張力-板形測量-調整儀的制作方法

文檔序號:3150793
專利名稱:張力-板形測量-調整儀的制作方法
技術領域
本發明適用于帶材的連續生產線,更適用于金屬帶材的連續軋制生產線,它 可以對帶材張力及張應力分布進行在線連續檢測,同時對張力及張應力分布進行 調節,進而控制板形。
背景技術
作為軋制過程的一個重要變量一張力,早已為人們所重視,并用到了板形控
制中。英國鋼鐵研究會(BISRA)曾在1972年提出過,以改變開巻張力作為一 種控制手段的板形控制方案。但它僅僅考慮改變張力值,并沒有涉及利用張應力 沿橫向的分布來控制板形。
意大利M.包弗西(Borghesi)等人在1980年東京鋼鐵軋制國際會議上提出 "Borghesi, M. et al" Proc. Int. Conf. on Steel Rolling, Tokyo, 1980, PR 760— 771.",用改變后張力的方法來改善板形,如圖1所示,在軋機入口處距軋機一 定距離.(L)的位置上,安裝一個張應力分布控制輥,該輥是由幾個短輥組合成 的,各短輥可以單獨升降,向帶材(鋼)施加必要的壓力,從而改變帶材的張應 力分布。這個輥稱為張應力分布控制輥一TDCR (Tension Distribution Control Roll)。在軋機出口處,安裝普通的組合輥式板形檢測裝置,檢測橫向分布的張 應力。板形檢測裝置的檢測值控制TDCR的升降,改變張應力分布,直到檢測 到的張應力分布均勻為止。M.包弗西等人雖然提出了一整套通過改變后張力來 改善板形的方法,但沒有提出具體的實施方案。
日本鋼管的閃戶克、有村透等人認真分析了不均勻張應力分布的擴展范圍 及前、后張應力在板形控制中的作用,提出了用改變前張應力分布來控制板形的 新設想"岡戶克"、日本鋼管技報,1982, Ns92, 16.","有村透">,昭和54年度塑性加工春節講演會論文集,日本塑性加工學會,1979,pp. 409—412.", "Okado, M. et al ., A New Shape Control Technique for Cold Strip Mills, AISE Rolling Mill Conf., Pittsburgh, America, 1981.",這種TDC裝置的結構如圖2 所示,它有一對傾斜短輥(1),可由調節機構對它的高度和傾斜角度進行調節。 當傾角調整鏈輪(4)由步進馬達(6)通過鏈條(5)驅動后,進一步驅動鏈條 (3)并帶動偏心輪(2)轉動,從而改變控制輥的傾斜角度。輥的提升由液壓缸 (7)推動,整體升降。當改變控制輥的高度和傾斜角度時,就對帶鋼邊部施加 了不同的力,產生了不同的張應力分布。當將TDC裝置安裝在軋機出口處時, 傾角改變可以明顯地改變板材的翹曲度,從而明顯地改變板形。
應當指出,圖2.給出的TDC裝置僅僅在帶材.(鋼)的邊部區域施加張力,當 出現中波時用它消除是有效的,而對中波以外的板形缺陷很難加以控制,同時該 裝置結構復雜而龐大,在實際應用中受到很大限制,并且它也無法與板形輥相對 應,板形的控制效果受到了極大的限制。
中國專利申請號為200810114678.7的發明公開了一種張應力分布控制輥 (TDCR),圖3是它的剖視圖,它由若干套在空心軸上的軸承構成,軸承內圈 的內徑較空心軸的外徑大,軸承的軸向尺寸,可與板形測量輥的輥片的軸向尺寸 (52mm)相同。張應力分布控制輥空心軸中心處的1個或1個以上的軸承可由 l個軸套替代,軸套外徑尺寸小于軸承外圈的外徑尺寸,并且軸套與空心軸之間 動配合裝配,軸套的軸向尺寸是軸承軸向尺寸的整數倍??招妮S上含有與軸承相 對應的缸體,缸體內的活塞在壓力作用下可使軸承上下移動,并通過比例伺服機 構對壓力進行控制,改變施加在帶材上的作用力,使張應力分布趨于均勻,進而 達到控制板形的目的。
