专利名称：冷轧机和轧制方法
技术领域：
本发明涉及冷轧机及其轧制方法，更具体地说，涉及用于可逆冷轧设备、铝材轧制设备或铜材轧制设备的四辊或更多辊的冷轧机以及使用上述冷轧机的轧制方法。
背景技术：
轧制钢带时，由于沿每个工作辊的轴线方向上温度的变化而使轧辊的热膨胀不同，会使轧辊的直径沿轧辊宽度方向变化，这种现象称为热隆起(或隆起)。换句话说，这是由于轧制过程中产生的热和轧辊与被轧带材之间摩擦所产生的热会使轧辊与热带材接触的部分比其他部分受热严重得多。当上述的热隆起量大时，带材的边缘会比其他部分厚些，这称为“边缘增厚”。这就使轧出的带材厚度不均匀，从而降低轧制品的合格率。类似地，当上述的热隆起量大时，带材边缘或其附近所受的轧制张拉力较大，并使带材边缘受到过分的张拉(因为带材上张拉力分布不均匀)。这很可能使带材发生断裂。尤其是当轧制软金属例如铝或铜时，轧辊靠近边缘处的赫兹(Hertz)压延引起的带材厚度锐减的边缘减薄量比一般的钢带小。由此看来热隆起的影响是较大的，且会使轧制过程更加危险。尤其是在轧制铝材时，通常要用低闪点的可燃性轧制油，由于带材断裂产生的火花会点燃轧制油而可能引发火灾。在此情况下，为了防止上述问题，必须在减慢轧制速度的情况下仔细进行轧制。这样，不仅降低可操作性而且降低生产率。
类似地，由于热隆起引起的带材边缘增厚现象也不利于反复轧制由单卷筒供料的卷取的钢带的可逆式冷轧设备。当卷筒卷取带有边缘增厚的轧制带材时，卷在卷筒上的带材呈双端凸缘管状(或者说加厚状)，这便容易发生带材歪斜和松卷并从而发生表面损坏。具体地说，在可逆式冷轧机中，很难完全去除轧制带材表面上的轧制油，而这种轧制油可使带材在卷筒上打滑且容易松开。当然，这对于可操作性和轧制品的质量都有很大的危害。
为了解决在冷轧过程中由于热隆起引起的问题，通常采用冷却剂控制法。下面给合与本发明的在每个工作辊的一端形成局部的向端部逐渐增厚部分有关的普通工艺一起说明在冷轧和热轧中控制热隆起的工艺。
<冷却剂控制>
例如，在《铝材冷轧过程中冷却剂区域控制对形状控制的影响》(塑性与加工，Vol.23，No.263.1982年12月)一文中所述，冷却剂控制技术可控制垂直于带材运行方向的轧辊的冷却速度以解决由热隆起造成的问题，称之为“冷却剂控制法”。另一种冷却剂控制法对带材的边缘施加较热的冷却剂。但是，这些普通的冷却剂控制法不足以有效地解决热隆起造成的问题。具体地说，当轧铝或轧铜的设备使用比轧钢机所用的水溶性冷却剂更粘稠的矿物油冷却剂时，冷却剂控制法几乎无法控制轧铝或轧铜设备中的热隆起问题。
<热轧—在工作辊全长上的初始热隆起>
在热轧中也会发生上述的与热隆起相关的问题。但是，热轧机加工的带材厚度(≥1.6mm)比冷轧的(≤0.2mm)厚，故受热隆起的影响相对较小。而且洒在轧制带材表面上的热轧油或者冷却水在轧制的带材被卷取之前几乎就被完全烧掉或蒸发掉，很难留在带材的表面上。即使有微量的油也决不会造成带卷的层间打滑，因为热轧带材卷层间的摩擦比冷轧带材大(例如由于热轧材表面上有锈皮)。而且，热轧材的质量控制也不如冷轧材严格，因为热轧材常用作结构材料。因此，热轧过程对热隆起控制不需要那么严格。为了解决热隆起问题并防止轧辊磨损，轧机上使用例如分别具有从轧辊中心至各端部形成凹形隆起的棍棒状工作辊。反之，由于冷轧制品要求具有高的质量，那么严格控制热隆起是十分重要的。
<日本未审查的专利申请No.9-239411(1997)>
在热轧机采用耐磨性能良好的高速钢工作辊的情况下，热隆起控制对于热轧机来说有很大意义，因为高速钢工作辊的线性臌胀系数大。为了有效地控制热隆起，上述专利申请公开了一种具有可移位的工作辊的四辊轧机，所述的每个工作辊的直径从中部向一个端部增大(以形成半长的凹形隆起部分)。这一技术对于热隆起的控制很有效，但是，对于冷轧来说并不好，如果用于冷轧，轧出的带材会发生变形，并且会使其表面产生缺陷(下面再说明)。
<日本未审查专利申请No.5-76905(1993)>
该专利申请公开了一种串联冷轧工艺，其每个工作辊的一个端部的直径增大(以形成局部的凹形隆起)，这不是为了控制热隆起。这种轧制工艺是为了防止在冷轧脆性硅钢带时可能发生的带材边缘开裂(称为边缘开裂)。该工艺在第一轧机内使用分别在其端部具有向端部逐渐增厚(直径增大)部分而形成局部凹形隆起的工作辊而在第二轧机及以后的轧机内则采用分别在其端部具有呈锥形的部分而形成局部凸面形状的工作辊。换言之，在第一轧机内的工作辊以其局部凹形隆起部分强力挤压带材边缘以在此形成残余轧制应力，并防止边缘开裂(这种开裂可在冷轧脆性硅钢时发生)。上述的在第一轧机内的强力挤压增大了边缘减薄量。为了加以补偿，第二轧机及后面的轧机采用具有局部凸面形状的工作辊。
<日本未审查专利申请No.11-123431(1999)>
该专利申请公开了一种串联冷轧工艺，该工艺所用的工作辊分别在其一端增大直径(以形成局部凹形隆起部分)，这不是为了控制热隆起。该轧制工艺的目的是为了防止在串联冷轧过程中发生热损伤和带材断裂。这种工艺中使用一对分别向其一端增大直径的上、下工作辊，该对上、下工作辊相对于一点对称设置，并可沿轴向移动以便施加偏移力。据此，按上述工艺在强力负荷比为0.3或更大的情况下冷轧带材。控制工作辊的移动，以使带材边缘获得所需的延伸，并控制工作辊的弯曲力使带材具有平的中部。上述工艺可以稳定地进行轧制，而不会在高速轧制中发生带材断裂和热损伤的情况。
如上所述，冷轧过程中的热隆起会引起各种问题。为了解决这些问题，已采用过控制垂直于带材移动方向的轧辊的冷却速度的冷却剂控制工艺，但该工艺不足以解决上述问题。而且热隆起是时刻变化的，即使在轧制同一种材料时也如此，而且，冷却剂控制工艺不能足够快速地对上述时刻变化的热隆起作出反应。
上述的时刻变化的热隆起通常是通过对热轧机中的工作辊沿全长形成一个初始的凹形隆起部分，或通过如日本未审查专利申请No.9-239411(1997)所述的采用各自的直径从轧辊中部向一端增大以形成凹形隆起(半隆起)的可移动式工作辊加以控制。上述工艺按照热隆起的变化改变工作辊的位置而控制热隆起。但是，必须避免在轧制过程中移动工作辊，否则会使轧材产生表面缺陷。具体地说，在冷轧过程中，尤其是在冷轧软材料例如铝时必须避免移动工作辊。
在日本未审查专利申请No.5-76905(1993)和No.11-123431(1999)公开的工艺中，采用了分别具有不是为了控制热隆起的向端部增厚(以形成局部凹形隆起)部分的工作辊，但是，即使采用这种具有局部凹形隆起的可移式工作辊来解决与热隆起有关的问题。也无法解决关于表面缺陷和对热隆起反应速度慢的问题。
为了控制在轧制过程中时刻变化的热隆起，假设也可以在对工作辊端部施加外力以使工作辊偏移的称之为轧辊偏移技术中结合使用具有半隆起或局部凹形隆起的工作辊。在这种实施例中，通过按照轧制过程中热隆起的变化来控制工作辊弯曲器而不是采用移动工作辊的方法，可以解决关于表面缺陷和反应速度慢的问题。
