CN115647080A - 一种冷轧带钢长度补偿装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种冷轧带钢长度补偿装置及方法，长度补偿装置包括底座，底座上安装有用于检测带材张力并输送带材的张力辊，底座上还安装有用于下压带材的压辊，自冷轧机输出的带材在经张力辊张紧后直接送至后续处理或经油缸驱动压辊下压补偿长度后再送至后续处理。本发明采用短的油缸驱动力臂，带动摆臂实现大行程、大角度摆动的动作，减少了油缸的尺寸和设计行程，油缸的动态相应速度大大提高，机构的转动惯量也大幅减少，长度补偿反应快，可以有效保持带材张力稳定，从而提高轧制带材的尺寸精度，而且动作元件质量较轻，机械摩擦的阻力较小影响。

Description

一种冷轧带钢长度补偿装置及方法

技术领域

本发明属于冷轧钢材领域，具体涉及一种冷轧带钢长度补偿装置及方法。

背景技术

在冷轧普通带钢时，由于带材的厚度减薄，造成带材入口和出口的张力有变化，同时带材在出口的长度发生了细微变化，但这个变化值一般比较小，遇到这种情况，通常采用电气控制调节轧机和卷取机的速度差就可以解决；然而，当带材截面不规则、厚度变化值很大或厚度变化呈现周期性增加或减少的阶梯变化时，带材出口张力变化急剧，会存在短时间内轧制时带材长度突变造成轧制张力不稳定的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种冷轧带钢长度补偿装置及方法，以克服上述技术缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种冷轧带钢长度补偿装置，包括底座，底座上安装有用于检测带材张力并输送带材的张力辊，底座上还安装有用于下压带材的压辊，自冷轧机输出的带材在经张力辊张紧后直接送至后续处理或经压辊下压补偿长度后再送至后续处理。

进一步地，底座上安装有一对油缸，两个油缸的活塞杆头均转动安装有摆臂，两个摆臂之间是横跨架设在带材上方的压辊，压辊的两端部安装于两个摆臂。

进一步地，每个油缸均安装有压力传感器和位移传感器，其中压力传感器用于检测油缸顶推力，位移传感器用于检测油缸活塞杆的伸缩量。

进一步地，摆臂按照长度分为两部分，分别是大臂和小臂，大臂和小臂的相接处呈钝角弯折并通过第一销轴把合在底座上，其中小臂的自由端通过第二销轴铰接于油缸的活塞杆头；

油缸的固定端通过第三销轴安装于底座。

本发明还提供了一种冷轧带钢长度补偿方法，包括以下步骤：

步骤一，在冷轧机的出口设置冷轧带钢长度补偿装置；

步骤二，冷轧带钢长度补偿装置的上方还布设有两个托辊，分别是前托辊和后托辊；

步骤三，自冷轧机输出的带材依次经张力辊、前托辊、压辊和后托辊被输送至后续处理；

步骤四，当张力辊系统检测到带材张力增加时，压辊下压带材补偿带材长度。

进一步地，当张力辊系统检测到带材张力增加时，压辊下压带材补偿带材长度，具体过程如下：

当张力辊系统检测到带材张力增加值为△P时，将△P值传输至PLC，PLC控制两个油缸的活塞杆同时伸出距离L，位移传感器检测活塞杆的伸出量并反馈给PLC，此时摆臂围绕第一销轴发生摆动，带动压辊逐渐下移并下压带材直至张力稳定且带材长度得到补偿。

进一步地，冷轧带钢长度补偿方法还包括，当张力辊系统检测到带材张力减小时，压辊脱离带材补偿带材长度，具体过程如下：

当张力辊系统检测到带材张力减小值为△P'时，将△P'值传输至PLC，PLC控制两个油缸的活塞杆同时缩回距离L'，位移传感器检测活塞杆的缩回量并反馈给PLC，此时摆臂围绕第一销轴发生摆动，带动压辊逐渐上移并脱离带材直至张力稳定且带材长度得到补偿。

