CN1119560A - 横向挤压机和装有这种挤压机的辊轧机 - Google Patents

Abstract

一种横向压缩机，该机通过挤压工具对材料施加压缩力以便降低材料的宽度同时对所述材料施加振动以便强制振动所述材料的该机具有压缩单元，用于产生形成主加工力的压缩力，并具有振动施加单元，用于对所述材料施加振动。施加振动单元是独立于压缩单元之外提供的。在横向压缩机中，当材料被塑性加工时，材料可在极高频率上被振动，使得可以和材料发生共振，从而促使材料的塑性形变。

Description

横向挤压机和装有这种挤压机的辊轧机

这个发明涉及一种用于加工材料使其减小宽度或厚度的装置，并且特别涉及一种用于加工材料使其减小宽度或厚度的装置，此装置达到高加工精度并能减小自身的体积。

常规的用于压缩材料宽度的装置在例如日本未审查专利出版物No.61—262401中被揭露。在这种常规技术的装置中，有一个施加压缩力的器械，在此器械中砧座处于与材料横向侧接触的位置，并在压缩方向上向砧座施加力，同时振动砧座。用这个施加压缩力的器械，在实现压缩宽度的同时，向砧座施加振动，强制地振动板材。这样，在完成压缩宽度的同时保持板材厚度均匀。

为了使材料塑性形变，如在上述常规技术中压缩其宽度，需要极大的压缩力和极大的位移量。另一方面，为促成材料的塑性形变所施加的振动仅需要提供小的推力和小的位移量，但需要使用高频率，特别需要极高频率，以便使材料共振。例如对热压缩普通钢的宽度，需要几千压缩加工力和几百毫米位移量，而且为使材料共振，需要施加的振动为数KH₂量级的高频率振动。

然而由施加大推力和大位移量的负载装置产生高频振动力是困难的，因为负载装置的移动部件有大的质量。此外，通过砧座振动(被加工的)材料是困难的，在上述常规技术上，砧座是刚性的并且质量大。

特别当用液压缸作为负载装置时，需要增加液压缸的孔径以便得到大的推力，并且同时增加它的冲程以便得到大的位移量。因此包括砧座的移动部件的质量是大的，除了液压缸中的工作流体的体积增加之外，由工作流体压缩性质、液压缸和管道的尺寸等决定的自然频率是低的。因为液压缸不能响应超过自然频率的频率，所以高频率振动不能实现，特别是不能实现相应于共振点的高频振动。

即，由普通负载装置获得压缩装置的功能特别困难，因需要大的推力和大的位移量，同时获得施加振动装置的功能也是困难的，因需要高的频率，并且通过砧座施加高频振动是不可能的。

所以按上述常规技术，不能施加充分振动以促进材料塑性形变，而且实际上不可能使(被加工的)材料共振。因此遇到这样问题；不能充分取得例如增加压缩量，减少加工所需的力和能量，改善加工精度等效果。

这个发明的目的是提供一种克服上述问题的装置，达到高加工精度，可以减小自身尺寸，并能加工材料压缩其宽度和厚度。

为达到上述目的，按照本发明，用于对材料施加振动的装置与对材料施加加工力的压缩装置分开提供。

按本发明的横向压缩机和控制方法与下述特点一致：

(1)在横向压缩机内，压缩力通过挤压工具施加到材料上，使减小材料的宽度，同时向材料施加振动，强制振动材料，装有压缩装置用于产生形成主加工力的压缩力，而用于施加振动的施加振动装置独立于压缩装置之外提供。

(2)在横向压缩机内，压缩力通过挤压工具施加到材料上，使减小材料的宽度，同时向材料施加振动，强制振动材料，形成主加工力的压缩力在量值上本身不足以压缩材料成所需宽度，而用于施加振动的施加振动装置是独立于压缩装置之外提供的。

(3)在横向压缩机内，压缩力施加到材料上使减小材料的宽度，同时向材料施加振动使强制地振动材料，所提供的压缩装置通过挤压工具对材料施加形成主加工力的压缩力，而用于不通过挤压轧辊施加振动的施加振动装置是独立于压缩装置之外提供的。

(4)在横向压缩机内，压缩力施加在材料上使减小材料的宽度，同时对材料施加振动，以便强制地振动材料，提供的压缩装置用于通过挤压工具对材料施加形成主加工力的压缩力，而通过挤压轧辊提供振动的施加振动装置是独立于压缩装置之外提供的。

