专利名称：中厚板板形翘曲在线控制装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种金属塑性加工过程的装置及方法，特别涉及一种中厚板轧制过程中板形翘曲的在线控制装置及方法。
在金属加工行业，板形翘曲问题不仅存在于大批量，少品种的钢铁生产中，特别在产品特点是小批量，多品种，工艺复杂多变的有色金属生产及小型轧机生产中尤为突出。在解决中厚板板形翘曲问题上，有关文献及生产现场提出的技术措施有，通过试验设置上、下侧辊径、辊温、辊速、轧件温度、润滑状态的差别，以及限定道次压下量等，即以多因素综合控制。这些技术方法存在的弊端是多因素实施较复杂，在一些企业也较难实现；不能以工艺制度预测轧件翘曲的方向，为了防止下弯，人为限制道次压下量，不能发挥设备潜力；板形翘曲问题仍时常困扰生产。
在有关文献中，介绍了国外研制的新型轧机上采用水平液压弯辊控制板形翘曲，但众多在线轧机不会短期更新换代，且设备投资很大。
为了解决上述技术问题，本发明对现有轧机的导卫结构做了进一步改进，它包括横梁(2)、与横梁(2)连接成整体的导板(3)、机架(7)、上轧辊(8)、下轧辊(9)，本发明的改进之处是所述横梁(2)的两端设有滑槽(5)，所述机架(7)的两端固定有滑轨(6)，横梁(2)通过滑槽(5)卡套在滑轨(6)上，在横梁(2)下端设动力装置(1)，动力装置(1)驱动横梁(2)通过滑槽(5)沿着固定在机架(7)上的滑轨(6)上下移动。
为了便于调节该装置，所述横梁(2)的端面上安装有指针(10)，在机架端面上固定有表尺(11)。
所述表尺(11)0位的确定是下轧辊9的位置固定不变，导板3上表面和下轧辊9上表面处于同一水平面上，这时指针10指向表尺11的位置定为0位。
本发明的控制方法包括下述几个步骤(1)、计算进口导板的基准高度先计算出道次压下量Δh，使导板(3)的上表面低于下轧辊(9)的上表面，相对高度差为Δh/2；(2)、计算变形区几何形状系数l/h的值l=RΔh,]]>h‾=H+h2,]]>其中l为变形区长度，R为轧辊半径，Δh为道次压下量，H、h分别为轧制前后的轧件厚度；(3)、确定导板(3)偏离基准位置的实际高度Δy为了防止轧件出辊缝后下弯，即使轧件出辊缝后，有上翘的趋势，实施控制，变形区几何形系数l/h的值与Δy的相关区域对应取值为当l/h＜1时，取Δy＞0当1＜l/h＜1.9时，取Δy＜0
当l/h＞1.9时，取Δy≤0或Δy＞0Δy值根据不同型号的轧机取值范围为5mm＜Δy＜30mm本发明的有益效果是1.能够在线控制轧件出辊缝后翘曲的方向。2.能够在线控制轧件出辊缝后下弯。3.可由工艺及设备能力确定道次压下量，不必因板形翘曲限定道次压下量。4.能够由加工工艺预测板形翘曲的趋势及区域，便于实施控制。5.本技术措施控制板形翘曲简便易行，具有普遍的适用性。
导板3的作用是引导轧件4进入上轧辊8、下轧辊9的辊缝，为了减少摩擦或划伤轧件表面也采用辊道。
图4、图5为调控方法示意图，图中导板3与轧件4的力作用点12(由现场条件测定)，H和h分别为轧制前后轧件厚度，lx为上、下轧辊连心线至力作用点12的水平距离，Δh表示道次压下量；实现本发明中厚板板形翘曲在线控制方法步骤如下(1)、计算导板的基准高度调节导板3位置使上表面与下轧辊9的上表面相对高度为某道次轧制时的Δh/2(如图4所示)，这时轧件4沿高向相对上轧辊8、下轧辊9处于对称位置，轧制中心线13与轧制中心线14重合(如图4所示)。指针10所指向表尺11上的位置即为导板3调节的基准位置。
