具有不等径工作辊的轧机

314 编辑：中冶有色技术网来源：上海五星铜业股份有限公司

2024-06-12 14:17:01

权利要求书： 1.一种具有不等径工作辊的轧机，用于金属带箔的轧制，包括上工作辊和下工作辊，其特征是：上工作辊的辊径小于下工作辊的辊径，上工作辊和下工作辊通过齿轮变速连接、或分别由不同转速的调频电机或伺服电机驱动，使上工作辊和下工作辊的辊面在轧制时具有相同的线速度。

2.如权利要求1所述的一种具有不等径工作辊的轧机，其特征是：下工作辊的辊径是上工作辊辊径的1.5?5倍。

3.如权利要求2所述的一种具有不等径工作辊的轧机，其特征是：上工作辊的辊径为

25?100mm。

说明书：一种具有不等径工作辊的轧机技术领域[0001] 本实用新型涉及轧机技术领域，尤其是涉及一种具有不等径工作辊的轧机。背景技术[0002] 目前，无论国内还是国外，带材轧机的上下工作辊都是等直径设计的。如图1所示，上下一对工作辊对金属带材、箔材（以下简称带箔）进行轧制，被轧材料变形中心层4处于辊

缝的中心位置，以实现材料横截面的均匀变形，从两辊轧机到二十辊轧机都是如此。这样的

设计有利于工作辊的维护和互换，对于轧机来讲，其传动结构因此而得到了简化。

[0003] 工作辊直径的大小对带材的轧制是有影响的。周知的，工作辊直径越小，越有利于带箔3的轧薄，但是也带来了问题：如图1中，小直径工作辊1的直径小、刚度小，对带箔3的咬

入角大，轧制力的侧向分力大，因此，其侧向弯曲倾向大。此外，小直径工作辊1对带箔3的咬

入弧长短，不利于润滑介质均匀带入辊缝，造成压延弧区油膜厚度的不均匀。这些因素导致

压延弧面沿带箔宽度方向的弧长波动性大，最终造成轧制板形产生缺陷。在相同的条件下，

右侧的大直径工作辊2的直径大、刚度大，对带箔3的咬入角小，轧制力的侧向分力小，因此，

其侧向弯曲倾向小。此外，大直径工作辊2对带箔3的咬入弧长更长，有利于润滑介质均匀带

入辊缝，使压延弧区油膜的厚度更均匀。这些因素均有利于减小压延弧面沿带箔宽度方向

的弧长波动性，从而获得更好的轧制板形。综上所述，小直径工作辊有利于轧薄，却受限于

轧制板形难于控制，因此轧宽不宜过大；而大直径工作辊有利于轧制板形的控制，适合轧

宽，但不适合轧薄。对于厚度小于0.3mm的宽幅带箔来说，工作辊的直径必须足够小（通常直

径在25?50mm），才能得到较大的轧制减薄量，而此时的板形将非常难以控制，这也是目前制

约高精宽幅带箔轧制的瓶颈。

[0004] 随着市场对高精宽幅带箔的需求越来越迫切，急需一种新的技术解决方案，以打破该技术瓶颈的阻碍，使带箔得到宽幅高精轧制。

实用新型内容

[0005] 为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开了一种具有不等径工作辊的轧机，采用如下技术方案：

[0006] 一种具有不等径工作辊的轧机，用于金属带箔的轧制，包括上工作辊和下工作辊，其特征是：上工作辊的辊径大于或小于下工作辊的辊径，且上工作辊与下工作辊的辊面在

轧制时的线速度相同。

[0007] 进一步地改进技术方案，在上工作辊与下工作辊之中，其中一个工作辊的辊径是另一个工作辊辊径的1.5?5倍。

[0008] 进一步地改进技术方案，上工作辊的辊径小于下工作辊的辊径。[0009] 进一步地改进技术方案，上工作辊的辊径为25?100mm。[0010] 进一步地改进技术方案，上工作辊的有效辊面宽度为250?2500mm。[0011] 进一步地改进技术方案，所述轧机为双辊轧机，上工作辊和下工作辊通过齿轮变速连接，使上工作辊和下工作辊的辊面在轧制时具有相同的线速度。

