CN220406650U - 轧制生产控制装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种轧制生产控制装置，其中，该装置包括：检测模块、多个加热头、冷却模块、以及控制器。本申请实施例可以通过电磁加热的方式对轧辊的温度进行控制，并结合轧制油对带材进行分段冷却等精细控制，以进一步改善轧辊不均匀热凸对板形控制影响。并且由于本申请解决了边紧肋松、因板形问题造成拉矫断带等问题，因此相应也就降低了生产安全风险，这样就可以适当提高轧制速度、提升生产效率和用户的满意度。

Description

轧制生产控制装置

技术领域

本申请涉及金属加工技术领域，尤其涉及一种轧制生产控制装置。

背景技术

在铝板带高速轧制过程中，辊缝变形区域因摩擦和带材变形发热造成轧辊产生不均匀热膨胀变形，并且带材卷径增加、轧制时间延长、轧辊辊型不均匀等因素也会导致热凸逐步增加，从而导致带材轧制得到的板型不良。在相关技术中，通过轧制油润滑介质冷却和热油边部喷射(Hot Edge Spray，HES)系统将热油喷到相应带材宽度的工作辊分区上，并通过高温油来改变轧辊的凸度缓解紧边问题，从工艺控制上分析控制热油温度越高，对带材边紧改善越明显。

但受轧制油闪点安全影响和润滑冷却需要，实际生产过程这种传统控制方式远远达不到理想的工艺需求，导致带材加工过程中“边紧肋松”现象普遍存在。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种轧制生产控制装置，所述轧制生产控制装置包括：检测模块、多个加热头、冷却模块、以及控制器 ；所述加热头设于轧辊的端部；其中，

所述检测模块用于检测带材的宽度；所述控制器用于基于所述带材的宽度对所述加热头与所述带材之间的相对位置进行调节，根据预设的工作距离对所述加热头和所述轧辊之间的距离进行调节；所述加热头用于对所述轧辊进行加热；所述控制器还用于根据预设板形，确定所述带材需要进行基本冷却和分段冷却的位置；其中，所述基本冷却用于对所述带材进行润滑；所述分段冷却用于对所述带材的板形进行控制；所述冷却模块用于对所述带材进行所述基本冷却和所述分段冷却。

本申请一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本申请实施例可以通过电磁加热的方式对轧辊的温度进行控制，并结合轧制油对带材进行分段冷却等精细控制，以进一步改善轧辊不均匀热凸对板形控制影响。并且由于本申请解决了边紧肋松、因板形问题造成拉矫断带等问题，因此相应也就降低了生产安全风险，这样就可以适当提高轧制速度、提升生产效率和用户的满意度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需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申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的一种轧制生产控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

轧机是实现金属带材轧制过程的设备，泛指完成轧材生产全过程的装备，轧机按照辊筒数目可分为两辊、四辊、六辊、八辊、十二辊、十八辊等。按照辊筒的排列方式又可分为“L”型、“T”型、“F”型、“Z”型、“S”型等。普通轧机主要由辊筒、机架、辊距调节装置、辊温调节装置、传动装置、润滑系统、控制装置、以及拆辊装置等组成。

铝板带是一种金属带材，也是国民经济发展的重要基础材料，其广泛应用于航空、航天、建筑、印刷、交通、电子、化工、食品、医药等行业。在经济的快速发展的推动下，铝板带消费量持续保持稳定增长。外墙建筑及室内装饰、铝箔制造、印刷、PS版、制造业、家电、食品包装等行业的需求量进一步提高，成为铝板带消费量增长的主要动力。

图1示例性示出了基于本申请实施例提供的轧制生产控制装置的结构示意图。该轧制生产控制装置可以包括：检测模块（图中未示出）、多个加热头（图中的自动控制感应加热器）、电控柜（图中未示出）、冷却模块（图中未示出）、以及控制器。其中，本申请实施例中的加热头设于轧辊的端部。通常加热头靠近轧辊的工作距离为3-4mm。

具体地，本申请实施例中的检测模块用于检测带材的宽度。控制器用于根

据带材的宽度对加热头与带材之间的相对位置进行调节，根据预设的工作距离对加热头和轧辊之间的距离进行调节。加热头用于对轧辊进行加热。电控柜用于多个加热头进行冷却，以对加热头进行过热保护。控制器还用于根据预设板形，确定带材需要进行基本冷却和分段冷却的位置；冷却模块用于对带材进行基本冷却和分段冷却。其中，带材可以为铝板带。

可能地，本申请实施例可以对带材的宽度对加热头进行横向调节，也就是说，使加热头在带材的横向水平方向移动，以对其所在位置进行调节。还可以根据加热头与轧辊之间预设的工作距离，比如3-4mm，对加热头的纵向位置进行调节。

