專利名稱：校準多輥矯直機的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及校準多輥矯直機的裝置和方法。
背景技術：
多輥矯直機被用作矯直鋼板的精加工工具。借助多輥矯直機進行矯直尤其是拉伸矯直的基本原理是，使待矯直的鋼板或帶鋼在兩列相互搭疊的平行輥之間經過，搭疊程度在鋼板前進方向上減小。當在輥之間經過時，它先在一個方向然后在另一個方向上交替彎曲變形。彎曲幅度從矯直機的入口到出口減小，從而鋼帶遇到一連串的交變應力，所述交變應力適于消除或至少顯著減小會造成平坦度缺陷的內應力。變形程度的逐步減小使得在矯直機出口處獲得盡可能平整的帶鋼成為可能。在拉伸矯直機中，鋼帶被“S形”傳動單元驅動地在開卷機與卷取機之間穿過矯直機，所述傳動單元使鋼帶運動并且也拉伸鋼帶。
板帶鋼用戶在平坦度和內應力方面提出的更嚴格的允許公差意味著要找尋在實施預調情況下控制矯直機工作的最佳可行方式以及對設備的以下機械性能的可能最好的理解，即游隙、間隙、彈跳值、調整參數等。
為了更好地理解與獲得矯直機行為控制的理想改善有關的問題，將參照圖1-圖5來提醒讀者一臺多輥矯直機的主要部件。
圖1示意性示出這樣一臺矯直機，它包括一組下輥11和一組上輥12，它們分別由一下橫梁13和一上橫梁14支承。金屬帶10在兩個馬達驅動的傳動單元31、32和在箭頭F方向上被布置成“S形”的拉伸滾筒之間穿過矯直機。這些輥在帶材運行方向上都在頂部到底部之間相互平行并且錯開，從而它們可以或多或少地相互搭疊。如可以清楚看到的那樣，在矯直機入口區內，因在高度搭疊的入口輥11a、12a、11b等之間經受交替彎曲，所以帶鋼變形較大，然而在出口區內，因為出口輥11m、12m、11n只略微或根本沒有搭疊，所以變形非常小。
圖2所示圖形也示意示出了一個調整矯直機以便調整輥搭疊狀況的裝置的一個例子。在縱向上，上橫梁14在每一側通過調整組件16a、16b、16c、16d被固定到一上框架15上，所述調整組件例如由帶有錐齒輪的螺母構成，兩個組件16a、16b被安置在矯直機入口附近，而另兩個組件16c、16d分別安置在出口附近。這兩個入口調整組件16a、16b通過一個傳動軸17a和一個聯軸器18a相連并且一起被一入口側馬達19a驅動。同樣，兩個出口調整組件16c、16d通過一個傳動軸17b和一個聯軸器18b相互連接并且一起被一出口側馬達19b驅動。
聯軸器18a、18b被用來臨時分開相連的調整組件，以便能夠調節出橫向平行度或上下輥之間的“錯位”，并且在矯直機的入口和出口側都利用了聯軸器的上述功能。接著，借助同時且以相同方式在矯直機的出、入口處驅動調整組件的馬達來調整矯直機輥的搭疊狀況。
只在對矯直機進行主要干預的情況下，才實施平行度或錯位的調整。更頻繁地實施矯直機校準，以便重新調整輥搭疊狀況或根據待矯直金屬帶性能來修正它們。
圖3也示意性地以俯視圖表示矯直機，從而示出了用于調整輥彎曲度或輥凸度的裝置。這是因為，在矯直期間內，施加到帶上的彎曲力反作用地導致矯直輥變形。為了補償這種變形并且防止它又造成帶材幾何形狀缺陷，事實上，矯直輥由支承輥來支承，而支承輥由壓緊輥支承。該組件被安裝在一個所謂盒的框架內，該盒被放在一組錐形楔或操作機構上或安置在底座上，它們是獨立的并且高度可調，這些支承部件分布在矯直機寬度范圍內。在圖3所示的例子中，在矯直機寬度范圍內放置了11行壓緊輥21。借助可調整的錐形楔22，可以調整壓緊輥的垂直位置，每個錐形楔在所有位于與帶材運行方向平行的同一直線上的且遍及矯直機整個長度的壓緊輥之下發揮作用。因此，矯直輥形狀取決于壓緊輥的垂直位置。
