CN112453069B - 分段柔性调控辊型的新型轧机外冷装置及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及冶金轧钢设备板形控制技术领域,尤其涉及分段柔性调控辊型的新型轧机外冷装置及其操作方法,对轧辊局部热凸度进行灵活调控,形成良好的辊缝形状,并对板形仪边部未能识别部分进行补偿,最终改善整体板形的平坦度,轧制出高质量板带。

Description

分段柔性调控辊型的新型轧机外冷装置及其操作方法
技术领域
本发明涉及冶金轧钢设备板形控制技术领域,尤其涉及分段柔性调控辊型的新型轧机外冷装置及其操作方法。
背景技术
板形是衡量带钢质量的重要指标,板形控制是板带轧制过程中的核心技术。稳定的辊缝是实现轧制后板带实现均一板厚的前提,提升板材成品率。随着市场对高质量板带材的迫切需求,良好的板形成为高端板带的基本要求,同时也成为生产厂家的追求目标。为此,相继形成了一系列板形调控技术,例如最常用的轧辊倾斜,液压弯辊法等,这些技术的出现很大程度上改善了板材质量。但在轧机工作过程中,轧辊与板带之间因摩擦生热、支撑辊与上工作辊之间摩擦生热、板带的塑性热变形、高温板带对工作辊进行传热等,这些都会在轧辊内部产生热量使其温度沿轴向分布不均匀,最终沿辊身方向产生不均匀热凸度。热凸度既是一个扰动量,又是一个控制量,属于局部高次偏差。常规控制手段只能对低阶板形缺陷进行有效预防,对于局部热凸度而言不足以将它完全消除。辊型电磁调控技术(RollProfile Electromagnetic Control Technology,以下简称“RPECT”)是近年来提出的一种新型辊型调控技术,该技术借助热力混合驱动实现微尺度辊型调控,其具备实现高阶辊型曲线能力,能够解决高阶板形问题。
上述技术虽应用广泛,但当轧辊内部加入电磁棒进行分段柔性辊凸度调控时,电磁线圈会在轧辊内部产生交变磁场进而产生感生涡流,使轧辊内部产生电流而生热。因此,工作辊内部温度场因上述各种因素耦合后变得尤为复杂,造成轧辊辊身不均匀热变形。在辊型电磁调控过程中,外置外部冷却装置可消除因轧制热产生的有害高阶辊型热凸度,同时也可协助RPECT轧辊构建目标辊型、长时间保持目标辊型,并具有辊型微尺度再调控能力。
此外,针对有时板带边缘未能完全将板形仪传感器完全覆盖,导致其反馈信号出现误差,另一方面由于压下机构向支撑辊两侧施加轧制力,并且轧机开启与停止时会出现较大的轧制力波动,这些因素都会产生边部减薄现象并且不能被板形仪准确识别。
发明内容
本发明目的对轧辊局部热凸度进行灵活调控,形成良好的辊缝形状,并对板形仪边部未能识别部分进行补偿,最终改善整体板形的平坦度,轧制出高质量板带。
为实现上述技术问题,本发明提供如下技术方案:
分段柔性调控辊型的新型轧机外冷装置,包括:弯式支撑辊喷射梁(1)、常开式喷射阀(2)、边部减薄喷射阀(3)、支撑辊(4)、上工作辊(5)、可控喷射阀(6)、弯式电磁调控轧辊喷射梁(7)、电磁调控轧辊(8)、电磁感应线圈(9)、电磁棒(10)、隔热装置(11)、外部控制仪(12)、变频电源(13);所述弯式电磁调控轧辊喷射梁(7)与弯式支撑辊喷射梁(1)非对称式安装在电磁调控轧辊(8)与支撑辊(4)表面,所述电磁调控轧辊喷射梁(7)通过控制电缆与外部控制仪(12)相连接,所述电磁调控轧辊喷射梁(7)安装至少三排可控喷射阀(6),弯式支撑辊喷射梁(1)安装至少三排常开式喷射阀(2)和边部减薄喷射阀(3),边部减薄喷射阀(3)对称安装于弯式支撑辊喷射梁(1)两侧至少各五列,所述电磁调控轧辊(8)带有中心通孔,通孔内设置若干个圆柱状电磁棒(10),所述圆柱状电磁棒(10)棒体开设圆槽,圆槽内缠绕电磁感应线圈(9),电磁棒(10)中间设置隔热装置(11),所述电磁感应线圈(9)电连接外部变频电源(13),所述上工作辊(5)与电磁调控轧辊(8)中间设置板带,所述支撑辊(4)对称设置于上工作辊(5)表面。