(5)在上述(1)至(4)项的控制方法中，由施加振动装置施加的振动频率是依据材料尺寸的变化而改变的。

(6)在上述(1)至(5)项的控制方法中，施加振动装置施加振动频率接近材料共振频率的振动。

(7)在上述(1)至(4)的任一项中，挤压工具各自包括砧座。

(8)在上述(1)至(4)的任一项中，挤压工具各自包括轧辊。

(9)在上述(1)至(4)项的控制方法中，由施加振动装置施加的振动力施加在与材料宽度的压缩方向相同的方向上。

(10)在上述(1)至(4)项的控制方法中，由施加振动装置施加的振动力施加在与上述材料宽度的压缩方向不同的方向上。

(11)在上述(10)项的控制方法中，由施加振动装置施加的振动力施加在材料厚度的方向上。

(12)在上述(10)项的控制方法中，由施加振动装置施加的振动力施加在材料行进的方向上。

(13)在横向压缩机内，压缩力通过挤压工具施加在材料上使材料宽度减小，同时向材料施加振动使强制地振动材料，所提供的压缩装置用于产生形成主加工力的压缩力，而用作施加振动的施加振动装置的流体压力器械是独立于压缩装置之外提供的。

(14)在横向压缩机内，压缩力通过挤压工具施加在材料上使材料宽度减小，同时向材料施加振动使强制振动所述材料，提供第一流体压力器械，它用作压缩装置，用以产生形成主加工力的压缩力，和提供第二流体压力器械，它用作施加振动装置，用以施加振动，独立于压缩装置之外。

(15)在上述(14)项中，不同的工作流体分别用于用作所述压缩装置的第一流体压力器械中和用作施加振动装置的第二流体压力器械中。

在辊轧机中，轧制负载通过工作辊施加在材料上减小了材料的厚度，同时对材料施加振动强制振动材料，提供的挤压装置用于产生形成主加工的轧制负载，而用于施加振动的施加振动装置是独立于挤压装置之外提供的。施加振动装置最好不通过工作辊施加振动。

在轧制设备中，提供一个或多个辊轧机用于轧制材料减小厚度，同时对材料施加轧制负载，轧制设备中至少包括一个横向压缩机，此机有压缩装置，用于产生形成主加工力的压缩力，此机还有对材料施加振动的施加振动装置，它独立于压缩装置之外；该轧制设备还包括辊轧机，它有用于产生轧制负载形成主加工力的挤压装置和对材料施加振动并独立于挤压机之外的施加振动的装置。

通过压缩装置或轧制负载施加到材料上的压缩力形成的加工力和通过施加振动装置施加到材料上的振动力是彼此独立地施加到材料上的。因此，压缩装置或挤压装置需要有大推力和大位移量的功能，而施加振动装置需要有施加高频率振动的功能。结果，材料可被高精度加工。

图1是依据本发明的一个实施例的使用砧座的横向压缩机的结构视图；

图2是板材端部动态应变对板材中心部分动态应变比率随所施加的振动频率变化的特性曲线；

图3是依据本发明的使用砧座的横向压缩机的操作的说明图；

图4是图3中横向压缩机内压缩量和压缩力间关系的特性曲线；

图5是依据本发明的另一个实施例的使用砧座的横向压缩机的结构视图；

图6是依据本发明的再一个实施例的使用砧座的横向压缩机的结构视图；

图7还是依据本发明的又一个实施例的使用砧座的横向压缩机的结构视图；

图8仍是依据本发明的又一个实施例的使用砧座的横向压缩机的结构视图；

图9是依据本发明的又一个实施例的使用砧座的横向压缩机的结构视图；

图10是依据本发明的另一个实施例的使用砧座其中仅有一个砧座是可动的横向压缩机的结构视图；

图11是依据本发明的再一个实施例的使用砧座的横向压缩机的结构视图；

图12是依据本发明的又一个实施例的使用砧座的横向压缩机的结构视图；

图13是依据本发明的又一个实施例的使用砧座的横向压缩机的结构视图；

图14是依据本发明的又一个实施例的使用砧座的横向压缩机的结构视图；

图15是依据本发明的使用砧座的横向压缩机结构视图，显示一个施加振动的方法的例子；

图16是依据本发明的使用砧座的横向压缩机结构视图，显示另一个施加振动的方法的例子；

图17是依据本发明的另一个实施例的使用旋转轧辊的横向压缩机的结构视图；

图18是依据本发明的另一个实施例的使用旋转轧辊的横向压缩机的结构视图；

图19是依据本发明的再一个实施例的使用旋转轧辊的横向压缩机的结构视图；

图20是依据本发明的又一个实施例的使用旋转轧辊的横向压缩机的结构视图；

图21是依据本发明的又一个实施例的使用旋转轧辊的横向压缩机的结构视图；

图22是依据本发明的又一个实施例的使用旋转轧辊的横向压缩机的结构视图；

图23是依据本发明的辊轧机的结构视图；

图24是依据本发明的一个实施例的轧制设备的结构视图；和

图25是依据本发明的另一个实施例的轧制设备的结构视图。

现在参照图1和2叙述本发明一种装置的一个实施例。

图1中参考数1表示(被加工的)材料，其宽度被加工或压缩，在此实施例中这个材料为板状。参考数2表示砧座，它构成挤压工具，用于对材料1的侧面分别施加压缩力(加工力)，参考数3表示用于减小板材1的宽度的压缩装置。每一个压缩装置3包括液压缸3a，安装在液压缸3a中的活塞3b，和分别连到每个砧座2上的活塞杆3c。砧座2是这样排列使能在它们中间夹住材料1，和压缩装置3分别装备在砧座的向外端面上。

