專利名稱：中厚板板形翹曲在線控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬塑性加工過程的裝置及方法，特別涉及一種中厚板軋制過程中板形翹曲的在線控制裝置及方法。
在金屬加工行業(yè)，板形翹曲問題不僅存在于大批量，少品種的鋼鐵生產(chǎn)中，特別在產(chǎn)品特點(diǎn)是小批量，多品種，工藝復(fù)雜多變的有色金屬生產(chǎn)及小型軋機(jī)生產(chǎn)中尤為突出。在解決中厚板板形翹曲問題上，有關(guān)文獻(xiàn)及生產(chǎn)現(xiàn)場提出的技術(shù)措施有，通過試驗(yàn)設(shè)置上、下側(cè)輥徑、輥溫、輥速、軋件溫度、潤滑狀態(tài)的差別，以及限定道次壓下量等，即以多因素綜合控制。這些技術(shù)方法存在的弊端是多因素實(shí)施較復(fù)雜，在一些企業(yè)也較難實(shí)現(xiàn)；不能以工藝制度預(yù)測軋件翹曲的方向，為了防止下彎，人為限制道次壓下量，不能發(fā)揮設(shè)備潛力；板形翹曲問題仍時(shí)常困擾生產(chǎn)。
在有關(guān)文獻(xiàn)中，介紹了國外研制的新型軋機(jī)上采用水平液壓彎輥控制板形翹曲，但眾多在線軋機(jī)不會(huì)短期更新?lián)Q代，且設(shè)備投資很大。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明對現(xiàn)有軋機(jī)的導(dǎo)衛(wèi)結(jié)構(gòu)做了進(jìn)一步改進(jìn)，它包括橫梁(2)、與橫梁(2)連接成整體的導(dǎo)板(3)、機(jī)架(7)、上軋輥(8)、下軋輥(9)，本發(fā)明的改進(jìn)之處是所述橫梁(2)的兩端設(shè)有滑槽(5)，所述機(jī)架(7)的兩端固定有滑軌(6)，橫梁(2)通過滑槽(5)卡套在滑軌(6)上，在橫梁(2)下端設(shè)動(dòng)力裝置(1)，動(dòng)力裝置(1)驅(qū)動(dòng)橫梁(2)通過滑槽(5)沿著固定在機(jī)架(7)上的滑軌(6)上下移動(dòng)。
為了便于調(diào)節(jié)該裝置，所述橫梁(2)的端面上安裝有指針(10)，在機(jī)架端面上固定有表尺(11)。
所述表尺(11)0位的確定是下軋輥9的位置固定不變，導(dǎo)板3上表面和下軋輥9上表面處于同一水平面上，這時(shí)指針10指向表尺11的位置定為0位。
本發(fā)明的控制方法包括下述幾個(gè)步驟(1)、計(jì)算進(jìn)口導(dǎo)板的基準(zhǔn)高度先計(jì)算出道次壓下量Δh，使導(dǎo)板(3)的上表面低于下軋輥(9)的上表面，相對高度差為Δh/2；(2)、計(jì)算變形區(qū)幾何形狀系數(shù)l/h的值l=RΔh,]]>h‾=H+h2,]]>其中l(wèi)為變形區(qū)長度，R為軋輥半徑，Δh為道次壓下量，H、h分別為軋制前后的軋件厚度；(3)、確定導(dǎo)板(3)偏離基準(zhǔn)位置的實(shí)際高度Δy為了防止軋件出輥縫后下彎，即使軋件出輥縫后，有上翹的趨勢，實(shí)施控制，變形區(qū)幾何形系數(shù)l/h的值與Δy的相關(guān)區(qū)域?qū)?yīng)取值為當(dāng)l/h＜1時(shí)，取Δy＞0當(dāng)1＜l/h＜1.9時(shí)，取Δy＜0