从理论上这一基准位置能够轧出平直的轧件，但轧制过程影响因素复杂，轧件还会产生不同方向的翘曲。通过调节导板3偏离基准位置，使轧件4沿力作用点12升降，从而改变轧件进入辊缝的对称性(如图5所示)，使轧件出辊缝后，有上翘的趋势来实施控制。
(2)、计算变形区几何形状系数l/h的值l=RΔh,]]>h‾=H+h2,]]>其中l为变形区长度，R为轧辊半径，Δh为道次压下量，H、h分别为轧制前后的轧件厚度；(3)、确定导板3偏离基准位置的实际高度Δy通常轧制符合尺寸规格的轧件需要多道次轧制，因此分别计算每道次轧制时变形区几何形状系数l/h的值，再确定Δy的值。有效防止轧件4轧制过程翘曲，变形区几何形状系数l/h的值与Δy的相关区域对应取值为当l/h＜1时，取Δy＞0当1＜l/h＜1.9时，取Δy＜0当l/h＞1.9时，取Δy≤0或Δy＞0Δy值的确定，依据l/h值的范围总体考虑，生产中宜采用模糊的方法，即只要满足偏离基准位置方位一定值即可。通常要由工艺、设备条件试验确定，按照目前生产实际，Δy值根据轧机的型号取值范围为5mm＜Δy＜30mm轧制过程影响因素复杂，很难用精确数字表达，上述表达式反映了防止轧件轧制时板型翘曲的基本规律，制定工艺制度时，使l/h值偏离边界值更为可靠。
由经验选取Δy值后，还可用Δy＝lxtgθ计算，如图5所示，a或a‘点为导板3升降时与轧件4下表面接触的力作用点，15为轧件下表面线，它与轧件中心线平行，a-a‘为轧件4沿力作用点12升降位置，当调节导板3偏离基准位置时，这时轧件下表面线15与轧制中性线14形成夹角|θ|，导板3偏离基准位置的高度为|Δy|；当轧件偏向上辊8一侧时，θ角和Δy取正值，轧件偏向下辊9一侧时，θ角和Δy取负值。由于轧机导位装置不同，lx也不相同，由此计算出的θ角的理论值可反映轧件倾斜咬入程度，可供参考。
按以上步骤调控时，上轧辊8、下轧辊9的辊径、辊速、辊温及轧件的温度、润滑保持在常规条件下。
本发明适应于各种类型轧机轧制不同材质的板材。
(1)、计算导板的基准高度轧制工艺道次压下量变化分别为3mm、2mm、1.5mm、1.0mm，因此导板3上表面与下轧辊9上表面的高度差Δh/2为1.5mm、1.0mm、0.75mm、0.5mm。导板3的基准位置应从0位下降，指针10分别指向表尺11的-1.5mm、-1.0mm、-0.75mm、-0.5mm，记录这一数据，供以下调节导板3位置作参考。
(2)、计算变形区几何形状系数l/h的值l/h的值计算表(辊径R＝125mm)道次 H h Δh hl/h130 29 1 29.5 11.80.37229 26 3 27.5 19.36 0.70326 23 3 24.5 19.36 0.79423 20 3 21.5 19.36 0.90520 17 3 18.5 19.36 1.05617 14 3 15.5 19.36 1.24714 11 3 12.5 19.36 1.54811 9 2 10 15.81.5899 7.51.5 8.25 13.69 1.6610 7.5 6 1.5 6.75 13.69 2.02(3)、确定导板3偏离基准位置的高度
