CN1190277C - 串列式轧机设备及使用这种设备的轧制方法 - Google Patents
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Abstract
在串列式轧机设备和采用这种串列式轧机设备的轧制方法中,在抑制了工作辊偏移并且工作辊轴承座没有波动的情况下进行稳定轧制。相对中间辊(2)的轴线使工作辊(1)的轴线横偏向与在入口侧与输出侧作用于轧件(10)上的张力中的更高张力那侧相反的那一侧,在支座(8)中装有一个把工作辊的轴承座(4)推向与横偏方向相同的那一侧的液压缸(11)。
Description
技术领域
本发明涉及串列式轧机设备及使用这种串列式轧机设备的轧制方法,确切地说,本发明涉及包括一条其中轧机在轧件移动方向上成多机架布置的轧制线的串列式轧机设备以及采用这种串列式轧机设备的轧制方法,其中每架轧机的工作辊相对位于其上下的辊错开设置。
背景技术
通常,串列式轧机设备包括由许多架轧机构成的轧制线,每架轧机具有工作辊和位于工作辊上下的支承辊,它们都在轧件移动方向上排成一列,在对卷绕于第一机架入口侧的开卷卷轴以及最后一架输出侧的张紧卷轴中的轧件施加张力的同时,将工作辊用作驱动辊地进行轧制。此外,有这样一种串列式轧机设备,它具有布置在由多机架构成的轧制线输出侧或入口侧的张紧辊以便对轧件施加理想的张力,串列式轧机设备被安装在一条连续生产线中。在上述串列式轧机设备中,如日本专利公开号60-16283所述地,工作辊通常是如此错开布置的,即工作辊的中心轴线略微相对位于其上下的支承辊的中心轴线横偏,以便获得的稳定的轧制条件。
就是说,在施加于轧件入口侧与输出侧的张力有区别的情况下,工作辊的轴承座总是因工作辊中心轴线被布置成相对位于其上下的支承辊的中线轴线而偏向张力更大的那一侧而被推向张力更大的那一侧,即入口侧或输出侧。例如,在传统的高速串列式轧机设备中,在第一机架中,输出侧张力与入口侧张力相比很大,而在最后一架中,入口侧张力与输出侧张力相比很大。在这样的设备中,第一机架工作辊的中心轴线被布置成相对位于其上下的支承辊的中心轴线而偏向轧件的输出侧,最后一架工作辊的中心轴线被布置成相对位于其上下的支承辊的中心轴线而偏向轧件的入口侧。这样一来,可以获得稳定的轧制条件。
近年来,用户对通过轧制各种材料而制成的板材的要求变得越来越严格,用户希望很精确地控制板厚。此外,人们也非常迫切希望使用小直径工作辊,因为人们需要提高轧制压下率并更好地提高光洁度。但存在这样一个问题,即如果在传统的串列式轧机设备中使用小直径工作辊,则工作辊容易水平偏移,以至降低了板形控制性能。
就是说,上述的工作辊错移位布置在工作辊中产生了水平力(横偏力),可以通过在与朝向张力更高那侧的方向相同的方向上提高横偏力来获得稳定的轧制条件。不过,由于张力差与横偏力之和的水平力作用于工作辊上,所以工作辊容易水平偏移,以至降低了板形控制性能。当水平力是固定不变的时,随着工作辊直径更小,上述趋势愈加严重。
当工作辊被布置成相对上下支承辊地偏向与张力更高的轧件那侧相反的一侧时,由于张力差和横偏力相互抵消,所以作用于工作辊上的水平力变得更小。但是,当工作辊被布置成如上所述地横偏时,张力差与横偏力之和的水平力的方向可能会因轧制条件变化(即轧制力大小)而在入口侧与输出侧之间颠倒过来,这是因为横偏力的大小是由轧制力决定的。
尤其是在轧制线的最后一架轧机中,由横偏力与张力之差引起的水平不平衡状态因用设置在最后一架轧机(其输出侧)后的剪切机切断轧件而造成的输出侧张力急剧递减而明显改变。即,在一个方向上改变横偏布局以便用横偏力补偿张力差的方法对于实现稳定轧制是不理想的。
