用于消除金属的扁平产品的平整度缺陷的设备和方法与流程

本发明涉及一种用于消除金属的扁平产品、尤其板材或带材的平整度缺陷的设备，其具有布置在扁平产品的相对而置的侧部上的多个矫直辊子。

本发明还涉及一种用于在使用矫直设备的情况下消除金属的扁平产品、尤其板材或带材的平整度缺陷的方法。

背景技术：

金属的扁平产品、例如板材或带材的平整度缺陷是扁平产品的大表面与理想的、尤其平坦的目标面的偏差。平整度缺陷例如可以起伏或拱形的形式出现。扁平产品的平整度为扁平产品的主要质量特征。平整度缺陷为在扁平产品的材料结构中的不均匀的拉伸和锻缩，其主要由于扁平产品的轧制工艺和/或热处理出现。已知辊子矫直机或压弯机用来消除扁平产品的平整度缺陷。

通过辊子矫直机可执行连续的矫直工艺。为此，辊子矫直机包括布置在待处理的扁平产品的相对而置的侧部上的多个矫直辊子，以便可消除中间和边沿起伏以及其他平整度缺陷。辊子矫直机在相关长度上工作并且主要修正在扁平产品通过辊子矫直机的通过方向上的单轴的平整度缺陷。在相对于通过方向的横向方向上，仅仅产生受限的修正可能性。

通过压弯机可执行间断的弯曲工艺，在其中，为了修正平整度缺陷，压头将力局部地施加到扁平产品上。通过局部地施加力可修正在多轴向的方向上的平整度缺陷。弯曲工艺在扁平产品相对于压头的定位方面具有高成本以及由此具有非常低的生产率。

wo2013/135688a1公开了一种用于矫直金属带材的连续的工作的装置。装置包括布置在待矫直的金属带材的相对而置的侧部上的多个矫直辊子。可为每个矫直辊子分配在横向方向上并排布置的、可单独操控的调节元件，通过调节元件可调节相应的矫直辊子的轴向的弯曲走向以优化矫直过程。

技术实现要素：

本发明的目的在于灵活应用和简化并且因此成本更有利地实现消除金属的扁平产品、尤其板材或带材的平整度缺陷。

该目的通过独立权利要求实现。有利的设计方案尤其在从属权利要求中进行了说明，其可分别单独地或彼此不同组合地呈现本发明的方案。

根据本发明的用于消除金属的扁平产品、尤其板材或带材的平整度缺陷的设备包括布置在扁平产品的相对而置的侧部上的多个矫直辊子，其中，至少两个布置在扁平产品的相对而置的侧部上的、共同作用的矫直辊子分别具有至少三个沿轴向彼此相邻地布置的、可单独调整的子辊子。

通过将矫直辊子分成可单独调整的子辊子，一方面可操控子辊子，使得相应的矫直辊子基本上相应于传统的一件式构造的矫直辊子。由此可通过根据本发明的设备执行连续的矫直过程，通过该过程尤其可修正扁平物的在通过方向上的单轴的平整度缺陷。替代地，可通过有针对性地单独调整子辊子利用根据本发明的设备执行间断的压弯，在其中各子辊子可用作压头，以便可修正扁平产品的多轴向的平整度缺陷。此外，可替代地，可通过有针对性地单独调整子辊子利用根据本发明的设备在扁平物通过设备的各个通过期间执行尤其连续的组合的矫直和压弯。在此，子辊子可与压头一样也在横向方向上起作用，并且通过叠加的调整同时承担传统的矫直功能。在根据本发明的设备的三种不同的运行方式中，子辊子直接作用到扁平产品上。通过有针对性地影响每个子辊子的单独调整，可调节通过相应的子辊子可产生的力以及相应的子辊子相对于相应的矫直辊子的纵向中轴线的倾斜位置。相应的子辊子尤其可如压弯机的压制工具一样操控，以便修正扁平产品的局部的、尤其多轴向的平整度缺陷。

矫直和压弯可借助于唯一的根据本发明的设备来执行。传统上，为此需要两个单独的设备，即，一个用于矫直，而一个用于压弯。因此，传统上或者在压弯设备的间断运行中在多个轴向上压弯，或者在矫直设备的连续运行中单轴地矫直。因此，传统上为了制成扁平产品的最佳的平整度，必须维持至少两种不同的设备类型，两者并未总是被充分利用。这导致两个设备的高的投资成本和相应高的运行成本。而根据本发明，仅需唯一的根据本发明的设备就足够，这伴随着明显降低的投资成本和运行成本。

