专利名称：横向差速轧机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种横向差速轧机。
通常，金属工件通过从轧机中的上辊和下辊之间穿过而受到轧制。
在本领域中都知道，在轧制过程中，如图28所示那样，以不同转速或不同圆周速度转动上辊1和下辊2，将导致反向摩擦剪切力作用在穿过辊缝4的轧件3的上、下表面上；结果，与用同速转动轧辊1、2进行的轧制操作相比，在较低轧制力的情况下获得了相同的轧制压下量，或是在相同的轧制力情况下获得较高的轧制压下量。这被称为圆周差速轧制或差速轧制，这样的轧制技术得到了广泛应用。
在上述的差速轧制中，轧辊1、2的圆周速率差越大或差速比越高，则所需轧制力越小。
在上述的差速轧制中，各自具有轴向等径辊身的所谓“平行辊”被用作工作辊1、2，它们不能控制轧件形状以修正板形缺陷如边浪、中心浪或四分之一浪。这需要提供某些附加措施才能达到对工件3的形状控制。
本发明是在考虑了上述情况后作出的。本发明的目的是提供一种能够横向不同或不均匀分布地对工件施加轧制力的、且能在轧制过程中快速调整分布曲线的横向差速轧机，因此与传统的差速轧机相比，它基本解决了边部减薄和轧件凸度问题。
本发明提供了一种横向差速轧机，它包括一对各自辊身分别具有轴向不同辊径的轧辊，从而辊身直径之和基本不变，各辊左右对称且轧辊转速比可调。
这使辊身直径比在轴向上分布不同或分布不均匀。因而，当驱动轧辊轧制工件时，辊身的圆周速比分布不同或分布不均匀，从而将沿轧辊轴向不同或不均匀分布的轧制力加到工件上。
在轧制过程中，通过改变轧辊的转速比而快速地调整轧辊的轴向轧制力分布曲线。可以通过调整轧制力分布曲线解决边部减薄或轧件凸度问题，从而使工件横向两对边及其附近的轧制力相对提高，工件的横向中心及其附近的轧制力相对降低。
具体地说，通常增大轧制力将增加轧辊的弹性凹变形，这导致辊缝加宽并由此使产品增厚。降低的轧制力将减小轧辊的弹性凹变形，这导致辊缝缩小并由此减小了轧件厚度。于是，当在工件侧边及其附近轧制力相对提高时，减轻了边部减薄现象。当在工件的横向中心处及其附近轧制力相对降低时，减轻了凸度现象。
但是在实际轧制过程中，可能出现各种情况。可能边部减薄现象比凸度现象更严重，也可能凸度现象比边部减薄现象更严重。除了防止凸度或边部减薄，还可能需要控制工件形状。无论在何种情况下都必须考虑整个换辊时间，因为在开始轧制操作一段时间后，轧辊在其轴心部及其附近的直径会发生热膨胀。所以，当然必须根据各种情况和换辊情况来调节轧制力分布曲线。
根据本发明，即使轧辊转速比为1.0(即相同转速)，但由于根据辊径比的不同分布或不均匀分布而进行差速轧制，所以仍然可获得降低轧制力的效果。将轧辊转速比变为不等于1.0的任意值将进一步提高降低轧制力的效果，从而在相同轧制压下量下进行轧制所需的轧制力水平可整体下降。这种提高降低轧制力的效果将增强减少边部减薄或凸度的作用。
根据本发明可以产生不同的轴向辊身直径，从而其中一根轧辊的辊身在轧辊轴向中心处具有最大直径并向着该辊的两端逐渐收缩或减小直径，另一根轧辊的辊身在轧辊轴向中心处具有最小直径并向着该辊的两端逐渐扩大或增大直径。
每根轧辊可以在轧辊轴向中心及其附近具有等辊径的平行辊段，并可以在绝对平行的辊段处受到支承辊的支承。
这可以使轧制操作在轧辊平行辊段处受支承辊支承的情况下进行；因而，可以缩小辊径，以便降低用相同轧制压下量进行轧制操作所需的轧制力水平。
当各轧辊都在其轧辊轴向中心处具有平行辊段时，其中一个轧辊可在从平行段向外到该辊两端的方向上具有增大的直径或扩张的直径，另一个轧辊在从平行段向外到该辊两端的方向上具有减小的直径或收缩的直径。所述向外扩张或收缩的、与辊身的中心平行段相连的辊段在相应辊端处的终段可能是另一个平行辊段。
另外，成对轧辊的轮廓线可以具有小辊缝。在此辊缝下，当施加小轧制力时轧辊彼此不接触，当施加轧制力时轧辊相互接触。
当对轧辊施加调零用的小轧制力时，小辊缝将防止因辊径差而具有圆周速率差的辊段彼此接触，从而防止了因调零引起的任何振动和/或卡辊。
与此相反，当施加大轧制力如额定轧制力时，小辊缝对因辊径差而具有圆周速率差的辊段的影响因施加的大轧制力而可以忽略不计。因此，可以顺利地进行轧制操作。
本发明还提供了一种横向差速轧机，该轧机包括一对轧辊，每个轧辊都有一个具有轴向辊形变化段的辊身，该辊身的直径之和基本不变，各轧辊辊身相对轧辊轴向中心左右对称，至少其中的一个轧辊是其轮廓可在轧制过程中局部变化的形状可变轧辊。
在这种情况下，形状可变轧辊可以是凸度可变轧辊，它可以通过有选择地向该辊内的液压腔输入高压液和从该液压腔中排出高压液而局部地改变辊形。
或者，所述形状可变轧辊是一种带有锥形辊塞的轧辊，这样的轧辊可以通过将锥形辊塞装在轧辊中而局部地改变辊形。
可以在该轧辊的辊形变化段上设置液压腔或锥形辊塞以便局部地改变形状可变轧辊的辊形。
