二十辊轧机最外层支承辊凸度的综合调节方法及装置

摘要

本发明属于压力加工领域。其要点是：凸度调节齿条3与双扇形齿轮片2、4啮合，双扇形齿轮片2、4分别与单扇形齿轮片1、5啮合，这些齿轮片都用铆钉6分别固定于最外层支承辊A、B、C、D的凸度调节偏心环—外偏心环7上，同时公开了最外层四个支承辊的凸度调节偏心位置各自都存在的最佳调节区域。本发明可以大大提高二十辊轧机控制板厚、板形的能力及辊系的使用寿命和带材的轧制精度。

说明书

本发明属于压力加工技术领域。

二十辊轧机主要用于轧制不锈钢、电工钢等特殊合金。由于工作辊辊径小、辊身长，要得到良好的板形是比较困难的。由于板形不好再加之高张力轧制，在轧制中断带的情况时有发生。因此，如何能获得良好的板形是二十辊轧机的一个重要的研究课题。

在现有技术中，二十辊轧机(见图3)其板形、板厚控制手段有：二端带锥度的第一中间辊的轴向移动，最外层支承辊的径向调节——凸度调节和工作辊的辊形等。其中第一中间辊的锥度和工作辊辊形在轧制过程中是固定不变的，因此在实际轧制过程中的控制手段即为第一中间辊的轴向移动和最外层支承辊的凸度调节。如果将带材的凸度分解为基本分量(即厚度变化的总规律)和高次分量(即厚度的局部急剧变化)，那么二十辊轧机的最外层支承辊的凸度调节就是控制带材凸度的基本分量，而第一中间辊的轴向调节就是要控制带材凸度的高次分量。这是因为，第一中间辊与带材间只隔一个小直径的工作辊，因此  第一中间辊的位置及形状稍有变化就可直接引起辊缝形状的变化；而最外层支承辊与带材间相隔三层轧辊，既使支承辊轴线的形状有剧烈的变化，但传到辊缝处也将是一个平滑的变化形式。因此最外层支承辊的凸度调节只能用来控制带材凸度的基本分量。

现在的二十辊轧机最外层支承辊的凸度调节有两种形式。一种是调节B、C支承辊的轴线形状；另一是调节A、D支承辊的轴线形状。本发明人曾对现有的二十辊轧机进行过测试，结果发现在带材头几个道次的轧制中，也就是当轧制压力比较小时，调节最外层支承辊的轴线形状——凸度对控制带材的凸度有明显的效果；但在最后几个道次的轧制中，也就是当轧制压力很大时，目前所采用的凸度调节方法及凸度调节量对控制带材的凸度作用甚小。这是因为当轧制压力很大时，轧辊之间以及工作辊与带钢之间的弹性压扁变形很大，用只调节B、C(或A、D)支承辊的凸度只能补偿或不足以补偿上述的压扁变形，故无法达到控制带钢凸度的目的。欲抵消轧辊的弹性压扁变形，乃至得到厚度均匀、板形良好的带钢，就必须加大支承辊的凸度调节量，换句话说每个道次支承辊的凸度调节量应该是不同的，并且随着轧制压力的增大而增加。然而，随着支承辊凸度调节量的增大，将加大支承辊轴承以及各轧辊的磨损，从而导致辊系使用寿命的降低。在现在的实际生产中都规定了两相邻调节点凸度调节量差值的极限，不得不以牺牲产品的精度来达到提高轧辊及轴承的使用寿命之目的。

本发明的目的在于用最外层支承辊较小的凸度调节量达到目前只调节A、D辊或只调节B、C辊时采用较大凸度调节量的控制效果，甚至当带材凸度过大而用目前的调节方式无法控制时，用本发明的综合调节方法及装置仍能得到厚度均匀、板形良好的带材。这样不仅可以改善辊系的受力状况，减少轧辊及轴承的磨损，而且可大大提高二十辊轧机控制带材凸度的能力和大大改善带材的质量。

这种二十辊轧机最外层支承辊凸度的综合调节方法及装置，包括最外层支承辊A、B、C、D、外偏心环7、心轴8、内偏心环9、鞍座10及扇形板11等组成。其特征在于：

凸度调节齿条3与双扇形齿轮片2、4啮合，双扇形齿轮片2、4分别与单扇形齿轮片1、5啮合；齿轮片1、2、4、5通过铆钉6分别固定于最外层支承辊A、B、C、D的凸度调节偏心环——外偏心环7上；每个最外层支承辊在轴向由数段轧辊组成，安装在同一根心轴8上，各段之间及两轴端都装有鞍座机构，心轴8通过内偏心环9(用于压下)、外偏心环7、滚针12、鞍座10及扇形板11被分段地支承于机架上；双扇形齿轮片及单扇形齿轮片的节圆分别与各自相应的扇形板11及鞍座10的内孔(外偏心环的外圆)同心；外偏心环7的内、外圆不同心，其差值即为最外层支承辊凸度调节的偏心值；内偏心环9的外圆与压下齿轮的节圆同心，这个中心与最外层支承辊的中心(也是心轴的中心)之差值即为压下调节偏心；