热隆起难以控制是由于轧辊热膨胀造成轧辊在带材边缘附近发生局部变形。一般而言，很难以或者说采用轧辊偏移技术很难以控制轧辊在带材边缘附近的这种局部热变形造成的热隆起，这是由于轧辊偏移技术是使工作辊沿轧辊全长偏移，而不能控制轧辊在带材边缘附近的局部变形。
如果在轧制过程中仅通过工作辊弯曲机来控制时刻变化的热隆起，则轧制的带材中部的隆起(下面有时称为本体隆起)也有很大变化。因此，即使工作辊起初经过正确定位，靠近带材边缘的热隆起也会随着轧制过程的进行而增大。在此情况下，若用轧辊弯曲机来控制热隆起，上述的本体隆起会发生变化而使带材的形状变坏。这是由于带材边缘附近的热隆起的形状与工作辊弯曲机在带材边缘附近产生的隆起(称为边缘隆起)形状不相匹配。
发明内容
本发明的目的在于提出一种可在不产生任何轧制表面缺陷且能对时刻变化的热隆起快速反应的情况下，通过控制轧制过程中时刻变化的热隆起而获得在冷态下具有均匀厚度的带材的冷轧机和轧制方法。
(1).为了达到上述目的，按照本发明的四辊或更多辊的冷轧机具有一个可以沿相反方向移动一对上、下工作辊的第一移位装置和一个控制上述的一对工作辊的弯曲的轧辊弯曲装置，其中，上述的冷轧机还具有在工作辊的一端相对于一点垂直对称地形成局部的向端部逐渐增厚部分；一个用于控制上述一对工作辊中形成的分别与上述的局部的向端部逐渐增厚部分相连接的热隆起的第一形状控制器；和一个用于控制上述轧材的中部形成凹面形状的第二形状控制器。
上述局部的向端部增厚部分、上述的第一形状控制器和上述的第二形状控制器的工作如下上述的第一形状控制器在轧制过程中控制热隆起的变化，上述的第二形状控制器控制轧制材料的受上述的第一形状控制器控制的总体形状(或者说本体增厚的变化)。因此，上述装置可在不产生任何轧制表面缺陷并对时刻变化的热隆起快速反应的情况下通过在轧制过程中控制时刻变化的热隆起而冷轧出厚度均匀的带材。
(2).在上述第(1)项中，上述的轧辊弯曲装置最好具有可使上述的一对上、下工作辊之间的辊隙变窄的减量弯曲器，上述的第一形状控制器就是上述的减量弯曲器。
据此，上述的第一形状控制器可以控制轧制过程中的热隆起而不会引起有关表面缺陷和对热隆起的反应性的问题。
(3).在上述的第(1)项中，上述的轧机是六辊轧机，它具有一对上、下中间辊和一个可使该中间辊沿不同方向移动的第二移位装置，上述的第一形状控制器可以是上述的第二移位装置。
据此，上述的第一形状控制器可以控制轧制过程中的热隆起而不会引起有关表面缺陷和对热隆起的反应性问题。
(4).为了达到上述目的，按照本发明的四辊或更多辊的冷轧机具有一个可沿相反方向移动一对上、下工作辊的第一移位装置和一个可控制上述一对工作辊的弯曲的辊弯曲装置，其中，上述的一对上、下工作辊分别具有一个直径向工作辊的一端增大的局部的向端部逐渐增厚部分；上述局部的向端部增厚部分设置成相对于一点垂直对称；上述的作为第一形状控制器的轧辊弯曲装置是可使上述一对上、下工作辊之间的辊隙变窄的减量弯曲器；和上述的轧机还具有一个用于控制上述轧材的中部形成凹面隆起的第二形状控制器。
上述的局部的向端部增厚部分、上述的第一形状控制器和上述的第二形状控制器的工作如下上述的第一形状控制器在轧制过程中控制热隆起的变化，上述的第二形状控制器控制轧材的受上述第一形状控制器控制的总体形状，就是说，控制本体增厚的变化。因此，上述装置可以在不引起任何轧制表面缺陷并可对时刻变化的热隆起快速反应的情况下通过控制轧制中时刻变化的热隆起而冷轧出厚度均匀的带材。
(5).为了达到上述目的，按照本发明的用于可逆冷轧厂的四辊或更多辊的冷轧机具有一个可沿相反方向移动一对上、下工作辊的第一移位装置和一个控制上述的一对上、下工作辊的弯曲的轧辊弯曲装置，其中，上述的上、下工作辊分别具有直径向工作辊的一端增大的局部的向端部增厚部分；上述局部的向端部增厚部分是相对于一点垂直对称设置的；上述的作为第一形状控制器的轧辊弯曲装置是可使上述一对上、下工作辊之间的辊隙变窄的减量弯曲器；和上述的轧机还具有一个用于控制上述轧材中部形成凹面形状的第二形状控制器。
当本发明用于可逆冷轧厂时，上述局部的向端部增厚部分、上述的第一形状控制器和上述的第二形状控制器的工作如下上述的第一形状控制器在轧制过程中控制热隆起的变化，上述的第二形状控制器控制轧材的受上述第一形状控制器控制的总体形状即控制其本体增厚。因此，上述的装置可在不引起任何轧制表面缺陷并可对时刻变化的热隆起快速反应的情况下通过控制轧制过程中时刻变化的热隆起而冷轧出厚度均匀的带材。
(6).为了达到上述目的，按照本发明的用于铝材冷轧厂的四辊或更多辊的冷轧机具有一个可沿相反方向移动一对上、下工作辊的第一移位装置和一个控制上述一对工作辊的弯曲的轧辊弯曲装置，其中，上述的上、下工作辊分别具有一个直径向工作辊之一端增大的局部的向端部增厚部分；上述局部的向端部增厚部分是相对于一点垂直对称地设置的；上述的作为第一形状控制器的轧辊弯曲装置是可使上述一对上、下工作辊之间的辊隙变窄的减量弯曲器；和上述的轧机还具有一个用于控制上述轧材的中部形成凹面形状的第二形状控制器。
当本发明用于铝材冷轧厂时，上述局部的向端部增厚部分、上述的第一形状控制器和上述的第二形状控制器的工作如下上述的第一形状控制器在轧制过程中控制热隆起的变化，上述的第二形状控制器控制轧材的受上述第一形状控制器控制的总体形状即控制本体增厚的变化，因此，上述的装置可以在不引起轧制表面的任何缺陷并可对时刻变化的热隆起快速反应的情况下通过控制轧制过程中时刻变化的热隆起而冷轧出厚度均匀的带材。
(7).在上述的第(1)和(4)～(6)项中，上述的轧机最好是一种具有一对可沿轴向移动的上、下中间辊的六辊轧机，上述的第二形状控制器是控制上述的上、下中间辊的偏移的增量弯曲器。
据此，上述的第二形状控制器可以控制至少在带材中部形成凹面形状。
(8).在上述的第(7)项中，上述的一对上、下中间辊最好在工作辊具有向端部逐渐增厚部分的一侧各具有一个局部锥形部分，使该局部锥形部分与每个工作辊上的上述增厚端部相接合，上述锥形部分的直径变化率等于或大于工作辊的向端部增厚部分的直径变化率。
上述的局部向端部逐渐增厚部分可抑制轧辊的接触压力的增大，故可延长轧辊的使用寿命。
(9).在上述第(1)和(4)～(6)项中，上述的轧机是具有一对上、下中间辊的六辊轧机，该中间辊分别具有沿其全长含有最大值和最小值的曲面轧辊形状，上述的第二形状控制器可以是使上述的一对上、下中间辊沿相反方向移动的移位装置。
据此，上述的第二形状控制器可控制至少在带材中部形成凹面形状。
(10).在上述的第(1)和(4)～(6)项中，上述的轧机是具有一对上、下中间辊的六辊轧机，上述的第二形状控制器可具有一种至少使上述的一对中间辊在水平面上相对于大体作为转动中心的轧机中心而倾斜的轧辊交叉机构，据此，上述的第二形状控制器可以控制至少在带材中部形成凹形隆起。
(11).在上述的第(1)和(4)～(6)项中，上述的轧机是四辊轧机，上述的第二形状控制器具有一个可使上述一对工作辊或一对支承上述工作辊的支承辊相对于大体作为转动中心的轧机中心倾斜的轧辊交叉机构，据此，上述的第二形状控制器可以控制至少在带材中部形成凹形隆起。
