CN114867567B - 用于柔性轧制金属带材的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于加工金属带材的设备，包括：用于馈送带材(4)的馈送单元(3)；带驱动装置(5、5')，所述带驱动装置包括至少一个可控的牵引装置驱动单元(10、10')，其带有支架(17)和马达(13、13')，能被驱动的无端牵引装置(14、14')，以及压紧单元(11、11')，其中，所述马达(13、13')的功率和所述压紧单元(11、11')的压紧力(F1、F2、F5、F6)能可变地进行调节；用于柔性轧制的轧辊装置(6)；测量装置(7、35、36)，所述测量装置用于检测作用到带材(4)上的部件的物理参数(F4、F6、s)；其中，基于由测量装置(7、35、36)确定的物理参数(F4、F6、s)能调节所述马达(13、13')的驱动功率。本发明还涉及一种用于加工带材的对应方法。

Description

用于柔性轧制金属带材的设备和方法

技术领域

本发明涉及用于柔性轧制金属带材的装置和方法

背景技术

在柔性轧制时，通过在过程(工艺)期间改变辊隙来将具有基本上统一的板(片)厚度的带材轧制成在长度上具有可变板(片)厚度的带材。通过柔性轧制产生的不同厚度的各部段横向于带材的纵向方向或轧制方向延伸。在柔性轧制之后，带材可以很容易地被重新卷成卷并送至其他地方进一步加工，或者可以直接进一步加工，例如将带材切成单独的板(片)元件。

DE 103 15 357A1描述了一种用于柔性轧制金属带的方法，其具有：用于开卷的第一卷绕装置，从该第一卷绕装置中卷出具有确定的带初始厚度的带；具有可调节的轧制间隙的轧辊架，以及用于卷取的第二卷绕装置，具有与带初始厚度相比减小的带最终厚度的、经轧制的带卷到该第二卷绕装置上。在第一卷绕装置和轧辊架之间设有第一带储存装置，而在轧辊架和第二卷绕装置之间设有第二带储存装置。带储存装置分别包括多个辊子，借助该多个辊子以具有至少部分叠加的弧的“S”的形式来引导带材。通过带储存装置的至少一个辊子的可调节的运动，使S变形成使得金属带的长度在进入带储存装置的入口和离开带储存装置的出口之间发生变化。这种带有多个辊子的带储存装置也被称为跳动(浮动)系统。

EP 3 216 537 A2描述了一种用于运输金属长材，特别是带材、圈材(框材、成圈的线材)、管材或型材的装置。该装置包括：两个可控的链驱动单元，每个链驱动单元分别有(一条)无端链，引导长材在其之间通过；两个可控的压紧单元，这些压紧单元分别在长材的方向上对所属的链施加压紧力；以及可控的调整单元，它与链驱动单元机械地连接并且可以使链驱动单元在长材的纵向方向上移动。该调整单元包括呈液压活塞-缸单元形式的可变长度的直线驱动器。通过操作活塞-缸单元，链驱动单元相对于固定构件沿着带材的进给方向或与之反向地移动。链驱动单元分别包括支架、驱动辊子、转向辊子和均匀驱动对应各链的马达。

DE 299 09 850U1描述了一种用于在两个无端循环的链系统之间牵引(拉动)或制动金属带的装置，这两个链系统相对布置并由链轮驱动。链系统用车状辊子块夹住该带，这些辊子块在直线携带区域内在板条上被引导。

发明内容

本发明的任务是提出一种用于柔性轧制金属带材的设备，该设备构造简单，空间要求小，并且如有可能可以与其它的加工装置集成到(一个)工艺链中。该任务还在于提出一种对应的方法，该方法使得高效生产柔性轧制的带材或由此生产出的部件成为可能。

作为解决方案，提出了一种用于加工金属带材的设备，它包括：馈送单元，用于馈送金属带材；带驱动装置，其包括至少一个可控的牵引装置驱动单元，该牵引装置驱动单元带有至少一个马达和可由马达驱动的无端牵引装置，以及用于将牵引装置压向带材的压紧单元，其中马达的驱动功率和压紧单元的压紧力在运行时是能可变地调节的，因此在摩擦接触下由牵引装置作用到带材上的驱动力是能可变地调整的；用于对带材进行柔性轧制的轧辊装置，以便在带材的长度上产生可变的板(片)厚度；测量装置，特别是拉力测量装置，其布置成或构造成检测作用到带材上的物理参数，特别是入口(导入/进料)拉力；其中，可以根据由测量装置确定的物理参数来调节带驱动装置的马达的驱动功率。牵引装置驱动单元被特别是在纵向方向上固定地保持，例如被固定在支架元件或壳体上。通过改变驱动无端牵引装置旋转的马达的驱动功率或驱动力矩(扭矩)，可以根据需要可变地调整由牵引装置作用到带材上的驱动力。

该设备的优点是，由于采用了牵引装置驱动单元，所以该设备具有简单而紧凑的结构。入口拉力、即作用到在轧辊装置的入口侧处的带材上的拉力，可以通过控制马达的驱动功率来直接调节。带驱动装置不需要或只需要小的位移路程，这对设备的空间要求有总体有利的影响。即使在较小的可用空间的情况下，该设备也可以与其他加工装置集成到一个工艺链中。特别是，进一步的加工步骤可以在上游和/或下游进行，因为在轧辊装置之前的牵引驱动单元的上游或在轧辊装置之后的牵引驱动单元的下游的拉力是独立于轧辊装置区域内的工艺拉力的。如果在轧辊装置之前使用带储存单元，必要时可以省略其他原本需要的单元、如跳动单元或盘绕(振动)单元。在柔性轧制时，工作辊子的液压调整是主要过程，这可以是通过厚度调节、位置调节或质量流量调节的。在此，会产生工艺参数，如拉力、速度和轧制力的强烈变化。借助根据本发明的固定布置的驱动链单元，其具有作用到带材上的压紧力以及用于改变牵引装置的旋转速度的马达的变化的驱动功率，这些变化可以在工艺技术上得以协调

