CN109967533B - 一种模具扁钢角部精确轧制控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种模具扁钢角部精确轧制控制方法，针对模具扁钢角部R值控制难度大，分析其原因是轧件在轧制过程中存在失稳现象。通过此分析，发明了水平辊倾斜轧制技术：轧件经过水平辊轧机时，操作侧和传动侧的轧制不对称，由此出现了两侧的长度有微量差异。由此，我们可以通过控制水平辊的辊缝实现轧件通过水平辊轧机时的延伸量相等。发明了立辊轧机跟随系统：立辊轧制时，存在立辊轧机中心线和轧件的中心线不在一条直线上，导致操作侧和传动侧立辊的压下量不同，从立辊压力传感器反馈的轧制力不相等，调整立辊轧机的位置实现两者中心线重合。

Description

一种模具扁钢角部精确轧制控制方法

技术领域

本发明涉及采用不带孔型的立辊和水平辊轧机组合型式控制技术领域，具体而言，尤其涉及一种模具扁钢角部精确轧制控制方法。

背景技术

目前，已有技术主要有以下几种：

1、采用带孔型的轧辊轧制，立辊或水平辊轧机的轧辊采用合理的孔型设计，孔型能够克服轧件在轧制过程中的失稳现象，从而实现轧件在立辊轧制时保持水平，并通过孔型的形状控制模具扁钢产品的角部R值。

2、通过减小道次压下量，重新分配轧制规程。减小每道次的压下量，使得轧制力变小，从而由轧制力产生的扭转力矩小于轧件失稳所需的力矩。

3、采用可倾斜的轧机，使轧机倾斜一定的角度，改变轧辊与轧件的受力方向，控制轧件的失稳现象。

4、采用强力的导卫装置，强力导卫装置强制轧件保持稳定状态。

已有技术存在的主要问题：

1、带孔型的轧辊，由于轧辊的孔型是固定的，对于不同尺寸规格的模具扁钢产品需要不同的孔型，因此生产过程中需要大量不同孔型的轧辊。而且模具扁钢角部的形状与孔型的形状有直接的关系，孔型的角度因为受力条件不能做成直角，因此模具扁钢产品的角部形状也达不到直角。

2、减小道次的压下量，对于需要大压下量的轧制过程就需要更多的轧制道次，控制温度变得困难。

3、可倾斜的轧机，使的轧机结构复杂，刚度降低。

4、强力的导卫装置在一定程度上能保证轧件的稳定，但是磨损大。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种模具扁钢角部精确轧制控制方法。可以很好的控制模具扁钢生产线轧制时轧件的失稳现象，从而控制模具扁钢产品的角部形状，保证得到模具扁钢产品的R值。

本发明采用的技术手段如下：

一种模具扁钢角部精确轧制控制方法，应用于采用不带孔型的立辊和水平辊轧机组合型式的模具扁钢生产线，其特征在于，

一，倾斜轧制控制：

步骤一，通过控制水平辊的辊缝实现轧件通过水平辊轧机时的延伸量相等；

步骤二，测量，水平辊倾斜轧制技术需要有测量系统，通过测量系统得到轧件在立辊内的倾斜角度和倾斜方向，然后通过模型计算水平辊的工作辊倾斜方向、角度及大小；实现反馈控制；

步骤三，求解，根据测量系统和轧机之间的位置函数关系，求解模型；测量辊前水平轧机倾斜辊缝模型(单机架变形区流量方程)

H·B·L₀＝(H-ΔH)·(B+ΔB₁)·L₁

(H+Δh)·B·L₀＝(H-ΔH)·(B+ΔB₁)·L₂

求解得：Δh＝(L₂-L₁)·H/L₁

根据西贝尔宽展公式：

在温度高于1000℃时，可取C＝0.35,经验系数，又

则水平辊倾斜调整量为：

式中：H——入口板坯厚；B——入口板坯宽；ΔH——预设压下量；ΔB1——ΔH压下量对应的宽展；Δh——单侧多压下量；λ——轧辊倾斜调整量；R——轧辊半径；L0——Δt轧制时间内对应板坯长度；L1——预设定后轧制长度(测量辊至水平辊距离)；L2——横向不对称轧制后长度；θ——测量辊测的轧件倾斜角度；本模型推导过程中假设立辊轧制无影响；

