专利名称：用于热控制轧机中的轧辊辊型的装置及方法
技术领域：
本发明涉及用于热控制在轧机中的轧辊辊型的方法和装置。
金属带材的轧制设备通常包括一架或几架各具有至少两个工作辊且装有用于控制要在所述工作辊之间轧制的带材的通过的装置的轧机机架。
通常，每个轧机机架包括两个彼此分开并通过横梁相连的支承立柱，在所述横梁之间，安装有一组轴线平行的叠置辊，所述辊被安置在大致垂直于产品送进方向的同一夹紧平面上。
可以制造出不同类型的轧机，通常，在轧机中，要轧制的产品在描绘出轧制平面的两个工作辊之间通过；这些工作辊的直径与它们要承受的负荷相比最好减小，而且所述工作辊分别压在至少两个支承辊上，在所述支承辊之间施加轧制力。
因此，所谓的“四辊轧机”包括四个叠置的辊子，它们分别是两个工作辊和分别与工作辊相关联的直径更大的支承辊。
在“六辊”型轧机中，在每个工作辊与相应支承辊之间设置一中间辊。
我们还知道了包括更多或更少辊子的其它类型的轧机，并且这些类型的轧机已经投入到生产当中。
辊沿大致平行并指向母面的支撑线相互叠置，所述母面的外轮廓(通常为矩形)取决于所加负荷和辊的阻力。通常，通过设置在机座和上支承辊的轴端部之间的螺杆或致动器来施加夹紧力，而下支承辊通过其端部直接压在机座上。
在两个支承辊的两端之间施加夹紧力。由于长度不定的轧制产品没有占据工作辊的整个辊身，所以每个辊可能会在所加力的作用下弯曲，因而，在工作辊的之间的带材送进空间的厚度会产生变化，这是因为带材边缘会因此而比中心部位薄。这些厚度缺陷也导致了成品带材的平直度缺陷，尤其是在冷轧以及厚度小的情况下。
长期以来，人们都在尝试着在轧制产品的整个外形范围内修正这些厚度缺陷，并且人们为此采用了各种措施。例如，有人提出通过机加工成特殊外形而使辊表面具有凸度从而补偿由轧制引起的轧辊变形。还有人建议，通过在对辊轴两端施加受约束的挠曲变形负荷的同时使工作辊(通常比较细)具有凸度来进行连续可变的修正。
近年来，有人提出了通过赋予至少一个支承辊以可调整的外形而在轧辊的宽度范围内分散轧制力。这样的辊包括一个可转动地安装在一个固定轴上的可变形辊套，夹紧力施加在该固定轴上并且所述辊套通过一组致动器安置在该轴上，所述致动器的位置和/或压力分别可以通过一个调整系统并根据在轧机机架下游所测的带材平直度来调节，而如此确定的厚度缺陷通过把轧制力分散在带材的整个宽度范围内而得到补偿。
这些厚度缺陷主要是由因所加负荷而压扁的轧辊引起的，所述致动器作用于支承母面的外形上以便修正总的变形情况，但是不允许在一个给定部位局部地修正轧辊的横截面形状。
还有人提出了通过局部热膨胀而改变直径以在整个宽度范围内补偿被压扁的轧辊或至少补偿不规则的扁平度的方案。
实际上，轧制通常因在工作辊之间进行轧制的带材的摩擦而产生了大量的热并且因此需要冷却工作辊，就此而言，使至少一个辊(通常是工作辊)与一个具有热交换液并且包括许多个沿平行于辊轴的方向间隔设置的喷液部件的喷淋斜台相联，这些喷液部件分别配备有一个喷嘴，而喷出的射流冲着转向斜台的辊的一个表面，对于每个喷液部件来说，通过一个分别由一个调节系统控制的阀来决定喷嘴的流速。
这种热效应必须被局限在轧辊和覆盖通过的带材的部位上，这也是为什么流速的调整系统决定喷液部件的阀在斜台的有限部分上开启而在斜台的其它部分上关闭的原因，其中所述斜台的有限部分决定着在对应于轧制带材宽度的轧辊冷却区上的液体喷射。
各喷嘴通常设有一个狭缝，它能够产生一个集中于一横向截断轧辊轴线的中间平面上的扁平射流，以便形成一个宽度小且延伸超过轧辊的部分高度的扁长冲击表面。
因此，冷却区由一系列冲击面构成，它们大致相互平行并彼此间隔了一段略微大于每个表面的宽度的距离。
最好，其上设置冲击面的长轴的扁平射流的中心平面相对轧辊轴线是倾斜的，从而冲击力在射流中心的任一侧上向左右分散开，同时它覆盖了一段略微突出于相邻射流中心上、下的宽度，而且在冲击表面之间没有产生相互干扰。
另外，喷射到每个冲击表面上的流体射流在单位时间内的平均流速是可以单独地通过流速调整系统来调节的。因此，可以在冷却区的全长上精确地控制轧辊的每个截断区的任何横截面形状的变化，以便修正轧制力的分布，从而消除下游所测的平直度缺陷。
这样的系统已被证明尤其是对轧制薄带和超薄带是有效的。它们最初是被用于轧制有色金属且尤其是铝，这是因为这样的金属因厚度小并且具有金属延展性而具有小的热惰性。但是，近年来。有人想到了把这种热控制方法用于轧制黑色金属。
通过这些新措施，轧制带材的平直度质量可以得到提高。但是，由于这种改进，原先未予以考虑的其余缺陷明显地出现在轧制带材的边缘上，尤其是最薄带材的边缘上。
本发明克服了这个缺点并且同时改善了目前用于控制轧机轧辊且能够获得尽可能好的平直度质量的装置。
在这个方面，本发明采用了传统类型的热控制装置，其中使轧机的至少一个轧辊与至少一个带流体的喷流斜台相联，以便在轧辊的整个冷却区上控制每个截断区的喷流效果。
根据本发明，使冲击面的中心轴线之间的距离根据射流在冷却区的长度范围内的冲击面位置而改变，从而所述区域包括一个其中冲击面的中心轴线间隔一段基本上不变的间距的中心区，在该中心区的任一侧上，两个过渡区至少延伸到带材的两边且其冲击面的中心轴线之间的距离相对中心区的间距缩短。
根据本发明的一个特别有利的实施例，喷流斜台包括一个对应于冷却区的中心区的具有固定间距的中心部，其中使每股射流沿垂直于轧辊轴线的喷流轴线喷射，和具有缩短间距的两个侧部，其中使射流的轴线相对轧辊轴线的取向变化，从而它们可以在轧辊中心区的任一侧上分别向着两个过渡区会聚，由此使得会聚喷嘴的数目是这样的，即在考虑到其在斜台上的分布的情况下，斜台的每个侧部覆盖了一段比辊的对应过渡区更大的长度。
