在将轧件在轧制机架中热轧成所轧制的带材的期间工作辊的工作面的有效轮廓的改变的制作方法

本发明涉及轧机技术的技术领域。具体来讲，本发明涉及将由金属材料、尤其是钢或铝构成的轧件在轧制机架中热轧成所轧制的带材。

背景技术：

由wo2017/215595a1已知，轧制机架的上工作辊和下工作辊各具有一个锥形区段、向里伸展的工作面和圆柱形的凸肩。所述上工作辊朝与下工作辊相反的方向被安装在轧制机架中。为了延长轧制生产而规定，在轧制期间朝相反的轴向方向移动所述工作辊。在此，所轧制的带材的带材边缘始终处于锥形区段与工作面之间的边缘上。通过这项措施，对于轧制生产来说能够在没有工作辊的更换或者再研磨的情况下将所述工作辊的使用寿命延长到150km及更长。由该文献不可得知，如何能够在将轧件在轧制机架中热轧成所轧制的带材的期间改变工作辊的工作面的有效轮廓。

技术实现要素：

本发明的任务在于，说明用于在将轧件在轧制机架中在两个工作辊之间热轧成所轧制的带材的期间改变工作辊的工作面的有效轮廓的方法和装置。

因为所述工作面在热轧期间会磨损，所以所述工作辊的轮廓在运行期间一般不同于所述工作辊的原始轮廓、也就是所述工作辊在热轧开始之前所具有的轮廓。“工作辊的工作面的有效轮廓”应该是指（在热轧期间未轴向移动的）工作辊的工作面必须具有的轮廓，因而在对轧件进行热轧时对于所轧制的带材来说出现特定的断面或者特定的平面度。

所述按本发明的任务分别通过一种根据权利要求1到4中任一项所述的方法并且通过一种根据权利要求7所述的装置来解决。优选的实施方式分别是从属权利要求的主题。

一方面，所述按本发明的任务的解决通过一种根据权利要求1所述的、用于在将轧件在轧制机架中热轧成所轧制的带材的期间降低工作辊的工作面的有效轮廓的方法来进行，其中所述轧制机架包括：

-上工作辊和下工作辊，其中每个工作辊具有两个对于将工作辊旋转地支承在嵌装件中的端部；

-其中每个工作辊沿着轴向方向具有锥形区段以及紧接着的工作面；

-其中所述工作辊的工作面在热轧之前具有非圆柱形的原始轮廓；

-其中所述上工作辊朝与下工作辊相反的方向被安装；

-其中每个工作辊具有单独的用于轴向移动工作辊的移动机构；

所述方法包括以下方法步骤：

-在所述两个工作辊之间对轧件进行热轧，其中工作辊的工作面的径向延伸在轧制期间以的幅度减小；

-将所述工作辊朝相反方向轴向移动位移行程，其中表示所述工作面的沿着径向方向的磨损并且α表示相应的工作辊的锥形区段的倾斜角。

通过“有效轮廓的降低”对所述工作面的轮廓进行展平或者平整。换句话说，由此所述有效轮廓变得平坦。由此比如能够降低所谓的“带材凸度（stripcrown）”、比如c0、c25、c40。

所述轧制机架以及所述轧制机架的工作辊比如按照wo2017/215595的图1来构成。但是，在本发明中，并非强制必要的是，所述工作辊的工作面被制作为向里伸展的结构。在所述轧制机架的上工作辊与下工作辊之间的辊缝中对轧件进行热轧，其中所述工作辊由于与轧件相接触而磨损。具体来讲，所述工作面的半径由于工作辊的磨损而以的幅度减小。为了避免所述工作辊的工作面中的磨损边缘，将所述工作辊分别朝相反的轴向方向移动，比如将上工作辊向右移动并且将下工作辊向左移动。如果将相应的工作辊移动位移行程，则降低所述工作面的有效轮廓，由此有针对性地影响所轧制的带材的断面或者平面度。通过所述有效轮廓的降低，所述带材在带材边缘的区域中会稍许变厚，这直接并且紧接着影响到带材的断面或者平面度。表示工作辊的工作面的沿着径向方向的磨损并且α表示相应的工作辊的锥形区段的倾斜度。

