中厚板矫正机中电机压下和液压压下的特点浅析.pdf

0 急第 、 3 、 颧 加 2 0 1 1 年第3 期 山西冶 金 S HA NXI ME TA LL URGY T o t a l 1 3 l No ． 3．2 0l 1 文章编号 1 6 7 2 1 1 5 2 2 0 1 1 0 3 0 0 4 6 0 4 中厚板矫正机中电机压下和液压压下的特点浅析 葛晓燕 太原重工股份有限公司， 山西太原0 3 0 0 2 4 摘要 简单介绍中厚扳十一辊矫正机的电机压下和液压压下两种不同压下结构的系统区别， 对比分析两种机 械 结构的电气控制 系统的配置和 区别。 关键词 中厚板矫 正机 电动压下装置 液压压 下装置A G C 中图分类号 T G3 3 3 2 3 文献标识码 B 收稿日期 2 0 1 1 0 4 0 2 目 前 ，黑色和有色的板带材用户随着市场需求 对板带产 品的规格和质量都提出了更高的要求。电 动压下的矫正机可以矫正钢板在轧制过程中产生 的 各种弯曲和瓢曲， 通过矫正可消除钢板弯曲应力， 并 提高钢板 的平直度 ， 但矫正精度较低 ， 无法满足多规 格高精度 的要求。于是就考虑在机械结构基本不变 的情况下 ， 将电动压下机构改为全液压压下系统。 利 用压下 A G C控制系统 ，对辊缝和厚度进行实时控 制 ， 有效地提高了矫正精度 ， 实现了带材的厚差和板 型要求。 1 电动压下的结构特点及控制系统说明 矫正机本体部分由机架装配、 压下装置、 上下工 作辊、 前后导辊、 上下支承辊及其调整机构、 接轴托 架 、 冷却水配管等组成。 电动压下装置装在横梁上部 ，由 2台交流变频 压下电机 、 蜗轮减速机和 4个压下丝杠组成。 压下丝 杠承受矫正力和实现辊系的上下移动 ，可根据板材 厚度 、 宽度 、 材料及原始曲率调整开 口度大小。压下 丝杠下端部是球面结构 ，它可实现矫正辊系的前后 倾动功能， 同时下部装有起安全保护作用的液压垫， 当操作者发生误操作或矫正力过大时 ，矫正过程中 发生卡钢现象时 ， 用以使活动梁及 辊系快速抬起 ， 工作辊的开口度增大 ， 对设备起到保护作用 ， 同时装 有 4 个压力传感器，用来检测矫正过程中矫正力的 大小。 为了避免矫正时的冲击， 压下装置中装有液压 平衡机构 ， 用 以平衡上辊系及活动横梁的全部重量 ， 消除压下螺母与丝杠之间的间隙。压下丝杠顶部装 有 4 个高精度的位移传感器， 它可通过 P L C通讯系 作者简介 葛晓燕 1 9 8 2 一 ， 女 ， 现于太原重工股份有限 公 技术中心从事设计1 - 作 ， I 程师。1 r e l 1 3 8 3 4 6 2 2 0 7 1 ， E- ma i l t z g x y t z ． c o r l 1 ． c n 统与压下交流变频电机形成位置闭环控制 ，实现工 作辊缝的精确调整 ， 并可在操作台上数字显示 ， 上辊 系的工作行程还可以通过指针盘双重显示 。 上下工作辊装置是进行板材矫正的主要部件， 上下工作辊交错排列， 分别固定在上下活动箱体上。 前后导辊分别装在上工作辊的两侧 ，可以单独进行 垂直方向的调整，也能同上工作辊系一起进行集体 升降调整 。 它的行程通过位移传感器在操作台显示 ， 同时具有断电记忆功能具有断电记忆功能保证钢板 的矫正质量。 前后导辊辊径比工作辊辊径大 ， 增强了 强度， 不仅提高了咬入条件 ， 而且对提高矫正质量提 供了条件。 根据以上机械结构，电气控制系统分为传动部 分和控制部分。传动部分可根据整个系统要求选择 使用整流回馈加 2台逆变器或者 2台变频器来控制 2台压下电机 。压下电机分为人口侧和出口侧 ， 可以 单独调整两侧的开 口度 ，在轧制方向形成一定的倾 斜 ， 满足倾动要求 。 单侧的 2个压下丝杆也可以通过 蜗轮减速机之间的接轴脱离来单独调整 ，可以达到 4 角有一点的斜度， 满足不同的板型要求。 控制部分 就是压 下量的控制 ， 系统采用 s 7 3 0 0系统 ， 压下量 通过装在丝杠 内部 的直线位移传感器来测量 ，精度 可达到 0 ．0 1 m m 。 直线位移传感器采用的是磁环感 应式， 磁环装在丝杠顶部的一个专用圆形盒中， 固定 在丝杠的顶部跟随丝杠移动，传感器的感应部分则 与压下减速机固定在一起 ，是不动的，通过电缆与 S M 3 3 8 模块连接， 将位移信号采回来 ， 在 C P U中通 过计算得H J 实际的压下量值 。根据不 同品种的压下 量不同， 要改变 辊系的行程， 在计算机监控画面中 可以设人目标值 见下页图 1 ， 来选择压下的自动 调整 ， 自动启动压下电机 ， 到达 目标值后 自动停止 。 2 0 1 1 年第 3 期 葛晓燕 中厚板矫正机中电机压下和液压压下的特点浅析 图 1 压下调整监 控画面 调整好后生产 ， 看钢板矫正后的效果 ， 如果还需要修 正 ， 则操作工根据经验手动微调整 。 这种调整只能离 线调整 ， 不能随动。当坯料规格频繁变化时 ， 需要不 停的调整压下量， 因为压下量本身就是小范围调整， 为了达到精度要求电机的速度不会太快，这样必须 提前知道板型规格，提前调整以保证一定的生产节 奏， 所以， 在这种情况下生产速度较慢， 达不到很高 的要求 ， 这是电动压下结构的一个弊端。 