生產(chǎn)軋制件、特別是軋制帶材的軋輥機(jī)的制作方法

專利名稱:生產(chǎn)軋制件、特別是軋制帶材的軋輥機(jī)的制作方法
本發(fā)明涉及到一個(gè)生產(chǎn)軋制件、特別是軋制帶材的軋輥機(jī)，該機(jī)具有工作軋輥，而該工作軋輥必要時(shí)支承在支承輥上或支承輥和中間支承輥上，同時(shí)該工作軋輥和/或該支承輥和/或中間輥在軋輥機(jī)座上設(shè)置成可軸向移動(dòng)的和在整個(gè)輥身長(zhǎng)度上基本形成彎曲的輪廓。
在歐州書0091540中一種上述結(jié)構(gòu)類型的軋輥機(jī)已公知，其中，這種彎曲的輪廓基本由凸起區(qū)和凹下區(qū)組成，而且這互相支承和協(xié)同作用的軋輥輪廓可在其一定的相對(duì)軸向位置上相互補(bǔ)充，並通過軋輥的軸向移動(dòng)作相互補(bǔ)償。由此不僅應(yīng)改善兩個(gè)相鄰軋輥接觸長(zhǎng)度上的壓力分布均勻性，也應(yīng)提高軋輥間隙形狀的連續(xù)機(jī)械作用。
本發(fā)明的任務(wù)在于進(jìn)一步改善和簡(jiǎn)化這種上面所述的公知軋輥機(jī)，特別是關(guān)于在軋輥的整個(gè)接觸長(zhǎng)度上的壓力均勻分布以及關(guān)于形成和保持一個(gè)確定的擠壓軋輥間隙。
該任務(wù)是這樣解決的，即處于原始狀態(tài)或無(wú)載荷狀態(tài)下的軋輥輪廓設(shè)計(jì)成，軋輥輥身直徑總成的軸向形狀在軋輥每一個(gè)相對(duì)變化的軸向位置上相互具有一個(gè)與固定形狀有偏移的形狀。
通過本發(fā)明的軋輥輪廓實(shí)際上可以極有利地考慮到在軋輥機(jī)整個(gè)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的諸如熱學(xué)、軋輥彎曲、軋平、磨損等的影響，並且從開始無(wú)載荷狀態(tài)下考慮到將這些在載荷狀態(tài)下、也就是在軋機(jī)運(yùn)行條件下的影響加以消除。為了補(bǔ)償前面所述的軋機(jī)運(yùn)行時(shí)的這些影響，如果情況確實(shí)需要頂多只要將單個(gè)軋輥或軋輥對(duì)附加一個(gè)很小的相互軸向移動(dòng)。由本發(fā)明構(gòu)成的軋輥輪廓涉及的情況是，該輪廓在原始狀態(tài)下不自身補(bǔ)充，而僅在載荷的狀態(tài)，也就是在軋輥機(jī)運(yùn)行時(shí)，特別是在帶材寬度區(qū)域內(nèi)幾乎全部進(jìn)行補(bǔ)充。由此就可在維持予先確定的軋制間隙條件下同時(shí)實(shí)現(xiàn)在軋輥整個(gè)接觸長(zhǎng)度上的最佳壓力分布。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明將與固定形狀有偏移的軋輥輥身直徑總成之軸向形狀的進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)計(jì)和一個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)、特別是與一個(gè)N次多項(xiàng)式、一個(gè)指數(shù)函或一個(gè)角函數(shù)相符合時(shí)，就可以在任何時(shí)候容易地計(jì)算出該外形輪廓。這個(gè)n次多項(xiàng)式遵循如下一般方程式D(Z)=Σi=0nai zi]]>眾所周知，對(duì)于一個(gè)二次多項(xiàng)式的總方程式應(yīng)表示為D(Z)＝a2z2+bz+c這角函數(shù)應(yīng)遵循下面的一般表達(dá)式D(Z)=Σi=0n(ai Cos(2πiz)+biSin(2πiz)]]>一個(gè)簡(jiǎn)單解作為例子表示如下D(Z)＝aCos(2πz)+c這指數(shù)函數(shù)表達(dá)為D(Z)=Σi=0n]]>aiexp(biz)一個(gè)簡(jiǎn)單解作為該方程的例子