圖5表示一個可調式壓緊輥系的例子。在此例子中，借助錐形楔23，可以調整壓緊輥高度，錐形楔23安置在支承輥與一個剛性底架15’之間并且一個可以在另一個之上滑動。由一個缸24實現了錐形楔的相對位移，并且例如可通過一個位置傳感器25來測量該相對位移。
例如，在圖3的情況下，這樣的系統有三個在每一側靠近變形最大的輥端的壓緊輥22a、22b、22c和22i、22j、22k。在中心部位上，沒有必要使用這種可調式壓緊輥。如圖4非常夸大地示出的那樣，通過在輥下施加一個或大或小的垂直力，壓緊輥使得矯直輥在空閑和甚至工作的情況下變形成為可能，從而在矯直期間內，它們的截面形狀適合校正在待矯直帶上觀察到的缺陷。
為實現矯直機的整體調整，因而，存在著-矯直機平行度或錯位的調整，也就是說，主要是上下輥之間平行度的調整，在分開聯軸器18a、18b之后，通過對用于調節上橫梁位置的螺桿施加力來實現這種調整，這種調整在左右側的調節螺桿之間是獨立進行的；-在矯直機入口和出口處的輥搭疊狀況的調整，通常，通過測量用于調整上橫梁位置的螺桿的旋轉角度或通過在矯直機入口與出口處的橫梁之間的位移傳感器來監測搭疊程度；-如上所述，借助操作機構的輥凸度調節，根據借助傳感器25的測量結果來決定各壓緊輥的值；-由“S形”拉緊裝置產生的帶材張力，通過張力計或卷軸馬達的電氣參數來測定張力值；-在矯直期間內產生的并且通過在入口張緊輥和出口張緊輥之間的速差而測定的延伸率。
此外，矯直質量所依賴的帶材通路的精確幾何形狀本身取決于在帶材經過時產生的力以及帶材變形，所述力和變形造成機器變形，被稱為彈跳(撓曲或拱起，法語的cedage)。
為了能夠有效地控制矯直，需要盡可能精確地知道在矯直期間內的矯直輥實際位置和它們的幾何形狀的永久性。因此，需要能夠根據可能對輥產生影響的所有其它參數即賦予不同操作機構的設定值以及可以改變輥的幾何形狀和實際位置的所產生的力來確定輥的幾何形狀和實際位置是怎樣的。
為了能夠在徹底了解了情況的條件下根據待矯直帶材的性能來調節矯直機并且為了能夠設定操作機構且尤其是用于調整搭疊狀況的馬達，因此，需要校準或設定矯直機，也就是說，需要確定適于獲得預期矯直效果的矯直機基本調整條件。
能夠建立由可用操作機構控制的調節值與在操作期間內的矯直路徑幾何形狀變化之間的關系也是很理想的，換言之，能夠知道矯直機彈跳值并且在搭疊調整馬達的調整中把它考慮進去也是很理想的，從而就好象能夠預先補償將在實際工作中遇到的彈跳。
目前，通常在無負荷的情況下借助磨光鋼墊片，或在有負荷的情況下借助金屬墊圈和鉛條來實現多輥矯直機的校準，所述墊圈或鉛條在矯直機橫梁之間滑動，然后，這些橫梁以平行的方式接近，直到在兩組上下輥之間獲得一條精確的縫隙，該縫隙由放置在兩組輥之間的如8mm厚磨光鋼墊片來限定。因此，矯直機被安置在矯直工作情況下，這種情況適于補償不可避免的機械間隙，并使矯直機處于由鉛墊片壓縮狀況確定的應力狀態下。然后，標注出在此狀態下的矯直機拉緊螺桿的位置，然后，所述位置作為基準點，通過使所述調整螺桿進入對應輥的所需工作位置的位置并且根據把螺桿位移與輥的對應位移聯系起來的關系，相對該基準點地調整后續工作位置。也可以使用此方法來調整平行度或校正錯位，甚至可以對壓緊輥施加作用力，以適應于輥彎曲度或凸度，但這只是近似的。
在上述校準過程中，橫梁所受的實際力由于鉛墊片壓縮而仍然是不知道的，因此，該實際力不可靠地代表了在實際工作期間內遇到的力。
尤其通過實驗觀察，已知的方法在矯直薄帶時造成過矯直。
結果，不能令人滿意地控制殘余彎曲和凸度。
發明內容
