CN1148272C - 连续热轧时剪切的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于剪切金属带材的方法，金属带材以高速度离开热轧机组，并由安置在热轧机组之后的剪切机剪切，其中，本方法有以下步骤：在剪切机两侧设置分别带有两个驱动辊的驱动器，安装在剪切机之后的驱动辊向金属带材施加牵引力，在剪切金属带材之前，处于安装在剪切机之后的驱动辊和安装在剪切机之前的驱动辊之间的金属带材内的张力下降到一个必要的最小张力，在剪切时，对现有最小张力进行平衡，在剪切金属带材之后，处于安装在剪切机之后的驱动辊和卷取机之间的金属带材内的张力下降，接着安装在剪切机之后的驱动辊张开，使得所述牵引力基本为零。

Description

连续热轧时剪切的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于剪切金属带材的方法和装置。金属带材以特别高的速度离开热轧机组，并由安置在热轧机组之后的剪切机剪切，其中，在剪切机之后至少安装一个带有至少两个驱动辊的驱动器，金属带材穿过所述两个驱动辊之间；所述驱动辊在剪切带材之后张开。

背景技术

在热轧时，对剪切金属带材有特殊要求，因为热轧以高的带速进行。因此剪切热轧后的带材也必须以高的带速进行。由于要在高速下进行剪切，可拥有的将前部带材穿带完结时的条件转换到后部带材穿带所必需的条件的时间就极短。尤其是剪切机后的驱动辊的速度必须十分迅速地改变。所以要求驱动器的惯性很低很低。然而这一要求只能在一定限度内满足，因此为了剪切热轧后的带材，带速的范围很窄。在剪切快速运行的金属带材，尤其是那种以高于12m/s的速度离开轧制机架的金属带材时，会产生反作用于剪切机之前的轧制过程的特殊问题。

由JP-A-8-90058公知了一种剪切金属带材的方法，其中在剪切之后安装在后面的导引带材的辊子张开。专门的剪切以高速离开轧制机组的轧制带材的方法由GB-A-20 73 080和JP-A-04-171116给出。

发明内容

以现有技术为基础，本发明的目的在于提供一种剪切以高速离开热轧带材机组的金属带材的方法，其中避免或大大降低带材剪切对前置的轧制机组的反作用。

本发明提供一种用于剪切金属带材的方法，金属带材以高速度离开热轧机组，并由安置在热轧机组之后的剪切机剪切，其中，本方法有以下步骤：在剪切机两侧设置分别带有两个驱动辊的驱动器，安装在剪切机之后的驱动辊向金属带材施加牵引力，在剪切金属带材之前，处于安装在剪切机之后的驱动辊和安装在剪切机之前的驱动辊之间的金属带材内的张力下降到一个必要的最小张力，在剪切时，对现有最小张力进行平衡，在剪切金属带材之后，处于安装在剪切机之后的驱动辊和卷取机之间的金属带材内的张力下降，接着安装在剪切机之后的驱动辊张开，使得所述牵引力基本为零。

本发明还提供一种剪切金属带材的装置，用于实施上述的方法，该装置具有一台剪切机，用于剪切从热轧机组中出来的金属带材；该装置还具有至少两个安装在剪切机之后的驱动辊，金属带材穿过所述两个驱动辊之间；所述两个驱动辊向金属带材施加牵引力；该装置还具有一台卷取机，用于接收剪切后的带材。在剪切机之前，该装置还具有至少另外两个驱动辊和一个计算装置，该计算装置与剪切机之前的驱动辊、剪切机、剪切机之后的驱动辊和卷取机数据化连接。本发明方法的基本特征是在剪切机两侧都安装驱动辊。因此，在本发明的阶段顺序中，安装在剪切机之后的驱动辊在剪切带材后张开，而剪切机之前的驱动辊保证带材张力。采用这种方式就有可能最大限度地避免剪切对前面的轧制过程的影响。由此有可能降低剪切过程对轧制后的金属带材质量的影响。此外也可以在高速下剪切带材，而且在所述驱动器上不必调整从设备结构角度不能或很难达到的参数。

在本发明中在张开驱动辊之前，处于驱动辊和卷取机之间的金属带材内的张力下降，由此实现生产过程的脱钩。以这种方式带材可特别安静平稳地运行。此外，在本发明中有利的是，在剪切金属带材之前，处于驱动辊和安装在剪切机之前的驱动辊之间的金属带材内的张力下降到一个必要的最小张力。这就进一步减少了剪切对轧制过程的反作用，并使得剪切特别精确。

