本发明是关于一种适用于冷轧的多辊式轧机，更具体地说是关于一种具有水平支撑辊子的多辊式轧机，这些水平支撑辊子用来支撑直径小的工作辊，而小直径工作辊适用于轧制硬材料和特薄材料。 在冷轧生产领域中，为了轧制硬材料或难轧金属以及特薄材料，需要采用一种轧制工艺，通过减小工作轧辊的直径以减小轧制压力。为了解决这种需要，已经采用了通常称为森吉米尔（Sendzimir）轧机的20辊轧机，这种轧机在美国专利No.2，776，580中公布。不过，森吉米尔轧机仍然不能满足要求，因为这种轧机不能精确地控制所轧产品的鼓肚和板形，因此一般难以使板材的鼓肚和板形控制在预定的允许公差范围内。
曾经想使用一种工作轧辊直径小的改进型4辊轧机。这种改进型4辊轧机必需有一套传动系统，这就是一般称作“支承辊传动系统”的装置。不过，这套传动系统必然会使每一个支承辊在相应的工作轧辊上作用一个切向力，从而使工作轧辊产生横向变形。为了克服这个问题，已经提出了各种不同的轧机，比如一种称作MKW的轧机，在这种轧机上，轧制压力由支承辊来承受，而横向变形即轧辊在轧件运动方向所产生的变形则由支撑辊子来加以防止，这些支撑辊子基本上是布置在工作轧辊的同一个水平面中，这种轧机公布在美国专利No.4，598，566中。同样，在美国专利No.4，270，377，No.4，563，388以及No.4，531，394中公布了具有支撑辊子式的6辊式轧机。
在这些轧机中，小直径的工作轧辊都是由支撑辊子来支承的，这些辊子沿轧件的轧制方向配置。按照工作轧辊地支撑系统，这些轧机可分为以下两种型式：
（ⅰ）轧机的工作轧辊和相对应的支撑辊子布置在一条直线上，如美国专利No.4，598，566，No.4，557，480及No.4，563，888所公布的那样。
（ⅱ）轧机中的支撑辊子布置成两排，从而可以稳定地支撑住一个空转辊子，这个空转辊子配置在工作轧辊与支撑辊子之间，如美国专利No.4，270，377及No.4，531，394所公布的那样。
在第（ⅰ）种型式的工作轧辊支撑系统中，工作轧辊，空转辊子及支撑辊子在轧制你的每一侧按顺序布置，其中心线都在同一个直线上。另外，在第（ⅰ）种型式的工作轧辊支撑系统中，如果工作轧辊，空转辊子和支撑辊子中有一个辊子中心你偏离了连接这些轧辊和辊子的直线，就将有一个弯曲力作用在那个空转辊子上，这是由于工作轧辊上的轧制压力引起的。所以，就不得不适当地增加空转辊子的直径。因此，这种限制又提出了一个问题，这就是工作轧辊直径减小将成为不可能实现的。
此外，在第（ⅱ）种型式的工作轧辊支撑系统中，每一个空转辊子由两排支撑辊子来支撑，空转辊子基本上布置在与其直接接触的工作轧辊的同一水平上。这种布置方式可以稳定地承受从工作轧辊传递的轧制力，但是它的缺点是在轧制线的每一侧都必须有足够的地方来配置这两排支撑辊子。这同时是对工作轧辊直径减小的一个限制。
再如，在美国专利No.3，818，743及No.4，369，646中，本申请人已经发展了一种6辊式轧机以便改善轧件形状的可控性，这种轧机在支承辊和工作轧辊之间装有一个轴向可以窜动的中间辊，并且在工作轧辊上或者在工作轧辊和中间辊上安装有弯辊装置，从而可以通过适当调整中间辊的窜动量和轧辊弯曲作用来显著改善对轧件鼓肚和板形的控制。