(12).在上述的第(1)和(4)～(6)项中，上述的轧机是四辊轧机，上述的一对支承上述工作辊的支承辊各具有一个大致从轧辊中部向其一端呈锥形状的轧辊增厚部分，该轧辊增厚部分相对于一点垂直对称地设置。上述的第二形状控制器可具有使上述支承辊沿不同方向移动的移位机构。
据此，上述的第二形状控制器可以控制至少在带材中部形成凹面形状。
(13).在上述的第(1)～(12)项中，上述的上、下工作辊各自的直径最好由下式表示1/6Wm＋50≤Dw≤1/6Wm＋250式中，Dw是每个工作辊的直径，Wm是要轧制的带材的最大宽度。
用作第一形状控制器的可使上述一对工作辊之间的辊隙变窄的减量弯曲器可保证控制热隆起的效果。
(14).为了达到上述目的，按照本发明的轧制方法包含如下步骤采用至少在轧制后测量带材形状的形状检测器，所用的四辊或更多辊冷轧机具有一个可移动一对上、下工作辊的移位装置，所述的一对工作辊分别在各自的一端具有局部的向端部逐渐增厚部分，该局部的向端部逐渐增厚部分是相对于一点垂直对称地设置的；一个控制上述一对工作辊的弯曲的轧辊弯曲装置，该装置是作为第一形状控制器的可使上述工作辊之间的辊隙变窄的减量弯曲器；和一个用于控制在上述轧材的中部形成凹面形状的第二形状控制器；通过上述的移位装置调节上述的一对工作辊的位置，以便在开始轧制前使被轧带材的侧边被上述工作辊的上述向端部逐渐增厚部分所约束；在轧制过程中使上述的一对上、下工作辊的位置大致固定；和按照上述形状检测器的输出数据确定上述第一和第二形状控制器的动作，以便使它们对带材起相反的作用。
据此，正如第(1)项中所述，上述的第一形状控制器可以在轧制过程中控制热隆起的变化，上述的第二形状控制器可以控制轧材的受上述第一形状控制器控制的总体形状即控制本体增厚的变化。因此，上述的装置可在不引起任何轧制表面缺陷并可对时刻变化的热隆起快速反应的情况下通过在轧制过程中控制时刻变化的热隆起而冷轧出厚度均匀的带材。
(15).在上述的第(14)项中，按照设置在带材边缘附近的上述形状检测器的输出确定上述的第一形状控制器的动作，并按照设置在带材中部附近的上述形状检测器的输出确定上述的第二形状控制器的动作，
这就明确地分清了上述第一和第二形状控制器的动作的目标量，并使实际的控制方法更加容易而简单。
(16).为了达到上述目的，本发明的轧制方法包含如下步骤使用至少在轧制后测量带材形状的形状检测器和一种六辊轧机，该轧机具有一个可移动一对上、下工作辊的第一移位装置。所述的一对工作辊分别在各自的一端上具有局部的向端部增厚部分，该增厚部分是相对于一点垂直对称地设置的；一个可反向地移动一对支承上述工作辊的上、下中间辊的第二移位装置；和一个用于控制上述轧材中部形成凹面形状的第二形状控制器；通过上述第一移位装置调节上述的一对上、下工作辊的位置，从而使轧制带材的侧边在开始轧制前由上述工作辊的上述局部的向端部逐渐增厚部分所约束；在轧制过程中使上述的一对工作辊的位置大致固定；和按照上述的形状检测器的输出确定上述的第二移位装置和上述的形状控制器的动作；据此，如第(1)项中所述，上述的第一形状控制器可在轧制过程中控制热隆起的变化，上述的第二形状控制器可控制轧材的受上述第一形状控制器控制的总体形状或者说控制本体增厚的变化，因此，上述的装置可以在不引起任何轧制表面缺陷并可对时刻变化的热隆起快速反应的情况下通过控制轧制过程中时刻变化的热隆起而冷轧出厚度均匀的带材。
(17).在上述的第(16)项中，按照设置在带材边缘附近的上述形状检测器的输出确定上述的第二移位装置的动作，并按照设置在带材中部附近的上述形状检测器的输出确定上述第二形状控制器的动作。
这就明确地分清了上述第一和第二形状控制器动作的目标量，并使得实际的控制方法更为容易和简单。
下面参看附图详细说明本发明，附图中图1是本发明的一个实施例的六辊轧机(冷轧机)的垂直剖视正视图；图2是沿图1的II-II线的垂直剖视正视图；图3是沿图1的III-III线的垂直剖视正视图；图4是在工作辊上形成的相对于作为原点的带材1中点的热隆起形状R的示意图；图5说明性地示出工作辊和中间辊的局部隆起的尺寸和各轧辊的位移量；图6示出用于模拟的热隆起的形状；图7示出采用没有局部隆起的平轧辊的六辊轧机在某些热隆起情况下的模拟结果；图8示出只改变工作辊的偏移力Fw的模拟结果；图9示出在工作辊和中间辊的端都给出局部凹形隆起和凸面隆起的模拟结果；图10示出对中间辊的端部设置局部凸面隆起的效果；图11示出表示移位调节与形状控制特性之间的关系的模拟结果从而说明了采用轧辊弯曲机一起进行控制可粗略地调节工作辊的位置；图12示出工作辊对本体隆起的影响的高阶次分量比的示意图；图13示出工作辊的直径小的情况下计算本体隆起“δcw”的变化的实例；图14示出采用局部凹形轧辊和轧辊弯曲机时最适合于控制热隆起的工作辊直径的最佳范围；图15示出本发明的另一个实施例的六辊轧机；图16示出本发明的一个实施例的交叉位移型四辊轧机的简单剖视图；图17示出本发明的再一个实施例的六辊轧机的简单剖视图；图18示出本发明的再一个实施例的四辊轧机的简单剖视图；图19是应用本发明的一个实施例的可逆式轧钢设备的示意图；和图20是应用本发明的一个实施例的轧铝设备的示意图。
具体实施例方式
下面参看附图较详细地说明本发明的几个实施例。
图1示出本发明的一个实施例的六辊轧机(冷轧机)的垂直正剖视图。
图2和图3分别示出沿图1实施例的II-II线和III-III线的剖视图。
在图1～3中，六辊轧机具有直接与带材1接触并滚轧该带材1的工作辊2、与工作辊2相接触的中间辊3、与中间辊3相接触的支承辊4、支承辊4的轴承箱8、和通过轴承箱8支承各轧辊的机架5。位于机架5底部上的油压千斤顶7使支承辊4的轴承箱6上升和下降以调节加在带材1上的压力。工作辊2和中间辊3分别由各轧辊两端的轴承箱8和9支承。设置了油压缸10a、10b、11a和11b对上述轴承箱加力以便使轧辊偏移。下面将可使工作辊2偏移而扩大工作辊2之间的间隙的油压缸10a和11a称为增量弯曲装置，将可使工作辊2偏移而减小工作辊2之间的间隙的油压缸10b、11b称为减量弯曲装置。
工作辊2和中间辊3具有可沿轴向移动轧辊2和3的移位装置。下面参看图3说明工作辊2的移位装置的一个实例。如图3所示，移位装置具有一个支承工作辊2的轴承箱8的支承件12和一个与该支承件相连接的移位头13，该移位头13具有一个由便于它与工作辊2一端的轴承箱8相连接的钩子14和连接液压缸15组成的移位连接机构。另外，固定在机架5上的移位液压缸16与上述移位头13相连接。采用这种结构，可通过操作移位液压缸16和安装在移位头上的移位连接机构使工作辊2和移位支承件12自由移动。当移位支承件12具有上述的移位装置10a、10b、11a和11b时，工作辊2就可以在不改变偏移力的作用点的位置的情况下移动，这就可增大移位行程。
