中厚板軋機與錐形輥道的速度協同控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及金屬壓力加工技術領域，尤其是一種中厚板軋機與錐形輥道的速度協 同控制方法。
【背景技術】
[0002] 金屬中厚板材通常是在中厚板軋機經過多道次可逆往復軋制生產出來的。由于某 些金屬板的表面質量有較高的要求，因此中厚板軋機的前后輥道布置有如圖1所示的錐形 輥道，目的是為了使板材的兩邊部接觸輥道，其他部分懸空以避免與輥道接觸，從而避免板 材下表面接觸輥道形成擦劃傷缺陷。但在實際軋制過程中，由于板材與輥道接觸面積較小 (僅兩邊部接觸），當板材與輥道的接觸部分存在線速度差時，輥道極易磨損并粘上軋件金 屬的碎肩及粉末，大大降低了輥道的使用壽命，而且金屬碎肩和粉末極難清理干凈，易沾染 板面，對板材的表面質量構成嚴重影響，清理輥道的工作也帶來了大量人力物力的浪費。目 前還沒有技術方案能夠較好的解決這一難題。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提供一種中厚板軋機與錐形輥道的速度協同控制方法，這種方法 可以解決板材與錐形輥道接觸部分存在線速度差，嚴重影響板材表面質量和輥道使用壽命 的問題。
[0004] 為了解決上述問題，本發明采用的技術方案是：這種中厚板軋機與錐形輥道的速 度協同控制方法包括以下步驟：根據板材的道次軋制參數，計算板材軋制過程中的前滑系 數，道次軋制參數從軋機二級工藝模型設定系統獲取；由軋機軋輥轉速及所得的前滑系數， 計算得出本道次軋制的板材在軋機入口處和出口處的速度；根據板材的入口速度、出口速 度、板材的寬度、錐形輥道的幾何形狀參數分別對軋機入口和出口錐形輥道的轉速進行計 算，并將計算得出的轉速值發送至輥道電機傳動系統執行，以對軋機前后的錐形輥道分別 進行速度設定。
[0005] 上述中厚板軋機與錐形輥道的速度協同控制方法的技術方案中，更具體的技術方 案還可以是：道次軋制時前滑系數的計算式為：
其中，Shn為軋制第η道次的前滑系數；Hlri為軋制第η道次的入口厚度，單位為毫米；H n為軋制第η道次的出口厚度，單位為毫米。
[0006] 進一步的，板材在乳機出口處的速度計算式為： Vcn= Vn · (I+Shn) 其中，軋制第η道次的軋機出口板材速度，單位為毫米/秒；V "為軋制第η道次的 軋機工作輥線速度，單位為毫米/秒； 按照秒流量相等的條件，板材在軋機入口處的速度計算式為：
其中，VmS軋制第η道次的軋機入口板材速度，單位為毫米/秒；μ "為軋制第η道次 前后的軋件延伸系數，Un的計算式為：
式中，Llri為軋制第η道次的入口長度，單位為毫米；LnS軋制第η道次的出口長度，單 位為毫米。
[0007] 進一步的，乳機入口錐形棍道的轉速計算式為：
其中，軋制第η道次的軋機入口處錐形輥道轉速，單位為轉/分；假設點A為錐 形輥道的錐形部分與板材邊部接觸的一側位置，則Vm為軋機入口錐形輥道上點A處的線速 度，單位為毫米/秒；為軋機入口錐形輥道的錐形部分與軋件邊部接觸位置處輥道截面 圓的直徑，單位為毫米為軋機出口和入口錐形輥道的中間圓柱形部分的直徑，單位為毫 米;Wlri為軋制第η道次的入口寬度，單位為毫米；a為錐形輥道中間圓柱形部分的長度，單 位為毫米；β為錐形輥道的斜度，單位為度； 軋機出口錐形輥道的轉速計算式為：
其中，ω。"為軋制第η道次的軋機出口處錐形輥道轉速，單位為轉/分；r。2為軋機出口 錐形輥道的錐形部分與軋件邊部接觸位置處輥道截面圓的直徑，單位為毫米;WnS軋制第η 道次的出口寬度，單位為毫米。
[0008] 本發明的工作原理是：根據軋機的速度、板材道次軋制時的軋制方向的前滑系數、 錐形輥道的設備參數等因素，計算出能夠很好地匹配軋機速度的錐形輥道線速度設定值， 對軋機前后的錐形輥道分別進行速度設定，使板材與輥道接觸位置的速度差無限接近于 零，以達到對軋機速度和錐形輥道速度協同控制的目的。