所述辊形变化段是彼此互补的轧辊扩径部和缩径部。
在上述两个轧辊都是形状可变轧辊的情况下，设有一个控制机构以便其中一个辊局部扩径而另一个辊与之相应地缩径。
如上所述，一对各自具有一个带轴向辊形变化段的辊身的轧辊被用于轧制过程，各轧辊辊身相对轧辊轴向中心左右对称，该辊身的直径之和基本不变。这使得轧辊圆周速率在轴向上不同或不均匀，从而可以进行横向差速轧制并施加有助于产生形状控制能力的横向不同的轧制力。
形状控制量可以通过在轧制过程中局部改变一对轧辊中至少一个形状可变式轧辊的辊形来调整。
可以将凸度可变轧辊用作形状可变轧辊，其辊形可以通过有选择地向该辊内的液压腔输入高压液和从该液压腔中排出高压液而局部地改变。
或者，一种带有锥形辊塞的轧辊可被用作形状可变轧辊，其辊形可以通过将锥形辊塞装在轧辊中而局部地改变。
更有效是，可以在轧辊的辊形变化段上设置液压腔或锥形辊塞以便局部地改变形状可变轧辊的辊形。
辊形变化段可以设置成彼此互补的轧辊扩径部和缩径部。
在两个轧辊都是形状可变轧辊的情况下，设有一个控制机构，以便使两个轧辊彼此互补地扩径和缩径。
本发明还提供了一种包括至少三个轧辊在内的横向差速轧机，这些轧辊被成对地组装在一起而形成了多个辊缝，成对的相邻辊各具有一个辊身，所述辊身相对轧辊中心左右对称的辊身，成对轧辊辊身的辊径之和基本不变，成对轧辊的两个辊身分别具有互补的辊形变化段。
在这种情况下，轧件从上游侧顺序地经过由成对轧辊间的辊缝，从而多次接受横向差速轧制。
在单架轧机上完成多道次轧制，这将允许每一轧制道次的横向差速轧制在一定程度上变小。从而，可以降低辊形变化段的形状调节度，以防止例如在辊形变化段之间的分界处的轧件上产生条纹或轧件弯曲等麻烦。
由于多道次轧制，所以即使降低了每一轧制道次的辊形变化段的形状调节度，但与在单架轧机上进行的单道次轧制相比，从整体上获得了较好的横向差速轧制效果，并可轻松实现大压下量的轧制过程。
结合附图来描述本发明的优选实施例。
图1示意地示出了本发明第一实施例；图2是图1所示轧辊的辊身的放大视图；图3是表示图2所示辊身的辊径比分布情况的曲线图；图4是表示图2所示的辊身的轧辊圆周速率比分布情况的视图；图5是表示与图4所示的圆周速率比分布情况有关的速率差分布情况的曲线图；图6是表示与图5所示的速率差有关的轧制力分布情况的曲线图；图7示意地示出了本发明第二实施例；图8是图7所示轧辊辊身的放大视图；图9是表示图8所示辊身的辊径比分布情况的曲线图；图10是表示图8所示的辊身的轧辊圆周速率比分布情况的视图；图11是表示与图10所示的圆周速率比分布情况有关的速率差分布情况的曲线图；图12是表示与图11所示的速率差有关的轧制力分布情况的曲线图；图13示意地示出了本发明第三实施例；图14是表示图13所示辊身的辊径比分布情况的曲线图；图15是表示图13所示的辊身的轧辊圆周速率比分布情况的视图16是表示与图15所示的圆周速率比分布情况有关的速率差分布情况的曲线图；图17是表示与图16所示的速率差有关的轧制力分布情况的曲线图；图18示意地示出了本发明第四实施例；图19示意地示出了本发明第五实施例；图20示意地示出了本发明第六实施例；图21是本发明第七实施例的垂直截面的主视图；图22是表示轧辊轴向位置与轧制力关系的曲线图；图23是本发明第八实施例的垂直截面的主视图；图24是表示本发明第九实施例的侧视图；图25是图24所示实施例的主视图；图26是本发明第十实施例的侧视图；图27是图26所示实施例的主视图；图28是传统差速轧机的侧视图。
图1-6表示本发明的横向差速轧机的第一实施例。如图1所示，用于轧制工件3的一对上辊1和下辊2，其辊端处由机架6内的轧辊轴承座5的可转动地支承。辊1、2各自在其一端(图1的右端)通过万向接轴7和驱动轴8被连接到独立的转动驱动机构9上，从而可以按要求改变辊1、2的转速比。
如图2放大所示，辊1、2的辊身10、11分别包括沿轧辊轴向12具有不同直径的、形状变化的辊段13、14，从而辊身10、11的辊段13、14的辊径和是基本不变的且各辊1、2是左右对称的。具体地说，在此实施例中，辊身10包括向外收缩的辊段16，该辊段在辊的轴向中心15处具有最大直径并向着相应辊端逐渐缩小直径；辊身11包括向外扩大的辊段17，该辊段在辊的轴向中心15处具有最小直径并向着相应辊端逐渐扩大直径。
以下将描述此实施例的操作。
在上述结构的条件下，如图3所示，辊身10、11具有轴向不同或不均匀的辊径比分布。
所述结构中，辊1、2的转动将导致轧辊1、2的辊身10、11的圆周速比在轴向上具有不同的或不均匀的分布。具体地说，如图4所示，当轧辊1、2的转速比(即上辊1的转速与下辊2的转速之比)为1.25、1.0、0.8时，结果分别如A1、B1、C1所示。