参考数4表示用于直接对材料1的侧面分别施加振动的施加振动装置。每一个施加振动装置4包括与材料1侧面接触的辊子4a，支持辊子4a的活塞杆4b，活塞4c，和液压缸4d。施加振动装置4的辊子4a独立于压缩装置配置在砧座2内的材料1的引入端上。至少两组施加振动装置4提供在砧座2的引入端以便在其间夹持材料1。

压缩装置3的活塞3b由控制阀5控制，施加振动装置4的活塞4c由控制阀6控制。控制阀5和6连到动力单元7上，动力单元7向控制阀5和6供应工作流体并接收由那里排出的工作流体。

控制阀5和6分别由控制器8和9馈送的控制指令驱动。控制器8和9由主控制器10控制。如图1所示，压缩装置3由单一信号控制的控制阀5驱动。施加振动装置4由振荡信号控制的控制阀6驱动。

对于热压缩例如由普通钢制的材料1，需要几千吨大的压缩加工力和几百毫米大的位移量，因此压缩装置3的液压缸3a的孔径和冲程需要增大。

在另一方面，施加到材料1的振动在力和位移量上可以小，但需要有几千Hz数量级的高频率振动以便共振此材料。

由于上述的结构，需要性质完全不同的两种力—压缩力或用作为加工力的轧制负载和用于振动材料1的振动力分别施加到材料1上。

理由是：为达到所需性能，在尺寸和规格以及驱动和控制系统上可以做成最适宜的结构。用于压缩装置或挤压装置的流体压力机械和用于施加振动装置的流体压力机械可以彼此独立地设计成各自适宜的结构。如后所述，压缩装置3或挤压装置由有曲轴机械的电操作机械所构成，而施加振动装置4是由采用液压缸的流体压力机械构成。换言之，最适宜各种需要的系统可以结合使用。例如，压缩装置3或挤压装置可由流体压力机械构成。而施加振动装置4可由采用曲轴机械，凸轮机械或链条机械的电操作机械构成。

例如，压缩装置3或挤压装置和施加振动装置4分别由流体压力机械构成，如果压缩装置3或挤压装置需要大推力和大位移量，则使用一种系统，在此系统中有大孔径和大冲程的液压缸由有高压力和高流动速率的控制阀控制，而施加振动装置4需要高频率则使用一种系统，在此系统中有小冲程的液压缸由高响应控制阀控制，下面的运算是有效的：

流体压力机械通过有压力接受面积A的液压缸使具有质量M的负载振动，如果在液压缸中工作流体的体积和由控制阀向液压缸延伸的管道中工作流体体积的总和用V表示，工作流体的体积弹性模量用K表示，则液体压力机械的自然频率f_n由公式1表示， $f_n=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{{4A}^{2}K}{\mathrm{vM}}}...\left(1\right)$

由于压缩装置或挤压装置需要大的推力所以压力接受面积A要大，因此需要流动速率高，并且为了减少压力损失，管道的直径要大，以致从控制阀和液压缸延伸的管道的容积要大。并且，为了得到大的位移量冲程要大，所以液压缸内的容积要大。结果，液压缸中工作流体的体积和在从控制阀向液压缸延伸的管道中工作流体的体积之和V要大，质量M要大。因此，流体压力机械的自然频率f_n是小的。

另一方面，如果施加振动装置4单独提供，则推力和冲程可以小，因此质量M小，液压缸中工作流体的体积和在从控制阀向液压缸延伸的管道中工作流体的体积之和V小。因此，流体压力机械的自然频率f_n可以增大。所以可以达到施加振动装置能够在相应于材料共振频率的极高频率振动此材料。

进而，如果施加振动装置4与压缩装置3或挤压装置分开配置，并且不通过挤压工具和大质量的加工轧辊去振动材料，这样施加振动装置4的移动部件的质量可以做得较小。因此，自然频率可以较高，并且可进一步提高施加振动的频率的极限值，以便实现较高频率的振动。例如，如果在使用砧座的横向压缩设备的施加振动装置中所需推力是常规技术中实现压缩和振动二种功能的装置中要求推力的1/10，则冲程是1/50，压力接受面积A是1/10，液压缸中工作流体的体积和管道中工作流体的体积之和V是1/500。

所以，如果移动部件的质量是1/30，则流体压力机械的自然频率约是12倍高。实际上，与所需流动速率的减小相适应，管道直径被减小，从控制阀向液压缸延伸管道中容积被减小，因此液压缸中工作流体的体积和管道中工作流体的体积之和V进一步被减小。所以流体压力机械的自然频率f_n变得很高。流体压力机械的自然频率f_n可以高出几十倍或更高，并且极限振动频率有很大提高。