在采用容易如上所述地偏移的小直径工作辊的串列式轧机设备中,为了在考虑板形控制性能的情况下减小作用于工作辊上的水平力来抑制水平偏移,工作辊中心轴线被布置成相对位于其上下的支承辊的轴线地偏向与张力更高那侧相反的那一侧。但是,在那种情况下,很难实现稳定的串列轧制,因为如上所述地,取决于轧制条件变化地可能会出现工作辊波动。此外,存在这样一些情况,即在轧件中出现了象在轧制中出现震动噪音或板厚周期变化(被称为颤纹)这样的异常现象。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种串列式轧机设备,它可以利用小直径工作辊进行在板厚控制性能方面出色的轧制,并且还提供一种利用这种串列式轧机设备的轧制方法。
本发明的第二目的是要提供一种串列式轧机设备,它可以当在串列式轧机设备中利用小直径工作辊进行轧制时抵销相互冲突的性能并且可以实现在板厚控制性能方面出色的轧制并能获得稳定的轧制条件。
(1)为了实现上述第一目的,本发明的一种串列式轧机设备,它包括一条在轧件移动方向上使多架轧机排成一列的轧制线,所述轧机具有一个上工作辊和一个下工作辊以及布置在工作辊上下的上支承辊和下支承辊,其特征在于,所述全部多架轧机的所述上、下工作辊构成驱动辊,并且所述上、下工作辊的轴线被布置成相对所述上、下支承辊的轴线偏向与作用于轧件上的更高张力的那侧相反的那一侧,至少布置于所述轧制线的最后一架上的所述轧机具有一个用于把所述上、下工作辊的轴承座推向固定部的致动器。
通过把上、下工作辊的轴线布置成相对上、下支承辊的轴线地偏向与作用于该轧件上的更高张力的那侧相反的那一侧,作用于工作辊的水平力可以减小。结果,工作辊波动可以减小,因而,可以利用小直径工作辊进行在板形控制性能方面出色的轧制。
(2)在上述第(1)项中,所述工作辊横偏轧机最好被布置在轧制线的最后一架上。
由此一来,可以用小直径工作辊进行板形控制性能方面出色的轧制。
(3)为了实现上述第二目的,在如第(1)或(2)所述的串列式轧机设备中,所述工作辊横偏轧机包括一个用于把上、下工作辊的轴承座推向固定部的致动器。
通过如上所述地设置推动上、下工作辊的致动器,即使张力差与横偏力之和的水平力的方向尤其是在最后一架轧机中因轧制条件变化而在入口侧与输出侧之间颠倒,也可以防止工作辊轴承座移动。因此,可以如上所述地利用小直径工作辊进行在板形控制性能方面出色的轧制并且可以获得稳定的轧制条件。
(4)在上述第(3)项中,致动器最好被布置成把上、下工作辊的轴承座推向与上、下工作辊横偏方向相同的那一侧。
由此一来,在正常轧制过程中,可以用很小的力稳定地保持工作辊轴承座,这是因为作用于工作辊上的水平力在大多数情况下且尤其是在最后一架轧机中是一个朝着输出侧(工作辊偏移方向)的力。
(5)在第(1)-(4)项中,上、下工作辊最好是直径较小的工作辊,它们具有小于0.26的B/L,其中B是上、下工作辊的直径,L是轧件板宽。
通过将本发明用于其B/L小于0.26的小直径工作辊,可以明显减小工作辊的最大水平偏移,因而,可以利用小直径工作辊进行在板形控制性能方面出色的轧制。
(6)此外,为了实现上述第二目的,在第(1)项所述的串列式轧机设备中,这些架轧机都是工作辊横偏轧机,至少在轧制线最后一架上的轧机包括一个用于把上、下工作辊的轴承座推向固定部的致动器。
由此一来,作用于所有轧机的工作辊上的水平力可以减小,工作辊的水平偏移能够得到抑制,因而,可以用小直径工作辊进行在板形控制性能方面出色的轧制。此外,即使水平力方向在最后一架中颠倒过来,也可以防止工作辊轴承座移动。因此,可以获得稳定的轧制条件。
