冷轧带钢轧机

2024-09-27

冷轧带钢轧机（精选8篇）

冷轧带钢轧机篇1

五机架六辊冷轧连轧轧机作为当今世界上比较先进并且技术比较成熟的轧机系统, 普遍应用于各大行钢铁企业, 而其设备的强大功能以及复杂的控制系统也使得此类轧机需要极高的控制水平才能生产出预期的高质量冷轧板材, 而厚度控制作为影响冷轧带钢产品质量的一项重要指标, 直接决定着轧机能否发挥其最大的生产潜力, 创造更多的效益。此类轧机在具备高精度控制水平情况下轧制的成品厚度可覆盖0.15 mm~2.5 mm。精确的厚度控制对设备精度及控制精度要求极高, 轧机系统中的任何一环不论是现场硬件设备还是软件控制程序出现问题都会直接影响产品质量。而带钢厚度不符, 偏差达不到产品要求就是影响冷轧带钢质量的一个重大难题, 厚度控制不稳定, 就会导致产线出现大量的协议品和废品, 严重影响带钢质量, 造成大量经济损失。

通过对某机组长时间的厚度偏差规律的摸索和大量数据的分析, 发现厚度偏差主要出现在以下两个过程中, 这就为问题的定性提供了一个基本的方向。首先是轧机起停车阶段, 轧机的起停车情况主要发生在轧机换辊和发生事故时的非计划停车。由于机组当时处于调试阶段, 设备故障率比较高, 轧机起停车的次数和频率比较高, 在生产过程中, 通过轧机出口测厚仪监控发现, 在轧机停车后再次启车时, 成品厚度波动比较大, 当成品厚度小于1 mm时, 厚度偏差范围在±80 um;当成品厚度大于1 mm小于1.5 mm时, 厚度偏差范围在±120 um;当成品厚度大于1.5 mm时, 厚度偏差范围在±150 um;其次是轧机加减速阶段。轧机的加减速主要包括轧机过焊缝时的升降速和酸洗段出现异常情况降速时, 轧机随之降速。在生产过程中观察发现, 在轧机加减速阶段, 轧机出口成品带钢的厚度波动也比较大, 当成品厚度小于1 mm时, 厚度偏差范围在±10 um;当成品厚度大于1 mm小于1.5 mm时, 厚度偏差范围在±14 um;当成品厚度大于1.5 mm时, 厚度偏差范围在±20 um;虽然在轧机加减速阶段, 厚度波动没有超出公差允许范围, 但是对于通板目标厚度命中率, 特别是对焊丝钢等对厚度精度要求比较高的板材影响比较大, 对产品厚度精度控制有很大影响。

通过以上数据摸索与总结, 轧机厚度控制和张力控制是解决厚度波动的突破口。现阶段此类轧机通用的厚度控制方法就是AGC液压辊缝控制以及精确的带钢张力控制。而经典的AGC控制包括监控AGC、前馈A G C以及秒流量A G C。监控A G C是利用轧机某一机架后设置的测厚仪测量得到的厚度数据与目标厚度进行对比, 得到的偏差用于计算轧机辊缝的补偿量, 以达到减小厚度偏差, 保证厚度精度, 这种方式属于反馈调节方式;前馈AGC是利用轧机某一机架前设置的测厚仪测量得到的厚度数据与目标厚度进行对比, 提前计算出本机架的辊缝补偿量, 已达到纠正厚度偏差的目的, 这种方法属于预防调节方式, 能够预先对厚度进行调节;秒流量AGC则是根据轧机前后带钢金属体积不变原理, 在不考虑带钢宽度的微小变化的前提下, 利用带钢在轧机前后速度反馈和厚度的反馈数据实时对机架辊缝进行补偿调节, 以实现本机架带钢厚度的精确控制。而轧机另外一项重要的控制功能就是带钢张力控制, 带钢的连续生产以及精确的厚度的控制都离不开机架间精确的张力控制, 而机架间的张力控制是通过调节轧机运行速度和轧机辊缝实现的, 精确的轧机速度调节和辊缝调节是保证张力稳定的基础。

为消除轧机产生的带钢厚度偏差, 通过对轧机控制系统中影响到带钢厚度控制的主要因素包括AGC自动厚度控制系统和TLC张力控制系统的分析和总结, 发现张力控制中的速度控制存在调节过快不稳定的现象, 同时速度补偿值会出现非正常的积累现象。可以通过对控制系统采取以下措施达到对张力控制的优化。

(1) 张力控制主要是速度控制和辊缝控制, 本机组通过数据分析发现个别机架速度调解过程中存在跟随不同步现象, 导致张力调节不稳, 此现象可通过调整轧机主传动速度环比例系数, 使各机架的响应速度和响应时间能够同步, 从而消除由于个别机架调节过快或者过慢导致的速度不匹配现象。

(2) 二、三、四机架TLC控制中增加了补偿清除功能。TLC张力控制中的TLC (S) 速度控制只在低速过程中使用, 当提速到设定值以上后会转换为TLC (G) 控制, 但原程序中当TLC (S) 速度转换为TLC (G) 辊缝控制后, TLC (S) 速度控制中的速度补偿值会被锁定到系统当中, 不被清除, 这时就会影响到TLC (G) 辊缝控制。现将程序中加了一个TLC (G) 辊缝控制连锁, 即当TLC (S) 速度转换为TLC (G) 辊缝控制后就将原速度补偿值清除, 而这个补偿值的清除是经过一个斜坡功能完成的, 并不是突然就将补偿值消除, 这就减小了参数切换过程中对系统的冲击性。经过本程序的完善和修改, 以及主传动的系数的修改, 现四、五机架间的张力反馈有了很大的改善。