可以理解的是，基本冷却用于对带材进行润滑，其喷嘴流量较小，处于常喷状态。出于节省资源的考虑，并且带材的相邻区域通常存在30%左右的交叉区，在交叉区的润滑可以实现基础润滑，因此，本申请实施例可以控制用于基本冷却的多个喷嘴进行随机开放，例如，在10分钟的工作时长中，前5分钟开放10个喷嘴中的第3个、第5个、以及第8个，在后5分钟开放10个喷嘴中的第2个、第7个、以及第10个。分段冷却用于对带材的板形进行控制，其可以根据板形需要对带材进行喷淋。

由于“边紧”可能导致带材拉断、起火等问题，因此“边紧”的控制权限高于“肋松”的控制权限，也就是说，当两种缺陷同时存在的情况下，控制系统会先解决“边紧”的问题。如此，当控制器在尝试通过采用机械弯曲的方式对带材的边部进行压制以解决“边紧”的问题时，位于带材的边部和中部之间肋部的松垮问题可能也会迎刃而解。其中，边部是指带材向里5公分左右的区域，肋部是指中部以外边部以里的区域。

因此，本申请实施例为了改善板形控制能力，考虑结合电磁加热工作原理，在轧辊的出口侧设计并增加加热头，该加热头可以与控制装置中的其它模块有效结合，使带材的测量值更加接近于设定值该装置可以有效缓解带材边紧肋松的状况，结合轧制基本冷却20-30%参与分段冷却的润滑冷却优化功能，有效保证了改善板形质量的最终目的的方法。

可能地，本申请实施例中的加热头可以是12kW的电磁感应器加热头（标配自带5米利兹线）。电控柜（外形尺寸：42×31×16英寸）可以包括2只驱动电源、水冷和风冷、以及传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）通讯服务器。

可能地，本申请实施例还可以包括：用连接轧机和轧制生产控制装置中各模块的15米利兹特殊延长电缆2支（含特制接头）、驱动电源模块2只（0-12kW输出）、标准TCP通讯接口、控制加热头的选配TCP转ProfiNet模块、用于为加热头和电气柜提供液冷的轧制油冷却器、用于将3相380V的轧机高压电转换为用于为轧制生产控制装置供电的220V电源的变压器（40KVA）、以及用于生成报警信息的计算机。其中，驱动电源模块设于轧机外部。

可能地，本申请实施例中的加热头的加热宽度：30mm，加热头尺寸：143*126*90mm，加热头尺寸：204*290*295mm，加热器与轧辊距离：3-6 mm，加热头输入电压AC：220V 三相，加热头输出功率：12kW/只，冷却介质：水或轧制油、压力＞0.2MPa 、温度＜35℃，单个电源冷却流量：60 L/h。

其中，工作人员可以通过计算机的显示界面了解轧辊、以及轧机其它各部位的当前温度，并在收到报警信息后，控制电控柜对加热头进行降温、或控制在轧机停止运行后，对加热头进行散热。电磁加热头可以通过串口通讯服务和转换模块接收来自可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）的指令（可根据指令0-100%功率负荷调节）对轧辊两端进行快速加热，并向PLC反馈系统工作状态和实际输出功率。

可能地，本申请实施例中的轧制生产控制装置还可以包括：多个加热头调节支架。该加热头调节支架可以设于轧辊的出口方向。加热头调节支架用于调节加热头的位置。具体可以根据轧机图纸设计制作，在操作界面上输入带材宽度后，两个加热头的横向移动可以自动对称调节，也可单独调节。

在一个具体的例子中，感应加热头设于轧辊两侧各1套，共2套，由加热器、特制供电电缆、冷却接口等组成。感应加热头跟电气控制柜由内循环的轧制油进行冷却，轧制油由配套的冷却器进行冷却。其中，加热头可以单独控制，额定加热宽度为30mm。加热头由内部加热元件、外部防护装置组成，采用耐高温、耐磨损、耐煤油、阻燃树脂进行封装。加热头通过特制电缆与加热头连接。加热头对称安装在加热头调节支架上，可实现轴向移动适应带材宽度变化，可实现径向移动靠近轧辊保证加热效率。其中，加热头可以实现加热电流、加热功率的调整。

其中，加热头可以采用220V三相交流电，输出功率12kW，可0-100%范围内进行调节，采用Modbus/TCP协议进行通讯，可选配ANYBUS Modbus TCP转ProfiNet模块。可按指令进行功率调节，并提供温度报警等运行信号，还可接入L1级控制系统进行显示。加热头可能需要通液体冷却（介质为水或轧制油）。电控柜需要通气体冷却以用于加热头的散热。

此外，加热头需要采用耐高温、耐煤油、耐磨损、阻燃树脂进行封装，不与外界接触。加热头的电源，采用液体冷却（水或轧制油等介质），防止过热。加热头本身自带过热保护，并采用风扇冷却，自带温度报警状态。在轧辊停止转动时，根据生产不同规格加热头横向移动和径向移动到位；轧制时速度大于100m/min加热头自动投用，加热功率按照实际边紧控制需要调整。增加系统连锁信号，确保系统运行安全稳定。

具体地，本申请实施例中的轧制生产控制装置还可以包括：至少一个油缸、第一行程气缸、第二行程气缸。其中，油缸用于驱动加热头沿带材方向移动。第一行程气缸大于第二行程气缸；第一行程气缸用于驱动带材向轧辊方向移动；第二行程气缸用于确定加热头的工作位置。

