非对称材料轧制过程中非对称变形的控制方法和系统与流程

本发明涉及材料(尤其是非对称材料)轧制的领域，更具体地，本发明涉及一种通过调节上下轧辊的速度来异步驱动控制轧制过程中非对称变形的方法以及实施这种方法的系统。

背景技术：

随着市场的发展和技术的多样性，对非对称材料(例如非对称复合铝板带材)的需求越来越多，而且非对称的差异程度也越来越大。在板带轧制过程中，由于轧制温度、实际轧制线位置、道次压下量、上下轧辊的直径差异、上下轧辊之间的润滑差异、上下轧辊的速度、表面摩擦系数、材料本身的非对称性等因素的影响，可能会造成材料的不对称变形，例如可能会在板带头部产生弯曲的现象，尤其是在轧制过程中可能在板带头部产生翘头(如图1所示的头部向上弯曲的现象)和扣头(如图2所示的头部向下弯曲的现象)。

在两辊同步驱动热轧机的时候，轧制非对称材料的能力由于翘头或扣头的问题受到了很大的局限。翘头可能造成的影响是撞坏乳液吹扫，甚至由于翘头严重形成类似船型使得轧制无法进行下去；扣头对轧制运输辊道造成很大冲击，辊道轴承损坏严重，严重的扣头可能在辊道上形成较大拱形，使得辊道无法运输铸锭从而使轧制无法进行下去。之前在板带轧制领域中曾经通过使用不同上下轧辊直径的方法来控制板带轧制过程中的上翘或下扣，但由于一旦设定好辊径差之后轧制的所有材料和所有道次都有一个固有的由于轧辊直径带来的速度差值，这样不能适应多合金种类和翘头在不同道次的不同差异表现。所以，为了适应市场和技术发展的趋势，找到一个有效控制铸锭翘头和扣头的方法变得越来越重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的缺陷，提供了一种通过调节上下轧辊的速度来异步驱动控制轧制过程中非对称变形的方法，这种方法能够自动实时动态的识别上下轧辊与材料接触面之间的摩擦力差，然后自动根据已测得的摩擦力差来调节上下轧辊的速度差，从而达到调节材料(尤其是非对称材料)在轧制过程中非对称性变形的问题。

为此，根据本发明的一个方面，提供了一种异步驱动控制非对称材料轧制过程中非对称变形的方法，所述方法通过上下轧辊的扭矩来对应材料的非对称性变形程度，所述方法包括以下步骤：

自动实时动态测量上轧辊与材料接触面之间的摩擦力以及下轧辊与材料接触面之间的摩擦力的测量步骤；

根据在所述测量步骤中自动测得的摩擦力来计算上轧辊实际扭矩和下轧辊实际扭矩的第一计算步骤；

计算在所述第一计算步骤中得到的上轧辊实际扭矩和下轧辊实际扭矩分别与上轧辊分配扭矩和下轧辊分配扭矩的差值的第二计算步骤；

判断在所述第二计算步骤中得到的差值是否为零，如果所述差值为零，则实际扭矩等于分配扭矩；如果所述差值不为零，则自动执行调节步骤，在所述调节步骤中，根据在所述第二计算步骤中得到的差值来调节上轧辊和下轧辊的速度。

根据本发明的优选实施方式，在所述调节步骤之后再次执行所述测量步骤、所述第一计算步骤和所述第二计算步骤，判断所述差值是否为零，如果所述差值为零，则实际扭矩等于分配扭矩；如果所述差值不为零，则再次执行所述调节步骤，直至所述差值为零。

根据本发明的优选实施方式，能够按照不同的轧制道次来设定所述上轧辊分配扭矩和所述下轧辊分配扭矩。

根据本发明的另一方面，还提供了一种控制系统，所述系统用于实施上述类型的异步驱动控制非对称材料轧制过程中非对称变形的方法，所述控制系统包括：

测量部件，其用于自动实时动态测量上轧辊与材料接触面之间的摩擦力以及下轧辊与材料接触面之间的摩擦力；

计算部件，其用于根据由所述测量部件自动测得的摩擦力来计算上轧辊实际扭矩和下轧辊实际扭矩，并且用于计算上轧辊实际扭矩和下轧辊实际扭矩分别与上轧辊分配扭矩和下轧辊分配扭矩的差值；