如果材料的杨氏弹性模量用E表示，它的密度用ρ表示，则板材宽度方向上的共振频率f_w由公式2表达。例如，材料(板材宽1200mm，正经受热处理)在板材宽度方向上的共振频率f_w大约是1.6KHz。因此，如果极限振动频率(至今已被提高到100Hz)即使按上述方式增大，则材料也可以共振。 $f_w=\frac{1}{2W}\sqrt{\frac{E}{\mathrm{\ρ}}}...\left(2\right)$

另一方面，如果在砧座和板材之间的接触面积用s表示，当弹性振动力Psin(2πft)(此处P表示弹性振动力的半值，f表示施加振动的频率，t表示时间)施加到板材宽度为W的材料上时，则在板材的横向中心部分的应变ε_C和在板材侧面边缘部分的应变ε_E分别由公式3和公式4表达 ${\mathrm{\ϵ}}_c=\frac{p}{{\mathrm{AE}}_{\cos }(\frac{2\mathrm{\πf}}{\sqrt{\frac{E}{\mathrm{\ρ}}}}\·\frac{w}{2})}\sin \left(2\mathrm{\πft}\right)...\left(3\right)$ ${\mathrm{\ϵ}}_E=\frac{P}{\mathrm{AE}}\sin \left(2\mathrm{\πft}\right)...\left(4\right)$

所以，板材中心部分的应变ε_C与板材侧面边缘部分的应ε_E变的比率由公式(5)表达，且相对于施加振动的频率f与共振频率f_n比率的变化示于图2。 $\frac{{\mathrm{\ϵ}}_C}{{\mathrm{\ϵ}}_E}=\frac{1}{\cos (\frac{2\mathrm{\πf}}{\sqrt{\frac{E}{\mathrm{\ρ}}}}\·\frac{w}{2})}...\left(5\right)$

即，当施加振动的频率变得接近于板材宽度方向上的共振频率f_w时，在板材中心部分上的动态应变变得比板材侧面边缘部分上的应变大。当由压缩装置施加压缩力时，较大的动态应变更容易使形变超出弹性范围，所以塑性形变易于发生。

所以，当施加振动的频率变得接近于板材宽度方向上的共振频率f_w时，在板材中心部分上的塑性形变变得更迅速，以致塑性形变不局限在板材侧面边缘部分，而是均匀的。这就提高了宽度压缩的加工精度。

结果，狗骨现象D不易发生，在此现象中板材的厚度在宽度压缩后板材侧面边缘部分比板材中心部分大，如图3所示，宽度回复现象E也不易发生，在此现象中，在后阶段辊轧机A轧制过程中，板材的变厚的侧面边缘部分向外流增大了板材的宽度。所以，加工精度在辊轧后提高了，也是少有的。

进而，不合适的形状，例如在材料的先端和尾端发生的鱼尾F现象也不易发生，因而切头减少了，产量增加了。

压缩装置3或挤压装置和施加振动装置4，可以各自使用不同的工作流体，因此如果施加振动的装置4使用的工作流体的体积弹性模量K比压缩装置3或挤压装置的工作流体的体积弹性模量大，则由施加振动装置4产生的振动极限频率可以进一步增大。

此外，突然产生的压力波动ΔP例如材料撞在挤压工具和加工轧辊上产生的压力波动可以减小，因为公式6表达的波动压力ΔP随着K值增加而增加，所以如果压缩装置或挤压装置使用K值小的工作流体，则波动压力ΔP可以减小。 $\mathrm{\Δp}=\mathrm{\ρ}\sqrt{\frac{k}{\mathrm{\ρ}}}\·\mathrm{\Δv}...\left(6\right)$

这样，在本发明中，材料1可以在较高频率下振动，并可以在极高的接近于材料共振频率的频率F振动。所以，通过振动促进塑性形变的作用被加强了，因此材料可以更均匀地进行塑性形变。

因此，压缩量或挤压量增加了，用于加工所需的力和能量可以减少，横向压缩机和辊轧机可以减小尺寸，加工精度可以提高。

流体压力机械的自然频率f_n由上述公式1表叙，液压缸不能在此自然频率之上的频率下响应，因此位移量减小。压缩装置3有大的压力接受面积A和大的冲程，因此液压缸的容积是大的。此外，因为所需流动速率高，所以管道的直径要大以便减小压力损失，液压缸内工作流体的体积和从控制阀向液压缸的管道中工作流体的体积之和V是特别大。

进而，因为砧座作为挤压工具被提供，它是刚性的并有大的质量，所以质量M是大的。所以，在压缩装置3中，流体压力机械的自然频率f_n是低的，材料1不能在这样的高频率下振动，使得材料1发生共振。

然而，在这个实施例中，施加振动装置4是独立于压缩装置3之外提供的，并且不通过砧座2施加振动，因此施加振动装置4的液压缸4d的孔径和冲程可以减小和液压缸中工作流体的体积和从控制阀至液压缸的管道中工作流体的体积之和V，以及质量M可以减小，以使流体压力机械的自然频率f_n增大。

