一种多金属复合轧机覆层带纠偏控制系统和方法与流程

本发明涉及一种多金属复合材料纠偏装置及方法，尤其涉及一种多金属复合轧机覆层带纠偏控制系统和方法。

背景技术：

传统上一般金属复合轧机(窄带)在生产使用过程中，覆层带的纠偏控制和方法比较简单，甚至有的复合轧机没有纠偏控制装置，只是把覆层带经过开卷，表面处理，纠偏(有些无纠偏控制)，进入复合轧制，卷取成品。

由于多金属复合轧机是将二种或三种金属按照一定的厚度比例进行组合轧制。各种金属同时在轧制过程中由于延展性能不同，硬度不同，在接合面处导致不同错边量，所以在轧制复合前就要保证覆层带与基层带的中心线重合，把错边量控制在合理要求的范围内。

多金属复合轧机的覆层带一般为冷轧的有色金属或贵金属，带的厚度为0.1毫米～1.0毫米，产品性能为软态。宽度在600毫米～1200毫米。基层带一般为黑色金属，厚度为2.0毫米～8.0毫米，宽度在600毫米～1200毫米，在多金属复合轧制过程中，轧制力是通过支撑辊轴承座向工作辊传递的，从而在工作辊辊面上所受到的轧制分布也是不同的，即工作辊两端受力较中部受力大，在较大轧制力和较大的变形量双重作用下，轧制过程中多金属复合带的覆层带边部延展量较中部延展量大，在轧制复合后多金属复合带的中部会出现一定的波纹形状，严重影响多金属复合带的产品质量。

早期国内外的复合轧机纠偏控制系统和方法存在的问题：

(1)以德国复合轧机的纠偏控制方法和系统为代表设备，主要是将只有一层覆层带卷通过一根芯轴直接放置固定在轧机的入口处，在生产过程中，只能通过横向移动芯轴来实现纠偏控制。该控制方式只能在机组运行速度极低的条件下使用，而且要求覆层带的厚度0.5毫米以上，宽度不大于420毫米，机组运行速度不大于2米/分钟的条件。机组生产效率极低，产品质量不稳定，复合带边部错边量较大，控制精度极低。

(2)以国内某大型企业为代表复合轧机的纠偏控制方法和系统为代表设备，主要是通过单辊控制纠偏系统和方法，覆层带通过单纠偏辊进入轧辊进行复合，系统通过控制单辊的横向移动量来控制覆层带的纠偏量。单纠偏辊与轧辊间的张力较小，在纠偏的过程中容易导致覆层带与纠偏产生相对滑动，而达不到理想的纠偏效果。并且单辊纠偏辊辊面没有一定的凸度。该纠偏机构的安装方式也不同，是保证覆层带与基带的距离较小。单辊纠偏的电控部分也相当简单，检测信号是通过安装在支架上两组光电开关来实现，当光电开关检测到覆层带发生偏移信号时，普通的换向阀开始动作指挥液压油缸做相应的运动，来达到纠偏控制结果。两组光电开关组间的距离就是覆层带的纠偏量

要求覆层带的厚度0.3毫米～0.8毫米，宽度不大于610毫米，机组运行速度不大于6米/分钟的条件。机组生产效率低，影响产品质量，成材率低，复合带边部错边量较大，产品控制精度极低。

(3)以国内中小企业为代表复合轧机的纠偏控制方法和系统为代表设备，其覆层带纠偏控制方法和系统，通过固定导位把覆层带和基带通过特殊的装置安装在复合轧机的入口，主要是生产产品宽度在100毫米以下规格，并且要求覆层带厚度要大于1.0毫米，基带厚度要大于4.5毫米。机组生产效率极低，成材率低，复合带边部错边量较大，产品控制精度极低。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种精度高、控制效果好、操作简单、容易控制、设备投资低的多金属复合轧机覆层带纠偏控制系统和方法。

实现本发明目的的技术方案是：一种多金属复合轧机覆层带纠偏控制系统；所述纠偏控制系统依次包括光电信号系统、计算机标准系统、比例伺服阀、液压控制系统及S辊执行机构；所述S辊执行机构安装在支架上，并与支架前端中心进行铰接；所述光电信号系统包括光电传感器、红外发光源及光源信号放大器；所述红外发光源及光电传感器位于覆层带的边缘位置，所述光电传感器电连到光源信号放大器和计算机标准系统控制芯片上，所述液压控制系统通过比例伺服阀与计算机标准系统相连，所述S辊执行机构与液压控制系统相连，并控制S辊执行机构的左右摆动。

