CN101288880A - 张应力分布控制辊 - Google Patents
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Abstract
本发明用于金属带材的轧制生产线,可对带材进行在线连续张应力分布控制。在轧制中,TDCR可按板形仪辊片的宽度对带材进行分段张应力分布控制,从而有效的控制带材的板形。本发明克服了现有技术中所存在的:张应力分布控制段数有限、段间独立可控性差、很难与板形仪匹配、结构复杂、安装使用不方便等缺陷。本发明提供了一种安装方便、结构简单、易于维护,并且对带材不造成损伤的TDCR,它由若干套在空心轴上的轴承构成,轴承内径大于空心轴的外径,并且空心轴上含有与轴承相对应的缸体,缸体内的活塞可使轴承上下移动,而对带材施力。该装置可通过比例伺服机构,对不同规格的带材进行板形手动或全自动控制,而显著提高带材的产品质量。
Description
技术领域
本发明适用于带材的连续生产线,更适用于金属带材的连续轧制生产线,它可以对带材进行在线连续张应力分布控制,进而控制板形。
背景技术
作为轧制过程的一个重要变量——张力,早已为人们所重视,并用到了板形控制中。英国钢铁研究会(BISRA)曾在1972年提出过,以改变开卷张力作为一种控制手段的板形控制方案。但它仅仅考虑改变张力值,并没有涉及利用张应力沿横向的分布来控制板形。
意大利M.包弗西(Borghesi)等人在1980年东京钢铁轧制国际会议上提出“Borghesi,M.et al.,Proc.Int.Conf.on Steel Rolling,Tokyo,1980,PP.760-771.”,用改变后张力的方法来改善板形,如图1所示,在轧机入口处距轧机一定距离(L)的位置上,安装一个张应力分布控制辊,该辊是由几个短辊组合成的,各短辊可以单独升降,向带材(钢)施加必要的压力,从而改变带材(钢)的张应力分布。这个辊称为张应力分布控制辊-TDCR(Tension DistributionControl Roll)。在轧机出口处,安装普通的组合辊式板形检测装置,检测横向分布的张应力。板形检测装置的检测值控制TDCR的升降,改变张应力分布,直到检测到的张应力分布均匀为止。M.包弗西等人虽然提出了一整套通过改变后张力来改善板形的方法,但没有提出具体的实施方案。
日本钢管的冈户克、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新设想【“冈户克ほか,日本钢管技报,1982,№92,16.”,“有村透ほか,昭和54年度塑性加工春季讲演会论文集,日本塑性加工学会,1979,pp.409-412.”,“Okado,M.et al.,A Nen Shape Control Technique for Cold Strip Mills,AISERolling Mill Conf.,Pittsburgh,America,1981.”】,这种TDC装置的结构如图2所示,它有一对倾斜短辊(1),可由调节机构对它的高度和倾斜角度进行调节。当倾角调整链轮(4)由步进马达(6)通过链条(5)驱动后,进一步驱动链条(3)并带动偏心轮(2)转动,从而改变控制辊的倾斜角度。辊的提升由液压缸(7)推动,整体升降。当改变控制辊的高度和倾斜角度时,就对带钢边部施加了不同的力,产生了不同的张应力分布。当将TDC装置安装在轧机出口处时,倾角改变可以明显地改变板材的翘曲度,从而明显地改变板形。图3是TDC装置调整辊的驱动系统。图4是冈户克、有村透等人所做的张应力分布对板形影响的分析框图。
应当指出,图2给出的TDC装置仅仅在带材(钢)的边部区域施加张力,当出现中波时用它消除是有效的,而对中波以外的板形缺陷很难加以控制,同时该装置结构复杂而庞大,在实际应用中受到了极大的限制,并且它也无法与板形辊相对应,板形的控制效果受到了极大的限制。