射流的指向轧辊中心区的中心平面最好相对轧辊轴线倾斜同一个非零角度，而且使分别指向两个过渡区的射流的中心平面的倾斜角逐渐增大，而对应的冲击面从中心区分布开。
因此，本发明适用于一种已知形式的热控制装置，它包括至少一个由许多个间隔开的喷流件构成的喷流斜台，其中喷流件被供以热交换流体并分别配备一个与用于调节各喷流件所喷出的流体流速的独立调节装置相联的阀。
根据本发明，由于待轧产品的宽度可以在一个最小宽度和一个最大宽度之间变化，所以喷流斜台包括至少三组喷流件，即分别是一个在一段不超过产品最小宽度的长度上覆盖冷却区的中心部的中央喷流件组，其中喷流件具有固定方向，从而对应冲击面的轴线在该冷却区的中心部内以一个固定间距间隔开，和两个分布在中央喷流件组的两侧上以便总共覆盖一段至少等于产品最大宽度的侧向喷流件组，其中喷流件可转动地安装在斜台上，每个侧向喷流件组与一个用于调节至少一组转动喷流件的方位的机构相联，以便缩小在轧辊冷却区的每一端上的过渡区中冲击面的轴线之间的距离。
根据一个优选实施例，由于待轧带材集中在轧机的纵向对称平面上，所以每个侧向喷流件组从内到外地包括一个第一段和一个第二段，在所述第一设中，射流的轴线垂直于轧辊轴线并且在这样一段长度上覆盖了轧辊冷却区的第一侧部，即由第一侧部增大的冷却区中心部的总长小于带材宽度，在所述第二段中，射流的轴线相对轧辊轴线内倾并且在这样一段长度上覆盖了冷却区的第二侧部，即冷却区的总长至少等于带材宽度，一个侧向喷流件组的每个第二段在冷却区的一端覆盖了一个对应于带材一边的过渡区，在所述过渡区内，冲击面的中心轴线彼此间隔一段小于分别在冷却区的中心部和第一侧部内的冲击表面间距的距离。
根据一个特别有利的实施例，用于调节射流方位的调节机构包括两个用于分别在每个侧向喷流件组上控制一组喷流件的转动的机构，而每个控制机构可以沿斜台移动并且与一个用于调节其相对带材宽度的位置的机构以及一个用于有选择地使该控制机构与构成每个侧向喷流件组的第二段的一组喷流件相接合以便在冷却区的每一端上覆盖一个过渡区的机构相联。
通常，每个喷流件包括一个拥有一个配有一个射流形成喷嘴的出口端和一个通过一连接件与供流管相连的入口端的管状体，所述连接件在导管的内侧与管状体的入口端之间形成了一个交汇槽，在所述交汇槽上设置了一个单独与调整装置相连的阀。
根据本发明，在斜台的每个侧向喷流件组中，每个喷流件包括一个绕至少一个垂直于轧辊轴线的轴线可转动地安装在连接件上的管状体。
为了调节射流的方位，每个侧向喷流件组与一个用于有选择地控制一组喷流件的转动的机构相连，它包括一个配备有彼此间隔开的指的游标，它沿一平行于斜台的进给导管的轴线滑动安装在一个支座上，所述机构还包括一个用于控制游标在其支座上的滑动以便沿斜台调节游标的位置的机构和一个用于控制游标绕其轴线分别在两个相反方向上、即在斜台的一组喷流件的管状体之间的游标指插入的方向和脱离的方向上转动的机构。
根据一个优选实施例，使游标的指间隔开一段略微小于相邻两个喷流件的管状体轴线之间距离的固定距离，由此一来，游标的指在游标滑动时先后压靠在该管状体上，以便决定射流相对轧辊轴线的倾斜角的逐渐变化。
但是，本发明还覆盖了其它的属于从属权利要求的主题并且将出现在以下对特殊实施例的说明中的有利特征，为了示范的目的而给出了所述实施例并且在附图中画出了这个
图1以俯视图示意地表示分别为两个工作辊配备了喷射装置的四辊轧机的辊组。
图2是辊组的示意主视图。
图3是整个喷射斜台的平面示意图。
图4示意地表示在轧辊冷却区的端部射流的冲击面的分布情况。
图5是喷流件的轴向截面图。
图6是喷射斜台端部的纵向截面的示意图。
图7、8、9分别是沿图6的AA、BB、CC线的横截面图。
图10以沿图7的DD线的纵向截面图，示出了整个喷射斜台。
图11是沿图8的EE线的纵向截面图。
图12示意地表示不同的调整可行方案。
图1、2分别以横截面图和主视图示意地表示整个四辊轧机，它包括四个叠置的轧辊，即两个工作辊1、1’和两个支承辊10、10’，这组辊子安装在机架11内，所述机架装有用于对一个支承辊10的轴端施加夹紧力的装置12，而另一个支承辊10’压在斜楔上。因此，可以沿一个位于工作辊1、1’之间的水平运行平面P1轧制产品M。通常，产品M以轧机的垂直对称平面P2对中。
要轧制的产品M由其两边13a、13b分开一定宽度L的金属带构成，所述带宽可与待轧制产品的类型有关地在最大宽度L1和最小宽度L0之间变化，通常，产品的宽度L小于工作辊的长度，工作辊的支承母线14只有一小段被压在产品上。结果，如上所述，由轧辊之间的夹紧装置12施加的轧制力决定了轧辊的挠曲，而这种轧辊挠曲改变了轧制力沿支承母线14的分布，带材的两个边缘13a、13b通常比中心部受压更大。
这造成可以在影响轧辊辊型的同时得到补偿的平直度缺陷。
如上所述，特别是用于修正在一个方向上或另一个方向上对工作辊的辊端施加挠曲力或者影响由一个绕一固定轴转动的可变形辊套构成的支承辊的外轮廓的平直度缺陷的机械装置，对于我们而言是已知的。
这些装置能够明显地改善轧制带材的平直度质量。但是，在带材的两边仍留有残余缺陷，显然，即使是很薄的带材，这些残余缺陷也会因出现在每个带边上的轧制力分布的突然中断而出现。因为离开边缘的工作辊没有压在产品上。
可是，通过使工作辊具有凸度或在利用带可变形辊套的工作辊的同时来修正轧制力的分布的机械式平直度修正装置不允许针对这种不连续性局部地调整工作辊的辊型，这是因为轧辊的变形必须是逐渐的。