另外，设轴向位置上，上、下辊1、2的圆周速率分别为V1、V2，得到下述不同速率X当V1/V2≥1时，X＝V1/V2-1.0 (1)当V1/V2＜1时，X＝V2/V1-1.0 (2)当根据图4所示的圆周速比分布计算速率差X时，在轧辊1、2转速比为1.25、1.0、0.8的情况下，计算结果如图5所示，分别用A2、B2、C2示出。
速率差X分布曲线与轧件3横向上(轧辊1、2轴向)的轧制力的分布曲线密切相关。存在这样的趋势，即当速率差X高时，轧制力减小；当差速X小时，轧制力增加。如图6所示，当轧辊1、2的转速比为1.25、1.0、0.8时，轧件3横向上的轧制力分布曲线分别如A3、B3、C3所示。
所以根据本实施例，当轧件3在轧辊1、2中进行轧制时，施加轧制力，结果沿轧辊1、2轴向12出现不同或不均匀分布的轧制力。另外，在轧制操作中可通过调整轧辊1、2转速比而快速地在轧件3横向上改变轧制力分布曲线。
因而，利用轧辊转速比来调整轧制力分布曲线，从而如图6中A3所示，在轧件3侧边处和附近(即，轧辊1、2端部及其附近)的轧制力相对增高，在轧件3横向中心处及其附近(即，在轧辊1、2轴向辊心处及其附近)的轧制力相对减小降低，这可以减少边部减薄和板凸度的出现。
具体地说，通常在沿轧件3横向施加高轧制力的部位上，轧辊1、2的弹性凹变形增大，由于辊缝4增大，从而轧件3厚度增加。在沿轧件3横向施加低轧制力的部位上，轧辊1、2的弹性凹变形减小，而轧件2厚度因辊缝4变窄而减小。因此，通过相对增大在轧件3边部处及其附近的轧制力而减少边部减薄；通过相对降低在轧件3横向中心处及其附近的轧制力而降低板凸度。
但在实际的轧制过程中可能存在各种情况。有时边部减薄现象比凸度现象严重，有时凸度现象比边部减薄现象严重。除了防止边部减薄或凸度外，还可能需要控制轧件3的形状。无论如何，由于轧辊可能在开轧一段时间后在轴的中心15及其附近部位出现热胀径，所以必须考虑换辊时间。因而，当然必须根据不同情况和换辊情况来修正轧制力分布曲线。图6中A3所示的轧制力分布曲线并不一定是最佳的。
因而，当在轧件3的横向中心和边部之间的轧件中间部位的厚度较薄、轧件的平直度较差且轧件具有板形缺陷时，图6中B3所示的轧制力分布曲线是有效的。当各轧辊1、2因热膨胀而在轧辊中心15及其附近具有较大直径时，图6中C3所示的轧制力分布曲线是有效的。为了修正轧制力分布曲线以不致于削弱减少边部减薄或凸度的效果，改变轧辊转速比对于轧件板形缺陷和轧辊1、2热变形是一项的有意义的措施。
根据本发明，即使将轧辊1、2转速比设为1.0(即，转速相同)，由于根据轧辊辊径比的不同或不均匀分布而出现差速轧制的原因，所以能够获得降低轧制力的效果。将轧辊转速比调到不同于1.0的数值，将进一步加强降低轧制力的效果，从而以同一压下量进行轧制操作所需的轧制力可被整体降低。这种降低轧制力的加强效果将提高边部减薄或减小凸度的作用。
图7-12表示本发明的第二实施例，其中轧辊1、2的辊身10、11在轧辊中心15及其附近具有直径不变或辊形不变的平行辊段18、19，轧辊1、2在所述辊段18、19处分别受到支承辊20、21的支承。如图8中放大所示的那样，特别是在此实施例中，由上辊1的辊身10的平行辊段18向外设置有直径朝相应辊端方向逐渐增大的扩径部22；由下辊2的辊身11的平行辊段19向外设置有直径朝相应辊端方向逐渐减小的缩径部23。
在这种布置结构中，轧制可以在上、下辊1、2平行辊段18、19靠近轧辊中心处及其附近分别被支承辊20、21支承的情况下进行。所以，可以通过缩小各轧辊1、2的尺寸来进一步降低在同一压下量下进行轧制所需的轧制力水平。
在图7中，为了便于理解轧辊1、2辊形，与支承辊20、21直径相比夸大地画出了轧辊1、2直径。实际上可使轧辊1、2尺寸小于从图中所看到的尺寸。
此实施例具有如图9所示的辊径比分布情况。当转动轧辊1、2时，在轧辊1、2的辊身10、11处的圆周速比沿辊轴方向具有不均匀分布。具体地说，如图10所示，在轧辊1、2的转动速比为1.2、1.0、0.8、0.6的情况下，其结果分别由A1、B1、C1、D1示出。
另外，在轧辊1、2的转动速比为1.2、1.0、0.8、0.6的情况下，当根据图10所示的圆周速比分布计算速率差X时，其结果分别如图11中的A2、B2、C2、D2所示。
如图12所示，至于在轧件3横向上的轧制力分布曲线，当轧辊1、2的转动速比为1.2、1.0、0.8、0.6时，其结果分别如A3、B3、C3、D3所示。
图13-17表示本发明的第三实施例，其中，在图7所示的上述实施例中，轧辊1、2的辊端及其附近还设有平行辊段24、25。具体地说，在上辊1辊身10的平行辊段18外侧设置有直径朝相应辊端方向逐渐增大的扩径部22，所述扩径部22在相应辊端及其附近还有一段直径不变的平行辊段24。同样的，在下辊2辊身11的平行辊段19外侧设置有直径朝相应辊端方向逐渐减小的缩径部23，所述缩径部23在相应辊端及其附近还有一段直径不变的平行辊段25。
