一种采用支撑辊传动的极薄带轧机及其轧制方法
【专利摘要】一种采用支撑辊传动的极薄带轧机及其轧制方法，属于板带材轧制【技术领域】。本发明的主传动电机通过联轴器直接传动一只支撑辊，支撑辊间通过第一开式齿轮组传动，工作辊和支撑辊间通过第二、第三开式齿轮组传动；张力电机位于轧机前后两侧，轧件穿过辊缝与卷筒相连接。其轧制方法为：准备两种类型的第一开式齿轮组，第一种类型齿轮组设置有多套，每套齿轮组齿数比各不相同，用于异步轧制；第二种类型齿轮组齿数相同，用于同步轧制。根据工艺需要，选择其中一种进行安装，通过压下装置施加轧制力，张力电机施加张力，启动主传动电机，完成第一轧程轧制。可根据工艺需要多次更换安装合适的第一开式齿轮组，进行下一个轧程轧制，直到轧件达到目标厚度。
【专利说明】一种采用支撑辊传动的极薄带轧机及其轧制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于板带材轧制【技术领域】，特别是涉及一种采用支撑辊传动的极薄带轧机及其轧制方法。
【背景技术】
[0002]金属、合金及金属基复合材料的极薄带材，广泛应用于微电子、微制造、仪器仪表等行业，且需求量越来越大。现阶段金属、合金及金属基复合材料的极薄带多通过轧制得至IJ，所用轧机多为多辊轧机。传统多辊轧机的传动系统结构复杂，生产、运行和维护成本高，且多为同步轧机，由于受到同步轧制的最小可轧厚度影响，轧机的轧薄能力有限；另外，传统多辊轧机工作辊直径普遍较小，轧制时容易出现扭振现象，进而影响产品质量，轧制难变形金属极薄带时比较困难，且轧制效率低下。
[0003]采用工作辊传动的异步轧机生产极薄带时，由于要考虑传动齿轮组中的小齿轮的强度和慢速辊辊头的强度，其工作辊直径会受限，因而辊径不能太小，从而影响了轧机的轧薄能力；由于其传动系统的刚度较小，也容易出现扭振现象，影响产品质量；另外，轧机的工作辊直径受限会导致工作辊间的齿轮组中心距较小及齿轮模数较小，致使轧制时对轧件的厚度要求较苛刻；同时，由于工作辊间的齿轮组中心距较小，会导致齿轮的分度圆直径受限，且齿数较少，导致异速比变动步长较大，即可获得的异速配比种类较少。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的问题，本发明提供一种轧薄能力强的采用支撑辊传动的极薄带轧机及其轧制方法。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种采用支撑辊传动的极薄带轧机，包括主传动电机、工作辊、支撑辊、压下装置、牌坊、第一张力电机及第二张力电机，所述工作辊包括上工作辊和下工作辊，所述支撑辊包括上支撑辊和下支撑辊，上工作辊和下工作辊均通过工作辊轴承座与牌坊滑动连接，上支撑辊通过支撑辊轴承座固定在牌坊窗口内，下支撑辊通过支撑辊轴承座固定在牌坊底部，在上工作辊与下工作辊的工作辊轴承座之间安装有推力弹簧，在上支撑辊的支撑辊轴承座与压下装置之间设置有压力传感器；
[0006]所述主传动电机的动力输出轴通过联轴器与一根支撑棍的一端相连接，在该支撑辊另一端安装有第一齿轮，在另一只支撑辊一端安装有第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮相啮合；
[0007]在所述上支撑辊端部安装有第三齿轮，在上工作辊端部安装有第四齿轮，第三齿轮和第四齿轮相啮合；在所述下支撑辊端部安装有第五齿轮，在下工作辊端部安装有第六齿轮，第五齿轮与第六齿轮相啮合；所述第三齿轮的分度圆直径与上支撑辊的辊身直径相同，第四齿轮的分度圆直径与上工作辊的辊身直径相同，第五齿轮的分度圆直径与下支撑辊的辊身直径相同，第六齿轮的分度圆直径与下工作辊的辊身直径相同；
[0008]所述第一张力电机和第二张力电机分布在工作棍两侧，第一张力电机的动力输出轴连接有第一卷筒，第二张力电机的动力输出轴连接有第二卷筒，轧件一端连接在第一卷筒上，轧件另一端穿过上、下工作辊之间辊缝连接在第二卷筒上；在所述工作辊与第一卷筒之间设置有第一转向辊，在工作辊与第二卷筒之间设置有第二转向辊；
