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CN1894054B - 用于优化移动策略作为带宽函数的方法及使用该方法的轧机 - Google Patents

用于优化移动策略作为带宽函数的方法及使用该方法的轧机 Download PDF

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CN1894054B CN2004800379953A CN200480037995A CN1894054B CN 1894054 B CN1894054 B CN 1894054B CN 2004800379953 A CN2004800379953 A CN 2004800379953A CN 200480037995 A CN200480037995 A CN 200480037995A CN 1894054 B CN1894054 B CN 1894054B
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Abstract

一种用于优化移动策略作为带宽函数的方法，它用于在4-/6-辊轧制机座里以带边缘定向的移动工作时，最好地充分利用CVC/CVC+工艺的优点，在4-/6-辊轧制机座中各有一对工作辊和支承辊，并在6辊轧机座中附加有一对中间辊，其中至少工作辊和中间辊与用于轴向移动的装置共同作用，其特征在于根据带宽来设定可移动的工作辊/中间辊的移动位置(VP)，然后使工作辊/中间辊在不同的位置(P)上相对于带边缘进行定位并在不同的带宽范围(B)之内通过阶段线性的隶属函数规定相应轧辊的移动位置(VP)。

Description

用于优化移动策略作为带宽函数的方法及使用该方法的轧机
技术领域
本发明涉及一种用于优化移动策略作为带宽函数的方法，它用于在4-/6-辊轧制机座里带边缘定向的移动工作时，最好地充分利用CVC/CVC+工艺的优点，所述辊轧制机座各包括一对工作辊和支承辊，而在6辊轧制机座里附加有一对中间辊，其中至少工作辊和中间辊与用于轴向移动的装置共同作用，而且其中每个工作辊/中间辊具有一个加长了CVC-移动行程的辊身，在辊身边缘部位里有单侧的反磨区。
背景技术
过去对于冷轧带的关于板厚公差、可达到的最终厚度、带材轮廓、带平面度和表面等等方面的质量要求一直在提高。冷轧板市场上产品的多样性还导致产生了越来越多种多样的有关材料性能和几何尺寸方面的产品系列。由于这种发展，使得在纵列式冷轧机里按照更灵活的设备方案和移动方式的愿望(最佳地匹配于所要轧制的最终产品)变得越来越强烈。
达到所希望的最终厚度以及实现确定的压下量分配(轧制程序设计)，尤其是在高致密品质时很大程度上受到工作辊直径的影响。随着工作辊直径的减小，由于更加有利的压平性能而使所需的轧制力减小。直径的减小无论从转矩的传递、还是考虑到轧辊的弯曲都是有限度的。如果辊颈横截面不够用于传递驱动转矩的话，那么工作辊可以通过摩擦连接被相邻的轧辊驱动。若是一种4辊轧制机座，那么当然必需有重的驱动元件(马达、人字齿轮传动装置、轴)来实现支承辊驱动，这些元件使设备费用变贵。此处合理的是将单个轧制机座(多数是前面的)设计成具有中间辊驱动的6辊轧制机座。
对于带材的平面度来说，除了垂直的弯曲之外，工作辊和中间辊的水平弯曲也起着重要作用。通过工作辊/中间辊从轧制机座中间平面里的水平移动实现了对成套轧辊的支承，这使水平弯曲大大减小。
此外6辊轧制机座在中间辊弯曲时具有一个附加的快速调节构件。与工作辊弯曲相结合，因此6辊轧制机座具有两个作用于辊隙的独立的调节构件。因此在第一轧制机座里保证了使辊隙快速适配于引入的带材断面以避免平面度方面的缺陷。在最后的轧制机座里可以有效地在平面度调节装置里应用两个调节构件。
