CN111408626A - 一种二十辊轧机的张力标定装置及张力标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二十辊轧机的张力标定装置，包括配重架、压轴和配重块；配重架一端与二十辊轧机入口处的连接轴转动连接；连接轴位于第一减速机输出轴与入口支撑辊之间；配重架上按预设间隔依次设有N个连接机构，以连接配重块；压轴的一端连接至配重架，另一端通过配重架的转动压在二十辊轧机上的带钢上表面；通过上述装置，能够在带钢建张之后通过压轴传递给带钢一个可量化的压应力，然后根据带钢在此压应力作用下形成的角度θ，综合确定当前带钢的实际张力T_act，并建立起二十辊轧机设定张力T_set和实际张力T_act之间的映射关系；从而能够提高了二十辊轧机的张力控制精度，保证了板形质量。

Description

一种二十辊轧机的张力标定装置及张力标定方法

技术领域

本申请涉及冷轧设备技术领域，尤其涉及一种二十辊轧机的张力标定装置及张力标定方法。

背景技术

钢铁轧制中冷轧带钢的产出能力担任着检阅国家工业水平的角色。工业科技的极速发展，要求高精度宽而薄的硅钢、不锈钢、合金钢等难变形的金属带材具有良好的质量和巨大产量。金属箔带的轧制生产，尤其是屈服强度较高的不锈钢和铜等箔带的生产，由于受最小可轧厚度的限制，多采用工作辊直径较小的多辊轧机，以二十辊轧机最为普遍。

目前，一些服役时间较长、装配精度较低的二十辊轧机往往会出现稳定性较差，实际张力与设定张力偏差较大、不够准确的问题。在二十辊轧机的板带轧制中，实际张力控制的准确性是提高板形质量、形成板形控制技术的必要基础工作。为进一步提高不锈钢带的板形质量，需要一种能够准确标定二十辊轧机实际张力、提高轧机张力控制精度的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种二十辊轧机的张力标定装置及张力标定方法，以解决或者部分解决二十辊轧机在长时间服役后设定张力与实际张力偏差较大，降低张力控制精度的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种二十辊轧机的张力标定装置，包括配重架、压轴和配重块；配重架一端与二十辊轧机入口处的连接轴转动连接；连接轴位于第一减速机输出轴与入口支撑辊之间；配重架上按预设间隔依次设有N个连接机构，以连接配重块，其中N≥1且为正整数；压轴的一端连接至配重架，另一端通过配重架的转动压在二十辊轧机上的带钢上表面；

张力标定装置用于根据配重架的质量m₁，配重块的质量m₂，连接配重块的连接机构距连接轴的距离L，配重架与重力方向之间的夹角α，带钢在压轴两侧的夹角θ和带钢反作用于压轴的应力方向与配重架之间的夹角β，确定带钢当前的实际张力T_act，获得二十辊轧机的设定张力T_set与实际张力T_act之间的映射关系。