进一步的,所述弯式电磁调控轧辊冷却梁(7)上的可控喷射阀(6)上安装的喷嘴垂直于电磁调控轧辊(8)表面。
进一步的,所述弯式支撑辊喷射梁(1)上喷嘴垂直于支撑辊(4)表面,且均为常开式喷射阀上安装的喷嘴,所述弯式支撑辊喷射梁(1)两侧至少设置五列边部减薄喷射阀(3)上安装的喷嘴。
进一步的,所述弯式支撑辊喷射梁(1)和弯式电磁调控轧辊喷射梁(7)上每排至少设置30个喷嘴,各喷嘴间距为10mm。
进一步的,所述可控喷射阀(6)每排至少安装30个喷嘴,各喷嘴间距为10mm。
进一步的,所述可控喷射阀(6)由单电控直动式电磁阀、喷射阀主体、喷嘴组成。
分段柔性调控辊型的新型轧机外冷装置操作方法,包括以下步骤:
S1,将电磁感应线圈(9)接通交流电,为电磁调控轧辊(8)内置热力混合驱动源不断提供能量,此时,轧制开启外置冷却装置开始工作;
S2,轧制时,支撑辊(4)冷却排上的弯式支撑辊喷射梁(1)中的喷射阀一直处于开启状态,其两侧边部减薄区的喷嘴喷射出较中间区域粘度更低速度更快的冷却液;
S3,轧制过程中若板带出现高阶板形缺陷,板形仪识别后将信号发送至外部控制仪(12),外部控制仪(12)根据所接收的板形信号进行弯式支撑辊喷射梁(1) 和弯式电磁调控轧辊喷射梁(7)中喷嘴的喷射强度以及喷射区域的设定,以此对辊型进行实时监控并通过弯式支撑辊喷射梁(1) 和弯式电磁调控轧辊喷射梁(7)进行控制;
S4.1,对于喷射强度,若板带于调控区出现局部高阶辊凸度,外部控制仪(12)接收板形仪发出的信号后,根据该热凸度胀形量大小设定喷射强度,以最快速度消除辊凸度;
S4.2,对于覆盖区域,若板带于调控区出现的热凸度宽度范围,涉及其两边调控域,外部控制仪(12)接收信号后,控制弯式支撑辊喷射梁(1) 和弯式电磁调控轧辊喷射梁(7)调控区域喷嘴,对该热凸度进行完全覆盖喷射;
S5,在热凸度逐渐消除的过程中,板形仪反馈信号实时进行更新,进而使外部控制仪(12)实时改变弯式支撑辊喷射梁(1) 和弯式电磁调控轧辊喷射梁(7)喷射强度及喷射区域,同时,电磁调控轧辊(8)也进行辊型微尺度在调控,保证辊型趋于稳定;
S6,外置冷却系统以板形仪实时反馈信号为标准,当电磁调控辊(8)达到目标辊型时,该调控区立即停止喷射,根据所接收的板形信号对辊型继续进行实时监控;
S7,在消除因轧制热产生的有害高阶辊型热凸度后,外部冷却装置继续进行工作以协助电磁调控轧辊构建目标辊型,并长时间保持。
与现有技术相比本发明提供的及分段柔性调控辊型的新型轧机外冷装置及其操作方法有益效果如下:
1、本发明提供分段柔性调控辊型的新型轧机外冷装置及其操作方法,相比于“一种分段柔性辊凸度调控轧辊”,在新型轧机支撑辊以及电磁调控轧辊表面外非对称式安装两个弯式喷射梁,使各喷射排垂直于轧辊外表面喷射,局部换热效果明显提升。
2、本发明提供分段柔性调控辊型的新型轧机外冷装置及其操作方法,相对于常规冷却梁,针对板形仪不能准确识别板带边部板形情况,该弯式支撑辊冷却梁在板带边缘装有边部减薄喷嘴,有效的解决了轧制时出现的边部减薄现象。
3、本发明提供分段柔性调控辊型的新型轧机外冷装置及其操作方法,由于局部高阶辊型缺陷具有位置不确定性,对于电磁调控轧辊喷射梁,其上均匀分布30个冷却区域,与板形仪检测通道一一对应,待检测出高阶板形缺陷后,相应区域冷却喷嘴喷射出冷却液,实现局部辊型精细调控,很大程度上提高了调控精度和效率。
