CN113976637A - 一种板带轧机多段热力调控支撑装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种板带轧机多段热力调控支撑装置及其控制方法，所述装置包括支撑套、区段调控电磁棒、电磁棒棒芯温度传感器、电磁棒棒周温度传感器、感应加热云母线、多路变频感应电源和区段联合控制系统。所述的支撑套的内孔为通孔，可用于安装区段调控电磁棒并向下级轧辊传递热力胀形量；所述区段调控电磁棒轴向均布在支撑套内；所述区段调控电磁棒表面设有若干轴向通孔用于安装感应加热云母线；所述区段调控电磁棒中心通孔内布置电磁棒棒芯温度传感器；电磁棒棒周温度传感器安装在电磁棒与支撑套之间。本发明可在电磁感应加热作用下，通过内置电磁棒，在支撑套内形成多区段胀形，并经由支撑套将胀形力传递至下级轧辊来改变下级轧辊的局部受载情况，进而调节承载辊缝形状。
Description
技术领域
本发明涉及板带轧机调控技术领域，尤其涉及一种板带轧机多段热力调控支撑装置及其控制方法。
背景技术
板形板厚作为板带产品的重要衡量指标，良好的板形板厚也是板带轧机所搭载板形调控技术的主要调控目标。板形调控的实质在于通过外载或内部载荷来改变承载辊缝形状，实现轧制区横向上的开口度均一化，进而配合前后张力实现板带横向上各条区的均匀延伸。但实际轧制中，受轧制力施加位置影响，轧辊必然出现挠曲、压扁、偏转等变化，进而造成辊缝难以实现理想状态下的控制效果。为此，需向板带轧机施加多种板形调控手段，以改变辊间接触压力、轧辊挠曲、轧辊偏转等参数的形式，将实际产生横向开口度差异的辊缝调整为理想辊缝，最终实现板带各条区的等长延伸，即实现良好板形板厚。
目前，板形调控技术可包括，液压弯辊技术、窜辊技术、轧辊交叉技术、CVC系列技术、DSR系列技术、VC系列技术等。液压弯辊技术以外载液压力改变板带轧机工作辊、中间辊、支撑辊的挠曲，进一步改变辊间接触压力，最终改善辊缝形状。窜辊技术和轧辊交叉技术是改变中间辊、支撑辊的横向位置或交叉角度，实现辊间接触压力分布的调整，最终改善辊缝形状。CVC系列技术是通过设计具有一定辊缝调控能力的磨削辊形，通过轧辊横移来改变辊间接触应力状态进而调节辊缝。上述技术主要是通过外部载荷，以辊间接触压力为媒介，进而调节承载辊缝。但由于板形问题或板厚问题的发生区域在轧制过程中存在随机性，上述技术的调控受限于凸度调控域、二次凸度/四次凸度调控能力，难以实现问题区域的精准调控。DSR系列技术、VC系列技术通过支撑辊内部布置液压缸或液压腔，施加液压油来改善轧辊局部受力，并间接作用于中间辊、工作辊来调节辊间接触压力，最终调整辊缝形状。此类技术虽具有较强的区域调控能力，但受限于液压缸或液压腔的密封性影响，难以适应重载高速的轧制情况。为此，亟需研发一种具有灵活区段调控能力、承载能力高及力能调控效果强的板带轧机调控方案。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种板带轧机多段热力调控支撑装置及其控制方法，可在电磁感应加热的作用下，通过内置电磁棒，在支撑套内形成多区段胀形，并经由支撑套将胀形力传递至下级轧辊来改变下级轧辊的局部受载情况，进而调节承载辊缝形状。
本发明采用的技术方案如下：
本发明所提出的一种板带轧机多段热力调控支撑装置，包括支撑套、区段调控电磁棒、电磁棒棒芯温度传感器、电磁棒棒周温度传感器、感应加热云母线、多路变频感应电源和区段联合控制系统；所述支撑套为空心筒状结构薄套；所述区段调控电磁棒轴向均布在支撑套内部，且所述区段调控电磁棒设置有中心通孔，用于布置电磁棒棒芯温度传感器，各所述区段调控电磁棒棒芯的上下两侧均设置有电磁棒棒芯温度传感器；所述区段调控电磁棒的中心通孔至外圆周之间均匀设置有若干轴向通孔，各轴向通孔内部安装感应加热云母线；所述电磁棒棒周温度传感器分别设置在各区段调控电磁棒圆周外侧和支撑套的内壁之间；各所述区段调控电磁棒及其电磁棒棒芯温度传感器、电磁棒棒周温度传感器和感应加热云母线分别通过导线连接至多路变频感应电源，并分别经由区段联合控制系统进行分路、分级控制。