本發明的目的是解決上述問題。本發明的目的尤其是允許通過實施在負荷下的校準來更精確地確定多輥矯直機的性能，這種校準可以重現并且是在已知力的情況下。本發明的目的也是在不同負荷下確定矯直機的所有彈跳值，以便能夠使這些值合并到調整模型中。本發明的目的也是更精確地確定壓緊輥調整的影響，以便能夠使壓緊輥調整精細化并且能夠校正矯直輥的橫向彈跳，從而最終獲得更好的矯直帶平坦度。
本發明的目的也是校正矯直機的錯位及其“傾斜”。本發明的目的也是使得研究多輥矯直機的提供精確且可重復的并對應于標準矯直負荷情況的調整條件的能力成為可能。
鑒于這些目的，本發明的主題是一種校準多輥矯直機以便矯直金屬帶的裝置，它包括一組下輥和一組上輥，它們大致平行地并且垂直于待矯直帶材所移動的矯直方向地排列。
根據本發明，該裝置的特征在于，它包括一塊金屬測量板，尤其是一具有高屈服強度的且其尺寸適于放置在上輥組與下輥組之間的測量板，它大致遍及整個輥長度上，該測量板具有用于在矯直方向上相對輥定位的定位裝置以及用于測量該板的彈性變形的應變片，所述應變片被如此固定到該板上，即它們形成幾橫行應變片，每行應變片被垂直布置成與這些輥中的一個輥排成一線并且是在與這個輥相對的測量板面上。
本發明的主題也是一種使用本發明裝置來校準多輥矯直機的方法，其中測量板安置在矯直機內并且由定位裝置來如此定位，即每行應變片被垂直布置成與一個輥排成一線，并且使這兩組輥相互靠近，以便對測量板施加一個夾緊力，借助所述應變片來測量與每個輥排成一線的測量板所受到的變形，以便由此推斷出由這些與每個應變片排成一線的輥所施加的夾緊力以及輥之間的實際夾緊程度，其中所述的每個輥被垂直布置成與一些應變片排成一線，通過使用這些被垂直布置成與輥排成一線的應變片，可以測量由支承在測量板上的多個輥造成的測量板表面彎曲變形并可以在知道測量板機械性能的前提下由此推斷出每個應變片所承受的力的大小。因此，從在輥之間限定出的矯直路徑的幾何形狀的觀點出發，根據這些測量，可以精確地掌握矯直機特性。
首先，該測量板最好具有至少一行被垂直布置成與在矯直機入口附近的一些輥中的一個輥排成一線的應變片以及至少一行被垂直布置成與出口輥中的一個排成一線的應變片。因此，可以確定矯直機上的入口夾緊力和出口夾緊力，并且例如進而將用于控制上橫梁位置的馬達設定在一個對應于在入口和出口側相等夾緊作用的位置上，從而隨后能夠確定入口與出口之間的實際夾緊力差并進而確定在入口輥與出口輥之間的不同搭疊狀況。要注意的是，應變片沒有被放置成與第一上輥或下輥或與最后的上輥或下輥排成一線，所以只與剛好基本上垂直受力的輥排成一線地實施測量。
同樣優選的是，一行應變片包括至少一個位于中心線上的應變片以及一個在每一側靠近矯直機邊緣的應變片，這樣一來，就可以確定并因而在必要時可以修正在矯直機兩側之間的夾緊作用差異。結合上述測量，就可以探測并進而也修正矯直機錯位。
同樣優選的是，一行應變片包括一個中心應變片和幾個被分別垂直布置成與矯直機的每個壓緊輥排成一線的側應變片。因此，從在輥之間限定出的矯直路徑的幾何形狀且尤其是此路經的橫向剖面形狀的角度出發，可以進一步地改善對矯直機特性的精確掌握情況，其中該路徑的橫向剖面形狀由接觸測量板的多個輥的母線形狀來限定。
然后，例如通過調整矯直機壓緊輥，就可以對壓緊輥施加作用，以便校正輥之間平行度差異，從而由用于同一輥的每個應變片所測得的變形是相等的并且有預定值，這樣眼一來，在前后兩個輥即一個上輥和一個下輥之間的縫隙在矯直路徑的整個寬度上都不變，或者對應于適合校正待矯直鋼板的特殊缺陷的預定值。
