CN1332662A - 用于生产金属带材及减少这种带材断裂危险的方法和装置 - Google Patents

Abstract

用于生产金属带材的方法,其中在带材方向上在应力作用下传送带材的路线中,减少了带材断裂的危险,在生产金属带材的方法中,在现有金属带材的进给路线上,带材两边存在的任何缺陷都进行检测,然后采取措施,以便根据带材断裂的危险来减少这些缺陷的影响,在该方法中,在最高的带材速度下,利用一驱动式剪切***来切去其中一部分边缘,这部分边缘具有一有限的长度,并且在其内部已检测出缺陷,上述驱动式剪切***朝向并且离开从带材横向上到边缘方向上运动,在该运动方向上剪切***遵循剪切口的路线,并且在剪切点位置处,各驱动式剪切部件在带材方向上具有一速度分量,该速度分量与带材速度相对应。

Description

用于生产金属带材及减少这种带材 断裂危险的方法和装置

本发明涉及一种用于生产金属带材的方法，其中在带材方向上在应力作用下传送带材的路线中，减少了带材断裂的危险，在生产金属带材的方法中，在现有金属带材的进给路线上，带材两边存在的任何缺陷都进行检测，然后采取措施，以便根据带材断裂的危险来减少这些缺陷的影响。本发明还涉及供实施新型方法用的装置。

例如，采用所公开的一种方法类型，来处理连续退火作业线中的冷轧带钢，不过本发明不限于这种方案。

通常，在生产薄带钢过程中，钢材接连经受所谓的热轧和冷轧处理，以便达到最终所希望的几十毫米的厚度。然而，这些操作引起钢材中的冶金学上的改变，这些改变使它不适合进一步加工。

一种常用的用于改善加工性能的方法，是在很小的拉应力下，导卫带材穿过一连续退火炉。

在这方面，已知的问题在于这一事实，即在带钢生产的初始部分，可能在带材的各边缘中就已经形成了缺陷，当带材在应力作用下放入炉中时，这些缺陷可能引起带材断裂。各种连续退火炉都是极为复杂的设备，需要很长的时间让带材穿过其中。如果带材断裂，这种时间上的损失导致巨大的生产损失。因此，重要的是将带材断裂限制到绝对最少。

为达到这一目的所用的一种常用方法，是在退火路线之前的金属带材进给路线上，检测带材边缘中的缺陷。在许多情况下，采用一种光电***用于这种场合，用这种光电***将照相机检测的缺陷转变成电信号。

应该注意，缺陷可以包括从带材边缘中引出的极细裂纹，而且还包括边缘处的松散鱼鳞片(flap)或比较粗的夹杂物。带材宽度的突然改变，有时也可以看作是缺陷。当在应力作用之下安放带材时，缺陷引起带材中应力的局部增加。这种应力增加可能产生导致带材断裂的裂纹。

在检测缺陷之后的最简单措施，是使带材的运动停止，并在缺陷位置处以一块形式从带材的边缘除去。尽管这种措施防止了带材断裂，但它导致生产损失，并且其中还有一部分带材已经受到不同的热处理。这也会导致在退过火的带材中质量上的差异。

因此，本发明的目的是实施随后的若干措施，这些措施是这样的，亦即在不必改变带材速度以便达到这一目的的情况下，避免带材边缘中缺陷的影响。这些措施的目的是得到在其整个长度范围内已经受同样热处理的退过火的带材，并因此而在质量上未显示出任何差异。

本发明在于下述事实，即在前言部分所述的方法中，在最高带材速度下，通过一驱动式剪切***切去边缘其中一部分，这部分边缘具有有限的长度，并且在其内部已检测出了缺陷，上述剪切***朝向和离开从带材横向上到边缘的方向运动，该剪切***的运动方向遵循剪切口(shearing cut)的路线，并且各驱动式剪切部件在剪切点位置处，在带材方向上具有一速度分量，该速度分量与带材速度相对应。这种新型的方法完全消除了带材断裂的可能来源，而同时带材保持不受其中形成剪切口的区域外部速度上差异或附加力作用的影响。边缘缺陷的完全消除，保证裂纹不再能从边缘中形成并进入带材的其余部分。