在本公开内容的框架下，牵引装置驱动单元被理解为特别是指借助于冲击弯曲(柔顺)的或者柔性的机器元件传递驱动功率(转速和扭矩)的驱动单元。这种柔性的机器元件基本上可以传递拉力，因此也被称为牵引装置。优选使用形状配合的牵引装置，如链或齿形带，它们在周缘上始终具有相同的周向速度。因此，以链为牵引装置的驱动单元可对应称为链驱动装置；而具有齿形带的驱动单元可对应称为齿形带驱动单元。

根据一个可能的实施方案，第二带驱动装置可以沿带材的运动方向布置在轧辊装置之后(下游)。使用第二带驱动装置的好处是，带材的加工或运输方向也可以反过来。在这种情况下，第二带驱动装置沿带材的运动方向位于轧辊装置的前面，而第一带驱动装置在轧辊装置的后面。在一个可能的具体化实施例中，第二带驱动装置可以通过至少一个弹性(弹簧)单元支撑在固定部件上。在此，第二带驱动装置的马达的驱动功率可以保持恒定。适合吸收、储存和再释放外力的任意元件都可以用作为弹性(弹簧)单元。例如，机械、液压、电动或气动弹簧或蓄能器都可以作为弹性单元使用。

当使用两个带驱动装置时，即一个在轧辊单元的前面，一个在其后面，两个带驱动装置的速度可以根据带材的体积常数来调整。替代地，具有恒定拉伸(伸长量)的控制也是可能的，即在带材的运输方向上位于下游的带材的驱动装置的驱动速度比位于上游的驱动装置的驱动速度略快。考虑到体积常数，两个驱动装置之间的速度差可以例如达到3％。

这两个带驱动装置在结构和运行方式上优选是相同的设计。因此，可以理解的是，除非另有说明，在本公开范围内针对两个带驱动装置中的一个或其个别部件所描述的所有细节，可同样适用于第二(个)带驱动装置。特别是，第二带驱动装置也包括至少一个可控的牵引装置驱动单元，其具有马达、可由马达旋转驱动的无端牵引装置，以及用于将牵引装置压向带材的压紧单元。牵引装置尤其包括形状配合的机器元件，如链或齿形带。

通过基于代表轧制过程的物理参数来控制马达驱动功率，可以根据需要调节作用到带材上的拉力，以支持用于产生所需的带材的厚度曲线的轧制过程。一般来说，在此，柔性轧辊装置的不同调节设计(调节理念)是可能的，因此，也可以对应地测量作用到带材上的设备部件的不同的物理参数，并用于控制马达驱动功率。根据第一种可能性，测量装置可以设计成拉力测量装置，它可以布置在带驱动装置和轧辊装置之间，以便检测作用到带材上的入口拉力，作为物理参数。根据一种替代或补充的可能性，可以提供力测量装置，它可以检测代表轧辊装置的轧制力的信号，作为物理参数。根据一种替代或补充的可能性，可以提供位置测量装置，它可以布置在用于轧辊的调整单元处，以检测用于轧辊的调整单元的调整位置(作为物理参数)。

根据一个实施方案，第二拉力测量装置可以布置在轧辊装置和第二带驱动装置之间，以检测在出口侧处作用到带材上的出口拉力。第二带驱动装置的马达的驱动功率可以特别是根据由第二拉力测量装置确定的出口拉力来调节。

此外，在第二带驱动装置和下游的加工装置之间可以布置带储存装置，带材在储存器入口和储存器出口之间通过时可以储存在该带储存装置中。

在至少一个拉力测量装置中，即在第一和/或第二拉力测量装置中，可以根据由对应的拉力测量装置确定的拉力来调节对应的压紧单元的压紧力。特别是，马达的驱动功率和/或压紧单元的压紧力在运行时可以可变地进行调节，从而在摩擦接触下由牵引装置作用到带材上的目标拉力可以可变地进行调整。

根据一个可能的实施方案，设有带储存装置，带材在储存器入口和储存器出口之间通过时可以储存在该带储存装置中。在这个实施方案中，如有必要，可以省略跳动单元和/或盘绕(振动)单元。带储存装置可以有垂直储存器、水平储存器或盘绕(回转)储存器。垂直储存器的特点是，带材在垂直方向上储存，而在水平方向上的空间需求相应较小。水平储存器在水平方向上储存带材，而在垂直方向上的空间需求相应较小。

牵引装置驱动单元的马达产生用于旋转驱动牵引装置的旋转运动。在这方面，马达也可被称为旋转驱动器或者旋转马达。旋转驱动器的驱动功率特别是来自于转速和扭矩的乘积。因此，可以通过改变驱动扭矩和/或驱动转速来改变马达驱动功率。(一个或多个)马达可以设计成液压马达或电动马达，特别是液压或电动的直接驱动器。例如，转矩马达可以用作为电动的直接驱动器。这种液压或电动马达允许在相对较低的转速下实现高扭矩，并具有高度动态可调性。优选的是，带驱动装置或带驱动装置的各个部件构造为以至少3米/秒2来加速和/或制动(减速)带材。

例如，相对于带材的横截面积，带驱动装置可以构造成产生至少1N/mm²的拉力，优选是至少10N/mm²和/或小于120N/mm²。当使用相对较强的带材，例如由钢制成的带材时，带驱动装置可以构造成产生相对于带材的横截面积至少50N/mm²和/或小于120N/mm²的拉力。对于抗拉强度较低的带材，例如由铝制成的带材，带驱动装置可以设计成产生较小的拉力，例如至多90N/mm²。

带驱动装置可以有可驱动的第一轴和第二轴，该第一轴由马达可旋转地驱动，以将驱动力矩传递给牵引装置，该第二轴由牵引装置旋转驱动。在此，可以提供一个或两个马达来驱动第一轴。如果使用两个马达，它们可以是彼此独立或不独立地进行控制，其中，两个马达可以相互同步地被驱动，以共同驱动第一轴。