[0009]所述压力传感器信号输出端、主传动电机控制端、第一张力电机控制端及第二张力电机控制端均与主控计算机相连。
[0010]所述第一齿轮与第二齿轮构成第一开式齿轮组，第一开式齿轮组数量若干，若干第一开式齿轮组的齿数比各不相同。
[0011]所述第一开式齿轮组位于支撑辊任意一端或者位于支撑辊两端。
[0012]所述第三齿轮和第四齿轮构成第二开式齿轮组，第五齿轮与第六齿轮构成第三开式齿轮组，第二开式齿轮组和第三开式齿轮相对于支撑辊或工作辊采用不同侧安装。
[0013]所述压下装置采用压下丝杠或液压缸。
[0014]所述的采用支撑辊传动的极薄带轧机的轧制方法，具体包括如下步骤:
[0015]步骤一:轧制前，准备两种类型的第一开式齿轮组，第一种类型第一开式齿轮组的第一齿轮与第二齿轮的齿数不相同，且第一种类型第一开式齿轮组的数量若干，若干数量的第一种类型第一开式齿轮组之间的齿数比各不相同；第二种类型第一开式齿轮组的第一齿轮与第二齿轮齿数相同，第一种类型第一开式齿轮组用于异步轧制，第二种类型第一开式齿轮组用于同步轧制，根据工艺要求，选择使用第一种类型第一开式齿轮组或者使用第二种类型第一开式齿轮组；
[0016]步骤二:准备一套第二开式齿轮组和一套第三开式齿轮组，第二开式齿轮组的第三齿轮和第四齿轮的分度圆直径分别与上支撑辊和上工作辊的辊身直径相同，第三开式齿轮组的第五齿轮与第六齿轮的分度圆直径分别与下支撑辊和下工作辊的辊身直径相同；
[0017]步骤三:安装第二开式齿轮组和第三开式齿轮组，且第二开式齿轮组与第三开式齿轮组处于不同侧，再将第一套第一开式齿轮组安装到上支撑辊及下支撑辊上，在推力弹簧作用下，上工作辊和上支撑辊会被顶起，此时上工作辊和下工作辊之间的辊缝处于最大缝隙位置；
[0018]步骤四:将轧件穿过上工作辊和下工作辊之间辊缝并卷装到第一卷筒和第二卷筒上，同时轧件绕过第一转向辊和第二转向辊进行初步张紧；
[0019]步骤五:启动主控计算机，通过压下装置对上工作辊和下工作辊施加轧制力，通过压力传感器采集轧制力数值，直到轧制力达到设定值；
[0020]步骤六:通过第一张力电机和第二张力电机对轧件施加目标张力；
[0021]步骤七:启动主传动电机，在所选的第一开式齿轮组作用下，并在第二开式齿轮组和第三开式齿轮组共同传动下，上工作辊和下工作辊互为反向转动，实现轧制功能，轧制前，可通过压下装置施加预紧力，实现负辊缝轧制；
[0022]步骤八:关闭主传动电机、第一张力电机及第二张力电机，压下装置卸载轧制力，根据工艺要求，可多次更换第一种类型第一开式齿轮组或者第二种类型第一开式齿轮组，并进行下一轧程轧制，参照前一轧程轧制过程，直到轧件厚度到达目标厚度，轧制完成。
[0023]本发明的有益效果:
[0024]1、本发明与传统多辊极薄带轧机相比，突破了同步轧制具有的最小可轧厚度的极限，轧薄能力更强，使轧件的极限厚度更小。
[0025]2、本发明摒弃了传统多辊极薄带轧机采用齿轮箱作为传动机构的方式，大大简化了轧机结构，节省了制造、运行和维护成本。
[0026]3、本发明的下支撑辊高度固定，主传动电机直接传动下支撑辊，提高了传动系统的刚度，有效减小了扭振现象的发生，同时可提高极薄带的表面质量。
[0027]4、本发明能够通过更换不同齿数比的第一开式齿轮组，实现异步轧制和同步轧制。
[0028]5、本发明能够通过调节支撑辊间的齿轮组的齿数比，实现异速比的调节。
[0029]6、本发明的工作辊直径可以设计的更小，有效提高轧机的轧薄能力。
[0030]7、本发明的第一开式齿轮组的齿轮模数可相对增大，使轧件的轧制厚度范围相对增大，同时齿轮的齿数可以更多，进而使异速比变动步长较小，可获得的异速配比的种类更多。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为本发明的一种采用支撑辊传动的极薄带轧机结构示意图；
[0032]图2为图1的俯视图；
