CN105057349B - 一种异速比可在线调节的金属极薄带负辊缝轧制方法 - Google Patents

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Abstract

一种异速比可在线调节的金属极薄带负辊缝轧制方法,在人机界面上对上、下工作辊速度进行相同初始值设定,对异速比调节步长进行设定;对轧件施加初始张力和初始预压紧力;同步启动上、下工作辊;待轧制速度稳定后,在线增大轧件的初始张力,使初始张力增大至设定张力;在线压下辊缝,直到轧制力达到稳定轧制设定范围,开始目标轧制力下的负辊缝同步轧制;轧制结束前,根据轧制道次选择在线增大或减小上工作辊速度使异速比等于1;在线抬起辊缝,减小轧制力至停机前设定范围,在线减小设定张力至初始张力;在轧件厚区同步停止上、下工作辊,实现停机前设定范围轧制力及初始张力下的轧件厚区同步停机;重复上述步骤,直至轧件减薄至目标厚度。

Description

一种异速比可在线调节的金属极薄带负辊缝轧制方法
技术领域
本发明属于极薄带轧制技术领域,特别是涉及一种异速比可在线调节的金属极薄带负辊缝轧制方法。
背景技术
近年来,微制造技术和微成形技术迅猛发展,金属、合金及金属基复合材料的极薄带需求量越来越大,这些极薄带广泛应用于微电子行业、微制造行业、仪器仪表行业和微机电行业等。
金属、合金及金属基复合材料的极薄带多通过轧制得到,所使用的轧机多为多辊同步轧机,而多辊同步轧机结构相对复杂,其购买、运行和维护成本都比较高,多辊同步轧机工作辊直径小,且生产效率低下,易出现轧辊扭振现象,从而造成极薄带表面出现振纹缺陷,并影响产品质量。
当采用传统的齿轮传动异步轧制机生产极薄带时,因轧机不能实现异速比的在线调节,异步轧制启动和停止时易断带,并常常出现因异速比设定不当而导致的板形缺陷,在传统异步轧制中,其上、下工作辊的辊速不能实现在线交替,轧件上、下表面延伸不同而承受的不同应力,也会造成轧件单方向卷曲,从而导致板形缺陷。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供一种异速比可在线调节的金属极薄带负辊缝轧制方法,通过异速比的在线调节,实现上、下工作辊速度的在线交替,避免断带现象的发生,降低板形缺陷的发生率。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种异速比可在线调节的金属极薄带负辊缝轧制方法,包括如下步骤:
步骤一:启动极薄带轧机的电源,在其主控计算机的人机界面上对上工作辊、下工作辊的速度进相同初始值设定,对异速比调节步长进行设定;
步骤二:对轧件施加初始张力和初始预压紧力;
步骤三:同步启动上工作辊和下工作辊,此时上工作辊与下工作辊的速度相同,实现负辊缝同步轧制;
步骤四:待轧制速度稳定后,在线增大轧件的初始张力,使初始张力增大至设定张力;
步骤五:在线压下辊缝,直到轧制力达到稳定轧制设定范围,开始目标轧制力下的负辊缝同步轧制;
步骤六:进行第N道次轧制时,当N为奇数时,在线增大上工作辊的速度,以改变异速比使其达到设定值,此时上工作辊的速度大于下工作辊的速度,并实现在设定异速比条件下进行稳定的负辊缝异步轧制;当N为偶数时,在线减小上工作辊的速度,以改变异速比使其达到设定值,此时下工作辊的速度大于上工作辊的速度,并实现在设定异速比条件下进行稳定的负辊缝异步轧制;
步骤七:在第N道次轧制结束前,当N为奇数时,在线减小上工作辊的速度,直到上工作辊的速度与下工作辊的速度相等,此时异速比等于1,实现负辊缝同步轧制;当N为偶数时,在线增大上工作辊的速度,直到上工作辊的速度与下工作辊的速度相等,此时异速比等于1,实现负辊缝同步轧制;
步骤八:在线抬起辊缝,减小轧制力至停机前设定范围,在线减小设定张力至初始张力;
步骤九:在轧件厚区同步停止上工作辊和下工作辊,实现停机前设定范围轧制力及初始张力下的轧件厚区同步停机;
步骤十:重复步骤三~步骤九,直至轧件减薄至目标厚度。
本发明的有益效果:
本发明通过异速比在线调节实现的带张力异步轧制,可使轧件承受压缩-剪切-拉伸复合成形作用,有利于加大道次减薄量,进而有效提高轧制效率。
本发明进行的异速比在线调节,不但异速比调节范围可以很大,且异速比在理论上可为任意值,不但丰富了极薄带轧制过程中在线控制板形和压下率的手段,并有效拓展了可轧原材料的范围。
通过上、下工作辊速度的快慢交替在线调节,可使轧件上、下表面延伸系数实现交替变换,从而可避免因上、下工作辊速度的快慢固定不变造成的轧件上、下表面内应力的累积增大,并避免因轧件上、下表面内应力不同导致的轧件单边卷起现象,有利于板形的控制。
通过上、下工作辊速度的快慢交替变化,可使异步轧制的搓轧作用周期性改变方向,实现反复搓轧,进而使轧件晶粒更加细化和均匀。
通过上、下工作辊在初始预压紧力和初始张力下的同步启动及停机,通过上、下工作辊在设定范围轧制力和设定张力下的异步轧制,可有效防止断带现象的发生。
附图说明
图1为实施例中所应用的极薄带轧机结构示意图;
图2为图1中轧机机械部分结构示意图;
图3为图2的俯视图;
图4为轧机机械部分的辊系结构示意图;
图中,1—轧机机械部分,2—主控计算机,3—操作台,4—PLC,5—机架,6—第一主传动电机,7—第二万向接轴,8—牌坊,9—压下装置,10—第一万向接轴,11—第二主传动电机,12—第一张力电机,13—第一张力辊,14—轧件,15—第二张力辊,16—第二张力电机,17—压力传感器,18—上支撑辊轴承座,19—上工作辊轴承座,20—下工作辊轴承座,21—下支撑辊轴承座,22—上支撑辊,23—上工作辊,24—推力弹簧,25—下工作辊,26—下支撑辊,27—第一卷筒,28—第二卷筒。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