根据一个实施方案，该设备可以包括两个可控制的牵引装置驱动单元，带材可以在摩擦接触下在这两个单元之间通过，从而当牵引装置驱动单元运行时，带材在与该带材接触的牵引装置部段的运动方向上进行运动。两个牵引驱动单元在结构和运行方式上可以采用相同的设计。在每个驱动单元使用两个马达的情况下，带驱动装置总共有四个马达。两个牵引装置驱动单元可以各有一个所属的压紧单元，压紧力分别沿朝向带材的方向施加到对应的牵引装置上。替代地，可设有单个压紧单元，它可以使两个牵引装置驱动单元压向彼此或使它们远离彼此运动。例如，压紧单元可以有一个或多个直线驱动器，特别是活塞-缸单元，它可以产生横向于带方向的力。

根据一种可能的具体化实施例，牵引装置驱动单元可以包括多个相互连接的牵引装置构件，这些牵引装置构件构成无端牵引装置。此外，两个牵引装置驱动单元可以各有支架、驱动轮和转向轮或转向辊子，无端牵引装置以围绕它们回转的方式布置。驱动轮和转向轮可旋转地支承于第一支架处且彼此间隔开。可由马达旋转驱动的驱动轮与牵引装置优选为形状配合地接合，以将扭矩从马达传递到牵引装置。牵引装置可具有多个周向分布的摩擦体。摩擦体特别是构造成，当牵引装置回转运动时，摩擦体与带材发生摩擦接触，并且使被夹紧在两个相对而置的牵引装置结构之间的带材在进给方向上运动。一个或多个摩擦体可以分别布置在其中一个牵引装置构件处。特别是规定了，摩擦体各自有一个摩擦衬里，该摩擦衬里与带材的材料相匹配，以便在摩擦衬里和带材之间产生静摩擦。通过将参与运动的各构件的力和材料调整为使得带材上基本上只发生静摩擦，磨损保持在低水平，且带材的表面得到保护。

可以设有一个或多个进一步的加工装置。例如，在馈送单元和带驱动装置之间可以布置加工装置，特别是带清洁单元。

根据优选的设计，设有用于控制带材的进给速度和/或拉力的控制单元。为此，控制单元可以控制一个或多个带驱动装置的一个或多个部件。特别是，控制单元可以控制至少驱动马达和压紧单元，并在控制技术方面为这些目的与上述单元连接。在此，特别是规定，每个单独的控制变量可以由控制单元单独进行调整。此外，各个控制参数优选能在最大值和最小值之间无级地调整。

该任务还通过一种用于加工金属带材的方法来解决，该方法包括以下步骤：借助带驱动装置来驱动带材，其中，带材由馈送单元退卷并送至下游的用于柔性轧制的装置，其中，带驱动装置包括至少一个可控的牵引装置驱动单元，其具有马达、可由马达驱动的无端牵引装置，以及用于将牵引装置压向带材的压紧单元；借助布置在带驱动装置和用于柔性轧制的装置之间的拉力测量装置，感测作用到带材上的入口拉力；根据由拉力测量装置所确定的入口拉力，调节带驱动装置的马达的功率。

该工艺提供了类似的优点，这些优点已经在上文与设备相关的部分进行了描述，在此以缩写的方式提到了这些优点。该方法可以补偿不同的设备部分之间的速度差异或路径(路程)差异，例如布置在轧辊单元之前和之后的各设备部分之间的速度差异或路径差异，或者保持作用到带材上的拉力基本恒定。

根据优选的方法实施方案，根据由拉力测量装置确定的入口拉力来调节压紧单元的压紧力。在这种情况下，马达的驱动功率和压紧单元的压紧力特别是可以调节成使由带驱动装置作用到带材上的驱动力关于带材的横截面动态地控制在1到120N/mm²之间。

根据一种可能的方法实施方案，可以通过沿带材的运动方向布置在轧辊装置后面的第二带驱动装置来驱动带材。在这种情况下，第二带驱动装置可以有至少一个可控的牵引装置驱动单元，其具有马达、可由马达驱动的无端牵引装置，以及用于将牵引装置压向带材的压紧单元。因此，作用到带材上的出口拉力可以通过布置在轧辊装置和第二带驱动装置之间的第二拉力测量装置来确定。第二带驱动装置的马达的驱动功率可以调整为恒定值。作为替代或补充，第二带驱动装置的压紧单元的压紧力可以根据由第二拉力测量装置确定的出口拉力来调节。

总的来说，可以用该方法来控制该设备，以使得带材的速度和/或力以适当的方式适应于上游工艺和/或下游工艺的要求。例如，至少一个带驱动装置可以控制成：在一侧，即入口(进料)侧或出口(出料)侧，作用到带材上的纵向力为零，而在另一侧施加对应的工艺所需的目标拉力。设置零拉力的好处是不需要进一步的装置来施加基本拉力。不言而喻，在零和目标力之间的其它拉力也可以设置。

附图说明

下面根据附图阐释优选实施形式。附图中示出：

图1示出了根据本发明的用于加工金属带材的设备的一个实施方案；

图2示出了根据本发明的用于加工金属带材的设备的另一实施方案；

图3示出了根据本发明的用于加工金属带材的设备的又一实施方案；

图4示出了非本发明的用于加工金属带材的设备的一个实施方案

图5A、图5B示意地示出了用于根据图1、2和/或3的设备的带驱动装置的变型的实施方案

A)的三维图；

B)的侧视图；

图6示出了用于根据本发明的设备的储存单元的第一实施方案；以及

图7示出了用于根据本发明的设备的储存单元的另一实施方案。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于加工金属带材的设备2。该设备2具有用于馈送金属带材4的馈送单元3、带驱动装置5、用于柔性轧制带材4的轧辊装置6和拉力测量装置7。可选地，在馈送单元3和轧辊装置6之间可设有带加工单元8和/或带储存单元9。

馈送单元3可以是为进一步的加工步骤而提供或馈送带材4的任意单元。例如，可以使用卷绕装置(卷轴)，特别是轻型卷绕装置(卷轴)，它可以设计成基本上承载卷并施加后续工艺所需的卷绕拉力，特别是可以小于10N/mm²，但不必施加超过此值的卷绕拉力。

根据技术要求，可选的下游的带加工单元8可被集成到该设备中。例如，可以提供清洁单元和/或用于纵向或横向焊接两个馈送的卷的焊接单元作为额外的带加工单元。

此外，在馈送单元3和轧辊单元6之间可选地设有带储存单元9，它设计为在带材4通过储存器入口和储存器出口之间时临时储存带材4的(多个)部段，以补偿在运输带材4时的速度波动。带储存单元9主要被设计成垂直储存器，而其他实施方案也是可能的。