[0033]图3为图1的左视图；
[0034]图中，I—主传动电机，2—上工作辊，3—下工作辊，4一上支撑辊，5—下支撑辊，6一压力传感器，7一压下装置，8—牌坊,9一联轴器，10一推力弹簧，11 一第一齿轮，12一第二齿轮，13一第二齿轮，14一第四齿轮，15一第五齿轮,16一第六齿轮，17一工作棍轴承座，18—支撑辊轴承座，19一第一张力电机，20—第一卷筒，21—第一转向辊，22—第二张力电机,23一第二卷筒，24一第二转向棍，25一轧件。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0036]如图1、2所示，一种采用支撑辊传动的极薄带轧机，包括主传动电机1、工作辊、支撑辊、压下装置7、牌坊8、第一张力电机19及第二张力电机22，所述工作辊包括上工作辊2和下工作辊3，所述支撑辊包括上支撑辊4和下支撑辊5，上工作辊2和下工作辊3均通过工作辊轴承座17与牌坊8滑动连接，上支撑辊4通过支撑辊轴承座18固定在牌坊8窗口内，下支撑辊5通过支撑辊轴承座18固定在牌坊8底部，在上工作辊2与下工作辊3的工作辊轴承座17之间安装有推力弹簧10，在上支撑辊2的支撑辊轴承座18与压下装置7之间设置有压力传感器6;
[0037]所述主传动电机I的动力输出轴通过联轴器9与下支撑辊5 —端相连接，在下支撑辊5另一端安装有第一齿轮11，在所述上支撑辊4 一端安装有第二齿轮12，第一齿轮11与第二齿轮12相啮合；
[0038]在所述上支撑辊4端部安装有第三齿轮13，在上工作辊2端部安装有第四齿轮14，第三齿轮13和第四齿轮14相啮合；在所述下支撑辊5端部安装有第五齿轮15，在下工作辊3端部安装有第六齿轮16，第五齿轮15与第六齿轮16相啮合；所述第三齿轮13的分度圆直径与上支撑辊4的辊身直径相同，第四齿轮14的分度圆直径与上工作辊2的辊身直径相同，第五齿轮15的分度圆直径与下支撑棍5的棍身直径相同,第六齿轮16的分度圆直径与下工作辊3的辊身直径相同；
[0039]所述第一张力电机19和第二张力电机22分布在工作棍两侧,第一张力电机19的动力输出轴连接有第一卷筒20，第二张力电机22的动力输出轴连接有第二卷筒23，轧件25一端连接在第一卷筒20上，轧件25另一端穿过上、下工作辊之间辊缝连接在第二卷筒23上；在所述工作辊与第一卷筒20之间设置有第一转向辊21，在工作辊与第二卷筒23之间设置有第二转向辊24;
[0040]所述压力传感器6信号输出端、主传动电机I控制端、第一张力电机19控制端及第二张力电机22控制端均与主控计算机相连。
[0041]所述第一齿轮11与第二齿轮12构成第一开式齿轮组，第一开式齿轮组数量若干，若干第一开式齿轮组的齿数比各不相同。
[0042]所述第一开式齿轮组位于支撑辊任意一端或者位于支撑辊两端。
[0043]所述第三齿轮13和第四齿轮14构成第二开式齿轮组，第五齿轮15与第六齿轮16构成第三开式齿轮组，第二开式齿轮组和第三开式齿轮相对于支撑辊或工作辊采用不同侧安装。
[0044]所述压下装置7采用压下丝杠或液压缸等。
[0045]本实施例中的轧件25为紫铜薄带，轧件25的初始厚度为0.35mm,宽度为80mm，工作辊直径为50mm，工作辊长度为130mm，支撑辊直径为120mm，支撑辊长度为120mm，轧件25目标厚度为0.005mm以下,主传动电机1、第一张力电机19和第二张力电机22均米用伺服电机。
[0046]所述的采用支撑辊传动的极薄带轧机的轧制方法，具体包括如下步骤:
[0047]步骤一:轧制前，准备两种类型的第一开式齿轮组，第一种类型第一开式齿轮组的第一齿轮11与第二齿轮12的齿数不相同，且第一种类型第一开式齿轮组的数量若干，若干数量的第一种类型第一开式齿轮组之间的齿数比各不相同；第二种类型第一开式齿轮组的第一齿轮11与第二齿轮12齿数相同，第一种类型第一开式齿轮组用于异步轧制，第二种类型第一开式齿轮组用于同步轧制，根据工艺要求，选择使用第一种类型第一开式齿轮组或者使用第二种类型第一开式齿轮组；
