专利名称：一种内源驱动式板形板厚综合调控轧机的制作方法
技术领域：
本发明涉及板带轧机技术领域，特别是涉及一种内源驱动式板形板厚综合调控轧机。
背景技术：
在板带材工业生产中，轧辊作为实现板带材加工的工具被安装在二辊轧机、四辊轧机、六辊HC (High Crown，高性能轧辊凸度)轧机、HCW (工作辊移动式HC)轧机和多辊轧机中。为了使轧机具有板形调节功能，通常采用液压弯辊、串辊、喷水、CVC (Continuous Variable Crown,连续可变凸度)辊型等多种辊型调节方式，借以改变承载辊缝形状，达到板形控制目的。除此之外，美国、英国、日本等也相继提出了将电加热器作为热源放置在轧辊通心孔内进行分段局部加热调节板形的构想。一种方式是在轧辊通心孔分段放置热源， 采用由6组铠式加热棒组装成的加热器来对轧辊内孔进行局部加热，试图解决轧辊辊型曲线调节问题。另一种方式为检测辊型外部轮廓，在轧辊通心孔内部，利用分段柱棒式热源加热器对其接触部位进行局部加热，试图调节轧辊外部辊型曲线。但是，发明人在进行本发明时发现，上述两种方式都具有以下缺陷由于内孔不同加热区域不能沿径向定向传热，导致各段辊体径向温度沿轴向均化，各段之间所存在的温度耦联关系难以解决，热源处没有温度传感器，无法进行量化温度调节。没有电热胀棒的高速热变形所形成的内源驱动力，难以实现辊型调节的快速反应。由此装配的轧机不能实现板形和板凸度超差缺陷的高速在线控制。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种内源驱动式板形板厚综合调控轧机，可构造任意控制复杂浪形的高阶辊型曲线，实现板形板厚最优控制。为达到上述目的，本发明提供一种内源驱动式板形板厚综合调控轧机，所述轧机包括机架、轴承座、多个轧辊和用于调节压下量的液压缸；所述多个轧辊与所述轴承座进行装配形成轧辊部件，所述轧辊部件和液压缸安装在所述机架上；
所述多个轧辊中含有辊型可调节轧辊，所述辊型可调节轧辊带有通心孔；所述通心孔中间隔安装有带有温度传感器的电热胀棒和绝热间隔环；所述辊型可调节轧辊的端部安装有用于供电和信号输出的滑环；
所述电热胀棒与所述通心孔过盈装配，所述滑环分别与电源、温度检测与控制模块、温度传感器连接；所述电源通过所述滑环为所述电热胀棒供电，所述温度传感器通过所述滑环将采集到的温度信号发送给所述温度检测与控制模块；所述温度检测与控制模块用于根据所述温度信号和预先设定的温度值生成温控信号，通过所述温控信号反馈控制所述电源对所述电热胀棒的供电。其中，所述辊型可调节轧辊中的电热胀棒数量为一个或多个。其中，当所述辊型可调节轧辊中的电热胀棒数量为多个时，每个可调节轧辊中的电热胀棒对称排布。其中，当所述辊型可调节轧辊的电热胀棒为多个时，每个辊型可调节轧辊中的电热胀棒非对称排布。其中，所述辊型可调节轧辊中的每组电热胀棒由电源独立供电，并独立向所述温度检测与控制模块发送温度信号。其中，每个辊型可调节轧辊中的电热胀棒的数量为1-50个。其中，所述电热胀棒的加热温度小于或等于300°C。其中，所述轧机为二辊轧机、三辊轧机、四辊轧机、六辊HC轧机、HCW轧机和多辊轧机。轧辊数量为2—36个，辊型可调节轧辊数量或为奇数或为偶数，偶数辊时为对称分布。其中，所述辊型可调节轧辊安装用于轧机辊系中的工作辊、中间辊和/或支撑辊。与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果