通过完成以上的控制系统优化工作, 成品带钢的厚度控制精度得到了很大的提高, 极大的降低了厚度超差现象。

冷轧轧机的厚度控制属于高精度控制, 影响控制稳定的因素也很多, 除了上述所述的张力和速度因素外, 轧辊的粗糙度、硬度、温度、乳化液的浓度、温度还有设备的安装精度和轧制线等因素都是影响到厚度控制的因素, 当出现厚度控制不稳定的情况时, 要对多方面影响因素进行分析, 并对大量数据进行积累处理才有可能真正找到问题所在, 而往往找问题都是一个艰苦分析和不断验证的过程, 一项一项的排除各种影响因素才能最终确认问题原因, 并对症下药。

摘要：在冷轧产线中带钢厚度偏差是轧机厚度控制面临的一个主要问题, 是影响产品质量的重要因素, 而根据经验发现厚度偏差主要表现在带头带尾以及轧机提速和降速过程中。通过长时间对厚度偏差规律的摸索和总结, 重点要对轧机的速度控制和张力控制进行优化, 从而使带钢的厚度偏差问题得到很好的解决。

关键词：厚度偏差,张力控制,速度控制

参考文献

[1]孙一康.带钢冷连轧计算机控制[M].冶金工业出版社, 2002.

[2]孙一康, 童朝南, 彭开香.冷轧生产自动化技术[M].冶金工业出版社, 2006.

[3]丁修堃.轧制过程自动化[M].冶金工业出版社, 2005.

冷轧带钢轧机篇2

摘要：介绍了铜带20辊冷轧机除油装置结构及存在的缺陷.通过技术改造后,带材表面残油减少,轧制速度提高到300～400 m/min,生产效率提高,带材合格率达98%,取得了良好的效果.

关键词： 20辊冷轧机; 铜带; 除油装置; 3M辊; 气刀

中图分类号： TG 339文献标志码： A

Application and Improvement of Oil Wiper System on

Copper Strip 20 Rolls Cold Rolling Mill

YANG Zhilong

(Tongling Jinwei Copper Co., Ltd., Tongling 244000, China)

Abstract： An improvement was made on the oil wiper system which is used for the copper strip 20 rolls cold rolling mill.Favorable results were obtained because of the technical improvement for the oil wiper system: the remaining oil on the strip surface was reduced, the rolling speed reached 300~400 m/min and the production efficiency improved with 98 percentage of the strip yield.

Key words： 20 rolls cold rolling mill; copper strip; oil wiper system; 3M roll; air knife

0前言

20辊冷轧机广泛应用于不锈钢带、硅钢带和高精度铜板带的生产,带材除油效果的好坏直接影响到轧机的运行速度和生产效率.某公司从国外引进了一台20辊冷轧机用于高精度铜板带生产,由于除油效果不好,影响到产品的质量和生产效率.通过对除油装置的改造,取得了较好的成效.

120辊冷轧机介绍

1.120辊冷轧机的基本参数

轧机类型:森吉米尔型,ZR23-26

轧制材料:C1010、C1100、C2680、C2740、

C1921、C1940、C5210等

带材宽度:310～650 mm

轧制带材入口厚度:max.3 mm

轧制带材出口厚度:0.05～2.00 mm

带卷最大卷径:1 850 mm

带卷最大卷重:10 t

工作辊公称直径:52 mm

第一中间辊公称直径:71.6 mm

第二中间辊公称直径:132 mm

背衬轴承公称直径:225 mm

轧机主电机:1 000 kW

轧制速度:max.800 m/min

最大轧制力:3 000 kN

1.2原除油装置及存在问题

该20辊冷轧机为国外引进的全新轧机,用于铜板带中、精轧,为保证成品带材的表面质量,采用全油润滑.原除油装置结构如图1.

图1除油装置简图

Fig.1 Oil wiper unit

该除油装置主要由三部分组成:一组3M除油辊、一套3辊钢辊除油装置和4只边部吹扫气刀.其中靠近轧机牌坊侧为一对3M除油辊,为预除油装置,能阻挡和去除绝大部分的轧制油.3M除油辊由3M公司研发的无纺布材料压制而成,与常规的橡胶辊相比,3M无纺布材料内部为多孔结构,内部微孔的体积百分比高达40%,非常有利于吸油,同时也能将带材表面的各种污垢碎屑带入无纺布除油辊材料内部而不会对带材表面造成划伤.3辊钢辊除油装置由3根小直径钢辊构成,小钢辊下方由轴承分段支撑、弹簧调节,通过分段调节来保证整个带面除油压力均匀,即使带材板型不好,也能取得良好的除油效果.4只边部吹扫气刀分布在带材上下表面的两侧,压缩空气通过气刀的喷嘴将带材边部残油吹走［1］.

上海有色金属第35卷

第2期杨志龙:铜带20辊冷轧机除油装置的改进与实践

1.3除油系统主要存在的问题

在使用过程中,发现该除油系统主要存在以下问题:

(1) 带材表面残油较多,轧制油浪费大,同时影响生产效率.为防止滑卷,轧制速度只能达到150～200 m/min;(2) 三辊钢辊除油装置采用轴承支撑小钢辊.由于轴承润滑不良,以及铜屑带入钢辊和轴承之间,造成钢辊表面磨损受伤,而钢辊和铜带直接接触,使铜带表面产生色差和划伤,影响铜带质量;

(3) 4只边部吹扫气刀实际使用效果不好,边部残油仍较多.

