专利名称：轧制机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来轧制带材或棒材的轧制机，这些材料经过上和下工作轧辊而轧成预定厚度。具体是，本发明涉及一种优选用于热轧的轧制机。
背景技术：
图15示意性显示了传统的四段式高交错轧制机，图16示意性显示了主要部分，用来说明交错轧制机中的轧辊的更换操作。
如图15所示，上和下工作轧辊的一对轴承座002和003支承在外壳001内部。上和下工作轧辊004和005的一对轴部分别可旋转的被上和下工作轧辊的轴承座002和003支承，并且上工作轧辊004和下工作轧辊005互相面对。上和下支承轧辊的一对轴承座006和007在上和下工作轧辊的轴承座002和003之上和之下受到支承。上和下支承轧辊008和009的一对轴部分别可旋转的被上和下支承轧辊的轴承座006和007支承。上支承轧辊008和上工作轧辊004相互面对，而下支承轧辊009和下工作轧辊005相互面对。用于通过上支承轧辊的轴承座006和上支承轧辊008在上工作轧辊004上施加轧制载荷的旋下装置010设置在外壳001的上部中。
用来水平支承上支承轧辊的轴承座006和上工作轧辊的轴承座002的上十字头011和012，被设置在外壳001的上部中并且位于外壳001的输入侧和输出侧上。上十字头011,012通过螺旋机构(screw mechanisms)013,014可水平移动。用来水平支承下支承轧辊的轴承座007和下工作轧辊的轴承座003的下十字头015和016，设置在外壳001的下部内并且位于外壳001的输入侧和输出侧上。下十字头015,016通过螺旋机构017,018可水平移动。
这样，当进行轧制时，带材S从外壳001的输入侧进料，并且在旋下装置010施加的预定载荷下经过上工作轧辊004和下工作轧辊005之间，由此轧制带材S。轧制的带材S由输出侧输出并且供给随后的工步。
在轧制之前或期间作动螺旋机构013,014,017,018，由此上轴承座002,006和下轴承座003,007通过十字头011,012,015,016在不同方向移动。结果，上工作轧辊004和上支承轧辊008，以及下工作轧辊005和下支承轧辊009绕辊中心在相反方向转动，这样它们的旋转轴线可相互交错，并且它们的相交错轴线的夹角可设定成所需角度。因此，可控制带材凸厚(the strip crown)。
而且，为了更换辊，作动螺旋机构013,014,017,018，以便从轴承座002,003,006,007上分离十字头011,012,015,016，并且在轧辊轴承座002,003,006,007和十字头011,012,015,016之间形成间隙g，正如图16所示。这样，上和下工作轧辊004和005以及上和下支承轧辊008和009可通过预定装置从工作侧退出而不受十字头011,012,015,016干涉，并且可用新部件更换。
在包括前述四段式的交错轧制机的所有的轧制机中，在旋紧力F作用下在轧制条件下需要使外壳001内的工作轧辊004,005和支承轧辊008,009的垂直控制期间的滞后量最小，以便高度精确地控制轧制板材的厚度。为此，在工作轧辊的轴承座002,003和支承轧辊的轴承座006,007和十字头011,012,015,016或外壳001之间形成间隙G。
这样，如图17所示，即使在轧制期间在旋下载荷F作用下导致外壳001出现为δ的向内变窄量的变形时，在轧辊轴承座002,003,006,007和外壳001或十字头011,012,015,016之间出现约0.2mm至1.0mm的间隙，这样轧制机的水平动态刚度(horizontal dynamic stiffness)会较低。当轧制机的水平动态刚度低时，如果在高轧制力和带材厚度高百分比减少条件下进行轧制，例如可能是由于轧制的带材S和工作轧辊004,005之间的摩擦导致的大的振动(后文称之为轧制机振动)，会发生在外壳001内或者工作轧辊004,005内，因此阻碍了高效轧制。
作为防止轧制机内振动的方法，公开号为1997-174122的日本未审查的专利公开了装有阻尼器的轧制机，该阻尼器包括一个活塞、一个液压缸，及上工作轧辊和下工作轧辊之间的一个孔。但是，在该公开物中公开的轧制机的防振设备用来冷轧，且很难用于热轧。即，在冷轧中，保持在室温条件下的带材在上和下工作轧辊之间以低速接合，并且连续轧制。而在热轧中，在高温下加热的带材在上和下工作轧辊之间以高速接合，并且轧制成各预定长度的卷。这样，与冷轧相比，在带材与上和下工作轧辊接合的时刻，热轧导致较高撞击力，并且表面撞击更频繁。而且，与冷轧相比，热轧具有更大的带材轧制量(在带材上更高的轧制力)，这样作用在工作轧辊和带材之间的摩擦力也更高。这是使接合期间撞击力较大的另一个因素。如这里所述的，与冷轧相比，热轧在带材接合期间产生更大撞击力。因此，用于冷轧的轧制机的上述防振设备不能在轧制期间完全防止轧制振动。