可以理解的是，油缸可以驱动加热头沿带材宽度方向移动（单侧行程580mm，以满足带材宽度1050~2150mm 的需要）。在计算机的操作界面上输入带材宽度后，两个加热头的横向移动可以自动对称调节，也可单独调节。油缸带传感器的移动定位精度为±1mm。大行程气缸（第一行程气缸）驱动加热头向轧辊方向靠近（行程约为230mm），气缸具有位移和压力传感器，通过位移和压力传感器的双信号检测到达位置后，大行程气缸锁死，然后小行程气缸后退约3-4mm到达加热头的工作位置后锁死。

可能地，本申请实施例中的轧制生产控制装置还包括通信接口，该通信接口用于轧制生产控制装置和板型辊设备（例如，ABB集团的板型辊）之间的数据交换，以便对加热头的加热功率进行直接控制，从而实现自动调节。

可以理解的是，本申请实施例可以采用板型辊的控制系统设置加热头的加热功率，也可以通过人为方式控制轧制生产控制装置对加热头的加热功率进行调节。

具体地，操作人员可以通过主操室的人机界面（Human Machine Interface，HMI）工控电脑选择是否启用电磁加热功能并给定加热功率指令。轧机平台上的手动操作箱主要用于系统调试或者紧急情况下的问题处理和人工干预。系统主PLC不但用于控制感应加热头的移动，而且还用于接收操作人员的指令并接收电磁加热设备工作状态。电气室的工控电脑主要用于电气工程师进行监控和程序调整等。

进一步地，本申请实施例中的加热头调节支架可以包括支架横梁、调节导轨、液压缸、液压阀站、以及位移开关。支架衡量用于设置加热头、调节导轨、液压缸、液压阀站、以及位移开关。调节导轨和位移开关用于调节加热头和液压缸的位置。液压阀站用于为油缸的移动提供动力。

进一步地，本申请实施例中的控制器还用于获取带材的性能参数，并基于带材的性能参数确定加热头的加热功率、加热温度、以及轧辊的压力强度。

可以理解的是，当带材为铝板带时需要使用闪点为105°的轧制油对其进行轧制，也就是说，加热头对轧辊加热时其温度必须控制在小于105°范围内的恒定温度，以使轧辊的端部受热均匀、从而缓解“边紧”的问题。

由此，本申请实施例可以通过电磁加热的方式对轧辊的温度进行控制，并结合轧制油对带材进行分段冷却等精细控制，以进一步改善轧辊不均匀热凸对板形控制影响。并且由于本申请解决了边紧肋松、因板形问题造成拉矫断带等问题，因此相应也就降低了生产安全风险，这样就可以适当提高轧制速度、提升生产效率和用户的满意度。

以上所述的实施例仅仅是本申请的优选实施例方式进行描述，并非对本申请的范围进行限定，在不脱离本申请的设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本申请的技术方案作出的各种变形及改进，均应落入本申请的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种轧制生产控制装置，其特征在于，所述轧制生产控制装置包括：检

测模块、多个加热头、冷却模块、以及控制器；所述加热头设于轧辊的端部；其中，

所述检测模块用于检测带材的宽度；

所述控制器用于基于所述带材的宽度对所述加热头与所述带材之间的

相对位置进行调节，根据预设的工作距离对所述加热头和所述轧辊之间的距离进行调节；

所述加热头用于对所述轧辊进行加热；

所述控制器还用于根据预设板形，确定所述带材需要进行基本冷却和分段

冷却的位置；其中，所述基本冷却用于对所述带材进行润滑；所述分段冷却用于对所述带材的板形进行控制；

所述冷却模块用于对所述带材进行所述基本冷却和所述分段冷却。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轧制生产控制装置还包括：

多个加热头调节支架；所述加热头调节支架设于所述轧辊的出口方向；

所述加热头调节支架用于调节所述加热头的位置。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述轧制生产控制装置还包括：

至少一个油缸；

所述油缸用于驱动所述加热头沿所述带材方向移动。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述轧制生产控制装置还包括：第一行程气缸和第二行程气缸；其中，所述第一行程气缸大于所述第二行程气缸；

所述第一行程气缸用于驱动所述带材向所述轧辊方向移动；

所述第二行程气缸用于固定所述加热头的工作位置。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述加热头调节支架包括支架横梁、调节导轨、液压缸、液压阀站、以及位移开关；

所述支架衡量用于设置所述加热头、所述调节导轨、所述液压缸、所述液压阀站、以及所述位移开关；

所述调节导轨和所述位移开关用于调节所述加热头和所述液压缸的位置；

所述液压阀站用于为所述油缸的移动提供动力。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器还用于获取所述带材的性能参数，并基于所述带材的性能参数确定所述加热头的加热功率、加热温度、以及所述轧辊的压力强度。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述带材为铝板带。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轧制生产控制装置还包括：电控柜；

所述电控柜用于多个所述加热头进行冷却。