1.4新除油系统改造

针对以上存在的问题,对该除油装置进行了改造.改造的目标是:减少带材表面的残油,轧制速度提高到300～400 m/min,除油装置不能对带材表面产生划伤、色差等缺陷.

2改造方案

根据现场使用的情况,结合其他企业类似设备经验,采用以下改造方案,改造后除油装置示意图如图2所示.

图2改造后除油装置示意图

Fig.2Improved oil wiper unit

(1) 由于3辊钢辊除油装置并没有起到很好的除油效果,而且容易对带面产生色差、划伤等缺陷,将该装置废除;

(2) 3M除油辊除油效果较好,新方案采用两组(4只)3M除油辊,第一组用于预除油,第二组用于精除油.将除油装置原设备机座进行拆除,重新设计新的设备机座.为节约成本,新方案的3M除油辊结构与原来一致;

(3) 取消原边部吹扫气刀,改为鸭嘴形扁平气刀.采用大流量的压缩空气,经4只气刀对整个带面进行吹扫.边部吹扫气刀和鸭嘴形扁平气刀结构如图3、图4所示［2］.

除油系统改造前、后性能的对比见表1.图3边部吹扫气刀简图

Fig.3Air knife for strip edges

表1除油系统改造前后性能的对比

Tab.1Comparison of oil freeing in

before and after

除油

系统轧制速度/

(m·min-1)日产量/t表观残油量带材合

格率/%改造前150～20090～110带材表面可见残油,卷取后边部有大量残油,呈线状甩出95改造后250～450130～180带材表面无可见残油,卷取后边部有少量残油98

图4扁平气刀简图

Fig.4Flat air knife

3结论

经过改造后,20辊冷轧机带面除油得到较好改观,带材残油量明显减少,带材表面的划伤很少出现,带材合格率有所提高.轧机操作手实际操作中,轧制0.5 mm以上中间材时,带材轧制速度为350～450 m/min;轧制0.5 mm以下成品材时,轧制速度为250～350 m/min,除油系统的改造达到预期效果.参考文献:

［1］潘纯久.二十辊轧机及高精度冷轧钢带生产［M］.北京:冶金工业出版社.2003.

［2］［美］VB 金兹伯格.高精度板带材轧制理论与实践［M］.姜明东,王国栋,等译.北京:冶金工业出版社,2000.

冷轧轧机机架优化设计篇3

以往对机架的分析大多停留在机架的力学校核上, 而没有考虑机架的优化, 最终导致了某些机架过于庞大、笨重, 给制造、运输、装配、维修带来了诸多不便;另一些机架则由于太过于追求成本利益的最大化而过于轻量化, 造成实际轧制过程中机架因瞬时过载而发生塑性变形甚至断裂。因此, 对轧机机架进行优化设计是必要的。

1 设计思路

通过收集整理各种机型机架的相关参数, 建立机架参数化结构模型, 编写基于ANSYS的APDL分析程序进行模拟加载分析[2]。

通过实际反复的力学分析, 得出影响机架尺寸、强度、刚度、重量的敏感设计变量, 并以此确定设计变量、状态变量及目标变量进行零阶优化, 获得可行域全范围内的最优值, 然后以零阶优化的最优值作为初始值进行一阶优化, 最终得出机架优化的精确最优值。

2 参数整理

通过对太钢RAP300、包钢连退等项目的轧机机架资料进行整理, 得出在不同开口度、轧辊直径、轧辊数量、压下量、斜楔调整量、轧制力下的机架相关参数 (见表1) 。

3 优化设计

轧机机架的窗口宽度W及窗口高度H应由如下参数决定

其中:W为机架窗口宽度;Dmax为支撑辊最大直径;H为机架窗口高度;H1为轧辊接触时, 上下轴承座间的最大距离;H2为斜楔调整最大高度;H3为压下装置高度;H4为最大开口度;H5为机架窗口高度尺寸裕量[3]。

3.1 参数化模型及分析程序

轧机机架参数化结构模型见图1, 并以此建立其三维模型。实际的轧制过程中, 机架受力很复杂, 包括轧制力、摩擦力、附加力、冲击力等, 但纵观所有外部载荷, 尤以作用于机架的纵向轧制力为最大, 其他力的合力相比轧制力而言, 可以忽略不计。故只考虑机架所受的轧制力及自身重力。为便于说明, 以太钢RAP300机架为例进行说明。

3.2 零阶优化

常用的优化方法主要有零阶方法、一阶方法。零阶方法的本质是采用最小二乘法逼近, 求解一个函数面来拟合解空间, 然后再对该函数面求极值, 该方法可以很有效地处理大多数的工程问题, 但优化精度不高, 多用于粗优化阶段。一阶方法是在零阶方法基础上改进的方法, 它是基于目标函数对设计标量的敏感程度进行寻优, 因此更加适合于精确的优化分析。

笔者采用零阶优化与一阶优化相结合的方法, 先采用零阶优化方法在设计变量的可行域内寻优, 然后再将该最优值作为一阶优化的初始值进行再优化, 既克服了零阶优化精度不高的问题, 又避免了一阶优化发生局部收敛的风险。选取不同的几何参数后, 通过反复执行分析程序, 可以初步得出对机架力学性能敏感的参数 (见表2) , 并据此确定优化变量。