此外，在美国专利No.4，614，103中，本申请人已经提出一种轧机，在这种轧机上有水平支撑辊子和水平支承辊子布置在一条直线上，作为减小工作轧辊在轧制方向的轴向变形的措施，当上述美国专利No.4，369，646中所公布的6辊式轧机的工作轧辊直径再进一步减小的时候，这种变形就会成为一个问题，这种轧机的结构是通过支撑这些辊子的框架给工作轧辊作用一个预应力。同样，在美国专利申请No.847，489（对应于西德的DE-OS 3，610，889）中，本申请人已经提出一种多辊轧机，其结构是这样的，也就是在刚刚讲过的那种具有水平支撑辊子（用来支撑小直径的工作轧辊）和水平支承辊子的轧机，这些辊子布置在一条直线上，用来支撑这些辊子的框架可以回转，并且与一个液压缸相连接，从而可以有效地在小直径工作轧辊上作用一个垂直的弯曲力。
另外，在有关的工业生产中，需要尽可能地减小工作轧辊的直径，以便增加轧制时的压下量，尤其是在轧制厚度小于0.2mm的特薄板材或者是在轧制象不锈钢这类硬材料的薄板时。另一方面，发明者所进行的分析研究已经证明，当所轧板材的宽度为1300mm这样大的时侯，轧体在约为板宽1/4的两边部分，当工作轧辊和中间辊的直径减小时就会出现折皱，如图5所示。出现在板材两边部的这种折皱一般被称为“瓢曲”（quarter buckle）。这种瓢曲一旦出现就很难消除，并且会在后部工序中造成各种困难。因此，当工作轧辊直径减小的时候，中间辊的直径必须适当地增加。但是随着中间辊直径的增加，又会出现下列的问题。这就是在美国专利No.4，270，377和No.4，531，394中公布的多辊轧机，具有两排支撑辊子，如图6（a）和图6（b）所示，特别是图6（a）所示的那样，在轧制线的每一侧的小直径工作轧辊5与支承辊7之间配置了一个中间辊6。在小直径工作轧辊5的前后两侧（沿轧件运动方向）都布置有水平的中间辊子4。此外，每一个中间辊子4由一个下支撑辊子14和一个上支撑辊子14′加以支撑。因此，中间辊子4可以配置妥当而不会对中间辊6产生任何干搅，从而工作轧辊5可以得到充分的限定，不会产生横向或水平方向的变形。但是，如图6（b）所示，如果工作轧辊5的直径再进一步减小，而中间辊6的直径比图6（a）中的直径再增大，那么上支撑辊子14′就会干扰中间辊6，使轧机无法工作。
因此，本发明的目的在于提供一种多辊轧机，在设计上能够用小直径工作轧辊来轧制硬材料和特薄板材，同时又可避免出现象“瓢曲”之类的不良作用，从而可以在较高的精确度条件下进行稳定的轧制生产。
为此，本发明将提供一种多辊轧机，它包括一些小直径的工作轧辊和一些支承辊，支承辊基本上是垂直布置的以在垂直方向支承工作轧辊辊，在每一个小直径工作轧辊的一侧配置了一个中间辊子，以在工作轧辊的整个长度上在水平方向来支撑工作轧辊，另外，还有一个支撑辊子用来在水平方向支撑中间辊子，而这个支撑辊子是由一些上面辊子和下面辊子组成，这些辊子沿不同的轴线呈交错布置，在垂直方向，它们又互相间隔开。
在这种配置方式中，在支撑辊子与支承辊或中间辊之间形成一个空间，这个支承辊或中间辊在垂直方向支撑着小直径工作轧辊，从而避免了支撑辊子与支承辊或中间辊之间所产生的机械干扰。因此就有可能减小工作辊的直径而不致引起支撑辊子与支承辊或中间辊之间的干扰。此外，直接支撑着工作轧辊的中间辊子系由两排在轴向相间隔开又在不同轴线上交错布置的辊子可靠地支撑着。因此，每一个工作轧辊都得到稳定的支撑，从而可以保证高度的轧制稳定性和产品的高精度。
下面是附图的简单说明。
图1a所示是一台具有支撑辊子的6辊式轧机示意图，作为本发明的一个实施例。
图1b所示是作用在图1a中支撑辊子上的力;
图2所示是图1a所示轧机的一组支撑辊子的断面图，是从轧件运动方向看的视图。
图3所示是图2所示一组支撑辊子的侧视图;
图4所示是图2所示支撑辊子的详图，
图5中的曲线表示工作轧辊与中间辊之间对于稳定轧制的关系;