带驱动装置5主要包括若干功能单元，它们尤其是各自成对协作，即第一和第二牵引装置驱动单元10、10'，以及第一和第二压紧单元11、11'。两个压紧单元11，11'可以设计为作用于所属的(一个)牵引装置驱动单元或共同作用于两个牵引装置驱动单元10，10'。还设有控制单元12，用于控制影响运输的工艺参数，特别是带材的进给速度v3和/或带材4的拉力F3、F4。应理解，也可以设有仅一个牵引装置驱动单元或者压紧单元。

牵引装置驱动单元10、10'各有(一个)马达13、13'和可由马达驱动的(一个)无端牵引装置14、14'。马达13、13'可以驱动连接到驱动轮15、15'，驱动轮将马达的驱动功率(驱动力)传递给牵引装置14、14'。牵引装置可以设计成链或齿形带。牵引装置驱动单元10、10'可以在驱动轮15、15'的相对端处具有转向轮16、16'。通过对应的压紧单元11、11'，将对应的牵引装置驱动单元10、10'或所属的牵引装置14、14'加载到带材4上。当使用共同作用于带材的压紧单元时，两个牵引装置驱动单元10、10'可以在带材4的横向方向上彼此相对地移动。马达13、13'的驱动功率(驱动力)和/或压紧单元11、11'的压紧力在运行过程中能可变地进行调节，以使得在摩擦接触下由牵引装置14、14'作用到带材4上的驱动力能可变地进行调整。马达13、13'的驱动功率(驱动力)尤其是基于在轧辊单元6的入口处所确定的拉力(牵引力)F4使用，其中可以理解到，可以使用其它的输入参数，如带速和/或轧辊间隙定位。

牵引装置驱动单元10、10'在带材4的纵向方向上保持静止(固定)。设有支架17，牵引装置驱动单元的驱动轮15、15'和转向轮16、16'各自围绕旋转轴A15、A16可旋转地并且彼此间隔开地支承于该支架处。替代地，牵引装置驱动单元10、10'可以对应地作为整体沿纵向方向固定地并且沿横向高度可调地布置在支架17处。支架17可以例如是基架(构架)。支架17可以被固定地竖立或者固定在建筑物部分处，特别是通过相应的支座33、33'。驱动轮15、15'可以由所属的马达13、13'驱动旋转，并将由马达引入的扭矩传递给各自的牵引装置14、14'。为此，可以在驱动辊子15、15'上设有适当的形状啮合装置，这些形状啮合装置形状配合地啮合到牵引装置14、14'的相反形状(反向)的形状啮合装置中。压紧单元11、11'也可以安装在支架17处或支撑在支架17上。在此，为两个牵引装置驱动单元10、10'和压紧单元11、11'均设有支架17，其中，也可以实施成对于上、下单元有单独的支架。

例如，一个或多个马达13、13'可以设计成液压马达或电动马达，特别是力矩马达。马达13、13'优选是设计成能产生高扭矩，并且是高度动态可调节的。特别是，马达13、13'以及沿功率路径(动力路径)在下游(接在后面)的驱动部件被设计或配置成使带材4能以至少3米/秒2进行加速或减速。为了均匀地进给或在带材4的上、下两侧上均匀地引入力，用于驱动第一牵引装置14的第一马达13和用于驱动第二牵引装置14'的第二马达13'特别是同步运行，以使得两个牵引装置14、14'以相同的周转速度v14、v14'进行运动。

带驱动装置5或其部件特别设计成可以关于带材4的横截面积产生至少1N/mm²，优选至少10N/mm²和/或小于120N/mm²的拉力或者将该拉力传递到带材上。在此可设有一个或两个马达13、13'来驱动第一驱动轮或第一轴。如果使用两个马达，它们可以相互独立地进行控制，以使得两个马达中的一个可以永久驱动，而另一个可以根据需要启用。

牵引装置14、14'各自有多个相互连接的牵引装置构件。每个牵引装置构件可以具有一个或多个摩擦体18、18'，这些摩擦体设计成在牵引装置14、14'回转运动时与带材4摩擦接触，并使得由此夹在两个相对而置的牵引装置结构之间的带材4沿进给方向R移动。摩擦体18、18'设计成或与带材的材质相适应为使得摩擦体和带材4之间产生静摩擦。对于运输由金属材料、特别是钢制成的带材4，摩擦衬里尤其可以包含金属成分，如铜、黄铜、铁、灰铸铁，分别为粉末或纤维，矿物纤维和/或铁、铜、锑、锌、锡、钼的硫化物和/或塑料制成的成分，它们可以被嵌入到支架材料、特别是由橡胶制成的支架材料中。

分别与带材4摩擦接触的牵引装置部段19、19'分别由所属的压紧单元11、11'以压紧力F11、F11'沿带材4的方向、即沿带材的法线方向进行加载。可以看出，两个压紧单元11、11'布置成使得压紧力F11、F11'是朝向彼此定向的。压紧力的强度可以可变地进行调整，以使得摩擦体18、18'和带材4之间的摩擦力(取决于法向力)也可以相应地改变。

压紧单元11、11'可以各自有多个辊子体20、20'，它们可旋转地支承在支架板18、18'上。辊子体20、20'作用于牵引装置构件的远离带材4的一侧，并沿朝向带材4的方向加载牵引装置构件。压紧力F11、F11'是由调整(伺服)驱动装置(未显示)、例如液压机产生的。调整(伺服)驱动装置与电子控制单元在控制技术方面相连，借助该电子控制单元来控制运输过程。特别是在此规定了，压紧力F11、F11'的大小可以根据需要、通过控制单元、在最大值和最小值之间可变地进行调整。两个压紧单元11、11'可以通过一个或多个调整(伺服)驱动装置直接相互作用(加载)，调整(伺服)驱动装置分别被支撑在两个压紧单元处。替代地，也可以为每个压紧单元提供单独的调整(伺服)驱动装置，该调整(伺服)驱动装置被支撑在固定的构件处。