本发明已着手来解决这些问题，其目标是提供一种轧制机，该轧制机消除了在轧制期间的轧辊轴承座和外壳之间的间隙，以便增加水平动态刚度，从而消除轧制机振动并且允许高效轧制。
发明的概述达到上述目的本发明的轧制机包括外壳；由外壳支承的一对上和下工作轧辊轴承座；彼此相对的一对上和下工作轧辊，所述上和下工作轧辊具有由上和下工作轧辊轴承座可旋转地支承的轴；设置在外壳上部中并且适合给上工作轧辊施加预定压力的旋下装置；设置在外壳内、带材的输送方向的一侧上并且适合支承上和下工作轧辊轴承座的一对第一上和下支承装置；和设置在外壳内的带材的输送方向的另一侧上并且适合支承上和下工作轧辊轴承座的一对第二上和下支承装置，其中第一支承装置和第二支承装置中的一个是机械推压装置，而第一支承装置和第二支承装置中的另一个是液力推压装置，并且收缩部分设置在液力推压装置的供液和排液管内。
这样，在轧制期间作动第一推压装置和第二推压装置，以便消除轧辊轴承座和外壳之间的间隙，并且增加水平动态刚度，因此抑制轧制机振动并且允许高效轧制。
在本发明的轧制机中，轧制机可以是具有彼此稍微交叉的上和下工作轧辊的交错轧制机(a cross rolling mill)，第一支承装置可以是输入侧推压装置，该推压装置设置在外壳的输入例上，并且能在带材的输送方向上推压上和下工作轧辊轴承座，第二支承装置可以是输出侧推压装置，该推压装置设置在外壳的输出侧上，并且能在带材的输送方向上推压上和下工作轧辊轴承座。因此，在交错轧制机中，交错轧制机振动受到抑制，可进行高效轧制。
在本发明的轧制机中，机械推压装置可以是螺旋机构。因此，可高度精确地实现轧制期间轧辊的定位。
在本发明的轧制机中，机械推压装置可以是楔机构。因此，可高度精确地完成轧制期间轧辊的定位并不会发出且咯咯响声。而且，结构可简化以降低生产成本。
在本发明的轧制机中，可以设有由外壳支承的一对上和下支承轧辊轴承座，和彼此相互面对的一对上和下支承轧辊，该对上和下支承轧辊具有由上和下支承轧辊轴承座可旋转支承的轴；可在水平方向上推压上和下支承轧辊轴承座的成对的上和下输入侧推压装置和输出侧推压装置中的一个可以是机械推压装置，而输入侧推压装置和输出侧推压装置中的另一个可以是液力推压装置，并且收缩部分可设置在液力推压装置的供液和排液管中。因此，在支承轧辊的位置处以及上和下工作轧辊的位置处，消除了轧制期间于轧辊轴承座和十字头或外壳之间的间隙，以增加水平动态刚度，从而抑制了轧制机振动并且允许高效轧制。
在本发明的轧制机中，收缩部分的直径是可变的。这样，增加了可操作性，并且在轧制期间，或者在设定轧辊交错角的时候，或者根据振动幅度，通过将收缩部分的直径调节到合适值，来有效地抑制振动。
在本发明的轧制机中，在设定上和下工作轧辊之间的交错角时，收缩部分的直径可以最大，而在通过上和下工作轧辊轧制期间，收缩部分的直径可以设定为在每种轧制条件下的合适的预定值。因此，收缩部分的直径在设定轧辊交错角的时候最大，这样工作轧辊可平稳移动。在轧制期间，收缩部分的直径可调节成合适值。由此，在设定交错角时收缩部分的直径最大，使得工作轧辊可以平顺地运动。在轧制时，收缩部分的直径可以被调节到适当值，可靠地抑制振动。
在本发明的轧制机中，收缩部分可以是电磁阀。通过电磁阀的变化操作，可以平稳地实现收缩部分的最大化和最小化，以增加可操作性。
在本发明的轧制机中，在供液和排液管内可设扩大部分。因此，由轧制机振动等在供液和排液管内产生的压力波在扩大部分受到抑制，这样可防止共振现象的产生。
在本发明的轧制机中，轧制机可以是偏置式轧制机，其中分别接触上和下工作轧辊的一对上和下支承轧辊可由外壳经支承轧辊轴承座支承，并且上和下支承轧辊可以相对于上和下工作轧辊在带材的输送方向上向后轻微移离，第一支承装置可以是设置在外壳的输入侧和输出侧中的一个上的液力推压装置，该推压装置能在带材的输送方向上推压上和下工作轧辊轴承座，并且具有收缩部分，而第二支承装置可以是设置在外壳的输入侧和输出侧中的另一个上的外壳衬垫部分。因此，可以在偏置式轧制机中可实现高效轧制，同时抑制轧制机振动。