改造传统缺少板形控制的轧机，使轧机制造简化板形控制功能，可构造任意控制复杂浪形的高阶辊型曲线。不仅能使二辊和普通四辊轧机控制板形，还能使多辊轧机控制板形的控制模式简化。同样具备传统轧辊横移、弯辊、分段喷水冷却的调节功效，大大简化了轧机板形调控机构构成，不仅可调节具有四次曲线的浪形，可以对各种高次浪形及局部浪形进行有效控制，使板形调控能力增强。本发明不仅适用板带冷轧，也适用于板带热轧。
图I是本发明实施例的一种内源驱动式板形板厚综合调控二辊轧机的结构示意图。图2a是本发明实施例的电热胀棒的机构示意图。图2b是本发明实施例的电热胀棒上下对称排布方式的二辊轧机示意图。
图2c是本发明实施例的电热胀棒上下非对称排布方式的二辊轧机示意图。图3a是本发明实施例的电热胀棒过盈装配在二辊轧机的工作辊的排布方式示意图。图3b是本发明实施例的电热胀棒过盈装配在下轧式三辊轧机的中间辊的排布方式示意图。图3c是本发明实施例的电热胀棒过盈装配在上轧式三辊轧机的支撑辊的排布方式示意图。图4a是本发明实施例的电热胀棒过盈装配在四辊轧机的结构示意图。图4b是本发明实施例的电热胀棒过盈装配在下驱动式四辊轧机的结构示意图。图4c是本发明实施例的电热胀棒过盈装配在上驱动式四辊轧机的结构示意图。图5是本发明实施例的电热胀棒过盈装配在六辊HC轧机的结构示意图。其中，I.机架，2.液压缸，3.轴承座，4.滑环，5.上轧辊，6.带有温度传感器的电热胀棒，7.绝热间隔环，8.下轧辊，9.带钢，10.联轴节，11.电热胀棒对称排布上轧辊，12. 电热胀棒对称排布下轧棍，13.电热胀棒非对称排布上轧棍，14.电热胀棒非对称排布下轧辊，15. 二辊轧机，16.下轧式三辊轧机，17.上轧式三辊轧机，18.四辊轧机，19.下驱动式四辊轧机，20.上驱动式四辊轧机，21.六辊HC轧机。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例本施例的一种内源驱动式板形板厚综合调控二辊轧机的结构如图I所示，所述轧机包括机架I、轴承座3、多个轧辊和用于调节压下量的液压缸2 ;所述多个轧辊与所述轴承座2进行装配形成轧辊部件，所述轧辊部件和液压缸2安装在所述机架I上；所述多个轧辊中含有辊型可调节轧辊，所述辊型可调节轧辊带有通心孔；所述通心孔中间隔安装有带有温度传感器的电热胀棒6和绝热间隔环7 ;所述辊型可调节轧辊的端部安装有用于供电和信号输出的滑环4 ;所述电热胀棒6与所述通心孔过盈装配，所述滑环4分别与电源、温度检测与控制模块、温度传感器连接；所述电源通过所述滑环4为所述电热胀棒6供电，所述温度传感器通过所述滑环4将采集到的温度信号发送给所述温度检测与控制模块；所述温度检测与控制模块用于根据所述温度信号和预先设定的温度值生成温控信号，通过所述温控信号反馈控制所述电源对所述电热胀棒6的供电。电热胀棒6和绝热间隔环7的长度根据轧制板宽和板形调控要求确定。所述辊型可调节轧辊为一个或多个，本实施例中可调节轧辊为两个，即将带有辊型可在线调节的上轧辊5、下轧辊8作为工作辊安装在轧机架I之中。当所述辊型可调节轧辊为多个时，每个辊型可调节轧辊中的电热胀棒如图2a可以对称排布，也可以非对称排布。电热胀棒上下对称排布方式的二辊轧机如图2b所示，其中11为上工作辊(包括中间辊和支承辊)，12为下工作辊(包括中间辊和支承辊)；电热胀棒上下非对称排布方式的二辊轧机如图2c所示，其中13为上工作辊(包括中间辊和支承辊)， 14为下工作辊(包括中间辊和支承辊)。 所述辊型可调节轧辊中的每组电热胀棒由电源独立供电，并独立向所述温度检测与控制模块发送温度信号；每个可调节轧辊中的电热胀棒6的数量和分布方式根据带材宽度、板形和板凸度调控需求来确定，通常电热胀棒6的数量可确定为f 50，其加热温度小于或等于300°C。