當(dāng)l/h＞1.9時(shí)，取Δy≤0或Δy＞0Δy值根據(jù)不同型號的軋機(jī)取值范圍為5mm＜Δy＜30mm本發(fā)明的有益效果是1.能夠在線控制軋件出輥縫后翹曲的方向。2.能夠在線控制軋件出輥縫后下彎。3.可由工藝及設(shè)備能力確定道次壓下量，不必因板形翹曲限定道次壓下量。4.能夠由加工工藝預(yù)測板形翹曲的趨勢及區(qū)域，便于實(shí)施控制。5.本技術(shù)措施控制板形翹曲簡便易行，具有普遍的適用性。
導(dǎo)板3的作用是引導(dǎo)軋件4進(jìn)入上軋輥8、下軋輥9的輥縫，為了減少摩擦或劃傷軋件表面也采用輥道。
圖4、圖5為調(diào)控方法示意圖，圖中導(dǎo)板3與軋件4的力作用點(diǎn)12(由現(xiàn)場條件測定)，H和h分別為軋制前后軋件厚度，lx為上、下軋輥連心線至力作用點(diǎn)12的水平距離，Δh表示道次壓下量；實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中厚板板形翹曲在線控制方法步驟如下(1)、計(jì)算導(dǎo)板的基準(zhǔn)高度調(diào)節(jié)導(dǎo)板3位置使上表面與下軋輥9的上表面相對高度為某道次軋制時(shí)的Δh/2(如圖4所示)，這時(shí)軋件4沿高向相對上軋輥8、下軋輥9處于對稱位置，軋制中心線13與軋制中心線14重合(如圖4所示)。指針10所指向表尺11上的位置即為導(dǎo)板3調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)位置。
從理論上這一基準(zhǔn)位置能夠軋出平直的軋件，但軋制過程影響因素復(fù)雜，軋件還會(huì)產(chǎn)生不同方向的翹曲。通過調(diào)節(jié)導(dǎo)板3偏離基準(zhǔn)位置，使軋件4沿力作用點(diǎn)12升降，從而改變軋件進(jìn)入輥縫的對稱性(如圖5所示)，使軋件出輥縫后，有上翹的趨勢來實(shí)施控制。
(2)、計(jì)算變形區(qū)幾何形狀系數(shù)l/h的值l=RΔh,]]>h‾=H+h2,]]>其中l(wèi)為變形區(qū)長度，R為軋輥半徑，Δh為道次壓下量，H、h分別為軋制前后的軋件厚度；(3)、確定導(dǎo)板3偏離基準(zhǔn)位置的實(shí)際高度Δy通常軋制符合尺寸規(guī)格的軋件需要多道次軋制，因此分別計(jì)算每道次軋制時(shí)變形區(qū)幾何形狀系數(shù)l/h的值，再確定Δy的值。有效防止軋件4軋制過程翹曲，變形區(qū)幾何形狀系數(shù)l/h的值與Δy的相關(guān)區(qū)域?qū)?yīng)取值為當(dāng)l/h＜1時(shí)，取Δy＞0當(dāng)1＜l/h＜1.9時(shí)，取Δy＜0當(dāng)l/h＞1.9時(shí)，取Δy≤0或Δy＞0Δy值的確定，依據(jù)l/h值的范圍總體考慮，生產(chǎn)中宜采用模糊的方法，即只要滿足偏離基準(zhǔn)位置方位一定值即可。通常要由工藝、設(shè)備條件試驗(yàn)確定，按照目前生產(chǎn)實(shí)際，Δy值根據(jù)軋機(jī)的型號取值范圍為5mm＜Δy＜30mm軋制過程影響因素復(fù)雜，很難用精確數(shù)字表達(dá)，上述表達(dá)式反映了防止軋件軋制時(shí)板型翹曲的基本規(guī)律，制定工藝制度時(shí)，使l/h值偏離邊界值更為可靠。