(7)此外,为了实现上述第一目的,本发明的串列式轧机设备包括一条在轧件移动方向上使多架轧机排成一列的轧制线,所述轧机具有一个上工作辊和一个下工作辊以及布置在工作辊上下的上支承辊和下支承辊,其中至少最后一架轧机是这样的轧机,即其中上、下工作辊被用作驱动辊,所述的上、下工作辊的轴线被布置成相对上、下支承辊轴线地偏向轧件输出侧,其它轧机是这样的轧机,即其中上、下工作辊被用作驱动辊,所述的上、下工作辊的轴线被布置成相对上、下支承辊轴线地偏向轧件入口侧。
由此一来,可以减小作用于所有轧机的工作辊上的水平力并可以抑制工作辊的水平偏移,因而,可以用小直径工作辊进行在板形控制性能方面出色的轧制。
(8)此外,为了实现上述第二目的,在第(7)项所述的串列式轧机设备中,至少设置在最后一架上的那架轧机包括一个把上、下工作辊的轴承座推向固定部的致动器。
这样一来,即使水平力的方向在最后一架中颠倒过来,也可以防止工作辊轴承座移动。因此,可以获得稳定的轧制条件。
(9)此外,为了实现上述第一目的,本发明的串列式轧机设备包括多架分别具有一对上、下工作辊、一对支承辊的轧机,其中至少在最后一架轧机中设置了一个用于使工作辊相对支承辊地横偏向轧件输出侧的偏移装置。
这样一来,可以如上所述地减小工作辊的偏移并因而可以用小直径工作辊进行在板形控制性能方面出色的轧制。
(10)此外,为了实现上述第一目的,本发明的串列式轧机设备包括多架分别具有一对上、下工作辊、一对支承辊的轧机,其中至少在最后一架轧机中设置了一个用于使工作辊相对支承辊地横偏向轧件输出侧的偏移装置,该偏移装置的横偏方向是与作用于轧件上的更高张力那侧相反的方向。
这样一来,可以如上所述地减小工作辊的偏移并因而可以用小直径工作辊进行在板形控制性能方面出色的轧制。
(11)此外,为了实现上述第一目的,本发明的一种使用串列式轧机设备的轧制方法,该设备包括多架分别具有一个上工作辊和一个下工作辊以及布置在所述工作辊上下的上支承辊和下支承辊,其中所述轧制方法包括:将所述全部轧机的所述上、下工作辊作为驱动辊;在所述全部轧机中设置用于使所述工作辊相对于支承辊偏向轧件的输入或输出侧的偏移装置;当通过所述偏移装置使至少位于最后一架所述轧机的所述上、下工作辊向轧件的输出侧偏向,并且使位于其他所述轧机的所述上、下工作辊向轧件的输入侧偏向时,进行轧件的轧制。
这样一来,可以如上所述地减小工作辊的偏移并因而可以用小直径工作辊进行在板形控制性能方面出色的轧制。
图面简介
图1是表示本发明的串列式轧机设备布局的视图。
图2是表示最后一架轧机结构的侧视示意图。
图3是说明水平力如何根据最后一架轧机工作辊的偏移布局而作用于工作辊上的视图。
图4是表示作用于工作辊的水平力以及在本发明的串列式轧机设备的典型轧制制度中由水平力造成的水平偏移(在轧件中心位置与端部位置之间的差)的说明图,它还画出了有效地抑制了由加在工作辊上的水平力造成的偏移。
图5是表示在本发明串列式轧机设备的最后一架中的工作辊偏移与工作辊直径B及轧件板宽L之间关系的说明图,它还画出了其较细工作辊具有B/L>0.26的轧机可以通过采用本发明的横移布局而把水平偏移量减小到可与在具有传统通用工作辊的轧机中的偏移量媲美的程度。
图6是表示在本发明的串列式轧机设备的一个实施例中具有较低轧制力的典型轧制制度,它还画出了,在最后一架轧机中,张力差方向因由输出侧的剪切机切断轧件而引起的张力变化而从正转为负。
附图标记说明
1-工作辊;2-中间辊;3-支承辊;4-工作辊轴承座;5-支承辊轴承座;6-工作辊轴线;7-中间辊轴线;8-入口侧支座;9-输出侧支座;10-轧件;11-致动缸;12-牌坊;13-夹送辊;14-剪切机;101-104-轧机;105-轧制线;
发明优选实施例的说明
以下将说明本发明的串列式轧机设备的一个实施例。在下述实施例中,本发明被用于冷加工串列式轧机设备。本发明不局限于冷加工串列式轧机设备,而是本发明特别适用于冷加工串列式轧机设备,因为冷加工轧制在板形控制方面需要很高的精度。