剛才描述的內容實質上涉及與矯直路徑幾何形狀有關的特性，一旦矯直機的各部件被安放在對應于工作條件的狀況下，尤其是處于一個能夠克服這些輥及其支座以及調節控制件的各游隙量的負荷下時，就可以最全面地掌握矯直機的幾何形狀。
因此，通過確定夾緊控制裝置的在不同測量位置上的總夾緊力并由此推斷出矯直機彈跳曲線，本發明可以評定處于負荷下的矯直機性能，然后，例如根據待矯直帶材的尺寸特征和機械特性并且根據校正帶材已知缺陷所需的輥搭疊程度，可以在工作前的預調節時考慮矯直機性能。為了區別矯直機各立柱的特定彈跳，或者為了允許在負荷變化時能單獨監測壓緊輥行為，也可以確定更局部化的夾緊力波動，而不是考慮根據由所有應變片進行的所有測量而確定的總夾緊力。
應該注意的是，如本發明所述的測量板通常為具有如1000MPa高屈服強度和約0.7mm厚度的鋼板，在任何情況下，測量板厚度遠遠大于待矯直帶材厚度，這種帶材厚度例如通常為0.1mm-0.2mm。
為確定板的特性，也需要考慮下列要考慮的事項-測量板不必承受塑性變形，這種塑性變形尤其可能是由于太深的輥搭疊而引起的。太深的輥搭疊可能冒著使測量應變片過度變形的危險；-如此確定板厚，即通過彈性彎曲來施加通常由矯直機承受的矯直力；-另外，如此確定板的最大厚度，即要避免不得不降低測量靈敏度；以及
-當板必須施加通常最大的矯直力時，根據厚度并防止塑性流動地確定板的屈服強度。
為實現可靠且可重現的測量，對測量應變片最重要的是，測量應變片要精確地位于出現最大相對變形的位置上，就是說，在因施加夾緊力而產生的波峰處。為此，定位裝置包括至少兩組分別靠近板每側邊緣地并且盡可能彼此遠離地被垂直布置成與同一輥排成一線的定位應變片，以允許精確地確定測量板在矯直方向上相對該輥的位置和進而所有測量應變片行相對它們各自的輥的相對位置。
為了精確調整板的位置，板在沿矯直方向橫向的一邊緣上具有如此放置的可調的支承止擋，即所述止擋在矯直機端輥之一即入口輥或出口輥的輥軸線高度上抵靠在該輥上。通過作用于這些例如可以借助螺旋千分尺進行微調的止擋，板的位置得到調節，從而定位應變片指示出它們相對輥而正好被對中。為了便于這種定位并且為了提高它的精度，定位應變片最好是名為“菊花鏈”的已知類型的應變片，所述的“菊花鏈”通常成在整個約立即長度上連成一線的一組五個應變片的形式。每個菊花鏈被精確粘接在板的與矯直輥相對的那一面上，從而，菊花鏈的中心應變片的軸線完全與所述輥的軸線垂直對準。
通過觀察由菊花鏈每個應變片輸出的信號來實現板的定位，直到一方面與在中心應變片各側的應變片相關地獲得對稱性為止，而另一方面，直到中心應變片檢測到最大值，該最大值表示中心應變片剛好垂直對準輥軸線，在這個狀態下，板的彎曲最明顯。
從以下對本發明裝置及其工作的描述中，將了解到本發明的其它特征和優勢。
現在，參考附圖，其中圖1-圖5表示多輥矯直機的原理和構造，這些圖已評論過了；圖6是本發明測量板的局部視圖；圖7表示該板根據本發明的在矯直機中的定位狀況；圖8是舉例表示用測量板確定的彈跳曲線的一圖形；圖9表示處于負荷下的矯直機入口處的輥的剖面，它尤其示出了壓緊輥調整是如何影響剖面的。
具體實施例方式
圖6所示的且為多輥矯直機的一個特殊類型而制造的所例舉的測量板5通常是厚0.7mm的、在矯直方向測量為500mm而在橫向上測量為1m的有高屈服強度的鋼板。它載有幾行以下列方式連接到鋼板表面上的應變片50第一行應變片51位于頂面上并與第二下輥11b排成一線地垂直定位，如在圖7中看到的那樣；第二行應變片52按相似方式與倒數第二個下輥排成一線地垂直放置；第三行應變片53最好與輥組中的一中心輥排成一線地放置。