更具体地说，本发明涉及一种方法，其中驱动式剪切***包括一对切断辊，它们设置在带材的其中任一侧边上，这对辊在剪切期间绕一轴旋转，该轴与带材垂直并穿过剪切点，同时各切断辊的轴垂直地朝向在剪切点位置处剪切口的路线。以这种方式用切断辊作为剪切***的部件，防止力在与剪切口或横向的方向上被剪切***施加到带材的其余部分上。因为切去的部分具有有限的长度，同时剪切口从边缘引出，穿过材料，并终结在边缘处的背部，所以切断辊在剪切期间，每种情况下都必须采用不同的位置。为了防止剪切***在带材上施加拉力或减速影响，应当保证在带材方向上剪切点位置处，切断辊的速度分量总是与带材速度相对应。这意味着，切断辊的速度必须在剪切口的每一点处都相适应。剪切***的取向还必须连续地适应每个随后的剪切口位置。剪切***的这种旋转与剪切口的形状有关。

本发明还涉及一种用于减少设备中带材断裂危险的装置，该设备包括用于金属带材的进给***和处理***，其中带材保持在应力作用之下，其装置在进给***中包含一检测器，用于检测带材边缘中存在的任何缺陷。按照本发明，这种装置包括一个***，设置该***以便在最高带材速度下，通过剪切除去边缘中的一部分，在边缘的这部分内部已经检测出了缺陷，上述***包括下列部件：—一对切断辊，它们设置在带材路线的其中任一侧边上并形成剪切***；一第一可控电机，它具有一传送***，以便朝相反的方向驱动各切断辊；—第二可控电机，它具有一轴，该轴垂直于带材的平面，并穿过剪切***的剪切点，该电机驱动式连接到剪切***上，以便改变它的剪切方向；—枢轴臂，它在其自由端处支承第二可控电机，并且能在平行于带材表面与带材方向成横向的平面中绕轴旋转；—第三可控电机，它用于驱动枢轴臂；—控制***，它能以这种方式同时组合式驱动三个电机，并且作为检测边缘缺陷的功能元件，以便通过剪切***切去边缘的其中一部分，边缘的这部分具有有限的长度并含有缺陷。

按照本发明，更特别优选的是：新型装置的控制***还能以这种方式驱动第二可控电机，以便各切断辊的轴保持与剪切点位置处剪切口路线垂直地对齐；并且第一电机可以用这种方式驱动，以便切断辊在剪切点位置处，在带材方向上具有一速度分量，该速度分量与带材的速度相对应。

上面已经注意到，新型的方法不限于用在带钢上，该带钢在经过了冷轧之后，通过一退火炉。对该方法，还可以想象得到应用于不同组成的金属带材，并且也可以应用于通过别的处理设备的金属带材，例如加涂层的带材。而且，现已发现，本发明当应用于在连续退火作业线中处理冷轧带钢时，提供特别良好的结果。

现在，将参照许多图说明本发明，这些图示意地图示出本发明对带钢连续退火作业线的应用。在附图中：

图1示意地表示退火作业线。

图2示意地表示如何切去带材边缘的其中一部分。

图3示出新型装置相对于运动着的带材位置的平面图；

图4示出图3中IV-IV方向上的视图。

图5示出新型装置的部件。

在图1中，标号1表示一冷轧带钢，该冷轧带钢从卷取机2开卷，并且在处理之后卷起到重卷机3上。标号4示意地表示一连续退火炉。带材1在进入退火炉4之前，穿过入口缓冲器5，并且在离开退火炉4之后，穿过出口缓冲器6。箭头示意地表示带材在入口缓冲器5和出口缓冲器6中的体积可以改变。这使它能够吸收带材通路中的不连续性，而不使带材在退火炉中的运动变成不规则。如果将新的带材放到卷取机2上，并且必须在焊接装置7中焊到旧的带材上，则带材运动中的这类不规则性就可能产生。同样，可以将整个卷取机3切开离开带材1，在此之后带材必须导卫到一新的卷取机上。