二，立辊控制：

步骤一，需要根据立辊轧机压力传感器反馈的轧制力调整立辊轧机中心线；

根据立辊轧制力计算公式：

P＝h*l_c*Q_p*K

h：轧件厚度

l_c：接触弧长，

r：立辊半径

Δh1：立辊单侧压下量

Qp：考虑变形区内应力状态的影响系数

ε：变形程度

hm：轧制前后的平均厚度

K：变形阻力，＝1.15σ

σ：变形抗力

步骤二，根据立辊压力传感器反馈的值计算立辊单侧压下量Δh1、Δh2；

考虑轧制力测量及模型计算的误差值，当立辊操作侧和传动侧的轧制力差值大于Δ时，立辊轧辊两侧同时向一侧移动量：(Δh1-Δh2)/2。

采用上述技术方案的本发明，可以很好的控制模具扁钢生产线轧制时轧件的失稳现象，从而控制模具扁钢产品的角部形状，保证得到模具扁钢产品的R值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为轧件轧制时失稳示意图。

图2为立辊轧制力不足时轧件状态示意图。

图3为水平辊倾斜轧制示意图。

图4为本发明的测量系统示意图。

图5为本发明的机械测量系统示意图。

图6为本发明的反馈控制模型示意图。

图7为立辊轧制不对称示意图。

图中：1、立棍；2、轧件；3、水平辊；4、测量辊；5、输入信号；6、控制装置；7、被控对象；8、输出信号；9、测量装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

采用立辊和水平辊无孔型可逆轧制工艺的生产线，生产工艺灵活，产品规格不受限制。立辊压下量采用减宽轧制时，轧件发生倾斜，如图1。倾斜方向对不同的轧件出现不同的现象，可能出现轧线的操作侧高，也可能出现轧线的传动侧高的状态。轧件在立辊内的倾斜扭转现象导致轧件的横截面不再是合格的矩形，经过水平辊轧机轧制时不会修复轧件横截面的侧边形状。

大幅减小立辊压下量，不能消除水平辊轧制产生的鼓形宽展，如图2。由于立辊采用减宽压下量时，轧件在立辊内出现了倾斜扭转现象，有的模具扁钢生产线为了不出现此现象，采用减小立辊压下量，立辊压下量大幅减小后，此现象消失。大幅减小了立辊的压下量，不能对轧件的坯料进行减宽轧制，产品的宽度受坯料的宽度制约，增加了坯料的宽度规格，增加了炼钢的难度；同时还可能出现立辊压下量控制不足导致不能完全消除上一道次水平辊轧机轧制时产生的鼓形宽展，由此得到的产品的横截面形状也不能满足要求。

本发明提供了一种模具扁钢角部精确轧制控制方法，

倾斜轧制控制：

分析轧件在立辊内出现倾斜现象的一个主要原因是因为轧件经过水平辊轧机时，操作侧和传动侧的轧制不对称，由此出现了两侧的长度有微量差异。由此，我们可以通过控制水平辊的辊缝(如图3)实现轧件通过水平辊轧机时的延伸量相等。

水平辊倾斜轧制技术需要有测量系统(如图4、图5)，通过测量系统得到轧件在立辊内的倾斜角度和倾斜方向，然后通过模型计算水平辊的工作辊倾斜方向、角度及大小。实现反馈控制(如图6)。

根据测量系统和轧机之间的位置函数关系，求解模型。测量辊前水平轧机倾斜辊缝模型(单机架变形区流量方程)

H·B·L₀＝(H-ΔH)·(B+ΔB₁)·L₁

(H+Δh)·B·L₀＝(H-ΔH)·(B+ΔB₁)·L₂

求解得：Δh＝(L₂-L₁)·H/L₁

根据西贝尔宽展公式：

在温度高于1000℃时，可取C＝0.35,经验系数，又

则水平辊倾斜调整量为：

式中：H——入口板坯厚；B——入口板坯宽；ΔH——预设压下量；ΔB1——ΔH压下量对应的宽展；Δh——单侧多压下量；λ——轧辊倾斜调整量；R——轧辊半径；L0——Δt轧制时间内对应板坯长度；L1——预设定后轧制长度(测量辊至水平辊距离)；L2——横向不对称轧制后长度；θ——测量辊测的轧件倾斜角度。本模型推导过程中假设立辊轧制无影响。