在带驱动装置5的后面设有拉力测量装置7，其构造成测量作用在带驱动装置5和轧辊装置6之间的带材4上的拉力F4。拉力测量装置7也可以布置在另一合适的位置，例如在带驱动装置5中。这里确定的拉力F4作为输入参数用于调节带驱动装置5的马达13、13'的驱动功率，但可以理解到可以添加其他输入参数。

沿加工方向在拉力测量装置7的后面设有用于柔性轧制的轧辊单元6。在柔性轧制时，在柔性轧制之前在长度上具有最大程度上恒定的板(片)厚度的带材4借助轧辊21、21‘轧制成使得其沿轧制方向获得在长度上可变的板(片)厚度。工作轧辊21、21’借助支撑轧辊22、22’来支撑。在此，轧辊装置6对带材4施加轧制力F6，其中，工作轧辊21、21’由支撑轧辊以与可以与轧制力对应的支撑力来支撑。在轧制期间，对过程(工艺)进行监视和控制，其中可将由板(片)厚度测量部23确定的数据用作控制轧辊21、21’的输入信号。在柔性轧制之后，带材4在轧制方向上具有不同的厚度。在此，从在长度上具有均匀厚度的基板出发，可以将带材以从3％至超过40％的轧制度、尤其是在部分区段内也以超过50％的轧制度来轧制。基板的初始厚度可以例如在0.7mm至4.0mm之间，但不限于此。柔性轧制的材料具有相应减小厚度的更厚的带材部段和更薄的带材部段，这些部段根据预先给定的目标厚度轮廓来制造。

设备2的优点是，通过带有牵引装置驱动单元10、10'的带驱动装置5和马达13、13'的调节的驱动功率M1、M2或可变的驱动力矩，可以提供非常紧凑的布置(结构)，以产生柔性轧制所需的可变的反拉力。由此导致设备整体上结构尺寸相对较短，与可能在下游的(接在后面的)工艺无关。此外，带驱动装置5通过直接调节驱动功率藉由快速的加速或减速能够在轧辊单元4的入口侧处提供恒定的轧制拉力F4。这在柔性轧制时很重要，因为就工艺技术而言，带材的厚度变化导致了周期性的带阻塞。如果没有进一步的措施，在柔性轧辊装置6的入口侧处的这种带阻塞(卡住)会导致带拉力下降。然而，通过连续测量拉力F4和相应地调节马达13、13'的驱动功率，即根据需要加速或制动(减速)，使作用到带材4上的拉力保持恒定。

利用该设备2，根据本发明的用于加工金属带材的方法可以通过以下步骤来执行：借助带驱动装置5驱动带材，其中，带材4由馈送的单元3退卷并被送至下游的用于柔性轧制的轧辊装置6；通过合适的测量装置7感测作用到带材4上的设备部件的物理参数F4、F6；以及根据确定的物理参数F4、F6，调节带驱动装置5的(一个或多个)马达13、13'的驱动功率。

图2示出根据本发明的设备2的另一实施方案。根据图2的实施方案的各个单元与图1中的单元对应，因此关于共同点参考以上的描述。相同的或彼此对应的细部在此具有与图1中相同的附图标记。

根据图2的本实施方案的特别之处是，沿带材4的加工方向在柔性轧辊装置6的后面使用了带有牵引装置驱动单元10、10'的带驱动装置5。该带驱动装置5在结构和运行方式方面对应于图1的带驱动装置5，因此简写参考以上的描述。

在柔性轧辊装置6的后面，即在轧辊装置和带驱动装置5'之间可以布置有拉力测量装置7'，以检测在出口侧处作用于带材4上的出口(导出/出料)拉力F7。接在后面的(下游的)带驱动装置5'的马达13、13'的驱动功率或驱动力矩M3、M4可以特别是根据由拉力测量装置7'确定的出口(导出/出料)拉力F7来进行调节。

如同在上文的实施方案中，带驱动装置5'固定地固定在静止构件处，例如固定在建筑物部分上，这由支座33、33'示意性地表示。

在带驱动装置5'的后面，可选地设有带储存单元9'，在带材4通过时可以将带材暂时储存在带储存单元中。

在带储存单元9'的后面可设有进一步的加工(处理)单元26，例如卷绕装置、成型工具、特别是用于生产管子的成型工具和/或用于分离带材或由其生产的管子的切割装置。

在根据图1和/或根据图2的实施方案中，特别规定了牵引装置驱动单元10的扭矩作为调整变量动态改变，以便通过最快速的加速或制动(减速)，例如以3至4米/秒2，将入口侧或出口侧所需的恒定的轧制拉力F4、F7作为调节变量、在例如50至90N/mm²之间保持恒定。在此产生了其它工艺参数：速度v3和轧制力F6。调整变量的动态改变在柔性轧制中是很重要的，因为就工艺技术而言，在轧辊6前面会发生周期性的带阻塞，从而导致带拉力的崩溃(破坏)。通过对牵引力F4或F7的直接拉力测量，确定并且给出所需的加速或制动。根据力需求，借助对应一个或多个马达来驱动牵引装置驱动单元10、10'的两根轴。

替代于根据图1和图2所描述的工艺，在这些工艺中带拉力作为调节变量尽可能保持恒定，根据一个替代实施方案，调节变量也可以是尽可能恒定的轧制力F6。在此，马达15、15'的驱动功率M1、M2或扭矩也作为控制变量(调整变量)动态改变，以便通过拉力增加(F4、F7)实现轧制力减少(F6)，或通过拉力减少实现轧制力增加。带材3的速度v3和拉力F4或F7也相应产生。在此，通过轧制力测量单元35连续测定轧制力F6。根据另一替代或补充的实施方案，可以设有位置测量装置36，该位置测量装置可以布置在用于轧辊20、20'、21、21'的调整单元处，以将用于一个或多个轧辊的调整单元的调整位置s作为物理参数进行检测。

在图3中示意地示出又一实施方案。根据图3的结构在很大程度上对应于根据图1的结构和图2的结构的组合，因此关于共同点参考以上的描述。相同的或彼此对应的细部在此具有与图1和图2中相同的附图标记。