另外，在超薄带的情况下，工作辊在带材范围之外相互接合，这限制了修正的可能性。
如我们已经发现的，还可以通过将流体喷入截断区中而利用热来控制轧辊辊型。但是，所用装置迄今为止尚不能为此以足够高的精度调整各边缘处的轧辊辊型。
实际上，喷流件必须具有取决于喷流速度以及机械部件的空间要求的最小尺寸，并且不可能将这些空间要求减小到一定的临界值以下。
另外，所用部件的最小化与其可靠性是不能同时得到的。而且，由于出现在高速运行的带材上和平直度缺陷必须得到修正，所以与调节件相联的并且能够控制喷流的平均流速的阀只能在几秒钟时间内被交替地启动开关。此外，长期如几个月地连续开动轧机工作在目前是很寻常的事情，而且在正常工作中的停顿过短，以致不能调整或更换出故障的部件。
这就是为什么本发明不是寻求尽可能地降低喷流件的空间要求而是相反地使用具有所需尺寸的喷流件来确保其可靠性的原因，并且为了改善热控制的精度，简单地使射流的方位在斜台的两端改变，以便在带材的每个侧边上缩短在一个宽度可调节的过渡区内的冲击表面的中心轴线之间的距离。
实际上，这个过渡区可以宽30毫米-40毫米，而且射流的冲击面的轴线之间的距离可以一直缩短到例如是在中心区内等于喷流件的最小空间要求的间距的一半。
在图1所示的四辊轧机的例子中，采用了两个喷射装置2、2’，它们分别设置在欲轧制带材M的运行平面P1的任一侧上并且分别包括至少一个用于把热交换流体喷射到对应工作辊1、1’的侧面4上的斜台3、3’。
总的来说，每个喷射斜台3、3’由许多并排布置的喷流件A构成。这些喷流件彼此以等距离分开地设置在一个形成一刚性梁的支座20上，所述刚性梁的端部由轧机11的立柱支承并且它在工作辊的全长上平行于工作辊1的轴线地延伸。
每个冷却装置2、2’按照已知的方式还可以包括第二喷流斜台21、21’。这个第二喷流斜台在带材M上方并在于带材与下工作辊1’之间所形成的带材下方的空间内指向上支承辊10。
这样的布局不需要是对称的，因为流体可以通过重力分散开以确保润滑所有的轧辊。
每个喷流件A由一个通过连接件26被固定在支座20、20’上的管状体5构成，在所述支座上安装了用于主喷流斜台3、3’的供流管22和用于次喷流斜台21、21’的供流管23。
喷流件A的每个连接件26通过一个连接管道24与供流管23相通，一个单独受到控制的电磁阀25安装在连接管道上，以便调节喷流件A的供流速度。在其相反端上，管状体5被一个喷嘴52封住，所述喷嘴配备有一道狭槽，以便形成一道集中在轴线50上且其中心平面P3与轧辊轴线x’x横交的扁平细射流J。
如图1所示，两个喷流装置2、2’的支座20、20’是如此取向的，即由每个斜台3、3’形成的射流的轴线50位于基本上穿过对应工作辊1、1’的轴线的平面内。
因此，每道喷流J撞击转向斜台3的轧辊表面4，所述表面位于一个大致成弯曲矩形的长椭圆形表面S的后面，其长轴垂直于轴线x’x并且相对于两个相邻射流轴线之间的距离具有一个小宽度，从而在冲击面之间没有相互干扰。因此，可以通过截断区域局部地调整冷却效果。
所有这些布置结构都是传统的并且不需要更具体的说明。
本发明不同于常用喷流装置之处在于，喷流斜台3如图3所示意地表示的那样由三组喷流件构成，它们分别是由被牢固固定在支座20上的喷流件A构成的中央喷流件组31，以及两个分别由被可转动地安装在支座20上且其方位可以相对轧辊1的喷淋面进行调节的可转向喷流件A’构成的侧向喷流件组32a、32b。
如上所述，每个喷流件A、A’必须显示出足够的尺寸以确保可靠的工作。因此，连接件26沿斜台3彼此间隔开一段不变的距离(a)，这段距离等于喷流件的最小空间要求。
构成斜台3的中央喷流件组31的固定喷流件A的数量是根据间距(a)决定的，以便覆盖与带材的最小宽度L0一样大小的范围。射流的轴线50垂直于轧辊1的轴线x’x，从而使射流J的冲击面以相同的距离间隔开。
每个侧向喷流件组32a、32b的可转向喷流件A’彼此间隔相同的距离(a)并且其数目是根据斜台的剩余长度(L1-L0)/2而决定的，以便覆盖带材的最大宽度L1。
但是，如上所述，必须根据轧辊的有效部位来限制冷却区4的长度。为此，通过一个用于根据带材的有效宽度L来决定阀开启的喷流件的数目的流速调整装置来分头控制与每个喷流件A、A’相联的电磁阀25。
通常，斜台的长度，即分别设置在该斜台两端的喷嘴的轴线之间的距离基本上等于产品的最大宽度L1。当产品的宽度L小于最大宽度时，需要在斜台3的每一端设置一定数量的对应于未被带材盖住的轧辊1的部分且其阀因此而被关闭的喷流件。
图2例如示意地表示具有最大宽度L1的轧机。可以看到，如果产品的宽度为L，则喷流件的阀只在覆盖与产品一样的轧辊长度L的斜台的中心部上打开，而在一段为(L1-L)/2的长度上即在两端关闭。
在一般的布置结构中，流体被有规律地分布在工作辊1的冷却区上，这个冷却区分布在一段基本上等于产品的两边13a、13b之间的距离L的范围内，而轧辊1的其余部分没有受到冷却。
相反地，在本发明中，在图2中用阴影线表示的冷却区4被分成几部分。
在位于对称平面P2任一侧的宽度L’上延伸的带材中心部16内，可以象过去那样通过以有规律的间隔在工作辊1对应表面的中心区上喷射射流来实施轧制力分布的热控制。相反地，在中心区的任一侧上，射流的冲击面的间距更紧密，以便产生两个分别对应于带材的边缘区15a、15b的过渡区，在这两个区域中，更精确地保证了热控制以便修正可能出现的残余缺陷。