由經(jīng)驗(yàn)選取Δy值后，還可用Δy＝lxtgθ計(jì)算，如圖5所示，a或a‘點(diǎn)為導(dǎo)板3升降時(shí)與軋件4下表面接觸的力作用點(diǎn)，15為軋件下表面線，它與軋件中心線平行，a-a‘為軋件4沿力作用點(diǎn)12升降位置，當(dāng)調(diào)節(jié)導(dǎo)板3偏離基準(zhǔn)位置時(shí)，這時(shí)軋件下表面線15與軋制中性線14形成夾角|θ|，導(dǎo)板3偏離基準(zhǔn)位置的高度為|Δy|；當(dāng)軋件偏向上輥8一側(cè)時(shí)，θ角和Δy取正值，軋件偏向下輥9一側(cè)時(shí)，θ角和Δy取負(fù)值。由于軋機(jī)導(dǎo)位裝置不同，lx也不相同，由此計(jì)算出的θ角的理論值可反映軋件傾斜咬入程度，可供參考。
按以上步驟調(diào)控時(shí)，上軋輥8、下軋輥9的輥徑、輥速、輥溫及軋件的溫度、潤滑保持在常規(guī)條件下。
本發(fā)明適應(yīng)于各種類型軋機(jī)軋制不同材質(zhì)的板材。
(1)、計(jì)算導(dǎo)板的基準(zhǔn)高度軋制工藝道次壓下量變化分別為3mm、2mm、1.5mm、1.0mm，因此導(dǎo)板3上表面與下軋輥9上表面的高度差Δh/2為1.5mm、1.0mm、0.75mm、0.5mm。導(dǎo)板3的基準(zhǔn)位置應(yīng)從0位下降，指針10分別指向表尺11的-1.5mm、-1.0mm、-0.75mm、-0.5mm，記錄這一數(shù)據(jù)，供以下調(diào)節(jié)導(dǎo)板3位置作參考。
(2)、計(jì)算變形區(qū)幾何形狀系數(shù)l/h的值l/h的值計(jì)算表(輥徑R＝125mm)道次 H h Δh hl/h130 29 1 29.5 11.80.37229 26 3 27.5 19.36 0.70326 23 3 24.5 19.36 0.79423 20 3 21.5 19.36 0.90520 17 3 18.5 19.36 1.05617 14 3 15.5 19.36 1.24714 11 3 12.5 19.36 1.54811 9 2 10 15.81.5899 7.51.5 8.25 13.69 1.6610 7.5 6 1.5 6.75 13.69 2.02(3)、確定導(dǎo)板3偏離基準(zhǔn)位置的高度
Δy值依據(jù)l/h值的范圍總體考慮確定。生產(chǎn)中宜采用模糊的取值方法，即選定l/h值同一方位的一組，Δy值同時(shí)滿足該組各道次的調(diào)控需求。實(shí)際中Δy值偏離基準(zhǔn)位置較大，由設(shè)備、工藝條件試驗(yàn)確定，一般取幾毫米至數(shù)十毫米。Δy＝lxtgθ具有理論意義，應(yīng)用時(shí)供參考，不必每道次調(diào)節(jié)。
根據(jù)l/h值的取值范圍可以得到；1-4道次，l/h＜1，取Δy＞0，導(dǎo)板3由基準(zhǔn)位置上升；5-9道次，1＜l/h＜1.9時(shí)，取Δy＜0，導(dǎo)板3由基準(zhǔn)位置下降；10道次，l/h＞1.9時(shí)，取Δy≤0或Δy＞0，導(dǎo)板3的位置自由選擇；由以上所得結(jié)果，1-4道次均要求Δy＞0，表示導(dǎo)板3上升，托起軋件4偏向上軋輥8側(cè)，軋件下表面線15與軋制中心線14形成夾角+θ，所選Δy值必須大于1-4道次任意一個(gè)基準(zhǔn)指數(shù)。由于Δy值越大，對軋制過程影響越大，根據(jù)本設(shè)備工藝條件及軋制試驗(yàn)，Δy取8.5mm即可滿足要求。由于1-4道次導(dǎo)板3所指示基準(zhǔn)位置最高為-0.5，故軋制時(shí)導(dǎo)板3應(yīng)上升位置為+8.5+(-0.5)＝8，調(diào)節(jié)導(dǎo)板使指針10指向表尺11。同理，5-9道次，要求Δy＜0，表示導(dǎo)板3下降，軋件4將偏向下輥9側(cè)，導(dǎo)板3下降位置為-8.5+(-1.5)＝-10，即指針10指向-10。
