CN110479759B - 冷轧机轧辊边部电磁感应加热装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冷轧机轧辊边部电磁感应加热装置及其工作方法，其中冷轧机轧辊边部电磁感应加热装置，其特征在于：包括设在轧机工作辊出口侧的支架和设在支架上用于对工作辊局部加热的两套电磁感应加热头，所述两套电磁感应加热头分别由设在支架上的两组横、纵驱动机构驱动横、纵移动。本发明该对轧辊边部进行高效加热的装置可对带材边部进行局部加热，进行热补充，可减少因带材紧边造成的断带次数。
Description
技术领域：
本发明属于铝合金带材的加工制造领域，具体是冷轧机轧辊边部电磁感应加热装置及其控制方法。
背景技术：
冷轧机在卷材生产轧制时，轧辊与带材工作辊所接触的边部与轧辊中部区域存在较大的温度梯度，因该温度梯度使轧辊热胀程度不一致，导致带材容易产生紧边缺陷；这种缺陷通过一般的弯辊、调整冷却等手段很难消除，而这种缺陷还很容易造成带材的断带；为避免以上缺陷及降低轧机的断带次数，需要对轧辊的边部位置进行热补充，从而保证轧辊的膨胀量一致，减少轧机因带材紧边造成的断带次数；目前主要通过将加热的轧制油喷射到轧辊边部位置进行热补充，但该种方式热量损失大，加热效率低。
发明内容:
本发明的目的在于提供一种对轧辊边部进行高效加热的装置及其控制方法；该对轧辊边部进行高效加热的装置可对带材边部进行局部加热，进行热补充，可减少因带材紧边造成的断带次数。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明冷轧机轧辊边部电磁感应加热装置，其特征在于：包括设在轧机工作辊出口侧的支架和设在支架上用于对工作辊局部加热的两套电磁感应加热头，所述两套电磁感应加热头分别由设在支架上的两组横、纵驱动机构驱动横、纵移动。
进一步的，上述横、纵驱动机构包括由第一伺服电机驱动电磁感应加热头横向移动的第一丝杆螺母机构和由第二伺服电机驱动电磁感应加热头纵向移动的第二丝杆螺母机构。
进一步的，上述两套电磁感应加热头相对轧机长度方向的中心线对称设置。
进一步的，上述第一伺服电机和第二伺服电机上具有由伺服控制器和PLC控制的编码器，以实现电磁感应加热头的精确移动。
进一步的，上述电磁感应加热头的工作功率由PLC控制。
进一步的，上述轧机的出口侧安装有板型辊，该板型辊共分为34个区，每个区宽度52mm，板型辊可单独检测到带材压在该区的单位应力值，通过PLC在程序当中采集到带材最边区和相邻区的板型单位应力值P、Q、R、T，则两侧带材的紧边系数分别为a=P/Q和b=R/T，以两套电磁感应加热头的初始功率设定为50%，当电磁感应加热头投入使用后分别根据带材的紧边系数进行自动调节，当带材的紧边系数连续10秒大于1.2时，PLC控制电磁感应加热头的功率自动增加10%，当带材的紧边系数小于1.0时，PLC控制电磁感应加热头的功率自动减小10%，电磁感应加热头的功率范围为0%~100%；通过自动调整加热头的功率大小将带材的紧边系数控制在1.0~1.2之间，以减少因带材紧边造成的断带次数。
进一步的，上述电磁感应加热头与冷轧机设定有安全互锁，该安全互锁任一条件不满足将无法启动加热，如在加热过程中出现不满足也会自动停止加热，具体互锁如下：
（1）驱动轧辊转动的电机正常工作，
（2）轧机冷却油正常喷射 ，
（3）轧机无断带、火灾急停等信号，
（4）轧机已经开始轧制带材，
（5）加热头横向移动到位，
（6）加热头径向移动到位，
（7）加热头功率控制柜无故障，
（8）轧辊线速度大于80m/min，
（9）带材的宽度在加热头横向移动范围内。
本发明冷轧机轧辊边部电磁感应加热装置的控制方法，其特征在于：控制方法包含以下步骤，
步骤S1：主操设定好带材宽度和轧辊直径，系统自动计算出加热头的横向目标位置和径向目标位置；
步骤S2：主操选择“边部加热投入使用”和“自动控制模式”按钮；
步骤S3：轧机起车轧制带材，当轧辊线速度大于35m/min时，第一伺服电机自动开始驱动加热头移动到目标位置；
步骤S4：当轧辊线速度大于45m/min时，第二伺服电机自动开始驱动加热头移动到目标位置；