D(Z)＝aexp(z)+aexp(-z)D是軋輥輥身直徑的總成，Z表示相應(yīng)的位置坐標(biāo)，n表示軋輥的數(shù)量，和a、b、c為常數(shù)。
在本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選結(jié)構(gòu)方案中的設(shè)計(jì)是將軋輥輥身直徑總成的軸向形狀由不同數(shù)學(xué)函數(shù)確定的數(shù)段曲線組合而成。對(duì)此作為例子，該軋輥輥身直徑的總成是由第一段的一種拋物線弧形曲線、第二中間段的正弦曲線和與第一段對(duì)稱的第三段之拋物線弧形曲線所構(gòu)成。
此外，根據(jù)本發(fā)明就可得出作為總合、衡重方法的或者作為許多數(shù)學(xué)函數(shù)的線性組合的軋輥直徑總成之軸向形狀。這種軋輥結(jié)構(gòu)的一種輪廓形狀作為例子可根據(jù)如下方程式而定D(Z)＝az2+bcos(2πz)+c另外的設(shè)計(jì)方案是將軋輥輥身直徑總成的軸向形狀在軋輥的每一個(gè)相應(yīng)軸向位置上遵循一個(gè)以軋輥中心對(duì)稱的函數(shù)。
同樣，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)，軋輥輥身直徑總成的軸向形狀在軋輥的每一個(gè)相應(yīng)軸向位置遵循以軋輥中心不對(duì)稱的函數(shù)。
按照本發(fā)明另一個(gè)有利的設(shè)計(jì)，該軋輥輪廓、特別是工作軋輥的輪廓是由一個(gè)弱凸部分和一個(gè)強(qiáng)凹的彎曲部分組成的，它的形狀曲線由一個(gè)多項(xiàng)式函數(shù)和一個(gè)指數(shù)函數(shù)組合而成。這個(gè)軋輥形狀特別適合于補(bǔ)償差別很大的溫度分布或溫度變動(dòng)而影響軋輥和軋制間隙的情況。
根據(jù)本發(fā)明再一個(gè)有利的設(shè)計(jì)是，壓力軋輥僅在軋制件平面的一側(cè)是可軸向移動(dòng)的設(shè)置。按照這種方式就可避免壓力軋制間隙的高度型面上的重疊形狀，並可達(dá)到工作軋輥接觸長(zhǎng)度上特別均勻的應(yīng)力分布。
圖1，帶有弱凸起和強(qiáng)凹下輪廓曲線的工作軋輥對(duì)處在相對(duì)軸向移動(dòng)后的位置圖2根據(jù)圖1的工作軋輥對(duì)處于軋輥以相反方向移動(dòng)后的位置，圖3，一個(gè)在軋制帶材表面上方配置有可軸向移動(dòng)的成型軋輥的四單元軋輥機(jī)圖4，一個(gè)在軋制帶材表面上方置有可軸向移動(dòng)的成型軋輥的五單元軋輥機(jī)橫截面圖圖5和圖6，一個(gè)在軋制帶材表面上方或下方將軋輥不同設(shè)置的六單元軋輥機(jī)橫截面圖圖7，根據(jù)兩個(gè)工作軋輥輥身直徑總成的輪廓曲線所計(jì)算的，單個(gè)軋輥的不同形狀函數(shù)圖在圖1中描述了一個(gè)軋輥機(jī)的兩個(gè)工作軋輥(10，11)，它的外型輪廓由一段弱凸部分(12)和一個(gè)深凹彎曲部分(13)組成。該輪廓的曲線由一個(gè)多項(xiàng)式函數(shù)(凸起部分12)和一個(gè)指數(shù)函數(shù)(凹下部分13)組合而成。此外，這上工作軋輥(10)相對(duì)于下工作軋輥(11)已由中心位置軸向向右移動(dòng)了(+100mm)。在這個(gè)位置上該工作軋輥(10，11)符合用一般凸形磨削而得到的有拋物線凸度的軋輥對(duì)，並且，這種扎制帶材(14)具有與軋輥間隙(15)相一致的雙凹面形狀。