這些行中的每一行都有7個應變片，如在第一行中的分別與壓緊輥22a、22b、22c、22f、22i、22j、22k排成一線地垂直放置的應變片51a、51b、51c、51f、51i、51j、51k。
其它行應變片安放在板5底面上，如一行應變片54與第二上輥12b排成一線地垂直放置，一行應變片55與倒數第二個上輥排成一線地垂直放置以及一行應變片56最好與上輥組中的一中心輥排成一線地垂直放置。這些行中的每一行都有如3個分別與壓緊輥22b、22f和22j排成一線地垂直放置的應變片。另外，本身類型已知的定位應變片61、62排成行地安置在應變片行54上并靠近板邊緣，它們由在矯直方向上排成一排的5個應變片構成的菊花鏈組成，其中心應變片精確地位于直線54上。
板5也有兩個可調整的止擋60，每個止擋有一個被固定到板5上的固定件63和一個如可通過一個螺旋千分尺相對固定件進行調整的移動件64，移動件端部被定位成能夠抵靠在第一下輥上，如圖7所示。
為進行測量，板5安放在一些上、下輥之間并且通過啟動馬達19a、19b來啟動夾緊。由定位應變片61、62的顯示值使得檢查應變片行54是否被正確垂直定位成與輥12b排成一線并且在必要時使用可調止擋60且精度為0.1mm級地修正其位置成為可能。測量的第一步對保證應變片行與輥之間的完美平行度以及在經過對應輥的軸線的垂直平面內精確定位每行應變片很關鍵。
然后，借助不同的應變片可以進行夾緊度測量。
通過改變夾緊度，整個測量或根據在板上的全部或一些應變片匯總的測量使得例如確定由橫梁承受的力和矯直機彈跳成為可能。圖8舉例示出了一在矯直機出口側的立柱的彈跳曲線，這是通過使用如本發明所述的測量板而獲得的，所述彈跳以mm為單位地描繪在x軸上，輥夾緊力以daN為單位地繪制在y軸上。
然后，這種彈跳曲線可以被合并到矯直機調整參數中。
通過觀察由每個應變片分別給出的值，可以確定出對應于一行應變片而設置的每個輥的負荷分布狀況。圖9中的曲線示出了如矯直機入口輥的截面形狀。曲線71對應于壓緊輥的0設定；曲線72對應于-0.05mm設定；曲線73對應于-0.1mm設定。線上的每個點對應于一個測量應變片并且y軸所示值代表作用于板的輥夾緊力，這由所進行的測量來確定。這些用本發明測量板進行的測量允許普通調整條件生效，即，根據試驗，進行-0.1mm的壓緊輥設定，以便獲得好得多的平坦度。因此，根據本發明進行的測量使得獲得實際施加于矯直機中的沿橫向的夾緊力的良好圖形成為可能。它們也可以使壓緊輥調節精細化，以便獲得更好的平坦度。
本發明不局限于上面只是舉例描述的測量板的實施例。尤其是，根據矯直機中的輥數量、壓緊輥數量和所希望的測量條件，可以改變應變片行數、排列以及每行應變片數。另外，可以用同樣適于盡可能精確地使測量應變片行垂直地與一些輥排成一線的等同裝置來代替可調的止擋。
也應該注意的是，盡管根據推理地設想到用具有最大矯直寬度的測量板來表示出用于這種最大矯直寬度的矯直機的特征，但也可以使用其尺寸與矯直機表征產品的尺寸一樣的測量板來表示用于加工與最大尺寸不同的給定鋼板尺寸的矯直機的特征。然后，最好如此放置該板，即它在矯直機中縱向對中。隨后，矯直機的這種表征可被隨后用來調整矯直機，甚至是在矯直較小尺寸的鋼板的情況下。
權利要求