中间轧辊3的移位装置以相同方式设置，但图中未示出。
上述六辊轧机的每个工作辊2都具有一个局部的向端部逐渐增厚部分(或者说局部凹形隆起2a)，该部分的直径向辊子一端增大。工作辊2安装成其上述的向端部逐渐增厚的部分相对于一个点相对垂直方向对称。上、下工作辊2通过图3所示的移位装置沿相反方向转动。上述的局部凹形隆起2a用于控制工作辊2的热隆起。该局部凹形隆起2a的长度最好等于或大于热隆起的热影响长度(下面将要说明)，通常为100mm～300mm。而且，上述凹形隆起的形状最好做成与轧辊的热隆起相抵消。一般说来，大致为二次方程曲线就够了。在极端情况下，上述凹形隆起可以是容易滚轧加工掉的锥形隆起(虽然与轧辊的热隆起不大匹配)。而且，上述的凹形隆起可以按照实际轧制条件或者说实际轧制结果来确定。通常，上述的凹形隆起应大到足以抵消实际轧制过程中工作辊产生的最大热隆起，并且可根据轧制条件用移位装置来调节工作辊的位置。
每个中间辊3在工作辊2具有向端部逐渐增厚部分的一端上具有一个局部锥形部分3a(或者说局部凸形隆起形状)，以便使该锥形部分3a与每个工作辊2的向端部增厚的部分2a相接合。这就降低了轧辊之间(也就是中间辊3与工作辊2之间和中间辊3与支承辊4之间)接触表面的压力。从而可抑制容易在轧辊端部发生的轧辊剥裂和不均匀磨损，延长轧辊的使用寿命。
下面，为了更清楚地叙述本发明，先详细说明热隆起的特性。图4简单示出在工作辊上相对于作为原点的带材1的中心处产生的热隆起的形状R。如图4所示，由于轧辊的热膨胀变化引起的热隆起R在带材的中心与带材边缘E之间的区域“S”内是逐渐变化的，但是在区域“a”和“b”(带材边缘前后)则是显著变化的，在带材边缘与轧辊端部之间的区域“T”内热隆起R又是逐渐变化的。在“S”区内的热隆起的逐渐变化可通过通常的轧辊弯曲装置等完全控制住，故它无所谓了。在区域“b”和“T”的热隆起变化位于带材之外面，故可以忽略不计，因为它对带材没有任何直接的影响。因此，人们最关心的要控制的热隆起就是区域“a”的热隆起，在图4以“Cs”表示上述的会明显影响带材厚度的轧辊热隆起的量。图4中的“Ch”通常用来表示热隆起的量，因为该量是相对于轧辊端部的末端测量的，假定“Ch”大约等于“Cs”的2倍。在下面的说明中，区域“a”(相对于带材边缘)的长度称为热影响长度。该热影响长度，按《塑性与加工》Vol.23，No.263(1982.12)所述，通常为100～300mm，当然它还与轧制时间、轧制条件、冷却剂控制方法等有关。显然，当产生上述热隆起的工作辊轧制带材时，轧制成的带材的边缘厚度将比带材其他部分厚得多(边缘增厚现象)。
本发明的目的是控制这种热隆起。为此，本发明提出在每个工作辊2的一端做出一个如上所述的局部凹形隆起2a。
除了上述的局部凹形隆起2a外，本发明还提出一种第一形状控制器和一种第二形状控制器，前者与局部凹形隆起2a一起控制工作辊2上形成的热隆起，后者的控制作用是使带材1的中央至少具有一定的凸面形状。在本发明的实施例中，第一形状控制器是减小一对上、下工作辊2之间的间隙的减量弯曲装置10b(减量弯曲器)，而第二形状控制器则是控制一对上、下中间辊3的弯曲的增量弯曲装置11a(增量弯曲器)。
下面说明使用本发明的轧机的轧制方法。
为了控制每个在其端部具有局部凹形隆起2a的工作辊2的热隆起，可根据所产生的热隆起，将工作辊2移动到正确位置，但是在轧制过程中很难精确测定热隆起的量，所以在轧机的出口侧设置了形状测定器(见图19和20)，并用形状检测器的输出来进行控制。在轧制铝材的过程中移动上述工作辊2不是特别可取的。因此推荐在不进行轧制(例如更换轧制带卷)时或进行缓慢轧制(例如更换轧道)时适当移动工作辊。由于局部凹形隆起2a的作用，可以直接减小热隆起对工作辊2的影响。
但是，工作辊上的热隆起是每时每刻都在变化的，这种随时变化的热隆起可由工作辊弯曲器的第一形状控制器(具体说是控制工作辊偏移的减量弯曲器)和控制带材1的凸形隆起的第二形状控制器(中间辊3的增量弯曲器11a)进行控制。这种控制方法的要点是控制例如第一形状控制器以减小工作辊间的间隙，和控制第二形状控制器以按照轧制过程中测出的热隆起的量而增大间隙，因此，两个形状控制器可对带材1起相反的作用。当然，不用说，当用控制冷却剂等措施而减小热隆起时，可将上述的第一形状控制器控制为增加，而将上述的第二形状控制器控制为减小。本方法的目的是通过控制第二形状控制器以抵消由第一形状控制器所造成的影响来消除由第一形状控制器引起的带材中央厚度的变化。这样便可以通过第一形状控制器的工作实现不影响带材的平直度的最佳轧制。具体地说，通过根据带材边缘附近的形状检测值确定第一形状控制器的工作量并按照带材中央的形状检测值确定第二形状控制器的工作量，这样便可明确地分清第一和第二形状控制器的目标工作值，这就可使实际控制方法变得更为全面和容易得多，而且，为了使上述控制更为有效，工作辊的直径最好应满足公式(3)表达的条件。
下面按表1所列的条件说明模拟轧制过程中控制热隆起形状的一个实例。该实例假设被轧制的带材的宽度为1200mm。
表1
图5说明性地示出工作辊的局部隆起尺寸和中间辊的局部隆起尺寸和各个辊的位移。在图5中，Lcw和Lci分别表示隆起起点与工作辊2端部之间的距离和隆起的起点与中间辊3端部之间的距离，上述的Lcw和Lci都是168mm。图中的Cw和Ci分别表示工作辊端部的隆起量和中间辊端部的隆起量(在二次方程曲线上均为40μm)。δw和δi分别表示带材1边缘与工作辊端部之间的距离和带材1边缘与中间辊端部之间的距离。
图6示出本模拟实例中得出的热隆起的形状。曲线A、B和C分别表示热隆起量为60μm、50μm和40μm，其热影响长度约为175mm。
图7示出使用无局部增厚的平直轧辊的六辊轧机在上述的热隆起条件下模拟轧制的结果。图7的水平轴线表示相对于带材中心的距离(mm)，而垂直轴线则表示轧制的带材的厚度(mm)。假设带材边缘与中间辊端部之间距离(δi)为0，那么偏移力Fw(由工作辊弯曲器测定)和Fi(由中间辊弯曲器测定)分别为-18吨(其中“-”号表示减量的)和68吨，所以带材中央本体的增厚可以大致是线性的(平面的)，在此情况下，图7中曲线A、B和C的热隆起分别为60μm、50μm和40μm。
如图7所示，每种情况都是在接近带材边缘处厚度的增加(称为“边缘增厚”)最大如图中A状态的EA所示。另外，也可看出，刚好在边缘增厚起始点之前处带材的厚度短暂地减小至最小(用Es表示的边缘2)，这种边缘2附近的局部扩展称为边缘2的伸长，它可对边缘增厚的带材边缘施加一个内拉力(内部拉伸)。在带材边缘附近还存在强烈的外力例如卷取带卷时的拉力，并与上述内部拉伸相叠加。这些强大的力对薄的(0.3mm或更薄)矽钢带材有害，即使在冷态可逆轧制中也有害，尤其是对软的铝带材和铜带材更有害。这些力很容易使轧制中的带材开裂，这一点在上面已说明过。