為了方便調(diào)節(jié)，可編制操作表道次導(dǎo)板移動(dòng)方位 指針指數(shù)1-4上升 偏離最大指數(shù)(-0.5) 85-9下降 偏離最小指數(shù)(-1.5) -1010 在8至-10內(nèi)自由確定
權(quán)利要求
1.一種中厚板板形翹曲在線控制裝置，它包括橫梁(2)、與橫梁(2)連接成整體的導(dǎo)板(3)、機(jī)架(7)、上軋輥(8)、下軋輥(9)，其特征是所述橫梁(2)的兩端設(shè)有滑槽(5)，所述機(jī)架(7)的兩端固定有滑軌(6)，橫梁(2)通過滑槽(5)卡套在滑軌(6)上，在橫梁(2)下端設(shè)動(dòng)力裝置(1)，動(dòng)力裝置(1)驅(qū)動(dòng)橫梁(2)通過滑槽(5)沿著固定在機(jī)架(7)上的滑軌(6)上下移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中厚板板形翹曲在線控制裝置，其特征是所述橫梁(2)的端面上安裝有指針(10)，在機(jī)架端面上固定有表尺(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的中厚板板形翹曲在線控制裝置，其特征是所述表尺(11)0位的確定是下軋輥(9)的位置固定不變，導(dǎo)板(3)上表面和下軋輥(9)上表面處于同一水平面上，這時(shí)指針(10)指向表尺(11)的位置定為0位。
4.一種使用權(quán)利要求1所述中厚板板形翹曲在線控制裝置的控制方法，其特征是它是按照下述步驟實(shí)現(xiàn)的(1)、計(jì)算進(jìn)口導(dǎo)板的基準(zhǔn)高度先計(jì)算出道次壓下量Δh，使導(dǎo)板(3)的上表面低于下軋輥(9)的上表面，相對高度差為Δh/2；(2)、計(jì)算變形區(qū)幾何形狀系數(shù)l/h的值l=ΔRh,]]>h‾=H+h2,]]>其中l(wèi)為變形區(qū)長度，R為軋輥半徑，Δh為道次壓下量，H、h分別為軋制前后軋件(4)的厚度；(3)、確定導(dǎo)板(3)偏離基準(zhǔn)位置的實(shí)際高度Δy變形區(qū)幾何形狀系數(shù)l/h的值與Δy相關(guān)區(qū)域?qū)?yīng)取值為當(dāng)l/h＜1時(shí)，取Δy＞0當(dāng)1＜l/h＜1.9時(shí)，取Δy＜0當(dāng)l/h＞1.9時(shí)，取Δy≤0或Δy＞0
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述中厚板板形翹曲在線控制裝置的控制方法，其特征是Δy值根據(jù)不同型號的軋機(jī)取值范圍為5mm＜Δy＜30mm
全文摘要
本發(fā)明公開了一種中厚板板形翹曲在線控制裝置及方法。本發(fā)明的特點(diǎn)是引入了對軋制過程應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)有重要影響的變形區(qū)幾何形狀系數(shù)
文檔編號B21B37/28GK1478615SQ0311458
公開日2004年3月3日 申請日期2003年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月28日
發(fā)明者劉長瑞 申請人:西安建筑科技大學(xué)