專利名稱：一種熱軋板形控制的設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱軋?jiān)O(shè)備及熱軋方法，特別涉及一種熱軋寬帶鋼板形控制的設(shè)備及方法。
背景技術(shù)：
熱軋帶鋼板形由于在軋制過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生一定程度的變形，影響熱帶鋼的板形質(zhì)量。熱軋帶鋼的板形內(nèi)涵包括凸度，平直度，邊部減薄。帶鋼因工作輥的磨損而產(chǎn)生的帶鋼邊沿凸起的板形缺陷定義為帶鋼邊部形狀。板形缺陷的具體表現(xiàn)形式為邊浪、中間浪，邊部減薄、帶鋼寬度方向上的厚度不均勻。帶鋼楔型不是板形缺陷，也不屬于板形控制的范疇。
帶鋼的平直度缺陷是由帶鋼沿寬度方向的不均勻變形所造成的，如圖1-3所示，中間部分的變形大于邊部時(shí)就產(chǎn)生中浪，反之則產(chǎn)生邊浪凸度產(chǎn)生的原因是因?yàn)樵谲堉茐毫Φ淖饔孟?，輥系出現(xiàn)撓曲變形而使帶鋼在寬度方向上產(chǎn)生不均勻變形，如圖4所示，帶鋼凸度是指帶鋼中心線厚度和離邊部40mm處板帶厚度平均值的差值。
凸度和平直度是相關(guān)的，他們可以相互轉(zhuǎn)換，他們是板形控制的關(guān)鍵。
改變各機(jī)架的凸度就會(huì)影響到個(gè)機(jī)架出口的平直度。
為了提高熱帶鋼的板形質(zhì)量，在板形控制的發(fā)展中各種板形控制方式不斷涌現(xiàn)。有的只是在試驗(yàn)階段就失去了生命力，經(jīng)過(guò)多年的生產(chǎn)實(shí)踐，目前比較有效的板形控制方式有CVC、PC、WRB/WRS，呈三足鼎立之勢(shì)。
1)CVC板形控制系統(tǒng)CVC(Continuous Variable Crown)是由SMS公司開(kāi)發(fā)的板形控制系統(tǒng)。它的原理是工作輥直徑連續(xù)變化，如圖5所示，上下工作輥配合時(shí)其輥縫形狀隨工作輥輥身長(zhǎng)度變化而成多項(xiàng)式(yi＝a0+a1x+a2x2+...anxn)變化，通過(guò)工作輥軸向移動(dòng)可以獲得工作輥輥縫的正負(fù)凸度的變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)帶鋼凸度的控制。其凸度控制能力和工作輥軸向移動(dòng)量為線性變化關(guān)系。自開(kāi)發(fā)完成以來(lái)，已經(jīng)運(yùn)用于250多架機(jī)架。
2)PC板形控制系統(tǒng)PC(Pair Cross)成對(duì)交叉軋機(jī)是由日本三菱公司開(kāi)發(fā)完成的。它通過(guò)上下軋輥的交叉來(lái)改變輥縫凸度。
PC軋機(jī)特點(diǎn)是凸度控制范圍與交叉角θ的平方成正比，交叉角度為0-1.5°(在實(shí)際使用時(shí)交叉角控制在1°之內(nèi)，)。PC軋機(jī)有單交叉和雙交叉兩種方式，單交叉的交叉移動(dòng)量是雙交叉的兩倍。因此在寬帶鋼軋機(jī)中一般選用雙交叉方式，如圖6所示，而窄規(guī)格帶鋼軋機(jī)則選用單交叉軋制方式(如寶鋼1580mm)?，F(xiàn)在已經(jīng)有65個(gè)機(jī)架為PC軋機(jī)。PC軋機(jī)在后部機(jī)架采用ORG(On-line Roll Grinding)或者是由工作輥軸向移動(dòng)(WRS)來(lái)消除軋輥磨損，實(shí)現(xiàn)自由軋制。
3)WRB/WRS工作輥彎輥竄輥控制系統(tǒng)WRB/WRS(Work Roll Bending/Work Roll Shifting)即工作輥彎輥和工作輥軸向移動(dòng)。該方式是一種使用范圍很廣、歷史相當(dāng)悠久的板形控制方式，特別是在PC和CVC沒(méi)有投入實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐以前，東西方開(kāi)發(fā)使用的廠家都比較多。比較有名的有日本的目立(它稱之為HCW)、法國(guó)的CLECIM，美國(guó)的UNITED等。WRB/WRS采用工作輥彎輥(WRB)控制凸度和平直度，工作輥軸向移動(dòng)(WRS)改善工作輥磨損而實(shí)現(xiàn)自由軋制。凸度控制的能力視彎輥力的大小而定。
