1和区域20相对应的平直度测量装置部分所示，并基本降低了松弛区域的发生率，例如区域2和19。
在本发明的一个方面，通过降低紧边缘的发生率，卷绕速度可以增加，而不会引起边缘裂纹。图5表示了根据本发明处理的轧制产品的拉伸分布61(包括通过定位成与单个工作辊的、对应于带边缘的部分相对应的感应加热器的热控制)以及不包括感应加热器的对比实例60，其中，根据本发明处理的轧制产品的大约1250ft/min卷绕速度为对比实例的卷绕速度(它为625ft/min)的两倍。图5中所示的各轧制产品包括Aluminum Association 6061铝合金，并通过两架冷轧机来处理，厚度从大约0.125＂至大约0.0226＂。
参考图5，在一个实例中，使用感应加热来加热单个辊的、与轧制产品的纵向边缘相对应的部分将提供这样的张力分布61，当与并不利用根据本发明的感应加热的轧制产品比较时，该张力分布61允许增加至大约1250ft/min，而不会使边缘张力增大至在没有感应加热的情况下以625ft/min卷绕时的水平。特别是，尽管对比实例在大约625ft/min的速度下卷绕导致边缘张力为大约2000psi，但是根据本发明使用感应加热来处理的轧制产品的张力分布允许1250ft/min的卷绕速度，同时测量的边缘张力为大约750psi或更小。
尽管已经通过本发明的优选实施例特别表示和介绍了本发明，但是本领域技术人员应当知道，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行前述和其它的形式和细节变化。因此，本发明并不局限于所述和所示的确切形式和细节，而是将落入附加权利要求的范围内。
Claims (20)
1.一种用于制造金属薄板的方法，其包括:
在一对工作辊之间轧制金属薄板，以便形成轧制产品；
测量从轧制产品的中心部分至轧制产品的至少一个边缘部分的轧制产品张力分布；以及
当轧制产品的至少一个边缘部分的张力大于轧制产品的中心部分的张力时，调节该对工作辊中的单个辊的温度，以便使该单个辊的边缘直径大于该单个工作辊的中心直径。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括:通过平直度测量杆来测量张力分布。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括:通过光学或声学来测量张力分布。
4.根据权利要求2所述的方法，还包括:平直度测量杆，用于在该对工作辊的下游测量薄板的张力分布。
5.根据权利要求2所述的方法，还包括:使至少一个感应线圈布置成靠近单个工作辊与金属薄板的纵向边缘相对应的部分。
6.根据权利要求4所述的方法，其中:各感应线圈可以沿单个工作辊的宽度横向布置。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括:冷却喷射***，该冷却喷射***设置成降低该对工作辊的至少中心部分中的温度。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括:弯曲千斤顶，该弯曲千斤顶设置成补偿在轧制过程中由金属带产生的抵抗工作辊的力。
9.一种用于制造金属薄板的方法，其包括:
在一对工作辊之间轧制金属薄板，以便形成轧制产品；
测量轧制产品的平直度；以及
根据轧制产品的平直度来调节该对工作辊中的单个工作辊与金属薄板的纵向边缘相对应的部分的直径。
10.根据权利要求9所述的方法，其中:单个工作辊的所述部分的直径调节成使得轧制产品具有横过该轧制产品宽度的基本均匀的张力分布。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括:通过平直度测量杆来测量平直度。
12.根据权利要求9所述的方法，还包括:感应产生磁场，该磁场感应产生在单个工作辊中的涡电流。
13.根据权利要求9所述的方法，还包括:将至少一个感应线圈定位成与金属薄板的纵向边缘对齐。
14.根据权利要求9所述的方法，还包括:根据轧制产品的平直度来促动冷却喷射***。
15.根据权利要求9所述的方法，还包括:根据轧制产品的平直度来促动弯曲千斤顶。
16.一种用于轧制金属薄板的***，其包括:
轧机，该轧机有至少一对工作辊；
感应加热装置，该感应加热装置定位成紧邻该对工作辊中的单个工作辊；
平直度测量装置，该平直度测量装置位于该对工作辊的下游；以及
轧机控制界面，该轧机控制界面连接于平直度测量装置和感应加热装置之间，其中，轧机控制界面设置成从平直度测量装置接收平直度测量值，并发送信号以便促动感应加热装置。
17.根据权利要求16所述的***，还包括:弯曲千斤顶、冷却喷射***和辊侧移机构中的至少一个，该辊侧移机构用于使该对工作辊沿它们的水平轴线沿相反方向移动。
18.根据权利要求17所述的***，其中:轧机控制界面从平直度测量装置接收信号，分析该信号，并促动工作辊侧移装置、弯曲千斤顶、感应加热装置和冷却喷射***中的至少一个，以便使得轧制产品具有横过该轧制产品宽度的基本均匀的张力分布。
19.根据权利要求16所述的***，其中:感应加热装置是绕铁磁芯缠绕的感应线圈。
20.根据权利要求20所述的***，其中:轧机为冷轧机。
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