图6（a）和6（b）所示是在已知的多辊轧机上，工作轧辊和中间辊的直径与支撑辊子直径之间的关系。
图7a所示是本发明的一个实施例，一台具有支撑辊子的6辊式轧机示意图。
图7b所示是作用在图7a中一组支撑辊子上的力;
图8所示的断面图表示在图7a所示轧机上的一组支撑辊子的布置;
图9所示的5辊式轧机，作为本发明的一个实施例;
图10所示是图1a中的6辊轧机主要配置示意图;
图11说明本发明的一个实施例中工作轧辊、中间辊和支撑辊子之间的关系。
本发明多辊轧机的基本结构与上述美国专利No.4，369，646所公布的内容基本上相同，所不同的地方是水平方向支撑工作轧辊的支撑辊子的结构。
现在来看本发明多辊轧机的一个实施例的6辊式轧机，参见图1a，每一个上工作轧辊和下工作轧辊5由可以轴向窜动的中间辊6予以支撑，而中间辊6又在垂直方向由支承辊7来支撑，这些轧辊分别在轧制线的每一侧。工作轧辊5、中间辊6和支承辊7基本上配置在同一条垂直线上，但是工作轧辊5的中心线与中间辊6和支承辊7的中心连线之间要错开一个距离a，即在轧件10轧制线方向相错开。为了有效地轧制硬材料和厚度小于0.2mm的特薄板材，工作轧辊5具有较小的直径。具体地说，工作轧辊5的直径要在轧件最大宽度的5～20%范围内选定。这样，当轧制板材的最大宽度为1000mm时，工作轧辊的直径应为50～200mm左右。
本发明人已经发现，为了得到满意的结果，对于图1所示的多辊轧机来说，工作轧辊的直径最好在50～100mm这个范围内，对于图7所示的多辊轧机来说，则宜在60～200mm范围内。
另外，也已查明，过分地减小中间辊6的直径将会产生在图5中所讲到的那种“瓢曲”缺陷。
参照图5中表示工作轧辊和中间辊直径之间的临界关系的曲线，为了用直径为50～200mm的工作轧辊来轧制宽度为1200mm的板材，中间辊6所必需的最小直径一定要在420～280mm这个范围内。因此，工作轧辊直径的减小就不可避免地要求将中间辊的直径增加到某种程度。
如图10所示，工作轧辊弯辊装置16和中间辊弯辊装置17分别用来给工作轧辊5和中间辊6作用一个垂直的弯曲力，这两个弯辊装置分别安装在工作轧辊5和中间辊6上。上面和下面的中间辊6与轧辊窜动装置18相连，这样，中间辊便可以沿其中心线在相反的方向进行窜动。在操作中，作用在工作轧辊上的弯曲力以及中间辊的轴向窜动量都可以适当地控制，以便控制所轧板材的鼓肚和板形。
从图2和图3中也可以看到，上工作轧辊和下工作轧辊5均由中间辊子4在轧件10运动方向在整个轴向长度上予以支撑。中间辊子4又由支撑辊子3来支撑，这些支撑辊子由两排辊子3a和3b组成，这些辊子在垂直方向相间隔的两个中心线上交错布置着。支撑辊子3的两排辊子3a，3b由相对应的支撑辊子1进行支撑。中间辊子4与一个窜动装置12相连接，可以使中间辊子4在轴向往复窜动。由于中间辊子4可以在轴向往复窜动，因此就可以防止由于同两排辊子3a，3b边缘部分相接触而在中间辊子4表面上所形成的任何凹坑，因而也就可以防止这种凹坑转移到工作轧辊5的表面上。