进一步地，PLC在控制油缸按照伸缩量动作后，先由位移传感器检测活塞杆的伸缩量并反馈给PLC，再由压力传感器检测活塞缸的顶推力并反馈给PLC，若两个传感器反馈的数值在PLC的预设值内，则控制油缸保持动作，否则控制油缸继续伸出或缩回直至两个传感器反馈的数值在PLC的预设值内。

本发明的有益效果如下：

(1)结构简单，由摆动辊、油缸、压力传感器、位移传感器、张力辊等组成；

(2)长度补偿实时可靠，当带材在轧机辊缝厚度突然变化时，引起的长度变化由计算公式算出，立刻驱动到摆动压辊的油缸，油缸根据计算值，伸出或缩回，即摆动压辊摆动到设定角度，实现长度补偿，保持稳定张力；

(3)长度补偿反应快，动作元件质量较轻，机械摩擦的阻力较小影响；同时，采用短的油缸驱动力臂，带动摆臂实现大行程、大角度摆动的动作，减少了油缸的尺寸和设计行程，油缸的动态相应速度大大提高，机构的转动惯量也大幅减少。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是冷轧带钢长度补偿装置的正视图。

图2是冷轧带钢长度补偿装置的剖视图。

图3是油缸的结构示意图。

附图标记说明：

1.底座；2.摆臂；3.第一销轴；4.压辊；5.带材；6.油缸；7.第二销轴；8.第三销轴；9.压力传感器；10.位移传感器；11.张力辊；121.前托辊；122.后托辊。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的冷轧带钢长度补偿方法的上、下、左、右。

现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

第一实施方式：

本实施方式涉及冷轧带钢长度补偿装置，如图1所示，冷轧带钢长度补偿装置是安装在冷轧机出口的，其主要包括底座1，底座1上安装有用于检测带材张力并输送带材5的张力辊11，底座1上还安装有用于下压带材5的压辊4，自冷轧机输出的带材5在经张力辊11张紧后直接送至后续处理或经压辊4下压补偿长度后再送至后续处理。

冷轧机在冷轧带钢时，张力辊11的作用是为轧制后的带钢提供张紧力，同时张力辊11还可以检测带材张力，其检测原理是通过辊子两端的张力传感器检测，但在冷轧领域，关于张力辊11的结构、张力检测等都属于现有技术，在此不作赘述。

当张力辊11检测到带材张力突然增加时，控制压辊4下压带材5，使带材5的张力稳定，进而带材长度得到补偿；当张力辊11检测到带材张力突然减小时，控制压辊4脱离带材5，使带材5的张力稳定，及时补偿冷轧时带材张力突然变化引起的带材长度的变化量。

上述带材张力突然增加，可以是数量级的变化，例如自200kg突然增加为1t，也可以根据不同带材、不同要求自行定义，带材张力的突然减小，是上述变化的反向过程，如带材张力从1t突然减小为200kg。

参见图1和图2，底座1上安装有一对油缸6，两个油缸6的活塞杆头均转动安装有摆臂2，两个摆臂2之间是横跨架设在带材5上方的压辊4，压辊4的两端部安装于两个摆臂2，具体地说：

摆臂2按照长度分为两部分，分别是大臂和小臂，大臂和小臂的相接处呈钝角弯折并通过第一销轴3把合在底座1上，其中小臂的自由端通过第二销轴7铰接于油缸6的活塞杆头，油缸6的固定端通过第三销轴8安装于底座1。

油缸6的固定端是可以轻微转动的，以该端作为支点，活塞杆伸出时，油缸整体会发生偏转，如图1所示，其中虚线部分既是活塞杆伸出后发生偏转的状态图，此时，摆臂2整体受到向上的顶推力而围绕第一销轴3发生转动，转动轨迹如图1所示虚线，也就是说，在油缸6的顶推下，小臂带动大臂向下摆动，压辊4压持带材5，对带材5持续施加压力，保持带材张力稳定，从而提高轧制带材的尺寸精度。

如图3所示，每个油缸6均安装有外置的压力传感器9和内置的位移传感器10，其中压力传感器9用于检测油缸顶推力，位移传感器10用于检测油缸活塞杆的伸缩量，根据这两个传感器的检测数据可以精准地确定施加到带材5上的下压力。