因为传统上存在至少两个不同的设备来消除扁平产品的平整度缺陷，需要使扁平产品从一个设备运动到另一设备。与之相关的用于使扁平产品运动的常规的处理过程蕴藏的附加的风险是出现平整度缺陷，例如表面缺陷，这对于生产扁平产品来说伴随着更劣质的质量。同样这可通过本发明可靠地得到防止，因为不需要相应的处理过程来使扁平产品在不同的设备之间运动。

根据本发明的设备还可包括三个或多个矫直辊子，其分别具有至少三个沿轴向彼此相邻地布置的、可单独调整的子辊子。这种矫直辊子还可具有四个或更多个沿轴向彼此相邻地布置的、可单独调整的子辊子。

根据有利的设计方案，每个矫直辊子的子辊子可相应通过至少一个自己的调整单元主动调整。为此可单独、尤其独特地操控地构造调整单元。通过这种调整单元可将相应的子辊子尤其还调整成倾斜于相应的矫直辊子的纵向中轴线。在此可使用力和位置调节的组合。为矫直辊子的子辊子分配的调整单元可通过共同的调整单元一起调整，这尤其在用于唯一的矫直过程的操控花费方面是有利的。

有利地，至少一个调整单元包括至少一个机械式、机电式、气动式或液压式执行器。至少一个调整单元还可具有至少两个该执行器变体的组合。

根据另一有利的设计方案，为两个矫直辊子中的一个的沿轴向外部的子辊子分配的调整单元至少相应具有至少一个摆动单元，通过至少一个摆动单元可将相应的子辊子被动地调整成倾斜于矫直辊子的纵向轴线。因此，相应的外部的子辊子的倾斜位置可被动地和利用与之共同作用的、可主动调整的在扁平产品的相对而置的一侧上的子辊子设定的弯曲线匹配，而为此不需要主动的操控。由此减少操控花费。摆动单元可实现相应的子辊子围绕在扁平产品的通过方向上伸延的轴线摆动。附加地，摆动单元可实现相应的子辊子围绕横向于通过方向伸延的轴线摆动。摆动单元可如此构造，即，在相应的子辊子摆动时，通过其产生回位力，通过该回位力可为子辊子朝其未摆动的位置的方向上加载力。通过摆动单元可尤其可靠地避免扁平产品的由于在子辊子的端部区段和扁平产品之间的接触的边缘支撑和表面损伤。

此外，有利的是，至少一个调整单元具有至少一个楔形升降单元。因此，为调整单元分配的子辊子可连续地且非常精确地调整。楔形升降单元包括两个楔子，其具有彼此反向布置的、可旁经彼此引导的楔形面，通过它们的相对运动调整子辊子。

另一有利的设计方案规定，至少一个子辊子在至少一个轴向的端部区段处设有外直径缩减部。由此能可靠地避免扁平产品的由于在子辊子的端部区段和扁平产品之间的接触的边缘支撑和表面损伤。此外，加强子辊子的弯曲功能。外直径缩减部例如可通过在子辊子的端部区段处切向磨削出围绕的半径而制成。

根据另一有利的设计方案，共同作用的、具有子辊子的矫直辊子关于扁平产品通过设备的通过方向彼此错位地或未彼此错位地布置。共同作用的、具有子辊子的矫直辊子可关于扁平产品通过设备的通过方向布置在传统的连续的矫直辊子之间。可替代地，共同作用的、具有子辊子的矫直辊子可关于扁平产品通过设备的通过方向接在传统的矫直辊子之前或之后。如果共同作用的、具有子辊子的矫直辊子关于扁平产品通过设备的通过方向未彼此错位地布置，可通过驱动该矫直辊子建立相对于设备的传统的矫直辊子占主导的应力状态。

