CN111715690B - 热轧设备以及用于该热轧设备的轧制过程控制系统 - Google Patents

热轧设备以及用于该热轧设备的轧制过程控制系统 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种热轧设备及其轧制过程控制系统。所述轧制过程控制系统包括：粘合压力确定单元，被配置为基于粘合压力知识表确定针对待热轧的带材的设定粘合压力，其中，所述带材包括表面复合层和芯材，所述粘合压力知识表包含在表面复合层和芯材两者与设定粘合压力之间的关系；压力传感器，被配置为感测热轧设备的工作辊对带材施加的粘合压力；以及厚度控制单元，与粘合压力确定单元和压力传感器连接，厚度控制单元被配置为控制工作辊增加对带材施加的粘合压力，并且在确定为接收到表示感测到的粘合压力达到所述设定粘合压力的压力信号时，控制所述工作辊停止增加粘合压力，以便热轧设备以所述设定粘合压力对带材执行热轧粘合。

Description

热轧设备以及用于该热轧设备的轧制过程控制系统
技术领域
本发明涉及轧制加工领域，尤其涉及一种热轧设备以及用于该热轧设备的轧制过程控制系统。
背景技术
复合材料已经在交通运输、建筑工程、电子电器、水处理、能源环保等领域得到广泛应用。复合材料的加工过程需要各种设备执行多种工序。其中，热轧工序是复合材料生产过程中的关键工序。在热轧工序中，例如将表层与芯材通过热轧粘合道次的轧制使它们粘合在一起，然后进入正常的大压下量的热轧生产轧制道次，从而产出一卷带有带材的热轧卷。该热轧卷可以供给后续的冷轧工序以便进行后续的加工。
在热轧粘合过程中，需要使得多层材料充分地融合，但是在该过程中会有很多因素造成它们无法充分融合。例如，不同的带材需要满足不同的要求，经铣面工艺的芯材的厚度无法完全均匀等，这些因素都对实现高质量的热轧粘合增加了难度。
为了解决上述问题，在现有技术的一些方案中，在粘合道次中采用较大的轧制力(粘合压力)，但是过大的轧制力可能引起表层跑偏，造成带材两边的复合率不一样，从而造成了产品报废。另一方面，如果将粘合道次中的轧制力(粘合压力)减小得过小，会导致表层和芯材粘合得不紧密，致使在后续工序中出现表层脱落或在经热轧的带材上有大量气泡的现象。
因此，需要一种改进的热轧技术方案来解决上述技术问题。
发明内容
鉴于现有技术中的上述问题，本发明旨在提供一种改进的热轧设备以及用于该热轧设备的轧制过程控制系统，其能够提高热轧粘合的质量，减少产品报废率。
为此，根据本申请的一个方面，提出了一种用于热轧设备的轧制过程控制系统，其包括：粘合压力确定单元，被配置为基于粘合压力知识表确定针对待热轧的带材的设定粘合压力，其中，所述带材包括表面复合层和芯材，所述粘合压力知识表包含在表面复合层和芯材两者与设定粘合压力之间的关系；压力传感器，被配置为感测热轧设备的工作辊对带材施加的粘合压力；以及厚度控制单元，与粘合压力确定单元和压力传感器连接，所述厚度控制单元被配置为从粘合压力确定单元接收所述设定粘合压力以及从压力传感器接收表示感测到的粘合压力的压力信号，厚度控制单元还被配置为控制工作辊增加对带材施加的粘合压力，并且在确定为接收到表示感测到的粘合压力达到所述设定粘合压力的压力信号时，控制所述工作辊停止增加粘合压力，以便热轧设备以所述设定粘合压力对带材执行热轧粘合。
由此可见，根据本申请的技术方案，能够为热轧粘合工艺提供适合的粘合压力并能实现高精度地压力控制，从而提高了热轧粘合工艺的质量和生产效率。
根据上述技术构思，本申请可进一步包括任何一个或多个如下的可选形式。
根据本申请的一种可行实施方式，所述轧制过程控制系统还包括：传动控制单元，连接在粘合压力确定单元与厚度控制单元之间，所述厚度控制单元经由传动控制单元接收所述设定粘合压力，所述传动控制单元被配置为响应于接收到所述设定粘合压力而控制带材传送到粘合道次的起始位置，并且传动控制单元还被配置为在带材到达起始位置后，向厚度控制单元发送用于指示工作辊开始接触带材的开始接触指令。