本实施方案的特点是，第一带驱动装置5布置在柔性轧辊装置6的前面，而第二带驱动装置5'布置在轧辊装置6的后面。详细来说，根据图3的用于加工金属带材的设备2在带材4的加工方向上特别是包括以下单元：馈送单元3，第一带驱动器27，第一带储存单元9，第一辊子单元28，第一带驱动装置5，第一拉力测量装置7，用于测量带厚度和/或带速度的第一测量单元23，第一挤压单元29，用于柔性轧制的轧辊装置6，第二挤压单元29'，用于测量带厚度和/或带速度的第二测量单元29，第二拉力测量装置7'，第二带驱动装置5，第二辊子单元28，第二带储存单元9，第二带驱动器27和/或用于测量带厚度和/或带速度的第三测量单元23”。挤压单元(挤干单元)29、29'用于挤掉轧制时使用的润滑液。

第一带驱动装置5可以如图1中那样实施，就此而言参照图1的描述。第二带驱动装置5'可以如图2中那样实施，就此而言参照图2的描述。由于使用具有牵引装置驱动器10、10'的带驱动装置5、5'以及通过旋转马达(电机)13、13'进行驱动调节，根据图3的设备具有特别短的设备长度，特别是可以小于25米。在第三测量单元23”后面可以有其它的加工单元，例如切割单元或焊接单元。

图4示出了设备2的替代或补充的实施方案。根据图4的实施方案的各单元对应于图1的各单元，因此关于共同点参考以上的描述。相同的或彼此对应的细部在此具有与图1中相同的附图标记。

根据图4的本实施方案的特别之处在于，沿带材4的加工方向在柔性轧辊装置6的后面使用了带有牵引装置驱动单元10、10'的带驱动装置5。该带驱动装置5在结构和运行方式方面对应于图1的带驱动装置，因此简写参考以上的描述。

在柔性轧辊装置6的后面，即在轧辊装置和带驱动装置5'之间，可以布置有拉力测量装置7'，以检测在导出侧处作用到带材4上的出口(出料/导出)拉力F7。下游(接在后面)的带驱动装置5'的马达13、13'的驱动功率M3、M4可以特别是根据由拉力测量装置7'所确定的出口(出料/导出)拉力F7来调节。

在本实施方案中，带驱动装置5'可在有限的范围内沿着带材4运动。为此，带驱动装置5'通过弹性(弹簧)结构24、24'被支撑在固定构件25、25'上。弹性(弹簧)结构24、24'允许带驱动装置5'在带方向R上或与此方向反向的弹性可动性，这由箭头P、P'示意显示。本发明针对每个牵引装置驱动单元10、10'提供单独的弹性结构24、24'，其一端支撑在驱动单元10、10'的支架17、17'处，而其另一端支撑在固定构件处。替代于此，也可以只设有一个弹性(弹簧)系统，其例如可以被支撑在带驱动装置5'的支架处。

在根据图4的结构中，通过与弹性(弹簧)结构24、24'连接的牵拉装置驱动结构的弹性，在辊子间隙的出口侧处、即在辊子单元6的后面，可以实现对柔性轧制过程相关所产生的带阻塞的缓冲。由于在轧辊装置的出口侧的带阻塞或带拉力F7、F8的波动比以前低得多，所以可以不对马达13、13'的驱动功率进行动态调节。更确切地说，这里的马达能以恒定的驱动功率或恒定的驱动力矩(扭矩)M3、M4运行。

在具有弹性支承的带驱动装置5'后面，可选地设有带储存单元9'，当带材4通过时，带材可以(暂时)储存在该带储存单元中。

在带储存单元9'的后面，可以设有进一步的加工单元26，例如卷绕装置，成型工具，特别是用于生产管子的成型工具，和/或用于分离带材或由其生产的管子的切割装置。

在根据本发明的另一个实施方案中，根据图1的设备和根据图4的设备可以彼此相继布置，并且共同构成一个总设备。

在共同描述的图5A和5B中，示出了稍加修改的实施方案中的带驱动装置5，它可以用于根据图1、2和/或3的设备中。图5A、5B所示的带驱动装置在很大程度上与图1至3所示的实施方案对应，其描述在这方面参照共同点。相同的或彼此对应的细部在此设有与以上附图中相同的附图标记。

牵引装置驱动单元10、10'在带材4的纵向方向R上固定地并且在带材的横向方向H上可移动地保持在支架17处。支架17被设计成固定安装(竖立)在建筑物部分处的基架或框架。牵引装置驱动单元10、10'分别具有支架34、34'，对应的驱动轮15、15'；转向轮16、16'；牵引装置14、14'和马达15、15'安装在支架34、34'处，并相应地构成一个单元。驱动轮15、15'可以由所属的马达13、13'驱动旋转，并将由马达引入的扭矩传递给对应的牵引装置14、14'。压紧单元11、11'也安装在支架17处或支撑在支架17上。在此，在本实施方案中，在支架17的每一侧上都设有压紧单元11、11'，它们共同可以将牵引装置驱动单元10、10'朝向彼此或远离彼此进行加载。为此，两个压紧单元11、11'中的每一个一方面与上支架34接合，另一方面与下支架34'接合，以便能够在垂直方向H上将它们相互压紧(相对于彼此加载)，并且能够对通过牵引装置驱动单元10、10'之间的带材4施加压紧力F1、F2。支架34、34'分别都是高度可调整的，即在横向方向H上在框架17中被引导，而在纵向方向L上固定在框架中。作用在支架34、34'之间的力F1、F2是相互对应的。压紧单元11、11'可以构造成直线驱动器、特别是构造成液压活塞-缸单元。

图6示出了用于根据本发明的一个实施方案中的设备2的带储存单元9。本发明的带储存单元9被设计成垂直储存器的形式，并且包括多个辊子30、30'，其中至少一个是可垂直移动的。通过垂直移动辊子30'，改变带材在入口(进料)辊子31和出口(出料)辊子32之间可经过的路径。通过这种方式构成了带储存器，在加工过程期间、在柔性轧制时产生的带阻塞可以在该带储存器中被缓冲。在这种情况下，带储存单元9或(一个或多个)可移动辊子30'的位移路径被特别设计成可以实现至少100毫米和/或高达1000毫米的长度补偿。在出口侧处，即柔性轧辊单元6的后面，可以省去带储存单元。带阻塞的情况在这里相当少，可以可选地通过使用根据图4的带驱动装置5'藉由与弹性(弹簧)结构24，24'连接的牵引装置结构的弹性进行缓冲。