进一步的，还包括与二十辊轧机的平台固定连接的带钢固定架，二十辊轧机上的带钢一端固定连接至带钢固定架，另一端穿设于二十辊轧机的轧辊组，并卷取至第二减速机输出轴。

基于前述技术方案相同的发明构思，本发明还提供了一种二十辊轧机的张力标定方法，使用如上述技术方案中的张力标定装置，张力标定方法包括：

获取当前二十辊轧机的设定张力T_set和配重架的质量m₁；

确定配重块的质量m₂和配重块在配重架上的连接位置；其中，连接配重块的连接机构距连接轴的距离为L；

确定配重架与重力方向之间的夹角α，带钢在压轴两侧的夹角θ和带钢反作用于压轴的应力方向与配重架之间的夹角β；

根据m₁，m₂，L，α，β，θ，确定带钢当前的实际张力T_act；

变更二十辊轧机的设定张力T_set，重复上述步骤，获得设定张力与实际张力之间的映射关系；

根据映射关系，控制带钢生产。

可选的，根据m₁，m₂，L，α，β，θ，确定带钢当前的实际张力T_act，具体包括：

根据m₁，m₂，L，α，β，根据力矩平衡，计算带钢反作用于压轴上的应力F'；

根据应力F'与θ，根据力平衡，确定带钢当前的实际张力T_act。

可选的，根据力矩平衡，计算带钢反作用于压轴上的应力F'，具体包括：

应力F'＝(km₁g+Lm₂g)×sinα/sinβ；其中，k为大于0的常数。

可选的，根据力平衡，确定带钢当前的实际张力T_act，具体包括：

根据

计算实际张力T_act。

如上述的技术方案，在获取当前二十辊轧机的设定张力T_set和配重架的质量m₁之前，还包括：

计算第一减速机输出轴在最大设定张力下受到的最大弯曲应力；

确定最大弯曲应力在第一减速机输出轴的许用应力以内。

如上述的技术方案，带钢为表面粗糙度在0.8μm以内的不锈钢带。

通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种二十辊轧机的张力标定装置，能够在带钢建张之后，通过配重架和配重块，经过压轴传递给带钢一个可量化的压应力，然后根据带钢在此压应力作用下形成的角度θ，综合确定当前带钢的实际张力T_act，并建立起二十辊轧机设定张力T_set和实际张力T_act之间的映射关系；根据此映射关系，可以确定在不同的设定张力下所对应的实际张力，从而能够准确的在生产中选择合适的设定张力，将实际张力控制到目标张力，提高了二十辊轧机的张力控制精度，保证了板形质量，同时也提高了技术人员分析张力数据的准确性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的二十辊轧机的张力标定装置的结构图；

图2示出了根据本发明一个实施例的安装在二十辊轧机连接轴上的张力标定装置的示意图；

图3示出了根据本发明一个实施例的带钢在压轴两侧形成夹角θ的示意图；

图4示出了根据本发明一个实施例的张力标定方法的流程图；

图5示出了根据本发明一个实施例的减速机输出轴的受力状态图；

图6示出了根据本发明一个实施例的设定张力与实际张力之间的映射曲线图；

附图标记说明：

1、入口支撑辊；2、连接轴；3、压轴；4、第一减速机输出轴；5、带钢；6、配重架；7、配重块；8、带钢固定架；9、高强螺栓；10、连接机构。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

基于二十辊轧机在长期服役后设定张力与实际张力偏差增大，影响板带轧制的问题，发明人经过研究，在一个可选的实施例中，如图1～图2所示，提出了一种二十辊轧机的张力标定装置，包括配重架6、压轴3和配重块7；配重架6一端与二十辊轧机入口处的连接轴2转动连接；连接轴2位于第一减速机输出轴4与入口支撑辊1之间；配重架6上按预设间隔依次设有N个连接机构10，以连接配重块7，其中N≥1且为正整数；压轴3的一端连接至配重架6，另一端通过配重架6的转动压在二十辊轧机上的带钢5上表面；

张力标定装置用于根据配重架6的质量m₁，配重块7的质量m₂，连接配重块7的连接机构10距连接轴2的距离L，配重架6与重力方向之间的夹角α，带钢5在压轴3两侧的夹角θ和带钢5反作用于压轴3的应力方向与配重架6之间的夹角β，确定带钢5当前的实际张力T_act，获得二十辊轧机的设定张力T_set与实际张力T_act之间的映射关系。

具体来说，本实施例提供的张力标定装置是一种在二十辊轧机建立张力后，根据配重架和配重块的重量，经压轴对带钢产生一个可量化的压应力，使已经建立张力的带钢在压轴两侧形成一个夹角θ(如附图3所示)，然后结合压应力的数值，即可以计算出此时带钢上的实际张力。