本实施例中,轧件14为紫铜带,轧件14初始厚度为500μm,宽度为80mm,轧件14的轧制目标厚度为2μm,同时决定采用20道次轧制方案,并经过20道次将轧件14轧制到目标厚度。其中,所应用的极薄带轧机为自制设备,如图1~4所示,其包括轧机主控部分和轧机机械部分1,所述轧机主控部分包括主控计算机2、操作台3及PLC4,所述轧机机械部分1包括机架5、第一主传动电机6、第二主传动电机11、上工作辊23、下工作辊25、上支撑辊22、下支撑辊26、压下装置9、牌坊8、第一张力电机12及第二张力电机16;
在所述主控计算机2内设置有轧机控制系统人机界面,在人机界面上设有上工作辊23及下工作辊25的速度设定输入输出域和异速比调节步长设定输入输出域;所述主控计算机2通过PLC4与操作台3相连接,在操作台3上分别设置有轧制正向启动开关、轧制反向启动开关和异速比调节开关,通过异速比调节开关进行异速比在线增大或减小一个异速比调节步长;
所述第一主传动电机6、第二主传动电机11及牌坊8安装在机架5上,所述第一主传动电机6的电机轴通过第一万向接轴7与上工作辊23一端相连接,所述第二主传动电机11的电机轴通过第二万向接轴10与下工作辊25一端相连接;
由所述上工作辊23、下工作辊25、上支撑辊22及下支撑辊26构成辊系,所述上支撑辊22位于上工作辊23上部,两者接触滚动配合;所述下支撑辊26位于下工作辊25下部,两者接触滚动配合;所述上工作辊23通过上工作辊轴承座19与牌坊8滑动连接,下工作辊25通过下工作辊轴承座20与牌坊8滑动连接;所述上支撑辊22通过上支撑辊轴承座18固定在牌坊8窗口内,所述下支撑辊26通过下支撑辊轴承座21固定在牌坊8底部;在所述上工作辊轴承座19与下工作辊轴承座20之间安装有推力弹簧24;
所述第一张力电机12和第二张力电机16分布在上、下工作辊两侧,所述第一张力电机12的电机轴连接有第一卷筒27,所述第二张力电机16的电机轴连接有第二卷筒28,轧件14一端连接在第一卷筒27上,轧件14另一端穿过上工作辊23与下工作辊25之间辊缝连接在第二卷筒28上,在上、下工作辊与第一卷筒27之间设置有第一张力辊13,在上、下工作辊与第二卷筒28之间设置有第二张力辊15;
所述第一主传动电机6控制端、第二主传动电机11控制端、第一张力电机12控制端及第二张力电机16控制端均与主控计算机2相连;
在所述上支撑辊轴承座18与压下装置9之间设置有压力传感器17,所述压力传感器17的信号输出端通过PLC4与主控计算机2相连,压力传感器17用于实现轧制力的在线检测;
在所述第一主传动电机6及第二主传动电机11的电机后端转子轴上均安装有增量编码器,所述增量编码器的信号输出端通过PLC4与主控计算机2相连,增量编码器用于实现轧辊速度的在线检测。
本发明的异速比可在线调节的金属极薄带负辊缝轧制方法,包括如下步骤:
步骤一:启动极薄带轧机的电源,在其主控计算机2的人机界面上设定上工作辊23、下工作辊25的初始速度值,具体设为40.0mm/s,并以下工作辊25的速度为基准速度;在线设定异速比调节步长,具体设为0.01,令上工作辊23速度为下工作辊25速度的i倍,当i≥1时,异速比等于i,当i<1时,异速比为i的倒数;
同时控制压下装置9抬起,在推力弹簧24作用下上工作辊23被顶起,使上工作辊23与下工作辊25之间形成辊缝;然后将轧件14穿过上工作辊23与下工作辊25之间的辊缝,轧件14一端绕过第一张力辊13并卷装到第一卷筒27上,轧件14另一端绕过第二张力辊15并卷装到第二卷筒28上;
步骤二:通过启动压下装置9压下辊缝对轧件14施加20kN的初始预压紧力,通过启动第一张力电机12和第二张力电机16对轧件14施加10MPa的初始张力;
步骤三:,同步启动第一主传动电机6和第二主传动电机11,实现上工作辊23和下工作辊25的同步启动,此时上工作辊23与下工作辊25的速度相同,且i等于1,实现负辊缝同步轧制;
步骤四:待轧制速度稳定在40.0mm/s后,在线增大轧件14的初始张力,使初始张力增大至设定张力,为35MPa;
步骤五:在线压下辊缝,直到轧制力达到200kN左右,开始目标轧制力下的负辊缝同步轧制;
步骤六:进行第N道次轧制时,当N为奇数时(本实施例中N为1、3、5···19),通过手动顺时针旋转操作台3上的异速比调节开关,在线增大上工作辊23的速度至46.0mm/s,以改变异速比使其达到设定值为1.15,此时上工作辊23的速度大于下工作辊25的速度,并实现异速比为1.15条件下稳定的负辊缝异步轧制;当N为偶数时(本实施例中N为2、4、6···20),在线减小上工作辊23的速度至34.8mm/s,以改变异速比使其达到设定值为1.15,此时下工作辊25的速度大于上工作辊23的速度,并实现异速比为1.15条件下稳定的负辊缝异步轧制;
步骤七:在第N道次轧制结束前,当N为奇数时(本实施例中N为1、3、5···19),在线减小上工作辊23的速度至40.0mm/s,直到上工作辊23的速度与下工作辊25的速度相等,此时异速比等于1,并实现负辊缝同步轧制;当N为偶数时(本实施例中N为2、4、6···20),在线增大上工作辊23的速度至40.0mm/s,直到上工作辊23的速度与下工作辊25的速度相等,此时异速比等于1,并实现负辊缝同步轧制;
步骤八:启动压下装置9在线抬起辊缝,减小轧制力至20kN左右,通过控制第一张力电机12和第二张力电机16减小输出张力,实现在线减小张力至10MPa;
步骤九:在轧件14厚区同步停止上工作辊23和下工作辊25,实现停机前设定范围轧制力及初始张力下的轧件14厚区同步停机;
步骤十:重复步骤三~步骤九,直至轧件14减薄至目标厚度2μm。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围,凡未脱离本发明所为的等效实施或变更,均包含于本案的专利范围中。

