CN113245371A - 一种改善冷轧板带边降的电磁调控轧辊 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改善冷轧板带边降的电磁调控轧辊，轧辊端部对称设有柱状凹槽，凹槽内安装有组合式环状电磁棒，其由一个带凸台电磁棒组元和一个带凹槽电磁棒组元组成；两个电磁棒组元的配合侧沿周向均匀设有位置相匹配的n层孔，孔中设有辅助感应棒，组合式环状电磁棒感应加热区径向设有温度传感器，可实时检测组合式电磁棒温度，并将检测的温度值传递至外部温度监控系统；电磁感应线圈通过导电线路连接至导电滑环，再经由导电滑环连接至变频电源实现电路供电；固定轴与轧辊进行螺纹连接，方便对组合式环状电磁棒进行轴向调整，实现轧辊边部辊形轴向、径向实时调控。本发明是具有边部调控能力强、灵活性强，调控速度快的冷轧板带边降电磁调控轧辊。

Description

一种改善冷轧板带边降的电磁调控轧辊

技术领域

本发明涉及冶金工业轧钢设备技术领域，尤其涉及一种改善冷轧板带边降的电磁调控轧辊。

背景技术

板带材产品占我国钢铁产品较大份额，是钢铁行业的重要产品之一。板形板厚是衡量板带产品质量的关键性指标。当前板带轧机的控制目标主要是通过控制辊缝开口度的横向分布来控制板带质量。但由于轧机结构特性，轧机的压下往往需要在轧辊两端施加压下力，迫使辊缝整体减小，而为了进一步实现板带质量控制目标，需要在轧辊端部另施加弯辊力、窜辊力等一系列外部载荷，迫使辊缝形状转变为目标辊缝形状。而在这样的调控过程中，辊端承受了较大的载荷作用，继而易于在辊缝端部位置产生边部开口度骤降，即板带的边部减薄现象。边部减薄的成因主要包括：轧制载荷的横向非均匀分布导致的边部严重压扁；边部金属横向流动；压下过程中支撑辊对工作辊作用力而形成的有害弯矩。基于上述问题分析，钢铁制造业相继提出了T-WRS技术、轧辊冷却技术、轧辊交叉轧制技术、EVC技术等。T-WRS技术是利用工作辊交叉产生的轴向力来减小工作辊横移的轴向阻力，有利于FGC过程中设备的调整，保证边部减薄的控制效果。轧辊冷却技术是通过在轧辊长度方向进行分段冷却，改变各段冷却液的流量和温度从而改变轧辊的热凸度，达到调节辊形、控制板形的目的。轧辊交叉轧制技术，即PC技术，是令上下工作辊和支撑辊各为整体成对相交叉，即上下工作辊交叉，而各工作辊与各自的支撑辊的轴心线相互平行，用交叉角的大小控制板形和板凸度。EVC技术在现有工作辊边部磨削边降控制辊型，以原始辊型来改变辊缝形状，继而控制板带边降。

但是上述技术各自存在不同的问题：在T-WRS技术中，中浪的产生使得带钢边部拉应力在张力作用的基础上进一步增大，若仍以边降控制为目标，则需要对原料带钢的边部质量提出较高要求。如果原料边部存在边裂、夹杂等缺陷，则轧制过程中很容易发生断带事故。另外，由于轴向力的存在，长期轧制时，机架与轴承座将出现过大间隙而对轴承造成不良影响。轧辊冷却技术由于液体流动的复杂性，其冷却精准度较差，不利于轧辊冷却均匀性控制，而且其还要配备一套冷却循环闭环控制系统，进一步增加了轧机的制造成本。PC轧机技术机械构造较复杂，制造和改造费用也较高；同时，由于工作辊不横移，不能有效地避免磨损造成的局部高点。此外，我国尚未形成系统的PC轧机设计研发体系，该技术仍存在国际技术封锁。EVC技术从根源上改变了边降问题，但由于边降辊型设计过程较为复杂，且辊型一经加工就难以变化，在适应多规格带钢不同边降控制需求方面仍有欠缺。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种改善冷轧板带边降的电磁调控轧辊，具有辊缝边部开口度控制功能以及可灵活微尺度调节轧辊边降等特点。