进一步的，各所述区段调控电磁棒之间设置有棒间绝缘绝热环。
进一步的，所述棒间绝缘绝热环的圆周外侧与支撑套的内壁之间均设置有棒间定距环。
进一步的，所述区段调控电磁棒的数量为n，且n为奇数；n组区段调控电磁棒中，第(n+1)/2组区段调控电磁棒轴向安装于支撑套的中心位置，其余(n-1)组区段调控电磁棒以(n+1)/2组区域调控电磁棒为对称中心，在其两侧分别均匀布置。
进一步的，所述支撑套为空心薄套金属结构，且与区段调控电磁棒的材料均为锻钢或铸铁，且所述支撑套的长度大于区段调控电磁棒的长度。
一种板带轧机多段热力调控支撑装置的控制方法，包括以下步骤：
步骤1：根据支撑套内安装的n组区段调控电磁棒，将板带轧机多段热力调控支撑装置的调控区划分为n个；
步骤2：设定区段调控电磁棒内孔极限温度TX1和外圈极限温度TW1；
步骤3：轧制过程中，通过外部板形仪反馈信号进行板形模式识别；对板形调控目标区域的位置进行定位，匹配值板带轧机多段热力调控支撑装置的调控区k(1<k<n)，并计算调控量Δyk；
步骤4：启动k段对应的区段调控电磁棒，并在区段联合控制系统中匹配调控量Δyk的电源功率参数，并进行供电胀形；
步骤5：监控供电胀形过程中的电磁棒棒芯温度传感器采集信号参数TXV1及电磁棒棒周温度传感器采集信号参数TWV1，并检查二者是否超过内孔极限温度TX1和外圈极限温度TW1；
步骤6：若超过两极限温度，则立刻停止加热并向系统报停；
步骤7：调控至目标胀形量后，再次采集外部板形仪信号，检测此时板形调控量是否达到目标调控量；
步骤8：当需要多区段联合调控时，采用上述方案，联合调控多组区段调控电磁棒，以实现联合调控效果。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明与DSR系列技术和VC系列等技术相比，调控装置结构简单，能够适应重载高速的轧制情况，且分段调控操作简单；
2、本发明与液压弯辊技术、窜辊技术、轧辊交叉技术、CVC系列等技术相比，采用多段热力调控，具有灵活的区段调控能力。
附图说明
图1是本发明板带轧机多段热力调控支撑装置的整体结构示意图；
图2是图1中支撑套的结构示意图；
图3是图1中区段调控电磁棒的结构示意图；
图4是图3中区段调控电磁棒的绕线方式示意图；
图5是图1中棒间绝缘绝热环的结构示意图；
图6是图1中棒间定距环的结构示意图；
图7是本发明产生的第一种常见的典型径向压力分布图；
图8是本发明产生的第二种常见的典型径向压力分布图；
图9是本发明产生的第三种常见的典型径向压力分布图。
其中，附图标记：1-支撑套；2-区段调控电磁棒；3-棒间绝缘绝热环；4-棒间定距环；5-下级轧辊；6-轧件；7-电磁棒棒芯温度传感器；8-电磁棒棒周温度传感器；9-感应加热云母线；10-多路变频感应电源；11-区段联合控制系统。
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，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6，给出了本发明所提出的一种板带轧机多段热力调控支撑装置一个实施例的具体结构。所述装置包括支撑套1、区段调控电磁棒2、棒间绝缘绝热环3、棒间定距环4、电磁棒棒芯温度传感器7、电磁棒棒周温度传感器8、感应加热云母线9、多路变频感应电源10和区段联合控制系统。
