电热式金属带材轧机 本发明涉及一种用电力加热并加工金属带材的带材轧机。这种电加热式轧机通过利用电流加热金属板材或带材而改进它们的结构。
前苏联发明者证书No.651879披露了一种电热式轧机，由一机座、一轧辊架和各个工作辊组成，用于加工金属带材，包括矫平等。在该轧机中，各工作辊是一电热系统的最后组成部分。不过，这种轧机不能生产宽度大于5毫米的带材。
俄罗斯联邦专利No.2042443披露了一种轧机，由一机座、前后卷筒、一供电装置、一加热装置和一带有支承和工作辊的轧辊架组成。不过，这种轧机的带材产率不大于每小时20-30公斤，因为轧辊架和各工作辊会发生过热现象。带材只接受供给轧辊架的电力的2-3％，以致在轧辊架里出现高温环境而限制了其运转时间和轧机产率。其次，带材厚度的偏差接近名义尺寸的10％。
本发明的目的是通过消除轧辊架的过热现象来提高轧机的产率和效率。
本发明的另一目的是提供一种电热式金属带材轧机，它可精确地控制以快速通过轧机的金属带材的电能饱和水平。
本发明的又一目的是提供一种电热式金属带材轧机，其中，工作辊之间的间隙可精确地予以调节和保持。
为了达到这些目的，本发明的轧机包括用于支承金属带材的前后卷筒；供电设备；一轧辊架，具有一底座、一具有上下外罩的轧辊支架，上下外罩用双头螺栓在拐角处固紧，至少两对可转动地装设在支架上地支承辊、至少一对可转动地设置在支承辊之间的工作辊和一用于驱动各支承辊的辊驱动机构；一部装置，用于从供电设备直接向所述对工作辊中的一个施加电力并从所述对工作辊中的另一个向外传送电力；以及一带材冷却器，设置在轧辊架后面，用于冷却金属带材。
本发明的轧机还可包括用于调节和保持各工作辊之间的间隙的装置。各工作辊之间的间隙确定了由轧辊架所生产的金属带材的厚度。
两个轧辊架外罩的每一个具有一些铅直的通孔，用于固紧用的双头螺栓。用于调节和保持所述间隙的装置包括穿过所述通孔的螺旋和与这些螺旋啮合的螺帽。用于调节和保持所述间隙的装置还可包括设置在上下外罩之间的间隔装置；固定在各螺旋上或与其相啮合、用于转动各螺旋的齿轮驱动装置。辅助驱动装置，固定在齿轮驱动装置上，用于阻止或容许螺旋围绕双头螺栓的转动。
用于向各工作辊施加电力的装置在各轧辊的一轴向端部处围绕并接触各工作辊的圆柱表面。用于向各工作辊施加电力的装置包括具有半圆柱内表面的两个导电接头，此两个接头围绕工作辊的表面拼配并通过一弹簧装置彼此连接，用于保持一顶靠所述各工作辊表面的预定接触压力。
本发明的轧机还可包括用于冷却各工作辊的装置。此装置包括形成在各工作辊中的各冷却剂槽道，用于容许供自外部冷却剂源的冷却剂经由这些槽道流动。用于冷却各工作辊的装置还包括一些冷却剂槽道，形成在用于施加电力的装置之中并与相应工作辊的冷却剂槽道连通。
本发明的轧机还可包括一电预热装置，设置在前卷筒与轧辊架之间，用于把金属带材预热到某一预定的电能饱和水平。此电预热装置可包括一平行四边形框架和至少一对由框架支承的导电辊，以致电力从供电设备供向各导电辊。平行四边形框的各边在任何两相邻边的交接点处铰接起来，以致各边之间的角度可以调节，所述对导电辊中的一个由框架的上边可转动地固定，而所述对导电辊中的另一个由框架的下边可转动地固定住。每一导电辊包括两个由弹簧装置联接起来的半圆柱形导电部件，用于保持彼此顶靠的某一预定接触压力。
供电设备包括一第一供电装置，用于把电力供向用于向各工作辊施加电力的装置；以及一第二供电装置，用于向预热装置提供电力。
带材冷却器具有一带材进口和出口装置并包括一或多个冷却剂池。