4、本发明提供分段柔性调控辊型的新型轧机外冷装置及其操作方法,相对于常规喷射梁,电磁调控轧辊喷射梁通过控制电缆与外部控制仪连接,外部控制仪会根据辊凸度大小推理出相应喷射强度,消除辊凸度的过程中,板形仪反馈的信号也会根据板形实时更新,即外部控制仪也会实时更新喷射强度,进而维持轧制稳定性和电磁调控辊的圆柱度。
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作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅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的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的等轴侧视示意图;
图2 是本发明的工作原理示意图;
图3是本发明图1中的A部放大示意图;
图4是本发明图1中电磁调控轧辊剖面B部示意图。
附图标号:1-弯式支撑辊喷射梁;2-常开式喷射阀;3-边部减薄喷射阀;4-支撑辊;5-上工作辊;6-可控喷射阀;7-弯式电磁调控轧辊喷射梁;8-电磁调控轧辊;9-电磁感应线圈;10-电磁棒;11-隔热装置;12-外部控制仪;13-变频电源。
具体实施方式
下面将通过具体实施方式对本发明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。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作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。
如图1-4所示,所述分段柔性调控辊型的新型轧机外冷装置,包括:弯式支撑辊喷射梁(1)、常开式喷射阀(2)、边部减薄喷射阀(3)、支撑辊(4)、上工作辊(5)、可控喷射阀(6)、弯式电磁调控轧辊喷射梁(7)、电磁调控轧辊(8)、电磁感应线圈(9)、电磁棒(10)、隔热装置(11)、外部控制仪(12)、变频电源(13);所述弯式电磁调控轧辊喷射梁(7)与弯式支撑辊喷射梁(1)非对称式安装在电磁调控轧辊(8)与支撑辊(4)表面,所述电磁调控轧辊喷射梁(7)通过控制电缆与外部控制仪(12)相连接,所述电磁调控轧辊喷射梁(7)安装至少三排可控喷射阀(6),弯式支撑辊喷射梁(1)安装至少三排常开式喷射阀(2)和边部减薄喷射阀(3),边部减薄喷射阀(3)对称安装于弯式支撑辊喷射梁(1)两侧至少各五列,所述电磁调控轧辊(8)带有中心通孔,通孔内设置若干个圆柱状电磁棒(10),所述圆柱状电磁棒(10)棒体开设圆槽,圆槽内缠绕电磁感应线圈(9),电磁棒(10)中间设置隔热装置(11),所述电磁感应线圈(9)电连接外部变频电源(13),所述上工作辊(5)与电磁调控轧辊(8)中间设置板带;所述支撑辊(4)对称设置于上工作辊(5)表面。
优选的,所述弯式电磁调控轧辊冷却梁(7)上的可控喷射阀(6)上安装的喷嘴垂直于电磁调控轧辊(8)表面;将每列三个喷嘴分成一个调控区域,从左至右共30个调控区Xi,i=1,2,....,30,板形仪划分区域与其一一对应。轧制时根据热凸度大小开启相邻调控区域喷嘴数。该喷射梁通过控制电缆与外部控制仪相连接,进行喷嘴喷射强度及阀芯开启的控制。
