[發明專利]一種智能軋輥在線溫控系統

有效

• 申請號: 201811364418.5
• 申請日: 2018-11-16
• 公開（公告）號: CN109530452B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 楊利坡;商好強;劉耕良;劉云鵬;于華鑫;張永順
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B21B37/74
• 分類號: B21B37/74
• 代理公司: 11265 北京挺立專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 劉陽

本發明公開了一種智能軋輥在線溫控系統，包括無線工控系統、內嵌式軋輥和多功能裝配體，本發明根據當前軋制參數和特定工藝要求，利用工控系統的溫控模型在線優化電熱信號序列，并以無線方式傳輸至多功能裝配體，進而實現內嵌組合式軋輥橫向溫度及局部熱膨脹的精細定量控制，以獲得不同曲線形式的熱輥縫形狀，顯著提高帶材軋制過程的熱輥效率和輥縫穩定性。

技術領域

本發明涉及帶材軋制設備的自動化測控領域，尤其涉及到一種智能軋輥在線溫控系統，適用于高等級帶鋼、鋁帶、銅帶等帶材產品軋制過程中軋輥溫度及其熱膨脹量的在線智能調控。

背景技術

隨著現代軋制技術的快速發展，陸續出現了不同樣式的軋機機型，如HC、CVC、PC等系列軋機。無論哪種機型，最終目的都是通過調整軋制過程中負載輥縫的橫向規律，達到改善輥系受力狀態及帶材截面形狀的目的，進而解決帶材浪形缺陷、局部高點、邊緣降或邊部減薄等工程問題。

在生產過程中，能夠有效改變負載輥縫的在線手段多種多樣，其中最常見的如傾輥、彎輥、軋輥橫移、輥系交叉和分段冷卻這幾種。對于前四種調控手段，屬于傳統的機械型運動方式，特點是調控響應快，輥縫改變明顯，最為常用，相關數學模型和工程技術也基本成熟，但是對于越來越寬越來越薄的大寬厚比帶材來說，局部浪形異常突出，機械型手段調控范圍受限，對這類局部浪形或細微隱性缺陷的改善效果有限。對于分段冷卻來說，屬于典型的柔性控制方式，各冷卻單元相對獨立，調控效果空間很大，尤其適合局部浪形或細微缺陷的精細調整，但是因其需要通過改變軋輥的熱膨脹量來改變輥縫形狀，具有明顯的時間滯后特性和溫控參數的不確定性，需要準確獲得輥縫熱源狀態、導熱特性和溫度演變規律，在軋制過程中，受空冷、水冷、接觸導熱以及輻射等周期性動態邊界條件的耦合影響非常明顯，導致很多情況下溫度分布處于不均勻或不穩定的狀態，這在很大程度上影響了分段冷卻的建模精度和應用效果。

綜合來看，隨著冷軋帶材日趨更寬更薄、更特更專，工業中對其尺寸精度和表面質量的指標要求也越來越高，這就對軋機的調控手段提出了更苛刻的要求。目前，盡管機械型的調控手段能夠解決大多數的典型板形問題，但是對于細微的局部浪形和細微隱性缺陷的控制，調控效果并不好。而分段冷卻不僅可以配合機械型調控方式改善宏觀復合浪形的調控效果，而且運用得當，還能夠對復雜局部浪、隱性板形缺陷以及帶鋼表面質量實施精細微調。

然而，受邊界條件、時滯特性、監測儀表及相關溫控數學模型等因素的限制，溫控參數難以檢測和定量控制，導致分段冷卻很難達到立竿見影的調控效果，并沒有達到其理想狀態，功能受限或高配低用。目前，絕大多數軋機沒有或很少配置分段冷卻的原因就在于此，且大多數分段冷卻在實質上依舊是定性粗調而非定量精調，這在很大程度上限制了分段冷卻的工程化進程。總體來看，實現分段冷卻的效果最大化或精細定量調控，最關鍵的是其高精度溫控模型構建和在線溫控裝置研制兩個方面，其中高精度溫控模型是基礎，在線溫控裝置是關鍵，兩者缺一不可。

無論是高精度溫控模型還是在線溫控裝置，軋制過程中在線軋輥溫度分布的準確檢測和控制非常關鍵，不僅直接影響邊界條件和導熱參數的變化，而且間接影響負載輥縫的橫向形狀。傳統的軋輥溫控過程，主要是根據測量的離線軋輥溫度來估計在線溫度分布狀況，然后通過冷卻介質改變軋輥熱膨脹量，達到調整軋輥熱輥型的目的。然而，這種方式通常有兩個問題，一是邊界條件動態變化，瞬態溫度分布難以準確估計和實時檢測，影響溫控模型的計算精度，容易與實際溫度分布出現較大偏差；二是軋輥升溫或降溫慢，熱膨脹量變化緩慢，與機械類調控方式，響應嚴重滯后，調整周期過長，理想的熱輥型條件難以滿足。

發明內容

針對上述提高分段冷卻的應用效果和工程化進程，實現在線軋輥局部熱膨脹量的精細控制的技術問題，本發明的目的在于提供一種智能軋輥在線溫控系統，通過無線工控系統和多功能裝配體等部件，快速改變內嵌式軋輥內部導熱組件的瞬時溫度，達到在線動態調整軋輥橫向不同位置局部熱膨脹量的目的。

為實現上述目的，本發明是根據以下技術方案實現的：