发明内容
本发明的目的是给出一种新的张应力分布控制技术(TDCR)。在带材的连续轧制生产线中,由TDCR对带材的板形加以灵活而精确的控制。在使用中,TDCR不仅对带材的边部,同时对带材的各个部分均可以进行在线连续张应力分布控制,从而有效的控制带材的板形。使用本发明克服了现有技术中所存在的:张应力分布段数有限、段间独立可控性差、仅限于带材的边部控制,控制范围窄、很难与板形仪匹配、结构复杂而庞大、安装使用不方便等缺陷。
为了解决上述技术问题,本发明给出了一种张应力分布控制装置(TDCR),它由若干套在空心轴上的轴承构成;轴承内圈的内径较空心轴的外径大1~8mm;轴承的轴向尺寸,可与板形测量辊的辊片的轴向尺寸相同;轴承外圈的轴向尺寸公差为负公差,内圈的轴向尺寸公差为正公差;所述的张应力分布控制辊,位于空心轴中心处的1个或1个以上的轴承可由1个轴套替代,轴套外径尺寸小于轴承外圈的外径尺寸,并且轴套与空心轴之间动配合装配,轴套的轴向尺寸是轴承轴向尺寸的整数倍。
所述的张应力分布控制辊,空心轴的一端带有轴肩,另一端有螺纹,或两端均为螺纹;所述的张应力分布控制辊,空心轴上含有若干个缸体,缸体的位置及数量与轴承相对应,并且左右边部的两个缸体可以取消;所述的张应力分布控制辊,空心轴上含有若干个缸体,缸体可以是气缸也可以是油缸。缸体可由手动比例伺服控制,也可以与板形仪相连进行全自动比例伺服控制。
所述的张应力分布控制辊,空心轴内部通有0.05~0.5Mpa的干燥压缩空气;所述的张应力分布控制辊,空心轴的一端或两端安装有一个多管路接头。
本发明提供了一种安装方便、结构简单、易于维护,并且对带材不造成任何损伤的张应力分布控制装置。该装置有良好的适应性,它可通过比例伺服机构对不同的材质、不同规格的产品,进行高精度板形的手动控制或与板形仪结合进行全自动控制,并显著的提高带材的产品质量。
附图说明
附图1是意大利人M.包费西(Borghesi)提出的入口张应力分布控制(TDC)装置方案;
附图2是日本冈户克等人提出的实验轧机上的张应力分布控制(TDC)装置;
附图3是附图2中张应力分布控制(TDC)装置调整辊的驱动系统;
附图4是张应力分布对板形影响的分析框图;
附图5是本发明张应力分布控制辊-TDCR的结构图;
附图6是沿图5中A-A线的剖视图;
附图7是本发明张应力分布控制辊-TDCR的全自动比例伺服控制系统框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
附图5和附图6是本发明张应力分布控制辊的结构,它主要由空心轴(8)、轴承(9)、轴套(10)、活塞(11)、管接头(12)、胶管(13)、圆螺母(14)、多管路接头(15)等组成。
图5中空心轴的一端带有轴肩,用于轴承的定位,轴承依次套在空心轴上,轴承内圈的内径较空心轴的外径大1~8mm,其数值的大小是根据带材的厚度决定的,带材的厚度越大,数值也越大,反之则越小。根据应用场合的不同,轴承的数量和宽度有所差别,通常带材的宽度越宽轴承的数量越多。当张应力分布控制辊与板形仪同时使用时,轴承的宽度应与板形仪辊片的轴向尺寸相同,即;52mm。为确保轴承外圈转动灵活而不擦伤带材,应避免各轴承外圈之间的轴向接触,轴承外圈的轴向尺寸公差为负公差;-0.03~-0.43,内圈的轴向尺寸公差为正公差;0~+0.01。当带材的宽度大于1000mm(TDCR辊面大于1200mm)时,位于空心轴中心处的1个或1个以上(≤6个)的轴承可由1个轴套替代,轴套外径尺寸小于轴承外圈的外径尺寸,并且轴套与空心轴之间动配合装配,轴套的轴向尺寸是轴承外圈的轴向尺寸的整数倍。