当轧后带材板凸度和板形检测不符合产品尺寸精度和平直度要求时，通过端部滑环4供电，此时电热胀棒6在电磁热的作用下快速膨胀并推动轧辊辊体产生径向变形而改变承载辊缝形状，实现对不良板形的调节。本实施例中，当轧辊在电机的驱动下开始轧制带钢9时，可调节轧辊根据板形和板凸度控制要求进行调节辊型曲线，借以改变承载辊缝形状。电热胀棒的加热与冷却是在电热自动控制条件下发生的。当在线轧制板形发生缺陷时，对应残余应力为拉应力区域进行胀辊，直到胀辊量满足板型和板凸度控制要求为止。当电热胀棒装在支承辊时，通过滑环供电，来调节支撑辊辊型，借以改变辊间压力，调整承载辊缝形状，实现板形的综合调节。本实施例将可调节轧辊安装在轧机上、下工作辊(或支承辊)位置。当轧制板形不良时，需要立即调控轧辊辊型，并对应板带非浪形产生区域(前张力横向分布拉应力区域) 对电热胀棒进行电热升温，由于电热胀棒与轧辊中心通孔存在过盈配合关系，使电热胀棒产生内源驱动力而推动轧辊产生不均匀径向变形，增加局部辊缝相对压下量，借以调控板形。
5
本发明的轧机可以为二辊轧机、三辊轧机、四辊轧机、六辊HC轧机、HCff轧机或多辊轧机；所述辊型可调节轧辊为轧机中的工作辊、中间辊和/或支撑辊。其中，电热胀棒过盈装配在二辊轧机的工作辊的排布方式如图3a所示，15为二辊轧机；电热胀棒过盈装配在下轧式三辊轧机的中间辊的排布方式如图3b所示，16为下轧式三辊轧机；电热胀棒过盈装配在上轧式三辊轧机的支撑辊的排布方式如图3c所示，17为上轧式三辊轧机。若采用调节中间辊或支承辊辊型模式来控制板形，当工作辊直径较小，电热胀棒安放在四辊轧机和六辊轧机支承辊或中间辊时，通过调节辊间接触压力来调节承载辊缝形状，实现板形调节。其中，电热胀棒过盈装配在四辊轧机的结构示意图如图4a所示，18为四辊轧机；电热胀棒过盈装配在下驱动式四辊轧机的结构示意图如图4b所示，19为下驱动式四辊轧机；电热胀棒过盈装配在上驱动式四辊轧机的结构示意图如图4c所示，20为上驱动式四辊轧机；电热胀棒过盈装配在六辊HC轧机的结构示意图如图5所示，21为六辊HC轧机。为了能够控制电热胀棒6的膨胀量，在其端部装有温度传感器，当滑环4供电使得电热胀棒6温度达到给定值时，进行自动切断，保持电热胀棒6温度可控。轧机板形调控辊可以单独安装在某一工作辊或支承辊位置，可以独立调整板形。本发明以电热胀棒受热膨胀为内源驱动力，使得轧辊承载辊缝形状连续可变的新式轧机，适用于板带材轧制产品板凸度和板形的自动控制。本发明将装有由电热胀棒调控辊型的轧辊，包括工作辊、中间辊、支承辊按照轧机类型装配在轧机机架之中，通过液压缸调节压下量。通过电热胀棒对辊型曲线的温控调节，构建可实现各阶次复合浪形控制的辊型曲线。当板形不良时，对应检测的残余应力为拉应力区域进行供电升温，使电热胀棒迅速升温到设定值，由此推动轧辊沿径向产生局部胀形，并进行板形调节。采用温控技术对带有可检测温度的电热胀棒进行温控，当测量温度达到设定值时，切断供电，否则接通。由此，可实现辊型的闭环控制，进而实现承载辊缝的闭环控制，即板形板厚综合控制。通过以上实施例可以看出，本发明具有以下有益效果