当工作轧辊5具有这样的小直径时，由于小直径工作轧辊的机械强度有限，因此工作轧辊就很难直接传动。所以，在工作轧辊这样小的轧机上，通常的做法是将传动力矩加到中间辊6或者支承辊7上，从而就有一个切向的传动力作用到小直径的工作轧辊5上。在采用这样的传动系统的情况下，工作轧辊5要相对于中间辊6错开一个距离a。因此，工作轧辊5就受到一个作用在轧件运动方向的力，这个力等于通过中间辊6传递的轧制力P1的水平分力与中间辊6上作用的切向传动力F之总和。因此，在轧件运动方向，所有这些一个个相互支撑的中间辊子4、空转辊子3（由两排辊子3a，3b组成）和支撑辊子1支撑着工作轧辊5，这些辊子必须能够承受这个力，这个力等于通过中间辊6传递的轧制力P1的水平分力与中间辊6上作用的切向传动力F。另外，当轧件运动方向变化的时侯，这个力的方向也反向了。此外，在入口侧和出口侧作用在轧件10上的张力T1和T2之间如有任何差别△T，则这个差值也要加到上述的力上。这个力将作为反作用力产生一个负荷P2，作用在中间辊子4和工作轧辊5之间。
上下两个中间辊6的中心线连线与上下两个工作轧辊5的中心线连线之间相错开的距离a要适当地进行调整，使工作轧辊5和中间辊6之间的接触负荷P1与切向力T的总和一直出现为正值方向，从而总是产生在正值方向的反作用负荷P2，同时还要避免这些力变得过大。
图4所示是支撑辊子3的详细结构。支撑辊子3是由一排辊子3a和另一排辊子3b组成的，这两排辊子分别装在不同的轴上，这两个轴在垂直方向相互间隔一个距离b。
为了减小两排辊子3a和3b中心线相间隔的距离b，每一个辊子均由轴承30的外圈构成，而辊子轴11在装配到框架8中的那一部分具有矩形断面。
当具有上述结构的多辊轧机在操作的时候，作用到中间辊子4、支撑辊子3及支撑辊子1上面的力的情况将在下面说明。
参照图1a和1b，上面一排辊子3a与中间辊子4之间的接触负荷用P3表示，而下面一排辊子3b与中间辊子4之间的接触负荷则用P4来表示。负荷P2和P3的方向之间所形成的角度用α表示，而负荷P2和P4的方向之间所形成的角度用β表示。角度α和β都选择正值。因此，中间辊子4与上下两排辊子3a和3b相接触，并由这两排辊子稳定地加以支撑。
角度α和β的大小要根据不同的因素来选择最佳值，这些因素包括上下这两排辊子轴承的承载能力等。不过，一般来说，上下两排辊子3a和3b的数目和直径基本上是相同的。在这种情况下，角度α和β要选择得使之符合这样的条件：α≈β。角度α和β最好是在3～15°范围内选择。
如图3所示，可以这样来配置，使安装有两排辊子3a和3b框架8能够按照工作轧辊5直径的变化相对于机座20而进行倾动。这种配置不仅可以使轧机能够适应工作轧辊直径的变化，同时也可以适应各种不同的条件，如支撑辊子直径的变化，轧制线的波动以及所轧板材厚度的变化等等。如图2所示，还需要使支承梁9能够通过楔板13的作用在水平方向进行调整，楔板13由液压缸21或者其他适当的机械如螺旋机构进行操作。
在上述的本发明的多辊轧机中，中间辊子4是稳定地支撑在支撑辊子3上，这个支撑辊子3由两排错开布置的辊子3a和3b组成。由两排错开布置的辊子3a和3b组成的这种支撑辊子3的结构中，只需要轴承承受P7和P8这两个力，而这两个力要比P3和P4这些力小得多。这样就有可能减小轴承的尺寸，而这些轴承是用来支承支撑辊子3的。负荷P2的大小基本上等于P5和P6这两个力的和。不过，这不会引起任何问题，因为支撑辊子1的轴承能够具有较大的承载能力，这是由于支撑辊子1离开中间辊子4有相当大的距离，从而可以具有较大的直径。这样，在这个实施例中的支撑辊子的配置就提供了提高负荷条件的相当大的潜力。
从下面介绍的情况可以看到，按照本发明的多辊轧机的上述实施例，有可能采用轴承具有最大承载能力的支撑辊子3，即在轧件和中间辊所限定的有限空间内可以使用这样的轴承结构，这是因为采用了这种结构的支撑辊子3，它具有一些上面的辊子3a及一些下面的辊子3b，这两排辊子交错布置，并在垂直方向错开一个小距离b。此外，有一个轧制力的正弦（sine）分力，从工作轧辊传递到支撑辊子3的轴承上，这个分力已被减到最小值，从而就减小了不参加轧制的无效负荷。