图7示出了根据本发明的设备2在另一个实施方案中的带储存单元9。在本实施方案中，带储存单元9被设计成水平储存器的形式，并包括若干个辊子30、30'，其中至少有一个是可以在水平面上移动的。(一个或多个)辊子30'的水平运动改变了带材在(一个或多个)入口(进料)辊子31和(一个或多个)出口(出料)辊子32之间可经过的路径。通过这种方式构成带储存器，在加工过程中、在柔性轧制时产生的带阻塞可以在该带储存器中进行缓冲。在这种情况下，带储存单元9或(一个或多个)可移动辊子30'的位移路径被特别设计成可以实现至少100毫米和/或高达1000毫米的长度补偿。在出口侧处，即柔性轧辊单元6的后面，可以省去带储存单元。带阻塞的情况在这里相当少，可以可选地通过使用根据图4的带驱动装置5'藉由与弹性结构24，24'连接的牵引装置结构的弹性进行缓冲。

图6和图7中所示的带储存单元9可以分别用于根据图1至图5B的设备。

附图标记列表：

2 设备

3 馈送单元

4 带材

5 带驱动装置

6 轧辊装置

7,7'拉力测量装置

8 带加工单元

9 带储存单元

10,10'牵引装置驱动单元

11,11'压紧单元

12控制单元

13,13'马达

14,14'牵引装置

15,15'驱动轮

16,16'转向辊子

17支架

18,18'摩擦体

19,19'牵引装置部段

20,20'辊子体

21,21'工作轧辊

22,22'支撑轧辊

23,23'厚度测量单元

24,24'弹性装置

25,25'构件

26加工单元

27,27'带驱动器

28,28'辊子单元

29,29'挤压单元

30,30'辊子

31 入口辊子

32 出口辊子

33 支座

34,34'支架元件

35 力测量装置

36 位置测量装置

A 轴

F 力

H 横向方向

L 纵向方向

M 驱动力矩

P 箭头

R 进给装置

s 位置。

Claims (20)

1.一种用于加工金属带材的设备，包括：

用于馈送金属带材(4)的馈送单元(3)；

带驱动装置(5、5')，所述带驱动装置具有至少一个可控的牵引装置驱动单元(10、10')，其带有至少一个马达(13、13')以及能由所述马达(13、13')旋转驱动的无端牵引装置(14、14')，以及具有用于将所述牵引装置(14、14')压向所述带材(4)的压紧单元(11、11')，其中能在与所述带材(4)摩擦接触下由所述牵引装置(14、14')将驱动力传递到所述带材(4)上；

用于对所述带材进行柔性轧制的轧辊装置(6)，所述轧辊装置构造成在所述带材中通过改变轧辊间隙来产生在所述带材的长度上可变的片厚度；

测量装置(7、7'；35；36)，所述测量装置布置成检测作用到所述带材(4)上的物理参数，其中，所述物理参数是下列中的任意一项：拉力、轧制力、或轧辊的调整位置；

其特征在于，

所述至少一个可控的牵引装置驱动单元(10、10')沿所述带材(4)的运动方向(R)固定地固定在静止部分(17)处，以及

基于由所述测量装置(7、7'；35；36)测量的所述物理参数能调节所述马达(13、13')的驱动力矩，其中，通过改变所述马达(13、13')的所述驱动力矩，由所述牵引装置(14、14')作用于所述带材(4)的驱动力能可变地进行调整，并且其中，所述物理参数是下列中的任意一项：拉力、轧制力、或轧辊的调整位置。

2.如权利要求1所述的设备，

其特征在于，

所述测量装置包括第一拉力测量装置(7)，所述第一拉力测量装置布置在所述带驱动装置(5、5')与所述轧辊装置(6)之间，以检测作用到所述带材(4)上的入口拉力作为物理参数。

3.如权利要求1或2所述的设备，

其特征在于，

所述测量装置包括力测量装置(35)，所述力测量装置布置在所述轧辊装置(6)的轧辊(21、22)处，以检测所述轧辊装置(6)作用到所述带材(4)上的轧制力作为物理参数。

4.如权利要求1或2所述的设备，

其特征在于，

所述测量装置包括位置测量装置(36)，所述位置测量装置布置在所述轧辊装置(6)的调整单元处，以检测作用到所述带材(4)上的轧辊(21、22；21'、22')的调整位置作为物理参数。

5.如权利要求2所述的设备，

其特征在于，

所述带驱动装置包括第一带驱动装置(5)和第二带驱动装置(5')，其中，所述第一带驱动装置(5)沿所述带材(4)的所述运动方向(R)布置在所述轧辊装置(6)之前，其中，所述第二带驱动装置(5')沿所述带材(4)的所述运动方向(R)布置在所述轧辊装置(6)之后，其中，所述第二带驱动装置(5')具有至少一个可控的牵引装置驱动单元(10、10')，其带有马达(13、13')，能由所述马达(13、13')旋转驱动的无端牵引装置(14、14')，以及具有用于将所述牵引装置(14、14')压向所述带材(4)的压紧单元(11、11')；

其中，所述测量装置包括第二拉力测量装置(7')，第二拉力测量装置(7')布置在所述轧辊装置(6)和所述第二带驱动装置(5')之间，以检测在出口侧处作用到所述带材(4)上的出口拉力，

其中，所述第二带驱动装置(5')的所述马达(13、13')的驱动功率基于由所述第二拉力测量装置(7')测量的所述出口拉力来可变地进行调节。

6.如权利要求5所述的设备，

其特征在于，

在所述第一拉力测量装置(7)和所述第二拉力测量装置(7')中的至少一者中，对应的压紧单元(11、11')的压紧力基于由所述第一拉力测量装置(7)和所述第二拉力测量装置(7')中的对应的一个测量的拉力进行可变地调节。