1) 设计变量 (DV) :将表2敏感参数作为设计变量。即X=[L4L11W9T1D2W11R4]。其中, 各变量的取值范围如下:L4∈[1, 2];L11∈[1, 2];W9∈[1.8, 3];T1∈[0.3, 0.8];D2∈[0.06, 0.15];W11∈[0.03, 0.09];R4∈[0.1, 0.25]。

2) 状态变量 (SV) :机架的最大应力及纵向刚度。即Seqv≤[Seqv];Uy≤[Uy]。其中, Seqv, Uy, [Seqv], [Uy]分别为机架受载后的等效应力、纵向刚度及其许用等效应力及许用纵向刚度。

3) 目标函数 (OBJ) :机架的重量。经过零阶优化, 可以得出图2部分的设计变量、状态变量及目标函数在零阶优化过程中的变化曲线。从图2可以看出, 几乎所有变量并不是朝一个方向发展而是呈现上下波动的现象, 这是因为零阶优化过程中会出现不合理的设计序列。由于设置了变量在可行域外寻优的条件和次数, 因此变量变化曲线可能出现超出可行域的现象。

经过多次迭代, 最终在第31次迭代后得到最优解 (见表3) 。

(mm)

3.3 一阶优化

为得到更精确的优化解而又避免出现局部收敛的风险, 现将表3所得的零阶优化最优解作为一阶优化的初始值, 再进行重新迭代运算, 得到部分设计变量、状态变量、目标函数的变化曲线图 (见图3) 。从图3可以明显看出, 各变量的变化趋势基本单一、规整, 没有明显的波动, 这是因为一阶优化使用约束函数和目标函数的一阶偏导数, 在每次迭代中, 用梯度计算方法确定搜索方向, 并用线性搜索法对非约束问题进行最小化, 以便能够快速地按照正确方向寻到最优解。而且, 从结果可以看出, 真正对机架优化起约束作用的是机架的纵向刚度, 而机架的最大等效应力则一直在许用应力范围内;每个设计变量的变化曲线都没有达到可行域范围的最低限或最高限, 说明设计变量的可行域范围设定足以满足其优化结果。

在一阶优化的第12次迭代后得到最优解, 通过零阶优化及一阶优化可以得出优化前后各变量的数值 (见表4) 。

4 结论

以太钢十八辊轧机为例进行了优化设计。从表4可以看出, 机架经过优化实现了减重4 949 kg, 约占总重的6.4%。同时可以发现在相同力学性能下, 如果实现轧机机架的重量的最小化, 机架下横梁厚度L4、机架宽度W9、位置传感器安装孔径D2应在现有的基础上减小, 分别应减小34.6%, 21.5%, 8.8%;机架上横梁厚度L11、机架厚度T1、机架窗口圆角X向位置W11应在现有基础上增大, 分别应增大10.1%, 13.8%, 10%;机架窗口圆角半径R4则变化不大, 约1.3%, 说明除机架窗口圆角半径R4外, 其余设计变量均有很大的优化空间, 特别是机架上横梁、下横梁、宽度、厚度的优化将对机架的重量产生很大的影响。而且, 从该结果可以看出, 传统的设计方法将机架上横梁厚度与下横梁厚度设计得完全一样的做法是不合理的。

参考文献

[1]孙占刚, 韩志凌, 魏建芳.轧机闭式机架的有限元分析及优化设计[J].冶金设备, 2004 (6) :8-11.

[2]龚曙光, 谢桂兰, 黄云清.ANSYS参数化编程与命令手册[M].北京:机械工业出版社, 1981.

冷轧机工作辊磨削工艺研究篇4

关键词：磨削,砂轮,精磨液,磨削参数,振纹,螺旋纹,锥度

轧辊在轧制过程中, 因受制造残余应力、轧制过程的接触应力、弯曲应力、扭剪应力以及交变应力的综合影响, 能使表面产生热裂纹, 疲劳裂纹、不均匀磨损等。为此, 定期修磨轧辊是轧制生产的重要内容。

1 磨削过程工艺研究

1.1 砂轮片的选择

国外砂轮片制造厂家根据本钢冷轧辊实际情况, 对砂轮片结合剂、硬度、粒度等各项参数进行了调整。

1) 材质:由原来的白刚玉改为单晶刚玉。与白刚玉比较, 单晶刚玉晶粒排列有序, 呈圆形, 使用单晶刚玉砂轮片磨削的轧辊辊面粗糙度相对较小且均匀, 辊面存在微小划痕的现象也有了很大的改善。2) 硬度:由原来的K级调整为H级。避免了因砂轮片硬度贪偏高而造成Cr5工作辊磨后出现螺旋纹、斜纹等表面缺陷的现象, 提高了轧辊的磨削质量。3) 粒度:由原来45调整至60降低了轧辊的表面粗糙度, 均匀性也有了很大的提高。

