专利名称：一种控制板形和板厚的轧制方法及适于该方法的无间隙轧机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冶金机械行业轧制板带材的控制板形和板厚的轧制方法及适于该方法的无间隙轧机，即移动工作辊(Move Work Roll)轧机，简称MWR轧机。
另外，现有的轧机为了更换工作辊和支承辊，工作辊和支承辊轴承座与机架之间留有一定的间隙，因此在轧制时，易产生振动，同时影响板形和板厚的控制精度。
本发明的另一目的是提供一种适于上述方法的无间隙轧机，且该轧机用于控制板形和板厚的结构简单、成本低、控制压力小；且在满足板厚的控制精度的同时，其控制板厚、板形的装置对机架结构、强度、刚度影响小。
本发明的再一目的是在于提供一种移动工作辊无间隙轧机，其在工作辊作交叉或偏移时，保证工作辊轴承座和支承辊轴承座均无间隙产生，以实现轧辊轴承座与机架间的无间隙轧制的目的。
为实现上述目的，本发明的调整板形板厚的方法是通过移动和交叉工作辊控制板厚和板形，所述工作辊的移动和交叉是指上、下工作辊与上、下支承辊中心线交点分别在被轧钢板宽度的1/2处对称交叉，且两个工作辊在交点处向同一侧水平横向移动，并在被轧钢板两端部的位置、上工作辊一端的轴线和下工作辊的另一端轴线分别与支承辊的轴线相交。
所述的上、下工作辊的交叉角度α为大于0度、小于等于1.5度；所述的上、下工作辊的在交叉点处的偏移量为大于0小于等于15mm。
本发明所采用的技术解决方案为一种移动工作辊无间隙轧机，包括机架、压下装置、上支承辊装置、上工作辊装置、下工作辊装置、下支承辊装置；位于机架中部、工作辊的端部侧面安装有交叉移动装置，该交叉移动装置包括腰块和移动缸，所述的腰块分别安装于机架中部的上、下工作辊的轴承座的两侧面；用于水平移动工作辊的移动缸垂直于工作辊、呈水平布置地设于腰块中与上、下工作辊的轴承座相邻两侧。
最好地，在所述的移动缸的端部安装有滑板，且所述的腰块上设有供所述的滑板滑动的与滑板外形相适配的滑槽。
在工作辊的端部、工作辊轴承座的侧面最好还设有球面滑板，所述的球面滑板呈球状的一侧面与所述的滑板的外端相接触。以使工作辊交叉时不与滑板的端面产生干涉。
上、下支承辊轴承座或机架的侧面分别设有压紧缸。以使工作辊偏移时，上下支承辊与机架之间的间隙被消除。
所述的设在每个工作辊轴承座的侧面的用于水平移动工作辊的移动缸为1至4个。
所述的设在每个支承辊轴承座的侧面的压紧缸为1至4个。
参见图5，当上、下工作辊同向移动并对称交叉时，且工作辊轴线的一个端部的与支承辊轴线轴线端部相交，这样，上、下工作辊与上、下支承辊的接触曲线分别为曲线1和曲线2(参见图5b)，在XY坐标平面上的投影为二次曲线，该接触曲线与支承辊同轴的一端为二次曲线的0点，由于上、下工作辊是对称交叉，因此曲线1和2也是对称的，由曲线1和曲线2合成的对辊缝的变化曲线为曲线3，曲线3为两端大中间小，其两端的间隙值相等、且该曲线呈左右两端相对于中间点对称的负凸度状(见图5b)。然而轧辊受轧制力(假设为均布载荷，上辊向上、下辊向下)时，其变形曲线为五次曲线，对辊缝的变化曲线为曲线4，其为两端小中间大，即正凸度(见图5c)，如果轧制时的载荷分布是均匀的，曲线4也是相对于中心点对称的正凸度状。两侧对称的呈负凸度状的曲线3对于抵消两侧对称的呈正凸度状的曲线4有着最佳的效果，叠加曲线3和曲线4综合得出轧辊辊缝曲线5(见图5d)，由此可见板形控制效果非常明显，凸度大大减小。本发明的工作辊的移动和交叉是对称的，上、下工作辊与上、下支承辊接触磨损也是对称的，这样有利于控制板形和板厚、以及实现自由轧制。
由于采用上述技术方案，通过设在腰块内的移动缸，可水平推动工作辊实现上下工作辊的辊缝变化，使工作辊与支承辊的轴线相对偏移、上、下工作辊交叉，从而调整板带材厚度和板形，从而可以取代复杂的厚度自动控制(AGC)装置，同时上、下支承辊装置侧面设有压紧缸，压紧缸与腰块上的移动缸可实现轧辊轴承座与机架间的无间隙轧制；移动缸和压紧缸的数量可以根据工作辊轴承座和支承辊轴承座的大小设为1-4个，其数量越多，推动和压紧的稳定性能越好；在腰块内还设有垂直布置的平衡弯辊缸，用于平衡上支承辊的重力，平衡弯辊缸也可以调节轧制力所引起的板形的正凸度，因此，可以结合平衡弯辊缸和交叉移动装置控制板形。参见表1，表1为国外CVC轧机和PC轧机与本发明的技术对比，从表中可以看出，本发明具有结构简单、对机架结构、强度、刚度影响小，调节板厚板形的范围大、能力强等优点。
