CN1163316C - 二维控制挠曲度的高精度轧机 - Google Patents

Abstract

一种二维控制轧辊挠曲度的高精度轧机，其主要包括机架，辊系以及轧辊座，为使轧辊在轧制过程中挠曲变形最小，发明的轧机还设置二维支撑***，它由机架，轧辊座，机架与轧辊座之间的中间支撑装置共同组成。所述中间支撑装置包括压下装置和水平垫块，以及垂直垫块组。该轧机结构使轧辊挠曲度大大减小，因而减小了轧制板带材的横断面厚度误差。

Description

二维控制挠曲度的 高精度轧机

技术领域

本发明一般涉及一种用于生产板带材的轧机，尤其是涉及一种两维方向控制轧辊挠度的轧机，从而使轧制的板带材具有很高的横向厚度精度的特性。

背景技术

通常轧制板带材的轧机种类较多，从轧辊数目区分有二辊、四辊和多辊，但目前常用的轧机有四辊轧机，HC轧机以及多辊轧机等等。对于二辊、四辊轧机来说，存在很多缺点，最主要的缺点是当轧制件通过机座时，由于压下装置位于轧辊的辊颈处，因此使轧辊产生较大的弯曲变形，轧辊的变形势必造成轧制件(轧制的板带材)的横向厚度偏差，因而严重影响轧制件的质量。为解决上述问题不得不采取增大轧辊直径的方法，对于四辊轧机也不得不采取增大支撑辊直径的方法。但是，随着轧辊直径的加大，必然导致轧制力的急剧增加，而轧制力的变化反过来又导致了轧辊弯曲变形的增加。

多辊式轧机包括有整体牌坊型和开口型(如图1，2所示)，日本专利特开昭54-1259公开了一种多辊轧机，其采用了塔形辊系，当然，这几种轧机都具有刚性大等优点，但是多辊轧机中的机架和支撑辊相接触的部位，在轧制力的作用下仍然产生挠曲变形，因此造成工作辊的挠曲变形，随之影响轧制件厚度的均匀度。

为解决轧辊的挠曲变形，减小或消除轧辊挠曲变形对轧制件厚度的影响，即对工作辊缝的形状进行控制，使工作辊挠曲变形不受轧制力变化的影响。1991年7月24日公开了“一种轧辊小挠度，高刚度轧机”，该中国专利申请号为89101393，审定号为CN 1013250B。为实现上述目的，该发明将塔形辊系的外层支撑辊以多段梁的形式支撑在轧辊座上，作用在工作辊上的轧制力，经辊系分散地传递到上下两个轧辊座上，轧辊座承受的垂直分力经过压下或推上装置或垫块等类似零件传递到机架上，压下或推上装置的数量至少为两个，压下或推上装置的位置在轧辊座上工作辊轴线中部附近。可以看出，该专利的实施方案可使轧辊座在垂直面上的挠曲变形，基本上不随轧制力的变化而改变，因此可有效地减少轧制件横断面上的厚度误差。但是，对于塔形辊系的多辊轧机，工作辊传递给中间辊的力存在垂直分力和水平分力，导致边缘支撑辊也承受着相当大的水平分力，对于中国专利89101393中公开的轧机，其水平分力使得轧辊座产生水平挠曲变形，这样势必导致中间辊直至工作辊产生较大的挠曲变形。

综上所述，为了较理想地解决多辊轧机的工作辊挠曲变形，不仅需要减小垂直分力造成的挠曲变形，而且还需要减小水平分力造成的挠曲变形，也就是说必须解决二维方向的变形，方能使工作辊保持平直，提高轧制件的横断面上的厚度精度。

发明内容

因此，本发明是为了解决轧辊的二维挠曲变形问题，即本发明的轧机不但能减小垂直方向的挠曲变形，而且也能减小水平方向的挠曲变形。因此，本发明的目的是提供一种高精度轧机，该轧机承受轧制力后，与现有技术相比，轧辊产生的挠曲变形大大减小，因此减小了轧制件横断面厚度的误差，提高了轧制件的尺寸精度。

为此本发明提供一种轧制板带材的轧机，主要由机架，上辊系和下辊系，以及上轧辊座和下轧辊座组成，所述上、下辊系安置成塔形结构，其特征在于，该轧机的机架、轧辊座、机架与轧辊座之间的中间支撑装置共同组成二维支撑***，中间支撑装置设置在上、下轧辊座中的至少一个上，并安排在工作辊辊身轴线中部附近，其长度不超过工作辊辊身的长度，所述中间支撑装置还包括垂直垫块组，它们分别竖直地安设在机架的内侧壁和轧辊座的两侧壁之间，并形成紧密贴合，从而使机架相对轧辊座构成二维支撑。