为此，如上所述，喷流斜台3包括三组喷流件，它们分别是一个中央喷流件组31和两个侧向喷流件组32a、32b。在图3中示意地示出了这样的装置。
位于轧机对称平面P2的中心的中央喷流件组31由固定的喷流件A构成，喷流件的轴线50相互平行并且垂直于轧辊的轴线x’x。
相反地，每个侧向喷流件组32a、32b由可转向的喷流件A’构成，它们以下面将详述的方式可绕枢轴转动地安装在支座20上，其方位可以用游标6确定。所述游标平行于轧辊轴线x’x地沿斜台3移动并且可以进入每个侧向喷流件组32的一些喷流件42中。
在图3所示的例子中，要轧制的带材具有一段接近带材的最大宽度L1的长度L。因此，在下文中将对其进行详述的游标6a、6b位于斜台3的两端上以使分别设置在斜台3的两端并且分别例如包括六个喷流件的两组喷流件向着带材内侧会聚，即向着对称平面P2会聚。
因此，每个侧向喷流件组32包括两段，即第一段33和第二段34。
在所述中央喷流件组31的每一端上与其相邻的第一段33内，喷流件A’1垂直于轧辊轴线x’x。在超过笫一段33一直伸到其阀打开的斜台3的有效部分端部的第二段34内，由游标6控制方向的喷流件A’2向着带材内部会聚。
如此形成的斜台3的每个部分决定了轧辊喷淋面4的对应部位的喷淋情况，所述轧辊喷淋面因而包括一个受斜台3的中央喷流件组31喷流的中心部41以及分别延伸于中心部41的两侧上且受到侧向喷流件组32的第一段33喷流的第一侧部43和受到第二段34喷流的第二侧部44。
在中心部41和第一侧部43a、43b内，射流的冲击面有规律地相互间隔一段等于喷流件的固定间距的距离(a)。相反地，分别设置在冷却区4两端的第二侧部44a、44b形成了过渡区，冲击面在所述过渡区内靠得更紧密，这使得人们能够更精确地控制喷流的热效应，以补偿在下游在带材两边上看到的可能有的残余缺陷。
由于射流在两端都向内侧会聚，所以斜台3的总长度必须略微大于冷却区4的总长度。
如果要轧制的带材具有远小于最大宽度L1的长度，则流速调整装置决定了在斜台每端上构成其阀是关闭的侧向喷流件组32a、32b的第三段的一定数量的喷流件是关闭的。在这样的情况下，使游标6a、6b移向内侧，以便分别在其阀是打开的斜台3的有效部分的每一端上作用于一组喷流件上，这组喷流件的射流在轧辊冷却面4的每一端上向着该冷却面的过渡区44收缩。
考虑到射流的会聚，其阀开启的斜台部分必须覆盖一段比轧辊冷却区4更长的长度，而轧辊冷却区本身最好略微大于产品的实际宽度(L)。因此，每个过渡区44a、44b向外延长而超过了带材的边缘13a、13b，从而更好地避免了轧制力分布的不连续性，同时在过渡区内控制支承母面的形状，由此完全覆盖了带材的边缘。
图5以轴向截面图表示可绕枢轴转动型喷流件A’，它与通常一样包括一个管状体5，该管状体形成了一个以轴线50为中心的喷流槽并且具有一个通过连接件26与支座20(图5中未示出)相连的入口端51以及一个配有喷嘴52的出口端的管状体5，所述喷嘴具有一道狭缝以便形成扁平的射流。
在斜台的中央喷流件组31中，管状体5被牢固地固定在连接件26上。相反地，在侧向喷流件组32中，管状体5的入口端51由一个位于一由两部分构成且形成连接件26的外壳中的球形部51构成，以便形成一具有简单装配公差的铰接头。通过一个环形接头28确保了紧固程度，所述环形接头位于外壳26的两个部分之间。所述外壳被制成具有两个平行于工作辊的轴线x’x的平面，在所述平面上安装了两个平板53，它们设置在管状体5的底座上，因此，所述管状体可以只绕一个垂直于这两个平面53的轴线转动，从而管状体5的轴线50在一个平面上移动。如上所述，支座20是如此取向的，即该平面基本上经过工作辊1的轴线x’x。
外壳26在管状体5的侧面上具有一个只在一侧开口以便在该侧使管状体5克服由弹簧加载的推杆54的作用而转向的凹入部27，所述推扞没有任何外应力地在相反方向上把管状体5压在外壳26的如图5所示的位置上，其中管状体的轴线50垂直于轧辊轴线x’x。
喷嘴52安装在一个不能相对管状体5平移但可以绕管状体轴线50转动的前端55上。
喷嘴52最好通过一个配有螺母的夹紧凸缘52’被安装并固定在前端55上。因此，可以调节射流的中心平面P3相对轧辊1的轴线x’x的倾斜角度(k)。
在斜台3的中心段31内，喷嘴52被调节成使冲击面S是平行的。
当射流的轴线50垂直于工作辊的轴线x’x时，这同样适用于侧向喷流件组32。
但是，根据本发明的另一个有利特征，每个可转向的喷流件A’配备有一个用于根据射流轴线50的方位变化(i)来改变射流的中心平面的倾斜角(k)的机构。以下将具体地说明这样的机构。
图10、11分别以主视图和俯视图表示带有喷流件的转向控制装置的整个喷流斜台。
在斜台的每一端上设置了一个游标6，它根本不会转动地滑动安装在一个杆61上，同时它在斜台3的喷流件A’的下方经过。游标6装有许多个有规律地间隔开并突出以便在一组喷流件A’2的管状体5之间延伸的指62。因此，在对应于图3的图10所示例子中，每个游标6装有六个指62。它们分别分布在喷流件A’2的管状体5上，以便在游标6沿杆61滑动时侧压在该喷流件上。
通过一个安装在一个螺杆71上的并且不能转动以便在由液压发动机72沿一个方向或另一个方向驱动螺杆71时随游标6纵向移动的螺母7来控制这种滑动。
游标6的指62相互间隔一段不变距离(a’)，这段距离略微小于喷流件A的轴线50之间的距离(a)。因此，如图10所示，当游标6沿杆61滑动时，游标的六个指62先后压在六个喷流件A’2的对应管状体5上。所述喷流件因此开始先后转动，因而，喷流件5的轴线50相对工作辊轴线x’x的倾斜角(i)从内向外地减小，如图3所示。
