一种镁合金带材轧制过程中工作辊温度控制装置的制作方法

本发明涉及材料加工领域，具体是一种镁合金带材轧制过程中工作辊温度控制装置。

背景技术：

镁合金是结构材料中最轻的金属，近年来已经逐渐被应用到航空航天、国防军工、汽车、电子通讯等领域，同时这些领域对其力学性能的要求也在不断提高。传统的铸造镁合金已经渐渐无法满足要求，而通过挤压、锻造、轧制等工艺生产的变形镁合金产品具有更高的强度、更好的延展性、更多样化的力学性能。其中，轧制作为镁合金塑性加工的重要手段得到了长足的发展。但是，镁合金为密排六方结构，滑移系较少，在室温和低温条件下塑性较差，而且迄今对镁合金塑性变形机理的认识还不够全面和深入，镁合金板材制备及其轧制成形工艺的研究尚处于初级阶段。

随着厚度的减小，镁合金的轧制变得愈加困难。由于镁合金常温下塑性太低不能轧制，因此轧制镁合金必须在一定温度下进行，但太高的温度会使镁合金表面发生严重的黏连同时板型控制难度也有急剧上升。大量的试验表面镁合金轧制续在一段较窄的温度区间内进行，另一方面镁合金比热容较小对温度变化比较敏感，这就要求对镁合金进行轧制的工作辊温度有精确的控制。

传统的轧辊温度控制装置主要侧重于升温方面而不是温度控制方面，对温度的控制不够精确与敏感，同时传统的轧辊温度控制策略均是针对轧辊进行整体控制。然而，由于轧辊辊身自带负挠度同时辊身散热等原因，在进行镁合金薄板轧制过程中经常会因辊身的局部温度高或者低而对板型产生严重影响。

目前，对镁合金轧辊温度进行分阶段自动控制已成为改进镁合金薄板质量与提高镁合金生产效率刻不容缓的任务。

技术实现要素：

为解决上述现有技术中的缺陷，本发明提供了一种实用、高效的镁合金带材轧制过程中工作辊温度控制装置，该系统可精确、灵敏的控制轧制过程中轧辊的温度，控制方便快捷。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种镁合金带材轧制过程中工作辊温度控制装置，包括升温系统、降温系统、温度检测系统，所述升温系统包括燃气源，燃气源经阀门与第一干路相接，第一干路针对上、下两工作辊分为两个第一支路，第一支路分别针对轧辊不同轴向位置分为多个分支，分支的数量根据轧辊长度及轧辊局部温度控制精度确定；第一支路的各分支上均设有流量计与流量控制器；降温系统包括液体油源，冷却油源经主阀门与第二干路相接，第二干路针对上、下两工作辊分为两第二支路；第二支路分别针对轧辊不同轴向位置分为多个分支，第二支路的各分支与第二支路的分支在轧辊轴向位置一一对应，第二支路的各分支上均设有流量计与流量控制器，第一支路、第二支路上均设有流量调节器及流量监测器，温度检测系统由在轧辊侧面的红外感应装置构成，各流量调节器、流量监测器、流量计、红外温度感应装置均与一plc控制器相连接。

优选地，所述流量计与plc控制器的输入端子相连接，流量控制器与plc控制器的输出端子相连接，该plc控制器采用比例-积分-微分pid式控制方式，自带屏幕显示器，各支路分支的流量均显示在该屏幕显示器上；plc控制器的控制模式分为自动模式和手动模式，一般情况下设定好温度后启用自动控制模式，当板型出现问题及需要及时调节燃气量时启动手动模式通过观察流量计示数手动控制。

优选地，所述第一干路和第二干路上分别设置总开关，方便维修和调控，该总开关为电磁式开关，并与plc控制器相连，可方便的实现加热与冷却的整体控制。

优选地，所述第一支路、第二支路及红外感应装置为多排并列结构，并且左右各排支路与红外感应装置在轧辊轴向位置相对应，各排分支上均设有流量监测装置与流量调节器，如此可以对轧辊不同轴向位置施加不同的温度控制策略。

优选地，所述第一支路前端接近轧辊处设有圆弧状挡板，起到安全及防止散热的作用。

优选地，所述支路前端接近轧辊处亦设有圆弧状挡板，防止油液四溅。

优选地，所述红外感应装置分别由一系列沿轧辊轴向分配的红外感应器组成，各红外感应器在轴向的位置与升温系统、降温系统的各支路分支在轴向的位置相同。

优选地，各红外感应器与plc控制器的输入端子相接，并在plc控制器的的屏幕显示器上分别显示上下轧辊不同轴向位置处的温度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)解决了镁合金板材轧制过程中轧辊的温度控制问题，可精确控制轧辊温度，提高了镁合金的生产效率；

