轧制设备和用于控制轧制设备的方法.pdf

本发明涉及一种用于制造金属带(100)的轧制设备，尤其是串列式冷轧带材轧制设备(1)，具有多个设置在串列式轧机机组(20)里的机架(220，260；230；240；……；250)，其中在金属带(100)的生产方向(P)上，第一机架(220)构造成驱动机架(220，260)并且作为串列式轧机机组(20)的在其中主要地减小金属带(100)的厚度的区段(25)的入口，并且通过相应地控制所述驱动机架(220，260)，能够实现提高金属带(100)的机械的导入拉力。本发明还涉及一种用于控制轧制设备、尤其是串列式冷轧带材轧制设备(1)的方法，用于制造金属带(100)，其中在金属带(100)的生产方向(P)上，第一机架(220)被控制作为驱动机架(220，260)，其中通过所述驱动机架(220，260)，一方面显著地提高金属带(100)的机械的导入拉力，并且另一方面不执行金属带(100)的主要厚度减小。

1.  用于制造金属带(100)的轧制设备，尤其是串列式冷轧带材轧制设备(1)，具有多个设置在串列式轧机机组(20)里的机架(220，260；230；240；......；250)，其中在金属带(100)的生产方向(P)上，第一机架(220)构造成驱动机架(220，260)并且作为串列式轧机机组(20)的在其中主要地减小金属带(100)的厚度的区段(25)的入口，并且通过相应地控制所述驱动机架(220，260)，能够实现提高金属带(100)的机械的导入拉力。

2.  如权利要求1所述的轧制设备，其中通过所述驱动机架(220，260)能够实现金属带(100)的厚度减小，但是这基本上为有利于提高金属带(100)的机械的导入拉力而被放弃。

3.  如权利要求1或2所述的轧制设备，其中驱动机架(220，260)或其支撑辊和/或工作辊在轧制金属带(100)时至少部分地：
-能够在金属带(100)的生产方向(P)上被驱动，其中这种驱动优选小于在生产方向(P)上跟随的机架(230；240；...；250)的驱动；
-能够发电机式地被驱动；和/或
-能够与生产方向(P)反向地被驱动。

4.  如权利要求3所述的轧制设备，其中驱动机架(220，260)能够这样运行，使得在驱动机架(220，260)的工作辊与金属带(100)之间基本不产生滑差。

5.  如权利要求1至4中任一项所述的轧制设备，其中在金属带(100)的生产方向(P)上，第二机架构造成有效轧制的第一轧制机架(230)，通过该轧制机架能够实现金属带(100)的第一次主要的厚度减小。

6.  如权利要求5所述的轧制设备，其中所述轧制设备(1)在金属带(100)的生产方向(P)上在有效轧制的第一轧制机架(230)后具有至少一个跟随的有效轧制的轧制机架(240；...；250)。

7.  如权利要求1至6中任一项所述的轧制设备，其中所述轧制设备(1)没有前置于串列式轧机机组(20)的、具有提高带拉力作用的成套设备(260)，例如没有S辊装置、没有拉力张紧器和/或没有双辊式机架。

8.  如权利要求1至7中任一项所述的轧制设备，其中所述轧制设备(1)在金属带(100)的生产方向(P)的反向上直接在导入机架(220，260)之前，除了转向辊(210)，具有开卷机(250)。。

9.  如权利要求1至8中任一项所述的轧制设备，其中所述轧制设备(1)的最后的机架(250)构造成驱动机架(250，260)。

10.  如权利要求10所述的轧制设备，其中对于轧制设备(1)的可逆运行，所述第一机架(220)和最后的机架(250)能够交替地作为驱动机架(220，260；250，260)和作为有效轧制的轧制机架(250，230；220，230)运行。

11.  改装的轧制设备，尤其是改装的串列式冷轧带材轧制设备(1)，其中实现改装的轧制设备(1)在金属带(100)的生产方向(P)上在串列式轧机机组(20)前面没有具有提高带拉力功能的成套设备(260)，并且改装的轧制设备(1)如权利要求1至10中任一项所述地构造。