为实现上述目的，本发明的实施方案如下，一种轧制板带材的轧机，由机架，上、下辊系以及上、下轧辊座组成，机架制成框架形，它可承受轧制力，并可将辊系等全部轧机零部件安装在其内，辊系安置成为塔形结构，它由工作辊、支撑辊和中间辊三部分组成，安置在辊系外层的上、下支撑辊以多段梁的方式分别支撑在上、下轧辊座上，上轧辊座可根据需要而上、下移动，以便调整辊缝大小。该轧机的特征在于，轧机的机架，轧辊座，机架与轧辊座之间的中间支撑装置共同组成二维支撑***。中间支撑装置设置在上、下轧辊座中的至少一个上，并安排在工作辊辊身轴线中部附近，其长度不超过工作辊辊身长度。该中间支撑装置包括压下装置和水平垫块，压下装置至少为二个，设置在上轧辊座的上方并安放在机架内，下轧辊座由水平垫块支承，压下装置和水平垫块均安排在轧辊座上工作辊辊身轴线的中部附近，本发明还设置有水平方向的上、下垂直垫块组，它们分别设在上、下轧辊座的两侧壁之间，支撑在机架的侧壁上，上、下垂直垫块组分别由两楔形件构成，以便防止由于水平分力产生的挠曲变形。该轧机机架的形状与轧辊座的形状相配合。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施例进行详细描述，通过以下说明，将会对本发明的目的更加清楚了解：

图1是现有技术中森吉米尔轧机示意图；

图2是现有技术中开口型多辊轧机示意图；

图3是现有技术中日本专利公开的多辊轧机示意图；

图4是本发明轧机第一实施例的正剖视示意图；

图5是本发明第一实施例沿图4中A-A的剖视图；

图6是本发明第一实施例沿图4中B-B的剖视图；

图7是本发明第一实施例沿图4中C-C的剖视图；

图8是本发明轧机第二实施例的正剖视示意图；

图9是本发明第二实施例沿图8中D-D的剖视图；

图10是本发明第三实施例的正剖视示意图；和

图11是图10所示第三实施例沿E-E的剖视图。

具体实施方式

图1-3为目前惯用的轧机示意图，由于结构所限，在轧制过程中不可避免地在轧辊上呈现出挠曲变形，直接影响轧制件的质量，由此使轧制的工件表面精度，主要是板材厚度精度，达不到要求。

图4-7显示本发明提供的二维控制挠曲度的高精度轧机的第一实施例，由图4可看出，二维支撑***包括机架10，轧辊座4、5以及二者之间的中间支撑装置。机架10内容装有上、下辊系、上、下轧辊座4、5等主要零部件，机架10可制成整体形，也可由几部分经焊接或其它连接方法拼接构成。上、下辊系分别由工作辊1，中间辊2和支撑辊3组成，它们共同形成塔形辊系。轧制件用标号12表示。辊系最外层的支撑辊3以多段梁的形式支撑在上、下轧辊座4和5上，一般为二段梁以上(见图5)。中间支撑装置中，上轧辊座4和机架10的内上壁之间装设有压下装置6，它位于轧辊座上、工作辊辊身轴线的中部附近，一般位于工作辊辊身长度之内。压下装置6上、下动作，使上轧辊座4可在整体机架10中上、下移动，以便调节轧辊间的缝隙。压下装置也可装备板厚自动控制机构(图中未示出)，从而可准确地检测轧制压力和辊缝的大小，以便进行自动控制，因此在轧制高精度产品的同时还可实现生产自动化。

下轧辊座5与机架10的内下壁之间设有水平垫块7(图4)，它位于轧辊座下工作辊辊身轴线的中部附近，通常位于工作辊辊身长度之内。很明显，下轧辊座5由水平垫块7支撑。该水平垫块7可采用不同的尺寸规格，即其厚度可形成系列。通过不同规格厚度的水平垫块7来实现轧制线的调整，同样也可采用液压装置或螺杆装置来代替垫块7。

参照图4，6和7，从图4中明显看出，上轧辊座4除了在垂直方向由压下装置6支撑以外，在水平方向由两对上垂直垫块组8、8支撑，将上垂直垫块组8、8安排在机架10的内侧壁和上轧辊座4之间，分别置于上轧辊座4的左、右两侧，且位于工作辊辊身轴线的中部附近，在辊身长度范围以内。上垂直垫块组8的构成是由两个倾斜方向相反的相配合的楔形件(见图6)组成。同样，下轧辊座5不仅在垂直方向由水平垫块7支撑，在水平方向也被下垂直垫块组9，9支撑，下垂直垫块组9、9分布在机架10的内侧壁和下轧辊座5之间，它们分别设在下轧辊座5的左、右两侧，且位于工作辊辊身轴线的中部附近，在辊身长度范围以内。下垂直垫块组9也是由楔形件相配而成(见图7)。上述下轧辊座5连同水平垫块7和下垂直垫块组9一起支撑在机架10上。上述上轧辊座4连同上垂直垫块组8和压下装置6支撑在机架10上。