对于传统的轧制机座结构型式的4-高度和6-高度来说，除了用弯曲系统和固定的轧辊凸度作为影响辊隙的调节构件的基本方案之外，基本上存在有两种另外的机座方案，它们通过工作辊或者中间辊的移动(基于不同的作用原理)而附带地对辊隙施加影响：
·CVC/CVC+-工艺
·带材边缘定向移动的工艺
此处涉及到分开的机座方案，因为需要不同的轧辊几何形状。
在传统的CVC-工艺中，正如它在EP 0 049 798 B1中所描述的那样，可移动的轧辊的辊身长度总是比固定的、不移动的轧辊要长出轴向移动行程。因此可移动的轧辊并不能用其辊身边缘而移动到固定的轧辊辊身之下。因此避免了表面损伤/打标记。工作辊一般在其整个长度上都支承在中间辊或支承辊上。因此使由支承辊所施加的轧制力传递到工作辊的整个长度上。这造成了：在轧件上侧向突出的并因此在轧制过程中并不参与的工作辊端部由于施加在其上面的轧制力而向着轧制件方向弯曲。由工作辊的这种伤害性的弯曲引起了轧辊中间部段的弯曲。这使得带材中心部位轧制太少，而带边缘则轧制强烈。这种效果尤其是在运行中变化的轧制条件时以及在轧制不同宽度的带材时适用。
与之相比，在以带边缘定向地移动的工艺中，如在DE 22 06 912 C3里所公开的那样，在整个成套轧辊里应用了具有相同辊身长度的轧辊。可移动的轧辊在此一侧在辊身边缘部位里作成对应的几何形状，并有一个反磨区，用以减少局部出现的载荷峰值。作用原理基于辊身边缘的以带边缘定向的补充移动，或者到带边缘之前、之上或者甚至一直到带边缘之后。尤其是在6辊轧制机座时，中间辊移动到支承辊之下就引起了对于正的工作辊弯曲的有效性产生有利的影响。当然在这种方法中，轧辊的轴向移动对于在相应的接触接缝里的载荷分布产生不利的作用。随着带宽变小，接触力分布的最大出现的载荷峰值就大大增加。
在专利文献DE 36 24 241 C2中(用于驱动轧机来制造轧制带的方法)使所述两种方法相互结合起来。目的在于：使得工作辊的不利的弯曲在轧制力作用下在整个带宽系列上均匀，并且在缩短移动行程情况下加大轧辊弯曲系统的有效性，而不必中断连续的轧制运行。这个目标通过具有一个加有CVC-磨削的中间辊或者工作辊的以带边缘定向的移动来实现。CVC轧辊的辊身边缘被定位在带边缘部位里。如同在带边缘定向的移动的工艺时那样，成套轧辊由相同辊身长度的轧辊组成。
在所讨论的工艺中，分别是涉及分开的机座方案，因为需要有不同的轧辊几何形状。努力目标是：通过一种具有几何形状相同的成套轧辊的机座方案来实现这种工艺/移动方式。在应用几何形状相同的成套轧辊的情况下，除了中间辊和除了在一种6辊轧制机座里之外，用于实现带边缘定向的移动策略的基本方法已经在DE 100 37 004 A1里作了详细说明。
发明内容
本发明的任务是，将由DE 100 37 004 A1已知的以带边缘定向的移动策略也扩展到工作辊上，从而实现具有几何形状相同的成套轧辊的机座方案。
所提出的任务根据带宽的不同通过设定可移动的工作辊/中间辊的移动位置来解决，每个工作辊也具有一个延长了CVC移动行程的辊身，该辊身在辊身边缘部位中具有单侧的反磨量y(x)，并且以相同的方式如中间辊那样，按照可移动的工作辊和中间辊的移动位置的设定取决于带宽使工作辊在相对于带边缘的不同位置上定位，并在不同的带宽范围之内通过阶段线性的隶属函数规定相应轧辊的移动位置。其中使工作辊/中间辊在相对于带边缘的不同的位置上定位，其中在不同的带宽部位之内通过阶段线性的隶属函数(Ansatzfunktion)规定相应轧辊的移动位置。
根据材料性能的不同可变设定地选择隶属函数的自由参数，以调定相对于带边缘的设定位置。工作辊/中间辊的带边缘定向的移动这样来进行，使这些轧辊相对于中立的移动位置(sZW＝0或者sAW＝0)来说在机座中间对称地在其轴线方向上分别相互移动相同的量。