應當指出TDCR對張應力的調節范圍受到一定的限制,并且不能對帶材張力進行調節,沒有檢測帶材張力和張應力分布的功能。
美國聯合工程公司和國際軋鋼咨詢公司與喬治.科勒可有限公司1986年研制
的板形檢測儀-活套支撐器G.F.Kelk, et al, "New Devel叩ments Improve Hot Strip Shape: Shapemeter-Looper and Shape Actimeter, " Iron and Steel Engineer, Aug.l986.pp.48-56.見圖4和圖5。圖中表明這種設計與應用在帶鋼熱軋精軋機 組機架之間的傳統活套支撐器的設計相類似。板形檢測儀-活套支撐器取代了傳 統活套支撐器臂,保留了原來的傳動裝置。這套新的裝置繼續保持恒定的秒流量, 同時也保持軋機機架之間恒定的帶鋼張力。
為了實現測量帶鋼寬度上的張力變化,由一排分段輥.(IO)代替常規的全長 輥,每個分段輥都有自己的軸承和心軸。這些輥的長度均為152mm,輥中心處 的直徑是254mm。 一架1676mm寬帶軋機要用11支輥。每段輥的裝配體(11) 與由彈簧鋼做成的懸臂梁(12)連接。所有的懸臂梁都安裝在主活套支撐器軸(14) 上。 一個楔形調整結構(13)用來調整任何一個輥的高度,以補償磨損。 一個下 支架(17)也固定到主活套支撐器軸(14)上并隨它轉動,向外伸展到輥段裝配 體(11)上。這個框架支撐著裝有每個輥段的電磁接收頭的傳感器桿(9)。指不 件(19)安裝在每個輥段的心軸上,當不同的張力加到輥段上時,由于梁(12) 的撓曲,指示件對接收頭有或大或小的撓曲。接收器可以接收到空氣間隙的變化, 經處理后將其轉變成與張力變化有關的電信號,并傳送給計算機。
板形檢測儀-活套支撐器解決了帶材張力調節的問題,并具有檢測帶材張力和 張應力分布的功能,但它不具備張應力分布控制的功能,加上受結構的限制分段 輥的長度很難小于100mm,使張應力分布的檢測精度受到很大限制。
1987年美國聯合工程公司和國際軋鋼咨詢公司發明了一套稱為板形測量-調 整儀(Shape Actimeter)的裝置"V.B.Ginzburg, U.S. Patent No.4,674,310, June 23,1987.",其原理如圖6所示,在板形測量-調整儀中每個分段輥(27)安裝在可 繞軸旋轉的操縱桿臂(28)上,此操縱桿臂的位置是由液壓缸(26)決定的。這 些分段輥的內圈連接到杠桿臂上。結果這些分段輥像常規的活套支撐器一樣可以 上升或落下,也可以在一定的曲率半徑內改變為任何形狀(中凸或中凹),每個 液壓缸的伸出桿與操縱桿臂鉸接,可相對^^動。液壓缸的下部(無桿腔)安裝一 個伺服閥(25)和壓力傳感器(24)。 一個軸向位置傳感器(23)安裝在油缸(26) 的內部。
板形測量-調整儀有兩種基本操作模式 一是位置模式,在位置模式中,根據 位置基準信號的大小HjJ呆持各個輥的高度EU,利用來自壓力和位置傳感器的數 據計算出帶鋼的張力信號SA; 二是張力模式,在張力模式中,各個輥根據基準 信號S"呆持帶鋼張力,帶鋼平直度是根據各個輥的實際高度及液壓缸的無桿腔 壓力計算而來的。
板形測量-調整儀它不僅可以測量帶材(鋼)平直度,也可以用作矯正平直度 偏差的執行機構,同時它還可以測量帶材張力,并做為活套支撐器對帶材張力加 以調節。盡管板形測量-調整儀具備了檢測帶材張力和張應力分布的功能,并具 備控制張力和張應力分布的功能,但它不能對張力及張應力分布同時加以控制。 同樣受結構的限制,板形測量-調整儀的分段輥長度難以做到52mm的長度,進 而限制了張應力分布的檢測及控制精度。 發明內容.