本发明采用的技术方案如下：

本发明所提出的一种改善冷轧板带边降的电磁调控轧辊，包括电磁边降控制轧辊主体、固定轴、组合式环状电磁棒、温度传感器、电磁感应线圈、输入导线和输出导线；所述电磁边降控制轧辊主体的左右两端设置有相互对称的柱状凹槽；所述固定轴分别固定连接在两端柱状凹槽的轴心处；所述组合式环状电磁棒分别穿过固定轴设置在两端的柱状凹槽内部；所述温度传感器分别设置在组合式环状电磁棒的感应加热区；所述电磁感应线圈绕线于组合式环状电磁棒中部；所述电磁感应线圈通过输出导线连接至导电滑环，并经由导电滑环通过输入导线连接至变频电源。

进一步的，所述组合式环状电磁棒包括第一电磁棒组元、第二电磁棒组元和辅助感应棒；所述第一电磁棒组元内表面轴心外侧设置有凸台；所述第二电磁棒组元内表面轴心外侧设置有凹槽；所述凸台和凹槽的直径对应，用于配合装配；所述第一电磁棒组元和第二电磁棒组元的配合侧沿周向均匀设置有n层连接孔，且连接孔的位置相匹配；所述辅助感应棒分别连接在第一电磁棒组元和第二电磁棒组元配合侧对应的连接孔之间，且其直径与连接孔对应。

进一步的，所述组合式环状电磁棒与固定轴热装，并保持过盈装配。

进一步的，所述组合式环状电磁棒外表面涂有隔热材料。

进一步的，所述电磁感应线圈的绕线方式为优先缠绕凸台周边区域，而后沿周向逐层向外缠绕，当缠绕受辅助感应棒空间位置阻碍时，绕过辅助感应棒并继续周向逐层绕线，直至绕满组合式电磁棒的感应加热区空间为止。

进一步的，所述固定轴内端与电磁边降控制轧辊主体螺纹连接。

进一步的，所述电磁边降控制轧辊主体、组合式环状电磁棒和固定轴均采用采用锻钢或铸钢材料。

进一步的，所述柱状凹槽的外端与固定轴之间安装有轴托。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明相比于T-WRS技术，通过改变辊缝的边部开口度大小，从根源上解决了边降问题，此方式下轧辊不需要承受过多的载荷，进而提高了轧辊和轧辊轴承的寿命；

2、本发明相比于轧辊冷却技术，对轧辊边部辊形控制更加精准，可以根据温度传感器反馈的电信号对轧辊边部变形量进行实时调整，且轧机的制造成本相对较低；

3、本发明相比于PC轧机技术，机械构造相对简单，制造费用较低，控制不需要考虑三维；因为常规的轧制中，认为轧辊是没有交叉的，但是PC轧机考虑了交叉，那么它的辊缝控制难度也就更高。而本发明直接控制辊缝形状，不需要轧辊交叉控制，因此更加简单；