如图10所示，这种布局相对轧机的对称平面P2是对称的，而该装置包括两个游标6a、6b，通过两个带有反向螺纹的螺杆71a、71b来控制它们的反向移动，所述螺杆通过一个延长部73相连。一个采用中间角度的液压发动机72控制着螺杆在其中一个方向上的转动。
因此，在游标6a、6b沿相反方向移动的同时，可以分别使它们处于相对平面P2对称的两组喷流件A’2上并且分别构成斜台3的两个侧向喷流件组32a、32b的第二段34a、34b。
因而，每个游标6a、6b靠近一组喷流件A’2，其喷射在轧辊冷却区的每一端上向着过渡区44a、44b收缩。
利用液压发动机72，可以沿一个方向或另一个方向控制螺杆71a、71b的转动，以便将游标6a、6b放置在所需高度。随后，每个游标可以在分别对应于每个侧向喷流件组32a、32b的两端的两个极限位置之间移动，其中一个极限位置是图10中实线所示的外部位置，另一个极限位置是虚线所示的内部位置。
为此，每个游标6的指62在喷流件的管状体5之间可移开地切入。
因此，如图6、9所示，每个游标6a、6b与一个气压致动机构63相连，该气压致动机构的杆装有一个齿条64，一个楔在游标6的导杆61端部上的齿轮65与所述齿条啮合。
如图7所示，游标6由一个可沿杆61轴向滑动地安装但楔死而与杆一起转动的套管构成。因此，受小齿轮65和齿条64控制的杆61的转动决定了游标6的转动以及指62在一个方向上插入对应喷流件的管状体5之间并在另一个方向上，在如图7中的虚线所示的位置62’上脱离。在位置62’上，指位于喷流件下方并因此没有阻碍游标6的滑动。此外，螺母7配有一突出的驱动件73，它插入游标6的一个圆形槽66中，由此能够使游标绕其轴线转动。
因此，根据带材宽度，可以首先把游标调节到指的脱离位置上以便选择构成斜台的第二侧部的喷流件组，随后把游标调节到插入位置上以便改变喷嘴的方位。
为此，用于驱动游标的液压发动机72配备有一个通过脉冲发生器操作的双速控制器，以便一方面使游标6a、6b快速移动以选择要转向的喷流件组并且细微调节游标的位置，而另一方面决定冲击面间距相对要弥补的边缘缺陷的最佳缩短量。
图4示意地表示在工作辊的冷却面上的射流冲击面S。
如上所述，每个喷流件5的轴线50基本上与工作辊1的轴线x’x是一致的，而且喷嘴52形成了一道扁平得细射流，这股射流集中在横切轴线x’x的中心平面P3内。喷嘴52被调节成冲击面S的中心平面P3是平行的并且相对轧辊轴线x’x倾斜相同的角度(k)。因此，尽管冲击面的宽度较小，但冷却效果不仅作用在对应于所述射流的区域的整个宽度(a)上，而且作用于两个相邻区域的局部上，而重叠部分(r)例如可以等于间距(a)的一半。因此，由于统一控制每个阀25的关闭或打开，所以冷却效果分散在轧辊1的喷淋面4的整个范围内。
在冷却区的第一侧部43a内，喷流件的轴线50彼比间隔相同的距离(a)，并且射流的中心平面P3是平行的且相对轧辊1的轴线x’x倾斜相同的角度(k)。相反地，在过渡区44内，喷流件被定位成能够把射流轴线之间的距离缩短到例如可以等于在中心部41和第一侧部43内的固定间距(a)的一半的程度。
如上所述，使射流中心平面的倾斜面(k)根据其轴线50相对轧辊轴线x’x的方位变化而变化是有利的。
为此，安装喷嘴52的前端55配备有一个其上装有一根扭簧57的刮板56，扭簧的另一端在管状体的入口端处插入管状体的一个孔中。如果没有任何外力，刮板56被弹簧57顶在一个固定在连接件26上的柱销58上，因此，中心平面P3对应于喷嘴的调节地倾斜一个角度(k)。
因此，当游标6转动而使指62插入管状体5之间时，每个指压在刮板56上并且克服弹簧57的作用力地抬起刮板，同时使装有喷嘴52的前端55转动。射流J的中心平面P3绕喷嘴的轴线50转动。
因此，在间距较小的两个过渡区内，可以增大射流相对轧辊轴线的倾斜角以避免比在中心区内靠得更近的相邻冲击面之间发生相互干扰。
另外，使指62的长度根据其在游标上的位置来变化是非常有利的。
实际上，射流中心平面P3的倾斜角(k)的变化取决于对应指62的长度。在从内到外地逐渐增大指的长度的同时，可以由此确定射流从侧部43到区域44的端部地逐渐变直。因此，如图4所示，在两个相邻冲击面之间的重叠部分(r1)以和其间距(a1)一样的方式缩短并且保持在大约是所述间距的一半。另外，逐渐改变倾斜角(k)能够在表面收缩的那一侧避免冲击面S之间的任何干扰。
例如，图12以三张连续的视图表示游标6相对于决定射流逐渐倾斜以及冲击面变紧密的开始位置的逐渐位移。
图12a表示游标6的位置，所有指62从这个位置开始与构成斜台的可转向段34的喷流件接触。因此，射流轴线50的倾斜角(i)逐渐从第一喷嘴5a向着该段34的最后喷嘴5b速增，在游标的这个位置上，所述喷嘴仍然垂直于轧辊轴线。
因此，该组第一喷嘴5a的射流中心离游标6的开始位置有一段距离(c1)，在这个开始位置上，同样的射流垂直于轧辊轴线并且过渡区44a延伸过一个宽度(d1)而接近了段33的第一喷嘴5c的轴线。在该位置上，段34的最后喷嘴5b还没有开始转动，因而其轴线离喷嘴5c的轴线有一段例如为50毫米的距离。
图12b表示一个中间位置，图12c表示射流轴线有规律地间隔半个间距(a/2)如25毫米的最后位置。
可以看到，过渡区略微向内移动，而间距(c2)增大了，同时，其宽度(d2)相对初始宽度(d1)略微缩短。