本实施例中，配重架6是根据二十辊轧机的规格设计的具有一定长度和宽度的金属支架，配重架6的一端转动连接在二十辊轧机上的连接轴2上；具体的，二十辊轧机的入口和出口上各设有一个减速机，在带钢5进入二十辊轧机的轧辊入口附近有入口支撑辊1，配重架6转动连接至减速机输出轴与入口支撑辊1之间的连接轴2上，能够在竖直方向上围绕连接轴2进行自由转动。配重架6上可以按照一定的间隔依次设置多个连接机构10，连接机构10可以是连接孔，也可以是悬挂配重块7的连接梁，在此不做具体限定；连接机构10之间的间隔根据具体需要进行配置，其用于安装或悬挂配重块7；配重块7可以是常见的配重砝码。压轴3是一种安装在配重架6上的类似压辊的结构，其位置靠近配重架6与二十辊轧机连接轴2相连的一端，通过配重架6围绕连接轴2在竖直方向上的转动，使压轴3压在带钢5表面，此时配重架6和配重块7在重力作用下向带钢5施加压应力。压轴3与配重架6通过轴承连接，带钢5运行时能够带动压轴3围绕压轴3轴线同步转动，避免在标定张力过程中划伤带钢5。

在进行张力标定时，在二十辊轧机不同的设定张力T_set下，通过调整配重块7的质量或安装位置，结合配重架6自身的重量，计算并调整压轴3对带钢5作用的压应力，从而使带钢5在压轴3两侧形成不同的夹角θ，根据当前的θ，可以确定出不同设定张力T_set下带钢5所受到的实际张力T_act，从而建立起完整的二十辊轧机的设定张力T_set与实际张力T_act之间的映射关系。

本实施例提供了一种二十辊轧机的张力标定装置，能够在带钢建张之后，通过配重架和配重块，经过压轴传递给带钢一个可量化的压应力，然后根据带钢在此压应力作用下形成的角度θ，综合确定当前带钢的实际张力T_act，并建立起二十辊轧机设定张力T_set和实际张力T_act之间的映射关系；根据此映射关系，可以确定在不同的设定张力下所对应的实际张力，从而能够准确的在生产中选择合适的设定张力，将实际张力控制到目标张力，提高了二十辊轧机的张力控制精度，保证了板形质量，同时也提高了技术人员分析张力数据的准确性。

可选的，在标定张力时，可以使用带钢固定架固定二十辊轧机头部处的带钢，以提高张力标定过程中带钢的稳定性，提高张力标定的准确性。因此，基于上述实施例相同的发明构思，如图2所示，张力标定装置还包括与二十辊轧机的平台固定连接的带钢固定架，二十辊轧机上的带钢5一端固定连接至带钢固定架8，另一端穿设于二十辊轧机的轧辊组，并卷取至第二减速机输出轴。

具体的，带钢固定架8是根据二十辊轧机平台与带钢5角度设计的焊接结构。带钢5与其接触的两个尖角处做倒角R5处理，顶端与平台成15度角。带钢固定架8与二十辊轧机平台满焊，确保承受带钢5最大拉力。然后将带钢5用盖板压住后，用6个M12的高强螺栓9固定于带钢固定架8上。如此，即可保证在张力标定过程中带钢5的稳定性。

在上述的一组实施例中，提供了一种标定二十辊轧机张力的张力标定装置，在接下来的实施例中，基于上述实施例相同的发明构思，如图4所示，提供了一种使用上述实施例中的张力标定装置，对二十辊轧机张力进行标定的方法，具体包括：