在此，必要的最小张力是指拉紧及剪切金属带材所必需的张力。

在本发明的一个优选设计中，因剪切金属带材而得到的后部金属带材在张开驱动辊之后由卷取机咬住。在本发明的再一个有利设计中，在卷取机咬住后部金属带材之后，驱动辊闭合。

在本发明的装置中，在剪切机前后设置驱动辊。以这种方式，剪切和轧制可特别良好地脱钩。更有利的是设置一个计算装置，它与所有的设备组件数据化连接。

附图说明

下面通过对本发明的一个实施例的描述来给出本发明的其它优点和细节。附图中：

图1示出剪切装置的一个示例设计；

图2示出转速调节器的一个示例设计；

图3示出一张力矩图；

图4示出一条拉应力曲线。

具体实施方式

在下面对本发明的实施例的描述中，采用下述符号：

DC         卷取机

PR1        剪切机之前的驱动辊

PR2        剪切机之后的驱动辊

WR         工作辊(末架轧机)

b_Strip     带材宽度

F_i        在设备组件i之前的带材张力

h_Strip     带材厚度

J_i        包括传动机构和电机等在内的辊子的惯性矩

L_i        在组件i之前相邻设备组件之间的距离

M_FF，i     预定力矩

M_i        电机力矩

M_N，i      电机额定力矩

M_Rcl％，i   以占额定力矩的百分比表示的相对电机力矩

R_i        辊子半径

V_Add，i     转速或辊子圆周速度的附加理想值

V_i        转速或辊子圆周速度

V_i*       转速或辊子圆周速度的理想值

V_Strip     带材速度额定值

σ_I        在设备组件i之前的张应力

σ_MFF，I     转换成张应力的预定力矩

标号i表示设备组件：卷取机(DC)、剪切机前的驱动辊(PR1)、驱动辊(PR2)或剪切调整之前的热轧机组中末架轧机的工作辊(WR)。

图1示出一个剪切装置。它具有一台剪切机10、一个位于剪切机10之前的带有驱动辊PR1的机架、一个位于剪切机10之后的带有驱动辊PR2的机架、一台卷取机DC以及一个计算装置11。该计算装置11通过一根数据线(例如设计成总线系统)12与驱动辊PR1、PR2、卷取机DC以及剪切机10的驱动系统有数据交换。

在图1中，标记1指金属带材，2指箭头，表示金属带材1的运行方向。从金属带材1的运行方向看去，在剪切装置之前安装着轧制金属带材1的轧制机组。WP表示该轧制机组中末架轧机的工作辊。

在剪切机10剪切金属带材1之后，金属带材1分成前部13和后部14。这样构造卷取机DC，使得它将前部金属带材13和后部金属带材14卷成不同的带卷。

向各个设备组件，即工作辊WR、驱动辊PR1和PR2以及卷取机DC输入电机力矩M_i(i＝WR、PR1、PR2、DC)。所述设备以转速或辊子圆周速度v_i(i＝WR、PR1、PR2、DC)和带材张力F_i或带材张应力σ_i(i＝WR、PR1、PR2、DC)对此作出反应。

在一个有利的设计中，为每一设备组件：驱动辊RP1、PR2和卷取机DC配置一个转速调节器(见图2)。该转速调节器具有一个PI调节器3。在该PI调节器3的入口端有理论速度v_i*和实际速度v_j。一个预定力矩M_FF，I作用于该PI调节器的限度。为了平衡下面的电流调节，在PI调节器3之后接入一个PT₂电路组件4，在其出口端给出电机力矩M_I。

该转速调节器可以以两种模式驱动。

模式0(开关5向左)

在开关5的这一位置，PI调节器3以常规转速调节器的方式工作，将转速保持在理想值。

模式1(开关5向右)

在PI调节器3的入口端添加一个附加转速或速度理想值V_Add，i。PI调节器3的输出由单侧限制31所限制。由此，在金属带材1出现裂纹时只能将速度提高到与理想值仅仅偏离V_Add，i为止。在这种工作方式下，预定力矩M_FF，i直接作为电机力矩M_i起作用。这样达到一种更可靠的运行。

通过为这些转速调节器预定模式和要添加的力矩A_FF，i来控制这些转速调节器。在空载时间(它复制真实的传递空载时间)内将预定值传递给转速调节器。

为了更好地评估电机力矩M_i，相对电机力矩M_Rel％，i以电机力矩M_i占额定力矩M_N，i的百分比表示：

$M_{\mathrm{Rel}\%,i}=\frac{M_i}{M_{N,i}}\·100,i=\mathrm{WR},\mathrm{PR}1,\mathrm{PR}2,\mathrm{DC}$

在一个示例设计中，剪切金属带材的过程在时间上可划分为以下阶段：

阶段1：起始状态；

阶段2：将PR1和PR2之间的带材张力降低到一个最小张力；

阶段3：剪切并补偿事先已存在的最小张力；

阶段4：降低PR2和DC之间的带材张力；

阶段5：张开PR2并将前部金属带材14卷取尽；

阶段6：卷取机咬住新带材并建立张力；

阶段7：闭合PR2和继续建立卷取机张力；

阶段8：终结状态＝新带材的起始状态。

从图3和下表中可得到如何在各个阶段控制转速调节器：

阶段	模式				预定力矩[N/mm2]
									WR	PR1	PR2	DC	σMFF，PR1	σMFF，PR2	σMFF，DC
1	0	1	1	1	0	-4.8	12
								2	0	1	1	1	0→6	-4.8→-10.8	12
3	0	1	1	0	0→7.2	-4.8	12→10.8
								4	0	1	1	0	7.2	-10.8→0	10.8→0
5	0	1	0	0	7.2	0	0
								6	0	1	0	1	7.2→0	0	0→7.2
7	0	1	1	1	0	0→-4.8	7.2→12
								8	0	1	1	1	0	-4.8	12