根据本申请的一种可行实施方式，所述厚度控制单元响应于所述开始接触指令而控制所述工作辊开始接触带材；并且在所述厚度控制单元首次接收到表示感测到的粘合压力达到所述设定粘合压力的压力信号时，所述厚度控制单元控制所述工作辊停止增加粘合压力，并向所述传动控制单元发送指示进入粘合道次的进入指令，以使得所述带材以设定粘合压力被热轧粘合。
根据本申请的一种可行实施方式，所述厚度控制单元通过控制所述热轧设备的压上油缸的移动来控制所述工作辊增加对带材施加的粘合压力；并且在所述厚度控制单元首次接收到表示感测到的粘合压力达到所述设定粘合压力的压力信号时，所述厚度控制单元控制压上油缸停止移动，以使得所述工作辊停止增加粘合压力。
根据本申请的一种可行实施方式，所述粘合压力确定单元包括制造执行系统(MES)，并且所述粘合压力知识表存储在所述制造执行系统中存储中。
根据本申请的一种可行实施方式，所述带材的表面复合层包括一层，或者包括由相同或不同金属构成的多层。
根据本申请的一种可行实施方式，所述表面复合层包括硅片，所述芯材包括铸锭。
根据本申请的一种可行实施方式，所述轧制过程控制系统被配置为：基于以下的一项或多项来确定对设定粘合压力值的修正值：经热轧粘合的带材的复合率、表面复合层在粘合道次是否发生跑偏、经热轧粘合的带材是否出现气泡、经热轧粘合的带材是否出现表面复合层脱落；并且基于所述修正值更新粘合压力知识表。
根据本申请的一种可行实施方式，所述厚度控制单元还被配置为：在进入粘合道次时，如果从压力传感器接收到急剧增大之后逐渐下降为零的压力，则判断为出现带材头部上翘现象，并且在该压力下降为零时继续执行热轧控制，以便上翘部分被传送出工作辊的辊缝之后继续执行热轧控制。
根据本申请的另一个方面，提出了一种热轧设备，其包括上述轧制过程控制系统。
附图说明
本发明的特征、特点、优点和益处通过以下结合附图的详细描述将变得显而易见。
图1示出了根据本发明的一个实施方式的控制系统的示意性框图；
图2示出了带材的热轧过程的示意图。
具体实施方式
本申请总体上涉及一种热轧设备，其包括轧制过程控制系统，用于为热轧设备执行热轧粘合提供过程控制。
下面，结合附图详细描述本申请的各个实施例。
图1示意性地显示了按照本申请的实施例的轧制过程控制系统100。图2示出了带材的热轧过程的示意图。如图2所示，待热轧的带材210在热轧粘合道次中，进入上工作辊221与下工作辊222(位于上支撑辊223与下支撑辊224之间)的辊缝，以便被滚压粘合。待热轧的带材210包括表面复合层212、214和芯材213。虽然图2中例示出了位于芯材210两个相对侧的两个表面复合层212、214，但是待热轧的带材210也可以仅具有位于芯材一侧的单个表面复合层，例如，仅具有表面复合层212或者表面复合层214。表面复合层212、214可以是一层，也可以是多层。表面复合层的多层可以由相同的合金构成，也可以由不同的合金构成。如图1所示，轧制过程控制系统100包括：粘合压力确定单元110、传动控制单元120、厚度控制单元130和压力传感器140。以下，分别介绍轧制过程控制系统100的各组成部分。
在本实施例中，粘合压力确定单元110用于确定针对待热轧粘合的带材210的设定粘合压力。设定粘合压力可以是根据经验设定的，例如，考虑表层材料的种类(例如，表层材料为合金材料时的合金种类)和芯材的种类两者的热轧粘合能力而设定的。在本实施例的一个实施方式中，粘合压力确定单元110包括制造执行系统(MES)，在该制造执行系统(MES)中存储有粘合压力知识表。粘合压力知识表包含在表面复合层和芯材两者与设定粘合压力之间的关系。粘合压力确定单元110基于粘合压力知识表中的该关系，确定待热轧粘合的带材所需的粘合压力，即，设定粘合压力。例如，根据粘合压力知识表，可以查找出将硅片(表层复合层)与铸锭(芯材)热轧粘合所需要的粘合压力(设定粘合压力)。
在本实施例中，传动控制单元120与粘合压力确定单元110连接。传动控制单元120从粘合压力确定单元110接收上述设定粘合压力。传动控制单元120在接收到该设定粘合压力后，生成开始接触指令，用于指示热轧设备的工作辊(例如，上工作辊221和下工作辊222)开始接触待热轧的带材210。