图1是表示本发明的串列式轧机设备布局的视图。串列式轧机设备包括四架轧机101、102、103、104,这些轧机101-104依次布置在第一架、第二架和第三架(中间)及最后一架上,从而形成了轧制线105。从开卷卷轴(未示出)中放出并被送往轧制线105的轧件10连续经过第一架、第二架、第三架和最后一架,以便接受轧机101-104的轧制。经过轧制的轧件10穿过输出侧夹送辊13和剪切机14并随后在张紧卷轴(未示出)中被卷起来。当在张紧卷轴中卷绕了定量轧件时,剪切机14切断轧件10。此时,最后一架输出侧的张力由夹送辊13产生。
图2是表示最后一架轧机104结构的侧视示意图。轧机104是六辊轧机,它包括一对上、下工作辊1、1、一对布置在工作辊上下的上、下中间辊2、2以及一对用轴承座5、5承受轧制力的上、下支承辊3、3。工作辊1、1由轴承座4、4支承,轴承座4、4被一个入口侧支座8和一个输出侧支座9支撑着。上、下工作辊1、1与驱动轴(未示出)相连并且直接由驱动装置(未示出)来驱动。就是说,轧机104是一台将上、下工作辊1、1用作驱动辊的轧机。
此外,在图2中,标记6是经过上、下工作辊1、1轴线的垂线,7是经过上、下中间辊2、2轴线的垂线,上、下工作辊1、1被布置成工作辊轴线相对位于工作辊上下的上、下中间辊2、2的轴线地偏向轧件输出侧。在设置轧机104的最后一架中,入口侧张力Tb大于输出侧张力Tf。因此,工作辊1、1轴线被布置成相对中间辊2、2的轴线偏向与张力更高那侧相反的那一侧。
在入口侧支座8中,安装了用于将工作辊1、1的轴承座4、4推向相反侧即与工作辊1、1偏移方向相同的那侧的输出侧支座9的防松液压缸11、11。
至于轧机101-103,工作辊1、1的轴线被布置成相对位于工作辊上下的中间辊2、2的轴线偏向轧件10的入口侧。在第一架轧机-第三架轧机中,尤其是在第一架轧机中,输出侧张力与入口侧张力相比要大。因此,在第一架轧机101-第三架轧机103中,工作辊1、1轴线被布置成相对中间辊2、2轴线偏向与张力更高那侧相反的那一侧。此外,由于在第一架轧机101-第三架轧机103中的张力波动小,所以没有在轧机101-103中设置防松液压缸。其中,为了保证轧制条件的稳定,可以给第一架轧机101-第三架轧机103设置防松液压缸。轧机101-103的其它结构与最后一架轧机104的结构一样。
图3是说明水平力如何根据最后一架轧机104的工作辊的偏移布局而作用于工作辊上的视图。在最后一架轧机104中,轧制力P的水平力即横偏力P0作用在最后一架轧机104的工作辊上,在经过方向上的输出侧张力Tf和在相反方向上的入口侧张力Tb施加于轧件10上。
在这里,设工作辊1直径为DW,中间辊2直径为DI,工作辊轴线与中间辊轴线之差的偏移量为δ,经过中间辊轴线的垂线与经过工作辊轴线和中间辊轴线的直线之间的角度为θ,
tanθ=2δ/(DW+DI) (1)
可以用以下公式表示偏移力P,
P0=P×tanθ (2)
因此,水平力P1变为:
P1=P0+{(Tf-Tb)/2}+μP·DBRG/DI (3)
其中,DBRG是中间辊轴承的直径;μ是轴承摩擦系数。
因此,当工作辊如图所示地偏向输出侧并且取坐标轴输出侧方向(经过方向)为正时,在轧制条件具有入口侧张力Tb大于输出侧张力Tf的强烈趋势的最后一架轧机中,公式(1)第一项变为正值,第二项变为负值。结果,第一项和第二项相互抵消而减小了水平力P1并抑制了工作辊的水平偏移。因此,可以进行在板形控制性能方面出色的轧制。