此实施例具有如图14所示的辊径比分布情况。当驱动轧辊1、2时，在轧辊1、2的辊身10、11处的圆周速比沿辊轴方向表现出不均匀的分布。具体地说，在轧辊1、2的转动速比为1.2、1.0、0.8、0.6的情况下，其结果分别如图15中的A1、B1、C1、D1所示。
另外，在轧辊1、2的转动速比为1.2、1.0、0.8、0.6的情况下，当根据图15所示的圆周速比分布计算速率差X时，其结果分别如图16中的A2、B2、C2、D2所示。
因此，在轧件3横向上的轧制力分布曲线如图17所示。当轧辊1、2的转动速比为1.2、1.0、0.8、0.6时，其结果分别如A3、B3、C3、D3所示。
以上解释了本发明的三个典型的实施例。将成对的轧辊1、2的辊身10、11设计成不同直径以产生辊形变化段13、14，从而辊身10、11的轴向段13、14的辊径之和基本不变，并且各轧辊1、2左右对称，轧辊1、2转速比可调。在这种设计结构中，施加在轧件3上的轧制力沿轧辊轴向具有不同或不均匀分布，在轧制过程中通过调整轧辊1、2转速可方便地控制轧制力分布曲线。因而，可以在轧辊轧制力分布曲线适于减轻边部减薄和凸度的情况下进行轧制操作。另外，将轧辊转速比调整为不同于1.0的数值，这将进一步加强在普通差速轧制中的降低轧制力的效果，从而可以整体降低进行轧制操作所需的轧制力水平。与传统差速轧机相比，这可以显著地减少边部减薄和凸度现象。
图18示出了所述第一实施例变形的本发明的第四实施例。
在此实施例中，成对轧辊1、2具有这样的辊身10、11，即辊身轮廓在辊身10、11的轮廓在辊形变化段13、14之间具有小辊缝26，当施加低轧制力时，轧辊1、2在所述辊缝处不接触，当施加高轧制力时，轧辊1、2接触。
小辊缝26约为或低于几毫米，并处于这样的范围内，即辊身的辊径之和基本不变。
具体地说，图18所示的上辊1辊身10只包括其直径从轧辊中心15向相应辊端逐渐减小的缩径部16。同样的，下辊2辊身11只包括其直径从轧辊中心15向相应辊端逐渐增大的扩径部17。在缩径部16和扩径部17之间形成了从轧辊中心向辊端逐渐扩大的小辊缝16。
当换辊、重装配轧机或调整轧机辊缝时，施加约等于1-10％的额定轧制力的小轧制力，在接触状态下(所谓的“试轧”)，驱动轧辊1、2辊身10、11以调整辊缝4。执行上述措施以抵消轧机和轧辊轴承座5的间隙，这被称为“调零”。在具有沿轧辊轴向以不同圆周速率转动的辊身10、11的本发明中，这样的调零可能在因辊径差而出现不同圆周速率的部位造成轧辊1。2间接触打滑；结果，可能在轧机中出现振动或卡辊。但是，由于在缩径部22和扩径部23之间形成的小辊缝16向辊端逐渐扩大，所以小辊缝16防止了因辊径差而具有圆周速率差的辊身段在施加小轧制力进行调零时彼此接触。这防止了因调零造成的振动或卡辊。
与此相反，当施加大轧制力如额定轧制力时，小辊缝16对因辊径差而具有圆周速率差的辊身段的影响可忽略不计。因此，可以顺利地进行轧制操作。
除了上述不同以外，此实施例具有与第二实施例相同的布置结构并可获得与第二实施例相同的轧制过程和效果。
图19所示为上述第二实施例变型的本发明第五实施例。
在此实施例中，成对轧辊1、2具有这样的辊身10、11，即辊身10、11的轮廓在辊形变化段13、14之间具有小辊缝26，当施加低轧制力时，轧辊1、2在所述辊缝处不接触，当施加高轧制力时，轧辊1、2接触。
小辊缝26约为或低于几毫米，并处于这样的范围内，即辊身的辊径之和基本不变。
具体地说，图19所示上辊1的辊身10在轧辊中心15及其附近具有平行辊段18，并具有其直径向相应辊端逐渐增大的、与辊段18接续的扩径部16。同样的，下辊2辊身11在轧辊中心15及其附近具有平行辊段19，并具有其直径从轧辊中心15向相应辊端逐渐减小的缩径部17。在扩径部16和缩径部17之间形成了从轧辊中心向辊端逐渐扩大的小辊缝16。
当换辊、重装配轧机或调整轧机辊缝时，施加约等于1-10％的额定轧制力的小轧制力，在接触状态下(所谓的“试轧”)，驱动轧辊1、2辊身10、11以调整辊缝4。执行上述措施以抵消轧机和轧辊轴承座5的间隙，这被称为“调零”。在具有沿轧辊轴向以不同圆周速率转动的辊身10、11的本发明中，这样的调零可能在因辊径差而出现不同圆周速率的部位造成轧辊1。2间接触打滑；结果，可能在轧机中出现振动或卡辊。但是，由于在缩径部22和扩径部23之间形成的小辊缝16向辊端逐渐扩大，所以小辊缝16防止了因辊径差而具有圆周速率差的辊身段在施加小轧制力进行调零时彼此接触。这防止了因调零造成的振动或卡辊。
与此相反，当施加大轧制力如额定轧制力时，小辊缝16对因辊径差而具有圆周速率差的辊身段的影响可忽略不计。因此，可以顺利地进行轧制操作。
除了上述不同以外，此实施例具有与第二实施例相同的布置结构并可获得与第二实施例相同的轧制过程和效果。
图20示出了为上述第三实施例变型的本发明第六实施例。