4、本发明相比于EVC技术，轧辊辊形灵活可控，一个轧辊可以对应多个曲线，适应多规格带钢不同边降控制需求；

5、本发明采用的电磁棒结构，具有辅助加热形式，能够使电磁棒受热更加均匀；

6、本发明采用组合式环状电磁棒的结构，实现边部辊形调控，具有相比现有技术更便捷、更准确的调控量，可以根据轧辊曲线的变化进行轴向和径向的实时调整，灵活性更强；

7、本发明采用组合式结构，在不影响轧轧辊中部强度的条件下，轧辊边部辊缝得到了极大优化。

附图说明

图1是本发明主视剖面结构示意图；

图2是图1中组合式环状电磁棒的结构示意图；

图3是图2中组合式环状电磁棒的带凸台电磁棒组元结构示意图；

图4是图2中组合式环状电磁棒的带凹槽电磁棒组元结构示意图；

图5是组合式环状电磁棒上电磁感应线圈的绕线方式剖面结构示意图；

图6是对组合式环状电磁棒施加适当电压时所产生的辊形曲线示意图。

其中，附图标记：1-固定轴；2-温度传感器；3-电磁边降控制轧辊主体；31-柱状凹槽；4-组合式环状电磁棒；41-第一电磁棒组元；42-第二电磁棒组元；43-辅助感应棒；44-凸台；45-凹槽；46-连接孔；5-输入导线；6-输出导线；7-轴托；8-电磁感应线圈。

具体实施方式

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

需要说明的是，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为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，而不是指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。

参见附图1至5，给出了本发明所提出的一种改善冷轧板带边降的电磁调控轧辊的一个实施例的具体结构。所述轧辊包括固定轴1、温度传感器2、电磁边降控制轧辊主体3、组合式环状电磁棒4、电磁感应线圈8、输入导线5、输出导线6和轴托7；所述电磁边降控制轧辊主体3为实心轧辊，且其左右两端设置有相互对称的柱状凹槽31；所述固定轴1分别固定连接在两端柱状凹槽31的轴心处，且所述柱状凹槽31的外端与固定轴1之间安装有轴托7；本实施例中，所述固定轴1的内端分别与电磁边降控制轧辊主体3螺纹连接，可便于对组合式环状电磁棒4进行轴向调整，实现轧辊边部辊形轴向、径向实时调控；所述组合式环状电磁棒4分别穿过固定轴1设置在两端的柱状凹槽31内部；所述温度传感器2分别设置在组合式环状电磁棒4的感应加热区，可实时检测组合式环状电磁棒4的温度，并将检测的温度值传递至外部温度监控系统；所述电磁感应线圈8绕线于组合式环状电磁棒4的中部；所述电磁感应线圈8可通过输出导线6连接至外部导电滑环，并经外部由导电滑环通过输入导线5连接至外部变频电源，实现电路供电，变频电源可根据实时反馈的组合式环状电磁棒4温度信号，综合控制电磁感应线圈的供断电，用于组合式环状电磁棒4的控制。

所述组合式环状电磁棒4包括第一电磁棒组元41、第二电磁棒组元42和辅助感应棒43；所述第一电磁棒组元41内表面轴心外侧设置有凸台44；所述第二电磁棒组元42内表面轴心外侧设置有凹槽45；所述第一电磁棒组元41和第二电磁棒组元42具有相同的内径尺寸和外径尺寸，且其轴心处均设置有与固定轴1对应的轴心通孔，所述组合式环状电磁棒4与固定轴1热装，并保持过盈装配；所述凸台44和凹槽45的直径对应，用于配合装配；所述第一电磁棒组元41和第二电磁棒组元42的配合侧沿周向均匀设置有n层连接孔46，所述连接孔46的层数可根据实际情况调整，本实施例中，所述连接孔46的层数为两层，且第一电磁棒组元41和第二电磁棒组元42上的连接孔46的位置相互匹配；所述辅助感应棒43分别连接在第一电磁棒组元41和第二电磁棒组元42配合侧对应的连接孔46之间，且其直径与连接孔46对应。所述辅助感应棒43可连接两个电磁棒组元，用于在调控过程中电磁棒辅助感应加热，实现电磁棒快速均温、提升电磁调控效率。

所述组合式环状电磁棒4的外环面和两端面镀有隔热材料，可降低组合式环状电磁棒4与轧辊之间的换热系数，减少电磁棒向电磁边降控制轧辊主体3的传热量，防止热量影响下的电磁边降控制轧辊主体3变形。