在本发明的轧制机中，轧制机可以是移位式轧制机(a shift rolling mill)，该轧制机用来在轧辊轴线方向上使一对上和下工作轧辊移位，第一支承装置可以是设置在外壳的输入侧和输出侧中一个上的液力推压装置，该推压装置能在带材的输送方向上推压上和下工作轧辊轴承座，并且具有收缩部分，而第二支承装置可以是设置在外壳的输入侧和输出侧中的另一个上的外壳衬垫部分。因此，可以在移位式轧制机中实现高效轧制，同时抑制轧制机振动。
附图的简要描述图1是根据本发明的第一实施例作为轧制机的交错轧制机的示意图；图2是上工作轧辊和上支承轧辊的推压机构的示意图；图3a和3b是用来说明上工作轧辊的推压机构动作的示意图；图4是说明在轧制期间作用在外壳上的应力的解释图；图5a和5b是显示响应于轧辊轴承座移位的轧辊轴承座反作用力的坐标图；图6是显示水平动态刚度与间隙量和外壳变形量关系的坐标图；图7a至7c是显示在各个条件下的水平动态刚度的比较坐标图；图8是根据本发明第二实施例作为轧制机的交错轧制机的示意图；图9是根据本发明第三实施例作为轧制机的交错轧制机的推压机构的示意图；图10是根据本发明第四实施例作为轧制机的交错轧制机的推压机构的示意平面图；图11是根据本发明第五实施例作为轧制机的交错轧制机的推压机构的示意图；图12是显示对于第五实施例在振动时交错轧制机的阻尼效应的坐标图；图13是根据本发明第六实施例作为轧制机的偏置式轧制机的示意图；图14是根据本发明第七实施例作为轧制机的移位式轧制机的示意图；图15是传统的四段式高交错轧制机的示意图；图16是主要部分的示意图，它用来说明交错轧制机中的轧辊更换操作；和图17是说明轧制期间作用在传统的交错轧制机的外壳上的应力的解释图。
本发明的最佳实施方式现在根据附图详细描述本发明的实施例。
如图1所示，在根据第一实施例作为轧制机的四段式高交错轧制机中，一对上和下工作轧辊轴承座12和13支承在外壳11内。一对上和下工作轧辊14和15的轴部可旋转地分别被上和下工作轧辊轴承座12和13支承，并且上工作轧辊14和下工作轧辊15相互面对。一对上和下支承轧辊轴承座16和17支承在上和下工作轧辊轴承座12和13之上和之下。一对上和下支承轧辊18和19的轴部分别被上和下支承轧辊轴承座16和17可旋转地支承。上支承轧辊18和上工作轧辊14相互面对，而下支承轧辊19和下工作轧辊15相互面对。旋下装置20设置在外壳11的上部内，该装置20用来将轧制载荷经上支承轧辊18施加到上工作轧辊14上。
用来支承上工作轧辊轴承座12的上十字头21和22设置在外壳11的上部内，并且位于外壳11的输入侧和输出侧上。通过用于交错轧制的螺旋机构(第一支承装置，机械推压装置)23和液压缸机构(第二支承装置，液力推压装置)24，上十字头21和22可水平移动。用来支承上支承轧辊轴承座16的上十字头25和26设置在外壳11的输入侧和输出侧上的上十字头21和22之上。通过用于交错轧制的螺旋机构(机械推压装置)27和液压缸机构(液力推压装置)28，上十字头25和26可水平移动。另一方面，用来支承下工作轧辊轴承座13的下十字头29和30设置在外壳11的下部内，并且位于外壳11的输入侧和输出侧上。通过螺旋机构(机械推压装置)31和液压缸机构(液力推压装置)32，下十字头29和30可水平移动。用来支承下支承轧辊轴承座17的下十字头33和34设置在外壳11的输入侧和输出侧上的下十字头29和30之下。通过螺旋机构(机械推压装置)35和液压缸机构(液力推压装置)36，下十字头33和34可水平移动。
如图2所示，对应于上工作轧辊14的上十字头22的液压缸机构24，由下列部件构成，即固定到外壳11上的液压缸41，通过杆42与上十字头22连接并且可在液压缸41内移动的活塞43，液压泵44，连接液压泵44和液压缸41的供液和排液管45，和设置在供液和排液管45内的收缩部分46。另一方面，对应于上支承轧辊18的上十字头26的液压缸机构28由下列部件构成，即固定到外壳11上的一对液压缸51a和51b，通过杆52a,52b与上十字头26连接并且可在液压缸51a,51b内移动的活塞53a和53b，液压泵44，连接液压泵44和液压缸51a,51b的供液和排液管55a,55b，以及供液和排液管55a,55b内的收缩部分56a,56b。
上支承轧辊18的液压缸机构28由两个液压缸构成，但也可由一个液压缸构成。而且，液压泵44在上工作轧辊14所用的液压缸机构24和上支承轧辊18所用的液压缸机构28之间共用，但液压泵44可分离提供。收缩部分46,56a,56b具有基本相同的结构，并且具有一个开口区，该开口区是每个液压缸的缸横截面积的0.01至0.1％，以便将轧辊位置调节速度维持在传统水平并且提高动态刚度。
