[发明专利]分段压辊式张应力分布控制装置

说明书

技术领域

本发明属于轧钢设备技术领域，具体涉及一种分段压辊式张应力分布控制装置，它能改变带钢张应力横向分布，适应于带钢可逆轧及连轧生产线。

背景技术

在进行冷轧带钢板形设定和板形控制的过程中，轧制张力对带钢板形有着至关重要的作用。通过合理增大轧制张力，可增加金属的横向流动，使出口厚度降低，轧件断面更加均匀，获得良好的带材表面质量。同时，增大轧制张力可减小轧制过程中的轧制压力和轧制载荷，降低带材的变形抗力，减少轧辊的磨损，防止带钢跑偏，保证轧制过程更加平稳。虽然增大轧制张力有以上诸多优点，但张力设定也不能过大，张力过大会导致金属发生塑性变形，使带钢边部出现裂纹，甚至将带钢拉断，造成断带事故。由上述可知，轧制张力的控制对于轧制顺利进行和板形调节十分重要，如果可以改变带材横向张应力的分布，则可对带材进行张应力预设定和轧制过程中的张应力分布控制，增加一种有效的板形调节手段，所以很有必要对轧制张应力进行深入研究。

早在1972年英国钢铁研究学会(BISRA)提出以改变开卷机张力作为一种控制手段的板形控制方案，但他仅仅考虑改变张力值，并没有涉及利用张应力横向分布来控制板型。

在1980年的东京钢铁轧制会议上，由意大利Borghesi(M.包弗西)和Choizz提出用改变入口张力分布的办法控制板形，实际上该想法是通过几个可单独升降的短辊向带钢施加必要的压力，从而改变带材的张应力分布，这个就称为张应力控制辊-TDC辊。通过轧机出口处的板形检测装置，检测横向分布的张应力，根据检测结果控制TDC辊的升降，改变入口张应力分布，直到板形合格为止。虽然Borghesi等人提出了这种改善板形的方法，但没有提出具体的实施方案，而且此种方法中在短辊向带钢施加压力时，短辊两侧的局部带钢应力集中，发生弹性变形，当压力过大时，会造成局部带钢发生塑性变形，破坏带钢表面质量，不利于带钢轧制。如果能改善带钢局部的应力集中，此方法是一种有效的板形控制手段。

日本钢管的冈户克和有村透等人认真分析了不均匀张应力分布的扩展范围及前、后张应力在板形控制中的作用，提出了用改变前张应力分布来控制板形的设想。根据力学中的圣维南(Saint-Venant)原理，随着与力作用点距离的增大，施加在带钢上的不均匀分布的张应力会逐渐趋于均匀分布。他们通过实验证实了张应力不均匀分布控制板形的可行性，其后在实验轧机上做了TDC试验，具体是通过调节布置在带钢两侧边部短辊的高度和倾斜度，来对带钢边部施加不同的力，从而产生不同的张应力分布。但该装置仅在带材边部区域施加张力，对于消除中浪是有作用的，但对于其他板形缺陷难以控制，而且结构复杂，不能与板形检测系统相对应，其应用受到了极大的限制。

国内张明在2008年提出张应力分布控制辊(CN200810114678.7)，具体是通过在空心轴上设置内径比空心轴外径大的轴承组，轴承组每个轴承内圈与轴之间设计有气缸(或压力缸)，通过气缸活塞杆的伸出和缩回，控制轴承相对于空心轴的位置，这样轴承外圈可以对带钢施加不同压力，形成不均匀的张应力分布。应当指出，轴承的外圈有一定宽度，当轴承给带钢施加压力时，轴承两侧带钢出现局部应力集中，对带钢表面质量不利；另外，轴承在轴向通过圆螺母固定，文中提到轴承内圈正公差，外圈负公差，轴承内圈既需要轴向压紧，又需要径向移动，实施难度较大，而且轴承在高速旋转的情况下，会有热膨胀，这样轴承轴向会卡的更紧，不利于径向移动；同时，空心轴内部结构复杂，每个气缸都需要有气源管道，管道与每个气缸接口连接操作空间狭小，难以操作，导致该装置难以在实际生产中应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分段压辊式张应力分布控制装置，它可以有效解决上述各类问题，包括：通过调节张应力分布来控制板形的方法中出现的TDC辊改变带钢张应力时出现的局部带钢应力集中，张应力分布段数有限，TDC短辊间张应力无法改变，只能解决单个或部分种类板形缺陷，设备结构加工制造难度大等问题，为带钢顺利轧制和板形有效控制提供可靠保障。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种分段压辊式张应力分布控制装置，该装置包括：位于带钢下方的张力支承辊机构和位于带钢上方的短压辊机构；

所述张力支承辊机构包括支承辊机架、张力支承辊和上压缸，所述支承辊机架上开设有U形槽，所述张力支承辊的两端通过支承辊轴承座安装在所述U形槽内，所述支承辊轴承座可在所述U形槽内上下滑动，所述支承辊轴承座的底部与所述上压缸的活塞连接，所述上压缸的缸体安装在支承辊机架上；