S1：获取当前二十辊轧机的设定张力T_set和配重架的质量m₁；

S2：确定配重块的质量m₂和配重块在配重架上的连接位置；其中，连接配重块的连接机构距连接轴的距离为L；

S3：确定配重架与重力方向之间的夹角α，带钢在压轴两侧的夹角θ和带钢反作用于压轴的应力方向与配重架之间的夹角β；

S4：根据m₁，m₂，L，α，β，θ，确定带钢当前的实际张力T_act；

S5：变更二十辊轧机的设定张力T_set，重复上述步骤，获得设定张力与实际张力之间的映射关系；

S6：根据映射关系，控制带钢生产。

本实施例提供的张力标定方法，在二十辊轧机不同的设定张力T_set下，通过调整配重块的质量m₂或安装位置L，结合配重架自身的重量m₁，计算并调整压轴对带钢作用的压应力，从而使带钢在压轴两侧形成不同的夹角θ，根据当前的θ，可以确定出不同设定张力T_set下带钢所受到的实际张力T_act，从而建立起完整的二十辊轧机的设定张力T_set与实际张力T_act之间的映射关系。再获得了设定张力与实际张力之间的映射关系以后，可以确定在不同的设定张力下二十辊轧机机组所对应的实际张力，从而能够准确的在生产中选择合适的设定张力，将实际张力控制到目标张力，提高了二十辊轧机的张力控制精度，保证了板形质量，同时也提高了技术人员分析张力数据的准确性。

基于前述实施例相同的发明构思，在又一个可选的实施例中，S4：根据m₁，m₂，L，α，β，θ，确定带钢当前的实际张力T_act，具体包括：

S41：根据m₁，m₂，L，α，β，根据力矩平衡，计算带钢反作用于压轴上的应力F'；

S42：根据应力F'与θ，根据力平衡，确定带钢当前的实际张力T_act。

进一步的，如图2所示，S41中的：根据力矩平衡，计算带钢反作用于压轴上的应力F'，具体包括：

应力F'＝(km₁g+Lm₂g)×sinα/sinβ；其中，k为大于0的常数。

上述带钢反作用力的计算公式，是根据配重架和配重块通过压轴作用到带钢上的压应力、带钢在张力作用下向压轴施加反作用力，根据力矩平衡原理建立等式，接着经过处理后最终得到的计算公式。常数k的取值根据配重架的重心位置(与配重架长度和形状相关)综合确定。

进一步的，如图3所示，S42：根据力平衡，确定带钢当前的实际张力T_act，具体包括：

根据

计算实际张力T_act。

通过上述力矩平衡和作用力平衡的关系，可以准确的计算出带钢当前的实际张力，即二十辊轧机在设定张力T_set下实际输出的实际张力T_act。可选的，标定张力用的带钢可以选用厚度0.6～1.0mm，表面粗糙度Ra小于0.8μm的不锈钢带，例如304不锈钢软带。

在标定张力之前，校核减速机输出轴承受的最大弯曲应力是否超过安全值，可以保证张力标定过程中的轧机机组的安全。因此，基于前述实施例相同的发明构思，在另一些可选的实施例中，在S1：获取当前二十辊轧机的设定张力T_set和配重架的质量m₁之前，还包括：

计算第一减速机输出轴在最大设定张力下受到的最大弯曲应力；

确定最大弯曲应力在第一减速机输出轴的许用应力以内。

弯曲应力包括弯曲正应力和弯曲切应力，应当保证两者均在最大设定张力下没有超过减速机输出轴的允许应力值，减速机输出轴材质为Q345。具体的，图5示出了减速机输出轴在带钢张力下的受力情况，当减速机输出轴的半径为r，带钢宽度b，带钢厚度h，二十辊轧机实际张力T＝600～3000N时，如图5所示，根据冷轧带卷取过程中的平衡方程得

P·r＝σ₀h (1)

T＝σ₀hb (2)

其中，σ₀是带钢作用到减速机输出轴上的单位长度的弯曲应力。

由(1)和(2)可得：

P＝T/br (3)

当T取最大值时，减速机输出轴受到最大压应力Pmax。减速机输出轴相当于悬臂梁，当中间受均匀压力P时，固定端的扭矩和剪切力最大，计算出Mmax，查表得出最大弯矩抗扭截面系数Wz，最大弯曲正应力[σ]，许用切应力[τ]。首先保证最大弯曲正应力σmax＝Mmax/Wz≤[σ]；其次，悬臂梁固定端受到的最大压力Fmax＝Pmax*b*ω*r，其中ω为减速机输出轴上带钢接触面积对应的圆心角，悬臂梁的截面面积A，许用切应力[τ]，因此应当保证最大弯曲切应力τmax＝Fmax/A≤[τ]。