液压缸机构24,28已如上描述，而液压缸机构32,36也具有相同的结构。收缩部分46,56a,56b的结构不受如上所述的限制，并且可确定它们的长度，这样孔的变形刚度足够地大于油的刚度。
这样，在进行轧制时，从外壳11的输入侧输入带材S，并且在旋下装置20施加的预定载荷作用下经过上工作轧辊14和下工作轧辊15之间，由此轧制带材S。轧制了的带材S从输出侧输出来并且输送到随后的步骤。此时，外壳11产生与旋紧载荷F相对应的向内变窄变形量δ，这如图3a和图4所示。然而，根据本实施例，在带材S的轧制期间，通过作动螺旋机构23,27,31,35和液压缸机构24,28,32,36在外壳11上施加推压力F′，外壳11的变形量δ减少δ′。这样，即使轧辊轴承座12移位δ′，轧辊轴承座12和外壳11之间也无间隙产生。结果，轧制机的水平动态刚度保持很高。即使在高轧制力和带材的厚度的高百分比减少的状况下进行轧制时，在外壳11或工作轧辊14,15中也不会发生例如可能引起被轧制的带材S与工作轧辊14,15之间摩擦的很大的振动，由此允许高效轧制。而且，通过恰当地控制压力，可使工作轧辊14,15和支承轧辊18,19在上和下方向上的控制期间的滞后量减少到无问题出现的值。
当进行辊更换时，这如图3b所示，通过螺旋机构23,27,31,35和液压缸机构24,28,32,36进行位置调整，十字头21,22,25,26,29,30,33,34与轴承座12,13,16,17分离，因此形成其间的间隙g。这样，十字头21,22,25,26,29,30,33,34被打开，并且通过预定设备使上和下工作轧辊14,15以及支承轧辊18,19从工作侧退出，并且用新部件更换。
在本实施例的交错轧制机中，在带材S的轧制期间，与在外壳11上的旋紧载荷F响应，由螺旋机构23,27,31,35和液压缸机构24,28,32,36而在外壳11上施加压力F′。由此，外壳11的变形量为δ-δ′。图5a,5b和6所示的坐标图揭露出轧辊轴承座的水平移位和外壳对轧辊轴承座的水平反作用力之间的关系。坐标图的斜率表示水平动态刚度。假设用压力F′对轧辊轴承座施压，并且外壳的变形量δ′是正的，这如图5a所示。在轧制期间，当存在外力等时轧辊轴承座移位超过δ′时，在移位方向x相反的方向上的外壳支柱(housing post)的刚度不能被考虑，并且斜率(刚度)减少。换句话说，有效的水平动态刚度由振动的振幅比η=x0/δ′决定，轧辊振动的水平振幅为x0。η越大(x0越大，或δ′越小)，有效的水平动态刚度越小。假设，另一方面，不用压力F′对轧辊轴承座施压，并且外壳的变形量δ′是零，或轧辊轴承座和外壳之间存在间隙(δ′为负)，这如图5b所示。在这种情况下，有效的水平动态刚度由振动的振幅比η=x0/δ′决定，而轧辊振动的水平振幅为x0。η越大，有效的水平动态刚度越大。
如图6所示，估计间隙量G或外壳变形量δ′和水平动态刚度之间的关系，轧辊轴承座振动的水平振幅x0是(约)～0.1mm。在传统间隙控制区中，用高轧制力进行轧制并且带材厚度的高百分比减少导致工作轧辊振动。当间隙量G比水平振幅x0(图6中的点A向左)大时，轧辊轴承座在输入侧或输出侧仅接触外壳支柱，这样水平动态刚度降低并且被整平。根据本实施例，通过使用具有收缩部分的液压缸控制间隙量G。这样，油注入液压缸，以便增加刚度并且同时在收缩部分获得压力损失，因此增加阻尼。当间隙量G减少(图6中点A向右)时，轧辊轴承座同时在输入侧和输出侧上接触外壳支柱，这样增加了水平动态刚度。而且，水平动态刚度由于收缩部分的阻力而增加。以这种方式，通过具有收缩部分的液压缸使轧辊轴承座压顶住外壳，由此可通过使用压力F′控制外壳的水平变形量。这样，轧制期间水平动态刚度比现有技术有显著增加，并且可减少轧制期间的振动产生。
在传统的螺旋机构和根据本实施例具有收缩部分的液压缸的水平动态刚度数据的比较中，业已发现本实施例与传统的技术相比通过增加阻尼而增加了水平动态刚度，这如图7a所示。如图7b所示，让我们采取一个实例，其中间隙量G=1.0mm，并且最初应变=0.2mm。当水平动态刚度增加时，由于下列原因实现在轧制阶段减少或防止振动如果由于外力F在轧辊和带材之间强制产生振动时，在共振点的振幅用x=F/2Kζ表示，这里K是共振模态的模态刚度，ζ是阻尼比率值，而2Kζ定义为动态刚度的值。当外力F恒定时，振幅与动态刚度成反比例降低。简而言之，可解释为当动态刚度增加时，振幅降低。当振动是自激振动时，在激励幅值P＞2Kζ满足的条件下，发生振动。这意味着当动态刚度增加时，具有2Kζ的区域加宽，从而使不发生振动的稳定的轧制区域扩大。这样，如图7c所示，通过增加动态刚度，稳定的轧制区域扩大。