WRB/WRS是最早使用的板形控制技術(shù)，WRB用于控制凸度，而WRS用于自由軋制。由于彎輥力的限制，該控制技術(shù)所能等達(dá)到的效果受到限制，特別是在寬軋機(jī)(軋機(jī)寬度超過(guò)1800mm)領(lǐng)域的使用受到局限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種熱軋寬帶鋼板形控制的設(shè)備及方法，可以解決上述問(wèn)題并順利制造出高質(zhì)量的寬帶鋼板。
采用具有正弦曲線輥型的工作輥，通過(guò)軸向移動(dòng)改變工作輥的輥縫凸度，從而控制帶鋼凸度的一種板形控制方式正弦曲線輥型與彎輥/軸向移動(dòng)相結(jié)合的控制方式——“正弦曲線輥型板形控制技術(shù)(Sinusoid-Shaped-Roll Crown Control System-SCS)”。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的具有自補(bǔ)償能力的工作輥彎輥與軸向移動(dòng)雙油路彎輥塊裝置以及彎輥力平衡算法；具有特定正弦曲線車削輥型的工作輥；軋輥系統(tǒng)的熱變形和撓曲變形分析計(jì)算方法及工作輥車削凸度曲線的確定方法；不同輥縫條件下的可能板形缺陷預(yù)報(bào)分析模型；彎輥力和AGC調(diào)節(jié)時(shí)軋制壓力的非相干控制方式及模型；凸度、平直度在線調(diào)節(jié)方式及模型；工作輥軸向力預(yù)測(cè)模型；工作輥的磨損預(yù)測(cè)模型；依據(jù)軋制條件的軸向移動(dòng)預(yù)設(shè)定策略。
本發(fā)明具有自補(bǔ)償能力的工作輥彎輥與軸向移動(dòng)雙油路彎輥塊可以實(shí)現(xiàn)更大范圍的工作輥軸向移動(dòng)，制造出高質(zhì)量的寬帶鋼板。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，投資省，提高熱帶鋼的板形質(zhì)量。


圖1-3為帶鋼板形缺陷示意4為帶鋼凸度示意5為CVC板形控制示意6為PC板形控制示意7為雙油路彎輥塊裝置示意8為彎輥與軸向移動(dòng)裝置和輥系配置示意9為具有正弦曲線車削輥型的工作輥示意10為SCS系統(tǒng)的機(jī)械配置示意11為軸向移動(dòng)后SCS輥凸度與輥縫凸度關(guān)系圖12為SCS輥凸度與輥縫凸度分析圖13為工作輥軸向移動(dòng)量和帶鋼凸度的關(guān)系圖14為工作輥軸正向移動(dòng)后的帶鋼凸度圖15為工作輥軸反向移動(dòng)后的帶鋼凸度圖16為SCS控制系統(tǒng)的配置示意17為SCS的控制邏輯中，件1為彎輥塊，件2為工作輥軸承座，件3為軸向移動(dòng)液壓缸，件4為工作輥具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明雙油路彎輥塊裝置的結(jié)構(gòu)原理如圖7所示彎輥塊1由螺栓固定在精軋機(jī)的牌坊上，每架精軋機(jī)共四個(gè)彎輥塊1。每個(gè)彎輥塊1內(nèi)置四個(gè)液壓缸，雙供油回路；在工作輥4軸向移動(dòng)方向上的兩個(gè)液壓缸3通過(guò)的油路提供液壓油。在設(shè)定不同的工作輥4軸向移動(dòng)量的情況下通過(guò)控制和調(diào)節(jié)兩個(gè)油路的壓力而使二個(gè)液壓缸彎輥力的合力F作用在工作輥軸承座2的中心上。這樣可以保證工作輥軸承使用壽命不會(huì)降低。同時(shí)也可以保證工作輥4軸向移動(dòng)量的增加。
彎輥塊1和工作輥軸承座2的配置如圖8所示F所表示的是在工作輥4軸向移動(dòng)量為S的情況下彎輥力的合力作用方向。
具有正弦曲線車削輥系的工作輥4如圖9所示輥型曲線可以描述為y＝a sin(bx)式中a系數(shù)，和工作輥車削凸度和工作輥輥身長(zhǎng)度有關(guān)；b形狀系數(shù)，和工作輥輥身長(zhǎng)度有關(guān)；a、b可以通過(guò)對(duì)軋機(jī)的綜合板形控制模擬計(jì)算終確定。