圖2中示出的實(shí)施例是這種上工作軋輥(10)相對(duì)于下工作軋輥(11)以與圖1中的同樣量(-100mm)從中心位置軸向向左的移動(dòng)。因?yàn)樵趫D1和圖2中示出的這種工作軋輥是相同的，所以它們具有相同的比例系數(shù)。在圖2中示出的工作軋輥(10，11)的位置構(gòu)成了一個(gè)軋輥間隙(16)，該間隙(16)使得軋制帶材(17)基本上形成在對(duì)角線方向具有相對(duì)安置的稍成圓形外緣的矩形橫截面。通過該上軋輥(10)相對(duì)于下軋輥(11)由圖1中示出的右側(cè)外位置(V＝+100mm)與由圖2示出的左側(cè)外位置(V＝-100mm)之間的軸向移動(dòng)可以按很有利的選擇方式無(wú)級(jí)地調(diào)節(jié)和保持軋制間隙從凹形面到矩形面，還使軋制帶材具有相應(yīng)的橫截面。理所當(dāng)然的是，即在圖1和圖2中示出的工作軋輥的相對(duì)位置也可以通過下工作軋輥(11)相對(duì)于其上方的上工作軋輥(10)的軸向移動(dòng)來(lái)達(dá)到。工作軋輥(10，11)還可以通過在圖中沒表示的相應(yīng)配置的支承輥和必要時(shí)的中間支承輥支承。根據(jù)本發(fā)明的工作軋輥(10，11)外形輪廓的主要優(yōu)點(diǎn)在于特別適合于補(bǔ)償不同溫度條件的影響。這樣對(duì)于冷軋輥來(lái)說(shuō)，當(dāng)軋制的形狀僅僅由機(jī)械加工方法確定其外形輪廓時(shí)，為了補(bǔ)償套置軋輥的彈性變形，要求有一定的凸度，如在圖1中示出的工作扎輥(10，11)的位置所實(shí)現(xiàn)的那樣。隨著越來(lái)越高的軋制溫度，也可自身調(diào)節(jié)溫度分布，在輥身的中部區(qū)域溫度分布是平滑變化的，而在輥身的端區(qū)就降下來(lái)。根據(jù)不同的熱延伸而與溫度分布相適應(yīng)的是在圖1和圖2中表示的軋輥形狀的熱凸度。按此要求以機(jī)械方法確定的軋輥凸度相應(yīng)地要減少。然而，同時(shí)卻要求在輥身端部區(qū)域補(bǔ)償變化的軋輥直徑輪廓。這兩種作用是通過在圖1和圖2中示出的上工作軋輥(10)相對(duì)于下工作軋輥(11)的軸向移動(dòng)在直至極限點(diǎn)的范圍內(nèi)(V＝-100)無(wú)級(jí)地調(diào)節(jié)到依賴于當(dāng)?shù)販囟鹊臄?shù)值上。
圖3示出了一個(gè)具有兩個(gè)工作軋輥(18，19)和兩個(gè)支撐輥(20，21)的軋輥機(jī)，同時(shí)，位于軋制帶材(22)平面上方的上軋輥(18)和(20)按本發(fā)明是略凸緣形的結(jié)構(gòu)，而相對(duì)應(yīng)的位于軋制帶材(22)下面的軋輥(19)和(21)是可軸向移動(dòng)的配置。還有工作軋輥(18)和支承輥(20)根據(jù)目的是垂直地相互重疊，按力流方向(箭頭23，24)觀察，串聯(lián)配置的。
軋制間隙(25)的形狀，在軋制的垂直方向上可通過輥身形狀產(chǎn)生影響。一個(gè)軋輥的每個(gè)局部直徑(Di)的增大就可減少該處軋制間隙(25)的高度，此時(shí)，這單個(gè)軋輥的“放大系數(shù)倒數(shù)”是不同的，在實(shí)施例中根據(jù)公式-△h(Z)＝C1D1(Z)+C2D2(Z)+C3D3(Z)+C4D4(Z)而且對(duì)于支承輥(20，21)采用C1，C4＝0.4…0.45和對(duì)于工作軋輥(18，19)，C2，C3＝0.7…0.95要根據(jù)軋輥直徑、輥身長(zhǎng)度、彈性、載荷水平等而定。這種軋輥的形狀或輪廓必須這樣選擇或者構(gòu)成，即在軋輥間隙中綜合作用總希望具有通常以軋制帶材中心對(duì)稱的形狀-△h(Z)＝C1D1(Z-V1)+C2D2(Z-V2)，其中V1和V2包含軋輥的移動(dòng)路徑。
通常人們將遠(yuǎn)離軋制品的軋輥設(shè)置一個(gè)較粗的輪廓，近似的一種關(guān)系式表達(dá)為(D1max-D1miN)∶(D2max-D2min)＝C2∶C1另外，可能很有意義的是，選擇的移動(dòng)路徑V1和V2有明顯的差別(V1＞V2)。在軋輥輪廓有合適的選擇時(shí)，可以完全不需軋輥的軸向移動(dòng)。