根据另一有利的设计方案，设备包括至少一个在信号技术上可与调整单元连接的控制和/或调节电子器件，其设置成根据扁平产品的平整度缺陷的相应的特性和位置操控调整单元，使得可通过该设备可选地执行矫直、压弯或组合的矫直和压弯。平整度缺陷的相应的特性和位置可预先确定。这可在自动的测量值探测或手动的测量值探测过程中或简单地通过操作人员的有经验的眼睛实现。还可考虑来自生产计划和控制系统的质量信息。控制和/或调节电子器件可在考虑信息或规定以及评估标准的情况下通过相应的缺陷类型选择设备的相应的运行方式。可替代地，可通过操作人员进行选择。对于运行方式“矫直”，矫直辊子的子辊子同步进行并且表现为连续的矫直辊子。可替代地，可在运行方式“矫直”中取消使用子辊子或相应设计的矫直辊子。通过运行方式“矫直”仅仅在单轴方向上改善扁平产品的平整度，如在传统的辊子矫直机中一样。对于运行方式“压弯”，相应于传统的压弯机，具有子辊子的矫直辊子孤立地运行。在此修正扁平物的局部的多轴向的平整度缺陷。对于运行方式“组合的矫直和压弯”，在单个加工步骤中进行多轴向的矫直。具有子辊子的矫直辊子和传统的矫直辊子在此同时致力于消除扁平产品的平整度缺陷。如果要求扁平物的局部平整度缺陷的特性，可在扁平产品第一次通过设备期间选择运行方式“压弯”。紧接着或在最大程度上消除局部的平整度缺陷之后可在扁平产品继续通过设备期间选择运行方式“矫直”或“组合的矫直和压弯”。为了实现最佳的平整度结果，为具有子辊子的矫直辊子以及连续的矫直辊子提供多个调整单元，其可通过调节的理论值操控。选择的设备的相应的运行方式决定必须操控哪个调整单元。可在使用矫直模型的情况下将扁平产品的确定的各个平整度缺陷分配给各调整单元。

有利地，设备包括在信号技术上可与控制和/或调节电子器件连接的至少一个探测装置，以探测需利用该设备处理的或已利用设备处理的扁平产品的平整度缺陷的特性和位置。因此，主观的平整度评估可通过由控制和/或调节电子器件的客观的平整度评估替代。在进入侧探测需利用设备处理的扁平产品的平整度缺陷的特性和位置(其同样被需要用于选择设备的相应的运行方式)用于设备的预设(前馈控制)。通过在出口侧探测已利用设备处理的扁平产品的平整度缺陷的特性和位置，可能需要的后续矫直道次可设有修改的设置(反馈控制)。

按照根据本发明的用于在使用矫直设备的情况下消除金属的扁平产品、尤其板材或带材的平整度缺陷的方法，通过矫直设备可选地执行矫直、压弯或组合的矫直和压弯。

与该方法相应相关的是上文参考设备提到的优点。尤其可用作矫直设备的是根据上述设计方案中的任一个或它们的任意组合的设备。

附图说明

下面参考附图借助优选的实施方式示例性地阐述本发明，其中，下文示出的特征可相应单独地以及以彼此不同的组合呈现本发明的方案。其中：

图1示出了根据本发明的设备的实施例在第一设备状态中的示意性的图示；

图2示出了在图1中示出的设备在另一设备状态中的示意性的图示；

图3示出了根据本发明的设备的另一实施例的示意性的图示；

图4示出了根据本发明的设备的另一实施例的示意性的图示；

图5示出了根据本发明的设备的另一实施例的示意性的图示；

图6示出了根据本发明的设备的另一实施例的子辊子的示意性的图示；

图7示出了根据本发明的方法的实施例的示意性的图示；并且

图8示出了用于根据本发明的设备的调节思想的实施例的示意性的详细图示。

在附图中，相同或功能相同的构件设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1和图2示意性地示出了用于消除不平整的金属的扁平产品2、尤其板材或带材的平整度缺陷的可行的凸状或凹状的矫直间隙几何结构。

设备1包括多个布置在扁平产品2的相对而置的侧部上的矫直辊子3和4，在图1中仅仅示出了其中的两个。示出的共同作用的矫直辊子3和4分别具有三个沿轴向彼此相邻地布置的、可单独调整的子辊子5或6。每个矫直辊子3或4的子辊子5或6可分别通过至少一个自己的调整单元7根据双箭头8主动调整。在图1中仅仅示出了用于调整子辊子6的调整单元7。至少一个调整单元7可具有至少一个机械式、机电式、气动式或液压式的未示出的执行器。以实线示出子辊子6在执行器未起作用的状态中。至少一个子辊子5或6可在至少一个轴向的端部区段处设有未示出的外直径缩减部。共同作用的具有子辊子5或6的矫直辊子3或4可关于扁平产品2通过设备1的通过方向x彼此错位或未彼此错位地布置。