上述技术方案，所述液压控制系统包括液压站及与其相连的液压油缸；所述S辊执行机构包括前后布置的一对S辊，所述S辊两端安装在S辊底座上，所述S辊底座一侧与液压油缸的活塞杆铰接；液压油缸中心与支架一侧进行铰接；所述支架前端中心设有轴孔，所述S辊底座前端横梁中心通过轴销与支架前端横梁中心铰接，S辊底座沿轴销左右摆动角度为20～30°；所述S辊底座后端与支架之间设有两个万向球支撑点。

上述技术方案，所述S辊底座上纵向设有长孔，S辊轴承座通过定位螺栓固定在S辊底座的长孔上，S辊轴承座可沿S辊底座纵向移动。

上述技术方案，所述S辊包括进口辊和出口辊，表面均覆有聚氨酯材料，S辊尺寸直径为120～180mm，长度1350mm，前后两辊高度差55～65mm；所述出口辊辊面设有凸度，凸度高度为0.2～1mm。

上述技术方案，所述红外发光源及光电传感器位于复合轧机轧辊前200～300mm处，所述光电传感器接收点位置与基带边部对齐。

上述技术方案，所述S辊上辊面距离基带垂直距离为800～1000mm，覆层带进入轧辊复合轧制时与轧辊面包角为30°～35°。

上述技术方案，所述覆层带纠偏控制系统有1～2个；所述S辊距离复合轧机入口1.2～1.8m。

一种多金属复合轧机覆层带纠偏控制方法，生产时纠偏控制系统切换为自动模式，当覆层带通过表面处理设备后进入S辊，使覆层带与S辊辊面中心重合，光电传感器与红外发光源对覆层带的偏移信号进行采集，当光电传感器检测到覆层带发生一侧跑偏时，光源信号放大器对光电传感器信号进行放大，传输至计算机标准系统进行比对；随后将比对后的指令发送至比例伺服阀控制液压控制系统，所述液压控制系统通过液压油缸控制S辊执行机构左右摆动动作实现覆层带的纠偏。

上述技术方案，所述覆层带经过所述S辊时张力放大2～3倍；机组运行速度在0.5m/min～12m/min时，覆层带与基带边部错边量控制在±0.1mm之间。

上述技术方案，所述红外发光源为高频光幕式光源，发光源频率为200Hz。

采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：

(1)本发明纠偏控制系统集机械、电气、液压、光学四方面有机结合，为全闭环控制的电液伺服系统，可通过计算机控制器采集复合轧机中覆层带的横向位置信息并控制S辊的左右转向摆动角度，从而实现覆层带纠偏动作快速反应、慢速纠偏的需要，可防止左右水平移动纠偏动作过快造成的断带。本发明纠偏控制系统结构简单、成本低廉、使用方便，可大幅度提高覆层带横向移动时的纠偏位移及精度，从而能使覆层带和基层带的中心轴线尽量保持重合，提高了产品质量，减少了产品原材料浪费，节约生产成本，提高生产效率；

(2)本发明S辊底座与支架通过轴销进行铰接，且前端与支架之间设有万向球支撑点，可通过油缸对S辊底座的左右移动，从而实现覆层带的对中调节；

(3)本发明S辊表面覆有聚氨酯材料，可保证S辊表面软硬适中，一方面可防止覆层带表面划伤，另一方面保证与覆层带之间具有足够的摩擦力；前后两辊设有高度差可缓解覆层带边部延展量大于中延展量造成的复合带中部出现波纹状条纹，同时中部带有凸度具有机械式纠偏作用，保证覆层带中心线与基层带的中心线重合一起进入轧辊进行轧制复合；

(4)本发明S辊上辊面距离基层带的正上方800毫米～1000毫米范围内，使覆层带经过S辊进入轧辊时，覆层带与轧辊产生约30°～35°的包角，可将轧辊工作中产生的热量用于给覆层带预热，从而提高覆层带的延伸效果；

(5)本发明可根据覆层带数量设置1个或2个，当基层带上下均设有覆层带时，可实现两套独立纠偏控制系统通过一个液压站完成，设备投资低；

(6)本发明S辊可将覆层带张力由开卷时的1KN～5KN放大2～3倍，满足生产需要；

(7)本发明纠偏控制系统结构新颖，成本低，控制精度高，可满足铜钢铜、钛铝钛、铜铝钛、铜不锈钢钛及铜钢铝等多种金属或双金属复合带的生产的纠偏，适用范围广，可以实现宽幅面，薄覆层，任意的覆层带与基层带之间的厚度比进行轧制复合，提高机组运行速度控制，大大提高机组生产效率，可大规模推广应用。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1本发明纠偏控制系统俯视图；