由于上述本发明轧机的构造，使轧辊的挠曲度显著减小，这是因为本发明的轧机，其机架、轧辊座、机架与轧辊座之间的中间支撑装置共同组成了二维支撑***，即垂直和水平两方向上同时受到支撑，具体地说，轧机的上、下轧辊座乃至支撑辊、中间辊以及工作辊都在水平和垂直方向上被支撑着。工作辊承受的轧制力，经工作辊、中间辊传递到支撑辊，支撑辊是由安装在芯轴上几个背衬轴承所组成(参见图5)，因此，轧制力传递到轴承外环，此时外环在旋转，通过轴承再传递到上轧辊座，垂直分力经压下装置最后到达机架上内壁，水平分力经垂直垫块组到达机架侧壁。同理，下工作辊承受的轧制力经中间辊、支撑辊传递到下轧辊座，垂直分力经水平垫块7传递到机架下内壁，水平分力经垂直垫块组9到达机架侧壁。在力传递路径中的压下装置，水平垫块、垂直垫块组均位于工作辊辊身轴线的中部附近，在辊身长度范围以内。

所以，本发明的轧机不仅在垂直面上，而且也在水平面上确保了工作辊母线的正确形状，即母线的直线度，因此使得工作辊的挠曲变形基本上不会随着轧制力的变化而改变，因而使其挠曲变形大大减小，最终效果是使轧制件板带材的厚度误差减小。

辊缝的调整是靠压下装置6的动作，通过使上轧辊座4在机架10的窗口内上、下移动来实现的。

本实施例也可以将轧机完全倒置，即压下装置变为推上装置，这时具有同样的效果。

本实施例的液压压下装置也可由螺杆机构等来代替。

图8-9展示本发明的第二实施例，该轧机中也包括由机架，轧辊座以及二者之间的中间支撑装置构成的二维支撑***。具体部件有机架10，上轧辊座24，下轧辊座25，垫块21以及辊系，辊系包括工作辊1，中间辊2，支撑辊3，该辊系和第一实施例中的辊系相同，均构成塔形辊系，其外层支撑辊3也是以多段梁的形式分别支撑在轧辊座24和25上，第二实施例和第一实施例的区别在于：中间支撑装置设置了压下装置26、27，用以取代第一实施例中的压下装置6和上垂直垫块组8，设置了下垫板21代替水平垫块7和下垂直垫块组9。下面将具体说明。

参照图8，由图中看出，下轧辊座25由两垫板21支撑在机架10上，两垫板21斜置地安排在机架10和下轧辊座25之间，上、下轧辊座的各外侧壁分别形成向内倾斜的一斜面，并与各自的顶面相接。上轧辊座24由压下装置26、27支撑在机架10上，图中的压下装置26，27明显是由螺杆27和垫块26组成，它们均匀布置在轧辊座24上(见图9)。后者在正面视图上具有一斜面，其与上轧辊座24的斜面相配合。一对螺杆27上的螺纹是用于调正作用，从图中可看出，它可使上轧辊座24上、下移动，从而带动辊系上、下移动，达到调正辊缝的目的。当包括水平和垂直分力的轧制合力作用到上轧辊座24上时，该合力传递至螺杆垫块组26、27，最后到达机架10；机架10的形状应适应与轧辊座25，24的形状相配合。由于上轧辊座24及下轧辊座25是斜面，所以机架10可以承受水平和垂直两方向的力，在力的传递路径中的压下装置26、27和垫板21均位于工作辊辊身轴线的中部附近，在工作辊辊身长度范围之内，因而机架产生的两方向的挠曲变形，均可转换成轧辊座直至工作辊的准刚性位移，因此该二维支撑***减少了工作辊的挠曲变形。图9示出图8中沿D-D线的剖示图。根据图8和图9可清楚看出实施例2的结构和各零件的形状。另外，压下装置的数量可设置为二个以上。

本实施例可以将轧机完全倒置，也具有同样效果。

本实施例的螺杆机构可由液压缸等来代替。

图10和11是第三实施例的示意图，由图中看出，下轧辊座35和下垫板31均与第二实施例结构相同。所不同的是压下装置36，37的安排布置不同，它们在机架10的上部表面与机架10的中轴线成斜倾方向排布，并呈斜向相对设置，这样使整个轧机配置更加合理。

关于第三实施例轧机中所受轧制力的传递，以及垂直和水平分力的承受件，均与第二实施例相同，其形成的二维支撑***对减小工作辊挠曲变形的原理和作用也基本相同，在此就不重复描述了。