由此一来，游标位置的调节一方面能够改变射流的间距和倾斜角度，另一方面，能够略微修正过渡区的宽度以及射流相对于带材边缘的相对位置。
因而，除了调节射流的平均流速外，还设置了另一个用于对应于带材一个边缘的轧辊部位的分段控制的冷却机构。
此外，如上所述，逐渐拉近射流轴线伴随着其中心平面逐渐变直，这能够确保流体在冷却面4的整个高度上有规则的分布。
因此，可以很精确地调节射流的热效果以便修正在带材两边上看到的残留缺陷。
显然，本发明不局限于上述实施例，可以不超出由权利要求书所限定的范围也对本发明进行修改。
尤其是，描述喷嘴的转向控制结构只是为了示范目的，在这里，显然可以采用其它装置来获得相同结果。
另外，如果目前所用的喷嘴通常约对应于50毫米的间距，则显然这个间距取决于可获得的材料以及装上这种喷流装置的的轧机的性能。
如上所述，每个喷嘴通常配备有一道要形成有大致成矩形的截面的扁平射流的狭缝，但是也可以采用几个孔，它们成扇形地分散开并且使其射流重叠以便在辊上形成宽度小的长椭圆形冲击面。
此外，为了提高对轧制带材边缘的喷流的控制效率，在每个边缘上添加一个额外的喷流件8是有利的，所述喷流件可以沿平行于用以控制游标6的移动的螺杆71的支架81移动。
与此有关地，如图8所示，安放在带材一侧上的每个附加的喷流件8安装在一个用于被做成可足以让第一螺杆71通过的游标80上。
通过一个设置在游标80内的通道给每个喷嘴8供应流体，而且如图11所示，一条供流管83通过一铰接管接头与所述通道相连。该导管83以气密的方式被安装成能够在一个固定管84内滑动，所述固定管延伸于对称平面P2的任一侧上并且与一个中心供流源85相连。
每个附加喷嘴8形成了一股扁平射流J’，它最好垂直地取向并且可以在螺杆81的作用下移动，以便根据要修正的缺陷精确定位。
如图11所示，支架81由两个带反向螺距且通过一延长部相连并分别插入在各游标80a、80b上的螺纹孔内的螺杆构成。控制螺杆81的转动的液压发动机82决定了在与游标80a、80b相反的方向上移动相同的位移并由此能够调节喷嘴8a、8b的射流J’相对带材两边的位置，而对应导管83a、83b可以在中心管84的两端内滑动。
一个脉冲发生器能够控制游标80a、80b在相反方向上的移动，从而精确地调节喷嘴8a、8b相对于带材两边的位置。
利用中心供流源85，可以以不同于斜台3的喷嘴A的温度给喷嘴8供应流体，顺便说一句，热交换流体可以是具有不同性质的流体。
因此，本发明看起来提供了一些热控制装置，可以组合它们的效果以便获得尽可能最佳的平直度质量。
应该注意的是，本发明不仅适用于新设备，而且能够改善老设备的性能，确切地说，喷流斜台和有关的机构构成了甚至能够容易地安装在现有轧机中的结构紧凑的装置。
在权利要求书中加在技术特征后的参考标记只是为了帮助理解所述技术特征，而决不是要限制其范围。
权利要求
1．一种用于热控制轧机中的轧辊辊型的方法，所述轧机包括在至少两个具有平行轴线的轧辊(1,1’)之间控制要轧制产品(M)的运行的运行控制机构，所述产品由一个其两边(13)间隔一定宽度(L)的带材构成，其中至少一个轧辊(1)与至少一个用于喷射热交换流体的斜台(3)相连，所述斜台包括许多个沿平行于轧辊(1)的轴线(x’x)的方向彼此间隔开的喷流件(A)，并且每个喷流件配备有一个喷嘴(52)，该喷嘴用于喷射一股集中在一个大致穿过轧辊(1)的轴线(x’x)的喷流轴线(50)上并且在转向斜台的轧辊(1)的一个表面(4)上形成一个长椭圆形冲击面(S)的射流(J)，所述长椭圆形冲击面(S)的长轴位于一个与轧辊(1)的轴线(x’x)横交的中心平面(P3)内，每个喷流件(A)配备有一个阀(25)，该阀由一个用于轧辊(1)的喷流的流速调整装置通过在斜台(3)的一部分范围内开启阀并由此确定流体在轧辊(1)的一个冷却区(4)上的喷射和阀(25)在斜台(3)的其余部分上的关闭而进行操作，而所述冷却区(4)被一组冲击面(S)覆盖住，所述冲击面的中心轴线彼此间隔一定距离(a)，所述调整装置分别控制着被喷射到各冲击面(S)上的射流的单位时间内的平均流速，其特征在于，使冲击面(S)的中心轴线之间的距离(a)根据在冷却区(4)的长度范围内的冲击面的位置而改变，从而所述区域包括一个其中的冲击面间隔一段基本上不变的间距(a)的中心区(41,43)和在中心区的两侧上至少延伸到带材(M)的两边(13)且其中的冲击面(S)的中心轴线之间的距离相对于中心区(41,43)的固定间距(a)而缩短的两个过渡区(44)。
2．如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，每股扁平射流(J)集中在一个相对于轧辊(1)的轴线(x’x)倾斜一个非90°直角(k)的中心平面(P3)上，从而对应的冲击面(S)在轧辊上横向分布并且在一个经过喷流轴线(50)且垂直于轧辊轴线(x’x)的横向平面(P4)的任一侧上相对于喷流轴线(50)对称地扩张。
3．如权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，在对应于冷却区(4)的中心区(41,43)的喷流斜台(3)的一个中心部(31，33)内，每股射流(5)沿垂直于轧辊轴线(x’x)的喷流轴线(50)喷射，而在斜台(3)的位于中心部的任一侧上的两个侧部(34)内，使每股射流的轴线(50)相对于轧辊轴线(x’x)的取向改变，从而斜台(3)的两侧部(34)的一定个数的喷嘴(A’2)的射流可以分别向着轧辊(1)的两个过渡区(44)会聚，由此会聚的喷嘴(A’2)的数目是这样的，即在考虑到其在斜台(3)上的分布的情况下，斜台(3)的每个侧部(34)覆盖了一段比轧辊(1)的对应过渡区(44)更大的长度。