12.  如权利要求11所述的改装的轧制设备，其中拆除了具有提高带拉力功能的成套设备(260)。

13.  轧机或轧机机组，尤其是冷轧机或冷轧机组，具有如权利要求1至12中任一项所述的轧制设备(1)，优选串列式冷轧带材轧制设备(1)。

14.  用于控制轧制设备、尤其是串列式冷轧带材轧制设备(1)的方法，用于制造金属带(100)，其中在金属带(100)的生产方向(P)上，第一机架(220)被控制作为驱动机架(220，260)，其中通过所述驱动机架(220，260)，一方面显著地提高金属带(100)的机械的导入拉力，并且另一方面不执行金属带(100)的主要厚度减小。

15.  如权利要求14所述的方法，其中驱动机架(220，260)或其支撑辊和/或工作辊在轧制金属带(100)时至少部分地：
-在金属带(100)的生产方向(P)上被驱动，其中这种驱动驱动优选小于在生产方向(P)上跟随的机架(230；240；...；250)的驱动；
-发电机式地被驱动；和/或
-与生产方向(P)反向地被驱动。

16.  如权利要求14或15所述的方法，其中在金属带(100)的生产方向(P)上使驱动机架(220，260)这样运行，使得在驱动机架(220，260)的工作辊与金属带(100)之间基本不产生滑差。

17.  如权利要求14至16中任一项所述的方法，其中在金属带(100)的生产方向(P)上的第二机架被构造成有效轧制的第一轧制机架(230)，通过该轧制机架进行金属带(100)的第一次主要的厚度减小。

18.  如权利要求14至17中任一项所述的方法，其中所述轧制设备(1)的最后的机架(250)构造成驱动机架(250，260)。

19.  如权利要求18所述的方法，对于轧制设备(1)的可逆运行，其中第一机架(220)和最后的机架(250)交替地作为驱动机架(220，260；250，260)和作为有效轧制的轧制机架(250，230；220，230)运行。

20.  轧制设备(1)的、尤其是串列式冷轧带材轧制设备(1)的在金属带(100)的生产方向(P)上的第一机架(220；(250))作为轧制设备(1)的驱动机架(220，260；(250，260))的应用，其中通过所述驱动机架(220，260；(250，260))显著提高金属带(100)的机械的导入拉力。