优选的,所述弯式支撑辊喷射梁(1)上喷嘴垂直于支撑辊(4)表面,且均为常开式喷射阀上安装的喷嘴,所述弯式支撑辊喷射梁(1)两侧至少设置五列边部减薄喷射阀(3)上安装的喷嘴;当轧机工作时,所有阀门一直保持开启状态;所述弯式支撑辊喷射梁(1)两侧至少设置五列边部减薄喷射阀(3)上安装的喷嘴;在板带轧制时,喷射的冷却液照比中间20列粘度更低,喷射速度更快,可有效降低边部减薄现象,并且保持上工作辊与支撑辊之间的基本润滑。
优选的,所述弯式支撑辊喷射梁(1)和弯式电磁调控轧辊喷射梁(7)上每排至少设置30个喷嘴,各喷嘴间距为10mm。
优选的,所述可控喷射阀(6)每排至少安装30个喷嘴,各喷嘴间距为10mm。
优选的,所述可控喷射阀(6)由单电控直动式电磁阀、喷射阀主体、喷嘴组成。
分段柔性调控辊型的新型轧机外冷装置操作方法,包括以下步骤:
S1,将电磁感应线圈(9)接通交流电,为电磁调控轧辊(8)内置热力混合驱动源不断提供能量,此时,轧制开启外置冷却装置开始工作;
S2,轧制时,支撑辊(4)冷却排上的弯式支撑辊喷射梁(1)中的喷射阀一直处于开启状态,其两侧边部减薄区的喷嘴喷射出较中间区域粘度更低速度更快的冷却液;轧制时,支撑辊(4)冷却排上的弯式支撑辊喷射梁(1)中的喷射阀一直处于开启状态,其两侧边部减薄区喷嘴X1-X5,X26-X30喷射出较中间区域粘度更低速度更快的冷却液。
S3,轧制过程中若板带出现高阶板形缺陷,板形仪识别后将信号发送至外部控制仪(12),外部控制仪(12)根据所接收的板形信号进行弯式支撑辊喷射梁(1) 和弯式电磁调控轧辊喷射梁(7)中喷嘴的喷射强度以及喷射区域的设定,以此对辊型进行实时监控并通过弯式支撑辊喷射梁(1) 和弯式电磁调控轧辊喷射梁(7)进行控制;
S4.1,对于喷射强度,若板带于调控区出现局部高阶辊凸度,外部控制仪(12)接收板形仪发出的信号后,根据该热凸度胀形量大小设定喷射强度,以最快速度消除辊凸度;
S4.2,对于覆盖区域,若板带于调控区出现的热凸度宽度范围,涉及其两边调控域,外部控制仪(12)接收信号后,控制弯式支撑辊喷射梁(1) 和弯式电磁调控轧辊喷射梁(7)调控区域喷嘴,对该热凸度进行完全覆盖喷射;对于覆盖区域,若板带于第Xi调控区出现的热凸度宽度范围△X涉及其两边调控域,外部控制仪接收信号后,控制喷射梁打开第Xi-1,Xi,Xi+1调控区域喷嘴,对该热凸度进行完全覆盖喷射。
S5,在热凸度逐渐消除的过程中,板形仪反馈信号实时进行更新,进而使外部控制仪(12)实时改变弯式支撑辊喷射梁(1) 和弯式电磁调控轧辊喷射梁(7)喷射强度及喷射区域,同时,电磁调控轧辊(8)也进行辊型微尺度在调控,保证辊型趋于稳定;
S6,外置冷却系统以板形仪实时反馈信号为标准,当电磁调控辊(8)达到目标辊型时,该调控区立即停止喷射,根据所接收的板形信号对辊型继续进行实时监控;
S7,在消除因轧制热产生的有害高阶辊型热凸度后,外部冷却装置继续进行工作以协助电磁调控轧辊构建目标辊型,并长时间保持。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.分段柔性调控辊型的新型轧机外冷装置,其特征在于,包括弯式支撑辊喷射梁(1)、常开式喷射阀(2)、边部减薄喷射阀(3)、支撑辊(4)、上工作辊(5)、可控喷射阀(6)、弯式电磁调控轧辊喷射梁(7)、电磁调控轧辊(8)、电磁感应线圈(9)、电磁棒(10)、隔热装置(11)、外部控制仪(12)、变频电源(13);所述弯式电磁调控轧辊喷射梁(7)与弯式支撑辊喷射梁(1)非对称式安装在电磁调控轧辊(8)与支撑辊(4)表面,所述弯式电磁调控轧辊喷射梁(7)通过控制电缆与外部控制仪(12)相连接,所述弯式电磁调控轧辊喷射梁(7)安装至少三排可控喷射阀