综合调节是将每个最外层支承辊凸度调节偏心的相位置于其最佳调节区域内进行的，在这个调节区域内，四个最外层支承辊的凸度对工作辊辊缝的影响最灵敏，从而可有效地控制带材的凸度，根据二十辊轧机辊系参数，可从理论上求得目前只调节A、D辊和只调节B、C辊的凸度时对工作辊辊缝的影响效果——灵敏度，并找出相应的最佳灵敏度所对应的位置——相位，同样可求得最外层四个支承辊同时对称调节——综合调节时的最佳相位，从而可求出综合调节时的最佳调节区域(最佳灵敏度)：

1).只调节A、D辊凸度时的灵敏度：

见附图3，只调节A、D辊凸度时(这时取B、C辊无凸度调节偏心)，即当A、D辊对称地由α₁转动Δα到α₁+Δα时，则辊心由于有凸度调节偏心e的作用将产生位移为Δα.e，那么工作辊在铅垂方向上由此产生的位移为Δy(α₁)，定义灵敏度K_AD为： $>>>K>AD>>=>>>\Delta y>>(>>\alpha >1>>)>>>>\Delta \alpha >.>e>\; >->->->->>(>1>)>>>s>$

2).只调节B、C辊凸度时的灵敏度：

见附图3，只调节B、C辊的凸度时(这时取A、D辊无凸度调节偏心)，即当B、C辊对称地由α₂转动Δα到α₂+Δα时，则辊心产生的位移为Δα.e，工作辊在铅垂方向上由此产生的位移为Δy(α₂)，可求出相应的灵敏度K_BC为： $>>>K>BC>>=>>>\Delta y>>(>>\alpha >2>>)>>>>\Delta \alpha >.>e>\; >->->->->>(>2>)>>>s>$

3).综合调节时的灵敏度：

见附图3，当最外层四个支承辊的凸度同时对称调节——综合调节时(这时A、B、C、D辊都有凸度调节偏心)，即当凸度调节齿条移动时，A、D辊对称地由α₁转到α₁+Δα，同时B、C辊也对称地由α₂转到α₂+Δα，那么工作辊的辊心在铅垂方向上由此产生的位移为Δy(α₁，α₂)，此时的灵敏度K为： $>>K>=>>>\Delta y>>(>>\alpha >1>>,>>\alpha >2>>)>>>>\Delta \alpha >.>e>\; >->->->>(>3>)>>>s>$

用式(1)及式(2)可分别求出目前只调节A、D辊和只调节B、C辊的最佳位置，用式(3)可求得综合调节法的最大灵敏度及每个轧辊的相应位置，进而可确定综合调节时的最佳调节区域及每个凸度调节齿轮片与其外偏心环的相对安装位置；

当每个鞍座处的凸度调节齿条3上、下移动时，就可带动齿轮片2、4及1、5同时对称地转动，进而通过各自的外偏心环7改变该处轧辊辊心的位置。当每个鞍座处的凸度调节齿条的位移不同时，可使A、D及B、C辊的轴线对称地产生一定凸度，从而共同影响工作辊辊缝的形状，达到有效地控制板厚、板形之目的。

附图及实施例：

图1凸度综合调节装置结构示意图

图2鞍座装配示意图

图3凸度调节灵敏度求解图示

计算实例：

取辊系参数如下：

a＝155mm；b＝402mm；c＝180mm；工作辊半径：31.75mm；第一中间辊半径：51mm；第二中间辊半径：86.5mm；最外层支承辊半径：150mm；凸度调节偏心：e＝1.016mm。

通过电算可求得如下的结果：

1、只调节A、D辊的凸度(B、C辊无凸度调节偏心)时，当α₁在75°和255°位置时，K_AD存在两个极值，分别为1.045和-1.045。

2、只调节B、C辊的凸度(A、D辊无凸度调节偏心)时，当α₂在25°和205°位置时，K_BC存在两个极值，分别为0.812和-0.812。

3、采用本发明的综合调节法(图1)，这时四个最外层支承辊都有凸度调节偏心，在：

α₁＝255°，α₂＝25°和  α₁＝75°，α₂＝205°时，灵敏度存在有两个极值，分别是1.88和-1.88。

由上述结果说明，本发明的综合调节法的调节效果——灵敏度是目前所采用的只调节B、C支承辊的2.32倍，是只调节A、D支承辊的1.8倍。