21.  如权利要求20的应用，其中所述驱动机架(220，260；(250，260))如权利要求1至10中任一项所述那样构造。

22.  如权利要求20或21的应用，其中所述轧制设备(1)通过如权利要求14至19中任一项所述的方法来驱动或能够驱动。

轧制设备和用于控制轧制设备的方法
技术领域
本发明涉及一种轧制设备，尤其是串列式冷轧带材轧制设备，以及用于控制这种轧制设备的方法。本发明还涉及轧制设备、尤其是串列式冷轧带材轧制设备的第一机架的应用。
背景技术
在轧制设备中，尤其是在串列式冷轧带材轧制设备中，分布道次减薄量时的目的是，除了由于技术的原因分布道次减薄量以外，也可以对应于单个轧制机架的设备结构状况分布道次减薄量，用于使这种分布在生产方面最佳地充分利用。
在间断的串列式轧机机组中，作为进料材料不仅使用纵向分开的热带材，而且使用箱式炉退火工艺的带材，在这种工艺中由于工艺条件的限制以微小的带拉力卷绕卷材，因此可能出现串列式轧机机组的第一机架只能带来微少的轧制效率。
为了使总道次减薄量在轧制设备中对应于工艺需求，或者为了优化总道次减薄量也分布在第一轧制机架上，需要使这个第一轧制机架可以提供所期望的轧制功率。通过两种方式可以提高该轧制机架的轧制功率，即通过提高轧制力和/或通过提高金属钢带中的拉应力。
因此通过提高液压控制系统压力和/或加大控制缸的活塞面积可以提高轧制力。这些方法对于现有的设备经常受到限制或者不能有意义地提高轧制力。为此例如使运行压力已经接近允许的压力极限并因此不再能够提高，或者由于安装空间的原因也不能加大活塞面积、即安装新的控制缸。此外提高轧制力可能导致损坏，使现有的机架立柱不再能够承受附加的作用力。
在生产方向上在第一机架前面也可以通过安装S辊(张紧器)、拉力张紧器或多辊张紧器或者双轧制机架实现提高进入侧的带拉力。这些方法在现有的设备中同样经常受到限制，它们由结构上的状况(空间需求)或者由工艺参数如上油的金属带限定。
发明内容
本发明的目的是，给出一种改进的轧制设备，尤其是改进的串列式冷轧带材轧制设备，以及改进的用于控制这种轧制设备的方法。尤其是该轧制设备具有微少的空间需求并且具有改进的带运行可控性。本发明的目的还是，按照本发明改装现有的轧制设备，尤其是现有的串列式冷轧带材轧制设备，由此使它可以通过按照本发明的控制方法运行。
轧制设备必须在材料强度和总轧制功率方面覆盖大的产品范围，由此得到更广泛的观点，按照这些观点可以实现轧制功率在单个轧制机架上的分布。在轧制设备的单个轧制机架里面一般提供大的轧制功率供使用，因为单个轧制机架构造用于最大变形。
按照本发明，优选对于小的所需的总轧压率如下利用供使用的或安装的轧制功率，使得在轧制机架中的单次减薄这样分布在机架上，使得轧机机组的在金属带的生产方向上第一机架(导入机架)承担驱动机架的功能，用于提高导入拉力。按照本发明，驱动机架主要用于提高金属带导入拉力，并且使金属带的总轧压率通过各个道次减薄量的分布而分布在轧制设备的剩余机架上。
如果例如五机架式轧制设备要实现的总轧压率为金属带厚度的10％，则对于总轧压率在轧机机组的其余四个轧制机架上的线性分布，每个轧制机架大约分布地只承担约2.5％的轧压。即，代替在5次顺次的轧制中各自2％的轧压，按照本发明使总轧压率分布在四个跟随着驱动机架的轧制机架上，它们分别只多承担了0.5％的轧压。按照本发明，即轧制功率转而分布沿生产方向跟随导入/驱动机架的轧制机架上。
按照本发明，通过充分利用现有的轧制机架提高导入带拉力，节省了附加的具有提高带拉力功能的成套设备，并且也改进了带导引。通过改进的带导引，由于与退卷机的卷材(带)的偏心度去耦而使拉力相对均匀，进而改进带运行的可控性和稳定性。
按照本发明的轧制设备在串列式轧机机组中具有多个轧制机架，其中一个针对轧压的轧制机架被构造成具有提高带拉力功能的成套设备，即所谓的驱动机架。
此外本发明提出轧制设备的控制方法，其中这样控制轧制机架，使它对于金属带起到具有提高带拉力功能的成套设备的作用。
按照本发明使轧制设备如下配置或者如下驱动，及通过所述驱动机架尽管可以开始轧压金属带，但是基本放弃轧制，并且通过所述驱动机架提高金属带的机械的导入拉力。
通过所述驱动机架的适当运行，提高了金属带的机械的导入拉力。这例如是一种发电机式运行，在此使驱动机架的辊不被驱动。此外可以使驱动机架的辊如下运行，即驱动机架的工作辊和/或支撑辊与金属带生产方向反向地被驱动。此外可以这样驱动工作和/或支撑辊，即它们使金属带在生产方向上向前运动，但是使这种驱动驱动小于在生产方向上跟随的有效轧制的轧制机架的驱动。在此在金属带与工作辊之间以及在驱动机架的支撑辊与工作辊之间不产生滑差，或者如果不能实现这一点，也使滑差尽可能地小。