(6),弯式支撑辊喷射梁(1)安装至少三排常开式喷射阀(2)和边部减薄喷射阀(3),边部减薄喷射阀(3)对称安装于弯式支撑辊喷射梁(1)两侧至少各五列,所述电磁调控轧辊(8)带有中心通孔,通孔内设置若干个圆柱状电磁棒(10),所述圆柱状电磁棒(10)棒体开设圆槽,圆槽内缠绕电磁感应线圈(9),电磁棒(10)中间设置隔热装置(11),所述电磁感应线圈(9)电连接外部变频电源(13),所述上工作辊(5)与电磁调控轧辊(8)中间设置板带;所述支撑辊(4)对称设置于上工作辊(5)表面。
2.根据权利要求1所述分段柔性调控辊型的新型轧机外冷装置,其特征在于:弯式电磁调控轧辊喷射梁(7)上的可控喷射阀(6)上安装的喷嘴垂直于电磁调控轧辊(8)表面。
3.根据权利要求1所述分段柔性调控辊型的新型轧机外冷装置,其特征在于:所述弯式支撑辊喷射梁(1)上喷嘴垂直于支撑辊(4)表面,且均为常开式喷射阀上安装的喷嘴,所述弯式支撑辊喷射梁(1)两侧至少设置五列边部减薄喷射阀(3)上安装的喷嘴。
4.根据权利要求1所述分段柔性调控辊型的新型轧机外冷装置,其特征在于:所述弯式支撑辊喷射梁(1)和弯式电磁调控轧辊喷射梁(7)上每排至少设置10-30个喷嘴,各喷嘴间距为5-10mm。
5.根据权利要求1所述分段柔性调控辊型的新型轧机外冷装置,其特征在于:所述可控喷射阀(6)每排至少安装10-30个喷嘴,各喷嘴间距为5-10mm。
6.根据权利要求1所述分段柔性调控辊型的新型轧机外冷装置,其特征在于:所述可控喷射阀(6)由单电控直动式电磁阀、喷射阀主体、喷嘴组成。
7.分段柔性调控辊型的新型轧机外冷装置的操作方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,将电磁感应线圈(9)接通交流电,为电磁调控轧辊(8)内置热力混合驱动源不断提供能量,此时,轧制开启外置冷却装置开始工作;
S2,轧制时,支撑辊(4)冷却排上的弯式支撑辊喷射梁(1)中的喷射阀一直处于开启状态,其两侧边部减薄区的喷嘴喷射出较中间区域粘度更低速度更快的冷却液;
S3,轧制过程中若板带出现高阶板形缺陷,板形仪识别后将信号发送至外部控制仪(12),外部控制仪(12)根据所接收的板形信号进行弯式支撑辊喷射梁(1)和弯式电磁调控轧辊喷射梁(7)中喷嘴的喷射强度以及喷射区域的设定,以此对辊型进行实时监控并通过弯式支撑辊喷射梁(1)和弯式电磁调控轧辊喷射梁(7)进行控制;
S4.1,对于喷射强度,若板带于调控区出现局部高阶辊凸度,外部控制仪(12)接收板形仪发出的信号后,根据该辊凸度胀形量大小设定喷射强度,以最快速度消除辊凸度;
S4.2,对于覆盖区域,若板带于调控区出现的局部辊凸度宽度范围,涉及其两边调控域,外部控制仪(12)接收信号后,控制弯式支撑辊喷射梁(1)和弯式电磁调控轧辊喷射梁(7)调控区域喷嘴,对该辊凸度进行完全覆盖喷射;
S5,在局部辊凸度逐渐消除的过程中,板形仪反馈信号实时进行更新,进而使外部控制仪(12)实时改变弯式支撑辊喷射梁(1)和弯式电磁调控轧辊喷射梁(7)喷射强度及喷射区域,同时,电磁调控轧辊(8)也进行辊型微尺度在调控,保证辊型趋于稳定;
S6,外置冷却系统以板形仪实时反馈信号为标准,当电磁调控轧辊(8)达到目标辊型时,该调控区立即停止喷射,根据所接收的板形信号对辊型继续进行实时监控;
S7,在消除因轧制热产生的有害高阶辊凸度后,外部冷却装置继续进行工作以协助电磁调控轧辊(8)构建目标辊型,并长时间保持。
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