空心轴的另一端是螺纹,安装有两个圆螺母,用来固定轴承,圆螺母的预紧力应当适中,它即不能使轴承有轴向串动,又应保证轴承在气缸或油缸的作用下运动灵活。在空心轴每个缸体的下方,加工有一个工艺孔,以利于缸体上管接头的安装。为使安装灵活,并减少各胶管之间的干涉可在空心轴的两端各设一个多管路接头。
空心轴的两端也可以均为螺纹结构,用来安装圆螺母,而固定空心轴上的轴承。
空心轴上含有若干个缸体,缸体的位置及数量与轴承相对应,并且左右边部的两个缸体可以取消。缸体内配有活塞,活塞可由气压或油压驱动,并由手动比例伺服机构控制活塞的出力,也可与板形仪相连对活塞的出力进行全自动控制。为避免杂质进入空心轴,空心轴内部通有0.05~0.5Mpa的干燥压缩空气。
附图7是本发明的一个应用实例,它主要由开卷机(16)、带材(17)、张应力分布控制辊(18)、轧机(19)、板形测量辊(20)、主控计算机(21)、液压系统(22)等部分构成。
图7中的张应力分布控制辊安装在轧机的入口处,当所轧制的带材厚度≤2mm后,张应力分布控制辊便可投入使用,首先设定张应力分布目标值,当板形测量辊将实测的张应力分布信号值放大后传送给主控计算机,主控计算机将实测的张应力分布信号值运算后,与张应力分布目标设定值比较后,传送给比例伺服阀放大器,推动比例伺服阀,进而调节各个气(液压)缸活塞的出力,带动轴承,对带材施加不同的压力,使张应力的实际分布值趋向于目标设定值,以达到调整板形的目的。
在图7所示的张应力分布控制辊-TDCR的全自动比例伺服控制框图中,张应力分布控制辊还可以单独进行手动比例伺服控制,即取消板形测量辊,断开主控计算机与比例伺服阀放大器的联络,而由操作手直接对比例伺服阀放大器进行调节。
Claims (12)
1.一种张应力分布控制辊,该辊用于金属带材的连续轧制生产线,对带材进行在线连续张应力分布控制,其特征在于:它由若干套在空心轴上的轴承构成。
2.权利要求1所述的张应力分布控制辊,其特征在于:它由若干套在空心轴上的轴承构成,轴承内圈的内径较空心轴的外径大1~8mm。
3.权利要求1或2所述的张应力分布控制辊,其特征在于:它由若干套在空心轴上的轴承构成,轴承的轴向尺寸可与板形测量辊的辊片的轴向尺寸相同。
4.权利要求1至3中任一权利要求所述的张应力分布控制辊,其特征在于:它由若干套在空心轴上的轴承构成,轴承外圈的轴向尺寸公差为负公差,内圈的轴向尺寸公差为正公差。
5.权利要求1至4中任一权利要求所述的张应力分布控制辊,其特征在于:位于空心轴中心处的1个或1个以上的轴承可由1个轴套替代,轴套外径尺寸小于轴承外圈的外径尺寸,并且轴套与空心轴之间动配合装配,轴套的轴向尺寸是轴承轴向尺寸的整数倍。
6.权利要求1所述的张应力分布控制辊,其特征在于:空心轴的一端带有轴肩,另一端带有螺纹,或两端均为螺纹。
7.权利要求1或6所述的张应力分布控制辊,其特征在于:空心轴上含有若干个缸体,缸体的位置及数量与轴承相对应。
8.权利要求1、6或7中任一权利要求所述的张应力分布控制辊,其特征在于:空心轴上含有若干个缸体,缸体的位置及数量与轴承相对应,并且左右边部的两个缸体可以取消。
9.权利要求1、6、7或8中任一权利要求所述的张应力分布控制辊,其特征在于:空心轴上含有若干个缸体,缸体可以是气缸也可以是油缸。
10.权利要求1、6、7、8或9中任一权利要求所述的张应力分布控制辊,其特征在于:空心轴上含有若干个缸体,缸体采用手动比例伺服控制,也可以与板形仪相连进行全自动控制。
11.权利要求1或6所述的张应力分布控制辊,其特征在于:空心轴内部通有0.05~0.5Mpa的干燥压缩空气。
12.权利要求1或6所述的张应力分布控制辊,其特征在于:空心轴的一端或两端安装有一个多管路接头。
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