CN103920714B - 平整轧制张力放大方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种平整轧制张力放大方法，当带钢穿过二辊式张紧辊进行张紧工作时，上压辊和下压辊始终以一定压力靠压在带钢上。一种平整轧制张力放大装置，包括从上到下顺次设置的上压辊、上张紧辊、下张紧辊和下压辊，其特征是：所述上压辊和下压辊上配有压力控制系统，带钢从上压辊和上张紧辊之间的穿入，以S形绕过上张紧辊和下张紧辊，再从下张紧辊和下压辊之间穿出。本发明使压辊在生产中始终保持压下状态，从而有效增大张力放大系数，并通过对压下力的控制有效避免了张紧辊打滑；实际应用后使得现有的机组张力放大系数由2倍左右增大至4被左右，满足新产品的生产要求，有效提高了板形控制能力和抑制了带钢表面纵向条纹，结构简单，改造成本低。

Description

平整轧制张力放大方法及装置

技术领域

本发明涉及轧钢平整领域，尤其涉及一种平整轧制张力放大方法及装置。

背景技术

常规平整机组出口张紧辊采用二辊式张紧形式如图1所示，张力放大系数较小，一般情况下放大系数为2倍，即张力T4/T5比值应该小于2。在实际生产中，卷取张力T5根据卷取机质量要求而设定，而机组出口张力即第一张紧辊入口张力T4是根据如下经验公式进行设定：机组出口张力≤卷取张力×2。

对于二辊式张紧辊而言，满足欧拉公式：

T4＝T5*e^(μθ)

其中：T4为机组出口张力；

T5为卷取张力；

μ为带钢与张紧辊之间的摩擦系数；

θ为带钢在张紧辊上的包角；

e＝2.71812…是一个常数。

从上式可以看出，二辊式张紧辊的张力放大系数为e^(μθ)。由于张紧辊包角是一定的，所以张力放大系数主要与带钢和张紧辊之间的摩擦系数有关。决定此摩擦系数的因素包括带钢表面粗糙度和张紧辊表面粗糙度，其中，前者决定于用户的要求，唯一可以改变的条件只有张紧辊表面粗糙度。目前，平整机组张紧辊辊面粗糙度约为1.0～3.0umRa,增加张紧辊的表面粗糙度虽有助于提高张力放大系数，但同时由于粗糙度的增加导致易于粘结异物，出现凹坑或异物压入等缺陷，所以这种方法是不可取的。

随着平整机组产品开发的不断深入，对于一些特殊产品要求，如薄规格家电产品，为了提高板形及表面质量，工艺设计上要求机架出口采用大张力进行生产，这种要求会导致出口张紧辊的张力放大系数超过2倍，现有结构无法达到，主要原因是卷取张力根据产品质量要求设定后，出口二辊式张紧辊张力放大系数较小，导致出口张力无法提高。

现有的改进方法是采用四辊式张紧辊替换二辊式张紧辊，四辊式张紧辊进行张力隔断的情况下可以提高张力的放大系数。中国专利200510027400.2一次冷轧家电带钢表面质量和条纹控制技术公开的平整机出口张力设定的参数，机组出口张力达到35～48kg/mm²，有效提高产品表面质量，此时张力放大系数T4/T5可达6倍以上。

但对于现有的产线而言，在薄规格家电产品等的生产过程中，为保证生产的顺利进行，同时要求产品具有良好的表面质量，需要提高机架出口张力。由于受二辊式张紧辊张力放大系数的制约，导致机架出口张力无法达到设定值，影响了产品表面质量。而如果将二辊式张紧辊改为四辊式张紧辊，则设备改动比较大，在实际中是不现实的。另外，四辊式张紧辊占地、投资大，维护费用高，穿带困难等问题，尤其是在离线平整机组使用较少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种平整轧制张力放大方法及装置，通过在张紧操作时利用压辊对带钢增加压力，提高张紧力的放大系数以满足新产品对提高板形及表面质量的需求。