步骤S5：安全互锁条件满足情况下，当轧辊线速度大于80m/min时，两个加热头自动开启加热，加热初始功率自动设定为50%；
步骤S6：系统根据带材紧边系数自动调整功率，当紧边系数连续10秒大于1.2时，加热头功率自动增加10%，最大功率100%；当紧边系数连续10秒小于1.0时，加热头功率自动减小10%，最小功率0%，最终将带材紧边系数控制在1.0~1.2之间，减小带材紧边缺陷稳定板型；
步骤S7：当轧辊线速度小于80m/min时，加热头自动停止加热；
步骤S8：轧制结束，主操停车时，第一、二伺服电机驱动加热头自动回到零点位置。
发明对轧辊边部进行高效加热的装置可对带材边部进行局部加热，进行热补充，可减少因带材紧边造成的断带次数。
附图说明：
图1是本发明装置的俯视结构示意图；
图2是本发明装置的横向位置计算原理图；
图3是本发明装置的径向位置计算原理图；
图4是本发明装置的板型紧边系数计算原理图。
具体实施方式：
下面结合附图，对本发明作进一步的说明。
本发明冷轧机轧辊边部电磁感应加热装置包括设在轧机工作辊出口侧的支架B和设在支架上用于对工作辊A局部加热的两套电磁感应加热头C，所述两套电磁感应加热头C分别由设在支架上的两组横、纵驱动机构F驱动横、纵移动。
进一步的，上述横、纵驱动机构F包括由第一伺服电机D驱动电磁感应加热头横向移动的第一丝杆螺母机构D1和由第二伺服电机E驱动电磁感应加热头纵向移动的第二丝杆螺母机构D2。
进一步的，为了设计合理，上述两套电磁感应加热头相对轧机长度方向的中心线对称设置。
进一步的，为了设计合理，上述第一伺服电机和第二伺服电机上具有由伺服控制器和PLC控制的编码器，以实现电磁感应加热头的精确移动。
进一步的，上述电磁感应加热头的工作功率由PLC控制，工作功率由PLC控制，从而可实现自动化控制。
进一步的，上述轧机的出口侧安装有板型辊，该板型辊共分为34个区，每个区宽度52mm，板型辊可单独检测到带材压在该区的单位应力值，通过PLC在程序当中采集到带材最边区和相邻区的板型单位应力值P、Q、R、T，则两侧带材的紧边系数分别为a=P/Q和b=R/T，以两套电磁感应加热头的初始功率设定为50%，当电磁感应加热头投入使用后分别根据带材的紧边系数进行自动调节，当带材的紧边系数连续10秒大于1.2时，PLC控制电磁感应加热头的功率自动增加10%，当带材的紧边系数小于1.0时，PLC控制电磁感应加热头的功率自动减小10%，电磁感应加热头的功率范围为0%~100%；通过自动调整加热头的功率大小将带材的紧边系数控制在1.0~1.2之间，以减少因带材紧边造成的断带次数。
本发明实施例安装在1850mm六辊冷轧机下工作辊的出口侧，如图1所示，图中A为冷轧机的下工作辊，在下工作辊的出口侧安装一个支架B，支架B上面安装有两套电磁感应加热头C，加热头最大功率12KW，功率可在0%~100%之间调整，加热头的有效加热宽度为30mm；这两套加热头沿着轧机的中心线呈对称分布，分别对轧辊的两侧位置加热，加热头C可在伺服电机驱动下沿着横向和径向进行移动，其中横向移动通过第一伺服电机D来驱动，径向移动通过第二伺服电机E来驱动，图中D和E均为防爆伺服电机，该电机带有编码器以及驱动装置，通过设定目标位置可实现0.1mm级别的精确定位。
为实现自动化控制，加热头横向位置和径向位置通过轧制的带材宽度和工作辊的辊径可自动计算，横向位置计算原理如图2所示，图中W为轧制带材的宽度，其范围为1000~1680mm，S为两个加热头在零位时的距离，其固定距离为1000mm，加热头通过给定位置L（L’）可由图1中的横向电机D进行驱动，由零位F（F’）移动到目标位置G（G’），根据图2的原理图可知L=L’=（W-S）/ 2。
加热头的径向位置计算原理如图3所示，图中Y为加热头零位位置时与轧辊中心线的距离，该距离为一个固定值，D为轧辊的直径，其范围为400~440mm，M为加热头的有效感应距离，其范围为3~6mm时电磁感应加热效果最佳，X为加热头径向给定目标位置，通过给定目标位置X可驱动图1中的电机E，将加热头由位置H沿径向移动到H’，根据图3原理可知X=Y-M-D/2。
因采用电磁感应加热效率较快，为防止轧辊加热过快烧伤，电磁感应加热装置与冷轧机设定有安全互锁，该安全互锁任一条件不满足将无法启动加热，如在加热过程中出现不满足也会自动停止加热，具体互锁如下：