在此实施例中，成对轧辊1、2具有这样的辊身10、11，即辊身轮廓在辊身10、11的轮廓在辊形变化段13、14之间具有小辊缝26，当施加低轧制力时，轧辊1、2在所述辊缝处不接触，当施加高轧制力时，轧辊1、2接触。
小辊缝26约为或低于几毫米，并处于这样的范围内，即辊身的辊径之和基本不变。
具体地说，图20所示上辊1的辊身10在轧辊中心15及其附近具有平行辊段18，并具有其直径从轧辊中心15向相应辊端逐渐增大的、与水平辊段18接续的扩径部22。所述扩径部22在相应辊端处之后接有大辊径平行辊段24。同样的，下辊2辊身11在轧辊中心15及其附近具有直径等于平行辊段18直径的平行辊段19，并具有其直径从轧辊中心15向相应辊端逐渐减小的缩径部23。所述缩径部23在相应辊端处之后接有小辊径平行辊段25。在扩径部22和缩径部23之间形成了从轧辊中心15向辊端逐渐扩大的辊缝26。另外，在大辊径平行辊段24和小辊径平行辊段25之间形成了与小辊缝26连续的且宽度不变的小辊缝27。
当换辊、重装配轧机或调整轧机辊缝时，施加约等于1-10％的额定轧制力的小轧制力，在接触状态下(所谓的“试轧”)，驱动轧辊1、2辊身10、11以调整辊缝4。执行上述措施以抵消轧机和轧辊轴承座5的间隙，这被称为“调零”。在具有沿轧辊轴向以不同圆周速率转动的辊身10、11的本发明中，这样的调零可能在因辊径差而出现不同圆周速率的部位造成轧辊1。2间接触打滑；结果，可能在轧机中出现振动或卡辊。但是，由于在缩径部22和扩径部23之间形成的小辊缝26向辊端逐渐扩大，并且在大辊径平行辊段24和小辊径平行辊段25之间形成了宽度不变的小辊缝27，所以小辊缝26、27防止了因辊径差而具有圆周速率差的辊身段在施加小轧制力进行调零时彼此接触。这防止了因调零造成的振动或卡辊。
与此相反，当施加大轧制力如额定轧制力时，小辊缝26、27对因辊径差而具有圆周速率差的辊身段的影响可忽略不计。因此，可以顺利地进行轧制操作。
除了上述不同以外，此实施例具有与第三实施例相同的布置结构并可获得与第三实施例相同的轧制过程和效果。
图21和22表示本发明的第七实施例。
本实施例实施于图7所示的那类差速轧机中。与图7中相同的部件用同一参考符号标记，在此没有给出对这些部件的详细描述。
此实施例也可应用到图13所示的那类差速轧机中或其它差速轧机中。
此实施例的特点是，一对轧辊1、2中的至少一个轧辊是其辊形在轧制过程中可变化的辊形可变轧辊(在图21中是两个辊；参见部件28、29)。
如图21所示，形状可变的轧辊28、29可以是凸度可变轧辊(所谓的“VC”辊)，它分别包括缩装或冷装在由轴承座5支承的辊轴30、31外周上用作辊身10、11的辊套32、33，以及位于辊轴30、31和辊套32、33之间的环形液压腔34、35。通过有选择地向液压腔34、35输入高压液体和排出高压液来分别调整液压腔34、35的外轮廓。
参考符号36、37代表分别封闭液压腔34、35的封闭件。
具体地说，例如在图21所示的情况中，形状可变轧辊28。29的液压腔34、35开设在象轧辊1、2的扩径部22和缩径部23那样的辊形变化段13、14的位置上。通过有选择地向液压腔34、35输入高压液体和从液压腔中排出高压液，可以产生象扩径部22和缩径部23那样的辊形变化段13、14，或者可以改变辊段13、14的外轮廓。
换句话说，在图中，当液压腔34中未充入高压液时，上辊1的辊套32后接有如实线所示的平行辊段38(或者扩径部或缩径部)。当将高压液输入液压腔34时，辊套32在其端部扩径而产生了如双点划线所示那样的扩径部22。
当液压腔35中未充入高压液时，下辊2的辊套33后接有如实线所示的缩径部39。当将高压液输入液压腔35时，辊套33在其端部扩径而产生了如双点划线所示的平行辊段39(或者扩径部或缩径部)。
形状可变轧辊28、29的液压腔34、35除了可以开设在辊形变化段13、14的位置上外，还可以开设在平行辊段18、19的位置上，以改变平行辊段18、19的外轮廓。在各轧辊1、2具有两个或多个辊形变化段13、14的情况下，形状可变轧辊28、29的液压腔34、35可以开设在其中某些或所有的辊形变化段13、14处。
辊轴30、31分别具有用于将液压腔34、35与辊轴30、31端头连通的输液槽40、41。旋转接头42、43被安装在上述辊轴30、31端头上，并设有换向阀47、48以分别控制高压液从泵44、45经输液槽40、41和旋转接头43、42向液压腔34、35的输入过程，或者高压液从液压腔34、35中经输液槽40、41和旋转接头43、42向集液槽46的输出过程。
一个控制机构53用于根据输入机构49产生的输入信号50控制上述输液和排液过程，开关信号51、53被传送给换向阀47、48以便增大其中一个轧辊(1或2)的液压腔34或35的直径，并减小另一个轧辊(2或1)的液压腔35或34的直径。