作为轧制机座方案的基础对于6辊轧制机座或者4辊轧制机座来说应用了CVC/CVC+工艺中的轧辊配置。可移动的中间辊或者工作辊具有一个加长出CVC-移动行程的辊身，它对于中立的移动位置sZW＝0或者sAW＝0来说对称地位于轧机座中间。
具有较长和对称辊身的工作辊/中间辊在以带边缘定向的移动时被采用，辊身或者具有一种圆柱形的、球形的或者叠加的CVC/CVC+磨削区。通过适合地实施一种单侧的反磨区、结合重叠的轧辊磨削区和取决于带宽的对轴向移动位置的优化可以有利地对成套孔辊的变形性能和正的工作辊弯曲(6辊轧机座)的有效性施加影响。辊隙因此可以最佳地被调定。
对于工作辊/中间辊的圆柱形辊身可以附带叠加一个弯曲的轮廓(例如CVC/CVC+-磨削区)。若是一种CVC/CVC+-磨削那就用以下公式来描述该弯曲的轮廓：R(x)＝R0+a1·x+a2·x2......+an·xn。
通过工作辊/中间辊的叠加的、弯曲的轮廓可以使所需的移动行程减少，因为工作辊/中间辊的反磨区的开始明显地被定位于带边缘前面。一方面由于较大的接触长度降低了载荷分布。另一方面由于CVC/CVC+-磨削使载荷分布的最大值随着带宽的减小而越来越移向机座中间。
当工作辊/中间辊轴向移动时反磨区的开始被定位于带边缘之外、之上或者之内，也就是说就在带宽之内。根据带宽和材料性能的不同进行定位，因此可以有利地设定成套轧辊的弹性性能以及正的工作辊弯曲(6辊轧机座)的有效性。
通过工作辊/中间辊的移动位置的优化有利地使辊身部位在成套轧辊之内从力流里退出。由此得出的起负作用的变形被减小了，因为接近了“理想轧制机座”的原理。当然由于接触长度的减小在相应接触接缝里出现的载荷分布提高了。
由CVC/CVC+轧辊的反向移动还得出了按照一种预设调节构件有利地影响带材轮廓的方案。如果选择弯曲的轮廓，使它在最大的负的移动位置上不产生或产生一个最小的隆起，而且在最大的正移动位置上产生一个最大的隆起，因此可以部分地补偿取决于带宽的机座变形。剩余部分通过这随着带宽的减小而越来越增大的正的工作辊弯曲的作用而补偿。
本发明的另外的优点、细节和特征可见以下对于一些附图中简明所示的实施例所作的说明。为了清楚明白起见相同的轧辊采用相同的附图标记。
附图说明
附图所示为：
图1：在工作辊/中间辊的辊身边缘部位里单侧的反磨区；
图2：中间辊具有重叠的CVC/CVC+-磨削的，用于带边缘定向的移动的轧制机座方案；
图3：工作辊具有重叠的CVC/CVC+-磨削的，用于带边缘定向的移动的轧制机座方案；
图4a-4c：中间轧辊反磨区的定位；
图5a-5c：工作辊反磨区的定位；
图6；根据带宽的不同来设定移动位置。
具体实施方式
图1示意表示了在工作辊/中间辊10，11的辊身边缘部位里的一个单侧反磨区d的外观和几何形状布置状况，在DE 100 37 004 A1中已经详细描述了一种单侧的反磨区，正如它在这里被应用的那样，并在一个附图里表示出来。
单侧磨削区d的长度l在工作辊/中间辊10，11的辊身边缘部位里分成两个相互紧挨着的部位a和b。在内部的第一部位a里，在点d0处开始，反磨量y(x)遵循圆方程(l-x)2+y2＝R2，R为轧辊半径。用标出的座标x和y对于部位a来说则得出一个反磨量y(x)为：
部位a：＝(R2-(R-d)2)1/2 y(x)＝R-(R2-(l-x)2)1/2
如果达到了一个取决于外部边界条件(轧制力和由此产生的轧辊变形)所规定的最小必需的直径减小量2d的话，那么反磨量y(x)直线地伸展出去直至辊身边缘，由此对于部位b得出：
部位b：＝l-a
Figure G2004800379953D00052
y(x)＝d＝常量
在部位a和b之间的过渡部分可以作成具有或者没有连续可微分的过渡部分。此外反磨区的这种过渡也可以按照一个以前所求得的表格用由压平所产生的尺寸d进行顺序反馈(sequentielle Rueck-nahme)求出。反磨量y(x)那么例如在过渡区里比半径更平缓，而在端部则陡得很多。由于磨削技术方面的原因向圆柱部分的过渡部分设于a和b之间的一个相应较大的台阶上(大约2d)。