所述支撑套1空心筒状结构薄套，使用时，所述支撑套1设置在下级轧辊5的上部，所述支撑套1的内孔为通孔，可用于安装区段调控电磁棒2并向下级轧辊5传递热力胀形量；所述区段调控电磁棒2轴向均布在支撑套1内部，所述区段调控电磁棒2的数量为n，n为奇数，n组区段调控电磁棒中，第(n+1)/2组区段调控电磁棒轴向安装于支撑套的中心位置，其余(n-1)组区段调控电磁棒以(n+1)/2组区域调控电磁棒为对称中心，在其两侧分别均匀布置，本实施例中，n为7。所述支撑套1与n组区段调控电磁棒2之间均采用间隙配合，在调控时需先进行预胀形调控，以确保区段调控电磁棒2和支撑套1接触。相邻两个区段调控电磁棒2之间安装有棒间绝缘绝热环3，所述棒间绝缘绝热环3采用隔热材料，呈环形结构，用于降低棒间接触换热、辐射换热；所述棒间绝缘绝热环3的圆周外侧与支撑套1的内壁之间均设置有棒间定距环4，用于分隔n组区段调控电磁棒2，避免电磁棒位置干涉。
所述支撑套1为空心薄套金属结构，且与区段调控电磁棒2的材料均为锻钢或铸铁，且所述支撑套的长度大于区段调控电磁棒的长度。所述支撑套1和n组区段调控电磁棒2采用相同材料，以避免因线膨胀能力不同而产生的局部压溃。
各所述区段调控电磁棒2均设置有中心通孔，用于布置电磁棒棒芯温度传感器7及传感器走线；各所述区段调控电磁棒2棒芯的上下两侧均设置有电磁棒棒芯温度传感器7，用于检测电磁棒棒芯的温度；所述区段调控电磁棒2的中心通孔至外圆周之间沿径向开设有n层m个轴向孔，其中，n层轴向通孔的间距随区段调控电磁棒2厚度的增大而增大，孔数量m随孔所处层的周长增大而增大，以确保环状区段调控电磁棒2感应加热的均匀性，且各区段调控电磁棒2上的轴向通孔的数量和位置均相互对应。各轴向通孔内部均安装感应加热云母线9；所述电磁棒棒周温度传感器8分别设置在各区段调控电磁棒2圆周外侧和支撑套1的内壁之间，位于区段调控电磁棒2与支撑套1的接触面位置，用于检测电磁棒棒周温度。各所述区段调控电磁棒2及其电磁棒棒芯温度传感器7、电磁棒棒周温度传感器8和感应加热云母线9分别通过导线连接至多路变频感应电源10，并分别经由区段联合控制系统进行分路、分级控制。
一种板带轧机多段热力调控支撑装置的控制方法，包括以下步骤：
步骤1：根据支撑套1内安装的n组区段调控电磁棒2，将板带轧机多段热力调控支撑装置的调控区划分为n个；
步骤2：设定区段调控电磁棒2的内孔极限温度TX1和外圈极限温度TW1；
步骤3：轧制过程中，通过外部板形仪反馈信号进行板形模式识别；对板形调控目标区域的位置进行定位，匹配值板带轧机多段热力调控支撑装置的调控区k(1<k<n)，并计算调控量Δyk；
步骤4：启动k段对应的区段调控电磁棒2，并在区段联合控制系统中匹配调控量Δyk的电源功率参数，并进行供电胀形；
步骤5：监控供电胀形过程中的电磁棒棒芯温度传感器7采集信号参数TXV1及电磁棒棒周温度传感器8采集信号参数TWV1，并检查二者是否超过内孔极限温度TX1和外圈极限温度TW1；
步骤6：若超过两极限温度，则立刻停止加热并向系统报停；
步骤7：调控至目标胀形量后，再次采集外部板形仪信号，检测此时板形调控量是否达到目标调控量；
步骤8：当需要多区段联合调控时，采用上述方案，联合调控多组区段调控电磁棒2，以实现联合调控效果。
径向压力沿轴向可以有多种分布形式，附图7至9为三种常见的典型径向压力分布图。其中，附图7所示径向压力分布图，区段调控电磁棒2产生的径向压力沿支撑辊辊长对称分布，径向压力沿支撑辊中心向两端依次减小；附图8所示径向压力分布图，区段调控电磁棒2产生的径向压力沿支撑辊辊长对称分布，径向压力沿支撑辊中心向两端依次增加；附图9所示径向压力分布图，区段调控电磁棒2产生的径向压力沿支撑辊一端向另一端逐渐减小。由于力具有传递性，径向压力传递到支撑辊辊套表面，从而作用于中间辊上部，中间辊由于受到沿轴向的多区段的不同大小的辊间接触压力，其沿轴向会产生不同程度的压扁和弯曲，因此，中间辊的辊形曲线具有多区段柔性调控功能。而中间辊直接与工作辊接触，中间辊辊形曲线直接影响到工作辊的辊形曲线。因此，通过支撑辊沿轴向产生多区段大小可控的径向压力，而作用于中间辊，使得中间辊辊型曲线产生相应的变化，从而进一步改变工作辊辊形曲线，最终调控辊缝形状。