在上述布置结构中，当调整对轧件3的形状控制量时，通过启动输入机构49而将输入信号50传给控制机构53，与此输入信号50相应的开关信号51、52从控制机构53中被传送给换向阀47、48以便正确地转换阀。结果，高压液从泵44、45中经输液槽40、41和旋转接头42、43被输入液压腔34、35中，或者高压液从液压腔34、35中经输液槽40、41和旋转接头42、43被排出到集液槽46中，从而增大了其中一个轧辊(1或2)的液压腔34或35(即扩径部22或缩径部23)的直径并同时减小了另一个轧辊(2或1)的液压腔35或34(即缩径部23或扩径部22)的直径。
具体地说，在图21中，当形状可变式轧辊28的上辊1具有如实线所示的平行辊段38，且形状可变式轧辊29的下辊2具有如双点划线所示的平行辊段39时，利用控制机构53发出的开关信号51、52将换向阀47、48分别转向“a”和“c”侧。在上辊1中，高压液从泵44中经旋转接头42和输液槽40被输入液压腔34，从而产生了如双点划线所示的扩径部22。与此同时，在下辊2中，液压腔35中的高压液经旋转接头43和输液槽41被排出，从而产生了如实线所示的缩径部23，结果轧辊1、2具有与图7、8所示相同的形状。当轧辊1、2具有与图7和图8所示相同的形状时，将换向阀47、48调至中间挡以便结束高压液的输入和排出。
在这种条件下的横向差速轧机将在与图7和8所示相同的方式对板形进行控制的情况下加工轧件。
当在轧制过程中想调整对轧件3的形状控制量时，通过操纵输入机构49而将输入信号50传给控制机构53，控制机构53发出的开关信号51和52将换向阀47、48暂时调至“b”和“d”侧。
于是在上辊1中，高压液由液压腔34中经输液槽40和旋转接头42被排出到集液槽46中，如双点划线所示的扩径部22略微缩小。与此同时，在下辊2中，高压液由泵46中经旋转接头43和输液槽41被输入液压腔35中，如实线所示的缩径部23略微胀大。当扩径部22减径到所需程度而缩径部23也扩径到所需程度时，将换向阀47、48调至中间挡以结束高压液的输入和排出。
这样一来，当保持辊身10、11以轧辊中心15为轴左右对称且辊身10、11的直径之和基本不变的状态时，在轧制过程中调整扩径部22和缩径部23的轮廓以改变辊段22、23的速率差进而改变其轧制力，从而调整了对轧件3的形状控制量。
当要通过控制轧辊1、2的转速比来调整对轧件3的形状控制量时，包括中心平行辊段18、19在内的整个轧辊的差速比被改变，于是轧制力被超范围地改变了。所以，需要调整辊缝4，这造成麻烦。但在此实施例中，通常只局部地改变形状可变轧辊28、29的差速比，这有利于控制将轧制力整个降到较低值。所以不需要对辊缝4的调整，并可以方便地改变形状控制量。
在上述布置结构中，即使形状不可调的轧辊被用作轧辊1、2中的一个轧辊，而形状可变轧辊28或29被作用另一个轧辊时，可以获得大致相同的效果。
可以在轧制过程中向除了辊形变化段13、14之外的部位，即位于平行辊段18、19处的形状可变轧辊28、29的液压腔34、35输液，并改变平行辊段18、19的外轮廓，以便方便地调整形状控制量。
在各轧辊1、2包括两个或多个辊形变化段13、14的情况下，可以通过在某些或所有的辊形变化段13、14中设置可变轧辊28、29的液压腔34、35，并改变其形状来调整形状控制量。
在利用形状可变轧辊的传统轧机中，成对轧辊28、29的直径同时增大或减小。如果将此方法用于本发明，则将丧失横向差速轧制的效果。在本发明中，当形状可变轧辊28、29中的一个辊的直径增大时，其中的另一个轧辊的直径必须减小。特别是值得推荐的是利用控制机构53来自动执行上述操作。
当本发明的横向差速轧机被用于所谓的“平整轧制”或“表皮光轧”时更为有效。在平整轧制中，在冷轧后已经进行了退火处理的轧件3上进行压下量约为0.5-4％的冷轧，以便防止带卷开裂或拉伸应力、产生所需的机械性能并改善板形的平坦度以及终加工出具有良好的表面粗糙度的产品。
图22的曲线图更确切地表示出上述情况。在轧辊1、2上的位置被绘成横坐标，轧制力被绘为纵坐标，其中轧辊1、2的转速比在变化。
在此曲线图中，线α表示当上辊1的平行辊段18的转速等于下辊2的平行辊段19的转速时，即当轧辊1、2的转速比等于1.0时，压力的分布情况。线β表示当上辊1的平行辊段18的转速增大到略高于下辊2的平行辊段19的转速时，即当转速比等于1.2时，压力的分布情况。线γ代表当上辊1的平行辊段18的转速减小到略低于下辊2的平行辊段19的转速时，即当转速比等于0.8时，压力的分布情况。
在线α-线γ三条线中，实线代表当在轧辊1、2的扩径部22和缩径部23被设计成预定的标准形状的情况下进行轧制时，轧制力的分布情况。单点划线表示轧制过程中当扩径部22和缩径部23在与标准形状相比分别扩径和减径时的变化。双点化线表示在轧制过程中缩径部23和扩径部22与标准形状相比分别缩径和扩径时的变化。