改造传统缺少板形控制的轧机，使轧机制造简化板形控制功能，可构造任意控制复杂浪形的高阶辊型曲线。不仅能使二辊和普通四辊轧机控制板形，还能使多辊轧机控制板形的控制模式简化。同样具备传统轧辊横移、弯辊、分段喷水冷却的调节功效，大大简化了轧机板形调控机构构成，不仅可调节具有四次曲线的浪形，可以对各种高次浪形及局部浪形进行有效控制，使板形调控能力增强。本发明减少弯辊力后可提高轴承使用寿命。本发明不仅适用板带冷轧，也适用于板带热轧。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种内源驱动式板形板厚综合调控轧机，其特征在于，所述轧机包括机架、轴承座、 多个带有电热胀棒的轧辊和用于调节压下量的液压缸；所述多个带有电热胀棒的轧辊与所述轴承座进行装配形成轧辊部件，所述轧辊部件和液压缸安装在所述机架上；所述多个轧辊中含有可调节轧辊，所述可调节轧辊带有通心孔；所述通心孔中间隔安装有带有温度传感器的电热胀棒和绝热间隔环；所述可调节轧辊的端部安装有用于供电和信号输出的滑环；所述电热胀棒与所述轧辊通心孔过盈装配，所述滑环分别与电源、温度检测与控制模块、温度传感器连接；所述电源通过所述滑环为所述电热胀棒供电，所述温度传感器通过所述滑环将采集到的温度信号发送给所述温度检测与控制模块；所述温度检测与控制模块用于根据所述温度信号和预先设定的温度值生成温控信号，通过所述温控信号反馈控制所述电源对所述电热胀棒的供电。
2.根据权利要求(I)所述的轧机，将带有电热胀棒的轧辊组装为辊系，如工作辊、中间辊和支撑辊等，安装在轧机机架之中，使其具有板带轧机高阶板形调控能力。
3.根据权利要求2所述的内源驱动式板形板厚综合调控轧机，其特征在于，当所述可调节轧辊为多个时，每个可调节轧辊中的电热胀棒对称排布。
4.根据权利要求2所述的内源驱动式板形板厚综合调控轧机，其特征在于，当所述可调节轧辊为多个时，每个可调节轧辊中的电热胀棒非对称排布。
5.根据权利要求I所述的内源驱动式板形板厚综合调控轧机，其特征在于，所述可调节轧辊中的每组电热胀棒由电源独立供电，并独立向所述温度检测与控制模块发送温度信号。
6.根据权利要求I所述的内源驱动式板形板厚综合调控轧机，其特征在于，每个可调节轧辊中的电热胀棒的数量为1-50个。
7.根据权利要求I所述的内源驱动式板形板厚综合调控轧机，其特征在于，所述电热胀棒的加热温度小于或等于300°C。
8.根据权利要求I至7任一项所述的辊缝形状可调的板带轧机，其特征在于，所述板带轧机不仅为典型的二辊轧机、三辊轧机、四辊轧机、六辊HC轧机，还包括多辊轧机，辊系中轧棍数量为2—36个。
9.根据权利要求I至7任一项所述的内源驱动式板形板厚综合调控轧机，其特征在于， 所述辊型可调节的轧辊为轧机中的工作辊、中间辊和/或支撑辊，辊系中辊型可调节轧辊的数量或为奇数或为偶数。
全文摘要
本发明公开了一种内源驱动式板形板厚综合调控轧机，由机架、带有电热胀棒的轧辊辊系、滑环、测温传感器和电热信号输出反馈控制系统组成，将装有电热胀棒调控辊型的轧辊辊系按照轧机类型装配在轧机机架之中，由液压缸调节压下量。通过辊型曲线电热胀棒温控调节，构建可实现各阶次复合浪形控制的辊型曲线。本发明可构造任意控制复杂浪形的高阶辊型曲线，能使二辊、普通四辊、多辊轧机控制板形的控制模式简化。同样具备传统轧辊横移、弯辊、分段喷水冷却的调节功效，大大简化了轧机板形调控机构构成，不仅可调节具有四次曲线的浪形，可以对各种高次浪形及局部浪形进行有效控制，使板形调控能力增强。本发明不仅适用板带冷轧，也适用于板带热轧。
文档编号B21B37/38GK102581031SQ20121001505
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月18日 优先权日2012年1月18日
发明者于辉, 李学通, 杜凤山, 杜凤林, 杨霄玉, 许志强, 黄华贵 申请人:燕山大学, 秦皇岛华赫威科技有限公司