在本实施例中，压力传感器140感测工作辊221、222对带材210施加的粘合压力，并将表示感测到的粘合压力的压力信号传送给厚度控制单元130。压力传感器140可以设置在上工作辊221或下工作辊222上，也可以设置在适于感测工作辊所施加的压力的其他的位置。
在本实施例中，厚度控制单元130连接在传动控制单元120与压力传感器140之间。厚度控制单元130响应于从传动控制单元120接收到开始接触指令，控制工作辊221、222开始接触带材210，并通过控制压上油缸的移动来逐渐增加施加给带材210的粘合压力。厚度控制单元130从压力传感器140接收压力信号，并且在接收到表示粘合压力达到上述设定粘合压力的压力信号时，控制压上油缸停止移动，从而停止增加施加给带材210的粘合压力。这时，厚度控制单元130生成指示进入粘合道次的进入指令，并将该进入指令传送给传动控制单元120。由此，传动控制单元120响应于该进入指令，控制热轧设备开始传送带材210，从而实现了以设定粘合压力对带材210执行滚压粘合道次。
在一些情况下，待热轧的带材210具有屈服应力，可能引起压力传感器140感测到的粘合压力的大小出现波动。针对该情况，在本实施例的一些实施方式中，厚度控制单元130被配置为在首次接收到表示粘合压力达到上述设定粘合压力的压力信号时，就控制压上油缸停止移动。由此，防止了由于感测到的压力大小的波动而导致压上油缸多次反复的调整位置，提高了生产效率，并且有助于一旦粘合压力达到设定粘合压力就进入滚压粘合道次。
在一些情况下，带材210在传动控制单元120的控制下，在进入上下工作辊221、222的辊缝之初，可能会出现带材210的头部上翘现象。这时，带材上翘而抵触到工作辊221、222，会引起压力传感器140感测到压力，使系统造成错误的判断而认为已达到粘合压力，从而直接进入粘合道次。针对该情况，在本实施例的一些实施方式中，厚度控制单元130被配置为判断在上下工作辊221、222的辊缝中是否出现带材210的头部上翘现象，并且在判断为存在带材210的头部上翘现象时，待带材210的上翘部分运行出辊缝后再执行上述热轧粘合控制。例如，当带材头部的上翘部分进入辊缝时，压力传感器140会检测到压力且随后该压力会急剧下降到几乎为零。在检测到的压力下降为几乎为零时，认为带材210的上翘部分已经运行出辊缝。接着，继续执行上述热轧粘合控制。
在本实施例的一些实施方式中，热轧控制系统100还可以基于热轧粘合道次的结果，(即，带材210经由热轧粘合道次之后的粘合效果)来更新粘合力知识表。例如，粘合压力确定单元110可以根据经热轧粘合的带材210的复合率、表面复合层212、214在粘合道次是否发生跑偏、经热轧粘合的带材210是否出现气泡、经热轧粘合的带材210是否出现表面复合层212、214脱落中的一项或多项来确定针对该带材210的预定粘合压力的修正值，并基于该修正值更新粘合力值知识表。例如，如果出现表面复合层212、214脱落现象，则修正值为一个正值(例如，根据经验的一个正值)，以便增加粘合力知识表中的设定粘合压力。如果粘合结果显示带材210两侧边的复合率不一样，则修正值为一个负值(例如，根据经验的一个负值)，以便减小粘合力知识表中的设定粘合压力。由此，不断优化的设定粘合压力能够为热轧粘合提供更加适合地粘合压力，提高了生产效率，降低了产品报废率。
根据本申请的技术方案，通过优化的粘合压力知识表以及传动控制单元和厚度控制单元的过程控制，能够根据带材的种类来为滚动粘合确定合适的粘合压力，并且通过采用高精度的压力传感器实现了高精度地压力控制(例如，精度达可以到+/-0.5T)。根据本申请的技术方案，还能够防止反复调整压上油缸的位置，从而提高了生产效率。因此，根据本申请的技术方案，提高了热轧粘合的质量，减少了产品报废率，从而降低了带材的热轧加工成本。