本发明是这样实现的：一种平整轧制张力放大方法，当带钢穿过二辊式张紧辊进行张紧工作时，上压辊和下压辊始终以一定压力靠压在带钢上。

所述上压辊和下压辊靠压在带钢上的压紧力P不超过最大允许压紧力P_max，

其中：T_a为张紧辊出口张力

T_b为张紧辊入口张力

μ为包角处带钢与张紧辊表面的摩擦系数；

K_α为包角为α时二辊式张紧辊原有的张力放大系数；

v为带钢速度；

T_弹，塑为带钢在弹塑弯曲时所引起的张力损失值，其值可按公式(2)确定：

其中：为弹塑性分界区域的带钢厚度；

E为带钢弹性模量；

σ_s为带钢屈服极限；

D为张紧辊直径(m)；

$\mathrm{\ρ}=(1.1~1.2)\frac{D}{2}$ 根据经验取值；

h为带钢未变形时的正常厚度；

b为带钢宽度。

所述上压辊和下压辊靠压在带钢上的压紧力P不小于最小允许压紧力P_min，

其中：T_a为张紧辊出口张力

T_b为张紧辊入口张力

μ为包角处带钢与张紧辊表面的摩擦系数；

K_α为包角为α时二辊式张紧辊原有的张力放大系数；

v为带钢速度；

T_弹，塑为带钢在弹塑弯曲时所引起的张力损失值，其值可按公式(4)确定：

h为带钢未变形时的正常厚度；

b为带钢宽度。

一种平整轧制张力放大装置，包括从上到下顺次设置的上压辊、上张紧辊、下张紧辊和下压辊，其特征是：所述上压辊和下压辊上配有压力控制系统，带钢从上压辊和上张紧辊之间穿入，以S形绕过上张紧辊和下张紧辊，再从下张紧辊和下压辊之间穿出。

所述压力控制系统为闭环压力控制系统，具体为穿带时压辊压紧力是恒定的为1.5MPa，当轧制带钢时通过压力控制器给定一个力，由比例阀调节开口度控制油缸的压力，上压辊调节范围为3.2MPa～5.2MPa，下压辊调节范围为3.2MPa～7.4MPa，再反馈给压力控制器，根据实际张力需要调节压紧力。

本发明平整轧制张力放大方法及装置使压辊在生产中始终保持压下状态，从而有效增大张力放大系数，并通过对压下力的控制有效避免了张紧辊打滑；实际应用后使得现有的机组张力放大系数由2倍左右增大至4倍左右，满足新产品的生产要求，有效提高了板形控制能力和抑制了带钢表面纵向条纹，结构简单，改造成本低。

附图说明

图1为常规平整机组采用二辊式张紧形式的示意图；

图2为本发明平整轧制张力放大装置结构示意图；

图3为压力控制系统的控制流程框图。

图中：1上压辊、2上张紧辊、3下张紧辊、4下压辊、5带钢。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

如图2所示，一种平整轧制张力放大装置，包括从上到下顺次设置的上压辊1、上张紧辊2、下张紧辊3和下压辊4，所述上压辊1和下压辊4上配有压力控制系统，带钢5从上压辊1和上张紧辊2之间穿入，以S形绕过上张紧辊2和下张紧辊3，再从下张紧辊3和下压辊4之间穿出。

如图3所示，所述压力控制系统为闭环压力控制系统，具体为穿带时压辊压紧力是恒定的为1.5MPa，当轧制带钢时通过压力控制器给定一个力，由比例阀调节开口度控制油缸的压力，考虑上下压辊的自重，上压辊调节范围为3.2MPa～5.2MPa，下压辊调节范围为3.2MPa～7.4MPa，再反馈给压力控制器，根据实际张力需要调节压紧力。

现有的二辊式张紧辊中的上下压辊，在带钢穿带过程中压下起到辅助穿带的作用，在正常生产时则处于打开状态，所以无需专门的压力控制系统。

一种平整轧制张力放大方法，当带钢穿过二辊式张紧辊进行张紧工作时，上压辊和下压辊始终以一定压力靠压在带钢上，为保证压辊强度和增大有效接触面积，压辊的直径需要比现有的二辊式张紧辊中的压辊直径大。

在张紧辊处在电动状态下工作，带钢受到压辊的影响产生弹塑性弯曲，使得一小段带钢不是紧贴在张紧辊表面上。

当压辊对带钢施压后，要使被电机驱动的张紧辊能带动带钢，而不产生打滑，使张紧辊处于电动状态，压紧力P不宜过大，压辊的压下和压紧力大小控制由闭环压力控制系统控制完成，为防止这种情况发生，所述上压辊1和下压辊4靠压在带钢5上的压紧力P不超过最大允许压紧力P_max，