此外,装在支座8上的液压缸11以力F将工作辊轴承座4推向轧件输出侧。通过用力F推动工作辊轴承座4,工作辊轴承座4可以克服水平力P1波动影响地变稳定,因而可以有助于稳定轧制。
在轧制条件具有入口侧张力Tb小于输出侧张力Tf的强烈趋势的第一架轧机-第三架轧机中,公式(1)第一项变为负值,第二项变为正值。相似地,第一项和第二项彼此抵消而减小了水平力P1并抑制了工作辊的水平偏移。因此,可以进行在板形控制性能方面出色的轧制。
例如,在第一架轧机中,工作辊1的轴线在轧件10输出方向上相对中间辊2轴线偏移5毫米,工作辊1的轴承座4被液压缸11大约10吨的力推向输出侧以便得到稳定。在除第一架外的其它机架上,工作辊1轴线在轧件10入口方向上相对中间辊2轴线偏移5毫米。
图4是表示在图1的串列式轧机设备的典型轧制制度的基础上根据每个机架工作辊的水平力P、机架张力差和横偏力及水平偏移(在轧件宽度中心位置与端部位置之间的差)来计算水平力。机架张力差是在机架前后端张力之间的差,坐标轴的输出侧方向为正。根据公式(2)、(3)来计算偏移力和水平力。此外,在与上述实施例相反的情况下,图4还画出了水平力和由各机架的水平力造成的工作辊水平偏移,在最后一架中,工作辊轴线相对中间辊轴线偏向入口侧(张力更高的那一侧或在与张力差方向相同的方向上)5毫米,在其它机架中,工作辊轴线相对中间辊轴线偏向输出侧(张力更高的那侧或在与张力差方向一样的方向上)5毫米。其中,工作辊直径B为320毫米,轧件板厚L为1300毫米,因此,B/L=0.25。
可以从图4中知道,如果第一架轧机的工作辊轴线在B/L=0.25的串列式轧机设备中偏向与张力差方向相同的那一方(输出侧)5毫米,则水平力P1变成约为38000kgf(对输出侧),工作辊的水平偏移变得接近0.32毫米(对输出侧)。但是,在本实施例中,由于工作辊轴线偏向与张力差方向相反的那一侧(入口侧)5毫米,所以水平力P1变成约为6500kgf(对入口侧),工作辊的水平偏移被缩小到约0.054毫米(对入口侧)。由于在最后一架的入口侧没有张力过高的强烈趋势,所以工作辊轴线偏向与第一机架方向相反的轧件输出侧。如果工作辊轴线偏向与张力差方向相同的方向(入口侧)5毫米,则水平力P1变成约为26000kgf(对输出侧),工作辊的水平偏移变成接近0.22毫米(对入口侧)。另一方面,在本实施例中,由于工作辊轴线偏向与张力差方向相反的那一侧(向输出侧)5毫米,所以水平力P1变成约为8400kgf(对输出侧),而工作辊的水平偏移被缩小到约为0.070毫米(输出侧)。
图5画出了所用工作辊直径B与所用轧件板宽之比B/L以及因工作辊轴线在与张力差方向相同的方向上偏移5毫米而造成的最后一架轧机的工作辊的最大偏移量(轧件宽度中心位置与端部位置之间的差)计算结果(曲线中的标记■)。可以从图中看到,在最后一架轧机的工作辊偏向与张力差方向相同的那一侧的情况下,在采用了细工作辊的且B/L<0.26的串列式轧机设备中,最大偏移量超过了0.2毫米的允许值。但是,通过如上所述地使工作辊轴线偏向与张力差相反的那一侧,减小了水平力,结果,可以抑制工作辊的水平偏移在0.2毫米以下(曲线中的标记□)以便有效地改善轧件质量。
以下说明设置在最后一架轧机104中的液压缸11的作用。
参见图1,当轧件10在设置于输出侧夹送辊13输出侧的剪切机14中进行切断时,夹送辊13施加最后一架轧机的输出侧张力。但是,由于夹送辊的装置能力有限,输出侧张力降低到约为1吨,因此,最后一架轧机的前后端之间的张力差改变了。就是说,在最后一架入口侧的过高张力差增大了。在工作辊偏移力P0位于与张力差(入口侧)相同的方向上的情况下,工作辊轴承座没有因张力差波动而变化。不过,在张力差与偏移力P0因工作辊在与张力差相反的方向上(向着输出侧)偏移而彼此抵消的情况下,就象在本实施例中那样,由剪切引起的张力差波动明显影响了水平力P1,因为尤其是当压下率即轧制力较小时,偏移力P0小。