[0012] 进一步地改进技术方案，所述轧机为双辊轧机，上工作辊和下工作辊分别由不同转速的调频电机或伺服电机驱动，使上工作辊和下工作辊的辊面在轧制时具有相同的线速

度。

[0013] 进一步地改进技术方案，所述轧机具有多个支承辊，支承辊用于抵压上工作辊和下工作辊，并使上工作辊和下工作辊的辊面在轧制时具有相同的线速度。

[0014] 由于采用上述技术方案，相比背景技术，本实用新型具有如下有益效果：[0015] 对于厚度在0.3mm以下带箔的轧制来说，基本上都是零辊缝轧制，对其减薄是非常困难的，这是需要解决的主要问题。本实用新型采用小直径的工作辊对带箔进行减薄，采用

大直径的工作辊使带箔获得较佳的板形，兼顾了带箔的减薄作用和板形要求。而小直径工

作辊刚度小所带来的问题是次要问题，可以通过抵压支撑辊，提高工作辊的刚度而加以解

决。因此总的来说，采用不等径工作辊的轧制方案，其利大于弊，总体有利于带箔的减薄，也

有利于获得较佳的板形，这对于宽幅薄带箔的高精轧制来说，尤为重要。

[0016] 本实用新型实现了对带箔，尤其是厚度在0.3mm以下的宽幅薄带箔的高精轧制，突破了本行业技术人员对工作辊的认知，打破技术瓶颈，为宽幅高精带箔的轧制提供了新的

技术解决方案。

附图说明[0017] 图1为现有轧机的工作示意图。[0018] 图2?3为本实用新型在实施例1中的结构示意图。[0019] 图4为本实用新型在实施例2中的结构示意图。[0020] 图5为本实用新型在实施例3中的结构示意图。[0021] 图中：1、小直径工作辊；2、大直径工作辊；3、带箔；4、材料变形中心层；5、上工作辊；6、下工作辊；7、上从动齿轮；8、下从动齿轮；9、主动齿轮；10、换向齿轮；11、上支承辊；

12、下支承辊；13、上中间辊；14、下中间辊。

具体实施方式[0022] 下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护

范围。需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖

直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关

系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特

定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

[0023] 实施例1：[0024] 一种具有不等径工作辊轧机的轧机，用于厚度为1.5mm、幅宽为1200mm的铜带箔3的轧制。如图2所示，所述轧机为两辊轧机，包括上工作辊5和下工作辊6，其中，上工作辊5的

辊径为300mm，下工作辊6的辊径为600mm，下工作辊6的辊径是上工作辊5的辊径的2倍。上工

作辊5和下工作辊6的有效辊面宽度均为1500mm。

[0025] 为了保证材料变形中心层4的稳定，防止上下板面因轧制的线速度差而造成板形卷曲，上工作辊5与下工作辊6的辊面在轧制时的线速度相同。为了实现上工作辊5与下工作

辊6的辊面在轧制时的线速度相同，如图3所示，上工作辊5和下工作辊6通过齿轮变速连接，

使上工作辊5和下工作辊6的辊面在轧制时具有相同的线速度。具体的，连接在上工作辊5一

端的从动齿轮为上从动齿轮7，连接在下工作辊6一端的从动齿轮为下从动齿轮8，下从动齿

轮8的齿数是上从动齿轮7的2倍。下从动齿轮8与主动齿轮9啮合连接，主动齿轮9由主电机

及减速机驱动。为了使上工作辊5和下工作辊6反向旋转，上从动齿轮7通过换向齿轮10与主

动齿轮9啮合连接。由图3可知，主动齿轮9旋转时，带动上从动齿轮7、下从动齿轮8反向旋

转，其中，上从动齿轮7的转速是下从动齿轮8转速的两倍。由于下工作辊6的辊径是上工作

辊5的辊径的2倍，因此，在轧制时能够使上工作辊5和下工作辊6的辊面具有相同的线速度。

[0026] 通过齿轮变速使上工作辊5和下工作辊6的辊面具有相同线速度的方式，需要根据上下工作辊的辊径比配备相应齿数比的从动齿轮组，同时也增加了轧机的结构和辊缝的调