Claims (1)

1.一种异速比可在线调节的金属极薄带负辊缝轧制方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤一:启动极薄带轧机的电源,在其主控计算机的人机界面上对上工作辊、下工作辊的速度进行相同初始值设定,对异速比调节步长进行设定;
步骤二:对轧件施加初始张力和初始预压紧力;
步骤三:同步启动上工作辊和下工作辊,此时上工作辊与下工作辊的速度相同,实现负辊缝同步轧制;
步骤四:待轧制速度稳定后,在线增大轧件的初始张力,使初始张力增大至设定张力;
步骤五:在线压下辊缝,直到轧制力达到稳定轧制设定范围,开始目标轧制力下的负辊缝同步轧制;
步骤六:进行第N道次轧制时,当N为奇数时,在线增大上工作辊的速度,以改变异速比使其达到设定值,此时上工作辊的速度大于下工作辊的速度,并实现在设定异速比条件下进行稳定的负辊缝异步轧制;当N为偶数时,在线减小上工作辊的速度,以改变异速比使其达到设定值,此时下工作辊的速度大于上工作辊的速度,并实现在设定异速比条件下进行稳定的负辊缝异步轧制;
步骤七:在第N道次轧制结束前,当N为奇数时,在线减小上工作辊的速度,直到上工作辊的速度与下工作辊的速度相等,此时异速比等于1,实现负辊缝同步轧制;当N为偶数时,在线增大上工作辊的速度,直到上工作辊的速度与下工作辊的速度相等,此时异速比等于1,实现负辊缝同步轧制;
步骤八:在线抬起辊缝,减小轧制力至停机前设定范围,在线减小设定张力至初始张力;
步骤九:在轧件厚区同步停止上工作辊和下工作辊,实现停机前设定范围轧制力及初始张力下的轧件厚区同步停机;
步骤十:重复步骤三~步骤九,直至轧件减薄至目标厚度。
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