7.如权利要求1或2所述的设备，

其特征在于，

设有带储存装置(9、9')，所述带材在储存器入口(31)和储存器出口(32)之间通过时能储存在所述带储存装置内。

8.如权利要求7所述的设备，

其特征在于，

所述带储存装置(9、9')具有垂直储存器、水平储存器或者盘绕储存器。

9.如权利要求1或2所述的设备，

其特征在于，

所述马达(13、13')构造成液压马达或者电动马达。

10.如权利要求1或2所述的设备，

其特征在于，

所述带驱动装置(5、5')构造成产生关于所述带材(4)的横截面为至少1N/mm²且小于120N/mm²的拉力，

其中，在使用由钢制成的带材(4)时，所述带驱动装置(5、5')构造成产生关于所述带材(4)的横截面为至少50N/mm²的拉力。

11.如权利要求1或2所述的设备，

其特征在于，

所述带驱动装置(5、5')构造成以至少3米/秒²来加速或制动所述带材(4)。

12.如权利要求1或2所述的设备，

其特征在于，

所述带驱动装置(5、5')包括两个可控的牵引装置驱动单元(10、10')，其中，所述可控的牵引装置驱动单元(10、10')分别具有可驱动的第一轴以及具有第二轴，所述第一轴能由所述马达(13、13')旋转驱动，以将驱动力矩传递到所述牵引装置(14、14')上，而所述第二轴由所述牵引装置(14、14')旋转驱动。

13.如权利要求12所述的设备，

其特征在于，

设有两个可控的牵引装置驱动单元(10、10')，所述带材(4)能在摩擦接触下在所述牵引装置驱动单元之间通过，因而当所述牵引装置驱动单元(10、10')运行时，所述带材在与所述带材(4)接触的牵引装置部段(19、19')的运动方向上进行运动，其中，设有至少一个压紧单元(11、11')，所述压紧单元沿朝向所述带材(4)的方向将压紧力施加到对应的牵引装置(14、14')上。

14.如权利要求1或2所述的设备，

其特征在于，

加工装置(8)布置在所述馈送单元(3)与所述带驱动装置(5、5')之间，其中，所述加工装置(8)是带清洁单元。

15.如权利要求5所述的设备，

其特征在于，

所述第二带驱动装置(5')至少借助弹性单元(24、24')支撑到固定构件(25、25')上，其中，所述第二带驱动装置(5')的所述马达(13、13')的功率能保持恒定。

16.一种用于加工金属带材的方法，所述方法包括：

借助带驱动装置(5、5')来驱动带材(4)，其中，所述带材(4)由馈送单元(3)退卷并送至下游的、用于柔性轧制的轧辊装置(6)，其中，所述带驱动装置(5、5')具有至少一个可控的牵引装置驱动单元(10、10')，所述牵引装置驱动单元带有马达(13、13')和能由所述马达(13、13')旋转驱动的无端牵引装置(14、14')，以及具有用于将所述牵引装置(14、14')压向所述带材(4)的压紧单元(11、11')；

借助布置在用于柔性轧制的轧辊装置(6)处或其周界处的测量装置(7、7'；35、36)，感测作用到所述带材(4)上的物理参数，所述物理参数是下列中的任意一项：拉力、轧制力、或轧辊的调整位置；

其特征在于，

至少一个牵引装置驱动单元(10、10')沿所述带材(4)的运动方向(R)固定地固定在静止部分(17)处；

根据由所述测量装置(7、7'；35；36)所测量的所述物理参数调节所述马达(13、13')的驱动力矩，所述物理参数是下列中的任意一项：拉力、轧制力、或轧辊的调整位置，其中，通过改变所述马达(13、13')的所述驱动力矩来改变由所述牵引装置(14、14')作用到所述带材(4)上的驱动力。

17.如权利要求16所述的方法，

其特征在于，

所述测量装置包括第一拉力测量装置(7)，并且所述第一拉力测量装置(7)布置在所述带驱动装置与所述轧辊装置(6)之间，以检测作用到所述带材(4)上的入口拉力作为物理参数。

18.如权利要求16或17所述的方法，

其特征在于，

所述测量装置包括力测量装置(35)，采用所述力测量装置(35)，以检测作用到所述带材(4)上的所述轧辊装置(6)的轧制力作为物理参数，或者

所述测量装置包括位置测量装置(36)，采用所述位置测量装置(36)，以检测作用到所述带材(4)上的轧辊(21、22；21'、22')的调整位置作为所述位置。

19.如权利要求16所述的方法，

其特征在于，

根据由第一拉力测量装置(7)及第二拉力测量装置(7')确定的所述拉力来调节所述压紧单元(11、11')的压紧力，其中，所述马达(13、13')的驱动功率和所述压紧单元(11、11')的所述压紧力调节成使由所述带驱动装置作用到所述带材(4)上的驱动力关于所述带材的横截面动态地控制在1到120N/mm²之间。

20.如权利要求17所述的方法，

其特征在于以下步骤：

所述带驱动装置包括第一带驱动装置(5)和第二带驱动装置(5')，借助沿所述带材(4)的所述运动方向(R)布置在所述轧辊装置(6)之前的所述第一带驱动装置(5)和借助所述第二带驱动装置(5')来驱动所述带材(4)，所述第二带驱动装置沿所述带材(4)的所述运动方向(R)布置在所述轧辊装置(6)之后，其中，所述第二带驱动装置(5')具有至少一个可控的牵引装置驱动单元(10、10')，所述牵引装置驱动单元带有马达(13、13')和能由所述马达(13、13')驱动的无端牵引装置(14、14')，以及具有用于将所述牵引装置(14、14')压向所述带材(4)的压紧单元(11、11')；

所述测量装置包括第二拉力测量装置(7')，借助布置在所述轧辊装置(6)和所述第二带驱动装置(5')之间的所述第二拉力测量装置(7')感测作用到所述带材(4)上的出口拉力；以及

根据由所述第二拉力测量装置(7')测量的所述出口拉力，调节所述第二带驱动装置(5')的所述压紧单元(11、11')的压紧力，和将所述第二带驱动装置(5')的所述马达(13、13')的驱动功率调整为恒定的值。