位移传感器10根据设定位移，油缸杆腔或塞腔动作，使油缸推动一个位移，达到位移后，切换到压力，压力测定由压力传感器9完成。

具体地，冷轧带钢长度补偿装置的工作原理如下：

当张力辊11检测到带材张力突然增加的变化时，根据变化数值，油缸6的内置位移传感器10根据运算关系输出一个数值，油缸6的活塞杆伸出一定距离，同时摆臂2的小臂绕第三销轴8逆时针转动，带动摆臂2的大臂和压辊4绕第一销轴3转动到设定的位置，压住带材5，使张力稳定且长度得到及时补偿；反之，若当张力辊11检测到带材张力突然减小时，上述动作刚好相反，从而达到及时补偿冷轧时带材张力突然变化引起的带材长度的变化量。

本实施方式采用短的油缸驱动力臂，带动摆臂实现大行程、大角度摆动的动作，减少了油缸的尺寸和设计行程，油缸的动态相应速度大大提高，机构的转动惯量也大幅减少，长度补偿反应快，动作元件质量较轻，机械摩擦的阻力较小影响。

第二实施方式：

本实施方式提供了一种冷轧带钢长度补偿方法，包括以下步骤：

步骤一，在冷轧机的出口设置冷轧带钢长度补偿装置；

步骤二，冷轧带钢长度补偿装置的上方还布设有两个托辊，分别是前托辊121和后托辊122；

步骤三，自冷轧机输出的带材5依次经张力辊11、前托辊121、压辊4和后托辊122被输送至后续处理；

步骤四，当张力辊系统检测到带材张力增加时，压辊4下压带材5补偿带材长度，具体过程如下：

当张力辊系统检测到带材张力增加值为△P时，将△P值传输至PLC，PLC控制两个油缸6的活塞杆同时伸出距离L，位移传感器10检测活塞杆的伸出量并反馈给PLC，此时摆臂2围绕第一销轴3发生摆动，带动压辊4逐渐下移并下压带材5直至张力稳定且带材长度得到补偿。

冷轧带钢长度补偿方法还包括，当张力辊系统检测到带材张力减小时，压辊4脱离带材5补偿带材长度，具体过程如下：

当张力辊系统检测到带材张力减小值为△P'时，将△P'值传输至PLC，PLC控制两个油缸6的活塞杆同时缩回距离L'，位移传感器10检测活塞杆的缩回量并反馈给PLC，此时摆臂2围绕第一销轴3发生摆动，带动压辊4逐渐上移并脱离带材5直至张力稳定且带材长度得到补偿。

PLC在控制油缸6按照伸缩量动作后，先由位移传感器10检测活塞杆的伸缩量并反馈给PLC，再由压力传感器9检测活塞缸的顶推力并反馈给PLC，若两个传感器反馈的数值在PLC的预设值内，则控制油缸6保持动作，否则控制油缸6继续伸出或缩回直至两个传感器反馈的数值在PLC的预设值内。

具体地说，PLC内预存了若干组张力变化值-长度补偿值-油缸伸缩量的变量关系数组，如下表所示：

张力变化值△P/△P'	a1	a2	……	an
					长度补偿值	b1	b2	……	bn
油缸伸缩量L/L'	c1	c2	……	cn

上述的变量对应关系是根据经验值以及公式计算得出的，an、bn、cn可以是具体的数字，也可以是数值范围，不作要求。

以张力辊11检测到带材张力突然增加了a1为例，张力传感器将张力增加值a1传输给PLC，PLC调取与a1对应的长度补偿值b1，以及与a1对应的油缸伸缩量c1，并将该油缸伸缩量c1发送给位移传感器10，此时PLC控制两个油缸6同步伸缩，位移传感器10检验油缸6是否达到了伸缩量c1并将结果反馈给PLC，当活塞杆的伸缩量达到c1时，油缸6停止伸缩，若未达到，则控制油缸6继续伸缩直至达到c1，与此同时，压力传感器9检测液压油驱动油缸6的压力值，即检测活塞缸的顶推力并反馈给PLC，PLC根据顶推力再调整活塞杆伸缩量，至此形成闭环的反馈。