这样来规定由于反磨量y(x)而引起的直径减小量2d，使得在一种6辊轧机座里工作辊10可以自由地弯曲中间辊11的反磨量y(x)，而不必担心在b部位里会有接触。在4辊轧机座里反磨量y(x)只用于局部降低所出现的载荷峰值。
在正常情况下在上部工作辊/中间辊10，11上的单侧的反磨区位于操纵侧BS，而在下部工作辊/中间辊10，11上则位于驱动侧AS，如图2和3所示。如果相反地设置反磨区，在上部工作辊/中间辊10，11上位于驱动侧AS，而在下部工作辊/中间辊10，11上则位于操纵侧BS，那么作用原理并无改变。
在图2中表示了一个6辊轧机座的成套孔辊，包括工作辊10、具有加长辊身的中间辊11和支承辊12。带边缘14对称地布置在机座中间。所示的中间辊11的移动量sZW＝“+”的意思是：它向着驱动侧AS移动了(正的移动意味着：使上部工作辊/中间辊10，11在驱动侧AS方向上移动，而下部工作辊/中间辊10，11在操纵侧BS方向上移动)。
图3表示一个4辊轧机座的成套轧辊，它包括具有加长辊身的工作辊10和支承辊12。这里也已实施了一种正的移动，也就是说工作辊10的移动量sAW＝“+”。
在图4a-4c和5a-5c中再次详细表示了工作辊/中间辊10，11轴向移动一个移动行程m。在图4a和5a所示的移动位置上反磨量y(x)的开始d0定位于带边缘之外(m＝+)，在图4b和5b中定位于带边缘上(m＝0)，而在图4c和5c中则定位于带边缘以内(m＝-)，也就是说已经在带宽以内。
在不同的带宽范围里取决于带宽通过阶段线性的隶属函数来规定移动位置，隶属函数就基于反磨区的开始d0相对于带边缘的不同的位置。可移动的工作辊/中间辊并不如通常那样，如在图4和5中用一个固定的尺寸m所表示那样，定位于带边缘前面，而是取决于带宽定位于相对于带边缘的不同位置上P(α，β，χ，见表1)。在不同的带宽范围B(a，b，c，d，e，见表1)之内通过逐段线性的隶属函数来规定相应轧辊的移动位置VP(w，x，y，z，见表格1)。这样来选择隶属函数的自由参数，从而调定在表1中规定的相对于带边缘的位置P。因此同样也得出轧辊的移动位置VP。取决于材料的性能这些参数可以可变地设定。
图6以一种曲线图的形式表示了在一个6辊轧机座里中间辊的取决于带宽的移动位置的设定的实施例。纵座标为规定的移动位置VP(mm)，横座标为带宽范围B。曲线图用虚线画出了在上部的最大移动位置VP最大和在下部的最小移动位置VP最小，它们平行于横座标。
在该曲线图中对于不同的位置P可以借助于表格1如下取出所得的移动位置VP：
·在中间辊上一个反磨区开始d0处以距离P＝α(mm)在带边缘之外B＝a(mm)，得出移动位置VP为W(mm)。
·在中间辊上一个反磨区开始d0处以距离P＝β(mm)在带边缘之外b＜B＜d，得出一个移动位置VP在x至z之间(mm)。
在中间辊上一个反磨区开始d0处以距离P＝χ(mm)在带边缘以内B＝e(mm)，得出一个移动位置VP为z(mm)。
所述的机座设计方案的主要优点在于：用只是一套几何形状相同的成套轧辊就可以以上面所示方式实现CVC/CVC+-工艺以及以带边缘定向移动的工艺。不再需要不同的轧辊类型。区别就只还在于按照上面所形成的设定所加的轧辊磨削或者反磨。此外还可以使两种工艺相互组合起来并在应用不同的移动策略时对轧制机座的变形特性以及在接触接缝里的载荷分布进行优化(ESS-工艺＝增强的移动策略(Enhaned Shifting Strategies))。
附图标记列表
10    工作辊               m       移动行程
11    中间辊               sAW     工作辊的移动量
12    支承辊               sZW     中间辊的移动量