1.2 使用SC95B水溶性合成型切削液, 调整精磨液浓度

精磨液在磨削过程中主要起到冷却、润滑、清洗、防锈的作用, 是轧辊磨削必不可少的材质之一, 精磨液质量的好坏直接影响轧辊的磨削质量。

1) 使用合成型切削液。SC95B水溶性切削液是新型抗菌型全合成液, 不含油、不含氯, 具有优良的冷却性、防锈性和抗泡沫性能。通过二个多月的试用跟踪, 同时与乳化型精磨液进比较, 添加合成型切削液后, 切削液具有优异的冷却性能, 避免了辊面出现烧伤及螺旋纹、横纹等缺陷。磨后轧辊的防锈能力比使用乳化型精磨液时提高近3~4倍。同时, 由于合成型切削液具有较强的清洗性能, 从而有效地防止了砂轮粘堵造成辊面出现划伤的现象。2) 精磨液浓度1%调整至3%左右, 保证轧辊的磨削质量, 提高轧辊的防锈能力。

1.3 选择合理的磨削参数

根据砂轮片粒度、型号、直径和硬度, 在保证磨削质量的前提下发挥最大磨削效率, 经过多次试验得出磨削参数如下:

1.3.1 粗磨

1.3.2 精磨

2 磨削缺陷产生原因及去除方法

2.1 振纹

轧辊表面的振纹 (波纹) 是指在轧辊表面上存在的各种不同形状的深浅不一的花纹。为防止振文缺陷的产生, 要选择合适的砂轮, 防止硬度过高, 注意保持砂轮平衡;砂轮钝化后要及时修整;如工件圆周速度过大, 应适当降低工件转速;修整中心孔中的多角形, 顶尖磨损要及时更换;辊颈有不圆度误差或轴向沟痕应及时修磨;检查并固定托瓦顶丝, 防止托瓦跳动;观察调整砂轮主轴轴承间隙, 杜绝因轴承磨损产生径向跳动。

2.2 螺旋纹

螺旋纹是指在磨削时轧辊表面上存在一种像螺纹一样的螺旋线痕迹。为防止此类缺陷产生, 应做到合理选择砂轮, 防止硬度过高, 适当减少横向进给量;适当降低纵向进给量;检查砂轮磨损情况, 及时更换, 如修出的砂轮凸凹不平, 应把金钢笔装夹紧固, 对砂轮重新修整;加大切削液用量或将其浓度调高;调整工作导轨润滑油的浮力, 避免浮力过大使工作台漂起, 在运行时产生摆动;如果出现工作台运行时有爬行现象, 应即刻打开放气阀, 排除液压系统中的空气, 如发现砂轮主轴有轴向窜动, 应对机床进行检修。

2.3 辊型存在锥度

轧辊两端存在一定的辊径差, 这种辊径差即辊形锥度, 一般工艺要求不能超过0.02mm。为减小辊型锥度, 要调整好托瓦;调整工作导轨润滑油的浮力;调整顶尖中心线, 确保头架与尾架顶尖的中心线重合;大周期运行轧辊, 磨削冷却后的轧辊, 以免工件本身热变形。

3 结论

冷轧UC轧机自动板型控制系统篇5

关键词：冷轧机组,自动板形控制,板形

一、板形的一般概念

板形是指板带的平直度, 既是指浪形、瓢曲或旁弯的有无及其程度。板形就其实质而言是指带钢内部残余应力的分布程度。

1.1板形缺陷的产生。

板形不良主要是由于纵向延伸在带钢宽度方向上的不均而产生的, 板形与带钢沿宽度方向的纵向延伸分布相对应。轧制过程中, 影响板形的因素有很多, 主要有轧辊、轧制条件、轧件等。在实际生产中不良板形主要有单边浪、双边浪、中间浪、四分之一浪、复合浪等。其产生的原因各有不同:

(1) 单边浪是由于在生产中带钢边部延伸大于中部延伸所造成的板形缺陷, 详见图2。单边浪形成的主要原因有:1) 原料单边浪超标, 冷轧无法完全消除;2) 在轧制前轧辊没标零, 轧辊两侧轧制力差过大;3) 在穿带和轧制时, 轧机调整工调整倾斜值过大。

(2) 双边浪是指在生产中带钢两边延伸大于中部延伸所造成的板形缺陷, 双边浪形成主要原因:1) 轧制压力过大, 导致正弯辊力增大到最大时仍然无法消除双边浪;2) 工作辊弯辊力投入出错, 负弯辊力太大或正弯辊力偏小;3) 工作辊凸度值过小。

(3) 中间浪是由于带钢中部的延伸量大于边部延伸量所造成的板形缺陷。中间浪形成的主要原因是:1) 原料中间浪超标, 冷轧无法完全消除;2) 轧制时工作辊正弯辊力过大, 在轧制过程中产生中间浪;3) 工作辊凸度过大。

1.2板形缺陷的表示方法

(1) 相对长度差表示法。相对长度差表示法就是取一段轧后的带材, 将其沿横向裁成若干纵条并平铺, 用带材横向上不同点的相对长度差ΔL/L来表示板形。在冷轧板带生产领域一般用单位I-U来计量。

(2) 波形表示法。在翘曲的钢板上测量相对长度来求出相对长度差很不方便, 所以人们采用了更为直观的方法, 即以翘曲波形来表示板形, 称之为翘曲度λ, 这种方法称为波形表示法。

二、自动板形控制 (ASC)

2.1自动板形控制综述。自动板形控制通过安装在轧机出口的板形检测装置, 用反馈控制的方式使轧制的带钢形状更接近目标板形, 另外自动板形控制可以降低操作人员的劳动强度, 稳定轧制过程和提高产品的质量。