通过上述的减速机输出轴校核方法，将最大设定张力下的减速机输出轴受到的弯曲正应力和弯曲切应力控制在安全范围以内，能够提高张力标定过程中二十辊轧机的安全性和稳定性。

基于上述实施例相同的发明构思，在接下来一个实施例中，结合具体的二十辊轧机机组，对上述方法的应用进行详细说明。

某大学轧制中心实验室所使用的二十辊轧机为五六十年代设计制造，装配精度较低，稳定性较差，实际张力不够准确。为了标定二十辊轧机在不同设定张力下所对应的实际张力，使用如前述实施例中提供的张力标定装置和张力标定方法，对其进行标定。首先根据轧制中心实验室二十辊轧机的配套尺寸设计配重架的规格：参见图1，配重架6长度为960mm，宽度为200mm；配重架6上设置有6个连接梁用于悬挂配重砝码；根据距连接轴2的距离，参见图2，按照由近到远的顺序，每个连接梁距连接轴2的距离分别为a，b，c，d，e，f；其中a-f之间的间距均为160mm；配重架6自身的重量为m₁＝12.5Kg，配重块7使用配重砝码，准备了两块，其重量分别为m₂₁＝20Kg，m₂₂＝40Kg。

将配重架6与二十辊轧机的入口附近的连接轴2转动连接，当选用不同的配重砝码或配重架6上不同位置的连接梁时，压轴3作用在带钢5上的压应力不同，带钢5在压轴3两侧的角度θ随之变化；配重架6自身重力m₁g方向及配重砝码重力m₂₁g或m₂₂g方向与配重架6形成锐角α，带钢5反作用于压轴3的支撑力F与配重架6形成锐角β。标定张力时可以选用0.8mm×100mm规格，表面粗糙度Ra小于0.8μm的304不锈钢软带。带钢固定架8是根据二十辊轧机平台与带钢5角度设计的焊接结构，带钢固定架8与二十辊轧机平台满焊，确保能够承受实验带钢5最大拉力。带钢5与其接触的两个尖角处做倒角R5处理，顶端与平台成15度角。带钢5头部固定至带钢固定架8上，在用盖板压住带钢5后，使用6个M12的高强螺栓9固定于带钢固定架8上。可选的，上述准备工作完成后，可以进行减速机输出轴的校核，确保减速机输出轴在最大设定张力作用下，受到的最大弯曲正应力和弯曲切应力均在允许的安全应力以内，具体方案可参考前述实施例。

接下来进行张力标定的步骤，如图2所示，配重架6自身的重量m₁＝12.5Kg,重心在c点处，配重砝码m₂₁＝20Kg，m₂₂＝40Kg。带钢5作用给压轴3的支撑应力F'与配重架6夹角为α，配重架6和配重块7的重力与配重架6夹角为β。当配重砝码m₂₁或m₂₂在配重架6的不同位置时，压轴3使其两侧带钢5所成夹角θ发生微量变化，因此根据可量化的配重架6和配重块7的重力、实际的θ角度，确定带钢5作用给压轴3的支撑应力F'，从而进一步计算出带钢5目前的实际张力T_act。

在本实施例中，选用不同重量的配重砝码、连接在配重架上的不同位置时，与二十辊轧机当前设定张力对应的实际张力的具体计算方法如下：

(1)不放配重砝码，如图2～3所示，压轴两侧钢带形成的夹角为θ₁，应力F'与配重架夹角为β₁，配重架重力m₁g与配重架之间的夹角为α₁，以配重架连接的连接轴为轴点，根据力矩平衡原理，得到：

F₁'＝3m₁g×sinα₁/sinβ₁ (4)