14    带边缘               x，y    笛卡尔直角座标
a     d的里边的第一部段    AS      驱动侧
      长度                 B       带宽
b     d的外边的第二部段    BS      操纵侧
      长度                 P       10，11相对于带边缘
d     反磨量(相应于直径            的位置
      减小2d)              R       轧辊半径
d0    d的开始              R0      初始轧辊半径
l     d的长度              VP      移动位置

Claims (6)

1.用于优化移动策略作为带宽函数的方法，它用于在4-/6-辊轧制机座里以带边缘定向的移动工作时最好地充分利用CVC/CVC+工艺的优点，所述4-/6-辊轧制机座分别包括一对工作辊(10)和支承辊(12)，并在6辊轧制机座中附带地有一对中间辊(11)，其中至少工作辊(10)和在6辊轧制机座时中间辊(11)与用于轴向移动的装置共同作用，而且其中每个工作辊(10)和中间辊(11)具有一个延长了CVC移动行程的辊身，该辊身在辊身边缘的部位里具有单侧的反磨量y(x)，其特征在于，每个工作辊(10)也具有一个延长了CVC移动行程的辊身，该辊身在辊身边缘部位中具有单侧的反磨量y(x)，并且以相同的方式如中间辊(11)那样，按照可移动的工作辊(10)和中间辊(11)的移动位置(VP)的设定取决于带宽使工作辊(10)在相对于带边缘(14)的不同位置上定位，并在不同的带宽范围(B)之内通过阶段线性的隶属函数规定相应轧辊的移动位置(VP)。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，取决于材料性能地可变设定地选择隶属函数的自由参数，从而调定规定的相对于带边缘(14)的位置(P)。
3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，工作辊(10)和中间辊(11)相对于中立的移动位置(sZW＝0或者sAW＝0)在机座中间对称地在其轴线方向上相互分别地移动相同的量。
4.轧机，它包括CVC结构型式的4-/6-辊轧制机座，在4辊轧制机座中分别有一对工作辊(10)和支承辊(12)，而在6辊轧制机座中此外还分别附加有一对中间辊(11)，其中至少所述工作辊(10)和中间辊(11)与用于轴向移动的装置共同作用，所述轧机用于实施按权利要求1至3中之一或多项所述的方法，其特征在于，轧制机座具有几何形状相同的成套轧辊，其中轧制机座的可移动的工作辊(10)和中间辊(11)各有一个长出轴向CVC-移动行程的和对称的辊身，该辊身与一个弯曲的轧辊轮廓重叠，并具有一个单侧的反磨量(d)。
5.按权利要求4所述的轧机，其特征在于，弯曲的轧辊轮廓用以下方程说明：
R(x)＝R0+a1·x+a2·x2……+an·xn
其中R0为初始辊身的半径。
6.按权利要求5所述的轧机，其特征在于，工作辊(10)和中间辊(11)的单侧反磨区y(x)的长度(l)分成两个相互邻接的部位(a，b)，其中第一部位(a)，以半径(R0)开始，遵循圆方程(1-x)2+y2＝R2，而部位(b)成线性分布，由此对于这些部位来说由于由轧制压平所得出的尺寸而得出以下的反磨量y(x)或者以下的直径减小量2·y(x)：
部位(a)：＝(R2-(R-d)2)1/2
Figure F2004800379953C00021
y(x)＝d＝R-(R2-(l-x)2)1/2，
部位(b)：＝l-a
Figure F2004800379953C00022
y(x)＝d＝常数。
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