本发明的轧机与现有技术相比，具有以下优点：

由于发明的轧机带有相应于轧辊座形状的整体机架，且机架的刚度很大，轧辊座与机架间的垫块或辊缝调整装置的位置，位于工作辊辊身轴线的中部附近，在工作辊辊身长度范围以内，且组成二维支撑***，从而不但在垂直面上，而且在水平面上保证了工作辊母线的形状，使得工作辊的弯曲变形基本上不随轧制力的波动而改变，从而使板带材的厚度误差大大减小。

本发明的轧机可使原始辊型的设计和轧制中辊型的控制大为简化。发明的轧机由于工作辊的水平和垂直面上的弯曲变形，均基本上不随轧制力的波动而改变，在原始辊型设计中的诸因素，如轧辊的弯曲变形、压扁变形、热膨胀和磨损等，就可不考虑弯曲变形这一最重要的因素，而热膨胀和磨损又是变化缓慢的因素，因而可使原始辊型的设计和轧制中辊型的控制大为简化。另外，由于避免了现有技术轧机的两个工作辊弯曲变形所形成的“孔型”，所以有利于金属的横向流动，使得有利于用楔形坯料轧制高精度板带材，并且使板带材的“边缘减薄”现象大为改善。

本发明所述的实施例中，辊系的辊数为12辊，但对于其他辊数的辊系同样适用。另外，本发明中不同的轧辊座组件可以相互交叉配置，也可以与现有技术中轧机的轧辊座组件或辊系交叉配置。

本发明不只限于应用在冷轧机，还能适用于热轧板带材的生产用轧机。

尽管上面描述了本发明的较佳实施例，但是，对于本领域内的技术人员来说，在不超出本发明附加的权利要求书范围情况下，对本发明所作的各种更改均包括在本发明范围之内。

Claims (14)

1.一种轧制板带材的轧机，主要由机架(10)，上辊系和下辊系，以及上轧辊座和下轧辊座组成，所述上、下辊系安置成塔形结构，其特征在于，该轧机的机架、轧辊座、机架与轧辊座之间的中间支撑装置共同组成二维支撑***，中间支撑装置设置在上、下轧辊座中的至少一个上，并安排在工作辊辊身轴线中部附近，其长度不超过工作辊辊身的长度，所述中间支撑装置还包括垂直垫块组(8，9)，它们分别竖直地安设在机架(10)的内侧壁和轧辊座(4，5)的两侧壁之间，并形成紧密贴合，从而使机架(10)相对轧辊座构成二维支撑。

2.按照权利要求1所述的轧机，其特征在于，所述中间支撑装置包括压下装置(6)和水平垫块(7)，它们分别安装在机架(10)的内顶壁和轧辊座(4，5)顶面之间。

3.按照权利要求1所述的轧机，其特征在于，所述机架(10)为一整体铸造机架，或通过焊接等连接方法拼合成整体机架，其外壁开有窗口。

4.按照权利要求1所述的轧机，其特征在于，所述辊系最外层为支撑辊(3)，其安排成多段梁的方式，一般为二段以上。

5.按照权利要求2所述的轧机，其特征在于，所述压下装置(6)可带动轧辊座沿机架(10)的中轴线上、下垂直运动，以便调正辊缝。

6.按照权利要求2所述的轧机，其特征在于，所述垂直垫块组(8，9)是由两对楔形件组成，各对楔形件的配合面相对紧密贴合。

7.按照权利要求1所述的轧机，其特征在于，所述中间支撑装置包括压下装置(26，27，36，37)和垫板(21，31)，它们分别设置在机架(10)的内壁和轧辊座(24，25，34，35)之间。

8.按照权利要求1所述的轧机，其特征在于，所述轧辊座(24，25，34，35)的每个轧辊座的两个外侧壁分别形成向里倾斜的斜面，并与各自的顶面相接。

9.按照权利要求7所述的轧机，其特征在于，所述压下装置(26，27，36，37)为螺杆垫块组，其包括螺杆(27，37)和垫块(26，36)。

10.按照权利要求9所述的轧机，其特征在于，所述垫块(26，36)具有斜面，该斜面与轧辊座的向里倾斜的斜面相配合。

11.按照权利要求7所述的轧机，其特征在于，所述垫板(21，31)与机架(10)的下部内斜面和轧辊座的斜面紧密配合。

12.按照权利要求9所述的轧机，其特征在于，所述螺杆垫块组(26，27，36，37)可安排多个，它们与机架(10)的中轴线平行安排，并均匀分布在中轴线两侧。

13.按照权利要求9所述的轧机，其特征在于，所述螺杆垫块组(26，27，36，37)可以与机架(10)的中轴线成倾斜地对称安排。

14.按照权利要求2或权利要求7所述的轧机，其特征在于，所述压下装置(6)和螺杆(27，37)可由液压缸代替。

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