[0048]步骤二:准备一套第二开式齿轮组及一套第三开式齿轮组，第二开式齿轮组的第三齿轮13和第四齿轮14的分度圆直径分别与上支撑辊4和上工作辊2的辊身直径相同，第三开式齿轮组的第五齿轮15与第六齿轮16的分度圆直径分别与下支撑辊5和下工作辊3的辊身直径相同；
[0049]本实施例中，第一开式齿轮组为三套，第一套第一开式齿轮组的齿数比为1.1，第二套第一开式齿轮组的齿数比为1.05,第三套第一开式齿轮组的齿数比为I,第一、二套第一开式齿轮组用于异步轧制，第三套第一开式齿轮组用于同步轧制；第二开式齿轮组的第三齿轮13和第四齿轮14的分度圆直径分别为120mm和50mm，第三开式齿轮组的第五齿轮15和第六齿轮16的分度圆直径分别为120mm和50mm ；
[0050]步骤三:安装第二开式齿轮组和第三开式齿轮组，且第二开式齿轮组与第三开式齿轮组处于不同侧，再将第一套第一开式齿轮组安装到上支撑辊4及下支撑辊5上，在推力弹簧10作用下，上工作辊2和上支撑辊4会被顶起，此时上工作辊2和下工作辊3之间的辊缝处于最大缝隙位置；
[0051]步骤四:将轧件25穿过上工作辊2和下工作辊3之间辊缝并卷装到第一卷筒20和第二卷筒23上，同时轧件25绕过第一转向辊21和第二转向辊24进行初步张紧；
[0052]步骤五:启动主控计算机，通过压下装置7对上工作辊2和下工作辊3施加轧制力，通过压力传感器6采集轧制力数值，直到轧制力达到10kN ；
[0053]步骤六:通过第一张力电机19和第二张力电机22对轧件25施加300N的前、后张力；
[0054]步骤七:启动主传动电机1，在第一套第一开式齿轮组作用下，带动上支撑辊4和下支撑辊5转动，同时在第二开式齿轮组作用下，上支撑辊4带动上工作辊2转动，在第三开式齿轮组作用下，下支撑辊5带动下工作辊3转动，进而实现上工作辊2和下工作辊3对轧件25进行异步轧制，直到轧件25厚度为0.05mm以下，完成轧件25的第一轧程轧制；
[0055]步骤八:关闭主传动电机1、第一张力电机19及第二张力电机22，压下装置7卸载轧制力，将第一套第一开式齿轮组卸下，更换第二套第一开式齿轮组，参照第一轧程轧制过程，进行第二轧程轧制，直到轧件25厚度为0.005mm左右，再将第二套第一开式齿轮组卸下，更换第三套第一开式齿轮组，进行第三轧程轧制，直到轧件25厚度到达目标厚度，轧制完成。
[0056]采用大齿数比的第一开式齿轮组时，本发明能够满足较大异速比的异步轧制，适用范围包括粗轧、全搓轧、对难变形和低塑性的金属及合金的轧制。
[0057]采用小齿数比的第一开式齿轮组时，本发明能够满足较小异速比的异步轧制，适用范围包括接近成品厚度的轧制和部分搓轧。
[0058]采用第二种类型第一开式齿轮组时，本发明能够满足同步轧制，适用范围包括精轧和平整。
[0059]选择第一开式齿轮组时，第一齿轮11与第二齿轮12的模数可相对更大些，使轧件25的轧制厚度范围相对增大，同时第一齿轮11与第二齿轮12的齿数可以更多些，进而使异速比变动步长较小，从而可获得的异速配比的种类更多。
[0060]实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。
【权利要求】
1.一种采用支撑辊传动的极薄带轧机，其特征在于:包括主传动电机、工作辊、支撑辊、压下装置、牌坊、第一张力电机及第二张力电机，所述工作辊包括上工作辊和下工作辊，所述支撑辊包括上支撑辊和下支撑辊，上工作辊和下工作辊均通过工作辊轴承座与牌坊滑动连接,上支撑辊通过支撑辊轴承座固定在牌坊窗口内，下支撑辊通过支撑辊轴承座固定在牌坊底部，在上工作辊与下工作辊的工作辊轴承座之间安装有推力弹簧，在上支撑辊的支撑辊轴承座与压下装置之间设置有压力传感器； 所述主传动电机的动力输出轴通过联轴器与一根支撑棍的一端相连接，在该支撑棍另一端安装有第一齿轮，在另一只支撑辊一端安装有第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮相啮合； 