[0009] 由于采用了上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下有益效果：能夠使軋 件與錐形輥道的接觸部分的相對速度差接近于零，既提高了輥道的使用壽命，又能使其不 易沾上金屬碎肩和粉末，以此來改善產品表面質量，減少人工清理輥道的工作量。
【附圖說明】
[0010] 圖1是軋件與錐形輥道的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011] 下面結合附圖實施例對本發明作進一步詳述： 本中厚板軋機與錐形輥道的速度協同控制方法包括根據板材的道次軋制參數，計算板 材軋制過程中的前滑系數，道次軋制參數從軋機二級工藝模型設定系統獲取；由軋機軋輥 轉速及所得的前滑系數，計算得出本道次軋制的板材在軋機入口處和出口處的實際速度； 根據板材的入口速度、出口速度、板材的寬度、錐形輥道的幾何形狀參數分別對軋機入口和 出口錐形輥道的轉速進行計算，并將計算得出的轉速值發送至輥道電機傳動系統執行，以 對軋機前后的錐形輥道分別進行速度設定。該方法具體分為以下三個步驟： 步驟一：道次軋制時前滑系數的計算 以軋制過程中的第η道次為例進行計算，首先計算該道次的前滑系數，以備后續PLC控 制系統計算軋機入口板材和出口板材的速度時使用。
[0012] 假設軋制第η道次的入口厚度為Hlri，單位為毫米；乳制第η道次的出口厚度為Η η， 單位為毫米；乳制第η道次的入口長度為Llri，單位為毫米；乳制第η道次的出口長度為Ln， 單位為毫米；乳制第η道次的入口寬度為Wlri，單位為毫米；乳制第η道次的出口寬度為Wn， 單位為毫米；乳制第η道次的軋機工作輥線速度為Vn，單位為毫米/秒，該值在一個道次內 為變化的值，在二級模型系統中可設定為一條速度曲線，PLC控制系統在根據軋輥速度曲線 控制軋輥速度時，實時根據Vj+算出錐形輥道的速度，因此當V/變化時，則錐形輥道的速度 也隨之變化。以上各值是軋機二級模型系統根據軋制工藝進行設定的，為已知值。軋制第 η道次前后的軋件延伸系數為μη;軋制第η道次的咬入角為α η，單位為度；乳制第η道次 的前滑系數為Shn;工作輥半徑為R，單位為毫米。軋機的出口和入口是相對于軋制方向而言 的。第η道次前滑值的計算式為：
步驟二：乳機入口板材及出口板材的速度計算 軋制第η道次的軋機入口板材速度為vm，單位為毫米/秒，乳機出口板材速度為，單 位為毫米/秒。
[0013] 由步驟一得出第η道次的前滑值后，結合軋輥速度可知軋機出口板材速度VmS : Vcn= Vn · (I+Shn) 按照秒流量相等的條件，乳機入口板材速度Vm的計算式為：
其中，延伸系數Un的計算式為：
步驟三：乳機與前后錐形輥道的速度協同控制方法 由于本方案的目的即是保證板材與錐形輥道接觸位置的相對速度差為零，因此在步驟 二得出了軋機入口和出口板材的速度后，PLC系統根據板材的速度、板材的寬度和錐形輥道 的幾何形狀參數分別對軋機入口和出口錐形輥道的轉速進行計算并將轉速值發送至輥道 電機傳動系統執行。
[0014] 如圖1所示，在軋制過程中，板材2的兩側邊與錐形輥道1的錐形部分接觸，圖中 的點A為錐形輥道的錐形部分與板材邊部接觸的一側位置，基于對稱性的考慮，另一側不 單獨進行說明；a為錐形輥道中間圓柱形部分的長度，單位為毫米；\為入口輥道上點A至 圓柱形部分的長度沿錐形輥道軸向的投影長度，單位為毫米；b。為出口輥道上點A至圓柱 形部分的長度沿錐形輥道軸向的投影長度，單位為毫米。假設軋機出口和入口錐形輥道的 中間圓柱形部分的直徑為A，單位為毫米；錐形輥道的斜度為β，單位為度；乳機入口錐形 輥道的錐形部分與軋件邊部接觸