根据图22，在轧辊1、2转速比等于1.0的线α中，如实线所示，轧制力在转速相同的平行辊段18、19处最高，由于圆周速率差向辊段22、23的两端增大，所以轧制力向扩径部22和缩径部23的两端降低。当上辊1的扩径部22扩径至大于标准形状的形状且下辊2的缩径部23缩径到小于标准形状的形状时，由于在扩径部22和缩径部23之间的圆周速率差与实线所示情况相比有所增加，所以两端的轧制力象单点划线那样降低。与此相反，当上辊1的扩径部22缩径到小于标准形状的形状且下辊2的缩径部23扩径到大于标准形状的形状时，由于在扩径部22和缩径部23之间的圆周速率差与实线所示相比有所降低，所以两端的轧制力象双点划那样增大。所以，通过改变轧辊1、2形状就可以调整形状控制量。
在轧辊1、2转速比等于1.2的线β中，与线α的情况相比，轧制力总体降低。当扩径部22扩径到大于标准形状的形状且缩径部23缩径到小于标准形状的形状时，由于在扩径部22和缩径部23之间的圆周速率差与实线所示相比有所增加，所以两端的轧制力象单点划线那样降低。与此相反，当扩径部22缩径到小于标准形状的形状且缩径部23扩径到大于标准形状的形状时，由于在扩径部22和缩径部23之间的圆周速率差与实线所示相比有所降低，所以两端的轧制力象双点划线那样增加。所以，通过改变轧辊1、2形状就可以调整形状控制量。
此外在轧辊1、2转速比等于0.8的线γ中，如实线所示，轧制力在具有圆周速率差的水平辊段18、19处最低，并且由于朝两端方向的圆周速率差先降到零然后增大，所以轧制力在朝扩径部22和缩径部23的两端方向上先增大后减小。当扩径部22扩径到大于标准形状的形状且缩径部23缩径到小于标准形状的形状时，由于在扩径部22和缩径部23之间的圆周速率差与实线所示相比有所降低，所以两端的轧制力象单点划线那样降低。与此相反，当扩径部22缩径到小于标准形状的形状且缩径部23扩径到大于标准形状的形状时，由于在扩径部22和缩径部23之间的圆周速率差与实线所示相比有所增加，所以两端的轧制力象双点划线那样增加。所以很明显，通过改变轧辊1、2形状就可以调整形状控制量。
图23表示本发明第八实施例，其中形状可变轧辊28、29的设置是这样的，即环状锥形辊塞56、57被分别装在由辊轴30、31和辊套32、33构成的环形的锥形空间54、55内。通过输液槽62-65和换向阀66、66’在辊塞56、57两侧，有选择地向液压腔输入高压液或从液压腔中排出高压液。结果，锥形辊塞56、57被移动，可以通过将辊塞插入锥形空间54、55或从该空间中抽出辊塞来改变轧辊1、2形状。于是，带锥形辊塞的轧辊28、29被用来替代形状可变轧辊28、29。
同样在上述布置结构中，对轧件3的形状控制量可以象上述实施例中那样在轧制过程中通过改变轧辊1、2形状而得到调整。
除了上述不同之外，此实施例具有与上述实施例相同的布置结构并能够产生相同的轧制操作和效果。
图24和25表示本发明第九实施例。
在此实施例中，三个以上的轧辊67-70被组合在一起(在图的垂直方向上，尽管轧辊不仅可以布置在垂直方向内，还可以布置在水平方向、倾斜方向上或以交错方式布置)，从而形成了许多辊缝71-73。
彼此相邻而形成辊缝71-73的成对轧辊67-70，具有相对轧辊中心15左右对称，且其辊径之和基本不变的辊身。在这种情况下，成对辊身中的一个辊身具有类似扩径部或缩径部的辊形变化段74-76，而另一个辊身在与上述那个辊身的扩径部或缩径部相应的部位上具有类似扩径部或缩径部的辊形变化段75-77。
具体地说，例如在图25中，等直径的平行辊段78成型于最下面的轧辊67的辊身中心部，其直径向辊端增大的扩径部作为辊形变化段74成型于辊身两端上。在与轧辊67成对布置的轧辊68的辊身中心部设有直径小于平行辊段78的直径的平行辊段79，其直径向辊端减小的缩径部作为辊形变化段75成型于辊身两端上。按照设计，构成辊形变化段74、75的扩径部和缩径部的直径之和基本上等于平行辊段78、79的直径之和。
在与轧辊68成对布置的轧辊69的辊身中心部设有其直径等于平行辊段79直径的平行辊段80，其直径向辊端增大的扩径部作为辊形变化段76成型于辊身两端上。按照设计，构成辊形变化段76、75的扩径部和缩径部的直径之和基本上等于平行辊段79、80的直径之和。
另外，在与轧辊69成对布置且位于最上方的轧辊70的辊身中心部设有其直径大于平行辊段80直径的平行辊段81，其直径向辊端减小的缩径部作为辊形变化段77成型于辊身两端上。按照设计，构成辊形变化段76、77的扩径部和缩径部的直径之和基本上等于平行辊段80、81的直径之和。
在图中，参考符号82-83代表辊缝71-73之间的张力调节辊。
在此实施例中，轧件3从上游侧顺序经过由轧辊68、67构成的辊缝71、由轧辊68、69构成的辊缝72、由轧辊69、70构成的辊缝73，经多道次完成了横向差速轧制。
如上所述，多道次轧制在单架轧机上完成，这就可以降低每一道次71-73的横向差速效果。结果，可以降低辊形变化段74-77的形状调节度(即可以缩小锥度)。这可以防止轧件3在辊形变化段74-77与平行辊段78-81的分界处生成条纹或弯曲等。