4．如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，射流的指向轧辊(1)的中心区(41,43)的中心平面相对于轧辊轴线(x’x)倾斜同一个非零的角度(k)，而且使分别指向两个过渡区(44)的射流的中心平面的倾斜角增大。
5．如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，在每个过渡区(44)内，针对中心区(41,43)限定射流(J)的轴线(50)的倾斜角(i)相对于轧辊(1)的轴线(x’x)的递减及其中心平面(P3)的倾斜角(k)相对于轧辊(1)的轴线(x’x)的递增，并且射流同时向外扩张。
6．一种用于热控制轧机中的轧辊辊型的装置，所述轧机包括至少两个轴线平行的轧辊(1,1’)以及用于在所述轧辊之间控制要轧制产品的位移的机构，所述产品由一个其两边(13)间隔一定宽度(L)的带材(M)构成。其中至少一个轧机的轧辊(1)与一个热控制装置(2)相联，所述热控制装置包括至少一个喷流斜台(3)，它由许多个分散在轧辊(1)的全长上的间隔开的喷流件(A)构成。喷流件与轧辊轴线(x’x)平行并且与一个热交换流体供应环路(22)相连，每个喷流件(A)配备有一个阀(25)并包括一个喷嘴(52)，此喷嘴用于形成一股集中在一个大致与轧辊(1)的轴线(x’x)一致的喷流轴线(50)上并在转向斜台的轧辊的一个面(4)上形成一个长椭圆形冲击面(S)的射流(J)，长椭圆形冲击面的长轴位于射流的一个与轧辊轴线(x’x)横交的中心平面(P3)内，所述斜台(3)与一个流速调节装置相联，通过每个喷流件(A)的阀(25)的单独控制来进行喷流，从而一方面决定了在斜台(3)的一部分上开启阀(25)，以便在轧辊的一个冷却区(5)上喷射流体并且同时在斜台(3)的其余部分上关闭阀(25)，另一方面，单独调节被喷射到每个冲击面(S)上的射流(5)的单位时间内的平均流速，其特征在于，待轧产品的宽度(L)可以在一个最小宽度(L0)和一个最大宽度(L1)之间变化，喷流斜台(3)包括至少三组喷流件，即分别是一个在一段不超过产品(M)的最小宽度(L0)的长度上覆盖冷却区(4)的中心部(43)的中央喷流件组(31)，其中的喷流件(A)具有固定方向，从而对应冲击面(S)的轴线(50)在冷却区(4)的所述中心部(41)内间隔一个固定间距(a)，和两个分布在中央喷流件组(31)的两侧上以便总共覆盖一段至少等于产品的最大宽度(L1)的侧向喷流件组(33a,32b)，其中喷流件(A’)转动安装在斜台(3)上，每个侧向喷流件组(32)与一个用于调节至少一组转动喷流件的取向的机构(6,7)相联，以便缩短在轧辊冷却区每一端上的冲击面轴线之间的距离。
7．如权利要求6所述的热控制装置，其特征在于，当轧机和要轧制带材相对于纵向平面(P2)对称时，喷流件(A’)的每个侧向喷流件组(32a,32b)从内至外地包括其中射流的轴线垂直于轧辊(1)的轴线(x’x)并且覆盖了轧辊冷却区(4)的第一侧部(43,43b)这样一段长度的第一段(33a,33b)，即随着第一侧部(34a,34b)增大的冷却区(4)的中心部(41)的总长(L’)小于带材的宽度(L)，以及第二段(34a,34b)，其中射流的轴线(50)相对于轧辊轴线(x’x)内倾并且在这样一段长度上覆盖了冷却区(4)的第二侧部(44a,44b)，即冷却区(4)的总长至少等于带材的宽度(L)，一个侧向喷流件组(32)的每个第二段(34)在冷却区(4)的一端覆盖了一个对应于带材(M)的一边(13)的过渡区(44)，在所述过渡区内，冲击面(S)的中心轴线彼此间隔一段小于分别在冷却区(4)的中心部(41)和第一侧部(43a、43b)内的所述表面(S)的间距(a)的距离。
8．如权利要求7所述的装置，其特征在于，用于调节射流取向的机构包括两个用于控制分别在斜台(3)的每一侧向喷流件组(32a,32h)上的一组喷流件(34a,34b)的转动的机构(6a,6b)，而每个控制机构(6)可以沿所述斜台移动并且与一个用于根据带材(M)的宽度(L)来调节其位置的机构(7)、一个用于有选择地使所述控制机构(6)与构成每个侧向喷流件组(32)的第二段(34)的一组喷流件相接合以便在冷却区(4)的每一端上覆盖一个过渡区(44)的机构(64,65)相关联。
9．如权利要求6-8之一所述的装置，其中喷流斜台(3)包括一个与一个流体供应系统相连的并与许多间隔开的喷流件(A)相连的导管(22)，其特征在于，喷流件(A)被此间隔一段取决于对每个喷流件宽度的间距要求的最小距离，所述最小距离决定了位于在冷却区(4)的中心部(41)和第一侧部(43)内的冲击面(S)的中心轴线(50)之间的固定间距(a)。
10．如权利要求9所述的装置，其中每个喷流件(A)包括一个管状体(5)，它具有一个配有一个用于形成射流(J)的喷嘴的出口端和一个通过一个连接件(26)与供流管(22)相连的入口端，所述连接件在导管(22)与管状体(5)的入口端之间形成了一个交汇槽(24)，在所述管状体上设置了一个单独与调整装置相连的阀(25)，其特征在于，斜台的一个侧向喷流件组(32)的每个喷流件(A)包括一个绕至少一个垂直于轧辊(1)的轴线(x’x)的轴线(y’y)转动地安装在连接件(26)上的管状体(5)，所述管状体与一个用于控制管状体(5)绕该转轴的转动的控制装置(6,7)相联。