节难度。随着电机控制的发展，采用变频器的变频电机已经能够实现转速的可调，采用驱动

器的伺服电机已实现了大功率化，因此可以变频电机或伺服电机分别对上工作辊5和下工

作辊6施加以不同的转速，以使上工作辊5和下工作辊6的辊面具有相同的线速度。

[0027] 由图2可知，上工作辊5的辊径小，压延弧短，对带箔3的压入量大，有利于带箔3的轧薄，能够减少轧制的总道次。但是上工作辊5的刚度小，侧向弯曲倾向大，且不利于润滑介

质均匀带入辊缝，造成带箔3的上板面出现板形缺陷。而下工作辊6刚度大，侧向弯曲倾向

小，压延弧长，且有利于润滑介质均匀带入辊缝，从而使带箔3的下板面获得较佳的板形。但

是下工作辊6的辊径大，对带箔3的压入量小，不利于带箔3的轧薄。由此可知，本实用新型结

合了大直径工作辊和小直径工作辊的优点：相对于与上工作辊5等径的传统工作辊来说，下

工作辊6辊径的增大，有利于获得更好的板形；相对于与下工作辊6等径的传统工作辊来说，

上工作辊5辊径的减小，对带箔3的压入量大，有利于带箔3的轧薄。相应的，本实用新型也集

中了大直径工作辊和小直径工作辊的缺点：相对于与上工作辊5等径的传统工作辊来说，下

工作辊6辊径的增大，不有利于带箔3的轧薄。相对于与下工作辊6等径的传统工作辊来说，

上工作辊5辊径的减小，不利于获得更好的板形。还有一点，带箔3经下工作辊6轧制的一面，

其板形较好；而带箔3经上工作辊5轧制的一面，其板形较差，影响带箔3的整体板形质量。

[0028] 针对上述缺点，可以采取以下方法得以克服，其核心为：在对带箔3进行下道次的轧制前，将带箔3翻面，然后再翻面后的带箔3送入轧机进行轧制。对于有色金属的轧制来

说，所有的带箔3都需要进行多道次的反复轧制，才能实现逐渐减薄。而现有的轧制方法都

是不对带箔3进行翻面的，即上工作辊5始终轧压带箔3的上板面，下工作辊6始终轧压带箔3

的下板面。本轧制方法采用的是翻面轧制，翻面轧制与现有轧制不同的是，在相邻两道次的

轧制中，上工作辊5和下工作辊6所轧压的带箔3的板面均不相同。对于不等径工作辊的轧制

来说，经小直径工作辊轧制的一面，其减薄量大，但是板形变差；而经大直径工作辊轧制的

一面，其减薄量小，但是板形较佳。对带箔3进行翻面轧制，使大直径工作辊对板形变差的一

面进行板形修复，使小直径工作辊对板形较佳的一面进行较大量地减薄。这样，在不改变不

等径工作辊轧制优点的前提下，克服了不等径工作辊轧制的缺点。为了保证带箔3上下轧制

面性能的一致性，带箔3的总轧制道次为偶数次。

[0029] 综上所述，本实用新型采用具有不等径工作辊的轧机对带箔3进行轧制，既有利于带箔3的减薄，又有利于获得较佳的板形，突破了本领域技术人员对轧机工作辊的认知。通

过翻面轧制，克服了不等径工作辊轧制所带来的缺点，实现了对带箔3的宽幅高精轧制。

[0030] 实施例2：[0031] 一种具有不等径工作辊的轧机，与实施例1不同的是，用于厚度为0.8mm、幅宽为1000mm的铜带箔3的轧制，所用轧机为四辊轧机。