2)采用沿轧辊轴向分支控温策略，方便对轧辊温度分片控制，为对温度敏感的镁合金薄卷的轧制提供了良好的板型控制策略；

3)采用轧制油冷却和润滑使得镁合金及轧辊表面质量得到明显提高；

4)采用plc自动控温系统，可高效、方便的对温度加以控制，同时可选择手动模式调节温度。

附图说明

图1为轧辊温度控制装置主视图。

图2为上工作辊温度控制装置图。

图3为下工作辊温度控制装置图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供了一种镁合金带材轧制过程中工作辊温度控制装置，分为升温系统、降温系统、温度检测系统三部分，所述升温系统为图1中机架22的左侧部分，燃气源1经阀门25与第一干路2相接，第一干路2针对上工作辊23、下工作辊9分为第一支路4和5；如图2、3所示，所述第一支路4和5又分别针对轧辊不同轴向位置分为多个分支4-1、4-2、4-3、4-4和4-5，分支的数量根据轧辊长度及轧辊局部温度控制精度确定；同时多个分支4-1、4-2、4-3、4-4和4-5上均设有流量计3-1、3-2、3-3、3-4和3-5与流量控制器24-1、24-2、24-3、24-4和24-5，第一支路4、5上设有第一流量调节器24和7、第一流量监测器2和6，第一流量监测器、流量计与plc的输入端子相连接，第一流量调节器、流量控制器与plc的输出端子相连接，该plc温度控制器自带屏幕显示器，各支路及分支的流量显示在plc显示器上；plc控制器的控制模式分为自动模式和手动模式，一般情况下设定好温度后启用自动控制模式，当板型出现问题及需要及时调节燃气量时启动手动模式通过观察流量计示数手动控制。

所述降温系统为图1中机架22右侧部分，冷却油源19经主阀门18与第二干路17相接，第二干路17同样针对上、下两工作辊分为第二支路15和14；如图2、3所示第二支路15和14又分别针对轧辊不同轴向位置分为多个分支15-1、15-2、15-3、15-4和15-5，值得注意的是第二支路15和14的各分支与第一支路4和5的分支在轧辊轴向位置一一对应，同样第二支路15和14的各分支上均设有流量计16-1、16-2、16-3、16-4和16-5与流量控制器20-1、20-2、20-3、20-4和20-5，第二支路15和14上设有第二流量调节器20和11、第二流量监测器16和12，第二流量监测器、流量计与plc的输入端子相连接，第二流量调节器、流量控制器与plc的输出端子相连接，各支路分支的流量显示在plc显示器上；同样可通过plc控制器的自动模式和手动模式来控制轧辊的冷却系统。

所述第一干路2和第二干路17上分别设置总开关25和18，方便维修和调控，该总开关为电磁式开关，并与plc控制器13相连，可方便的实现加热与冷却的整体控制。

所述第一支路4、5前端接近轧辊处设有圆弧状挡板8，起到安全及防止散热的作用。所述支路14、15前端接近轧辊处亦设有圆弧状挡板8，防止油液四溅。

所述的温度检测系统由轧辊侧面的红外感应装置21和10分别对上、下轧辊温度进行检测，红外感应装置21和10分别由一系列沿轧辊轴向分配的红外感应器21-1、21-2、21-3、21-4和21-5组成，同理各红外感应器在轴向的位置与升温系统、降温系统的各支路分支在轴向的位置相同。红外感应装置的各感应器与plc的输入端子相接，并在plc显示器上分别显示上下轧辊不同轴向位置处的温度。如此通过反馈轧辊温度来调节各位置处加热量或冷却量来实现轧辊温度的闭环控制，其控制策略可以采用双位开关控制，但其控制精度偏低，因此需采用高精度的比例-积分-微分pid控制策略，使用前对各环节系数进行整定，通过三个环节综合作用，控制加热和冷却流量阀开口大小。轧制过程中对轧辊不同轴向位置设置不同的轧制时温度分别予以控制，这点是区别于其他加热方式的重点；另外该温度控制系统设有手动模式可方便的予以手动控制，使得操作更加的灵活、方便、实时。

本具体实施的降温系统采用轧制油冷却，轧制油可带走金属的变形热和摩擦热，调整轧辊表面温度，控制板型；同时轧制油可减小轧辊与镁卷之间的摩擦，提供稳定的摩擦界面，防治黏辊，从而实现稳定轧制，提高表面质量；本发明用轧制油应具有良好的冷却性能、润滑性能和高温高压状态下的稳定性能，轧制时不能发生明显的变质并且挥发量要小，无毒对人体无害。

本具体实施使用时，通过以下步骤完成：

第一步、在plc控制器上设定好轧辊各段上的轧制温度，并分别对比例、微分、积分等各环节系数进行整定。

第二步、打开各干部阀门，点击开始按钮开始对轧辊进行加热，通过压下装置使上下工作辊相接触并开启轧机使工作辊转动，如此可使工作辊均匀加热，并起到加热支撑辊的作用；

第三步、当轧辊温度达到适轧温度时，将加热待轧镁合金板带送入轧机开始轧制，注意设定此时的压下量和轧制速度与合适的轧制时温度相对应；

第四步、轧制过程中待轧辊各部位散热不同，同时辊温受压下量变化、轧制速度等方面影响而波动较大，此时plc根据温度偏差通过pid控制策略对温度进行控制；

第五步、当出现较大的板型问题时，使用手动控制模式直接控制加热分支或冷却分支的流量来调节板型需要操作人员有足够的操作经验，同理当出现粘辊问题时同样可使用手动模式来喷射轧制油，提高镁卷表面质量；

第六步、轧制结束后关闭燃气干路和轧制油干路的阀门，随后关闭plc温度控制器，最后按规定的流程对轧机进行操作。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。