（1）驱动轧辊转动的电机正常工作，
（2）轧机冷却油正常喷射 ，
（3）轧机无断带、火灾急停等信号，
（4）轧机已经开始轧制带材，
（5）加热头横向移动到位，
（6）加热头径向移动到位，
（7）加热头功率控制柜无故障，
（8）轧辊线速度大于80m/min，
（9）带材的宽度在加热头横向移动范围内。
本发明冷轧机轧辊边部电磁感应加热装置的控制方法，控制方法包含以下步骤，
步骤S1：主操设定好带材宽度和轧辊直径，系统自动计算出加热头的横向目标位置和径向目标位置；
步骤S2：主操选择“边部加热投入使用”和“自动控制模式”按钮；
步骤S3：轧机起车轧制带材，当轧辊线速度大于35m/min时，第一伺服电机自动开始驱动加热头移动到目标位置；
步骤S4：当轧辊线速度大于45m/min时，第二伺服电机自动开始驱动加热头移动到目标位置；
步骤S5：安全互锁条件满足情况下，当轧辊线速度大于80m/min时，两个加热头自动开启加热，加热初始功率自动设定为50%；
步骤S6：系统根据带材紧边系数自动调整功率，当紧边系数连续10秒大于1.2时，加热头功率自动增加10%，最大功率100%；当紧边系数连续10秒小于1.0时，加热头功率自动减小10%，最小功率0%，最终将带材紧边系数控制在1.0~1.2之间，减小带材紧边缺陷稳定板型；
步骤S7：当轧辊线速度小于80m/min时，加热头自动停止加热；
步骤S8：轧制结束，主操停车时，第一、二伺服电机驱动加热头自动回到零点位置。
本实施例根据带材宽度、轧辊直径以及带材的紧边系数，自动驱动加热头移动到位并调整到合适功率进行加热，加热效率高并且操作方便，实现了对轧辊边部位置进行热补充，从而减少因带材紧边造成的断带次数。
以上说明仅为本发明的应用实施例而已，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所做的等同替代或变换，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (2)
1.一种冷轧机工作辊边部电磁感应加热装置，其特征在于：包括设在冷轧机工作辊出口侧的支架和设在支架上用于对工作辊局部加热的两套电磁感应加热头，所述两套电磁感应加热头分别由设在支架上的两组横、纵驱动机构驱动横、纵移动；所述横、纵驱动机构包括由第一伺服电机驱动电磁感应加热头横向移动的第一丝杆螺母机构和由第二伺服电机驱动电磁感应加热头纵向移动的第二丝杆螺母机构；所述两套电磁感应加热头相对冷轧机长度方向的中心线对称设置；所述第一伺服电机和第二伺服电机上具有由伺服控制器和PLC控制的编码器，以实现电磁感应加热头的精确移动；所述电磁感应加热头的工作功率由PLC控制；所述冷轧机的出口侧安装有板型辊，该板型辊共分为34个区，每个区宽度52mm，板型辊可单独检测到带材压在每个区的单位应力值，通过PLC在程序当中采集到带材一侧最边区和该最边区的相邻区的板型单位应力值分别为P、Q，通过PLC在程序当中采集到带材另一侧最边区和该最边区的相邻区的板型单位应力值分别为R、T，则两侧带材的紧边系数分别为a=P/Q和b=R/T，以两套电磁感应加热头的初始功率设定为50%，当电磁感应加热头投入使用后分别根据带材的紧边系数进行自动调节，当带材的紧边系数连续10秒大于1.2时，PLC控制电磁感应加热头的功率自动增加10%，当带材的紧边系数连续10秒小于1.0时，PLC控制电磁感应加热头的功率自动减小10%，电磁感应加热头的功率范围为0%~100%；通过自动调整加热头的功率大小将带材的紧边系数控制在1.0~1.2之间，以减少因带材紧边造成的断带次数；第一伺服电机和第二伺服电机为防爆伺服电机；所述电磁感应加热头与冷轧机设定有安全互锁，该安全互锁任一条件不满足将无法启动加热，如在加热过程中出现不满足也会自动停止加热，具体互锁如下：
驱动工作辊转动的电机正常工作，
冷轧机冷却油正常喷射 ，
冷轧机无断带、火灾急停信号，
冷轧机已经开始轧制带材，
加热头横向移动到位，
加热头纵向移动到位，
加热头功率控制柜无故障，
工作辊线速度大于80m/min，
带材的宽度在加热头横向移动范围内。