在上述实施例中，四段式高交错轧制机用作本发明的轧制机，并被描述成分离的十字头型。然而，该结构是非限定性的。
如图8所示，在根据第二实施例的交错轧制机中，上和下工作轧辊64和65可转动地由受到外壳61支承的一对上和下工作轧辊轴承座62和63支承。上和下支承轧辊68和69可转动地由受到外壳61支承的一对上和下支承轧辊轴承座66和67支承。用来施加轧制负载的旋下装置70设置在外壳61的上部中。用于支承上轧辊轴承座62和66的上十字头71和72设置在外壳61的输入侧和输出侧上。上十字头71和72通过螺旋机构73和液压缸机构74可水平移动。另一方面，用于支承下轧辊轴承座63和67的下十字头75和76设置在外壳61的输入侧和输出侧上。下十字头75和76通过螺旋机构77和液压缸机构78可水平移动。
液压缸机构74或78由下列部件构成，即固定到外壳61上的液压缸，通过杆与十字头72或76连接并且可在液压缸内移动的活塞，液压泵，连接液压泵和液压缸的供液和排液管，和设置在供液和排液管内的收缩部分，这些部件没有以与上述实施例相同的方式来说明。
这样，当进行轧制时，从外壳61的输入侧输入带材S，并且在旋下装置70施加的预定载荷作用下经过上工作轧辊64和下工作轧辊65之间，由此轧制带材S。轧制了的带材S从输出侧输出来并且输送到随后的步骤。此时，外壳61产生响应于旋下载荷F的向内变窄的变形量δ。然而，通过作动螺旋机构73,77和液压缸机构74,78，在外壳61上施加压力F′，因此，外壳61的变形量δ减少δ′。这样，轧制机的水平动态刚度增加。即使在高轧制力和带材的厚度的高百分比减少的状况下进行轧制时，在外壳61或工作轧辊64,65中也不会发生可能导致例如被轧制的带材S和工作轧辊64,65之间摩擦的很大的振动，这样允许高效轧制。
如图9所示，在根据第三实施例的交错轧制机中，上工作轧辊14可转动地由上工作轧辊轴承座12支承。上工作轧辊轴承座12水平可移动地由在输入侧和输出侧上的上十字头21和22支承。在输入侧上的上十字头21通过液压缸机构81可移动。而在输出侧上的上十字头22通过螺旋机构82可移动。上支承轧辊18可旋转地由上支承轧辊轴承座16支承。上支承轧辊轴承座16水平可移动地由输入侧和输出侧上的上十字头25和26支承。在输入侧上的上十字头25通过液压缸机构83可移动。而在输出侧上的上十字头26通过螺旋机构84可移动。下工作轧辊和下支承轧辊也具有类似结构。
液压缸机构81由下列部件构成，即固定到外壳11上的液压缸85，通过杆86与上十字头21连接并且可在液压缸81内移动的活塞87，液压泵88，连接液压泵88和液压缸85的供液和排液管89，和设置在供液和排液管89内并构成收缩部分的电磁阀90。类似的，液压缸机构83由下列部件构成，即一对液压缸91a和91b，通过杆92a,92b与上十字头25连接的活塞93a和93b，液压泵88，连接液压泵88和液压缸91a,91b的供液和排液管94a,94b，和设置在供液和排液管94a,94b内并各构成收缩部分的电磁阀95a,95b。
因此，在轧制期间，水平压力通过液压缸机构81,83和螺旋机构82,84施加在外壳11上。与对应于旋下负荷的外壳11的向内变窄的变形量叠加，轧制机的水平动态刚度增加。即使在高轧制力和带材的厚度的高百分比减少的状况下进行轧制时，也不会发生很大的振动，这样允许高效轧制。在这种情况下，在闭合方向作动电磁阀90,95a,95b，于是液压缸机构作动其收缩部分，以控制间隙量G。这样，油装填进液压缸中，以增加刚度，同时在收缩部分获得压力损失，从而增加阻尼。以这种方式，利用压力可控制外壳11的水平变形量。这样，在轧制期间的水平动态刚度比现有技术显著地增加，并减少了轧制期间振动的发生。当工作轧辊14和15和支承轧辊18和19之间的交错角(cross angle)设定为所需的角时，液压缸机构81,83和螺旋机构82,84同步作动。此时，液压缸机构81,83在下列状态下作动，即电磁阀90,95a,95b在完全打开方向上作动，以取消收缩部分。这样，在供液和排液管89,94a,94b中的工作流体流动平稳，因此，收缩部分(电磁阀90,95a,95b)不会妨碍交错角的设定。
在本实施例中，电磁阀90,95a,95b设置在液压缸机构81,83中，以形成收缩部分，但可采用手动操作阀。而且，在轧制期间，液压缸机构81,83的电磁阀90,95a,95b在闭合方向作动，以用作收缩部分，而当设定轧辊交错角时，它们完全打开。然而，可测量轧制期间产生的振动，电磁阀90,95a,95b的开关位置可根据该振动调节，因此，可提供适合振动幅度的收缩部分的直径。