以与此等效的方式，能够为了在将轧件在轧制机架中热轧成所轧制的带材的期间降低工作辊的工作面的有效轮廓而根据权利要求2将所述工作辊的轴向的移动速度v、也就是位移行程s的一阶时间导数调节到数值。表示工作辊的工作面的沿着径向方向的磨损速度。

在此可能的是，将所述移动速度v在较长的时间范围内调节到大于的数值或者在运行期间仅仅在有限的时间窗之内将所述移动速度v调节到大于的数值。

另一方面，所述按本发明的任务的解决通过一种根据权利要求3所述的、用于在将轧件在轧制机架中热轧成所轧制的带材的期间提高工作辊的工作面的有效轮廓的方法来进行，其中所述轧制机架包括：

-上工作辊和下工作辊，其中每个工作辊具有两个用于将工作辊旋转地支承在嵌装件中的端部；

-其中每个工作辊沿着轴向方向具有锥形区段以及紧接着的工作面；

-其中所述工作辊的工作面在热轧之前具有非圆柱形的原始轮廓；

-其中所述上工作辊朝与下工作辊相反的方向被安装；

-其中每个工作辊具有单独的用于轴向移动该工作辊的移动机构，

所述方法包括以下方法步骤：

-在两个工作辊之间对轧件进行热轧，其中工作辊的工作面的径向延伸在轧制期间以的幅度减小，

-将所述工作辊朝相反的方向轴向移动位移行程，其中表示所述工作面的沿着径向方向的磨损并且α表示相应的工作辊的锥形区段的倾斜角。

通过根据权利要求3或4所述的“有效轮廓的提高”获得与通过根据权利要求1或2所述的“有效轮廓的降低”所获得的效果相反的效果。换句话说，通过根据权利要求3或4所述的方法使所述有效轮廓变陡。由此比如能够提高所谓的“带材凸度”、比如c0、c25、c40。

在按照权利要求3的实施方式中，所述轧制机架或者所述轧制机架的工作辊比如能够按照wo2017/215595的图1来构成。在这里也并非强制必要的是，所述工作辊的工作面被制作成向里伸展的结构。与权利要求1相比，将相应的工作辊移动位移行程。由此提高所述工作辊的有效轮廓或者使这个轮廓更陡，由此有针对性地影响所轧制的带材的断面或者平面度。通过所述有效轮廓的提高，所述带材在带材边缘的区域中稍许变薄，这直接并且紧接着影响到带材的断面或者平面度。又表示工作辊的工作面的沿着径向方向的磨损并且α表示相应的工作辊的锥形区段的倾斜度。

以与此等效的方式，能够为了提高所轧制的带材的有效轮廓根据权利要求4而将所述工作辊的轴向的移动速度v、也就是位移行程s的一阶时间导数调节到数值。表示工作辊的工作面的、沿着径向方向的磨损速度。

在此也可能的是，将所述移动速度v在较长的时间范围内调节到大于0并且小于的数值或者将所述移动速度v在运行期间仅仅在有限的时间窗之内调节到大于0并且小于的数值。

由此，根据权利要求1和2所述的方法与权利要求3和4相比覆盖相反的目标。按照权利要求1和2来降低工作辊的工作面的有效轮廓，而按照权利要求3和4则提高工作辊的工作面的有效轮廓。

尤其当在轧制机架中对比如具有处于0.5与2mm之间的厚度的很薄的带材进行热轧时，通过所述按本发明的方法主要影响所述带材的平面度并且不太强烈地影响其断面。其原因在于，所谓的横向流动对于很薄的带材来说较小。相对于此，在将按本发明的方法运用在具有＞2mm的厚度的带材上时则主要影响所述带材的断面并且不太剧烈地影响其平面度。