压力传感器9和位移传感器10，构成了双重保障，以确保带材张力的稳定及带材长度合理补偿。

关于如何将压辊4施加的压力转换为带材张力，属于现有技术，在此不作赘述。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种冷轧带钢长度补偿装置，其特征在于，包括底座(1)，所述底座(1)上安装有用于检测带材张力并输送带材(5)的张力辊(11)，底座(1)上还安装有用于下压带材(5)的压辊(4)，自冷轧机输出的带材(5)在经张力辊(11)张紧后直接送至后续处理或经压辊(4)下压补偿长度后再送至后续处理。

2.如权利要求1所述的冷轧带钢长度补偿装置，其特征在于，所述底座(1)上安装有一对油缸(6)，两个油缸(6)的活塞杆头均转动安装有摆臂(2)，两个摆臂(2)之间是横跨架设在带材(5)上方的压辊(4)，压辊(4)的两端部安装于两个摆臂(2)。

3.如权利要求2所述的冷轧带钢长度补偿装置，其特征在于，每个所述油缸(6)均安装有压力传感器(9)和位移传感器(10)，其中压力传感器(9)用于检测油缸顶推力，位移传感器(10)用于检测油缸活塞杆的伸缩量。

4.如权利要求2所述的冷轧带钢长度补偿装置，其特征在于，所述摆臂(2)按照长度分为两部分，分别是大臂和小臂，大臂和小臂的相接处呈钝角弯折并通过第一销轴(3)把合在底座(1)上，其中小臂的自由端通过第二销轴(7)铰接于油缸(6)的活塞杆头；

油缸(6)的固定端通过第三销轴(8)安装于底座(1)。

5.一种冷轧带钢长度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，在冷轧机的出口设置如权利要求1～4中任一项所述的冷轧带钢长度补偿装置；

步骤二，冷轧带钢长度补偿装置的上方还布设有两个托辊，分别是前托辊(121)和后托辊(122)；

步骤三，自冷轧机输出的带材(5)依次经张力辊(11)、前托辊(121)、压辊(4)和后托辊(122)被输送至后续处理；

步骤四，当张力辊系统检测到带材张力增加时，压辊(4)下压带材(5)补偿带材长度。

6.如权利要求5所述的冷轧带钢长度补偿方法，其特征在于，当张力辊系统检测到带材张力增加时，压辊(4)下压带材(5)补偿带材长度，具体过程如下：

当张力辊系统检测到带材张力增加值为△P时，将△P值传输至PLC，PLC控制两个油缸(6)的活塞杆同时伸出距离L，位移传感器(10)检测活塞杆的伸出量并反馈给PLC，此时摆臂(2)围绕第一销轴(3)发生摆动，带动压辊(4)逐渐下移并下压带材(5)直至张力稳定且带材长度得到补偿。

7.如权利要求5所述的冷轧带钢长度补偿方法，其特征在于，还包括，当张力辊系统检测到带材张力减小时，压辊(4)脱离带材(5)补偿带材长度，具体过程如下：

当张力辊系统检测到带材张力减小值为△P'时，将△P'值传输至PLC，PLC控制两个油缸(6)的活塞杆同时缩回距离L'，位移传感器(10)检测活塞杆的缩回量并反馈给PLC，此时摆臂(2)围绕第一销轴(3)发生摆动，带动压辊(4)逐渐上移并脱离带材(5)直至张力稳定且带材长度得到补偿。

8.如权利要求6或7所述的冷轧带钢长度补偿方法，其特征在于，PLC在控制油缸(6)按照伸缩量动作后，先由位移传感器(10)检测活塞杆的伸缩量并反馈给PLC，再由压力传感器(9)检测活塞缸的顶推力并反馈给PLC，若两个传感器反馈的数值在PLC的预设值内，则控制油缸(6)保持动作，否则控制油缸(6)继续伸出或缩回直至两个传感器反馈的数值在PLC的预设值内。

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