所以，材料1可以在极高的频率下振动使得材料可以共振。这促进塑性形变，使得板材1形变直至它的中心部位都是均匀的。

当只压缩材料1不施加振动时得到的特性曲线以断线示于图4，而当压缩此材料同时在高频下振动该材料时所得到的特性曲线以实线示于图4。

即，当材料1被压缩的同时被高频振动时，为达到同样压缩量所需压缩力小于压缩此材料不振动情况下所需的压缩力。所以，实现了这种横向压缩机，它的压缩量可以增加，加工所需力和能量可以减小，机器的尺寸可比常规机器小。并且，板材宽度的加工精度提高了。尤其是，材料形变均匀达到它的中心部位而不发生狗骨现象，在这种现象中形变集中在接近砧座的那些材料部分上，这样加厚了这些部分，所以板材厚度在宽度压缩后是均匀的。因此，宽度回复现象在后面的轧制阶段不易发生，在轧制操作后板材宽度的精度提高了，另外，在先端和尾端上需要除去不需要形状例如鱼尾状的材料部分缩短了。因此，产量提高了。

图5显示了本发明的设备的另一个实施例。图1和图5中相同参考数字分别指明同一的或相对应的部件。对于本发明以下实施例的其他图也是这样。在这个实施例中，材料1的压缩量由安装在砧座2的一个砧座上的位移传感器11检测，并反馈到主控制器10上。按照压缩量的增加，使板的宽度变窄，主控制器10控制施加振动装置4的控制器9和施加振动装置4的活塞4c以便能增加振动频率。

随着材料1板宽的减小共振频率增加。然而，在这个实施例中，施加振动的频率可以依据由于板材宽度变化引起的共振频率的变化而改变，以便在横向压缩操作过程中材料总是保持在合适的条件下而且最好在共振条件下。所以，这些效果，像增加压缩量，减少加工所需要力和能量，改善加工精度，可被进一步提高。

图6显示了本发明的设备的再一个实施例，在此例中施加振动装置4的轧辊4a沿输送材料1的方向配置在砧座2的下游。在这个实施例中，获得了如上述实施例中所述的类似效果。

图7还显示了本发明的设备的又一个实施例，该实施例中两对施加振动装置4分别装备在砧座2的上和下游。在此实施例中获得了上述实施例中所述的类似效果。

图8显示了本发明的设备的又一个的实施例，该例中施加振动装置4的液压缸4d分别固定安装在砧座2的下游侧端，在此实施例中，获得了如上述实施例中所述的类似效果。

图9显示了本发明的又一个实施例，该例中每一个施加振动装置4被合并或内装在压缩装置3的各个活塞3b和活塞杆3c内。在此实施例中，获得了如上述实施例中所述的类似效果，并且设备的结构部件以紧密方式排列，因此设备的尺寸可更有效地减小。

图10显示了本发明设备的又一个实施例，该例中一个砧座2是可动的而另一个砧座2是固定的，并且压缩装置3连到可动的砧座2上，施加振动装置4安装在固定的砧座2上。在此实施例中，获得了如上所述实施例中所述的类似效果。

图11显示本发明的设备的又一个实施例，该例中压缩装置3的动力单元12和施加振动装置4的动力单元13彼此分开被提供，并且压缩装置3和施加振动装置4分别包括在两个彼此独立的流体压力回路中。在两个独立的流体压力回路中使用不同的工作流体，由于这种排列获得了下面的效果。

首先，如果施加振动装置4的工作流体的K值，即体积弹性模量大于压缩装置3的工作流体的K值，则代表施加振动装置4的极限振动频率的自然频率f_n可以进一步增大。第二，材料1撞在挤压工具2上突然产生的压力波动ΔP被上述公式2表达，并且K值大，压力波动也大。因此，如果压缩装置3使用有较小K值的工作流体，则材料1撞在挤压工具2上突然产生的压力波动ΔP可被减小，使得设备的寿命可以延长。

在所有上述实施例中的施加振动装置都是这样一种构成即由动力单元向液压缸输送的和从液压缸返回到动力单元的工作流体均由控制阀控制，从而控制了砧座或砧板的运动。然而，可用一种振动流体压力发生源如像泵类代替动力单元和控制阀，此类泵换一种方式通过旋转驱动源如电动机获得的机械运动来实现工作流体的吸入和排出。控制阀或振动流体压力发生源可连接到施加振动装置4的每一个液压缸4d上或可连到液压缸4d中的一个上。

图12显示了本发明设备的又一个实施例，该例中每个轧辊4a配置成在它们之间可以夹住材料1每个施加振动装置4的用于驱动每个轧辊4a的机械装置，包括支撑轧辊4a的支撑构件4e，导向支撑构件4e的导向装置4f，曲轴机械装置14a，和用于驱动曲轴机械装置14的驱动马达14b。在此实施例中，获得了如上述实施例中所述的类似效果。