如图10所示，在根据第四实施例的交错轧制机中，在上工作轧辊14的右和左侧上的上工作轧辊轴承座12a和12b通过液压缸机构101a,101b和楔机构102a,102b可水平移动，该液压缸机构101a,101b布置在输入侧上，该楔机构(机械推压装置)102a,102b布置在输出侧上。半圆形衬垫(liners)103a,103b插入工作轧辊轴承座12a,12b，液压缸机构101a,101b，和楔机构102a,102b之间。下工作轧辊具有类似结构。与前述实施例一样，每个液压缸机构101a,101b具有液压缸，活塞，液压泵，供液和排液管，和收缩部分。楔机构102a,102b包括下列部件，即一对有一端部与外壳11连接的左和右活塞杆104a和104b；一个横跨楔106，该横跨楔在其左端部和右端部中形成有倾斜表面105a,105b，并且活塞杆104a,104b的另一个端部可移动地装配于该横跨楔中并受到其支撑，以便可沿工作轧辊14的轴向移动；和楔形垫件108a和108b，该楔形垫件108a和108b支承在衬垫103a和103b与横跨楔106的倾斜表面105a,105b之间，并可通过固定到外壳11两侧的楔形垫件导向件107a和107b沿垂直于工作轧辊14的轴向的方向移动。
这样，当要设定工作轧辊14的交错角时，液压缸机构101a,101b和楔机构102a,102b同步作动。此时，通过向储油器109a,109b中的一个施加液压，从而将横跨楔106移向一侧，以便借助倾斜表面105a,105b推压楔形垫件108a,108b，这样，来移动工作轧辊轴承座12a,12b，以此作动楔机构102a,102b。另一方面，在轧制期间，水平压力由液压缸机构101a,101b和楔机构102a,102b作用在外壳11上。结果，响应于旋下负载的外壳11的向内的变窄的变形量减小，而轧制机的水平动态刚度增加。即使在高的轧制力和带材厚度的高的百分比降低的状态下进行轧制时，不会产生大的振动，这样，允许高效轧制。此时，在楔机构102a,102b中，工作轧辊14的交错角由横跨楔106确定，因此有可能高精度定位。
如图11所示，在根据第五实施例的交错轧制机中，在上工作轧辊14内的输入侧上的上十字头21通过液压缸机构111可移动，在输出侧上的上十字头22通过螺旋机构112可移动。在上支承轧辊18内的输入侧上的上十字头25通过液压缸机构113可移动，在输出侧上的十字头26通过螺旋机构114可移动。下工作轧辊和下支承轧辊结构也类似。
与前述实施例类似，液压缸机构111由下列部件构成，即液压缸115，与杆116连接的活塞117，液压泵118和供液和排液管119，收缩部分120和扩大部分121设置在供液和排液管119中。类似的，液压缸机构113由下列部件构成，即一对液压缸122a和122b，与杆123a,123b连接的活塞124a和124b，和供液与排液管125a,125b。收缩部分126a,126b和扩大部分127a,127b设置在供液和排液管125a,125b中。
这样，当设定工作轧辊14的交错角时，液压缸机构111,113和螺旋机构112,114同步作动。在这种情况下，借助供液和排液管119,125a，125b利用液压泵118供送和排出液压。在轧制期间，根据在供液和排液管中产生的轧制机振动，压力响应液压缸变化而变化。如果作为激励源的压力波频率接近柱状共振频率(columnar resonance frequency)，可能发生共振现象。该柱状共振频率f可由下列公式计算f=(C/2L)·n这里L是管道系统的长度(从液压泵118至收缩部分120,126a或126b)c是声速，n是模态。如果管道系统的长度缩短，柱状共振频率f可比轧制机振动的目标固有值高，并可避免共振。然而，对于轧制机，从液压源(液压泵)至液压缸机构的管道系统的长度是预先确定的，而且很难缩短。
因此，根据本实施例，扩大部分121,127a,127b设置在供液和排液管119,125a,125b内。图12表示在不同条件下压力波频率和阻尼量(damping capacity)之间的关系。根据图12，当只使用液压缸时，出现高阻尼的共振点，同时出现阻尼量极低的反共振点。这种极低阻尼量的出现引入了动态刚度的降低，并形成控制振动的一个主要问题。