在圖4中描述的具有一對(duì)工作軋輥(26，27)和支承輥(28，29)及(30)的五單元軋輥機(jī)，如根據(jù)圖3的軋輥機(jī)那樣，同樣只有位于軋制帶材(31)平面上方的軋輥(26)，(28)和(29)可軸向移動(dòng)地配置。然而，這上支承輥(28)(29)還采用如此配置，即，它們從力流的方向(箭頭32，33)看，處于並列安置。
還有，以圖3中示出的四單元軋輥機(jī)相同方式的軋制變形區(qū)形狀可通過所有軋輥直徑函數(shù)而產(chǎn)生影響。該軋輥的放大系數(shù)倒數(shù)相對(duì)于圖3的軋輥是按力流的方向余弦減少的。
對(duì)于軋輥間隙有決定作用的是前面結(jié)合圖3的說(shuō)明書中引述的綜合效應(yīng)。因?yàn)閷?duì)稱的設(shè)置，這一對(duì)支承輥(28，29)具有對(duì)于軋輥間隙的同樣放大系數(shù)倒數(shù)，這和圖3中具相同的軋輥形狀的軋輥機(jī)相反，可以達(dá)到一種軋制變形區(qū)形狀的對(duì)稱式影響。在圖3和圖4中示出的具發(fā)明結(jié)構(gòu)的軋輥機(jī)相對(duì)于迄今公知軋輥機(jī)的特別優(yōu)點(diǎn)在于，以簡(jiǎn)單的方式避免了軋制間隙的高度型面上重疊的S形曲線軌跡，並可達(dá)到工作軋輥的應(yīng)力均勻分布，尤其是可避開軋輥的球聚現(xiàn)象。
必要時(shí)還可如圖5示出的那種符合目的安置，即在一個(gè)具有六個(gè)軋輥的軋輥機(jī)中，根據(jù)本發(fā)明將工作軋輥(35，36)和與工作軋輥協(xié)同作用的支承輥(37，38)以及(39，40)相對(duì)于軋制帶(34)成鏡像或?qū)ΨQ地配置。還在這軋輥機(jī)中設(shè)置了具發(fā)明性的軋輥輪廓，並且總設(shè)置一個(gè)軋輥的、特別是工作軋輥的、相對(duì)于另一軋輥的軸向移動(dòng)，也就是在軋制帶材(34)的上側(cè)或下側(cè)的一個(gè)軋輥的軸向移動(dòng)。
如圖6示出的那樣，通常可以在一個(gè)具有六個(gè)軋輥的軋制機(jī)中將軋輥如此極有利地進(jìn)行設(shè)置，即在軋制帶材(42)下方的工作軋輥(41)僅僅用一個(gè)支承輥(43)支承，此時(shí)，在軋制帶材(42)上方的工作軋輥(44)則通過一個(gè)中間輥(45)和兩個(gè)與中間輥(45)協(xié)同作用的支承輥(46，47)實(shí)現(xiàn)支承。
在圖7中示出了作為例子的工作軋輥的輥身直徑(mm)依賴于相關(guān)軋輥輥身寬度的不同輪廓形狀，也就是說(shuō)，用位置坐標(biāo)Z表示軋輥寬度。對(duì)于兩個(gè)相互對(duì)稱的上軋輥和下軋輥的情況，用A表示一個(gè)符合三次多項(xiàng)式的單軋輥形狀的函數(shù)曲線，並遵循下列方程式D1(Z)＝250-0.15Z-0.20Z2-0.15Z3用B表征一個(gè)遵循角函數(shù)的單軋輥形狀曲線，該角函數(shù)是D1(Z)＝250+0.25Cos(2πz)+0.10Sin(2πz)+0.08Sin(4πz)用C表征一個(gè)符合指數(shù)函數(shù)的函數(shù)曲線D1(Z)＝250-0.35exp(Z)-0.12exp(-2Z)+0.27exp(-Z)+0.06exp(2Z)依此，還有許多其他任意變型的可能性，特別是關(guān)于多個(gè)支承輥和中間輥在軋輥間隙的一側(cè)或兩側(cè)的設(shè)置，而且仍具有同樣的優(yōu)點(diǎn)，正如在與附圖中的軋輥機(jī)所進(jìn)行的有關(guān)敘述那樣。這種共性也適合于多軋制機(jī)座的任何配置。還有的可能性是，根據(jù)本發(fā)明，軋制機(jī)的軋輥在軋制平面上可以設(shè)置成相互擺動(dòng)的或者總是協(xié)同作用的垂直軋制平面的軋輥對(duì)軸可相互傾斜地調(diào)節(jié)。