本發明的目的是給出一種新的張力-板形測量-調整儀。在帶材(鋼)的軋制 生產線中,張力-板形測量-調整儀可對帶材的張力及張應力分布進行連續的在線 檢測,并對張力及張應力分布同時加以精確的控制,從而有效的控制帶材的板形,
起到穩定帶材張力的作用。使用本發明克服了現有技術中所存在的分段輥長度大、分布段數有限、張應力分布檢測及控制分布密度低、張力及張應力分布檢測 -控制綜合功能差、結構復雜而龐大、安裝使用不方便等缺陷。
本發明將張力的檢測-控制與張應力分布的檢測-控制分離,提高了張力和張 應力分布檢測-控制的精確,擴大了張力和張應力分布的控制范圍。
為了解決上述技術問題,本發明給出了一種新的適用于金屬帶材軋制生產線的 張力-板形測量-調整儀,主要包括分段輥、分段輥位置調整機構;所述的分段輥
是中國專利公開號CN 101288880A公布的一種"張應力分布控制輥一TDCR";
所述的張應力分布控制輥每個缸體的活塞上安裝有一個位置傳感器;所述的張應
力分布控制輥每個缸體的外管路上或內部安裝有一個壓力傳感器。
所述的分段輥的兩端分別安裝在分段輥位置調整機構上,分段輥位置調整機 構的位置由兩只位置調整缸調整;所述的分段輥位置調整機構可以是垂直滑動 式,也可以是擺動式;所述的分段輥位置調整機構是垂直滑動式,它包括兩個滑 塊及兩只分段輥位置調整缸,滑塊與缸鉸接,滑塊設置在機架內由缸驅動,并沿 機架內的滑槽帶動張應力分布控制輥一起上下滑動,兩只位置調整缸分別安裝在 兩個機架的底部或頂部;所述的分段輥位置調整機構是擺動式,它包括兩個擺臂 及兩只分段輥位置調整缸,擺臂的 一端與固定點鉸接,擺臂中部的 一 點與缸鉸接, 由缸驅動,帶動安裝在擺臂活動端上的張應力分布控制輥上下擺動。
所述的張應力分布控制輥上設有彎輥裝置;所述的張應力分布控制輥彎輥裝置 由橫梁和彎輥缸組成,橫梁的兩端分別與分段輥位置調整機構中的滑塊或擺臂的 擺動端相連,彎輥缸安裝在橫梁的中間;所述的張應力分布控制輥彎輥裝置中的 彎輥缸伸出桿的端面是一個球面,球面支撐張應力分布控制輥的作用點偏向張應 力分布控制輥的出口側;所述的張應力分布控制輥彎輥裝置中的彎輥缸上安裝有 一個壓力傳感器或一個位置傳感器,它們可以單獨安裝也可以同時安裝。本發明提供了一種安裝方便、結構簡單、易于維護,并且對帶材不造成任何 損傷的張力及張應力分布檢測-控制裝置。本發明給出的張力-板形測量-調整儀具 有多種功能
a) 檢測張力;
b) 檢測張應力分布;
C)控制張力(可做成活套控制器的形式);
d) 控制張應力分布;.