[0032] 如图4所示，所述轧机包括上工作辊5和下工作辊6，其中，上工作辊5的辊径为40mm，下工作辊6的辊径为120mm，下工作辊6的辊径是上工作辊5的辊径的3倍，上工作辊5和

下工作辊6的有效辊面宽度均为1200mm。

[0033] 为了增大对工作辊的支撑、增加工作辊的刚性，在上工作辊5之上抵压有一根上支承辊11，在下支承辊12之下抵压有一根下支承辊12，上支承辊11和下支承辊12的辊径均为

400mm。为了实现上工作辊5与下工作辊6的辊面在轧制时的线速度相同，上支承辊11和下支

承辊12由同一个电机及减速机驱动，使上支承辊11和下支承辊12的辊面具有相同的线速

度，进而使上工作辊5和下工作辊6的辊面具有相同的线速度。

[0034] 由图4可知，本实施例通过使用支承辊，增加了上工作辊5和下工作辊6的刚性，并增大了下工作辊6与上工作辊5的辊径比，从整体上，既有利于带箔3的减薄，又有利于获得

较佳的板形，起到了比实施例1更好的实施效果。

[0035] 实施例3：[0036] 一种具有不等径工作辊的轧机，与实施例2不同的是，用于厚度为0.1mm、幅宽为800mm的铜带箔3的轧制，所用轧机为六辊轧机。

[0037] 如图5所示，所述轧机包括上工作辊5和下工作辊6，其中，上工作辊5的辊径为30mm，下工作辊6的辊径为120mm，下工作辊6的辊径是上工作辊5的辊径的4倍，上工作辊5和

下工作辊6的有效辊面宽度均为1000mm。在本实施例中，进一步地缩小了上工作辊5的辊径，

并进一步地增大了下工作辊6与上工作辊5的辊径比，强化了不等径工作辊的优点。

[0038] 为了进一步地增大对工作辊的支撑、增加工作辊的刚性，在上工作辊5之上抵压有一根上中间辊13，在上中间辊13之上抵压有两根上支承辊11；在下支承辊12之下抵压有一

根下中间辊14，在下中间辊14之下抵压有两根下支承辊12。其中，上中间辊13和下中间辊14

的辊径均为180mm，上中间辊13和下中间辊14分别用于对上工作辊5和下工作辊6的施压和

传动；上支承辊11和下支承辊12的辊径均为350mm，上支承辊11和下支承辊12分别用于对上

中间辊13和下中间辊14的施压。为了实现上工作辊5与下工作辊6的辊面在轧制时的线速度

相同，上中间辊13和下中间辊14由同一个电机及减速机驱动，使上工作辊5和下工作辊6的

辊面具有相同的线速度。

[0039] 由图5可知，本实施例通过使用中间辊和支承辊，进一步地增加了上工作辊5和下工作辊6的刚性，并进一步地增大了下工作辊6与上工作辊5的辊径比，从整体上，更有利于

带箔3的减薄，也更有利于获得较佳的板形，起到了比实施例2更好的实施效果。

[0040] 综上所述，使用不等径工作辊轧制带箔有利有弊，但对于厚度在0.3mm以下带箔的轧制来说，基本上都是零辊缝轧制，对其减薄是非常困难的，这是需要解决的主要问题。最

有效的减薄措施是减小工作辊的辊径，小直径工作辊的辊径越小，越有利于带箔的减薄，大

直径工作辊与小直径工作辊的辊径比越大，越有利于获得较佳的板形。而小直径工作辊刚

度小所带来的问题是次要问题，可以通过抵压支撑辊，提高小直径工作辊的刚度而加以解

决。因此总的来说，采用不等径工作辊的轧制方案，其利大于弊，总体有利于带箔的减薄，也

有利于获得较佳的板形，这对于宽幅高精金属带箔的轧制来说，尤为重要。

[0041] 本实用新型未详述部分为现有技术。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况

下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的保护范围由所附权利

要求及其等同物限定。