下面说明是否可以仅通过调节弯曲力来改善轧辊的这种隆起形状。这里，中间轧辊弯曲器的力Fi对带材整个宽度的作用对于控制本体隆起是有效的，但对于仅出现在带材边缘附近的形状的控制是无效的。所以，我们模拟如何仅仅通过改变工作轧辊弯曲器的力Fw来控制带材的形状。图8示出了模拟的结果，其中假设热隆起量为50μm(与图7的特征曲线B一样)。图中，特征曲线“a”的Fw为14吨，特征曲线“b”的Fw为22吨。如曲线“a”所示，边缘2的伸长随弯曲力Fw的增大而减小，但是边缘增厚则增大。因此，可以明白，通过增大Fw不能改善形状和拉力的分布。相反地，如果减小Fw，边缘隆起会稍稍改善，但本体隆起则变大，使带材形状不合格。
从上述可以断定，仅通过正常的轧辊弯曲器进行控制，对于带材边缘附近的不规则性几乎是无效的。
下面，我们模拟通过对工作辊和中间辊的端部分别形成局部的凹形隆起和凸形隆起后所进行的轧制。图9示出这种模拟的结果。在本实例中，轧辊的位移量δw和δi为别为14mm和0mm左右。特征曲线A、B和C分别表示相对于热隆起量依次为60μm、50μm和40μm的情况。正确地调节弯曲力可使带材具有良好的平面度。
从图9与图7的比较可以看出，采用上述方法可明显改善热隆起引起的带材边缘的增厚。因此，若本实例应用于可逆冷轧设备或软材料例如铝或铜的轧制设备时，轧制产品的可操作性、产量和质量都将明显改善。
下面参看图10说明对中间辊3的端部设计出局部凸面隆起的作用。图10示出对中间辊端部采用局部凸面隆起前后的线性接触压力的分布情况(假定热隆起量为50μm)。曲线Q表示工作辊2与中间辊3之间线性接触压力的分布，而曲线R表示中间辊3与支承辊4之间的线性接触压力的分布。但是，轧辊偏移力的变化极小，故轧制的带材的隆起与图9的特征曲线B一样。图9也示出所得出的本体隆起S以供参考。
如图10所示，当采用局部凸面隆起时，轧辊端部的线性压力分布的峰值(见曲线D)便明显减小。所以，在中间辊3的端部形成局部凸面隆起可以防止相应辊子的不均匀磨损而使辊子的使用寿命延长。但是，很显然，中间辊3的局部凸面隆起并非必需，并且可从热隆起的形状控制特征来判断其绝对状态，因为所得到的平面度(形状)几乎是一样的。例如，在轧辊负荷小、且轧辊接触面压力可忽略的情况下，中间辊3上的局部凸面形状就可省去。
不消说，热隆起是时时变化的，即使在轧制同一卷带材的过程中也如此。例如，在恒定的冷却剂控制条件下轧制时，热隆起倾向于逐渐增大。反之，当工作辊采用局部凹形隆起时，必须按热隆起的量时刻控制工作辊2的位置。但是，在轧制过程中移动工作辊可能会在轧制表面上产生缺陷，所以在冷轧设备上进行轧制的过程中特别是在轧制软材料例如铝的过程中最好不移动工作辊。也可以通过控制冷却剂来控制热隆起，但是反应很慢，不实用。
因此，本发明在轧制过程中采用轧辊弯曲器控制法来控制热隆起的变化。在这种实施例中，如图9所示，必需控制工作辊弯曲器使工作辊与中间辊之间的间隙变窄，以便随热隆起的增大而增加上述的间隙。在此情况下，若工作辊采用较大的局部凹形隆起，可控制工作辊弯曲器以增大上述的间隙，但此时边缘的减薄也会增大。因此，最好使局部凹形隆起尽可能地小。另外，通过采用局部凹形隆起和减量弯曲器来控制热隆起可以明显提高产品的产量。
而且，当通过轧辊弯曲器控制方法完成上述控制时，工作辊2位置的调节就不需要如此精细了。请看图11，图中示出采用与表1所示的同样条件且热隆起为50μm的情况下体现位移位置调整与形状控制特性之间的关系的模拟结果，图中曲线A、B和C分别表示轧辊位移(δw)依次为0mm、14mm和28mm的情况，它们示出在正确调节工作辊弯曲器和中间辊弯曲器的情况下，轧制带材的厚度分布情况。
如图11所示，通过控制工作辊2和中间辊3的偏移力可以获得有利的轧制形状，即使在工作辊的调定位置改变时也如此。相反，既使用工作辊弯曲器又使用中间辊弯曲器可粗略地调节工作辊的位置。上述的使用两种弯曲器的效果是明显的，并且大大简化了对工作辊2的位移位置的调节。
在上述的热隆起控制中，每个工作辊的直径具有非常大的意义，换言之，由热隆起引起的本体隆起可大致用4次或更高次多项式来表达。因此，影响本体隆起的工作辊的特性最好具有尽可能高阶次的分量。这就意味着每个工作辊的直径最好是小的，但是，若工作辊的直径很小，轧辊弯曲器的影响就局限在带材的边缘及小于热隆起的热影响长度的相邻区域内。因此，这对于热隆起的控制没有任何实际意义。而且，工作辊的直径小时，便可能无法驱动工作辊进行所需的稳定轧制。这是在安装轧制软材料如铝和铜的可逆冷轧设备时要注意的要点之一。另外，若工作辊直径小，由工作辊弯曲器形成的本体隆起通常会变得复杂。这就使得形状控制更为困难。反之，若工作辊的直径大，则工作辊弯曲器对本体隆起的影响以低阶次分量占优势。因此，在控制热隆起时，对本体隆起的影响较大，这种控制远非最佳状态。
由上所述可以断定，对于既采用端部带有局部凹形隆起的工作辊又通过工作辊弯曲器进行热隆起控制来说，显然，工作辊的最佳直径值应处于某个范围内。下面将参看图12对此进行说明。
图12示出工作辊减量弯曲器对本体隆起的影响特性，横坐标为工作辊直径，纵坐标为本体隆起的高阶次分量的比值(r)，该r可由下式表达r＝a4/(a2＋a4) (1)式中“a2”和“a4”是通过工作辊偏移力“δFw”使本体隆起的变化“δcw”最佳化的4阶多项式的系数。
δcw＝a4X4＋a2X2(2)
式中“X”是带材边缘相对于轧机中心的X坐标值(±1)。
换句话说，“r”是高阶次分量a4与由于偏移力“δFw”而使带材边缘上出现本体增厚的总量“a4＋a2”之比。当该“r”值增大时，高阶次分量对工作辊弯曲器对本体增厚的影响有较大的影响。这就是说，较大的“r”值最符合热隆起控制。图12中的曲线A、B和C分别对应于最大带材宽度1200mm、1500mm和1800mm。在此情况下，轧辊的长度分别为1420mm、1720mm和2020mm，而线性轧制压力(负荷)为0.5吨/mm。
如图12所示，即使在工作辊直径等于或大于图中的“a”值时，适合于控制热隆起的高阶次分量的变化也极微。反之，则会增大轧制负荷、动力消耗和轧机的尺寸，并因此而提高轧制成本。为了有效地控制热隆起，采用直径等于或大于图12中的“a”值的工作辊特别有利。
再者，当工作辊的直径较小时，本体隆起的高阶次分量的比值“r”为1或大于1。图13示出在工作辊直径为200mm、带材最大宽度为1200mm的情况下计算本体隆起的变化“δcw”的实例。图中的实线表示由图13中的“δcw”近似方程算出的近似值曲线。从图13可以看到代表弯曲力“δFw”对本体隆起的影响的δcw表现出使带材中央部分呈凹形的复杂特性。因此，可令本体隆起变化“δcw”的近似方程中的第4阶和第2阶系数具有不同的符号，从而使高阶分量比变为“r”或更大。如果控制具有上述特性的轧机的工作辊弯曲量减小，则带材边缘可变得更薄。带材的中央好象具有施加增量弯曲的作用。这是十分复杂的特性，会使实际的形状控制复杂化，这是必须避免的。因此，必须将工作辊的直径选择为可使高阶次分量的比为1或小于1。
从实质上说，这并不意味着较小的轧辊直径仅取决于上述的形状控制特性，自然，轧辊的直径要适合于传递所需要的轧制扭矩。