2.2自动板形系统配置。自动板形控制系统由二级设定, 一级板形控制及板形测量反馈闭环控制组成。二级通过模型计算轧机的预设定值, 一级根据二级下发的轧机设定值中的#1-#4工作辊弯辊预设定、#1-#4中间辊弯辊预设定、#1-#4中间辊窜辊预设定和加减速补偿进行板形初期控制。板形的精细控制是通过#5工作辊弯辊、#5中间辊弯辊、倾斜调整和精细冷却的动态控制来实现。

2.3自动板形控制。自动板形控制主要由计算目标板形, 板形数据测量, 计算控制输出三部分组成。

2.3.1计算目标板形。计算目标板形首先要计算板形辊的有效测量通道, 然后再根据计算模型计算每个测量通道的目标板形。自动板形控制任务启动后, 首先启动板形仪有效测量通道计算子任务。系统程序根据二级发送的轧机设定值中带钢的宽度b开始计算板形仪各个测量通道是否有效。工作测WS与驱动侧DS的有效测量通道数量应该相等。

2.3.2板形数据测量。在轧机出口安装了板形仪, 通过板形仪测量辊各个测量通道测出带钢张力作用在板形测量辊测量通道上的径向力与设定的带钢平均张力比较, 可反映出带钢的平直度。

三、结束语

板形是冷轧带钢最主要的质量标志之一, 自动板形控制是现代冷轧带钢生产中不可缺少的重要组成部分。以上自动板形控制理论来自日立UCM串列式6辊冷轧机组自动板形控制在冷轧厂的实际应用, 它仅仅控制带钢板形的平直度。它的应用极大的提高了冷轧带钢的产品质量, 给冷轧厂创造了可观的经济效益。

参考文献

[1]乔俊飞.UC轧机板形建模与控制方法的研究[D].沈阳:东北大学, 1998.

莱钢冷轧轧机弯辊控制系统分析篇6

1.1 弯辊调节板形原理

带钢的板形与轧辊的辊缝形状直接相关,在不考虑轧件弹性恢复的情况下,可以认为有载辊缝形状就是轧制后带钢的横截面形状。各种板形控制手段如中间辊串辊、轧辊精细冷却等都是通过改变工作辊的有载辊缝形状来实现的,弯辊控制也不例外,其原理是将弯辊液压缸产生的力通过轧辊的轴承座传递到工作辊上,使轧辊受到一个弯辊力,使工作辊产生弯曲,以此调节有载辊缝,达到控制板形的目的。弯辊力的大小与多种因素有关,如轧制力沿轧辊的横向分布、轧机工作辊的刚度、工作辊的磨损、被轧带钢的宽度等,在实际生产中应根据工作辊的磨损、轧制力的波动等对弯辊力进行实时修正。弯辊力的作用可分为两种:使辊缝凸度增大,即负向弯辊力;使辊缝凸度减小,即正向弯辊力。生产中根据板形情况决定采用哪种方式。如果是板形出现内浪,用负向弯辊力;如果板形出现边浪,就用正向弯辊力。使辊缝凸度减小的正向弯辊力作用原理如图1所示。

1.2 弯辊的控制方式

板形自动控制可分为开环控制和闭环控制两种形式。开环控制主要是根据机前测厚仪测得的厚度,通过轧制力进行板形前馈控制,即先由符合实际的最佳弯辊力数学模型或轧制实践积累的经验值计算出对应于要轧带钢的最佳弯辊力值,轧制的过程中,再根据轧制力的波动量来调整弯辊力的大小。轧制力的波动量就是轧制力实际值与设定的标准轧制力的偏差,轧制力对弯辊力的影响系数,与轧机横向刚度、轧辊横向刚度、轧辊磨损、带钢宽度等因素有关。开环弯辊力设定主要是由经验和数学模型总结得出的,只能大体满足基本板形需求,无法完成高质量的板形需求。想要达到相对高精度高质量的板形必须采用闭环控制方式。闭环控制是根据板形检测设备及板形辊检测出的板形信号进行反馈控制,在设有板形检测机构的情况下,把检测出的板形信号与设定的目标板形对比得出偏差值,对应到相应的板形弯辊系统的调节参数。闭环控制下,弯辊主要用来消除板形的二次缺陷,达到很高的板形精度。

2 板形检测系统

2.1 测量辊

ABB公司的板形辊为压磁式应力测量辊,安装在机后,两头的底座分别安装有张力计压头。根据产品的最大宽度来设计测量辊测量区的数量,每个测量区的宽度为52mm。莱钢冷轧薄板厂的六辊轧机轧制带钢宽度最大值为1450mm,所以测量区整个辊共划分为27个环(区),每个环是一路独立的压力传感器,两个区之间有很小的缝隙。测量辊操作侧是信号传输单元(STU),STU通过碳刷将传感器所需的励磁信号引入,将压力信号引出,根据板形辊所采集压力的不同判断当前板形的状态。每一路传感器的电路原理如图2所示,每一环共有4个传感器串联安装。

2.2 板形仪的测量原理

测量辊各个测量区测出带钢张力作用在测量区上的径向力,与设定的带钢平均张力比较,可反映出带钢的平直度。较好的带钢平直度必须具有相同的轧制延伸。一般情况下,横向上很难达到全部相同的延伸,延伸差别越大则平直度越差。在轧制时,带钢承受相当大的张力,用肉眼看是相对平直的,但带钢沿横向的应力分布不均,一旦带钢张力减少或消失,带钢即出现浪形或瓢曲。