在本申请人的研究中已经证实的是，通过所述工作辊的、取决于磨损或者磨损速度的轴向的位移行程s或者轴向的移动速度v能够有针对性地影响所轧制的带材的断面和/或平面度。因此已经证实，工作辊的以位移行程或者移动速度进行的轴向移动引起有效轮廓的降低或者展平。由此，所述有效轮廓变得平坦。另一方面已经证实的是，工作辊的以位移行程或者移动速度进行的轴向移动引起所述有效轮廓的提高或者变陡。

所述按本发明的任务同样通过一种根据权利要求7所述的、用于在将轧件在轧制机架中热轧成所轧制的带材的期间改变工作辊的工作面的有效轮廓的装置来解决，其中所述轧制机架包括：

-上工作辊和下工作辊，其中每个工作辊具有两个用于将工作辊旋转地支承在嵌装件中的端部；

-其中每个工作辊沿着轴向方向具有锥形区段以及紧接着的工作面；

-其中所述工作辊的工作面在热轧之前具有非圆柱形的原始轮廓；

-其中所述上工作辊朝与下工作辊相反的方向来布置；

-各一个单独的用于上工作辊和下工作辊的、用于轴向移动所述工作辊的移动机构；

-用于确定至少一个工作辊的工作面的、沿着径向方向的磨损或磨损速度的机构；

-用于根据所述工作辊的磨损或者磨损速度朝相反的方向轴向移动工作辊的调节机构，其中所述调节机构与所述用于确定磨损或者磨损速度的机构在信号技术上相连接。

所述按本发明的装置适合用于在轧制机架中的两个工作辊之间对轧件进行热轧的期间不仅用于降低而且用于提高工作辊的工作面的有效轮廓。通过所述有效轮廓的降低或提高，能够有针对性地影响所述带材的断面和/或平面度。

通过所述用于确定工作辊的工作面的径向磨损或者磨损速度的机构来确定所述工作面的沿着径向方向的磨耗。所述确定能够要么以测量技术来进行要么优选借助于磨损模型来进行，所述磨损模型比如考虑到轧制力f、由所述工作辊所经过的行程sumfang和/或轧制时间。由所述工作辊所经过的行程按照来确定，其中φ表示用于由所述工作辊所经过的旋转圈数的、以弧度计的角度。就关于磨损模型的其他细节而言，可参照ep2548665b1。

在一种有利的实施方式中，所述用于确定工作面的磨损或磨损速度的机构与用于测量所轧制的带材的厚度的厚度测量机构以及用于确定上下工作辊之间的间距的机构相连接。由所述工作辊之间的典型地垂直间距和所述带材的所测量的厚度能够确定所述磨损或磨损速度。

按照一种作为替代方案的实施方式，所述用于确定工作面的磨损或磨损速度的机构具有磨损模型（参见ep2548665b1），其中所述磨损模型至少与下述组之一相连接：用于确定轧制力f的轧制力测量仪器、由工作辊所经过的行程sumfang和用于确定轧制时间的时钟。

优选所述根据权利要求7所述的装置也具有用于确定所轧制的带材的断面和/或平面度的测量仪器，其中所述测量仪器沿着材料流方向布置在轧制机架之后。

在此有利的是，所述用于根据工作辊的磨损或磨损速度朝相反的方向轴向移动工作辊的调节机构也考虑到所轧制的带材的所测量的断面prist和/或所测量的平面度plist。在这种情况下，所述调节机构与所述用于确定磨损或磨损速度的机构以及用于确定所轧制的带材的断面和/或平面度的测量仪器在信号技术上相连接。