在本发明的实施例中，轧制设备的有效轧制的第一轧制机架是在金属带生产方向上的第二轧制机架。通过这个有效轧制的轧制机架可以实现金属带的第一次主要的厚度减小。即，在金属带的生产方向上的驱动机架，轧制设备的第一机架，也优选是串列式轧制设备的第一机架。
按照本发明所述轧制设备的特征在于，该轧制设备没有S辊装置、没有拉力张紧器或多辊张紧器，并且也没有前置于串列式轧机机组的双轧制机架。
因此按照本发明能够相应地改装已经存在的轧制设备。按照本发明这一点由此实现，即拆除轧制设备现有的S辊装置或拉力张紧器或多辊张紧器或双轧制机架，并且使串列式轧机机组的第一机架作为具有提高带拉力功能的驱动机架运行。
本发明还涉及(改装的)轧机，尤其是(改装的)冷轧机，其具有(改装的)轧制设备，优选(改装的)串列式冷轧带材轧制设备。这个轧机在导入侧优选只具有串列式轧机机组的唯一的轧制机架作为具有提高带拉力功能的成套设备，该轧制机架相应地作为具有提高带拉力功能的驱动机架运行。即，按照本发明的轧机没有S辊装置、没有拉力张紧器或多辊张紧器，并且也没有双轧制机架。
由其余从属的权利要求给出本发明的其它优选实施例。
附图说明
下面借助于附图中的实施例详细解释本发明。附图：
图1示出按照现有技术用于连续运行的串列式冷轧带材轧制设备，
图2示出按照本发明的同样用于连续运行的冷轧带材轧制设备。
具体实施方式
下面的实施例涉及串列式冷轧带材轧制设备，具有按照本发明构成的金属带导入段10和按照本发明建立的串列式轧机机组20。在此尤其使串列式轧机机组20与现有技术相比不同地进行驱动或控制，这影响到串列式冷轧带材轧制设备1的金属带导入段10。即，在金属带导入段10里面无需具有提高带拉力功能的成套设备260(图1)。但是本发明不局限于串列式冷轧带材轧制设备1，而是涉及一般的串列式轧机机组20。在此串列式轧机机组20是指轧制机架装置，它们由至少两个在金属带100的生产方向P上串联的，优选直接串联的轧制机架220、230、240、250构成。即，本发明也可以应用于双机架的轧机机组。
图1示出常见的串列式冷轧带材轧制设备1的三个基本段中的两个，即金属带导入段10和在金属带100生产方向P上连接在该金属带导入段10上的串列式轧机机组20。在串列式冷轧带材轧制设备1里面还具有金属带排出段(在附图中未示出)，它例如具有用于可逆运行的卷取机或者其它连接在串列式冷轧带材轧制设备1上的成套设备，例如平整/矫平轧机机组。
串列式冷轧带材轧制设备1的金属带导入段10具有可更换地位于开卷机270上的且可退卷的卷材110，该卷材的金属带100通过具有提高带拉力功能的成套设备260和转向辊210导入到串列式冷轧带材轧制设备1的串列式轧机机组20(在这里对应于有效轧制的轧制设备1的部位25)中。为了通过具有提高带拉力功能的成套设备260建立或提高金属带100的机械的导入拉力，使这个成套设备构造成S辊或S辊装置(张紧器)、拉力张紧器或多辊张紧器，或构造成所谓的驱动器(双轧制机架)。
张紧器单元导引并矫直金属带100，并且保持其内部的拉应力，其措施是例如设置在金属带100带运行上方的且可调整的辊利用机械驱动装置从初始位置下降到带表面上的工作位置中。在多辊张紧器单元的工作位置中交替弯曲的钢带在离从属的轧制机架220的辊缝最近的工作辊上在轧制机架的通过线(在附图中未示出)的高度上离开张紧器单元。在图1中所示的现有技术实施例中，具有提高带拉力的成套设备260由S辊装置(张紧器)构成。
所述串列式轧机机组20具有多个轧制机架220、230、240、250，它们都起到有效轧制的轧制机架220、230、240、250的功能。即，在轧制金属带200时，对于轧制设备1的所有轧制机架220、230、240、250都进行金属带100的主要的厚度减小。即，串列式轧机机组20的第一机架220(也称为导入机架)同时也是有效轧制的第一轧制机架230。
对于在图2中所示的发明，以另一种方式控制串列式轧机机组20，它从结构上看可以对应于在现有技术中所示的结构。由此得到按照本发明的变化的金属带导入段10，并由此得到不同构造的按照本发明的轧制设备1，尤其是不同构造的按照本发明的串列式冷轧带材轧制设备1。