图6是在本发明的串列式轧机设备的一个实施例中具有较低轧制力的典型轧制制度,它还画出了,在最后一架轧机中,张力差方向因由输出侧的剪切机切断轧件而引起的张力变化而从正转为负。其中,工作辊直径B为320毫米,轧件板宽L为920毫米。
可以从图6中了解到,当轧件10从轧制状态起被输出侧剪切机14切断时,最后一架轧机前后端之间的张力差在入口侧方向上从约18000kgf变为31700kgf,作用于工作辊轴承座4的力即水平力P1从1290kg变为-5500kg(取输出侧为正方向),因而,它从正值变为负值。此时,由于在工作辊轴承座4和支座8之间的小间隙波动,很难进行稳定轧制。不过,由于工作辊的轴承座4被大于液压缸11力的约10吨的力推向输出侧,就象在本实施例中那样,工作辊的轴承座4总是被推向输出侧,因而,没有出现由因工作辊轴承座4波动而引起的工作辊位移造成的不稳定轧制。
另一方面,在正常轧制过程中,由于作用于工作辊的力在大多数情况下是一个朝向输出侧(在工作辊偏移方向上)的力,所以可以利用小力并通过将液压缸11布置成把工作辊1的轴承座4推向在与工作辊1偏移方向相同的那侧的输出侧支座9来稳定地支持工作辊轴承座。
尽管在上述实施例中构成串列式轧机设备的各机架的轧机是六辊轧机,所有轧机或部分轧机也可以是四辊轧机。
根据本发明,在串列式轧机设备和采用该串列式轧机设备的方法中,可以尽可能缩小工作辊偏移,因此,可以进行在板形控制性能方面出色的轧制。
此外,根据本发明,可以抑制工作辊轴承座波动,因此,可以进行板形控制性能方面出色的稳定轧制。
Claims (5)
1.一种串列式轧机设备,它包括一条在轧件移动方向上使多架轧机排成一列的轧制线,所述轧机具有一个上工作辊和一个下工作辊以及布置在工作辊上下的上支承辊和下支承辊,其特征在于,所述全部多架轧机的所述上、下工作辊构成驱动辊,并且所述上、下工作辊的轴线被布置成相对所述上、下支承辊的轴线偏向与作用于轧件上的更高张力的那侧相反的那一侧,至少布置于所述轧制线的最后一架上的所述轧机具有一个用于把所述上、下工作辊的轴承座推向固定部的致动器。
2.如权利要求1所述的串列式轧机设备,其特征在于,上、下工作辊是直径较小的工作辊,它们具有小于0.26的B/L,其中B是上、下工作辊的直径,L是轧件板宽。
3.一种串列式轧机设备,它包括一条在轧件移动方向上使多架轧机排成一列的轧制线,所述轧机具有一个上工作辊和一个下工作辊以及布置在工作辊上下的上支承辊和下支承辊,其特征在于,至少最后一架轧机是这样的轧机,即其中上、下工作辊被用作驱动辊,所述的上、下工作辊的轴线被布置成相对上、下支承辊轴线地偏向轧件输出侧,其它轧机是这样的轧机,即其中上、下工作辊被用作驱动辊,所述的上、下工作辊的轴线被布置成相对上、下支承辊轴线地偏向轧件入口侧。
4.如权利要求3所述的串列式轧机设备,其特征在于,至少设置在最后一架上的那架轧机包括一个把上、下工作辊的轴承座推向固定部的致动器。
5.一种使用串列式轧机设备的轧制方法,该设备包括多架分别具有一个上工作辊和一个下工作辊以及布置在所述工作辊上下的上支承辊和下支承辊,其中所述轧制方法包括:
将所述全部轧机的所述上、下工作辊作为驱动辊;
在所述全部轧机中设置用于使所述工作辊相对于支承辊偏向轧件的输入或输出侧的偏移装置;
当通过所述偏移装置使至少位于最后一架所述轧机的所述上、下工作辊向轧件的输出侧偏向,并且使位于其他所述轧机的所述上、下工作辊向轧件的输入侧偏向时,进行轧件的轧制。
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