在所述上支撑辊端部安装有第三齿轮，在上工作辊端部安装有第四齿轮，第三齿轮和第四齿轮相啮合；在所述下支撑辊端部安装有第五齿轮，在下工作辊端部安装有第六齿轮，第五齿轮与第六齿轮相哨合；所述第三齿轮的分度圆直径与上支撑棍的棍身直径相同，第四齿轮的分度圆直径与上工作辊的辊身直径相同，第五齿轮的分度圆直径与下支撑辊的辊身直径相同，第六齿轮的分度圆直径与下工作辊的辊身直径相同； 所述第一张力电机和第二张力电机分布在工作棍两侧，第一张力电机的动力输出轴连接有第一卷筒，第二张力电机的动力输出轴连接有第二卷筒，轧件一端连接在第一卷筒上，轧件另一端穿过上、下工作辊之间辊缝连接在第二卷筒上；在所述工作辊与第一卷筒之间设置有第一转向辊，在工作辊与第二卷筒之间设置有第二转向辊； 所述压力传感器信号输出端、主传动电机控制端、第一张力电机控制端及第二张力电机控制端均与主控计算 机相连。
2.根据权利要求1所述的一种采用支撑辊传动的极薄带轧机，其特征在于:所述第一齿轮与第二齿轮构成第一开式齿轮组，第一开式齿轮组数量若干，若干第一开式齿轮组的齿数比各不相同。
3.根据权利要求2所述的一种采用支撑辊传动的极薄带轧机，其特征在于:所述第一开式齿轮组位于支撑辊任意一端或者位于支撑辊两端。
4.根据权利要求1所述的一种采用支撑辊传动的极薄带轧机，其特征在于:所述第三齿轮和第四齿轮构成第二开式齿轮组，第五齿轮与第六齿轮构成第三开式齿轮组，第二开式齿轮组和第三开式齿轮相对于支撑辊或工作辊采用不同侧安装。
5.根据权利要求1所述的一种采用支撑辊传动的极薄带轧机，其特征在于:所述压下装置采用压下丝杠或液压缸。
6.权利要求1所述的采用支撑辊传动的极薄带轧机的轧制方法，其特征在于包括如下步骤: 步骤一:轧制前，准备两种类型的第一开式齿轮组，第一种类型第一开式齿轮组的第一齿轮与第二齿轮的齿数不相同，且第一种类型第一开式齿轮组的数量若干，若干数量的第一种类型第一开式齿轮组之间的齿数比各不相同；第二种类型第一开式齿轮组的第一齿轮与第二齿轮齿数相同，第一种类型第一开式齿轮组用于异步轧制，第二种类型第一开式齿轮组用于同步轧制，根据工艺要求，选择使用第一种类型第一开式齿轮组或者使用第二种类型第一开式齿轮组； 步骤二:准备一套第二开式齿轮组和一套第三开式齿轮组，第二开式齿轮组的第三齿轮和第四齿轮的分度圆直径分别与上支撑辊和上工作辊的辊身直径相同，第三开式齿轮组的第五齿轮与第六齿轮的分度圆直径分别与下支撑辊和下工作辊的辊身直径相同； 步骤三:安装第二开式齿轮组和第三开式齿轮组，且第二开式齿轮组与第三开式齿轮组处于不同侧，再将第一套第一开式齿轮组安装到上支撑辊及下支撑辊上，在推力弹簧作用下，上工作辊和上支撑辊会被顶起，此时上工作辊和下工作辊之间的辊缝处于最大缝隙位置； 步骤四:将轧件穿过上工作辊和下工作辊之间辊缝并卷装到第一卷筒和第二卷筒上，同时轧件绕过第一转向辊和第二转向辊进行初步张紧； 步骤五:启动主控计算机，通过压下装置对上工作辊和下工作辊施加轧制力，通过压力传感器采集轧制力数值，直到轧制力达到设定值； 步骤六:通过第一张力电机和第二张力电机对轧件施加目标张力； 步骤七:启动主传动电机，在所选的第一开式齿轮组作用下，并在第二开式齿轮组和第三开式齿轮组共同传动下，上工作辊和下工作辊互为反向转动，实现轧制功能，轧制前，可通过压下装置施加预紧力，实现负辊缝轧制； 步骤八:关闭主传动电机、第一张力电机及第二张力电机，压下装置卸载轧制力，根据工艺要求，可多次更换第一种类型第一开式齿轮组或者第二种类型第一开式齿轮组，并进行下一轧程轧制，参照前一轧程轧制过程，直到轧件厚度到达目标厚度，轧制完成。
【文档编号】B21B13/02GK104043648SQ201410256700
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月10日 优先权日:2014年6月10日
【发明者】孙祥坤, 刘相华, 宋孟, 汤德林 申请人:东北大学