所述电磁感应线圈8采用云母高温线制成，可灵活地绕线于凸台44与辅助感应棒43之间；所述电磁感应线圈8的绕线方式为优先缠绕凸台44周边区域，而后沿周向逐层向外缠绕，当缠绕受辅助感应棒43空间位置阻碍时，绕过辅助感应棒43并继续周向逐层绕线，直至绕满组合式环状电磁棒4的感应加热区空间为止。

所述电磁边降控制轧辊主体3、组合式环状电磁棒4和固定轴1均采用采用锻钢或铸钢材料。

本发明以电磁学、传热学、力学为基础，以电磁感应加热技术、金属热膨胀原理为依据，通过变频电源对组合式环状电磁棒4上绕入的导线供电，电路通电后使组合式环状电磁棒4内的线圈产生磁场，利用电磁感应现象对组合式环状电磁棒4进行加热。所述组合式环状电磁棒4受热膨胀产生变形，对与之接触的轧辊可产生弹性变形，进而实现对板带边部的在线调控。所述温度传感器可以实时检测组合式环状电磁棒4的温度，并将温度信号转换成电信号，通过导线输出到温度控制模块，温度控制模块根据实时反馈的组合式环状电磁棒4的温度信号，综合控制电磁感应线圈8的供断电，从而调控轧辊边部辊形。

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 (8)

1.一种改善冷轧板带边降的电磁调控轧辊，其特征在于：所述轧辊包括电磁边降控制轧辊主体、固定轴、组合式环状电磁棒、温度传感器、电磁感应线圈、输入导线和输出导线；所述电磁边降控制轧辊主体的左右两端设置有相互对称的柱状凹槽；所述固定轴分别固定连接在两端柱状凹槽的轴心处；所述组合式环状电磁棒分别穿过固定轴设置在两端的柱状凹槽内部；所述温度传感器分别设置在组合式环状电磁棒的感应加热区；所述电磁感应线圈绕线于组合式环状电磁棒中部；所述电磁感应线圈通过输出导线连接至导电滑环，并经由导电滑环通过输入导线连接至变频电源。

2.根据权利要求1所述的一种改善冷轧板带边降的电磁调控轧辊，其特征在于：所述组合式环状电磁棒包括第一电磁棒组元、第二电磁棒组元和辅助感应棒；所述第一电磁棒组元内表面轴心外侧设置有凸台；所述第二电磁棒组元内表面轴心外侧设置有凹槽；所述凸台和凹槽的直径对应，用于配合装配；所述第一电磁棒组元和第二电磁棒组元的配合侧沿周向均匀设置有n层连接孔，且连接孔的位置相匹配；所述辅助感应棒分别连接在第一电磁棒组元和第二电磁棒组元配合侧对应的连接孔之间，且其直径与连接孔对应。

3.根据权利要求1或2所述的一种改善冷轧板带边降的电磁调控轧辊，其特征在于：所述组合式环状电磁棒与固定轴热装，并保持过盈装配。

4.根据权利要求1或2所述的一种改善冷轧板带边降的电磁调控轧辊，其特征在于：所述组合式环状电磁棒外表面涂有隔热材料。

5.根据权利要求2所述的一种改善冷轧板带边降的电磁调控轧辊，其特征在于：所述电磁感应线圈的绕线方式为优先缠绕凸台周边区域，而后沿周向逐层向外缠绕，当缠绕受辅助感应棒空间位置阻碍时，绕过辅助感应棒并继续周向逐层绕线，直至绕满组合式电磁棒的感应加热区空间为止。

6.根据权利要求1所述的一种改善冷轧板带边降的电磁调控轧辊，其特征在于：所述固定轴内端与电磁边降控制轧辊主体螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的一种改善冷轧板带边降的电磁调控轧辊，其特征在于：所述电磁边降控制轧辊主体、组合式环状电磁棒和固定轴均采用采用锻钢或铸钢材料。

8.根据权利要求1所述的一种改善冷轧板带边降的电磁调控轧辊，其特征在于：所述柱状凹槽的外端与固定轴之间安装有轴托。

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