11．如权利要求10所述的装置，其特征在于，每个喷流件(A)的连接件(26)包括一个形成一个其内部圆形表面以垂直于轧辊轴线(x’x)的轴线(y’y)为中心的空腔的外壳(26)，喷流件(A)的管状体(5)配备有一其形状与空腔的形状匹配并且装配公差单一地容放在该空腔中的圆形区域(51)。
12．如权利要求11所述的装置，其特征在于，管状体(5)可转动地安装在外壳(26)的空腔中并且包括至少一个平行于轧辊(1)的轴线(x’x)的且靠在外壳(26)的一个对应平面上的导向平面(53)，以便能够使管状体(5)绕一个垂直于该平面(53)的轴线(y’y)转动。
13．如权利要求9-12之一所述的装置，其特征在于，每个喷流件包括一个用于调整射流(J)的中心平面(P3)相对于轧辊(1)的轴线(x’x)的倾斜角的机构(56)。
14．如权利要求13所述的装置，其特征在于，每个喷流件的喷嘴(52)可绕射流(J)的轴线(50)转动地安装在管状体(5)上，喷流件与用于控制喷嘴(52)绕射流轴线(50)的转动的机构相联，以便调整其中心平面(P3)相对于轧辊轴线(x’x)的倾斜角(k)的变化。
15．如权利要求9-14之一所述的装置，其特征在于，喷流件(A’)的每个侧向喷流件组(32)与一个用于有选择地控制一组喷流件(34)的转动的机构相联。
16．如权利要求15所述的装置，其特征在于，用于有选择地控制取向的机构包括一个配备有彼此间隔开的指(62)的游标(6)，它沿斜台(3)延伸并可滑动地安装在一个支座(61)上，所述机构还包括一个用于控制游标(6)在其支座(61)上的滑动以便沿斜台(7)调节游标(6)的位置的机构和一个用于分别控制游标(6)绕其轴线在两个相反方向上即沿在斜台(3)的一个喷流件(A’)的组(34)的管状体(5)之间的游标(6)的指(62)的插入方向和脱离方向的转动的机构(64,65)。
17．如权利要求16所述的装置，其特征在于，它包括一个用于快速控制游标(6)沿其支座(61)的滑动以便根据带材(M)的宽度(L)选择要转动的喷流件(A’)的组(34)的机构以及一个用于缓慢控制游标(6)的滑动以便细调由该组喷流件(34)喷出的射流的取向的机构。
18．如权利要求16或17所述的装置，其特征在于，游标的指(62)彼此间隔一段略微小于相邻两个喷流件的管状体(5)的轴线之间的距离(a)的固定距离(a’)，由此，游标的指(62)在游标(6)滑动时一个接一个地压在该管状体(5)上，以便确定射流轴线相对于轧辊(1)的轴线(x’x)的倾斜角(i)的逐渐变化。
19．如权利要求16-18之一所述的装置，其特正在于，每个可转向的喷流件(A’)包括一个可绕射流(J)的轴线(50)转动地安装在管状体(5)上的喷嘴(52)以及由喷流件(A’)的取向控制游标(6)启动的且用于使喷嘴(52)转动的机构(56)。
20．如权利要求19所述的装置，其特征在于，游标(6)配备有易于通过游标(6)绕轴线的转动而插入一组喷流件的管状体(5)之间的指(62)，每个喷流件的喷嘴(52)的转动机构由一个和喷嘴(52)一起转动且游标(6)的对应指(62)在所述游标转动以便插入指时压在其上的刮板(56)构成，而所述插入动作决定了喷嘴(52)绕射流轴线(50)的转动。
21．如权利要求20所述的装置，其特征在于，设置在游标(6)上的指(62)的长度从内向外地增大，从而导致射流(J)的倾斜角(k)逐步增大，同时转向轧辊冷却区(4)的端部。
22．如权利要求6-21之一所述的装置，其特征在于，它包括用于分别把流体射流喷射到带材(M)的每一边(13a、13b)上的附加机构(8)，它们分别由一个滑动安装在一个支座上的喷流件(8)构成，所述喷流件平行于轧辊(1)的轴线(x’x)并且与一个用于根据带材(M)的有效宽度(L)来控制喷流件(8)的位移的机构(80)相联。以便相对于带材边缘(13)调节对应冲击面的位置。
23．如权利要求22所述的装置，其特征在于，它包括用于给附加喷流件(8)供应流体的独立装置(84,85)。
24．如权利要求22所述的装置，其特征在于，它包括两个滑动安装在同一个支架(81)上的附加喷流件(8a、8b)以及用于控制这两个部件(8a、8b)在所述支架(81)上沿相反方向移动相等位移的机构(82)。
25．如权利要求22所述的装置，其特征在于，每个附加的喷流件(8a、8b)安装在一个游标(80a,80b)上，所述游标配备有一个螺纹孔，一个被发动机(82)带动转动的螺杆(81)插入所述螺纹孔内，所述螺杆包括两个配备有构成相等间距且在游标(80a,80b)的相反方向上的反向螺纹的部分。
全文摘要
本发明涉及一种通过在轧辊(1)的冷却区(4)上喷射一系列分别形成一个长椭圆形冲击面(S)的射流(J)来热控制轧机的轧辊辊型的方法。根据本发明,使冲击面(S)的中心轴线之间的距离(a)根据冲击面在冷却区(4)的长度范围内的位置而改变,从而所述区域包括—个其冲击面间隔一段基本上不变的间距的中心区(41,43)、在中心区的任一侧上至少延伸到带材(M)的两边(13)的且冲击面(S)的中心轴线之间的距离相对中心区(41,43)的固定间距(a)缩短的两个过渡区(44)。
文档编号B21B27/10GK1308998SQ01116238
公开日2001年8月22日 申请日期2001年1月10日 优先权日2000年1月10日
发明者安德烈·拉韦内特, 泰里·马拉德 申请人:韦克莱奇姆公司