2.一种冷轧机工作辊边部电磁感应加热装置的控制方法，其特征在于：
冷轧机工作辊边部电磁感应加热装置包括设在冷轧机工作辊出口侧的支架和设在支架上用于对工作辊局部加热的两套电磁感应加热头，所述两套电磁感应加热头分别由设在支架上的两组横、纵驱动机构驱动横、纵移动；所述横、纵驱动机构包括由第一伺服电机驱动电磁感应加热头横向移动的第一丝杆螺母机构和由第二伺服电机驱动电磁感应加热头纵向移动的第二丝杆螺母机构；所述两套电磁感应加热头相对冷轧机长度方向的中心线对称设置；所述第一伺服电机和第二伺服电机上具有由伺服控制器和PLC控制的编码器，以实现电磁感应加热头的精确移动；所述电磁感应加热头的工作功率由PLC控制；所述冷轧机的出口侧安装有板型辊，该板型辊共分为34个区，每个区宽度52mm，板型辊可单独检测到带材压在每个区的单位应力值，通过PLC在程序当中采集到带材一侧最边区和该最边区的相邻区的板型单位应力值分别为P、Q，通过PLC在程序当中采集到带材另一侧最边区和该最边区的相邻区的板型单位应力值分别为R、T，则两侧带材的紧边系数分别为a=P/Q和b=R/T，以两套电磁感应加热头的初始功率设定为50%，当电磁感应加热头投入使用后分别根据带材的紧边系数进行自动调节，当带材的紧边系数连续10秒大于1.2时，PLC控制电磁感应加热头的功率自动增加10%，当带材的紧边系数连续10秒小于1.0时，PLC控制电磁感应加热头的功率自动减小10%，电磁感应加热头的功率范围为0%~100%；通过自动调整加热头的功率大小将带材的紧边系数控制在1.0~1.2之间，以减少因带材紧边造成的断带次数；第一伺服电机和第二伺服电机为防爆伺服电机；所述电磁感应加热头与冷轧机设定有安全互锁，该安全互锁任一条件不满足将无法启动加热，如在加热过程中出现不满足也会自动停止加热，具体互锁如下：
驱动工作辊转动的电机正常工作，
冷轧机冷却油正常喷射 ，
冷轧机无断带、火灾急停信号，
冷轧机已经开始轧制带材，
加热头横向移动到位，
加热头纵向移动到位，
加热头功率控制柜无故障，
工作辊线速度大于80m/min，
带材的宽度在加热头横向移动范围内；
控制方法包含以下步骤，
步骤S1：主操设定好带材宽度和工作辊直径，系统自动计算出加热头的横向目标位置和纵向目标位置；
步骤S2：主操选择“边部加热投入使用”和“自动控制模式”按钮；
步骤S3：冷轧机起车轧制带材，当工作辊线速度大于35m/min时，第一伺服电机自动开始驱动加热头移动到横向目标位置；
步骤S4：当工作辊线速度大于45m/min时，第二伺服电机自动开始驱动加热头移动到纵向目标位置；
步骤S5：安全互锁条件满足情况下，当工作辊线速度大于80m/min时，两个加热头自动开启加热，加热初始功率自动设定为50%；
步骤S6：系统根据带材紧边系数自动调整功率，当紧边系数连续10秒大于1.2时，加热头功率自动增加10%，最大功率100%；当紧边系数连续10秒小于1.0时，加热头功率自动减小10%，最小功率0%，最终将带材紧边系数控制在1.0~1.2之间，减小带材紧边缺陷稳定板型；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
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Application publication date: 20191122 Assignee: ZHONGLV SOUTHEAST MATERIAL INSTITUTE (FUJIAN) TECHNOLOGY CO.,LTD. Assignor: CHALCO RUIMIN Co.,Ltd. Contract record no.: X2024350000112 Denomination of invention: Electromagnetic induction heating device for the edge of cold rolling mill rolls and its working method Granted publication date: 20210427 License type: Common License Record date: 20240702 |