图14概括地示出最适合于采用局部凹形隆起轧辊和轧辊弯曲器来控制热隆起的工作辊直径的最佳范围。在图14中，横坐标为带材最大宽度，纵坐标为轧辊直径。图14中的最佳工作辊直径Dw用下式表达，1/6Wm＋50≤Dw≤1/6Wm＋250(3)式中Wm是带材最大宽度。
本发明的上述实施例可以在不引起任何轧制表面缺陷和任何相应问题的情况下控制冷轧过程中的热隆起，并且还可正确地控制轧制过程中时刻弯化的热隆起而不损害整个带材形状。因此，本实施例可生产稳定的轧制品。
下面说明应用具有类似作用的其他类型的轧机另一个实施例图15示出本发明的另一个实施例的六辊轧机。本实施例的每个工作辊2在其端部都具有局部凹形隆起，这些工作辊是相对于一个点垂直对称地安装的。工作辊可以水平地位移。同理，中间辊3是可水平位移的平直辊。当控制热隆起时，将工作辊2移动并使每个带材的边缘可到达每个工作辊2的局部凹形隆起2a处。而中间辊3安装成使其端部可大致接近带材的相应边缘。当然，上、下轧辊2和3是相对于一个点大致对称地安装的。
从上所述可以看出，本发明的轧机可以结合采用工作辊弯曲器特别是结合减量控制器优先控制工作辊2的局部凹形隆起2a处的热隆起。但是，由于中间辊3没有脱离局部凹形隆起2a，故轧辊间的线性接触压力增大。但是，采用这种类型的轧机对于热隆起的控制有另一种优点。
即使在没有热隆起时，中间辊也需要一个基本的偏移力(称为基本的中间辊偏移力)，以控制由于轧辊例如支承辊引起的本体隆起。相反地，图15所示的这类轧机可以使工作辊与中间辊之间的接触宽度大致等于带材的宽度。换言之，这可使分布在工作辊与中间辊之间的负荷宽度大致等于带材宽度，而工作辊2在带材宽度之外的部位没有受到额外的力。因此，工作辊2的弯曲减小。这就可减小上述所需要的基本的中间辊偏移力，并进而减小位于中间辊3与支承辊4之间的中间辊弯曲器所造成的线性接触压力。
在关于图9的说明中，我们谈过当热隆起增大时，将中间辊弯曲力控制为增量。当上述的基本的中间辊弯曲力添加到该中间辊偏移力上时，由于既用局部凹形隆起轧辊又用轧辊弯曲装置来控制热隆起，故应用上述结构的轧机效果是明显的。具体地说，这种结构的轧机对于轧制宽度范围大(例如最小宽度为最大宽度的0.3-0.4)的窄带材来说是有效的。
在上述的实施例说明中，我们谈到六辊轧机具有可水平移动的中间辊3和各自的端部带有凹形隆起的工作辊2，我们还谈到使用轧辊弯曲器一起来控制轧制过程中的热隆起的变化是有效的。在六辊轧机中用弯曲器一起控制上述热隆起的主要特征是采用作为适合于控制工作辊2上产生的热隆起的第一形状控制器的工作辊弯曲器和适合于控制由于轧辊例如支承辊4的弯曲而产生的本体隆起的第二形状控制器。换言之，为了控制热隆起，将第一形状控制器控制为减量，并将第二形状控制器控制为增量，从而可防止凸形本体隆起，使轧制的带材沿其整个宽度具有均匀的平面度。
我们还有另一种控制在轧制过程中时刻变化的热隆起的方法。该方法的主要步骤是将具有图1的可移动的中间辊的六辊轧机的每个中间辊3移离每个带材的边缘，代替使用工作辊弯曲器(作为第一形状控制器工作)一起来控制轧制过程中的热隆起的变化。这样，每个中间辊3的端部挤压每个工作辊2端部上的凹形隆起，并使工作辊的端部产生局部弯曲变形。这就进一步挤压带材的边缘，不用说，将中间辊3移向带材和中央可以减小带材边缘上的挤压力。这种方法在轧制过程中不移动工作辊，且不会在轧制表面上产生缺陷。因此，这种方法可以有效地控制不断变化的热隆起。
在上述的实施例中，六辊轧机的第二形状控制器是中间辊弯曲器。下面要说明的各种方法都可应用于第二形状控制器。
图16示出本发明实施例之一的移动叉移动型四辊轧机的简单剖视图。这种轧机具有可使工作辊水平移动的交机构和可使工作辊绕轧机的垂直中心转动的交叉机构。日本未审查的专利申请No.7-60310(1995)公开过典型的交叉移动机构。
在每个工作辊2的一端做出局部凹形隆起。轧机用至少一个减量弯曲器，或者最好是既用减量弯曲器又用增量弯曲器作为第一形状控制器。众所周知，工作辊2的交叉移动可以使沿轧制带材的宽度方向上的上、下工作辊之间的间隙(称为辊隙)大致按二次方程地改变，并可有效地控制本体隆起。因此，在本实施例中，第二形状控制器是工作辊2的交叉机构。图16示出使工作辊2交叉移动的一个实例，但是，很显然，采用仅使支承辊4交叉移动或同时使工作辊2和支承辊4交叉移动的交叉机构作为第二形状控制器也可获得同样的效果。而且，具有带交叉机构(例如日本未审查专利申请No.10-234512(1998年)和日本未审查专利申请No.2000-33405中公开的那种交叉机构)的中间辊的六辊扎机，可以采用中间辊交叉机构作为第二形状控制器。
图17示出本发明另一个实施例的六辊轧机的简单剖视图。每个在其一端带有局部凹形隆起的工作辊2可以水平地移动。该轧机至少用一个减量弯曲器或者最好是既用减量弯曲器又用增量弯曲器作为第一形状控制器。
每个中间辊的形状是具有最高点和最低点的三次曲线状，并可由第二形状控制器使其作水平位移。众所周知，上、下工作辊之间的辊隙1可通过上述的第二形状控制器移动中间辊而大致按二次方程式控制之，且可有效控制本体增厚。但是上述的第二形状控制器对于控制带材边缘的局部不规则性例如热隆起几乎没有作用，因此需要第一形状控制器。
图18示出本发明的另一个实施例的4辊轧机的简单剖视图。每个在其一端带有局部凹形隆起的工作辊2可作水平位移。该轧机至少用一个减量弯曲器或者最好是既用减量弯曲器又用增量弯曲器作为第一形状控制器。支承辊4分别具有从轧辊中心向其端部逐渐变小的凸形隆起的形状，并可通过移位装置使之移动。众所周知，上、下工作辊之间的辊隙1可通过上述的第二形状控制器垂直地移动支承辊4而大致按二次方程式加以控制，且可有效地控制本体隆起。例如，日本专利No.2865804公开过上述的带有上述隆起和移位装置的工作辊。在本实施例中，第二形状控制器就是支承辊4的移位装置。在上述的轧机中，工作辊2的局部凹形隆起最好与支承辊4的凸面隆起形状相匹配。这就可以减小工作辊2与支承辊4之间的表面接触压力，并可消除在上面对六辊轧机的说明中已阐述过的轧辊偏斜磨损。
图19示出应用本发明实施例的可逆轧钢系统的示意图。该轧钢系统具有一个位于系统中央的轧机17、两个分别位于轧机两侧的张力卷筒19、两对夹送辊20(轧机的每一侧设置一对)、两个形状检测器21(分别位于轧机两侧)、液流切割器22(轧机的每一侧设置一对)、一个供给第一带材(料卷)的开卷机18(仅设置于轧机的一侧)、和另一组夹送辊20(仅设置于轧机的一侧)。另外，轧机17还具有分别设置在轧机两侧的轧辊冷却剂喷嘴23和润滑剂喷嘴24，将带材1供入轧机并被张紧在张力卷筒19之间以反复轧制。下面说明中所用的术语“进入”和“排出”分别表示轧机17的供入带材1的进入侧和轧机17的排出带材1的出口侧。