由于在本发明的电热式金属带材轧机中，电力直接供向带材预热装置和各工作辊，所以，轧制区域处的金属带材的电能饱和水平可以比较精确地予以控制而能量效率得以大大提高。齿轮和液压驱动器，以及同步装置，可以精确地调节和保持确定轧制带材厚度的轧辊间隙。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明电热式金属带材轧机的侧视图；
图2是图1轧机的轧辊架的局部剖侧视图；
图3是图2轧辊架的局部剖平面图；
图4是图2轧辊架的局部剖前视图；
图5是表明在一工作辊轴端处两半圆筒形接头之间的连接状况的视图；
图6是预热装置的侧视图；以及
图7是一带材冷却器侧视图。
图1是本发明电热式金属带材轧机一实施例的侧视图。轧机10包括一机座1、前和后带材卷筒2a和2b、电预热装置3、一带有主轧辊驱动器D的轧辊架4、一带材冷却器5和分别向预热装置3和轧辊架4提供电力的电力变压器6和7。一条带材S从前卷筒2a移向后卷筒2b，但也可沿相反方向从后卷筒2b移向前卷筒2a。
轧辊架4示于图2，包括底座11、上下外罩13和15、两对支承辊17和一对工作辊19。上下外罩13和15用双头螺栓21固紧，螺栓在其上端处与一液压驱动器23接合。
可调节间隔器25设置在上下外罩13与15之间。可调节间隔器25包括一与螺旋27接合的螺帽29，一从螺旋27伸出以部分地盖住螺帽29的外表面的延伸部27a，一从下外罩15的上端向上延伸以部分地盖住螺帽29外表面的延伸部15a，一销孔穿过延伸部27a形成，用于纳放销子31。销子31顶靠螺帽29表面的压力可防止螺旋27相对于螺帽29转动。另一销孔穿过延伸部15a形成，用于纳放销子33。嵌入销孔的销子33可防止螺帽29转动。
一齿轮驱动器35装设在液压驱动器23的下面并包括一固定于螺旋27的齿轮36。齿轮36由一与之啮合的齿条(37，图3)的转动予以驱动。当齿轮36转动时，螺旋27按照齿轮36的转动方向向上或向下移动。如此，上外罩13即向上或向下移动，改变着各工作辊19之间的间隙。在液压施加于液压驱动器23时，螺旋27的转动被阻止。如果液压从液压驱动器23卸掉，螺旋27很容易被转动。
在带材S通过轧辊架4时，各工作辊19由与一主轧辊驱动器D(见图1)连接的各支承辊17使之转动。轧制压力由各支承辊17和各双头螺栓21保持。各工作辊19之间的确定轧制后带材S厚度的间隙依靠可由螺旋27的转动予以调节的上外罩13的移动来确定。为了调节各工作辊19之间的间隙，各液压驱动器23首先要卸载。螺帽29用销子33固定于下外罩15并用销子31从螺旋27松开，从而齿轮驱动器35可转动螺旋27以获得所需的轧辊间隙。调节之后，液压驱动器23的负荷予以恢复。出自液压驱动器23的作用力通过双头螺栓21传至下外罩15，并封闭了间隙调节装置的螺旋27和螺帽29上面的作用力回路。
在带材S的前端进入轧辊架4，或者各工作辊19更换时，上外罩13必须抬起。类似于上述的工作辊间隙调节过程，液压驱动器23首先卸载，螺帽29用销子33固定于下外罩15并用销子31从螺旋27松开，从而螺旋27可以转动而向上移动。
图3是轧辊架4的平面视图。使螺旋27转动的齿条37a、37b与同步器接合以构成外罩13的均匀向上或向下移动。因而，由于外罩13的偏斜所造成的各工作辊19的偏斜可以防止。