所述移动机构本身比如能够是机电的驱动装置（比如具有电动马达的滚珠丝杠）或者液压的驱动装置。

对于薄的钢带的轧制来说，有利的是，工作面的原始轮廓是具有100到300μm的深度的抛物线的轮廓，其中所述中心区域比所述抛物线的轮廓的边缘区域薄。

附图说明

本发明的有利的优点和特征从以下对于非限制性的实施例的描述中得出，其中附图示出如下：

图1示出了具有上工作辊和下工作辊的、用于在将轧件热轧成带材的期间改变工作辊的工作面的有效轮廓的轧制机架的示意图；

图2示出了按本发明的用于在将轧件热轧成带材的期间改变工作辊的工作面的有效轮廓的装置的示意图，其中所述装置具有按照图1的轧制机架；

图3a…3d示出了按本发明的用于在将轧件在轧制机架中热轧成带材的期间降低有效轮廓的方法的图示；

图4a…4d示出了按本发明的用于在将轧件在轧制机架中热轧成带材的期间提高有效轮廓的方法的图示；

图5示出了图3的带材断面与图4的带材断面的比较；

图6示出了工作辊的区段的示意图。

具体实施方式

图1示意性地作为用于在将轧件在轧制机架2中热轧成所轧制的带材1的期间改变工作辊3、4的工作面8的有效轮廓的装置的一部分示出了轧制机架2。通过所述有效轮廓的改变、也就是降低或提高，能够在热轧期间影响所述带材1的断面和/或平面度。在所述上工作辊3与下工作辊4之间的辊缝中对所述轧件进行热轧。每个工作辊3、4都具有两个端部5，所述两个端部分别以能移动的方式被安装在轧制机架2的未示出的机座中的嵌装件6中。此外，每个工作辊3、4具有锥形区段7和工作面8（也参见图6）。所述上工作辊3朝与下工作辊4相反的方向被安装在轧制机架2中。所述上下工作辊3、4能够通过单独的移动机构9在运行期间沿着轴向方向来移动。所述上工作辊3在运行期间向右移动；而所述下工作辊4则向左移动（参见位移行程s的箭头）。此外，所述上下工作辊3、4之间的辊缝能够通过调整装置16来调节。为了能够在运行期间检测所述上工作辊3的工作面8的磨损，所述上工作辊具有用于确定磨损的机构11或者所述按本发明的装置具有磨损模型。唯一的机构11或者单个的磨损模型就已足够，如果所述工作辊3、4由同一种材料制成。当然同样可能的是，所述上下工作辊3、4分别具有单独的用于确定磨损的机构11或者单独的磨损模型。这能够是有意义的，如果所述工作辊3、4在热轧期间以不同的速度来运行。但是，在本文件中应该认为，所述工作辊3、4由同一种材料构成并且以相同的速度来运行。对于所述工作辊3、4的工作面8的、沿着径向方向的磨损或者磨损速度的测量能够以有接触的方式、比如通过与所述工作面8接触的滚轮或者以无接触的方式、比如以光学方式来进行。因为为了补偿磨损而轴向移动轧制机架中的工作辊的情况已经由wo2017/215595a1获知，所以有关于此的细节通过对于该文件的参照而一同被包括在内。但是，从该文件中不知道如何能够在轧制带材的期间有针对性地改变所述有效轮廓。

在以下附图中出于简明原因而放弃支撑辊的图示。对轧机技术的领域内的每个专业人员来说都知道，支撑辊是常见的并且阻止工作辊的弯曲。

在图2中示意性地示出了一种用于在五机架的精轧机列的轧制机架2中、比如在铸轧复合设备中对轧件进行热轧的期间改变工作辊的工作面的有效轮廓的装置。未示出的轧件通过辊道17来输送给具有轧制机架2a到2e的精轧机列并且在那里在热状态中对其进行精轧。在最后的轧制机架2、2e中，通过所述机构11以测量技术检测所述工作辊3、4的工作面8的磨损或者磨损速度（参见图1）。作为替代方案，同样能够不是以测量技术、而是在使用所谓的磨损模型的情况下检测或者。此外，所述装置包括用于确定所轧制的带材的断面或者平面度的测量仪器12。这种测量仪器沿着材料流方向布置在轧制机架2的后面。在具体情况中，将实际断面prist输送给调节机构13。除了所述实际断面之外，此外还向所述调节机构13输送目标断面prsoll。所述调节机构13在考虑到磨损或者磨损速度并且可选考虑到所测量的断面prist和目标断面prsoll的情况下计算用于上下工作辊3、4的位移行程s或者位移速度（参见图1）。通过所述工作辊3、4的较快的或者较慢的轴向移动，能够有针对性地改变所述工作辊的有效轮廓。对于很薄的带材来说，这主要影响到带材的平面度；相对于此，所述有效轮廓的变化对于较厚的带材来说主要影响到所轧制的带材的断面。所轧制的带材在精轧之后在冷却段18中进行冷却并且随后比如通过卷取被输出。