首先，将带材置于开卷机18上，由夹送辊20拉出并导引入轧机17，在轧机17内，由冷却剂喷嘴23和润滑剂喷嘴24将流体喷到工作辊2和工作辊2与带材1相接触处(轧辊通道)，以便在轧制过程中冷却和润滑它们。轧好的带材由出口侧的张力卷筒19卷取。轧辊冷却液和润滑剂液通常是同一种流体，下面简单地将它们称为冷却剂(油)。上述冷却剂(油)不是从出口侧喷嘴23和24供给的，这是由于带材表面上任何存留的油都可能增加带卷打滑、歪斜和卷筒19松卷的可能性。流体切割器22的设置可将冷却剂(油)几乎完全地去除。但是，完全去除上述流体是十分困难的。如果轧制的带材由于热隆起(如前面所述)而使其边缘增厚，上述的带卷打滑、歪斜和卷筒19松卷的可能性就更大。而且，在轧制带材被进口侧和出口侧的张拉辊带动前后移动而进行反复轧制的可逆性冷轧设备中，上述的可能性更大。当出口侧形状检测器21测出有大的边缘增厚时，通常要小心地进行轧制(例如放慢轧制速度)。
由上所述可以发现，用本发明的可逆式冷轧机控制热隆起将可显著提高轧制表面的质量、产量和轧制生产率。
图20是应用本发明实施例的轧铝设备的示意图。与普通的可逆式钢带轧制设备不同，这台采用单道轧制法的铝材轧制设备仅具有一个位于出口侧的张力卷筒19和一个位于进口侧的开卷机18。单道轧制法通常是重复地轧制作为一组的多个带卷。换言之，将每个带卷置于开卷机18上，供入轧机、并由张力卷筒19卷取。一组内的多个带卷依序同时通过一个轧道，然后进入下一个后续的轧道反复轧制，直到获得所需带材厚度为止。如上所述，这种轧制方法没有将任何带卷以张力辊传送到开卷机，并且，不需要在进口侧设置形状检测器21，也不需要在出口侧设置冷却剂喷嘴23和24。
在单道轧制例如铝带的轧机中，每个轧道中的每个带卷的前端和尾端总是在未张紧的情况下轧制的，带卷没有张紧时，其前部分和尾部分容易弯曲成波纹状。这种倾向在带卷轧得较薄(快到所需厚度)时更为严重。为了防止上述的弯曲，最好消除诸如会引起干扰的热隆起等因素。在这种意义上，对于轧制铝材来说，采用本发明的能够很好控制热隆起的轧机是极为重要的。
如上所述，使用低闪点的冷却剂(油)的轧铝设备容易在带卷断裂处着火。带卷断裂的主要原因之一是由于上面所述的热隆起而产生的边缘增厚现象。软材料例如铝尤其易受热隆起的影响且在轧制中易于断裂。通常将上述的轧机17置于大的灭火系统(图18中未示出)中，以便快速灭火。然而，一旦突发火灾，即使立即加以熄灭也会使许多零件例如油封件、柔性软管和导线严重损坏。这就需要大量的修复费用和工时。因此，有效地控制在轧铝设备中的热隆起以减小着火的可能性从而提高可操作性和轧制生产率是极有意义的。
本发明可以在不引起轧制表面缺陷并可对时刻变化的热隆起作出快速反应的情况下控制在轧制过程中时刻变化的热隆起从而稳定地生产高质量的冷轧产品。
权利要求
1.一种至少为四辊或多于四锟的冷轧机，它具有一个可使一对上、下工作辊沿相反方向移动的第一移位装置和一个可控制上述一对工作辊的弯曲的轧辊弯曲装置，其中上述的冷轧机还具有在上述每个工作辊的一端上局部的形成向端部逐渐增厚部分，并使该部分相对于一个点对称；一个用于控制在上述一对工作辊上形成的分别与上述局部的向端部逐渐增厚部分相连接的热隆起的第一形状控制器；和一个用于控制在上述轧制材料的中央形成凹面形状的第二形状控制器。
2.根据权利要求1的冷轧机，其特征在于，上述的轧辊弯曲装置是减量变曲器，而上述的第一形状控制器就是上述的偏减量弯曲器。
3.根据权利要求1的冷轧机，其特征在于，上述的轧机是六辊轧机，它具有一对上、下中间辊和一个可使上述的一对中间辊沿相反方向转动的第二移位装置，上述的第一形状控制器是所述的第二移位装置。
4.一种至少为四辊的或多于四辊的冷轧机，含有一个可使一对上、下工作辊沿相反方向移动的第一移位装置和一个控制上述的一对工作辊的偏移的轧辊弯曲装置，其中，上述的每个上、下工作辊分别具有局部的直径向工作辊的一个端部逐渐增大的向端部逐渐增厚部分，上述的局部向端部逐渐增厚部分设置成相对于一个点垂直对称，上述的工作为第一形状控制器的轧辊弯曲装置是使上述的一对上、下工作辊之间的辊隙变窄的减量弯曲装置，和上述的轧机还具有一个用于控制上述轧制材料中央形成凹面隆起形状的第二形状控制器。
5.一种用于可逆冷轧装置至少为四辊或多于四辊的冷轧机，它具有一个可沿相反方向移动一对上、下工作辊的第一移位装置和一个控制上述的一对工作辊的弯曲的轧辊弯曲装置，其中，上述的每个上、下工作辊都具有一个直径在其一端逐渐增大的局部的向端部逐渐增厚部分，上述的局部的向端部逐渐增厚部分设置成相对于一个点垂直对称，上述的作为第一形状控制器的轧辊弯曲装置，是可使上述的一对上、下工作辊之间的辊隙变窄的减量弯曲装置，和上述的轧机还具有一个用于控制上述轧制材料的中央形成凹面隆起形状的第二形状控制器。
6.一种用于铝材冷轧厂的至少为四辊或更多辊的冷轧机，它具有一个可使一对上、下工作辊沿相反方向移动的第一移位装置和一个控制上述一对工作辊的弯曲的轧辊弯曲装置，其中，上述的每个上、下工作辊分别具有一个在其一端直径增大的局部的向端部逐渐增厚部分，上述局部的向端部逐渐增厚部分设置成相对于一个点垂直对称，上述的作为第一形状控制器的轧辊弯曲装置是使上述的一对上、下工作辊之间的辊隙变窄的减量弯曲装置，和上述的轧机还具有一个用于控制在上述轧制材料的中央形成凹面隆起形状的第二形状控制器。
7.根据权利要求1和4～6中任一项的冷轧机，其特征在于，上述的轧机是六辊轧机，它具有一对可沿轴向移动的上、下中间辊，上述的第二形状控制器设有可控制上述一对中间辊的弯曲的增量弯曲装置。
8.根据权利要求7的冷轧机，其特征在于，上述的一对上、下中间辊分别在工作辊具有上述的向端部增厚部分的一侧上具有一个局部变细的部分，该局部变细部分与各工作辊的上述向端部逐渐增厚部分相接合，并且，上述变细部分的直径变化率等于或大于上述的向端部逐渐增厚部分的直径变化率。
9.根据权利要求1和4～6中任一项的冷轧机，其特征在于，上述轧机是六辊轧机，它具有一对上、下中间辊，每个中间辊是一个沿其全长含有最大直径和最小直径的曲面轧辊，上述的第二形状控制器具有可沿相反方向移动上述一对上、下中间辊的移位装置。
10.根据权利要求1和4～6中任一项的冷轧机，其特征在于，上述的轧机是六辊轧机，它具有一对可沿轴向移动的上、下中间辊，上述的第二形状控制器具有一个轧辊交叉机构，该机构使上述的至少一对中间辊在水平面上相对于大致作为转动中心的轧机中心，而倾斜。
11.根据权利要求1和4-6中任一项的冷轧机，其特征在于，上述的轧机是四辊轧机，上述的第二形状控制器具有一个可使上述一对工作辊或一对支承上述工作辊的支承辊相对于大致作为转动中心的轧机中心倾斜的轧辊交叉结构。
12.根据权利要求1和4～6中任一项的冷轧机，其特征在于上述的轧机是四辊轧机；上述的一对支承工作辊的支承辊分别具有大致从轧辊中心向轧辊的一端呈锥形的凸面隆起；上述的轧辊凸面隆起设置成相对于一点垂直对称；和上述的第二形状控制器具有可沿不同方向移动上述支承辊的移位装置。