e) 張力-張應力分布檢測-控制復合功能。
該張力-板形測量-調整儀有良好的適應性,它可通過比例伺服機構對不同的 材質、不同規格的產品,進行高精度的張力-張應力分布手動控制,或與計算機 結合進行全自動控制。本發明還可以與各種板形控制方式相結合,組成多功能板 形綜合控制系統,對各種板形缺陷加以調整,從而顯著的提高帶材的產品質量。


附圖1是意大利人M.包費西(Borghesi)提出的入口張應力分布控制(TDC)
裝置方案;
附圖2是日本岡戶克等人提出的實驗軋機上的張應力分布控制(TDC)裝置; 附圖3是中國專利公開號CN 101288880A公布的一種"張應力分布控制輥一 TDCR"的剖視附圖4是美國聯合工程公司和國際軋鋼咨詢公司與喬治.科勒克(George Kelk)有限公司研制的板形檢測儀一活套支撐器的剖面圖; 附圖5是圖4的俯視附圖6是美國聯合工程公司和國際軋鋼咨詢公司發明的板形測量-調整儀的 原理附圖7是帶有垂直滑動式分段輥位置調整機構的張力-板形測量-調整儀的結
構附圖8是帶有擺動式分段輥位置調整機構的張力-板形測量4周整儀的示意附圖9是本發明張力-板形測量-調整儀的全自動比例伺服控制系統框圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的說明。
附圖7是本發明帶有垂直滑動式分段輥位置調整機構的張力-板形測量-調整 儀的結構圖,它主要由兩個機架(36)、兩套垂直滑動式分段輥位置調整機構G7) 及安裝在位置調整機構滑塊(38)上的張應力分布控制輥(39)或張應力分布控 制輥彎輥裝置(40)等組成。
垂直滑動式分段輥位置調整機構的兩只升降缸(42)分別安裝在兩個機架的 底部或頂部,并與滑塊鉸接,滑塊安裝在機架的滑槽內,由升降缸驅動。驅動滑 塊的升降缸內部安裝有一個位置傳感器。一個壓力傳感器安裝在升降缸的外管路 上或升降缸內部的無桿腔。張應力分布控制輥空心軸的兩個軸端與滑塊上的孔動 配合裝配,并由緊定螺釘鎖定防止轉動。
附圖8是帶有擺動式分段輥位置調整機構的張力-板形測量-調整儀的示意圖, 它主要由兩個擺臂(44)、兩只擺臂升降缸(42)、安裝在擺臂活動端上的張應力 分布控制輥(39)或張應力分布控制輥彎輥裝置(40)等組成。
擺動式分段輥位置調整機構兩個擺臂的一端分別與固定點鉸接,擺臂中部的 一點與缸鉸接,由缸驅動,帶動安裝在擺臂活動端上的張應力分布控制輥上下擺 動。張應力分布控制輥空心軸的兩個軸端與擺臂活動端上的孔動配合裝配,并由 緊定螺釘鎖定防止轉動。
在圖7或圖8的張力-板形測量-調整儀的結構中,張應力分布控制輥可以設置一套彎輥裝置,彎輥裝置由橫梁和彎輥缸組成。圖7中橫梁的兩端分別與兩個滑 塊相連,橫梁靠近升降缸并與張應力分布控制輥保持一定的距離。圖8中橫梁的 兩端分別與擺臂活動端相連,橫梁位于擺臂缸一側并與張應力分布控制輥保持--
定的距離。在圖7和圖8的張力-板形測量-調整儀的結構中,彎輥缸安裝在橫梁 的中間,起到支撐張應力分布控制輥(TDCR)的作用,并使TDCR產生正彎的 效果。彎輥缸伸出桿的端面是一個球面,球面支撐TDCR的作用點偏向TDCR 的出口側。彎輥裝置中的彎輥缸上可以安裝一個位置傳感器,在彎輥缸無桿腔的 內部或外管路上可以安裝一個壓力傳感器,它們可以單獨安裝也可以同時安裝。
附圖9是本發明的一個應用實例,它主要由板形控制系統、數據傳輸系統、 軋機、張力-板形測量-調整儀、液壓系統等部分構成。