检测器8设置在入口缓冲器5的前面。所示的检测器8位于带材其中一边的上方，并属于使用照相机的一类，该照相机位于带材上方，以便观察来自带材下方的卤素灯光。检测由照相机所接收的光，并将该光转变成裂纹或某种其它形式的缺陷。在检测器的下游，带材的方向上，有一装置9，该装置9用于在最高带材速度下将轧材剪切去边，该轧材具有有限的长度，并且在其内部已经由检测器8检测出了缺陷。装置9用检测器8发出的信号控制。这种控制装置的细节下面未作更详细的说明。

因为在带材的两边都可以形成边缘缺陷，所以一般将检测器8和装置9安装在带材任一侧上两边缘的附近，并且功能元件相互无关。

图2示出带钢1的平面图，带钢1朝箭头所指的方向上运动。标号10示出边缘中的缺陷，该缺陷用带锐角的锥形缺口表示。当在退火炉4的内部将应力施加到带材上时，此缺口有形成连续裂纹的实际危险，这可以导致带材断裂。

线条11表示剪切***的剪切点相对于带材1的通路。这条路线将部分地穿过带材1，因此形成一剪切口(shearing cut)12。为了举例说明起见，图2示出如何以这种方式在带材速度为12米/秒和边缘裂纹10的深度约为100mm下切去长度为2500mm的轧材。很显然，这些图仅用来举例说明特定的边缘裂纹，并且带材的尺寸可以根据所观察的边缘缺陷的性质改变。

图3和4更详细地示出剪切***相对于带材1的定位和运动。U形机架16支承一对切断辊(eutting roller)17，这对切断辊17一起形成一剪切机构。通过朝带材1的边缘方向上移动机架16，切断辊17在带材中形成一剪切口12(见图2)。U形机架的形状是这样的，即U形的两侧边能绕带材的边缘接合足够远，以便能切去最大预期尺寸的边缘缺陷。在图5中，更详细地将机架16显示成一较大装置的部件。从该图可以看出，用于驱动切断辊17的驱动电机18固定到机架16上。

正如从图3和4也可以看出的，机架16连接到一驱动电机15上，该驱动电机15的轴垂直地穿过切断辊17的剪切点。用电机15来使机架16与剪切口对齐，以这种方式使切断辊17的轴总是朝向垂直于剪切口的方向。这就保证能将该剪切口制造得尽可能整齐，并且剪切口自身不会引起形成边缘缺陷。电机15设置在枢轴臂14的自由端处，它的枢轴点由电机13的轴形成。

电机13和15都是伺服电机，它们适合于产生很精确的小旋转。这种性质的电机一般从运动的自动装置领域知道。电机18也必须是可精确地控制，以便能使辊对的速度适应剪切口相对于带材方向的斜度。这是由于切断辊在带材方向上，剪切点位置处的速度分量，必须与带材速度相对应，以防止切断辊沿着皮带纵向滑动。

控制***图中未示出，但它在该装置中是存在的，该控制***同时并组合式驱动电机18，13和15，特别是作为检测边缘裂纹的功能元件。这是由于必须同时使枢轴壁14旋转足够远用于待切断的部分以便完全切去边缘缺陷，使电机15将机架16相对于剪切口的局部斜度对齐而同时形成剪切口，及使电机18能让切断辊的速度适应在那个特定位置处的带材速度和剪切口的斜度。