此外，还可以看出，在多辊轧机的上述实施例中，工作轧辊5的中心线与中间辊6和支承辊7的中心线之间错开一个距离a，这样，轧制力P1的水平分力就必然会作用到支撑辊子1这一侧，而通过中间辊子4从工作轧辊5传递给支撑辊子3的力的矢量必然要通过支撑辊子3传到支撑辊子1上去，也就是通过上下两排辊子3a和3b的中心线之间的支撑辊子部分传给支撑辊子1。
此外，还可以通过减小支撑辊子3的两排辊子3a和3b之间的距离b来减小在支撑辊子3轴承上的作用力与从工作轧辊5作用过来的力之间所形成的角度。这样反过来又可以进一步减小作用在支撑辊子3轴承上的负荷大小。也就是说，支撑辊子3的轴承只需要承受负荷矢量的水平分力，从而支撑辊子3就可以具有较小的直径，这样就有可能减小工作轧辊5的直径。
只要选择上下两排辊子3a和3b的中心线之间的距离b小于支撑辊子外径和支撑辊子轴径之和的1/2，就可以得到上面所讲的这种效果。两排辊子3a和3b中心线之间距离b可以通过将轴与框架8配合的部分机械加工成矩形断面（如图4中C所指）的办法减小到小于轴直径的程度。
在图2所示的配置中，支撑辊子1的轴向长度与支撑辊子3相接触的辊面一样长，从而可以减小其间的接触压力。支撑辊子1靠安装在机座20中的支承梁9而得到足够的刚性。
虽然支撑辊子1在图2中是在轴向分割成一段一段的辊子，但这也不是唯一的方式，支撑辊子1也可以做成连续的整体结构，由辊子两端的轴承来支承，这样做的前提条件是有足够大的地方来配置这种整体辊子。
图5中的曲线表示工作轧辊和中间辊直径减小的实际限度，这个曲线是在轧制宽度为1200mm的板材时所得到的不致产生“瓢曲”缺陷的辊径值。从图5可以看出，当工作轧辊直径在最大板材宽度大约20%到50%的范围内就可以成功地轧制象不锈钢这类的硬材料以及厚度小于0.2mm的特薄板材。这样，在这种情况下，工作轧辊直径最好在大约50mm到大约200mm的范围内，虽然轧辊直径与所轧板材的宽度有关。当使用这种直径的工作轧辊时，中间辊的直径必须大于280～420mm左右以防止出现“瓢曲”缺陷，这一点可从图5中看到。因此，减小工作轧辊直径就要求增加中间辊的直径。在具有小直径工作轧辊和大直径中间辊的多辊轧机上，采用这种工作轧辊支撑机构就可以在中间辊6与支撑辊子3之间形成一个足够大的空间（如图11所示），这种支撑机构包括中间辊子4，错开布置的支撑辊子3a和3b，如果顾意还可以包括支撑辊子1，这些辊子都布置在轧件的运动方向上，由于采用这样的支撑机构，工作轧辊5的直径就可以减小而不会出现中间辊6和支撑辊子3之间相互干扰的现象。
从上面所讲的可以看出，在这一实施例的多辊轧机制线的每一侧都装有一个中间辊子和一个支撑辊子，这些辊子沿轧件运动方向一个接一个地布置着，用来支撑每一个工作轧辊，其中支撑辊子由两排辊子组成，这些辊子交错布置在两个不同的轴线上，这两个轴线在垂直方向相间隔开。在这种结构中，有可能在支撑辊子与支承辊或间辊之间得到一个足够大的空间（这个支承辊或中间辊用来在垂直方向支承工作轧辊），这样就可以防止该支承辊或中间辊与支撑辊子相接触，从而可以减小工作轧辊的直径。这样一来，轧机就可以轧制硬的材料或特薄的板材，轧出的产品具有光亮的表面。同时，工作轧辊在水平方向的支撑也较稳定，因为中间辊子直接与工作轧辊接触进行支承，这个中间辊子又由支撑辊子支撑着，而支撑辊子由交错布置在相间隔开的两个轴线上的辊子组成。工作轧辊作用到支撑辊子上的负荷矢量通过交错布置的两排支撑辊子的轴线之间部分。因此，有可能减小作用在支撑辊子的轴承上的垂直负荷，这样就可以减小支撑辊子的尺寸，从而也就可以减小工作轧辊的直径。