圖9中的張力-板形測量-調整儀安裝在軋機的出口處,不僅具有測量帶材(鋼) 平直度和帶材張力的功能,同時也可以作為矯正平直度偏差及張力偏差的執行機 構。它與美國專利號4,^74,310 "U.S. Patent No.4,674,310"公開的板形測量-調整儀的基本區別是,采用張應力分布控制輥將張力的檢測-調整與張應力分布 的檢測-調整分離開來,張力與張應力分布可以同時單獨調節,并且張應力分布 控制輥可附加一套彎輥裝置。這些特征具有下列優點 (1)增加控制功能
在圖9的張應力分布控制輥位置調整缸中,安裝有位置傳感器、壓力傳感器
和比例伺服閥,為張力-板形測量-調整儀提供了位置和張力兩種基本操作模式
a)在位置模式中,根據位置基準信號的大小保持張應力分布控制輥的高度不 變,維持張力恒定,利用來自壓力和位置傳感器的數據計算帶材(鋼)的張力。 此時張應力分布控制輥各分段輥內的活塞在位置傳感器、壓力傳感器和比例伺服 閥的控制下,也具備位置和張力兩種操作模式,兩種模式可以分別調整帶材的張應力分布值;
b)在張力模式中,張應力分布控制輥在位置調整缸的作用下根據張力基準 信號保持帶材(鋼)張力恒定,同時帶材平直度根據張應力分布控制輥各分段輥 的實際高度及缸內壓力進行計算并加以控制。
(2)提高控制精度
a) 采用張應力分布控制輥,張力與張應力分布檢測分離,提高了各自的檢測 精度,并且其檢測值還可以互為修正;
b) 采用張應力分布控制輥,張力與張應力分布控制分離,提高了各自的控制 精度;
c) 采用張應力分布控制輥,張力與張應力分布控制分離,改善了張應力分布 控制的動態特性;
d) 采用張應力分布控制輥,分段輥長度短、分段多,提高了張應力分布檢測 和控制的分布密度-,
e) 在寬板軋機中采用張應力分布控制輥彎輥裝置,可增加張應力分布控制輥 的包角,增大控制張力,提高張力及張應力分布的檢測精度。
圖9中的張力-板形測量-調整儀在生產過程中,首先可以由張力-板形測量-調整儀對巻取張力進行控制,巻取張力建立后,升降缸動作,張應力分布控制輥 升起并作用到板材上,升降缸的位置及作用力的大小,由安裝在升降缸上的位置 傳感器和壓力傳感器檢測,并與操作臺上的設定值比較,經過計算后傳送給比例 伺服閥放大器,通過比例伺服閥對升降缸的位置及作用力加以調節,進而調節帶 材張力。當所軋制的帶材厚度〈3.5mm后,張應力分布控制輥便可投入使用, 首先設定張應力分布目標值,同時張應力分布控制輥上的位置傳感器和壓力傳感 器將測得的信號傳送給計算機,計算機將位置和壓力信號運算處理后,轉變成帶材的張應力分布值,并與張應力分布目標設定值比較,傳送給比例伺服閥放大器, 推動比例伺服閥,進而調節氣(液壓)缸,使張應力的實際分布值趨向于目標設 定值,以達到調整板形的目的。
在圖9所示的張力-板形測量-調整儀的全自動比例伺服控制系統中,還可以 對帶材的張力和張應力分布進行手動比例伺服控制,即取消板形控制系統,升降 缸上的位置傳感器和壓力傳感器的檢測信號直接與操作臺上的設定值進行比較, 然后傳送給比例伺服閥放大器,通過比例伺服閥對升降缸的位置及作用力加以調 節,進而調節帶材張力。張應力分布控制輥中,各個調節缸上的位置傳感器和壓 力傳感器的檢測信號,也可以直接與操作臺上的設定值進行比較,然后傳送給各 自的比例伺服閥放大器,通過比例伺服閥對各調節缸的出力加以調節,進而調節 帶材的張應力分布值。