如上所述，在本实施例中，扩大部分121,127a,127b以及收缩部分120,126a,126b设置在供液和排液管119,125a,125b内。通过这种方法，避免了共振点，以消除阻尼量极低的反共振点，并确保在任何频率下必要的阻尼量。在只存在收缩部分时，如果在目标压力波频率区内具有充分的阻尼，则不需要提供扩大部分。
如上述实施例所述，横越上工作轧辊14和下工作轧辊15的轧辊输入侧推压装置和输出侧推压装置中的一个是螺旋机构或楔机构，它们属机械推压装置，而输入侧推压装置和输出侧推压装置中的另一个是液压缸机构，该液压缸机构是液力推压装置，且收缩部分设置在液压缸机构的供液和排液管中。通过这样做，增加了水平动态刚度以抑制振动。包含这些特征的本发明的轧制机优选适用于热轧制。即，在热轧制时，加热到一个高温下的带材在高速下被接合在上工作轧辊和下工作轧辊之间，从而进行轧制。这样，在接合期间带材在工作轧辊之间的冲击力比冷轧制时的高。另外，施加冲击力的次数大，且带材的轧制量(轧制力)大。这样，通过本发明的轧制机的应用，此时的振动可有效地得到抑制。
而且，在上述实施例中，螺旋机构被设作工作轧辊和支承轧辊在输入侧上的机械推压装置，液压缸机构被设作工作轧辊和支承轧辊在输出侧上液力推压装置。作为替换，液压缸机构可是输入侧上的液力推压装置，螺旋机构设于输出侧上。任何这些特征可加以采用，且楔机构可用作机械推压装置。实际上，支承轧辊相对于工作轧辊被偏置于在带材的输送方向的上游侧。这样，较理想的是，机械推压装置布置在工作轧辊的输出侧上，且机械推压装置布置在支承轧辊的输入侧上。除此之外，机械推压装置和液力推压装置均可配置于工作轧辊和支承轧辊，但它们可只配置于工作轧辊。
在上述实施例中，所述的本发明的轧制机可用作交错轧制机，但也可用作其它类型的轧制机。
根据第六实施例的轧制机是偏置式轧制机，其中，上支承轧辊和下支承轧辊相对于上工作轧辊和下工作轧辊在带材的输送方向上略微向后移位。如图13所示，在这种偏置式轧制机中，上工作轧辊14和下工作轧辊15可旋转地由工作轧辊轴承座12和13支承。工作轧辊轴承座12,13具有受到支承的输入侧，以便能够由液压缸机构131,132推压，并具有由外壳11的外壳衬垫部分(housing liner portions)133,134支承的输出侧。上支承轧辊和下支承轧辊18和19可旋转的由支承轧辊轴承座16和17支承。支承轧辊轴承座16,17具有由外壳衬垫部分135,136支承的输入侧，并具有得到支承的输出侧，以便能够由液压缸机构137,138推压。在这种情况下，工作轧辊14,15和支承轧辊18,19在带材的通过方向上相互偏置T。液压缸机构131,132,137,138安装在外壳11上，且均具有收缩部分(未表示)。外壳衬垫部分133,134,135,136协同液压缸机构131,132,137,138的压力水平支承轧辊轴承座12,13,16,17。
因此，在轧制期间，利用液压缸机构131,132,137,138对着外壳11的外壳衬垫部分133,134,135,136来推压轧辊轴承座12,13,16,17，以便施加水平压力。该水平压力与响应旋下负载的外壳11的向内变窄的变形量叠加，从而增加轧制机的水平动态刚度。即使在高的轧制力和带材厚度的高的百分比降低的状态下进行轧制时，不会产生大的振动，这样，允许高效轧制。而且，具有收缩部分的液压缸机构控制间隙量G。为此目的，将油填入液压缸中，以增加刚度，同时在收缩部分获得压力损失，从而增加阻尼。以这种方式，在轧制期间的水平动态刚度增加，并减少了轧制期间振动的产生。
根据第七实施例的轧制机是移位式轧制机(a shift rolling mill)，其中上工作轧辊和下工作轧辊可在轧辊轴线方向移动。如图14所示，在该移位式轧制机中，上和下工作轧辊14和15可旋转地由工作轧辊轴承座12和13支承。工作轧辊轴承座12,13具有得到支承的输入侧，以便能够由液压缸机构141,142推压，并具有由外壳11的外壳衬垫部分143,144支承的输出侧。上和下支承轧辊18,19可旋转地由支承轧辊轴承座16和17支承。支承轧辊轴承座16,17具有由外壳衬垫部分145,146支承的输入侧，并具有得到支承的输出侧，以便能够由液压缸机构147,148推压。液压缸机构141,142,147,148安装在外壳11上，并均具有收缩部分(未表示)。外壳衬垫部分143,144,145,146与液压缸机构141,142,147,148的压力协作来水平支承轧辊轴承座12,13,16,17。