为矫直辊子4的沿轴向外部的子辊子6分配的调整单元7分别具有摆动单元9，通过该摆动单元可使相应的子辊子6如在图1中示出的那样被动地调整成倾斜于矫直辊子4的纵向中轴线10。每个摆动单元7包括摇臂11，其围绕与扁平产品2通过设备1的通过方向x平行地取向的轴12可摆动地支承。每个摆动单元7还包括两个压缩弹簧13，其在摇臂11摆动离开示出的位置时相应产生回位力，通过该回位力为摇臂11朝示出的位置的方向加载力。

为沿轴向外部的子辊子6分配的调整单元7分别具有楔形升降单元14，该楔形升降单元具有两个楔子15和16，通过两个楔子的相对位置限定相应的子辊子6的相应的调整。调整单元7可通过共同的调整单元17一起调整，其具有由楔子18和19形成的楔子升降系统。

设备1包括在信号技术上可与调整单元7连接的、未示出的控制和/或调节电子器件，其设立成根据金属的扁平产品2的平整度缺陷的相应的特性和位置操控调整单元7，使得可通过设备1可选地进行矫直、压弯或组合的矫直和压弯。

设备1还可具有至少一个可在信号技术上与控制和/或调节电子器件连接的、未示出的探测装置，以用于探测需利用设备1处理的或已利用设备1处理的金属的扁平产品2的平整度缺陷的特性和位置。

图3至5示出了被划分的矫直辊子(压弯功能)在传统的辊子矫直机(矫直功能)中或上的可行的结合。设备1包括多个布置在扁平产品的相对而置的侧部上的矫直辊子3、4和20。

两个布置在金属的扁平产品的相对而置的侧部上的共同作用的矫直辊子3和4分别具有至少三个沿轴向彼此相邻地布置的、可单独调整的、未示出的子辊子。每个矫直辊子3和4的子辊子可分别通过至少一个未示出的自己的调整单元主动调整。至少一个调整单元包括至少一个机械式、机电式、气动式或液压式执行器。至少为两个矫直辊子3或4中的一个的沿轴向外部的子辊子分配的调整单元可分别具有未示出的至少一个摆动单元，通过该至少一个摆动单元可将相应的子辊子被动地调整成倾斜于矫直辊子3或4的纵向中轴线10。至少一个调整单元可具有至少一个未示出的楔形升降单元。至少一个子辊子可在至少一个轴向的端部区段处设有未示出的外直径缩减部。设备1的零件例如可根据图1和图2来构造，为此在此参考上文对图1和图2的说明。

共同作用的、具有子辊子的矫直辊子3和4关于扁平产品通过设备1的通过方向x彼此错位地布置。同样，其余的矫直辊子20相应彼此错位地且相对于矫直辊子3和4错位地布置。

设备1包括在信号技术上可与调整单元连接的未示出的控制和/或调节电子器件，其设立成根据金属的扁平产品的平整度缺陷的相应的特性和位置操控调整单元，使得可通过设备1可选地进行矫直、压弯或组合的矫直和压弯。

设备1还可具有至少一个在信号技术上可与控制和/或调节电子器件连接的未示出的探测装置，以用于探测需被设备1处理或已被设备1处理的金属的扁平产品的平整度缺陷的特性和位置。

图4示出了根据本发明的设备1的另一实施例的示意性的图示，该设备用于消除未示出的金属的扁平产品、尤其板材或带材的平整度缺陷。设备1与图3中示出的实施例的不同之处在于：存在四个矫直辊子3和4，其分别具有至少三个沿轴向彼此相邻地布置的、可单独调整的、未示出的子辊子，并且矫直辊子3和4关于金属的扁平产品通过设备1的通过方向x置于由矫直辊子20形成的传统的辊子矫直单元之前或之后。在其他方面，设备1相应于在图3中示出的实施例，因此在此为避免重复参考上文的对图3的说明。

图5示出了根据本发明的设备1的另一实施例的示意性的图示，该设备用于消除未示出的金属的扁平产品、尤其板材或带材的平整度缺陷。设备1与在图4中示出的实施例的不同之处在于，仅仅存在两个共同作用的矫直辊子3和4，其分别具有至少三个沿轴向彼此相邻地布置的、可单独调整的、未示出的子辊子并且关于金属的扁平产品通过设备1的通过方向x置于矫直辊子20之前或之后，并且矫直辊子3和4关于金属的扁平产品通过设备1的通过方向x未彼此错位地布置。在其他方面，设备1相应于在图3中示出的实施例，因此在此为避免重复参考上文的对图3的说明。