其中，常数k＝3是根据当前配重架和配重砝码规格和重量实际确定的，然后根据力平衡，得到此时带钢的实际张力：

(2)在a点安装质量m₂₁＝20Kg的配置砝码(即距连接轴距离L＝a的连接梁)，此时压轴两侧钢带形成的夹角为θ_a21，应力F'与配重架夹角为β_a21，配重架重力m₁g、配重砝码重力m₂g与配重架之间的夹角为α_a21，以配重架连接的连接轴为轴点，根据力矩平衡原理：

F_a21'＝(3m₁g+am₂₁g)×sinα_a21/sinβ_a21 (6)

然后根据力平衡，得到此时带钢的实际张力：

(3)在b点安装质量m₂₁＝20Kg的配置砝码(即距连接轴距离L＝b的连接梁)，此时压轴两侧钢带形成的夹角为θ_b21，应力F'与配重架夹角为β_b21，配重架重力m₁g、配重砝码重力m₂g与配重架之间的夹角为α_b21，以配重架连接的连接轴为轴点，根据力矩平衡原理：

F_b21'＝(3m₁g+bm₂₁g)×sinα_b21/sinβ_b21 (8)

然后根据力平衡，得到此时带钢的实际张力：

(4)在c点安装质量m₂₁＝20Kg的配置砝码(即距连接轴距离L＝c的连接梁)，此时压轴两侧钢带形成的夹角为θ_c21，应力F'与配重架夹角为β_c21，配重架重力m₁g、配重砝码重力m₂g与配重架之间的夹角为α_c21，以配重架连接的连接轴为轴点，根据力矩平衡原理：

F_c21'＝(3m₁g+cm₂₁g)×sinα_c21/sinβ_c21 (10)

然后根据力平衡，得到此时带钢的实际张力：

(5)在d点安装质量m₂₁＝20Kg的配置砝码(即距连接轴距离L＝d的连接梁)，此时压轴两侧钢带形成的夹角为θ_d21，应力F'与配重架夹角为β_d21，配重架重力m₁g、配重砝码重力m₂g与配重架之间的夹角为α_d21，以配重架连接的连接轴为轴点，根据力矩平衡原理：

F_d21'＝(3m₁g+dm₂₁g)×sinα_d21/sinβ_d21 (12)

然后根据力平衡，得到此时带钢的实际张力：

(6)在e点安装质量m₂₁＝20Kg的配置砝码(即距连接轴距离L＝e的连接梁)，此时压轴两侧钢带形成的夹角为θ_e21，应力F'与配重架夹角为β_e21，配重架重力m₁g、配重砝码重力m₂g与配重架之间的夹角为α_e21，以配重架连接的连接轴为轴点，根据力矩平衡原理：

F_e21'＝(3m₁g+em₂₁g)×sinα_e21/sinβ_e21 (14)

然后根据力平衡，得到此时带钢的实际张力：

(7)在f点安装质量m₂₁＝20Kg的配置砝码(即距连接轴距离L＝f的连接梁)，此时压轴两侧钢带形成的夹角为θ_f21，应力F'与配重架夹角为β_f21，配重架重力m₁g、配重砝码重力m₂g与配重架之间的夹角为α_f21，以配重架连接的连接轴为轴点，根据力矩平衡原理：

F_f21'＝(3m₁g+fm₂₁g)×sinα_f21/sinβ_f21 (16)

然后根据力平衡，得到此时带钢的实际张力：

(8)在a点安装质量m₂₂＝40Kg的配置砝码(即距连接轴距离L＝a的连接梁)，此时压轴两侧钢带形成的夹角为θ_a22，应力F'与配重架夹角为β_a22，配重架重力m₁g、配重砝码重力m₂g与配重架之间的夹角为α_a22，以配重架连接的连接轴为轴点，根据力矩平衡原理：

F_a22'＝(3m₁g+am₂₂g)×sinα_a22/sinβ_a22 (18)

然后根据力平衡，得到此时带钢的实际张力：

(9)在b点安装质量m₂₂＝40Kg的配置砝码(即距连接轴距离L＝b的连接梁)，此时压轴两侧钢带形成的夹角为θ_b22，应力F'与配重架夹角为β_b22，配重架重力m₁g、配重砝码重力m₂g与配重架之间的夹角为α_b22，以配重架连接的连接轴为轴点，根据力矩平衡原理：