2 液压压下的结构特点及控制系统说明 矫直机本体结构也是由机架装配、边辊调整装 置、 上压力框架装配、 压下装置 、 机架辊装配 、 辊系、 万向接轴夹紧装置和检修维护平台等部分组成， 只 是压下装置为全液压方式 ， 边辊装到了下辊系。 全液压压下结构矫正机机架装配采用预应力焊 接框架结构 ， 有 4根预紧螺杆和 8 个螺母 4个液压 螺母 ， 在矫直时可抵消机架的变形量 。具有机架的 刚度系数要比普通机架的刚度大、 重量轻、 加工和安 装运输 比较方便等特点。液压压下装置采用 4个带 位移传感器的主调整缸实现压下动作。每个主调整 缸附带有 1个增压缸。空载时的压下位置控制靠 4 个主调整缸的位移传感器来实现。板材矫直时的主 调整缸的位移变动量通过增压缸的位移传感器来实 现。 当矫直时压下位移传感器检测值超过既定范围， 增压缸伺服系统 马上开始工作 ，从而达到工作状态 的 “ 恒辊缝控制” 。 通过人口侧 2 压下缸和出r 】 侧 2 压下缸的单独调整或同步调整，实现上辊系沿矫直 方向向前或向后的倾动。倾动可在过钢或非过钢情 形下进行。通过主调整缸位移传感器在操作台显示 矫直辊 的开 口度大小以及倾动量 。主调整缸的压力 通过压力传感器来检测 ，一则可实现板材矫直过程 矫直力的实时监控，二则可以实现过载保护时提供 相应信号使上辊系迅速抬起。 处理完毕后， 可迅速恢 复正常工作状态。 全液压压下结构的特点， 使它可以多处调整， 满 足以下各种功能，比电动压下更适合现在板型规格 多样性的要求 见图 2 一图 7 。 图 2 上辊 水平矫直规则钢板 图 3 凸面 正弯辊 矫直有 边浪 的钢板 图4 凹面弯曲上矫直辊 负弯辊 矫直中心波浪钢板 山西冶金 E - ma i l y e j i n s x 1 2 6 ．C O rn 第 3 4卷 l／ ， 广 r 广 r 广 r } J q 卜 J 卜 J --I 卜 -- I 卜 -q 卜 -1 卜 _ 一 h h h 一 h h h 卜 J 卜 J 卜 J L 1 卜 J 卜 J 图 5 凸面弯曲上矫直辊倾斜上辊系矫直单边波浪钢板 图 6 上辊无弯 曲的上辊系倾斜 图 7 上辊系沿轧线方 向倾斜 全 液 压压 下 矫正 机 的控 制 系统 主 要 由 1套 P L C 、 1个人机界面操作员站 H M I 、 P R O F I B U S D P 网、 分布式远程 I ／ O从站、 辊缝压力控制计算机以及 传感器、 检测元件等组成。系统拓扑见图8 。 全液压压下可以在线调整所以对系统的响应速 度要求比较高，所以 P L C采用 s 7 4 0 0系列 C P U中 的较高性能 C P U 4 1 6 2 D P型， 适用于比较复杂编程 和高速指令处理的系统。P L C主要完成矫直机主传 动系统的速度控制 、 机架辊速度控制 、 矫直辊快速更 换控制、 和压力辊缝控制系统数据交换、 以及液压、 操作计算 机 图 8 控制 系统网路 圈 润滑站的逻辑顺序控制功能等。 操作员站 H MI 主要用 于机组运行状态的显 示以及工艺参数 的输入和修改。 压力辊缝控制系统完成压下装置的位置及压力 控制。主要 由位置 ／ 压力控制计算机 ， A G C操作站 ， 油缸压力传感器， 位移传感器， 油缸伺服阀， 和集过 程操作和自动位置 ／ 压力控制为一体的模块化软件 系统组成 。控制系统功能如下 1 位置控制 P O S I T I O N C O N T R O L 。 位移传 感器可安装在油缸上。 作为辊缝反馈信号， 这个值和 给定辊缝信号相比较 ， 用两者的差值来驱动伺服阀 ， 调整油缸使差值趋于零。 2 压力控制 L O A D C O N T R O L 。安装于压 上油缸上的压力传感器检测油缸内的压力，经转换 得到压力反馈信号，这个信号和一个压力给定信号 相比较， 用两者的差值来驱动伺服阀， 调整油缸使差 值趋于零 。 3 刚性补偿。 在矫直制过程中， 控制系统分别 检测轧机操作侧和传动侧的矫直压力，计算出矫直 压力所引起的机架拉伸 ，相对于预计机架拉伸的任 何变化送人辊缝控制环进行动态补偿 。 4 辊缝 和压力调 偏控 制 G A P ／ L O A D 1 r I C O N T R O L 。通过分别调整操作侧 ， 传动侧辊缝 ， 使 矫直辊倾斜， 用于控制矫直 口侧板材的板形。 5 油缸同步控制。 生产过程中按工艺要求 ， 操 作侧， 传动侧辊缝给定后， 以确保四组油缸按给定辊 缝同步行走。 6 油缸单步控制。 为了确保板材板形， 设计 卜 每只油缸可以单独抬 ／ 压。 7 数 据显 示及操 作控 制 D A T A D I S P L A Y A N D MI L L O P E R A T I O N 。在矫直过程 中实时显 示矫直机的各种参数如压力、油缸位置 、辊缝等参 数， 并可在矫直过程中修改这些参数。 