由于增加了辊缝71-73数目，所以即使降低了每一辊缝71-73中的辊形变化段74-77的形状调节度，与在单架轧机上进行的单道次轧制整体相比，依旧获得了较好的横向差速轧制效果，并可以在无任何不合理问题的情况下获得高轧制压下量。
图26和27表示本发明第十实施例。三个轧辊84-86被组装在一起而形成了两个辊缝87、88。
轧辊84-86没有平行辊段，它只包括辊形变化段89-91。
此实施例具有与上述实施例相同的布置结构并产生了相同的轧制操作和相同效果。
本发明的横向差速轧机不局限于上述实施例。从根本上讲，本发明最适合用于减少边部减薄或凸度现象，但不用说本发明可主要被用于达到对轧件形状控制的目的，轧辊可具有任意形状，只要满足了横向差速轧制的要求就行了，除了上述实施例外还可能得到其它组合结构，另外在不脱离本发明的主旨和范围的情况下可以对本发明进行修改或变化。
根据上述横向差速轧机，可以获得以下最佳效果(1)施加到轧件3上的轧制力在轧辊轴向上不均匀分布，可以在轧制过程中通过改变轧辊的转速比简单地调整分布曲线，因而可以产生适于防止边部减薄和凸度的轧制力分布曲线。另外，通过将轧辊转速比调到不等于1.0的值而加强了降低普通差速轧制中轧制力的效果，从而整体降低了轧制操作所需的轧制力水平。与传统差速轧机相比，可以彻底地消除边部减薄和凸度现象。
(2)可以在不用控制轧辊转速比和调整辊缝的情况下改变对轧件的形状控制量。
(3)可以在不对轧件造成条纹、弯曲等缺陷的情况下完成轧制操作，并可以达到获得大轧制压下量的最佳效果。
权利要求
1.一种包括一对轧辊在内的横向差速轧机，所述轧辊各具有其直径沿轧辊轴向不同的辊身，所述辊身的直径之和基本不变，各轧辊左右对称且轧辊的转速比是可以调整的。
2.如权利要求1所述的轧机，其特征在于，所述成对轧辊中的一个辊的形成如下，即该辊身在轧辊轴向中心处具有最大直径，其辊径从辊中心开始向辊两端逐渐减小，另一个辊的辊身在轧辊轴向中心处具有最小直径，其辊径从辊中心开始向辊两端逐渐增大。
3.如权利要求1所述的轧机，其特征在于，在轧辊辊身的中心及其附近的部分被制成辊径不变的平行辊段，为每个轧辊设置一个支承辊以便在所述平行辊段处支撑该轧辊。
4.如权利要求3所述的轧机，其特征在于，该轧机还包括与所述成对轧辊中的一个轧辊的辊身的平行辊段接续的，且其直径分别向相应辊端逐渐增大的扩径部，和与另一个轧辊的辊身的平行辊段接续的，且其直径分别向相应辊端逐渐减小的缩径部。
5.如权利要求3所述的轧机，其特征在于，所述扩径部和缩径部都在相应辊端处后接有另一个直径不变的平行辊段。
6.如权利要求1-5中任何一项权利要求所述的轧机，其特征在于，在该成对轧辊的辊身的具有直径差的辊段之间形成了小辊缝，所以，当施加低轧制力时，具有直径差的辊段不接触，当施加轧制力时，所述辊段接触。
7.一种包括一对轧辊在内的横向差速轧机，每个轧辊都具有一个具有轴向辊形变化段的辊身，该辊身的直径之和基本不变，各轧辊的辊身相对轧辊轴向中心左右对称，至少其中的一个轧辊是轮廓可在轧制过程中局部变化的形状可变轧辊。
8.如权利要求7所述的轧机，其特征在于，所述形状可变轧辊是凸度可变轧辊，它可以通过有选择地向该辊内的液压腔输入高压液和从该液压腔中排出高压液而局部地改变辊形。
9.如权利要求7所述的轧机，其特征在于，所述形状可变轧辊是一种带有锥形辊塞的轧辊，这样的轧辊可以通过装入轧辊中的锥形辊塞的移动而局部地改变辊形。
10.如权利要求8或9所述的轧机，其特征在于，所述用于局部地改变形状可变轧辊的辊形的液压腔或锥形辊塞布置在该轧辊的辊形变化段上。
11.如权利要求7-10中任何一项权利要求所述的轧机，其特征在于，所述辊形变化段是彼此互补的扩径部和缩径部。
12.如权利要求7-11中任何一项权利要求所述的轧机，其特征在于，该轧机还包括一个控制机构，在上述两个轧辊都是形状可变轧辊的情况下，该控制机构用于控制其中一个辊的直径局部增大而使另一个辊的对应辊段的直径与之相应地减小。
13.一种包括三个以上轧辊在内的横向差速轧机，这些轧辊被组装在一起而形成了许多辊缝，各辊的辊身相对轧辊中心左右对称，相邻的成对轧辊的辊身的辊径之和基本不变，在成对辊身中的一个辊身上形成一个辊形变化段，而该成对辊身的另一个辊身上形成与上述辊形变化段匹配的辊形变化段。
全文摘要
一对轧辊中的每个轧辊都具有一个在轧辊轴向上直径不同的辊身,所述辊身的直径之和基本不变,且各辊左右对称。轧辊本身具有控制轧件形状的能力。
文档编号B21B27/05GK1180592SQ9712067
公开日1998年5月6日 申请日期1997年9月11日 优先权日1996年9月11日
发明者三上昌夫, 口诚宽, 新谷定彦, 岩崎孝行, 西井崇 申请人:石川岛播磨重工业株式会社