其中：T_a为张紧辊出口张力

T_b为张紧辊入口张力

μ为包角处带钢与张紧辊表面的摩擦系数；

K_α为包角为α时二辊式张紧辊原有的张力放大系数；

v为带钢速度；

T_弹，塑为带钢在弹塑弯曲时所引起的张力损失值，其值可按公式(2)确定：

其中：为弹塑性分界区域的带钢厚度；

E为带钢弹性模量；

σ_s为带钢屈服极限；

D为张紧辊直径(m)；

$\mathrm{\ρ}=(1.1~1.2)\frac{D}{2}$ 根据经验取值；

h为带钢未变形时的正常厚度；

b为带钢宽度。

同时，并不认为压紧力P值越小越好，机组运行一定时间后，由于压力值过小，也会使带钢在包角处出现打滑。为了防止带钢在包角处出现打滑，所述上压辊1和下压辊4靠压在带钢5上的压紧力P不小于最小允许压紧力P_min，

其中：T_a为张紧辊出口张力

T_b为张紧辊入口张力

μ为包角处带钢与张紧辊表面的摩擦系数；

K_α为包角为α时二辊式张紧辊原有的张力放大系数；

v为带钢速度；

T_弹，塑为带钢在弹塑弯曲时所引起的张力损失值，其值可按公式(4)确定：

h为带钢未变形时的正常厚度；

b为带钢宽度。

在本实施例中，对原有的二辊式张紧辊机组进行改造，设备参数方面经重新设计并校核计算，压辊直径由110mm调整至455mm，辊面材质与张紧辊相同，使得压辊两端轴承寿命与张紧辊两端轴承相近；

工艺参数方面，生产过程中，上下压辊始终保持压下，以最大轧制速度1000mpm为例，对放大张力进行计算，过程如下：最大轧制速度v_max＝1000mpm，卷取机张力＝400kg，

二辊式张紧辊原有的张力放大系数K_α＝e^μ·α，计算值如表1所示，当取μ＝0.08，α＝2π时，K_α＝1.65；最后计算得到上张紧辊入口张力为1648kg，最终得到改进后的张力放大系数K＝1648kg/400kg＝4.12。

表1张力放大系数计算表

备注：以上结果是两个张紧辊一起计算得到的

Claims (3)

1.一种平整轧制张力放大方法，其特征是：当带钢穿过二辊式张紧辊进行张紧工作时，上压辊和下压辊始终以一定压力靠压在带钢上；所述上压辊和下压辊靠压在带钢上的压紧力P不超过最大允许压紧力P_max，

其中：T_a为张紧辊出口张力

T_b为张紧辊入口张力

μ为包角处带钢与张紧辊表面的摩擦系数；

K_α为包角为α时二辊式张紧辊原有的张力放大系数；

v为带钢速度；

T_弹，塑为带钢在弹塑弯曲时所引起的张力损失值，其值可按公式(2)确定：

其中：为弹塑性分界区域的带钢厚度；

E为带钢弹性模量；

σ_s为带钢屈服极限；

D为张紧辊直径(m)；

$\mathrm{\ρ}=(1.1~1.2)\frac{D}{2}$ 根据经验取值；

h为带钢未变形时的正常厚度；

b为带钢宽度。

2.如权利要求1所述的平整轧制张力放大方法，其特征是：所述上压辊和下压辊靠压在带钢上的压紧力P不小于最小允许压紧力P_min，

3.一种平整轧制张力放大装置，包括从上到下顺次设置的上压辊(1)、上张紧辊(2)、下张紧辊(3)和下压辊(4)，其特征是：所述上压辊(1)和下压辊(4)上配有压力控制系统，带钢(5)从上压辊(1)和上张紧辊(2)之间穿入，以S形绕过上张紧辊(2)和下张紧辊(3)，再从下张紧辊(3)和下压辊(4)之间穿出；所述压力控制系统为闭环压力控制系统，具体为穿带时压辊压紧力是恒定的为1.5MPa，当轧制带钢时通过压力控制器给定一个力，由比例阀调节开口度控制油缸的压力，上压辊调节范围为3.2MPa～5.2MPa，下压辊调节范围为3.2MPa～7.4MPa,再反馈给压力控制器，根据实际张力需要调节压紧力。