其輥型曲線由離線模擬程序計(jì)算分析得到，并在數(shù)控工作輥磨床上磨出，該工作輥每個(gè)精軋機(jī)二根。
系統(tǒng)的機(jī)械配置和現(xiàn)有熱帶鋼軋機(jī)的工作輥彎輥和軸向移動(dòng)裝置的配置相類似，如圖10所示。通過(guò)對(duì)產(chǎn)品不同寬度范圍、不同的凸度目標(biāo)的分析計(jì)算，通過(guò)對(duì)工作輥4和支持輥在軋制壓力狀態(tài)下的繞曲變形分析，可以得出對(duì)每種規(guī)格的軋機(jī)所需要的各機(jī)架工作輥車削凸度。
通過(guò)不同機(jī)架工作輥4的軸向移動(dòng)量的設(shè)定計(jì)算可以得到不同的輥縫凸度，如圖11所示，從而達(dá)到控制帶鋼凸度的目的。
如圖12所示，依據(jù)輥型曲線可以得到上下工作輥4配合時(shí)的輥縫凸度，即帶鋼凸度。在距帶鋼邊部的帶鋼凸度Ca表示為Ca＝β[1-cos(bW)]·S——(1)式中Ca距帶鋼邊部a mm處的帶鋼凸度；β綜合系數(shù)，由工作輥車削凸度(Dc-d)、工作輥輥身長(zhǎng)度L、工作輥的撓曲變形等確定；W帶鋼寬度；b系數(shù)；S工作輥軸向移動(dòng)量；從(1)式可以看出，帶鋼凸度的變化和工作輥軸向移動(dòng)量呈現(xiàn)線性變化關(guān)系。如圖13所示。
當(dāng)工作輥4進(jìn)行正、負(fù)方向移動(dòng)時(shí)，帶鋼凸度的變化隨之由正變負(fù)、連續(xù)變化。如圖14和圖15所示。
如圖16所示，一個(gè)完整的板形控制SCS系統(tǒng)的配置，包括以下幾個(gè)部分①工作輥彎輥和軸向移動(dòng)裝置對(duì)于常規(guī)熱連軋機(jī)而言，需要在全部精軋機(jī)組中均配置工作輥彎輥和軸向移動(dòng)裝置，即圖5和6所示的裝置；②帶正弦曲線車削凸度的工作輥原則上在精軋機(jī)組的前部機(jī)架上配置圖9所示的工作輥。車削凸度的大小，正弦曲線的方程以及配置的機(jī)架數(shù)量需要依據(jù)具體的軋機(jī)規(guī)格、產(chǎn)品板形控制目標(biāo)要求、負(fù)荷分配等因素離線模擬計(jì)算確定；③和裝置圖8有關(guān)的液壓伺服系統(tǒng)；④凸度和平直度檢測(cè)儀表；⑤完整的基礎(chǔ)自動(dòng)化和過(guò)程控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
如圖17所示，SCS的控制邏輯如下首先確定過(guò)程參數(shù)，然后通過(guò)軋制壓力、輥縫凸度、分配每個(gè)機(jī)架的帶鋼的出口凸度設(shè)定值；再通過(guò)工作輥的軸向移動(dòng)量、彎輥力，確定彎輥塊雙油路的壓力控制；通過(guò)平直度儀和凸度儀得到實(shí)測(cè)值；將實(shí)測(cè)值返回到第六步。
本發(fā)明SCS正弦曲線輥型板形控制技術(shù)完全能夠滿足熱軋帶鋼對(duì)帶鋼凸度控制的要求，制造出高質(zhì)量的寬帶鋼板。
通過(guò)數(shù)字分析和模擬計(jì)算顯示，在工作輥的車削凸度達(dá)到±300μm時(shí)，其凸度控制能力就可以達(dá)到±500μm，隨著工作輥的車削凸度的增加，其凸度控制能力遞增。
計(jì)算表明，工作輥的車削凸度達(dá)到±300μm時(shí)，工作輥軸向移動(dòng)量在±150mm時(shí)，輥縫凸度可以連續(xù)地從+500μm變化到-500μm(如圖11所示)。完全能夠滿足熱軋帶鋼板形控制的要求。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，投資省?？梢赃\(yùn)用于新建的熱帶鋼軋機(jī)的板形控制或者對(duì)現(xiàn)有軋機(jī)進(jìn)行板形控制改造，提高熱帶鋼的板形質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種熱軋板形控制的設(shè)備，其特征在于在精軋機(jī)的全部機(jī)架均安裝工作輥彎輥和工作輥軸向移動(dòng)裝置；在精軋機(jī)的前部機(jī)架安裝工作輥，工作輥彎輥和工作輥軸向移動(dòng)裝置安裝液壓伺服系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的熱軋板形控制的設(shè)備，其特征在于工作輥的輥型曲線為正弦曲線，并在數(shù)控工作輥磨床上磨出。