13.根据权利要求1和4～6中任一项的冷轧机，其特征在于，上述的每一上、下工作辊的直径可用下式表达1/6Wm＋50≤Dw≤1/6Wm＋250式中Dw是各工作辊的直径，Wm是被轧制板材的最大宽度。
14.一种冷轧机，它具有一对分别具有一种轧辊轮廓形状的工作辊，所述的轮廓形状在其筒形部分的一端附近具有直径向轧辊端增大的向端部逐渐增厚部分，上述的两个工作辊做成使上述的两个向端部逐渐增厚的部分沿轧辊轴线方向位于其筒形部分的相对两侧上；分别支承上述工作辊的中间辊；一个用于对上述工作辊施加轧辊弯曲力的轧辊弯曲装置；和一个用于对上述中间辊施加轧辊弯曲力的中间辊弯曲装置。
15.一种冷轧机，它具有一对分别具有轧辊轮廓形状的工作辊，所述的轮廓形状在其轧制带材的筒形部分的一端附近具有直径向辊端增大的向端部逐渐增厚部分，上述的两个工作辊做成使上述的两个向端部逐渐增厚部分沿轧辊轴线方向位于筒形部分相对的两侧上；分别支承上述工作辊的中间辊；分别支承上述中间辊的支承辊；一个用于对上述工作辊施加轧辊弯曲力的轧辊弯曲装置；一个用于使上述中间辊的轴线在垂直于轧制材料运行方向的水平面上交叉的中间辊交叉机构，或用于沿轧辊轴向方向移动上述中间辊的轧辊移位装置。
16.一种冷轧机，它具有一对分别具有轧辊轮廓形状的工作辊，所述的轮廓形状在其筒形部分的一端附近具有直径向辊端增大的向端部逐渐增厚部分，上述的两个工作辊做成使上述的两个向端部逐渐增厚部分沿轧辊轴线方向位于其筒形部分的相对两侧上；分别支承上述工作辊的支承辊；用于对上述工作辊施加轧辊弯曲力的轧辊弯曲装置；用于沿轧辊轴线方向移动上述支承辊的支承辊移位装置。
17.一种冷轧机，它具有一对分别具有轧辊轮廓形状的工作辊，所述的轮郭形状是在其轧制带材的筒形部分的一端附近具有直径向辊端增大的向端部逐渐增厚部分，上述两个工作辊做成使上述的两个向端部逐渐增厚部分沿轧辊轴线方向位于筒形部分的相对两侧上；分别支承上述工作辊的支承辊；用于对上述工作辊施加轧辊弯曲力的轧辊弯曲装置；和用于使上述工作辊的轴线在垂直于轧制材料运行方向的水平面上交叉的轧辊交叉机构。
18.一种轧制方法，包含如下步骤至少在轧制后用形状检测器检测带材的形状，所用的四辊或更多辊的冷轧机具有一个可移动一对分别在其一个端部具有局部的向端部逐渐增厚部分的上、下工作辊的移位装置，上述的局部的向端部逐渐增厚部分相对于一个点垂直对称；一个用于控制上述一对工作辊的弯曲并具有作为第一形状控制器的减量弯曲装置的轧辊弯曲装置，上述减量弯曲装置使上述一对工作辊之间的辊隙变窄；和一个用于使上述轧制材料的中央形成凹面隆起的第二形状控制器；通过上述的移位装置调节上述的一对上、下工作辊的位置，以使轧制带材的边缘在开始轧制前由上述工作辊的上述向端部逐渐增厚部分所约束；在轧制过程中使上述一对上、下工作辊的位置大致固定；和确定上述第一和第二形状控制器的动作，使它们可根据上述形状检测器的输出数据对带材起相反的作用。
19.根据权利要求18的轧制方法，其特征在于，按照设置在带材边缘附近的上述形状检测器的输出数据确定上述的第一形状控制器的动作，并按照设置在上述带材中央附近的上述形状检测器的输出数据确定上述的第二形状控制器的动作。
20.一种轧制方法，具有如下步骤至少在轧制后应用形状检测器测量带材的形状，轧制带材的六辊冷轧机具有一个可以移动一对分别在其一端上具有局部的向端部逐渐增厚部分的上、下工作辊的第一移位装置，上述的局部的向端部逐渐增厚部分相对于一个点垂直对称；一个可以使一对逆向地支承上述工作辊的上、下中间辊转动的第二移位装置；和一个用于在上述轧制材料的中央形成凹面隆起的第二形状控制器；通过上述的第一移位装置调节上述的一对上、下工作辊的位置，以使轧制带材的上述边缘在开始轧制之前由上述工作辊的向端部逐渐增厚部分所约束；在轧制过程中使上述的一对上、下工作辊的位置大致固定；和按照上述形状检测器的输出数据确定上述第二移位装置和上述形状控制器的动作。
21.根据权利要求20的轧制方法，其特征在于，按照设置在轧制带材的边缘附近的上述形状检测器的输出数据确定上述的第二移位装置的动作，并按照设置在带材中央附近的上述形状检测器的输出数据确定上述形状控制器的动作。
22.一种冷轧机的轧制方法，所述的冷轧机具有一对分别在其筒形部分的一端附近具有一个直径向辊端增大的向端部逐渐增厚部分的工作辊，上述的两个工作辊做成使上述的两个向端部逐渐增厚部分沿轧辊轴线方向位于轧辊筒形部分的相对两侧上；分别支承上述工作辊的中间辊；和分别支承上述中间辊的支承辊，其中上述的轧制方法包含如下步骤通过对上述工作辊施加轧辊偏移力来控制轧制过程中的热隆起；并通过对上述中间辊施加轧辊弯曲力控制带材宽度中部的本体增厚。
23.一种冷轧机的轧制方法，所述的冷轧机具有一对分别在其筒形部分的一端附近具有直径向轧辊端增大的向端部逐渐增厚部分，上述的两个工作辊做成使上述的两个向端部逐渐增厚部分沿轧辊的轴线方向位于轧辊筒形部分之相对两侧上；分别支承上述工作辊的中间辊；和分别支承上述中间辊的支承辊，其中，上述的轧制方法包含如下步骤通过对上述工作辊施加轧辊弯曲力而控制控制过程中的热隆起；和通过在垂直于轧制材料运行方向的水平平面内使上述中间辊的轧辊轴线交叉，或沿轧辊轴线方向移动上述中间辊，控制带材宽度中部的本体增厚。
24.一种冷轧机的轧制方法，所述的冷轧机具有一对分别在其筒形部分的一端附近具有一个直径向辊端增大的向端部逐渐增厚部分的工作辊，上述的两个工作辊做成使上述的向端部逐渐增厚部分沿轧辊轴线方向位于轧辊筒形部分的相对两侧上；分别支承上述工作辊的支承辊，其中，上述的轧制方法包含下列步骤通过对上述工作辊施加轧辊偏移力而控制轧制过程中的热隆起；和通过沿轧辊轴线方向移动上述的支承辊而控制带材宽度中部的本体增厚。
25.一种冷轧机的轧制方法，所述的冷轧机具有一对分别具有轧辊轮廓形状的工作辊，所述的轮廓形状具有一个在轧辊筒形附近的一端直径向着端部增大的向端部逐渐增厚部分，上述工作辊做成使上述的向端部逐渐增厚部分沿轧辊轴线方向位于筒形部分的相对两侧上；和一对分别支承上述工作辊的支承辊，其中，上述的轧制方法包含如下步骤通过对上述工作辊施加轧辊偏移力而控制轧制时的热隆起；和通过使上述工作辊的轴线在垂直于轧制材料运行方向的水平面上交叉来控制带材宽度中部的本体增厚。
全文摘要
本发明的六辊轧机的每个带有弯曲装置的工作辊(2)一端具有局部的向端部逐渐增厚部分,上述工作辊(2)安装成可使上述的局部向端部逐渐增厚部分相对于一个点垂直对称。所设置的作为第一形状控制器的减量弯曲器(10b)可使工作辊之间的辊隙变窄。既可用局部凹形隆起2a又可用轧辊弯曲器(10b)来控制热隆起。设置了作为第二形状控制器的增量弯曲器(11a)来控制中间辊(3)的弯曲,以控制使轧制带材中央具有凹面形状。
文档编号B21B13/14GK1340387SQ0112541
公开日2002年3月20日 申请日期2001年8月15日 优先权日2000年8月30日
发明者小林裕次郎, 梶原利幸, 乳井辰彰, 菊池有二, 芳村泰嗣, 山田繁一 申请人:株式会社日立制作所