现已发现，通过提供正弦波形的剪切口，电机15的旋转速度在剪切期间可以保持实际上不变。

图5更详细地示出剪切***自身。该图表明机架16如何能相对于电机15的固定机壳旋转。驱动电机18驱动一轴19，该轴19驱动一带齿的皮带20。该带齿的皮带20又以相同速度但朝相反方向上驱动轴21和22，该轴21和22驱动切断辊17(未示出)。带齿皮带20的路线未详细示出，但因为这是一种简单的驱动***，所以对该技术的技术人员来说，上述路线将是很明显的。

为了使切断辊能具有小的直径，及为了能将机架16设计成具有高等级的强度，对机架16的两个U形侧边来说，重要的是它们分开一很短的距离，轴21和22穿过上述两个U形侧边。如果带材1振动，或者如果带材的其中一个边缘稍微起皱，则这会引起切断辊不能整齐地切成带材边缘的危险。为此，***另外设置了夹爪23和24，该夹爪23和24保证当剪切***朝带材边缘方向旋转时，始终都能将带材的边缘夹紧在适当位置。

Claims (5)

1.用于生产金属带材的方法，其中，在带材方向上在应力作用下传送带材的路线中，减少了带材断裂的危险，在生产金属带材的方法中，在先前金属带材的进给路线上，带材两边存在的任何缺陷都进行检测，然后采取措施，以便就带材断裂的危险来减少这些缺陷的后果，其特征在于：在最高的带材速度下，利用一驱动式剪切***将其中一部分边缘切去，上述这部分边缘具有一有限的长度，并且在其内部已检测出缺陷，上述驱动式剪切***从带材横向上朝向边缘运动并横向地从带材运动至该边缘，在该运动方向上剪切***遵循剪切口的路线，并且在剪切点位置处，各驱动式剪切部件在带材方向上具有一速度分量，该速度分量与带材速度相对应。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：驱动式剪切***包括一对切断辊，这对切断辊设置在带材的其中任一侧边上，这对辊在剪切期间绕一轴旋转，该轴与带材成横向并穿过剪切点，同时在剪切点位置处，切断辊的轴朝向与剪切口路线垂直的方向。

3.用于减少设备中带材断裂危险的装置，包括用于金属带材(1)和处理***(4)的进给***，其中带材(1)保持处于应力作用之下，该装置在进给***中包括一检测器(8)，该检测器(8)用于检测在带材边缘中存在的任何缺陷，其特征在于：该装置包括一个***(9)，设置该***以便通过在最高带材速度下剪切，来除去其中一部分边缘，在这部分边缘的内部，已经检测出缺陷，上述***包括下列元件：—一对切断辊，它们设置在边缘路线的其中任一侧边上并形成一剪切***；—第一可控电机，它具有一传动***，以便朝相反的方向上驱动切断辊；—第二可控电机，它具有一轴，该轴与带材的平面垂直，并穿过剪切***的剪切点，该电机是驱动式连接到剪切***上，以便改变它的剪切方向；—枢轴臂，在该枢轴臂的自由端处，它支承第二可控电机，并且能在一平行于带材表面、与带材方向成横向的平面中绕轴旋转；—第三可控电机，它用于驱动枢轴臂；—控制***，它能同时组合式驱动三个电机，并且作为检测边缘缺陷的功能元件，以这种方式以便利用剪切***来切去一部分边缘，这部分边缘具有有限的长度并含有缺陷。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：控制***还能用这种方式驱动第二可控电机，以便使切断辊的轴在剪切点位置处保持垂直地与剪切口的路线对齐；和可以用这种方式驱动第一电机，以便各切断辊在剪切点位置处，在带材方向上具有一速度分量，该速度分量与带材速度相对应。

5.如权利要求3或4所述的装置，其特征在于：剪切***还设置若干夹爪，这些夹爪保证当剪切***朝带材的边缘方向绕轴旋转时，将带材的边缘夹紧在适当位置。

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