在按照本发明的串列式轧制设备1中，代替附加的具有提高带拉力功能的成套设备260，在金属带100的生产方向P上，在串列式轧机机组20的实际的有效轧制的部位25(串列式轧机机组20的区段25，在该区段中进行金属带100的主要的厚度减小)之前，串列式轧机机组20的第一机架220作用驱动器的功能，用于实现在金属带100中建立机械拉力。通过按照本发明可以在串列式轧机机组20的在金属带100生产方向P上的第一机架220里面建立机械拉力，无需具有提高带拉力功能的成套设备260，它例如通过图1中的S辊装置所示的那样。按照本发明，第一机架220只在其功能上变化，由此使在串列式轧机机组20内在生产方向P上的第二机架230是有效轧制的第一机架230。
按照本发明的串列式冷轧带材轧制设备1具有按照本发明的金属带导入段10，它具有开卷机270和转向辊210。按照本发明的串列式轧机机组20具有多个轧制机架220、260、230、240、250，其中只有设置在第一机架220后面的轧制机架230、240、250是有效轧制的轧制机架。在金属带100的生产方向P上的第一机架220构造成具有提高带拉力功能的成套设备260。下面将这个第一机架220称为驱动机架260，它现在不再是有效轧制的，而是主要用于提高金属带100的机械的带拉力。但是能够使这个驱动机架260作为有效轧制的轧制机架220、260运行，这尤其对于可逆轧制设备的可逆运行(也参见下面)或者对于所需的金属带100很大厚度减小是有利的。
为了在驱动机架260中实现提高带拉力的功能，通过优选由四辊式轧制机架构成的驱动机架260的辊施加作用力到金属带100上，该离在静止情况下基本垂直于金属带100的表面(平面的侧面)施加作用。在轧制设备1运行中，这种施加在金属带100上的作用力不足以在金属带100中留下主要的塑性变形。通过所述驱动机架260引起的金属带100的大部分变形是弹性性质的。
为了对驱动机架260赋予提高带拉力的功能，可以使用驱动机架260的三个运行模式。这一点通过图2中的驱动机架260中的虚点或实线箭头表示。
例如能够使驱动机架260发电机式地运行。在此可以使驱动机架260的所有的或者只一个或者多个辊发电机式地运行。其它的辊例如可以向右运行或向左运行地驱动。但是在此优选使驱动机架260的所有辊发电机式地运转。由此在金属带100中有与生产方向P反向的力作用在金属带100中，由此在金属带100里面在生产方向P上在驱动机架260后面建立拉应力，它能够使跟随的第二机架(有效轧制的第一机架)230和继续跟随的机架240、250中达到高效的轧压率。
此外能够电动机式地向右运行或向左运行地使驱动机架260运行。在此向右运行或向左运行要涉及驱动机架260的工作辊。驱动机架260的支撑辊在相应相反的旋向上被驱动或者发电机式运行。因此，一方面能够使驱动机架260的工作辊这样运行，使它们在“辊缝”部位中与生产方向P反向地旋转(切向分量)。在轧制设备1运行中，这些工作辊当然在相反的方向上旋转，因为金属带100在工作辊上的作用力大于工作辊本身的驱动力。即，工作辊和可能的从属支撑辊与在生产方向P上跟随的有效的轧制机架230、240、250的对应辊一样地旋转。
此外能够使驱动机架260的工作辊在与跟随的有效轧制的轧制机架230、240、250的对应工作辊相同的旋向上被驱动。但是在此优选，使它们以比跟随的有效轧制的轧制机架230、240、250更小的力来驱动，用于赋予金属带100内在的拉应力。相应地可以使驱动机架260的支撑辊运行。在此仍然可以只相应地驱动一部分辊。其它辊例如可以发电机式地运行。
要注意的是，驱动机架260的辊之间以及驱动机架260的工作辊与金属带100具有尽可能微小的滑差，优选根本没有滑差。即，为了提高金属带100的机械的导入拉力，尤其这样实现驱动机架260的控制，使驱动机架260的各工作辊的外圆周速度基本相当于金属带100的平移速度，并且使两个速度矢量在驱动机架260的“辊缝”中重合。这一点类似地也适用于驱动机架260的支撑辊。在本发明的实施例中，金属带100与驱动机架260的工作辊之间的滑差约为0.1％至0.75％，优选为1％至2％，尤其为3％至5％，并且特别优选为6％至10％。即，驱动机架260的工作辊的外圆周速度优选以这些百分比慢于金属带100的速度。但是在本发明的优选实施例中不产生滑差。