调节部件，其用于当由所述计算部件得到的差值不为零时根据所述差值来调节上轧辊和下轧辊的速度。

与现有技术相比，根据本发明的通过调节上下轧辊的速度来异步驱动控制轧制过程中非对称变形的方法的主要优点尤其在于：避免了在板带轧制过程中由于轧制温度、实际轧制线位置、道次压下量、上下轧辊的直径差异、上下轧辊之间的润滑差异、上下辊的速度、表面摩擦系数、材料本身的非对称性等因素的影响而造成材料的不对称变形，从而避免在轧制过程中产生翘头和扣头；并且由于这种方法并不复杂，可广泛用于各种类型的非对称材料的轧制，例如应用于复合铸锭的热轧。

附图说明

本发明的其它特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的优选实施方式被更好地理解，其中：

图1示出了在轧制过程中可能产生于板带头部的翘头；

图2示出了在轧制过程中可能产生于板带头部的翘头；

图3示出了使用根据本发明的异步驱动控制非对称材料轧制过程中非对称变形的方法后的板带头部示意图；

图4示出了根据本发明的异步驱动控制非对称材料轧制过程中非对称变形的方法的控制原理图。

具体实施方式

下面详细讨论实施例的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施例仅示范性地说明实施和使用本发明的特定方式，而非限制本发明的保护范围。

根据本发明的方法通过上下轧辊的扭矩来对应材料的非对称性变形程度，如果上下轧辊实际扭矩等于上下轧辊的分配扭矩，则克服了材料(尤其是非对称材料)在轧制过程中存在上翘或下扣的问题。

根据本发明的用于实施这种异步驱动控制方法的控制系统包括测量部件、计算部件和调节部件，所述测量部件配置用于自动实时动态测量上下轧辊与材料接触面之间的摩擦力，所述计算部件配置用于根据由所述测量部件自动测得的摩擦力来计算上轧辊扭矩和下轧辊扭矩，并且用于计算上轧辊扭矩和下轧辊扭矩分别与上轧辊分配扭矩和下轧辊分配扭矩的差值，所述调节部件配置用于当由所述计算部件得到的差值不为零时根据所述差值来调节上轧辊和下轧辊的速度。

图4示出了根据本发明的异步驱动控制非对称材料轧制过程中非对称变形的方法的控制原理图。如该图所示，在每一道次的轧制过程中，为了避免材料的非对称变形，控制系统首先执行测量步骤100，在所述测量步骤100中，控制部件自动实时动态测量上轧辊与材料接触面之间的摩擦力以及下轧辊与材料接触面之间的摩擦力。然后执行第一计算步骤200和第二计算步骤300，在这两个步骤中，计算部件根据在所述测量步骤100中自动测得的摩擦力来计算上轧辊扭矩和下轧辊扭矩，然后计算所得到的上轧辊实际扭矩和下轧辊实际扭矩分别与上轧辊分配扭矩和下轧辊分配扭矩的差值。由于材料特性的差异，在相同扭矩的情况下仍然有可能造成非对称性变形，因此上轧辊分配扭矩与下轧辊分配扭矩可被设定成不相同，从而能够通过使上下轧辊之间的实际扭矩差等于上下轧辊的分配扭矩差来克服由于材料的非对称性差异而造成的非对称变形。此外，能够按照不同的轧制道次来设定上轧辊分配扭矩和下轧辊分配扭矩，以便在所有轧制道次均能控制材料的非对称变形。

如果在第二计算步骤300中得到的差值为零，则实际扭矩等于分配扭矩，不会产生上翘和下扣的问题。如果在第二计算步骤300中得到的差值不为零，则自动执行调节步骤400，在所述调节步骤400中，调节部件根据在第二计算步骤300中得到的差值来调节上轧辊和下轧辊的速度。

为了确认调节效果，可在调节步骤400之后再次执行测量步骤100、第一计算步骤200和第二计算步骤300，判断在再次执行的第二计算步骤300中得到的差值是否为零，如果所述差值为零，则实际扭矩等于分配扭矩；如果所述差值不为零，则再次执行调节步骤400，直至所述差值为零，从而实现控制非对称材料轧制过程中的非对称变形的目的，不会产生上翘和下扣的问题。图3为使用根据本发明的异步驱动控制非对称材料轧制过程中非对称变形的方法后的板带头部示意图，该头部保持平整，没有翘头或扣头的产生。

根据本发明的异步驱动控制轧制过程中非对称变形的方法避免了在板带轧制过程中由于轧制温度、实际轧制线位置、道次压下量、上下轧辊的直径差异、上下轧辊之间的润滑差异、上下辊的速度、表面摩擦系数、材料本身的非对称性等因素的影响而造成材料的不对称变形，因此避免在轧制过程中产生翘头和扣头。

以上已揭示本发明的技术内容及技术特点，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的构思作各种变化和改进，但都属于本发明的保护范围。

上述实施方式的描述是例示性的而不是限制性的，本发明的保护范围由权利要求所确定。