图4A、4B、4C、4D分别是本发明的工作辊移动交叉中心线位置图、上下工作辊交叉中心线位置图、上下工作辊移动中心线位置图和工作辊与支承辊接触位置图；图5是本发明的轧辊变形曲线示意图。
参见图3A、3B和图4A-4D，图3A、3B分别为工作辊和支承辊中心线的位置关系的轴向投影图；图4A-4D为工作辊和支承辊中心线的位置关系的水平投影图。在支承辊不动的条件下，改变工作辊的偏移量必将改变工作辊之间的辊缝值，起到改变压下量的作用，通过水平地移动工作辊改变工作辊的偏移量，即可以达到调节板厚的目的。当工作辊中心线相对于支承辊中心线偏移时，即可使工作辊间的间隙变化，达到调节板厚的目的，当工作辊呈对称交叉时，既可以使工作辊两端的缝隙大于中间位置的缝隙，因此可以调节由于压力导致工作辊产生挠性变形而带来的板凸度的问题。通过几何分析可以得出以下公式上、下工作辊偏移量分别为X1、X2时，其上、下工作辊的凸度h1、h2分别为h1＝(D1+D2)/2-SQRT(((D1+D2)/2)((D1+D2)/2)-X1 X1)h2＝(D1+D2)/2-SQRT(((D1+D2)/2)((D1+D2)/2)-X2 X2)上下工作辊的凸度h12为h12＝SQRT((D+h1+h2)(D2+h1+h2)+(X1-X2)(X1-X2))-D1由于工作辊移动，轧制时上、下辊的水平力为F1＝f1＝P(TAN(ASIN(X1/((D1+D2)/2))))其中D1支承辊直径D2工作辊直径
X1上工作辊偏移量h1上辊凸度X2下工作辊偏移量h2下辊凸度h12上下工作辊凸度 P最大轧制力用数学公式分析几何曲线比较复杂，但用数值计算方法，给定工作辊的交叉角和辊身位置，即可以利用计算机计算出辊身各主要点的辊缝，参见表2-表4，表2-表4分别给出了采用不同交叉角和偏移量时、轧制力为17529KN时，辊身各主要点的辊缝值；综合分析表中参数可知，上、下工作辊与上、下支承辊中心线交点分别在两侧的B/2处，对称交叉角度0.5度左右和在中部交点B/2处，对称同向水平移动5mm左右，即可满足轧机板形和板厚控制精度要求。从表2-表4中还可以看出，当交叉角度采用1.5度时，其控制板形的负凸度值可以达到2.3461mm，即板的两端较中间位置厚2.3461mm，这就说明采用对称交叉工作辊控制板形的方法简便，结构简单、控制能力强。虽然工作辊的交叉和移动会产生一定的轴向力，但由于交叉角度值和移动值均很小，工作辊的轴向力可以使用在机架、工作辊和支承辊轴承座之间安装球面压板(在图2的上下端)等其他同类轧机的结构克服。
参见
图1-图2，图中展示了一种移动工作辊无间隙轧机，它包括机架12、压下装置1、上支承辊装置30、上工作辊装置40、下工作辊装置50、下支承辊装置60；上支承辊装置30包括上支承辊3和上支承辊轴承座4，上工作辊装置40包括上工作辊5和上工作辊轴承座6，下工作辊装置50包括下工作辊8和下工作辊轴承9，下支承辊装置60包括下支承辊10和下支承辊轴承座11；位于机架12中部以及上、下工作辊5、8的端部侧面安装有交叉移动装置20，该交叉移动装置20还包括腰块7和4个移动缸13，所述的腰块7分别安装于机架12的中部的上、下工作辊的轴承座6、9的两侧面；移动缸13垂直于工作辊5、8、呈水平布置地设于腰块7的与上、下工作辊的轴承座6、9相邻两侧，该移动缸13用于水平移动工作辊，实现工作辊的偏移和交叉。在所述的移动缸13的端部安装有滑板15，且所述的腰块7上设有供所述的滑板15滑动的滑槽19，滑块15的作用在于磨损后便于更换维修。在工作辊的端部、工作辊轴承座6、9的侧面还设有球面滑板16，所述的球面滑板16呈球状的一侧面与所述的滑板15的外端相接触。移动缸13推动上下工作辊轴承座6、9上的球面滑板16移动，实现工作辊的移动和交叉。球面滑板的球面在移动缸推动工作辊使工作辊交叉时，避免工作辊的侧面与滑板的端面相干涉。上支承辊3和下支承辊10分别支承上工作辊5和下工作辊8，下支承辊轴承座11和上支承辊轴承座4中的轴承承受轧制力。压下装置1位于上支承辊轴承座4的上部。