F_b22'＝(3m₁g+bm₂₂g)×sinα_b22/sinβ_b22 (20)

然后根据力平衡，得到此时带钢的实际张力：

(10)在c点安装质量m₂₂＝40Kg的配置砝码(即距连接轴距离L＝c的连接梁)，此时压轴两侧钢带形成的夹角为θ_c22，应力F'与配重架夹角为β_c22，配重架重力m₁g、配重砝码重力m₂g与配重架之间的夹角为α_c22，以配重架连接的连接轴为轴点，根据力矩平衡原理：

F_c22'＝(3m₁g+cm₂₂g)×sinα_c22/sinβ_c22 (22)

然后根据力平衡，得到此时带钢的实际张力：

(11)在d点安装质量m₂₂＝40Kg的配置砝码(即距连接轴距离L＝d的连接梁)，此时压轴两侧钢带形成的夹角为θ_d22，应力F'与配重架夹角为β_d22，配重架重力m₁g、配重砝码重力m₂g与配重架之间的夹角为α_d22，以配重架连接的连接轴为轴点，根据力矩平衡原理：

F_d22'＝(3m₁g+dm₂₂g)×sinα_d22/sinβ_d22 (24)

然后根据力平衡，得到此时带钢的实际张力：

(12)在e点安装质量m₂₂＝40Kg的配置砝码(即距连接轴距离L＝e的连接梁)，此时压轴两侧钢带形成的夹角为θ_e22，应力F'与配重架夹角为β_e22，配重架重力m₁g、配重砝码重力m₂g与配重架之间的夹角为α_e22，以配重架连接的连接轴为轴点，根据力矩平衡原理：

F_e22'＝(3m₁g+em₂₂g)×sinα_e22/sinβ_e22 (26)

然后根据力平衡，得到此时带钢的实际张力：

(13)在f点安装质量m₂₂＝40Kg的配置砝码(即距连接轴距离L＝f的连接梁)，此时压轴两侧钢带形成的夹角为θ_f22，应力F'与配重架夹角为β_f22，配重架重力m₁g、配重砝码重力m₂g与配重架之间的夹角为α_f22，以配重架连接的连接轴为轴点，根据力矩平衡原理：

F_f22'＝(3m₁g+fm₂₂g)×sinα_f22/sinβ_f22 (28)

然后根据力平衡，得到此时带钢的实际张力：

综上，当配重块不放或者放到不同位置时可分别计算出带钢张力T₁，T_a21，T_b21，T_c21，T_d21，T_e21，T_f21，T_a22，T_b22，T_c22，T_d22，T_e23，T_f24。在实际标定中，根据需要，可选择性实施部分上述方案，或全部实施上述方案，将获得的张力数据T进行处理，例如均值处理，综合确定出在当前二十辊轧机设定张力T_set值下对应的T_act。

进一步的，测量实验时二十辊轧机另一侧的减速机伸出轴卷取带钢5-8层，轧机设定张力T_set可分别取值为600N，1000N，1500N，2000N，2500N，3000N，3600N，4200N，4800N，5400N，6000N，7200N；根据上述的步骤，依次确定出每一个设定张力下对应带钢实际张力T_act，即可获得设定张力T_set与实际张力T_act之间的映射关系，将此映射关系在绘图软件中作图并拟合，获得设定张力T_set与实际张力T_act之间的映射曲线，如图6所示。根据此映射曲线，即可指导技术人员准确的控制带钢生产的目标张力；例如，当当前设定张力为3600N时，查曲线可知对应的实际张力为4000N；而技术人员需求的目标张力为4800N时，通过查曲线，可知只需要将设定张力调整成4600N即可获得。故而，通过上述的张力标定方法，能够提高带钢生产控制的精度，保证板形质量，并且可以指导技术人员在分析轧制时，获取到更为准确的实际张力数据。