1.校準多輥矯直機以便矯直金屬帶的裝置，它包括一組下輥和一組上輥，這些輥大概平行地并且垂直于待矯直帶材所移動的矯直方向地布置，其特征在于，該裝置包括一個金屬測量板(5)，所述測量板的尺寸適于被放置在該上輥組與該下輥組之間并且大致遍及這些輥的整個長度范圍，該測量板具有用來使它在矯直方向上相對這些輥定位的定位裝置(61，62；63，64)以及用于測量該測量板的彈性變形的應變片(50)，這些應變片被如此固定在該測量板上，即它們形成幾橫行的應變片(51-56)，每行應變片被垂直布置成與這些輥中的一個輥排成一線并且是在與這個輥相對的該測量板面上。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，該測量板(5)具有至少一行被垂直布置成與在該矯直機入口附近的一些輥中的一個排成一線的應變片(51)以及一行被垂直布置成與靠近出口一些輥中的一個排成一線的應變片(52)。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，一行應變片具有至少一個位于中心線上的應變片(51f)和一個在每一側朝向該矯直機的邊緣的應變片(51a，51b，51c，51i，51j，51k)。
4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，一行應變片具有一個中心應變片(51f)和幾個分別被垂直布置成與該矯直機的各壓緊輥(22a，22b，...22k)排成一線的側應變片(51a，51b，51c，51i，51j，51k)。
5.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述定位裝置包括至少兩組分別朝向該測量板的側邊緣地被垂直布置成與同一輥排成一線的定位應變片(61，62)，以便允許精確確定該測量板在矯直方向上相對該輥的位置。
6.如權利要求1或5所述的裝置，其特征在于，所述測量板在沿矯直方向橫向的一側上具有可調的支承止擋(60)，所述支承止擋被安置成支承在該矯直機的端輥之一即入口輥或出口輥上并且與該輥的軸線對齊。
7.使用如先前權利要求之一所述的裝置來校準多輥矯直機的方法，其特征在于，該測量板(5)被安置在該矯直機中并由定位裝置(60，61，62)如此進行定位，即每行應變片被垂直布置成與一個輥排成一線，通過夾緊控制裝置使這兩組輥彼此靠近，以便對該測量板施加一個夾緊力，借助所述應變片來測量與每個輥排成一線的該測量板所遇到的變形，以便由此推導出由這些與各應變片排成一線的輥所施加的夾緊力，其中該輥被垂直布置成與一些應變片排成一線。
8.如權利要求7所述的校準多輥矯直機的方法，其特征在于，使用了如權利要求6所述的裝置并且借助可調止擋(60)來調整測量板(5)的位置，從而這些定位傳感器被安置成可以與該輥精確地垂直對準。
9.如權利要求7所述的校準多輥矯直機的方法，其特征在于，確定該夾緊控制裝置的在不同測量位置上的總夾緊力并且由此推斷出該矯直機的彈跳曲線。
10.如權利要求7所述的校準多輥矯直機的方法，其特征在于，如此調整該矯直機的壓緊輥(22a-22k)，即由用于同一輥的每個應變片所測得的變形是相等的并且具有預定值。
全文摘要
一種尺寸適合安置在矯直機的上輥組與下輥組之間的金屬測量板(5)具有用來使它在矯直方向上相對輥定位的定位裝置(60，61，62)和用來在夾緊在矯直機上時測量該測量板的彈性變形的應變片(51)，所述應變片被如此固定在測量板上，即它們形成幾橫行應變片(51－56)，每行應變片被垂直布置成與這些輥中一個排成一線并且是在與這個輥相對的測量板面上。
文檔編號B21D1/02GK1486225SQ0182209
公開日2004年3月31日 申請日期2001年11月14日 優先權日2000年11月17日
發明者F·通多, J·Y·布爾貢, D·博內, C·諾爾多, G·佩蒂, P·維諾特, , F 通多, 堤, 布爾貢 申請人:尤辛諾公司