图13显示了本发明设备的又一个的实施例，该例中每一对压缩装置3包括曲轴机械装置15。施加振动装置和压缩装置可以各自包括曲轴机械装置14和15，如图14所示，并可包括任何其它适宜的机械装置。由于使用这样的机械装置，如果施加振动装置和压缩装置彼此独立地装备，以便形成小的推力，小冲程结构，则施加振动装置的极限振动频率可以增加。因此，进一步促进了塑性形变，上述实施例中所述的效果，如增大压缩量，减小加工所需的力和能量，紧凑设备的设计，和改善加工精度等均可得到。

施加振动装置16可以如图15中所示那样装备使得在材料行进的方向上振动材料。由于这种安排，振动力的横向分力通过两个砧座2的斜边表面作用在材料上，因此如上述实施例中所述类似效果可以获得。在此实施例中振动力可以通过砧座施加在材料上。当材料1有相对宽的板材宽度时，共振频率相对低，即使材料与砧座2一起振动，如上所述的由于塑性形变带来的类似效果也可以获得。

施加振动装置17也可如图16所示那样装备使在材料厚度的方向上振动材料。由于这种安排，在材料内振动向各个方向传播，这样产生了横向的振动分力，因此获得如上所述的类似效果。在此实施例中，施加振动装置分别装备在材料的上和下边，砧座2分别压着材料1的侧边中侧表面，压缩装置3分别在砧座2的外侧安置。

本发明横向压缩机的另一个更可取的实施例示于图17。

在此实施例中，用于压缩材料1宽度的挤压工具包括滚动轧辊31和也排成能在它们之间压紧材料1的滚动轧辊31。其它部分与图3实施例中所述相同。更准确地说，在此横向压缩机中，一对滚动轧辊31分别由转动驱动器械33转动同时施加由构成压缩装置的液压缸32产生的力，该压缩装置通过滚动轧辊31对材料1在材料宽度的方向上施加力。

除了这些压缩装置外，还提供了液压缸34，它用作施加振动装置，用于不通过滚动轧辊31对材料1施加振动。液压缸32由控制阀35控制，而液压缸34由控制阀36控制。

提供的动力单元37向控制阀35和36供应工作流体，并接受从那里返回的工作流体。控制阀35和36分别由控制器38和39馈送的控制指令控制。控制器38和39由主控制器40控制。如图17所示，单一信号馈送到作为压缩装置的液压缸32，而振动信号馈送到作为施加振动装置的液压缸34。

在此实施例中，施加振动装置也如使用砧座的上述实施例一样是独立于压缩装置之外提供的，材料可在使材料发生共振的高频率下振动。因此，通过施加的振动促进了材料的塑性形变，并增大了压缩量，减少了加工所需的力和能量，使设备设计紧凑，改善加工精度等。

特别指出，在此以前已用滚动轧辊作挤压工具，而压缩量不能增大，并且狗骨现象也易发生。如果在后阶段再轧制被压缩的材料，则会遇到大的宽度回复和鱼尾现象发生的问题。然而，在本实施例中，材料可以在高频率下被振动从而促进了它的塑性形变，使得材料可被大面积均匀压缩。因此，这些问题可以克服。

如图18所示，滚动轧辊31可分别被固定安装在支撑基础41上，材料的压缩是利用支撑基础41的反作用力实现的。这种构型是与图17一样，因为图17中转动驱动器械33分别连到滚动轧辊31上。

如图19所示，施加振动装置的液压缸34可以装备在压缩装置的滚动轧辊31的下游。除了液压缸34装备在滚动轧辊31的下游以外，另外一对液压缸34′作为施加振动装置34′也装备在滚动轧辊31的下游，如图20所示。

施加振动装置的液压缸42可以如图21所示那样装备以便使材料沿行进方向上振动。施加振动装置的液压缸43也可以如图22所示那样装备以便使材料沿厚度方向上振动。

由于这样构型，可以获得如同上述使用砧座实施例中得到的类似效果。

现在参考图23叙述本发明的辊轧机的一个优选的实施例。

辊轧机51包括作为挤压装置的液压缸55，液压缸55通过一对上和下辅助轧辊53和一对上和下加工轧辊52对材料54施加形成主加工力的轧制负载。动力单元56向挤压装置的液压缸55供应工作流体，并接受从液压缸55返回的工作流体。控制阀57控制工作流体的流动，而控制器58馈送控制指令到控制阀57。

液压缸59作为施加振动装置用于对材料54施加振动，它装备于辊轧机51的上游端。控制阀60控制向液压缸59供应的和接受从那里返回的工作流体的流动。控制器61向控制阀60馈送控制指令。

位移量传感器62装备在挤压装置的液压缸55上，由该传感器输出的信号反馈到控制器58上使液压缸55定位，从而控制在上和下加工轧辊52间的用于夹住板状材料54的间隙。一对挤压装置的液压缸55，以及一对控制阀57，一对控制器58和一对位移量传感器62分别装备在辊轧机51的操作端和驱动端。挤压装置的两个控制器58分别装备在操作端和驱动端，以及施加振动装置的控制器61被主控制器63控制，以便材料54可被轧制减小成为需要的厚度，这样形成轧制产品。