应当理解，上述控制系统及其各控制单元可以由硬件、软件、固件和/或硬件、或者软件和/或固件的任何组合来实现。因此，示例性的控制单元及其功能模块可以由一个或多个模拟或数字电路、逻辑电路、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)和/或现场可编程逻辑器件(FPLD)来实现。
以上已揭示本申请的技术内容及技术特点，然而可以理解，在本申请的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的构思作各种变化和改进，但都属于本申请的保护范围。上述实施方式的描述是例示性的而不是限制性的，本申请的保护范围由权利要求所确定。

Claims (10)

1.一种用于热轧设备的轧制过程控制系统，包括：
粘合压力确定单元，被配置为基于粘合压力知识表确定针对待热轧的带材的设定粘合压力，其中，所述带材包括表面复合层和芯材，所述粘合压力知识表包含在表面复合层和芯材两者与设定粘合压力之间的关系；
压力传感器，被配置为感测热轧设备的工作辊对带材施加的粘合压力；
厚度控制单元，与粘合压力确定单元和压力传感器连接，所述厚度控制单元被配置为从粘合压力确定单元接收所述设定粘合压力以及从压力传感器接收表示感测到的粘合压力的压力信号，厚度控制单元还被配置为控制工作辊增加对带材施加的粘合压力，并且在确定为接收到表示感测到的粘合压力达到所述设定粘合压力的压力信号时，控制所述工作辊停止增加粘合压力，以便热轧设备以所述设定粘合压力对带材执行热轧粘合；以及
传动控制单元，连接在粘合压力确定单元与厚度控制单元之间，
其中，所述厚度控制单元经由所述传动控制单元接收所述设定粘合压力，在所述厚度控制单元首次接收到表示感测到的粘合压力达到所述设定粘合压力的压力信号时，所述厚度控制单元控制所述工作辊停止增加粘合压力，并向所述传动控制单元发送指示进入粘合道次的进入指令，以使得所述带材以设定粘合压力被热轧粘合。
2.根据权利要求1所述的轧制过程控制系统，其中，所述传动控制单元被配置为响应于接收到所述设定粘合压力而控制带材传送到粘合道次的起始位置，并且传动控制单元还被配置为在带材到达起始位置后，向厚度控制单元发送用于指示工作辊开始接触带材的开始接触指令。
3.根据权利要求2所述的轧制过程控制系统，其中，所述厚度控制单元响应于所述开始接触指令而控制所述工作辊开始接触带材。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的轧制过程控制系统，其中，
所述厚度控制单元通过控制所述热轧设备的压上油缸的移动来控制所述工作辊增加对带材施加的粘合压力；并且
在所述厚度控制单元首次接收到表示感测到的粘合压力达到所述设定粘合压力的压力信号时，所述厚度控制单元控制压上油缸停止移动，以使得所述工作辊停止增加粘合压力。
5.根据权利要求1所述的轧制过程控制系统，其中，所述粘合压力确定单元包括制造执行系统（MES），并且所述粘合压力知识表存储在所述制造执行系统中存储中。
6.根据权利要求1所述的轧制过程控制系统，其中，所述带材的表面复合层包括一层，或者包括由相同或不同金属构成的多层。
7.根据权利要求1所述的轧制过程控制系统，其中，所述表面复合层包括硅片，所述芯材包括铸锭。
8.根据权利要求1中任一项所述的轧制过程控制系统，其中，所述轧制过程控制系统被配置为：
基于以下的一项或多项来确定对设定粘合压力值的修正值：经热轧粘合的带材的复合率、表面复合层在粘合道次是否发生跑偏、经热轧粘合的带材是否出现气泡、经热轧粘合的带材是否出现表面复合层脱落；并且
基于所述修正值更新粘合压力知识表。
9.根据权利要求3所述的轧制过程控制系统，其中，所述厚度控制单元还被配置为：
在进入粘合道次时，如果从压力传感器接收到急剧增大之后逐渐下降为零的压力，则判断为出现带材头部上翘现象，并且
在该压力下降为零时继续执行热轧控制，以便上翘部分被传送出工作辊的辊缝之后继续执行热轧控制。
10.一种热轧设备，其中，所述热轧设备包括根据权利要求1-9中任一项所述的轧制过程控制系统。
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