为了能将预定力矩M_FF，i的作用直接读作带材张应力σ_i，以单位N/mm²给出σM_FF，I，并用下式从中得到预定力矩：

M_FF，i＝σM_FF，I·b_Strip·h_Strip·R_i，i＝WR、PR1、PR2、DC

同理得到电机力矩：

M_i＝σM_i·b_Strip·h_Strip·R_i，i＝WR、PR1、PR2、DC

阶段3和4中间没有停顿，直接相随，因此卷取机张力不停顿地从12N/mm²降低到0N/mm²。同样，阶段6和7中间没有停顿，直接相随，因此卷取机张力不停顿地从0N/mm²升到12N/mm²。

图4示出了在工作辊和剪切机前的驱动辊之间的带材张力或在剪切机和其后的驱动辊之间的带材张力σ_PR1和σ_PR2随时间t变化的曲线。在此设定下列数值：

L_PR1＝23955mm

L_PR2＝2480mm

L_WR＝4715mm(前部金属带材14)

    ＝2272mm(后部金属带材13)

R_WR＝290mm

R_PR1＝250mm

R_PRZ＝250mm

R_DC＝1000mm(前部金属带材14)

    ＝375mm(后部金属带材13)

J_WR＝21380kgm²

J_PR1＝234kgm²

J_PR2＝234kgm²

J_DC＝14351kgm²(前部金属带材14)

    ＝2495kgm²(后部金属带材13)

b_Strip＝1000mm

h_Strip＝3mm

V_Strip＝16m/s

σ_OP，PR1＝7.2N/mm²

σ_OP，PR2＝7.2N/mm²

σ_OP，DC＝12N/mm²

M_N，WR＝382000Nm

M_N，PR1＝20400Nm

M_N，PR2＝20400Nm

M_N，DC＝50000Nm

大约在380m/s时开始剪切金属带材。在工作辊WR和剪切机10前的驱动辊PR1之间的金属带材1内的张应力σ_PR1的变化曲线清楚地表明了本发明方法对工作辊WR后的张应力的作用。如图4所示，在工作辊WR之后，在剪切过程中，该张应力几乎保持为常数。因此，剪切过程和轧制脱钩，也就是说，剪切金属带材并不影响轧制金属带材。

Claims (6)

1.一种用于剪切金属带材(1)的方法，金属带材(1)以高速度离开热轧机组，并由安置在热轧机组之后的剪切机(10)剪切，其中，本方法有以下步骤：

-在剪切机(10)两侧设置分别带有两个驱动辊(PR1、PR2)的驱动器，安装在剪切机(10)之后的驱动辊(PR2)向金属带材施加牵引力，

-在剪切金属带材(1)之前，处于安装在剪切机(10)之后的驱动辊(PR2)和安装在剪切机(10)之前的驱动辊(PR1)之间的金属带材(1)内的张力下降到一个必要的最小张力，

-在剪切时，对现有最小张力进行平衡，

-在剪切金属带材(1)之后，处于安装在剪切机(10)之后的驱动辊(PR2)和卷取机(DC)之间的金属带材(1)内的张力下降，

-接着安装在剪切机(10)之后的驱动辊(PR2)张开，使得所述牵引力基本为零。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过剪切金属带材(1)，金属带材(1)分成后部金属带材(13)和前部金属带材(14)，其特征在于：因剪切金属带材(1)而得到的后部金属带材(13)在张开安装在剪切机(10)之后的驱动辊(PR2)之后由卷取机(DC)咬住。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：在卷取机(DC)咬住后部金属带材(13)之后，安装在剪切机(10)之后的驱动辊(PR2)闭合。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于：金属带材(1)离开轧制机组的速度大于12m/s。

5.一种剪切金属带材(1)的装置，用于实施如上述任一项权利要求所述的方法，该装置具有一台剪切机(10)，用于剪切从热轧机组中出来的金属带材(1)；该装置还具有至少两个安装在剪切机(10)之后的驱动辊(PR2)，金属带材(1)穿过所述两个驱动辊(PR2)之间；所述两个驱动辊(PR2)向金属带材(1)施加牵引力；该装置还具有一台卷取机(DC)，用于接收剪切后的带材，其特征在于：在剪切机(10)之前，该装置还具有至少另外两个驱动辊(PR1)和一个计算装置(11)，该计算装置(11)与剪切机(10)之前的驱动辊(PR1)、剪切机(10)、剪切机(10)之后的驱动辊(PR2)和卷取机(DC)数据化连接。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述计算装置用于计算阶段性改变带材张力的程序或计算作用在带材(1)上的力。

Images