在本实施例中，施加振动装置如同上述横向压缩机的实施例一样是独立于挤压装置被提供的，使材料可在高频率下振动。因板状材料的厚度小于它的宽度，所以材料在板材厚度方向上的共振频率很高。然而，由于使用这个实施例的施加振动装置，材料与常规结构相比可以在更接近于共振频率的频率上被振动，因此能使促进塑性形变的作用被加强。所以，增大了挤压量，减少了轧制负载和能量，紧凑了设备的设计和改进了板材厚度的精度等。

在常规结构中，加工辊子的直径需要小以便增加挤压量，因此遇到了加工辊易于在水平方向偏斜的问题，这样降低了(加工)性能。然而，在本实施例的辊轧机中，甚至使用比常规设备的加工辊子直径大的加工辊子也能得到增加的挤压量。这有利于克服由于加工辊子偏斜造成的低下的(加工)质量。

施加振动装置的液压缸59可以装备在辊轧机51的下游侧。除了液压缸59装备在辊轧机51的上游端外，另外一对液压缸也可装备在下游侧。由于这样的结构，上述的类似效果可以获得。

现在参照图24叙述本发明的轧制设备的一个优化实施例。

由连续铸造机10连续生产的厚板102a，经加热/保温器械103处理进入适宜热塑性加工的状态，然后输送到横向压缩机104，在那里厚板102a的宽度减小为比厚板102a宽度小的厚板102b。然后，厚板102b由粗辊轧机105大大减小厚度，然后由精辊轧机106轧制成最终厚度，提供带材102c。

然后，带材102c由冷却器械107冷却，并由直下卷绕机108卷绕成线圈状，然后由切割器109切成预定的长度形成最终产品。横向压缩机104有图3所示一样的结构，并包括用于对材料或厚板施加振动的施加振动装置110，施加振动装置110独立于用于对材料提供主加工力的压给装置，装备在上游侧。

在此实施例中，在横向压缩机104内，通过由施加振动装置施加的振动促进了厚板的塑性形变，使得厚板形变直至厚板的横向中心部分都均匀。因此，狗骨现象不易发生，因轧制带来的宽度回复的鱼尾现象也不易发生，所以轧制产品的精度和质量以及产量都得到提高。

因为横向压缩机104可以达到大的压缩量，所以用于压缩材料至所需宽度所需的时间可以缩短，轧制设备的总生产能力提高了。此外，由于横向压缩机104调节的板材宽度的范围是很宽的，因此更换连续铸造机101的铸锭的频率减小了，设备的工作效率提高。再者，横向压缩机104需要小的能量用于加工材料，因此运行花费可以减少。因为横向压缩机104尺寸小而紧凑，设备的总长度可以减小，安装费用可以降低。

最后，参照图25叙述本发明的轧制设备的另一个优选的实施例。

在此实施例中，生产过程的阶段，即连续铸造阶段，加热/保温阶段，横向压缩阶段，粗轧阶段，精轧阶段，冷却阶段，切割阶段和缠绕阶段，以与图24先前的实施例相同的顺序实行。这个实施例的轧制设备不同于先前的实施例之处在于横向压缩机包括一个轧边机，在轧边机内板材宽度被滚动轧辊调整或减小；施加振动装置151装备在横向压缩机的上游侧；施加振动装置152装备在一对粗轧机105之间。

在此实施例中，在施加振动装置151产生的振动的影响下，促进了材料在轧边机150内的塑性形变，因此图24实施例中所述类似效果可以获得。另外，由于施压振动装置152产生的振动的影响，材料的塑性形变在粗轧机105内被促进，因此由粗轧造成的材料的变形量或挤压量可以增加，精度可以提高。所以，不仅可以减少轧制的负载和能量以及获得紧凑粗轧机的设计，而且也减少了精轧机106的数目。因此，有利地是，生产设备的总长度可以减少，安装费用可以节省。

另外，施加振动装置可以装备在精轧机上。利用这种结构，可以取得更大的效果。

如上所述，由于使用本发明的横向压缩机和辊轧机，可使材料在较高频率上振动，因此可能在接近材料共振频率的极高频率下振动材料，以进一步促使材料的塑性形变，材料形变均匀，直到它的横向中心部分。

这样，由于横向压缩机的压缩能力，以及，辊轧机的挤压能力提高了，所以用于加工所需的力和能量可以很小，并可提高生产能力和减少生产费用。因为加工精度提高了，产品的质量和产量可以改进。

横向压缩机以及辊轧机比常规机器的尺寸小，并且安装生产设备的空间以及安装费用也减小。这样，在本发明中，从技术观点和经济观点可以得到很大效益。

Claims (18)