因此，在轧制期间，利用液压缸机构141,142,147,148对着外壳11的外壳衬垫部分143,144,145,146来推压轧辊轴承座12,13,16,17，以便施加水平压力。该水平压力与响应旋下负载的外壳11的向内变窄的变形量叠加，从而增加轧制机的水平动态刚度。即使在高的轧制力和带材厚度的高百分比降低的状态下进行轧制时，不会产生大的振动，这样，允许高效轧制。而且，具有收缩部分的液压缸机构控制间隙量G。为此目的，将油填入液压缸中，以增加刚度，同时在收缩部分获得压力损失，从而增加阻尼。以这种方式，在轧制期间的水平动态刚度增加，并减少了轧制期间振动的产生。
如上所述，本发明的轧制机可消除在轧制期间轧辊轴承座和外壳之间的间隙，以增加水平动态刚度，从而抑制轧制机振动，并允许高效轧制。这种轧制机优选用作交错轧制机，偏置式轧制机和移位式轧制机。
权利要求
1．一种轧制机，它包括外壳；由外壳支承的一对上和下工作轧辊轴承座；彼此相对的一对上和下工作轧辊，所述上和下工作轧辊具有由上和下工作轧辊轴承座可旋转地支承的轴；设置在外壳上部中并且适合给上工作轧辊施加预定压力的旋下装置；设置在外壳内的带材的输送方向的一侧上并且适合支承上和下工作轧辊轴承座的一对第一上和下支承装置；和设置在外壳内的带材的输送方向的相对侧上并且适合支承上和下工作轧辊轴承座的一对第二上和下支承装置，其中第一支承装置和第二支承装置中的一个是机械推压装置，而第一支承装置和第二支承装置中的另一个是液力推压装置，并且收缩部分设置在液力推压装置的供液和排液管内。
2．如权利要求1所述的轧制机，其特征在于轧制机是交错轧制机，上工作轧辊和下工作轧辊相互略微交错，第一支承装置是输入侧推压装置，该输入侧推压装置设置在外壳的输入侧上，并且能在带材的输送方向上推压上和下工作轧辊轴承座，和第二支承装置是输出侧推压装置，该输出侧推压装置设置在外壳的输出侧上，并且能在带材的输送方向上推压上和下工作轧辊轴承座。
3．如权利要求2所述的轧制机，其特征在于机械推压装置是螺旋机构。
4．如权利要求2所述的轧制机，其特征在于机械推压装置是楔机构。
5．如权利要求2所述的轧制机，其特征在于，还包括由外壳支承的一对上和下支承轧辊轴承座，和彼此相对的一对上和下支承轧辊，该对上和下支承轧辊具有由上和下支承轧辊轴承座可旋转地支承的轴，并且其中能在水平方向推压上和下支承轧辊轴承座的一对上和下输入侧推压装置和输出侧推压装置中的一个是机械推压装置，而输入侧推压装置和输出侧推压装置中的另一个是液力推压装置，并且收缩部分设置在液力推压装置的供液和排液管中。
6．如权利要求1所述的轧制机，其特征在于收缩部分的直径是可变的。
7．如权利要求6所述的轧制机，其特征在于在设定上和下工作轧辊之间的交错角时，收缩部分的直径最大，并且在通过上和下工作轧辊轧制期间，收缩部分的直径设定为在每种轧制条件下的合适的预定值。
8．如权利要求1所述的轧制机，其特征在于收缩部分是电磁阀。
9．如权利要求1所述的轧制机，其特征在于在供液和排液管内设置扩大部分。
10．如权利要求1所述的轧制机，其特征在于轧制机是偏置式轧制机，其中分别接触上和下工作轧辊的一对上和下支承轧辊由外壳经支承轧辊轴承座支承，并且上和下支承轧辊相对于上和下工作轧辊在带材的输送方向上向后轻微移位，第一支承装置是设置在外壳的输入侧和输出侧中的一个上的液力推压装置，该液力推压装置能在带材的输送方向上推压上和下工作轧辊轴承座，并且具有收缩部分，且第二支承装置是设置在外壳的输入侧和输出侧中的另一个上的外壳衬垫部分。
11．如权利要求1所述的轧制机，其特征在于轧制机是移位式轧制机，该移位式轧制机用来在轧辊轴线方向上使一对上和下工作轧辊移位，第一支承装置是设置在外壳的输入侧和输出侧中的一个上的液力推压装置，该液力推压装置能在带材的输送方向上推压上和下工作轧辊轴承座，并且具有收缩部分，并且第二支承装置是设置在外壳的输入侧和输出侧中的另一个上的外壳衬垫部分。
全文摘要
彼此相对的工作轧辊(14,15)具有由外壳(11)的上和下工作轧辊轴承座(12,13)可旋转地支承的轴,用来给上工作轧辊(14)施加预定压力的旋下装置(20)设置在外壳(11)上部中,能够在水平方向上推压工作轧辊轴承座(12,13)的螺旋机构(23,31)设置在外壳(11)的输入侧或输出侧上,能够在水平方向上推压工作轧辊轴承座(12,13)的液压缸机构(24,32)设置在另一侧,收缩部分(46)设置在液压缸机构(24,32)的供液和排液管(45)内。
文档编号B21B31/02GK1320064SQ00801675
公开日2001年10月31日 申请日期2000年8月8日 优先权日1999年8月11日
发明者山本干朗, 东尾笃史, 古元秀昭, 森平直树, 林宽治, 吉田光宏, 森本和夫 申请人:三菱重工业株式会社