當(dāng)然最根本的是，本發(fā)明的軋輥輪廓形狀在載荷狀態(tài)下自行補(bǔ)充，而在無(wú)載荷時(shí)就不進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.生產(chǎn)軋制件，特別是軋制帶材的軋輥機(jī)，它具有工作軋輥，該軋輥必要時(shí)支承在支承輥上和中間支承輥上，同時(shí)該工作軋輥和/或該支承輥和/或中間輥在軋輥機(jī)座內(nèi)設(shè)置成軸向移動(dòng)的和在整個(gè)輥身長(zhǎng)度上基本設(shè)置成彎曲的輪廓，其特征在于，這些軋輥(10，11，18，19，20，21，26，27，28，29，30，35，36，37，38，39，40，41，43，44，45，46，47)的輪廓在原始狀態(tài)或無(wú)載荷狀態(tài)下是這樣設(shè)置的，即軋輥輥身直徑總成的軸向形狀在軋輥的每一個(gè)相應(yīng)變化的軸向位置彼此具有一個(gè)與固定形狀有偏移的形狀。
2.按權(quán)利要求
1的軋輥機(jī)，其特征在于，與固定形狀有偏移的軋輥輥身直徑總成的軸向形狀是和數(shù)學(xué)函數(shù)，特別是與一個(gè)n次多項(xiàng)式、一個(gè)指數(shù)函數(shù)或一個(gè)角函數(shù)相適應(yīng)的。
3.按權(quán)利要求
2的軋輥機(jī)，其特征在于，軋輥輥身直徑總成的軸向形狀是由不同數(shù)學(xué)函數(shù)確定的數(shù)段曲線組合構(gòu)成的。
4.按權(quán)利要求
2或3的軋輥機(jī)，其特征在于，軋輥輥身直徑總成的軸向形狀是作為總合、衡重方法或許多數(shù)學(xué)函數(shù)的線性組合而確定的。
5.按權(quán)利要求
1到4之一軋輥機(jī)，其特征在于，這種軋輥輥身直徑總成的軸向形狀在軋輥的每一個(gè)相應(yīng)軸向位置上遵循一個(gè)以軋輥中心對(duì)稱的函數(shù)。
6.按權(quán)利要求
1至4之一的軋輥機(jī)，其特征在于，這種軋輥輥身直徑總成的軸向形狀在軋輥的每一個(gè)相對(duì)軸向位置上遵循一個(gè)以軋輥中心不對(duì)稱的函數(shù)。
7.按權(quán)利要求
1至6之一的軋輥機(jī)，其特征在于，軋輥(10，10)的輪廓，特別是工作軋輥(10，10)的輪廓是由一個(gè)弱凸部分(12)和一強(qiáng)凹彎曲部分(13)組成的，它的形狀是由一個(gè)多項(xiàng)式函數(shù)和一個(gè)指數(shù)函數(shù)確定的。
8.按權(quán)利要求
1至7之一的軋輥機(jī)，其特征在于，軋輥(10，18，19，26，28，29，35，37，38，44，45，46，47)僅僅在軋制件一側(cè)是可軸向移動(dòng)地配置。
9.按權(quán)利要求
1至8之一的軋輥機(jī)，其特征在于，這軸向可移動(dòng)的軋輥(18，20)，在力流動(dòng)的方向看，是串聯(lián)地配置。
10.按權(quán)利要求
1至9之一的軋輥機(jī)，其特征在于，軸向可移動(dòng)的軋輥(28，29)，在力流的方向看，是並列配置。
專利摘要
在軋輥機(jī)運(yùn)行時(shí)軋制間隙和形狀要改變，影響因素很多，如熱學(xué)、工作軋輥或整套軋輥的彎曲、磨損等，都需要抵消或補(bǔ)償，才能生產(chǎn)平整的軋制產(chǎn)品，特別是軋制帶材。為了抵消不利影響，一般需要軋輥間相互軸向移動(dòng)和/或在與軋制件平面垂直方向上調(diào)節(jié)工作軋輥。而本發(fā)明則可用特別簡(jiǎn)單的方式，即軋輥的輪廓在原始狀態(tài)或無(wú)載荷狀態(tài)下，使輥身直徑總成的軸向形狀D
文檔編號(hào)B21B1/22GK87103686SQ87103686
公開日1987年12月30日 申請(qǐng)日期1987年6月16日
發(fā)明者雨果·費(fèi)爾德曼, 蒂爾曼·舒爾茨, 格爾德·拜斯曼 申請(qǐng)人:Sms舒路曼-斯瑪公司