2 0 1 1 年第 3 期 葛晓燕 中厚板矫正机中电机压下和液压压下的特点浅析 2 结语 从上述分析可以看出， 电动压下机构结构简单， 控 制系统也 比较简单，只需要 4 个直线位移传感器， S 7 3 0 0 系列 P L C 和 1 台H M I 工控机就可以实现压下 量的自 动和手动调整， 还可以满足倾动要求， 系统成本 较低， 但是生产规格比较少； 全液压压下机构的结构相 对复杂， 但是具有弯辊功能， 倾斜和调整角度多， 可以 满足多中规格的要求， 它的控制系统也比较复杂， 具有 压下 A G C功能， 系统控制精度比较高， 相对成本也提 高了。根据现在经济发展速度， 要求越来越高， 长远和 市场角度考虑的话， 全液压矫正机越来越受到欢迎。 编辑 苗运平 Ch a r a c t e r i s t i c An a l y s i s o f t h e El e c t r i c S c r e w Do wn a n d Hy d r a u l i c Ro l l S c r e wd o wn i n t h e M e d i u m Th i c k ne s s Pl a t e S t r a i g h t e n i n g M a c h i n e GE Xi a o y a n T a i y u a n H e a v y I n d u s t r y C o ． ， L t d ． ， T e c h n o l o g y C e n t e r ，T a i y u a n 0 3 0 0 2 4 ， C h i n a r Ab s t r a c t T h e s y s t e m d i ff e r e n c e s o f t h e p l a t e 1 l r o l l e r s t r a i g h t e n i n g ma c h i n e mo t o r p r e s s a n d h y d r a u l i c p r e s s t w o o f t h e s t r u c t u r e we r e s i mp l e i n t r o d u c e d ，t h e e l e c t r i c a l c o n t r o l s y s t e m c o n fi g u r a t i o n a n d d i ff e r e n c e s o f t h e t w o k i n d s o f me c h a n i c al s t r u c t u r e w e r e c o mp a r a t i v e an aly z e d ． Ke y wo r d s h e a v y p l a t e s t r a i g h t e n e r ， e l e c t r i c s c r e w d o wn g e ar ， h y d r a u l i c r o l l s c r e wd o wn， AGC 上接第 1 4页的圆形垫片和压力传感器垫人轴 承座下。 松开上支撑辊的拉杆螺丝使上支撑辊下移。 最后把传感器和电阻应变仪连接，并且要求每根线 的接线和在标定时一致。 传感器安装好以后 ， 重复标定时候 的测量方法 。 即可得 到 1 ， 2 式中内外压头的输出值 值 ， 这 样就可以很容易算出对应的Y 值，这样就分别得到 了板带轧机 内外侧的轧制力。 3 结 语 轧制力的控制对于提高产品的质量意义重大 ， 因此轧制力的准确测量至关重要。通过对轧制力测 试方法的探索及尝试，为进一步深入研究轧制力测 量这一课题提供 了实践素材。 加载值 ／ t 图 6 加载特性 曲线 编辑 苗运平 S t u d y o n t h e Ro l l i n g Fo r c e M e a s u r e me n t o f S t r i p Ro l l i n g M i l l HE Zo n g l i n S h a n x i E n g i n e e r i n g V o c a t i o n al C o l l e g e ，T a i y u a n 0 3 0 0 0 9 ，C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r d i s c u s s e s t h e r o l l i n g f o r c e me a s u r e me n t o f s t ri p r o l l i n g mi l 1 ． T h e r e s u l t s n o t o n l y p r o v i d e ma t e ri als f o r t h e p r a c t i c a l p r o d u c t i o n ， b u t a l s o a p r a c t i c al b asi s for t h e s t u d y o n t h e s t rip r o l l i ng mi l l c o n c e r n e d a t pr e s e nt ． Ke y wo r d s s e n s o r ， s t r a i n g a u g e ， s t ri p r o l l i n g