立辊控制：

立辊轧制时，存在立辊轧机中心线和轧件的中心线不在一条直线上，导致操作侧和传动侧立辊的压下量不同(如图7)，从立辊压力传感器反馈的轧制力不相等。由于立辊轧制过程是靠位置控制，因此，立辊轧机操作侧和传动侧的轧制力不相等，控制系统不会进行调整，因此立辊轧机操作侧和传动侧的压下量不相等因为立辊中心线和轧件的中心线不在一条直线上而存在。立辊轧机操作侧和传动侧的压下量不相等会导致轧件在立辊内倾斜。因此需要根据立辊轧机压力传感器反馈的轧制力调整立辊轧机中心线。

根据立辊轧制力计算公式：

P＝h*l_c*Q_p*K

h：轧件厚度

l_c：接触弧长，

r：立辊半径

Δh1：立辊单侧压下量

Qp：考虑变形区内应力状态的影响系数

ε：变形程度

hm：轧制前后的平均厚度

K：变形阻力，＝1.15σ

σ：变形抗力

步骤二，根据立辊压力传感器反馈的值计算立辊单侧压下量Δh1、Δh2；

考虑轧制力测量及模型计算的误差值，当立辊操作侧和传动侧的轧制力差值大于Δ时，立辊轧辊两侧同时向一侧移动量：(Δh1-Δh2)/2。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (1)

1.一种模具扁钢角部精确轧制控制方法，应用于采用不带孔型的立辊和水平辊轧机组合型式的模具扁钢生产线，其特征在于，

一，倾斜轧制控制：

步骤一，通过控制水平辊的辊缝实现轧件通过水平辊轧机时的延伸量相等；

步骤二，测量，水平辊倾斜轧制技术需要有测量系统，通过测量系统得到轧件在立辊内的倾斜角度和倾斜方向，然后通过模型计算水平辊的工作辊倾斜方向、角度及大小；实现反馈控制；

步骤三，求解，根据测量系统和轧机之间的位置函数关系，求解模型；测量辊前水平轧机倾斜辊缝模型，采用单机架变形区流量方程：

H·B·L₀＝(H-ΔH)·(B+ΔB₁)·L₁

(H+Δh)·B·L₀＝(H-ΔH)·(B+ΔB₁)·L₂

求解得：Δh＝(L₂-L₁)·H/L₁

根据西贝尔宽展公式：

在温度高于1000℃时，取C＝0.35,经验系数，又

则水平辊倾斜调整量为：

式中：H——入口板坯厚；B——入口板坯宽；ΔH——预设压下量；ΔB1——ΔH压下量对应的宽展；Δh——单侧多压下量；λ——轧辊倾斜调整量；R——轧辊半径；L0——Δt轧制时间内对应板坯长度；L1——预设定后轧制长度；L2——横向不对称轧制后长度；θ——测量辊测的轧件倾斜角度；本模型推导过程中假设立辊轧制无影响；

二，立辊控制：

步骤一，需要根据立辊轧机压力传感器反馈的轧制力调整立辊轧机中心线；

根据立辊轧制力计算公式：

P＝h*l_c*Q_p*K

h：轧件厚度

l_c：接触弧长，

r：立辊半径

Δh1：立辊单侧压下量

Qp：考虑变形区内应力状态的影响系数

ε：变形程度

hm：轧制前后的平均厚度

K：变形阻力，＝1.15σ

σ：变形抗力

步骤二，根据立辊压力传感器反馈的值计算立辊单侧压下量Δh1、Δh2；

考虑轧制力测量及模型计算的误差值，当立辊操作侧和传动侧的轧制力差值大于Δ时，立辊轧辊两侧同时向一侧移动量：(Δh1-Δh2)/2。

Images