通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种二十辊轧机的张力标定装置，能够在带钢建张之后，通过配重架和配重块，经过压轴传递给带钢一个可量化的压应力，然后根据带钢在此压应力作用下形成的角度θ，综合确定当前带钢的实际张力T_act，并建立起二十辊轧机设定张力T_set和实际张力T_act之间的映射关系；根据此映射关系，可以确定在不同的设定张力下所对应的实际张力，从而能够准确的在生产中选择合适的设定张力，将实际张力控制到目标张力，提高了二十辊轧机的张力控制精度，保证了板形质量，同时也提高了技术人员分析张力数据的准确性。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种二十辊轧机的张力标定装置，其特征在于，包括配重架、压轴和配重块；所述配重架一端与所述二十辊轧机入口处的连接轴转动连接；所述连接轴位于第一减速机输出轴与入口支撑辊之间；所述配重架上按预设间隔依次设有N个连接机构，以连接所述配重块，其中N≥1且为正整数；所述压轴的一端连接至所述配重架，另一端通过所述配重架的转动压在所述二十辊轧机上的带钢上表面；

所述张力标定装置用于根据所述配重架的质量m₁，所述配重块的质量m₂，连接配重块的连接机构距所述连接轴的距离L，所述配重架与重力方向之间的夹角α，所述带钢在压轴两侧的夹角θ和所述带钢反作用于所述压轴的应力方向与所述配重架之间的夹角β，确定所述带钢当前的实际张力T_act，获得所述二十辊轧机的设定张力T_set与所述实际张力T_act之间的映射关系。

2.如权利要求1所述的张力标定装置，其特征在于，还包括与所述二十辊轧机的平台固定连接的带钢固定架，所述二十辊轧机上的带钢一端固定连接至所述带钢固定架，另一端穿设于所述二十辊轧机的轧辊组，并卷取至第二减速机输出轴。

3.一种二十辊轧机的张力标定方法，其特征在于，使用如权利要求1或2中所述的张力标定装置，所述张力标定方法包括：

获取当前所述二十辊轧机的设定张力T_set和所述配重架的质量m₁；

确定所述配重块的质量m₂和所述配重块在所述配重架上的连接位置；其中，连接配重块的连接机构距所述连接轴的距离为L；

确定所述配重架与重力方向之间的夹角α，所述带钢在压轴两侧的夹角θ和所述带钢反作用于所述压轴的应力方向与所述配重架之间的夹角β；

根据所述m₁，m₂，L，α，β，θ，确定所述带钢当前的实际张力T_act；

变更所述二十辊轧机的设定张力T_set，重复上述步骤，获得所述设定张力与所述实际张力之间的映射关系；

根据所述映射关系，控制所述带钢生产。

4.如权利要求3所述的张力标定方法，其特征在于，所述根据所述m₁，m₂，L，α，β，θ，确定所述带钢当前的实际张力T_act，具体包括：

根据所述m₁，m₂，L，α，β，根据力矩平衡，计算所述带钢反作用于压轴上的应力F'；

根据所述应力F'与所述θ，根据力平衡，确定带钢当前的实际张力T_act。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据力矩平衡，计算所述带钢反作用于压轴上的应力F'，具体包括：

所述应力F'＝(km₁g+Lm₂g)×sinα/sinβ；其中，所述k为大于0的常数。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据力平衡，确定带钢当前的实际张力T_act，具体包括：

根据

计算所述实际张力T_act。

7.如权利要求3所述的张力标定方法，其特征在于，在所述获取当前所述二十辊轧机的设定张力T_set和所述配重架的质量m₁之前，还包括：

计算所述第一减速机输出轴在最大设定张力下受到的最大弯曲应力；

确定所述最大弯曲应力在所述第一减速机输出轴的许用应力以内。

8.如权利要求3所述的张力标定方法，其特征在于，所述带钢为表面粗糙度在0.8μm以内的不锈钢带。

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