图4表明从轧机10的前侧所看到的轧辊架4。工作辊19的轴向右端与一导电装置41接触，电力即从变压器7供向此装置。如图5所示，导电装置41包括两个用螺栓42、43联接起来的半圆筒形部件41a、41b和一个弹簧44。弹簧44在工作辊19与导电装置41之间提供不变的接触压力。工作辊19连接于一轴向固定装置45、一轴承47和用于防止轴向偏移和扭歪的装置49。各冷却剂槽道51形成在工作辊19和导电装置41的下部件41b之中。冷却剂由外部来源(未画出)供给，并在沿图4中各箭头所示方向流经各槽道51之后经由一热交换器(未画出)返回来源。因此，各工作辊19和各导电装置41可保持一适当的操作温度，这样可防止工作辊19和导电装置的材料性能劣化。
电流通过导电装置41从变压器7供向上部工作辊19a。电流通过金属带材S并流向下部工作辊19b和与之联接的导电装置，在此电流返回变压器7。
示于图6的预热装置3具有一平行四边形的构架，由一对平行的水平横杆53和一对平行的摆杆55构成。有两对其中带有导电装置59的导电辊57，各由两个半圆筒形部件59a和59b组成。部件59a和59b由螺栓54、56和一弹簧58联接在一起，如图所示。每对导电辊57的上辊57a装接于上水平横杆53a，而每对导电辊57的下辊57b装接于下水平横杆53b。因而，当各摆杆55围绕各枢转点Z转动时，各导电辊57与带材S的接触面积会发生变化。电力从变压器6直接供向前对导电辊57并流到带材S和后对导电辊57上面，在后导电辊处电力返回变压器7。取决于带材厚度和预定电流值，可以通过改变各对辊之间的距离来改变接触面积。各水平横杆53与各摆杆55之间的角度可以通过采用已知的诸如螺旋机构等装置而予以调节。
带材冷却器5画于图7。带材冷却器5包括两段5a和5b，沿着带材移动方向设置并由一隔板61分隔开。两段5a和5b都装有冷却剂，它们的上端都与一蒸气通道63相连。带材冷却器5包括一冷凝器65和一把冷凝下来的冷却剂送回5b段的槽道67。在四壁上适应带材S进出的通路都是密封的，不透液剂和蒸气。
在带材冷却器5的5a段中，带材S通过从其表面蒸发冷却剂而冷却到比如100℃。在5b段中，带材S冷却到50℃或更低。隔板61可防止从5a段向5b段的热传导。
关于轧机10的操作，金属带材S从前卷筒2a松展出来并在通过预热装置3时加热到某一预定的预热温度。此温度可以通过变更从变压器7供给的电流而予以调节。带材S由通过带材的电流在轧辊架4中进一步加热到某一轧制温度。由于带材S在高温下轧制，厚度减薄比可大为增加。轧过的带材以某一预定的冷却速度在带材冷却器5之中予以冷却，然后缠绕到后卷筒2b上面。本发明的轧机可以是一种可逆轧机。逆轧过程可以是冷，温或热过程。
因此，本发明的电热式轧机可提供轧制金属带材S的预定能量饱和水平。再有，由于电力直接供向接触各工作辊的导电装置，电能利用效率大大地提高了。各工作辊由冷却剂连续冷却，从而保持了一种可大大提高轧辊耐久性的适当温度。
本发明的预热装置还由于通过各导电辊直接供给电力而可提供对于预热温度的精确控制和绝佳的能量效率。
各工作辊之间的间隙可以通过由齿轮驱动器、同步器和液压驱动器控制螺旋的转动而予以精确调节和保持。因而，有可能生产具有精确厚度的金属带材。
本发明的优选实施例代表了一种重量小于10,000公斤的轧机系统。轧机的整体尺寸可以是9米×3米×2.5米，显著地小于用于类似目的的现有各种轧机。此系统需要400千瓦的电容量，电压为380/220V，以每小时生产大约300公斤不锈钢带材，厚度减薄为从2-2.5毫米到0.1毫米，宽度为100毫米。
本说明书中所包含的叙述是例证性的，并且不意味着限制本发明的范畴或内含。
本发明的电热式轧机也可在相反方向上实现冷轧。执行一种缩合过程的能力可导致较之已知各种轧制过程为大的产率和为高的带材机械性能质量。本发明中所说明的过程不需要在冷轧中通常所需的退火过程，并为加工高熔点金属和合金提供了较大的技术优势。