带钢设定的平均应力:

单条带钢应力:

单条带钢应力差:

式中,F0为带钢设定的平均应力;T为带钢给定的总张力;B为带钢宽度;h为带钢厚度;E为弹性模量;LS为拉平后的长度;L0为带钢的额定长度;Li为带钢沿宽度方向被分成单条后的长度。应力差ΔFi用于计算闭环控制动作的平直度误差。

3 板形弯辊闭环控制

板形控制系统采用SIMATIC TDC来实现其功能。过程控制计算机根据板宽、板厚、合金代码、轧制力等因素得到目标板形曲线,发送到TDC的测量值处理模块。通过测量辊测得的张力分布曲线得到实际板形信号,再对其进行几何误差修正、平滑处理、有效值处理、边缘覆盖率修正等。实际板形辊测量曲线和目标曲线比较得到实测板形误差曲线。该曲线和弯辊控制执行器的效率曲线一起被用于进行板形模式识别和缺陷分解,得到用于弯辊控制执行器的控值,并通过弯辊控制有效地消除板带的平直度偏差。板形弯辊闭环控制系统如图3所示。

4 实际效果

莱钢1500mm冷轧生产线热负荷试车以后,对板形控制系统进行了精调。在板形弯辊控制功能投用后,轧后钢板的板形质量有了很大的提高,弯辊控制效果如图4所示。

5 结论

(1)莱钢1500 mm冷轧生产线采用ABB板形控制系统,其强大的运算能力不但能完全满足高速轧制对系统的要求,而且还能够满足客户对板形的苛刻要求。

(2)板形弯辊控制系统应用后,明显改善了板材质量和精度,取得了良好的板形控制效果。

摘要：对莱钢冷轧六辊单机架的弯辊系统进行研究与分析,介绍板形控制系统的原理和使用效果。

关键词：六辊冷轧机,弯辊力,板型调节,闭环控制

参考文献

[1]王国栋.板形控制和板形理论[M].北京:冶金工业出版社,1986

铝冷轧机含油废气的回收与治理篇7

目前国内铝压延油雾净化器普遍采用油雾间惯性碰撞、沉降, 再用滤纸过滤进行净化。该净化工艺过程会导致较小粒径油雾及气态油雾不能沉降, 存在净化效率较低, 不稳定问题。本文将介绍一种高效、稳定的油雾净化回收技术———“全油回收系统”。

2 全油回收系统

2.1 系统概述

冷轧全油回收系统包括两个部分。一是油雾吸收部分, 在冷轧机上应用吸收塔和洗涤油吸收在轧制过程中产生的轧制油油雾和蒸汽。二是分馏部分, 精馏解析洗涤油中吸收的轧制油。经过解析分离后, 洗涤油可循环应用于吸收过程, 而轧制油则可继续应用于铝轧机轧制产品。

2.2 工艺流程

2.3 吸收部分—吸收塔

轧机在运行过程中产生的轧制油雾经排烟风机抽送至吸收塔, 烟气从塔底以低流速上升, 吸收塔中装有散装填料和规整填料, 填料以特定的布置形式保证烟气的均匀上升。吸收塔顶设有洗油分布器, 洗油从塔顶经分布器均匀地分布于填料中, 以低流速、极大的表面积在填料中均匀地向下流动, 并在填料层中形成均匀的油膜, 烟气在上升过程中充分与洗油接触, 洗油就能很好地溶解烟气中的轧制油成分, 达到净化回收烟气中的轧制油雾。被吸收的轧制油雾溶解在洗油中形成混合油流到塔底。

2.4 分馏部分—脱气分馏解析塔

脱气分馏解析塔是将吸收轧制油后的洗油在真空状态下进行脱气、解析、分离的设备。

2.4.1 脱气塔 (闪蒸部分)

用吸收塔循环泵将混合油送入冷轧全油回收系统脱气塔中。脱气塔为真空状态, 塔内设有散装填料, 混合油通过脱气塔顶部管式分布器均匀的分散于填料中, 在真空状态下混合油中含有的水分在常温下以水蒸汽的形式蒸发出来, 被抽至真空系统的气液分离器中以液态水的形式排出系统。

2.4.2 解析塔

混合油经过脱气塔后进入加热器加热, 加热后的混合油进入解析塔, 解析塔内部为真空状态, 解析塔分两段, 两段互相独立, 又相互连通。混合油经过重沸器后进入塔上部分管式分布器, 分布器的底部设有专用的填料, 用此来保证有足够的表面积进行气液两相传质, 提高解析效果, 这样在真空状态下低馏程的轧制油蒸发至塔顶, 与塔顶的回流液进一步的进行气液换热与传质, 提高轧制油油气的品质, 高馏程的洗油则流向底部。经过一级分离后的混合油流入解析塔中部后再进入解析塔的下一段, 在管式分布器的作用下进入填料层, 重复上一部分的分离过程, 通过两级分离后就能保证被洗油吸收的轧制油能够完全的分离出来, 达到最佳效果。分离出的轧制油气进入管式冷凝器, 在循环冷却水作用下冷凝成为液态的常温的轧制油, 在气液分离器中分离出来。

2.4.3 成品油罐

成品油罐是收集解析出来的轧制油, 成品罐内部为真空状态, 内部为两部分, 用隔板隔开, 一部分为成品油区, 一部分为回流区, 两部分在上部相互连通。成品油区主要收集解析塔上段分离的轧制油, 由净油泵送入成品油箱。回流区的油主要收集解析塔下段分离出的轧制油, 由回流泵送入解析塔, 保证分离出来的油的品质。