1權利要求
1. 一種適用于金屬帶材軋制生產線的張力-板形測量-調整儀,主要包括分段輥、分段輥位置調整機構,其特征在于所述的分段輥是中國專利公開號CN101288880A公布的一種“張應力分布控制輥—TDCR”。
2. 權利要求1所述的張力-板形測量-調整儀,其特征在于分段輥的兩端分別 安裝在分段輥位置調整機構上,分段輥位置調整機構的位置由兩只位置調整缸調整。
3. 權利要求1或2所述的張力-板形測量-調整儀,其特征在于分段輥位置調整機構可以是垂直滑動式,'也可以是擺動式。
4. 權利要求1至3中任一權利要求所述的張力-板形測量-調整儀,其特征在于 分段輥位置調整機構是垂直滑動式,它包括兩個滑塊及兩只分段輥位置調整缸, 滑塊與缸鉸接,滑塊設置在機架內由缸驅動,并沿機架內的滑槽帶動張應力分 布控制輥一起上下滑動,兩只位置調整缸分別安裝在兩個機架的底部或頂部。
5. 權利要求l至3中任一權利要求所述的張力-板形測量-調整儀,其特征在于 分段輥位置調整機構是擺動式,它包括兩個擺臂及兩只分段輥位置調整缸,擺 臂的一端與固定點鉸接,擺臂中部的一點與缸鉸接,由缸驅動,帶動安裝在擺 臂活動端上的張應力分布控制輥上下擺動。
6. 權利要求1所述的張力-板形測量-調整儀,其特征在于所述的張應力分布 控制輥上設有彎輥裝置。
7. 權利要求1或6所述的張力-板形測量-調整儀,其特征在于所述的張應力 分布控制輥彎輥裝置由橫梁和彎輥缸組成,橫梁的兩端分別與分段輥位置調整 機構中的滑塊或擺臂的擺動端相連,彎輥缸安裝在橫梁的中間。
8. 權利要求6或7所述的張力-板形測量-調整儀,其特征在于所述的張應力分布控制輥彎輥裝置中的彎輥缸伸出桿的端面是一個球面,球面支撐張應力分布控制輥的作用點偏向張應力分布控制輥的出口側。
9. 權利要求6至8中任一權利要求所述的張力-板形測量-調整儀,其特征在于所述的張應力分布控制輥彎輥裝置中的彎輥缸上安裝有一個壓力傳感器或一個 位置傳感器,它們可以單獨安裝也可以同時安裝。
10. 權利要求1所述的張力-板形測量-調整儀,其特征在于張應力分布控制 輥每個缸體的活塞上安裝有一個位置傳感器。
11. 權利要求1或10所述的張力-板形測量-調整儀,其特征在于張應力分布 控制輥每個缸體的外管路上或內部安裝有一個壓力傳感器。
全文摘要
本發明用于金屬帶材的軋制生產線,對帶材張力及張應力分布進行在線檢測并調節。它主要包括分段輥,分段輥位置調整機構,分段輥是專利公開號CN101288880A公布的一種張應力分布控制輥-TDCR。在TDCR每個缸上新裝有一套位置和壓力傳感器,傳感器提供帶材平直度信號,缸根據信號的大小調節帶材的平直度。分段輥安裝在位置調整機構上,由裝有一套位置和壓力傳感器的缸驅動,傳感器提供帶材的張力信號,缸根據信號的大小調節帶材的張力。本發明將張力的檢測-控制與張應力分布的檢測-控制分離,提高了張力和張應力分布檢測-控制的精度,擴大了控制范圍。本發明可與各種板形控制方式結合,組成板形綜合控制系統,對各種板形缺陷加以調整。
文檔編號B21B37/48GK101480665SQ20091007721
公開日2009年7月15日 申請日期2009年1月20日 優先權日2009年1月20日
發明者明 張 申請人:明 張
再多了解一些
網友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
1