1.一种横向压缩机，用于通过挤压工具对材料施加压缩力以便降低所述材料的宽度，同时对所述材料施加振动以便强制振动所述材料，横向压缩机包括：

压缩装置，用于产生形成主加工力的所述压缩力；

和施加振动的装置，用于施加所述振动，所述施加振动的装置独立于所述压缩装置之外被装备。

2.一种横向压缩机，用于通过挤压工具对材料施加压缩力以便降低所述材料的宽度，同时对所述材料施加振动以便强制振动所述材料，该横向压缩机包括：

压缩装置，用于产生形成主加工的所述压缩力，所述压缩力的量值本身不足以压缩所述材料成所需宽度；

和施加振动装置，用于施加所述振动，所述施加振动装置独立于所述压缩装置之外被装备。

3.一种横向压缩机，用于对材料施加压缩力以便降低所述材料的宽度，同时对所述材料施加振动以便强制振动所述材料，该横向压缩机包括：

压缩装置，用于产生形成主加工的所述压缩力，以便通过挤压工具对所述材料施加所述压缩力；

和施加振动装置，用于不通过所述挤压工具施加所述振动，所述施加振动装置独立于所述压缩装置之外被提供。

4.一种横向压缩机，用于对材料施加压缩力以便降低所述材料的宽度，同时对所述材料施加振动以便强制振动所述材料，该横向压缩机包括：

压缩装置，用于产生所述压缩力形成主加工以便通过挤压工具对所述材料施加所述压缩力；

和施加振动装置，用于通过所述挤压工具施加所述振动，所述施加振动装置独立于所述压缩装置之外被提供。

5.一种控制横向压缩机的方法，该方法用于对材料施加压缩力以便降低所述材料的宽度，同时对所述材料施加振动以便强制振动所述材料，方法包括的阶段是：

由产生压缩力的压缩装置通过挤压工具对所述材料施加形成主加工力的压缩力；

由独立于所述压缩装置装备的施加振动的装置通过所述挤压工具施加所述振动；和

和依据所述材料尺寸的变化，改变由所述施加振动的装置施加的振动的频率。

6.按照权利要求5的控制横向压缩机的方法，其特征在于，所述施加振动装置施加的振动频率接近于所述材料的共振频率。

7.按照权利要求5的控制横向压缩机的方法，其特征在于，所述的挤压工具各自包括砧座。

8.按照权利要求5的控制横向压缩机的方法，其特征在于，所述的挤压工具各自包括滚动轧辊。

9.按照权利要求5的控制横向压缩机的方法，其特征在于，由所述施加振动的装置施加的振动力的方向与所述材料的横向压缩的方向相同。

10.按照权利要求5控制横向压缩机的方法，其特征在于，由所述施加振动的装置施加的振动力的方向与所述材料的横向压缩方向不同。

11.按照权利要求10的控制横向压缩机的方法，其特征在于，由所述施加振动的装置施加的振动力作用在所述材料的厚度方向上。

12.按照权利要求10的控制横向压缩机的方法，其特征在于，由所述施加振动的装置施加的振动力沿所述材料的行进方向作用。

13.一种横向压缩机，用于通过挤压工具对材料施加压缩力以便降低所述材料的宽度，同时对所述材料施加振动以便强制振动所述材料，横向压缩机包括：

压缩装置，用于产生形成主加工的所述压缩力；

和作为振动施加装置的流体压力单元，用于施加所述的振动，所述流体压力单元是独立于所述压缩装置之外提供的。

14.一种横向压缩机，用于通过挤压工具对所述材料施加压缩力以便降低所述材料的宽度，同时对所述材料施加振动以便强制振动所述材料，横向压缩机包括：

作为压缩装置的第一流体压力单元，用于产生所述压缩力形成主加工力；

和作为振动施加装置的第二流体压力单元，用于施加所述的振动，所述第二流体压力单元是独立于所述第一流体单元之外提供的。

15.按照权利要求14的横向压缩机，其特征在于，用在作为所述压缩装置的所述第一流体单元中的工作流体不同于在用在作为所述施加振动装置的所述第二流体单元之中的工作流体。

16.一种用于轧制材料的辊轧机，该辊轧机通过加工辊对材料施加轧制负载以便降低所述材料的厚度，同时对所述材料振动以便强制振动所述材料，辊轧机包括：

挤压装置，用于产生形成主加工力的所述轧制负载；

和作为振动施加装置的流体压力单元，用于施加所述的振动，所述流体压力单元是独立于所述压缩装置之外提供的。

17.按照权利要求16的辊轧机，其特征在于，所述的振动施加装置不通过所述加工辊施加振动。

18.一种具有一个或一组辊轧机的轧制设备，用于轧制材料通过，加工辊对材料施加轧制负载以便降低所述材料的厚度，该辊轧机至少包括下述之一：

横向压缩机，该机具有用于产生形成主加工力的压缩力的压缩装置和用于对所述材料施加振动的振动施加装置，所述振动施加装置是独立于所述压缩装置之外提供的；

辊轧机，该机具有用于产生形成主加工力的轧制负载的挤压装置，和用于对所述材料施加振动的振动施加装置，所述振动施加装置是独立于所述压缩装置之外提供的。

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