本发明装置用在六辊轧机中时，所述支撑套1作用在中间辊上；用在四辊轧机中时，所述支撑套1作用在工作辊上。同时，本装置还可以根据需要用在其他辊系更加复杂的轧机中。
本发明的工作原理为：支撑套1内部布置的n组区段调控电磁棒2可在外部多路变频感应电源10的控制下感应加热，区段调控电磁棒2受热后产生热胀形，并在支撑套1内孔的对应区域产生胀形力。根据电源输入功率的不同，沿轴向分布的n个环状电磁棒会对辊套产生大小不同的径向压力。根据传递性，径向压力传递到支撑套1表面，从而作用于下级轧辊5；下级轧辊5由于受到沿轴向的多区段的不同大小的辊间接触压力，其沿轴向会产生不同程度的压扁和弯曲。因此，下级轧辊5的辊形曲线便具有多区段辊形调控功能，经此传递影响，最终改变承载辊缝形状，实现轧件的板形板厚控制目标。
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 (6)
1.一种板带轧机多段热力调控支撑装置，其特征在于：所述装置包括支撑套、区段调控电磁棒、电磁棒棒芯温度传感器、电磁棒棒周温度传感器、感应加热云母线、多路变频感应电源和区段联合控制系统；所述支撑套为空心筒状结构薄套；所述区段调控电磁棒轴向均布在支撑套内部，且所述区段调控电磁棒设置有中心通孔，用于布置电磁棒棒芯温度传感器，各所述区段调控电磁棒棒芯的上下两侧均设置有电磁棒棒芯温度传感器；所述区段调控电磁棒的中心通孔至外圆周之间均匀设置有若干轴向通孔，各轴向通孔内部安装感应加热云母线；所述电磁棒棒周温度传感器分别设置在各区段调控电磁棒圆周外侧和支撑套的内壁之间；各所述区段调控电磁棒及其电磁棒棒芯温度传感器、电磁棒棒周温度传感器和感应加热云母线分别通过导线连接至多路变频感应电源，并分别经由区段联合控制系统进行分路、分级控制。
2.根据权利要求1所述的一种板带轧机多段热力调控支撑装置，其特征在于：各所述区段调控电磁棒之间设置有棒间绝缘绝热环。
3.根据权利要求2所述的一种板带轧机多段热力调控支撑装置，其特征在于：所述棒间绝缘绝热环的圆周外侧与支撑套的内壁之间均设置有棒间定距环。
4.根据权利要求3所述的一种板带轧机多段热力调控支撑装置，其特征在于：所述区段调控电磁棒的数量为n，且n为奇数；n组区段调控电磁棒中，第(n+1)/2组区段调控电磁棒轴向安装于支撑套的中心位置，其余(n-1)组区段调控电磁棒以(n+1)/2组区域调控电磁棒为对称中心，在其两侧分别均匀布置。
5.根据权利要求1所述的一种板带轧机多段热力调控支撑装置，其特征在于：所述支撑套为空心薄套金属结构，且与区段调控电磁棒的材料均为锻钢或铸铁，且所述支撑套的长度大于区段调控电磁棒的长度。
6.一种根据权利要求4所述的板带轧机多段热力调控支撑装置的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：根据支撑套内安装的n组区段调控电磁棒，将板带轧机多段热力调控支撑装置的调控区划分为n个；
步骤2：设定区段调控电磁棒内孔极限温度TX1和外圈极限温度TW1；
步骤3：轧制过程中，通过外部板形仪反馈信号进行板形模式识别；对板形调控目标区域的位置进行定位，匹配值板带轧机多段热力调控支撑装置的调控区k(1<k<n)，并计算调控量Δyk；
步骤4：启动k段对应的区段调控电磁棒，并在区段联合控制系统中匹配调控量Δyk的电源功率参数，并进行供电胀形；
步骤5：监控供电胀形过程中的电磁棒棒芯温度传感器采集信号参数TXV1及电磁棒棒周温度传感器采集信号参数TWV1，并检查二者是否超过内孔极限温度TX1和外圈极限温度TW1；
步骤6：若超过两极限温度，则立刻停止加热并向系统报停；
步骤7：调控至目标胀形量后，再次采集外部板形仪信号，检测此时板形调控量是否达到目标调控量；
步骤8：当需要多区段联合调控时，采用上述方案，联合调控多组区段调控电磁棒，以实现联合调控效果。
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