此外可以设想，在驱动机架260中的辊以任何自然方式驱动的运行方式或发电机式的运行方式。例如能够只使驱动机架260的支撑辊运行，并且使其工作辊发电机式地运行。也可以只使驱动机架260的那些在金属带100一侧运行的辊，并且使另一侧的辊发电机式地运行。
本发明可以应用于所有的轧制设备1。这不仅适用于新的要设计的轧制设备1，而且也适用于已经存在的轧制设备1，它们按照本发明被改装。类似地适用于使轧制设备1运行的方法。在改装的轧制设备1中，拆卸具有提高带拉力功能的成套设备260，并且使串列式轧机机组20的轧制机架按照本发明作为驱动机架260运行。由此使改装的轧制设备1在其尺寸上变得更短，由此例如可以在轧制设备1或轧机1中安装其它成套设备。
此外本发明不仅可以用于连续运行的轧制设备1(图2)，而且也可以用于可逆运行(在图2中只示意地表示)的轧制设备1。
可逆的轧制设备1在其与金属带导入段10对置的后端部上仍然具有转向辊210和卷取机，在其上可以卷绕卷材110。
对于在可逆运行(图2的括弧表示)中运行的轧制设备1，优选在金属带100第一次穿过串列式轧机机组20以后，使串列式轧机机组20的最后的机架250对于第二次穿过的金属带100与按照本发明的驱动机架260一样地控制或运行。在第一次穿过时，作为驱动机架260起作用的第一机架220在第二次穿过金属带100时优选被控制作为最后的有效轧制的轧制机架250。在第三次穿过时，再使这一点反过来。即，在可逆轧制设备1中，不仅第一机架220，而且最后的机架250(标记符号用于金属带100的第一次穿过)分别作为驱动机架260运行或使用，并且对于金属带100的后续穿过也作为最后的有效轧制的机架250运行或使用。
但是对于可逆设备也可以使第一机架(220/250)和最后的机架(250/220)分别交替地作为驱动机架260(第一机架)运行，同时不控制相应另外的最后的机架或使它们一起运行，而不对它配置相关功能。
本发明尤其可以用于已经存在的串列式冷轧带材轧制设备1，它们在总轧压率方面覆盖产品范围的大部分带宽，或者说尤其可以在这些轧制设备1中应用，即其在单个轧制机架中具有轧制功率裕量(也对于最大必需的轧压)。由此使用有效轧制的第一轧制机架220、(250)作为驱动机架260，它不进行金属带100的主要轧制。由此失去的可能达到的道次减薄量分布在轧制设备1的剩余的轧制机架(220)、230、240、250上。通过使用第一机架220、(250)作为驱动机架260，由于与开卷机270去耦，实现了带运行的稳定性和均匀性；尤其对于楔形窄带材实现改善的带导引；并且提高导入的带拉力。(在括弧中的标记符号涉及按照本发明的可逆轧制设备1的可逆运行)。
按照本发明，通过提高金属带100的带拉力可以补偿在串列式轧机机组20内由于驱动机架260所失去的可能达到的道次减薄量，由此按照本发明的串列式轧机机组20或按照本发明的轧制设备1可以实现如同按照现有技术的串列式轧机机组20那样相同的厚度减小。在此尤其有利的是整个设备的长度更短，因为可以省去具有提高带拉力功能的成套设备260(见图1)。这一点除了更小的能耗以外也提供更少的维护费用。
按照本发明，不必一定使在金属带100的生产方向P上的第一机架220在金属带100导入到串列式轧机机组20以后被构成或控制作为驱动机架260。同样可以使本发明应用于轧制设备1的另一个或多个轧制机架220、230、240、250上。因此例如尤其对于相对较长的生产线20，能够除了第一机架220外，使在生产方向P上在更后面设置的轧制机架230、240、250也构成或控制作为驱动机架260。
此外能够使本发明应用于在生产方向P上最后的轧制机架250上，用提高之前的金属带100的带拉力。为此使最后的轧制机架250、260在生产方向P上被驱动，其中最后的轧制机架250、260(驱动机架260)的工作辊的外圆周速度略高于金属带100的速度；或者说，最后的机架250、260以比在生产方向P上在其前面设置的轧制机架220、230、240更高的驱动功率被驱动。即，也可以反过来利用上述的滑差值；最后的轧制机架250、260的工作辊的外圆周速度也优选以上述的百分比高于金属带100在最后的轧制机架250、260的“辊缝”中的速度。
在图2的视图中，串列式轧机机组20的轧制机架220、230、240、250、260构造成四辊机架。但是本发明不局限于四辊机架，而是涉及有效轧制的轧制机架220、230、240、250、260的所有结构形式。因此本发明也可以例如应用于有效轧制的双辊或六辊式轧制机架。