2.5 换热部分

换热器组主要是将含有轧制油的混合油加热, 同时对分离后的热的洗油进行冷却。本系统换热器组采用两级加热和两级冷却, 通过循环水来冷却解析分离轧制油后的洗油, 同时利用解析塔出来的温度高的洗油预加热脱气塔出来的混合油, 使洗油温度降低、混合油温度升高。采用此换热器能利用余热, 节省能耗。

2.6 加热系统

本工程的主要原理是加热分馏原理, 而加热器正是为系统提供热源系统, 混合油经过以及预热后进入加热系统, 加热系统采用电加热元件直接加热混合油, 在加热器中设置若干个温控元件, 由加热控制系统来完成温度的自动控制, 保证加热器内部各个点的温度恒定, 保证回用的安全性。

2.7 真空部分

真空系统是关键环节, 抽真空的作用是为系统运行提供真空状态。在真空状态下, 轧制油在馏程大大降低, 在较低的温度下即可分馏出来, 节省能耗, 降低运行成本, 同时由于温度较低不会破坏轧制油的成分。

2.8 氮气保护装置

系统停机时, 为避免系统进气而发生罐体内部发生火灾, 在脱气部分和解析部分增加氮气保护系统, 当系统停机时, 氮气保护装置启动, 往系统真空罐体冲氮, 以免罐体内部发生火灾。

3 固体废物

冷轧机全油回收系统用的洗油5年报废一次, 报废的洗油属危险废物 (编号HW08) , 收集后外售给有资质的厂家回收利用。

4 结语

全油回收系统的油气净化效率大于90%, 废气排放指标满足《大气污染物综合排放标准》 (GB16297-1996) 表2中二级排放标准的要求。

铝带冷轧机偏导辊速度同步控制篇8

随着用户对铝带材表面质量要求的日益提高,生产过程中对带材表面质量的控制也就越来越严格。对于铝冷轧生产线来讲,如果偏导辊与带材速度不同步,两者之间就会产生相对滑动现象,从而导致铝带下表面擦划伤问题。通常情况下,偏导辊的设计分为带驱动和不带驱动两种形式,其中,带驱动偏导辊,通过主动方式控制电动机线速度,使其与带材线速度同步;不带驱动偏导辊,通过其与带材之间的摩擦力,带动偏导辊随动转动,达到速度同步的目的[1]。文章以带交流电动机驱动的偏导辊为例,分析并提出一种偏导辊速度同步控制方法以及该方法在某铝厂1 850 mm冷轧机上的应用。

1 系统分析

某铝厂1 850 mm冷轧生产线的偏导辊配置了一台交流变频电动机,并由一台SINAMICS S120控制器驱动该电动机来控制偏导辊速度和转矩,通过Profibus DP网络与PLC进行通信,传送控制字和状态字。

根据偏导辊与带材的物理关系可知:要保证偏导辊速度与带材线速度始终同步,就要满足电动机输出转矩与偏导辊转动所需转矩之差小于偏导辊与带材之间的最大静摩擦力[2]。对于传动控制而言,就是要保证偏导辊稳态空载摩擦转矩M0和动态惯性转矩MD之和等于偏导辊电动机输出转矩MT,即要满足下列条件:

其中,M0=f(n)

式中:n为电动机转速。

M0可以由现场实测数据间接拟合计算得到,MD由电动机拖动原理可知:

上述式中:GD2为电动机轴等飞轮矩之和;g为重力加速度;ω为角速度;v为偏导辊线速度;i为减速比;D为偏导辊直径。

对式(2)进行整理得:

根据式(3)就能计算出加减速过程中的动态转矩补偿值MD,通过M0和MD之和对偏导辊电动机进行转矩闭环控制,从而实现偏导辊速度同步。

根据以上传动控制的分析,可得到如图1所示控制框图。

图1中,n、v、D都为已知量,由此就能计算出电动机所需转矩,即MT。

具有双闭环的传动调速系统框图如图2所示,内环为电流闭环,外环为速度闭环。由图2可知,要达到控制电动机输出转矩的目的,则需速度外环达到饱和,利用转矩限幅作为电流内环设定值控制电流[3]。当偏导辊速度设定值高于带材速度时,才能使速度闭环饱和,此时,电动机输出转矩达到转矩限幅值,而此转矩值又不足以克服偏导辊与铝带之间的静摩擦力,从而达到速度同步控制的目的。

2 系统实现

如前所述,实现偏导辊速度同步的关键在于计算M0和MD。

2.1 拟合计算M0

M0与n具有非线性函数关系M0=f(n),假设非线性函数关系为:

式中:a0、a1、a2为系数。

不同的n对应不同的M0,在n从0上升到额定转速这个过程中,利用PLC采集并记录这一过程中的电动机转速和转矩,再利用最小二乘法,拟合出两者之间的关系。

所谓最小二乘法就是利用残差平方和最小原则[4],使所有实验点最大程度地接近拟合曲线。最小二乘拟合过程为:

上述式中:M0j为电动机转矩实测值,M^0j为电动机转矩拟合值;Δj为残差;Q为残差平方和;m为数据采样个数。

要使Q最小,则:

由此可得:

由式(8)可确定3个未知数a0、a1、a2,从而得出n与M0之间的函数关系。

2.2 计算MD