3.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的熱軋板形控制的設(shè)備，其特征在于彎輥塊由螺栓固定在精軋機(jī)的牌坊上，每架精軋機(jī)共四個(gè)彎輥塊；彎輥塊內(nèi)置四個(gè)液壓缸，雙供油回路；在工作輥軸向移動(dòng)方向上的兩個(gè)液壓缸通過(guò)的油路提供液壓油。
4.一種熱軋板形控制的方法，其特征在于凸度、平直度在線調(diào)節(jié)方式及模型；凸度和平直度檢測(cè)儀表；完整的L1、L2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；SCS的控制邏輯第一步確定過(guò)程參數(shù)，如帶鋼的尺寸、溫度以及最終產(chǎn)品的凸度、厚度目標(biāo)值；第二步通過(guò)軋制力能參數(shù)計(jì)算得到軋制壓力；第三步通過(guò)輥系變形分析模型得到負(fù)荷狀態(tài)下的輥縫凸度；第四步按照平直度優(yōu)先分配每個(gè)機(jī)架的帶鋼的出口凸度設(shè)定值；第五步通過(guò)SCS模型計(jì)算每個(gè)機(jī)架工作輥的軸向移動(dòng)量；第六步通過(guò)SCS模型計(jì)算每個(gè)機(jī)架工作輥的彎輥力；第七步根據(jù)工作輥軸向移動(dòng)量確定彎輥塊雙油路的壓力控制；第八步通過(guò)平直度儀和凸度儀得到實(shí)測(cè)值；第九步將實(shí)測(cè)值返回到第六步。
5.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)4所述的熱軋板形控制的方法，其特征在于不同輥縫條件下的可能板形缺陷預(yù)報(bào)分析模型。
6.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)4所述的熱軋板形控制的方法，其特征在于彎輥力和AGC調(diào)節(jié)時(shí)軋制壓力的非相干控制方式及模型。
7.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)4所述的熱軋板形控制的方法，其特征在于工作輥軸向力預(yù)測(cè)模型。
8.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)4所述的熱軋板形控制的方法，其特征在于工作輥的磨損預(yù)測(cè)模型。
全文摘要
本發(fā)明屬于熱軋?jiān)O(shè)備及熱軋方法，特別涉及一種熱軋寬帶鋼板形控制的設(shè)備及方法。本發(fā)明在精軋機(jī)的全部機(jī)架均安裝工作輥彎輥和工作輥軸向移動(dòng)裝置；在精軋機(jī)的前部機(jī)架安裝工作輥，工作輥彎輥和工作輥軸向移動(dòng)裝置安裝液壓伺服系統(tǒng)。通過(guò)軸向移動(dòng)改變工作輥的輥縫凸度，從而控制帶鋼凸度的一種板形控制方式凸度輥型與彎輥/軸向移動(dòng)相結(jié)合的控制方式“SCS正弦曲線輥型板形控制技術(shù)”。本發(fā)明具有自補(bǔ)償能力的工作輥彎輥與軸向移動(dòng)雙油路彎輥塊，可以實(shí)現(xiàn)工作輥軸向移動(dòng)，制造出高質(zhì)量的寬帶鋼板。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，投資省。可以運(yùn)用于新建的熱帶鋼軋機(jī)的板形控制或者對(duì)現(xiàn)有軋機(jī)進(jìn)行板形控制改造。
文檔編號(hào)B21B37/42GK1911546SQ20051005721
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2005年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月9日
發(fā)明者黃波 申請(qǐng)人:中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司