还有一点应该注意到，具有上述结构的本发明的多辊轧机可以更加稳定地进行轧制，产品精度更好，也不会出现任何“瓢曲”的问题。
按照本发明的多辊轧机的另一个实施例将参照图7a，7b及图8进行说明。这个实施例的多辊轧机的基本结构与前面图1-图3中所介绍的轧机基本相同，因此下面集中说明所不相同的部分。在图7a和图8中所示的这一实施例没有配置上述实施例所采用的支撑辊子1。不过过，在这种情况下，支撑辊子3的轴承必须具有较大的承载能力以承受P3或P4这个负荷。
参照图7a中的本发明的多辊轧机，它具有直径小的工作轧辊5，每一个工作轧辊都在水平方向由支撑辊子来支承，支撑辊子的布置方式如图8所示。现在参看图8，支撑辊子3系由两排辊子3a和3b组成成，用来与中间辊子4相接触并进行支撑。为了避免在中间辊子4的表面上形成任何凹坑，从而避免这些凹坑传递到工作轧辊5的表面上，中间辊子4要借助于液压缸装置12使之反复地往复运动，上述凹坑正是由于中间辊子的表面与同一个支撑辊子3a和3b的边缘部分反复接触而引起的。
相应的液压缸装置12的输出油压，通过适当的轴承箱推动中间辊子4的轴头。装在中间辊子两端的液压缸装置12交替地动作，使中间辊子4做往复运动。
具有图7a和图8所示的这种结构的多辊轧机上没有配置第一个实施例所采用的支撑辊子1，这个支撑辊子的目的是在水平方向支承支撑辊子3。
支撑辊子3由两排辊子3a和3b组成，这些辊子交错布置在沿垂直方向相间隔开的两个轴线上。中间辊子4中心线与上面一排支撑辊子3a中心线的连线之间所形成的角度用α表示，而中间辊子4中心线与下面一排支撑辊子3b中心线的连线之间所形成的角度用β来表示。角度α和β分别在3-15°这个范围内选定。如果选用这样的α和β角就可以不必按照工作轧辊5中间辊子4和支撑辊子3的直径变化来调整框架8的翻转角度。
图9所示是另外一个实施例，这是一个所谓的5辊式轧机，具有一个小直径的工作轧辊5a和一个大直径的工作轧辊5b，此外仅在轧制线的一侧具有一组支撑辊子，也就是仅仅在小直径工作轧辊5a所在的那一侧设有支撑辊子。在这种情况下，在前面几个实施例中被与下工作轧辊相作用的支撑辊子所占据的位置那里形成了一个自由的空间。这个自由的空间可以用来安装各种部件和轧机的配件予以利用。虽然图上没有画出，但实际上在大直径工作轧辊5b和中间辊6上均安装有弯辊装置，以便在垂直方向给这些轧辊施加弯曲力。支承小直径工作轧辊5a的支撑辊子的配置方式与图8所示的基本相同。
从上面介绍的情况可以看出，按照本发明，通过采用由两排辊子组成的支撑辊子3就有可能使用小直径的工作轧辊，上述支撑辊子的两排辊子交错布置在沿垂直方向相间隔的两个轴你上。因此，有可轧制象不锈钢之类的硬材料以及特薄板材和其他一般很难轧制的材料。
此外，轧制过程可以更稳定地进行，因为支撑工作轧辊5的中间辊子4是由支撑辊子3稳稳支承着，这个支撑辊子由两排交错布置在沿垂直方向相间隔的轴线上的辊子3a和3b所组成。另外，中间辊子4还可以在轴向做往复运动，从而可以防止中间辊子4局部磨损，当中间辊子的表面与两排辊子3a和3b的边缘部分相接触时就会引起这种局部磨损，此外还可以防止在轧件上出现直线划道，这种划道是由工作轧辊5的不均匀变形或局部磨损造成的。
按照本发明，由于工作轧辊从结构上来说能够在动态稳定条件下加以支撑，所以就有可能减小工作轧辊的直径，这样带来的好处是轧机可以轧制硬材料以及一些很难轧制的材料。