Δy值依据l/h值的范围总体考虑确定。生产中宜采用模糊的取值方法，即选定l/h值同一方位的一组，Δy值同时满足该组各道次的调控需求。实际中Δy值偏离基准位置较大，由设备、工艺条件试验确定，一般取几毫米至数十毫米。Δy＝lxtgθ具有理论意义，应用时供参考，不必每道次调节。
根据l/h值的取值范围可以得到；1-4道次，l/h＜1，取Δy＞0，导板3由基准位置上升；5-9道次，1＜l/h＜1.9时，取Δy＜0，导板3由基准位置下降；10道次，l/h＞1.9时，取Δy≤0或Δy＞0，导板3的位置自由选择；由以上所得结果，1-4道次均要求Δy＞0，表示导板3上升，托起轧件4偏向上轧辊8侧，轧件下表面线15与轧制中心线14形成夹角+θ，所选Δy值必须大于1-4道次任意一个基准指数。由于Δy值越大，对轧制过程影响越大，根据本设备工艺条件及轧制试验，Δy取8.5mm即可满足要求。由于1-4道次导板3所指示基准位置最高为-0.5，故轧制时导板3应上升位置为+8.5+(-0.5)＝8，调节导板使指针10指向表尺11。同理，5-9道次，要求Δy＜0，表示导板3下降，轧件4将偏向下辊9侧，导板3下降位置为-8.5+(-1.5)＝-10，即指针10指向-10。
为了方便调节，可编制操作表道次导板移动方位 指针指数1-4上升 偏离最大指数(-0.5) 85-9下降 偏离最小指数(-1.5) -1010 在8至-10内自由确定
权利要求
1.一种中厚板板形翘曲在线控制装置，它包括横梁(2)、与横梁(2)连接成整体的导板(3)、机架(7)、上轧辊(8)、下轧辊(9)，其特征是所述横梁(2)的两端设有滑槽(5)，所述机架(7)的两端固定有滑轨(6)，横梁(2)通过滑槽(5)卡套在滑轨(6)上，在横梁(2)下端设动力装置(1)，动力装置(1)驱动横梁(2)通过滑槽(5)沿着固定在机架(7)上的滑轨(6)上下移动。
2.根据权利要求1所述的中厚板板形翘曲在线控制装置，其特征是所述横梁(2)的端面上安装有指针(10)，在机架端面上固定有表尺(11)。
3.根据权利要求2所述的中厚板板形翘曲在线控制装置，其特征是所述表尺(11)0位的确定是下轧辊(9)的位置固定不变，导板(3)上表面和下轧辊(9)上表面处于同一水平面上，这时指针(10)指向表尺(11)的位置定为0位。
4.一种使用权利要求1所述中厚板板形翘曲在线控制装置的控制方法，其特征是它是按照下述步骤实现的(1)、计算进口导板的基准高度先计算出道次压下量Δh，使导板(3)的上表面低于下轧辊(9)的上表面，相对高度差为Δh/2；(2)、计算变形区几何形状系数l/h的值l=ΔRh,]]>h‾=H+h2,]]>其中l为变形区长度，R为轧辊半径，Δh为道次压下量，H、h分别为轧制前后轧件(4)的厚度；(3)、确定导板(3)偏离基准位置的实际高度Δy变形区几何形状系数l/h的值与Δy相关区域对应取值为当l/h＜1时，取Δy＞0当1＜l/h＜1.9时，取Δy＜0当l/h＞1.9时，取Δy≤0或Δy＞0
5.根据权利要求4所述中厚板板形翘曲在线控制装置的控制方法，其特征是Δy值根据不同型号的轧机取值范围为5mm＜Δy＜30mm
全文摘要
本发明公开了一种中厚板板形翘曲在线控制装置及方法。本发明的特点是引入了对轧制过程应力、应变状态有重要影响的变形区几何形状系数
文档编号B21B37/28GK1478615SQ0311458
公开日2004年3月3日 申请日期2003年3月28日 优先权日2003年3月28日
发明者刘长瑞 申请人:西安建筑科技大学