图2本发明上纠偏控制系统侧视图；

图3本发明纠偏控制系统安装示意图；

图中1、光电信号系统；1-1、光电传感器；1-2、红外发光源；1-3、光源信号放大器；2、计算机标准系统；3、比例伺服阀；4、液压控制系统；4-1、液压站；4-2、液压油缸；5、S辊执行机构；5-1、S辊；5-1-1、进口辊；5-1-2、出口辊；5-2、S辊底座；5-3、S辊轴承座；5-4、定位螺栓；6、支架；6-1、轴孔；6-2、轴销；7、万向球支撑点；8、覆层带；9、基带；10、轧辊。

具体实施方式

(实施例1)

见图1～3，本发明具有一种多金属复合轧机覆层带纠偏控制系统；纠偏控制系统依次包括光电信号系统1、计算机标准系统2、比例伺服阀3、液压控制系统4及S辊执行机构5；S辊执行机构5安装在支架6上，并与支架6前端中心进行铰接；光电信号系统1包括光电传感器1-1、红外发光源1-2及光源信号放大器1-3；红外发光源1-2及光电传感器1-1位于覆层带8的边缘位置，红外发光源1-2为高频光幕式光源，发光源频率为200Hz，普通的日光源满足不了系统的要求。光电传感器1-1电连到光源信号放大器1-3和计算机标准系统2控制芯片上，液压控制系统4通过比例伺服阀3与计算机标准系统2相连，S辊执行机构5与液压控制系统4相连，并控制S辊执行机构5的左右摆动。本发明创新性的采用了左右摆动来控制纠偏，因左右摆动纠偏是比例积分式控制结构.而左右水平移动纠偏是比例式控制结构.复合轧机的纠偏需要机构反应灵敏.执行控制机构动作要缓慢.若动作过快易造成断带，因此左右摆动比例积分式控制结构可防止断带的发生，提高机组运行速度控制，大大提高机组生产效率。

液压控制系统4包括液压站4-1及与其相连的液压油缸4-2；S辊执行机构5包括前后布置的一对S辊5-1，S辊5-1两端安装在S辊底座5-2上，S辊底座5-2一侧与液压油缸4-2的活塞杆铰接；液压油缸4-2中心与支架6一侧进行铰接；支架6前端中心设有轴孔6-1，S辊底座5-2前端横梁中心通过轴销6-2与支架6前端横梁中心铰接，S辊底座沿轴销左右摆动角度为20～30°；S辊底座5-2后端与支架6之间设有两个万向球支撑点7。S辊底座5-2上纵向设有长孔，S辊轴承座5-3通过定位螺栓5-4固定在S辊底座5-2的长孔上，S辊轴承座5-3可沿S辊底座5-2纵向移动。S辊5-1包括进口辊5-1-1和出口辊5-1-2，表面均覆有聚氨酯材料，S辊5-1尺寸直径为120～180mm，长度1350mm，前后两辊高度差55～65mm；出口辊5-1-2辊面设有凸度，凸度高度为0.2～1mm。

红外发光源1-2及光电传感器1-1位于复合轧机轧辊10前200～300mm处，光电传感器1-1接收点位置与基带9边部对齐。S辊5-1上辊面距离基带9垂直距离为800～1000mm，覆层带8进入轧辊10复合轧制时与轧辊10面包角为30°～35°，来增加覆层带8与纠偏辊和轧辊10之间的摩擦力，从而提高覆层带纠偏控制能力。覆层带纠偏控制系统有1～2个；S辊5-1距离复合轧机入口1.2～1.8m。

本发明多金属复合轧机覆层带纠偏控制方法为：生产时纠偏控制系统切换为自动模式，当覆层带8通过表面处理设备后进入S辊5-1，使覆层带8与S辊5-1辊面中心重合，光电传感器1-1与红外发光源1-2对覆层带8的偏移信号进行采集，当光电传感器1-1检测到覆层带8发生一侧跑偏时，光源信号放大器1-3对光电传感器1-1信号进行放大，传输至计算机标准系统2进行比对；随后将比对后的指令发送至比例伺服阀3控制液压控制系统4，液压控制系统4通过液压油缸4-2控制S辊执行机构5左右摆动动作实现覆层带8的纠偏，保证覆层带8与基带9的中心线重合。

大张力开卷容易导致覆层带表面挫伤，对产品表面质量产出一定的影响，覆层带开卷机所提供的是微张力，约1.0KN～5.0KN，不能满足生产需要，必须经过S辊5-1进行张力放大，覆层带8经过S辊5-1时张力放大2～3倍，保证多金属复合轧机轧辊10至S辊5-1间张力在3.0KN～15.0KN范围内，满足生产需要。本发明控制精度高，机组运行速度在0.5m/min～12m/min时，覆层带8与基带9边部错边量可控制在±0.1mm之间。

以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。