参见图1和图2，上、下支承辊轴承座4、11的侧面或机架上分别设有1个压紧缸17。压紧缸17和移动缸13的作用是在于使轧辊与机架间的无间隙轧制。在所述的腰块7上垂直于水平面设有平衡弯辊缸14。平衡弯辊缸14实现上工作辊5和上支承辊3的重力平衡和上下工作辊压紧弯辊作用。
如果需要，该轧机也可以进一步设有厚度控制装置2，用于调整板厚，所述的厚度控制装置2位于上支承辊轴承座4的上部，且可以采用现有技术中普通控制装置。
所述的移动工作辊轧机还设有用于带动上、下工作辊分别的电机和接轴；以及液压润滑系统；有电气自动控制系统等，均与现有技术相似。
表1国外CVC轧机和PC轧机与移动工作辊轧机技术对比
表2上下工作辊与上下支承辊中心线交点分别在两侧面B/2处对称交叉角1.5度的凸度和厚度变化参数
表3上下工作辊与上下支承辊中心线交点分别在两侧面B/2处对称交叉角0.5度的凸度和厚度变化参数
表4上下工作辊与上下支承辊中心线交点分别在两侧面B/2处对称交叉角0.5度和在B/2处同向水平移动5mm的凸度和厚度变化参数
权利要求
1.一种控制板形和板厚的轧制方法，其特征在于该方法是通过移动和交叉工作辊控制板厚和板形，所述工作辊的移动和交叉是指上、下工作辊与上、下支承辊中心线交点分别在被轧钢板宽度的中部1/2处对称交叉，且两个工作辊在交点处向同一侧水平横向移动，并在被轧钢板的两端部的位置、上工作辊一端的轴线和下工作辊的另一端轴线分别与支承辊的轴线相交。
2.根据权利要求1所述的一种控制板形和板厚的轧制方法，其特征在于所述的上、下工作辊的交叉角度α为大于0度、小于等于1.5度；所述的上、下工作辊在交叉点处的偏移量为大于0小于等于15mm。
3.一种适于权利要求1所述的控制板形和板厚的轧制方法的无间隙轧机，包括机架、压下装置、上支承辊装置、上工作辊装置、下工作辊装置、下支承辊装置；其特征在于位于机架中部、工作辊轴承座的端部侧面分别安装有交叉移动装置，该交叉移动装置包括腰块和移动缸，所述的腰块分别安装于机架的中部的上、下工作辊轴承座的两侧面；用于水平移动工作辊的移动缸垂直于工作辊、呈水平布置地设于腰块中，位于上、下工作辊轴承座的两侧。
4.根据权利要求3所述的移动工作辊无间隙轧机，其特征在于在所述的移动缸的活塞端部安装有滑板，且所述的腰块上设有供所述的滑板滑动导向的与滑板外形相适配的滑槽。
5.根据权利要求4所述的移动工作辊无间隙轧机，其特征在于在工作辊轴承座的侧面还设有球面滑板，所述的球面滑板呈球状的一侧面与所述的滑板的外端相接触。
6.根据权利要求3或4或5其中任一项所述的移动工作辊无间隙轧机，其特征在于上、下支承辊轴承座的侧面分别设有用于横向压紧支承辊轴承座的压紧缸，所述的压紧缸固定在支承辊轴承座或机架上。
7.根据权利要求3或4或5其中任一项所述的移动工作辊无间隙轧机，其特征在于在所述的腰块上垂直于水平面设有平衡弯辊缸。
8.根据权利要求6所述的移动工作辊无间隙轧机，其特征在于在所述的腰块上垂直于水平面设有平衡弯辊缸。
9.根据权利要求3或4或5其中任一项所述的移动工作辊无间隙轧机，其特征在于所述的设在每个工作辊轴承座的侧面的用于水平移动工作辊的移动缸为1至4个。
10.根据权利要求6所述的移动工作辊无间隙轧机，其特征在于所述的设在每个支承辊轴承座的侧面的压紧缸为1至4个。
全文摘要
本发明提供了一种控制板形和板厚的轧制方法及适于该方法的无间隙轧机，所述的方法是通过水平横向移动、并对称交叉工作辊，实现辊缝变化，调整板带材厚度和板形，即移动工作辊(Move Work Roll)轧机，简称MWR轧机。该轧机包括机架、压下装置、上支承辊装置、上工作辊装置、下工作辊装置、下支承辊装置；工作辊轴承座的端部侧面安装有交叉移动装置，该交叉移动装置包括腰块和移动缸，所述的腰块分别安装于上、下工作辊轴承座的侧面；移动缸垂直于工作辊、水平地设于与上、下工作辊轴承座相邻两侧的腰块中。本发明通过交叉移动装置可以代替目前使用的成本高的厚度自动控制(AGC)装置，并使轧机的结构简单、成本低，控制板形和板厚的压力减小、精度提高。同时，设在上下支承辊装置侧面或机架上的压紧缸、腰块上的移动缸可实现轧辊轴承座与机架间的无间隙轧制。
文档编号B21B37/28GK1436613SQ0210058
公开日2003年8月20日 申请日期2002年2月6日 优先权日2002年2月6日
发明者杨固川 申请人:中国第二重型机械集团公司