图6示出了根据本发明的设备的另一实施例的子辊子5或6的示意性的图示，该设备用于消除未示出的金属的扁平产品、尤其板材或带材的平整度缺陷。子辊子5或6可用于在图1至图5中示出的设备中的一个中。子辊子5或6在两个轴向的端部区段处分别设有呈半径的形式的外直径缩减部21，以用于使由于边缘支撑的板材表面缺陷最小化。

图7示出了根据本发明的方法的实施例的示意性的图示，该方法用于在使用未示出的矫直设备的情况下消除未示出的金属的扁平产品、尤其板材或带材的平整度缺陷，通过该方法能可选地进行矫直、压弯或组合的矫直和压弯。矫直设备可根据在图1至图6中示出的实施例中的任一个来构造。

在步骤100中，探测需利用矫直设备处理的金属的扁平产品的平整度的数据。在步骤200中，确定为了消除金属的扁平产品平整度缺陷是否需要压弯。在此，考虑呈平整度缺陷的规定或评估标准的形式的信息300，尤其是否涉及边沿起伏、中间波纹、坑穴等等。信息300可源自表格、工艺模型或通过操作人员视觉探测。如果在步骤200中得到不需要压弯(-)，在步骤400中导入运行方式“矫直”，在其中借助于矫直设备进行单轴矫直金属的扁平产品。在此，具有子辊子的矫直辊子可作为常规的矫直辊子运行或不参与矫直工艺。如果在步骤200中得到需要压弯(+)，在步骤500中算出需要的变形量。紧接着在步骤600中确定平整度缺陷的质量是否能够使平整度缺陷在金属的扁平产品通过矫直设备的唯一通过中得到修正。如果在步骤600中得到平整度缺陷可在金属的扁平产品通过矫直设备的唯一通过中得到修正(+)，在步骤700中导入运行方式“组合的矫直和压弯”。在此，具有子辊子的矫直辊子用于修正多轴向的平整度缺陷，例如坑穴，并且不带有子辊子的常规矫直辊子用于修正起伏。具有子辊子的矫直辊子可叠加地操控，并且因此同时用于修正起伏。如果在步骤600中得到平整度缺陷不可在金属的扁平产品通过矫直设备的唯一通过中得到修正(-)，在步骤800中导入运行方式“压弯”。在此借助于具有子辊子的矫直辊子修正多轴向的平整度缺陷。紧接着在步骤900中确定是否需要进一步处理金属的扁平产品以消除平整度缺陷。如果是这种情况，转到步骤100。

图8示出了在给定设备的运行方式时用于根据本发明的设备的调节思想的实施例的示意性的详细图示，该设备用于消除未示出的金属的扁平产品、尤其板材或带材的平整度缺陷。

在步骤110中执行在进入侧探测金属的扁平产品的平整度缺陷。可为步骤110输送来自热轧轧机、视觉检查或测量金属的扁平产品的平整度的数据210。在步骤310中产生平整度数据。在步骤410中对平整度数据进行平整度缺陷分析。在此，确定在金属的扁平产品的宽度方向和长度方向上的相应的平整度缺陷的位置以及相应的平整度缺陷的深度。来自步骤410的数据，或可选地在前馈控制的范围中来自步骤310的数据，被输送给设备操控部和/或调节部510，以便确定设备设置。接着，设备操控部和/或调节部510产生控制信号610来操控设备的矫直辊子3、4或20的调整单元。

在步骤710中，在出口侧探测金属的扁平产品的平整度缺陷。由此得到的测量值810在步骤910中进行平整度缺陷分析。在此确定在金属的扁平产品的宽度方向和长度方向上的相应的平整度缺陷的位置以及相应的平整度缺陷的深度。在步骤920中确定至少一个修正值，其被输送给设备操控部和/或调节部510。

附图标记列表

1设备

2扁平产品

3矫直辊子

4矫直辊子

5子辊子

6子辊子

7调整单元

8调整方向

9摆动单元

10纵向中轴线

11摇臂

12轴

13压缩弹簧

14楔形升降单元

15楔子

16楔子

17共同的调整单元

18楔子

19楔子

20矫直辊子

21外直径缩减部

100步骤

110步骤

200步骤

210数据

300信息

310步骤

400步骤

410步骤

500步骤

510设备操控部和/或调节部

600步骤

610控制信号

700步骤

710步骤

800步骤

810测量值

900步骤

910步骤

920步骤

x流动方向