下面要借助于图3a-3c和4a-4c对所述用于在对所轧制的带材进行热轧的期间改变工作辊的工作面的有效轮廓的方法进行探讨。

在图3a中在上工作辊3与下工作辊4之间的辊缝中对带材1进行热轧。在开始处，所述带材具有原始厚度。两个工作辊3、4分别具有两个端部5、一个锥形区段7和一个工作面8。所述上工作辊3朝与下工作辊4相反的方向被安装。

在特定的轧制时间之后，所述工作辊3、4的工作面8沿着径向方向磨损了量值（参见图3b）。如果将所述两个工作辊3、4之间的垂直间距保持恒定，则所轧制的带材1由此而以大约2的幅度变厚。通过热轧的继续，所述工作辊3、4的工作面8被磨损了量值2.（参见图3c），使得所述带材以大约4的幅度变厚。

能够通过对于至少一个工作辊3或4的调整来对所轧制的带材1的厚度变化进行补偿（参见wo2017/215595a1）。

在图3a-3c中，如此轴向移动所述工作辊3、4，使得所述工作辊3、4的沿着轴向方向的位移行程s符合条件，其中表示工作辊3、4的沿着径向方向的磨损并且α表示所述锥形区段的倾斜度。以等效的方式，能够通过磨损速度来描述移动，其中而后将所述工作辊3、4以轴向速度沿着轴向方向移动。按照图3b，所述工作辊3、4的工作面8的磨损为；从中得出位移行程。按照图3c所述工作辊3、4的工作面8的磨损为；从中得出位移行程。在此将所述上工作辊3向右移动并且将所述下工作辊4向左移动。

如可以由图5的左半图看出的那样，这种方法引起以下结果，即：所述带材1的在两条边缘之间的轮廓与所述带材1的在边缘处的轮廓之间的间距随着时间推移而减小。换句话说，所述工作辊3、4的有效轮廓变得平坦或者所述工作辊3、4的有效轮廓被降低。

在图4a-4c中，如此轴向移动所述工作辊3、4，使得所述工作辊3、4的沿着轴向方向的位移行程符合条件，其中表示所述工作辊3、4的沿着径向方向的磨损并且α表示所述锥形区段的倾斜角。以等效的方式，能够通过磨损速度来描述所述移动，其中而后将工作辊3、4以轴向速度沿着轴向方向移动。按照图4b，所述工作辊3、4的工作面8的磨损为，由此得出位移行程。按照图4c，所述工作辊3、4的工作面8的磨损为；由此得出位移行程。在此将所述上工作辊3向右移动并且将所述下工作辊4向左移动。

如可以从图5的右半图看出的那样，这种方法引起以下结果，即：所述带材1的在两条边缘之间的轮廓与所述带材1的在边缘处的轮廓之间的间距随着时间的推移而增大。换句话说，所述工作辊3、4的有效轮廓变陡或者所述工作辊3、4的有效轮廓被提高。

在图3b、3c、4b和4c中，所述上工作辊3的未磨损的工作面8的部分用虚线来示出。所述磨损的和未磨损的工作面8之间的间距产生沿着径向方向的磨损。

图6示出了工作辊3、4的锥形区段7的倾斜角α的几何定义。

附图标记列表：

1带材

2、2a、…2e轧制机架

3上工作辊

4下工作辊

5工作辊的端部

6嵌装件

7锥形区段

8工作面

9移动机构

11用于确定磨损或者磨损速度的机构

12用于确定断面和/或平面度的测量仪器

13用于轴向移动上工作辊和下工作辊的调节机构

16调整机构

17辊道

18冷却段

f轧制力

prsoll目标断面

prist实际断面

r半径

r径向方向

工作面的沿着径向方向的磨损

工作面的沿着径向方向的磨损速度

s位移行程

sumfang工作辊的所经过的行程

v移动速度

x轴向方向

α锥形区段的倾斜角

一阶时间导数。