CN102806234A - 角轧咬入倾斜角的控制方法 - Google Patents

角轧咬入倾斜角的控制方法 Download PDF

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CN102806234A CN2012102919454A CN201210291945A CN102806234A CN 102806234 A CN102806234 A CN 102806234A CN 2012102919454 A CN2012102919454 A CN 2012102919454A CN 201210291945 A CN201210291945 A CN 201210291945A CN 102806234 A CN102806234 A CN 102806234A
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Abstract

本发明公开了一种角轧咬入倾斜角的控制方法，第一次转料时，根据矩形扁平材的尺寸信息、轧制参数设定值和仪表反馈数据对轧机前侧导尺的开口度进行计算和设定，然后旋转机前的转料辊道，当矩形扁平材的一对对角与两边的侧导尺碰上时停止旋转，此时第一次转料完成，可进行角轧；第二次转料时，根据第一次转料后角轧的轧制参数设定值和仪表反馈数据，对轧后的轧件平面形状尺寸进行计算，并通过所述驱动缸推动所述侧导尺至该计算的开口度位置，旋转所述转料辊道，让所述轧件的另一对对角与两边的侧导尺碰上，碰上时，所述转料辊道停止转动，将完成转料的矩形扁平材向轧机输送轧制。采用本发明方法，能够以方便快捷的方式，实现角轧咬入倾斜角的精确控制。

Description

角轧咬入倾斜角的控制方法
技术领域
 本发明涉及金属压力加工技术领域，尤其是一种展宽轧制矩形扁平材的咬入控制方法。
背景技术
宽幅扁平材的成品宽度通常是由轧机经过道次往复轧制获得的，而无法通过加大矩形扁平材的宽度来实现，这是由于矩形扁平材的宽厚比越大，则其沿横向的铸造组织均匀性越难以保证。对于扁平材的轧制来说，横向自然宽展较小，尤其是宽薄轧件的自然宽展几乎可以忽略不计，这意味着通过全纵轧无法获得大于矩形扁平材宽度的成品宽度，只能通过角-纵轧或横-纵轧的方式来实现。由于横-纵轧需要将矩形扁平材旋转90度后进行轧制，矩形扁平材的长度不能超过轧辊的辊面长度，其生产效率不高且不利于节能降耗。角轧在不增加结晶器规格的条件下可对成品宽度进行无级调节，且角轧矩形扁平材的尺寸大于横轧矩形扁平材，生产效率高，几何废品率低。因此，在某些情况下考虑采用角-纵轧的方式替代横-纵轧，但角轧时轧件在机前旋转辊道上的旋转角度难以精确控制，目前普遍采用人工肉眼判断的方式，所产生的轧件旋转角度偏差对成品宽度精度构成极大的不利影响，本发明提出一种新的轧件旋转角度的控制方法，既可对轧件的首次旋转角度进行设定，又可通过预报轧件的出口平面形状及尺寸对轧件的二次旋转角度进行设定，实现对轧件旋转角度的精确设定。
发明内容
本发明的目的是提供一种角轧咬入倾斜角的控制方法，这种方法可以解决角轧时轧件在机前旋转辊道上的旋转角度难以精确控制的问题。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：这种角轧咬入倾斜角的控制方法，第一次转料时，根据待轧制的矩形扁平材的尺寸信息、轧制参数设定值和仪表反馈数据对轧机前侧导尺的开口度进行计算，并通过传感器和驱动缸推动侧导尺至该计算的开口度位置，旋转转料辊道，让所述矩形扁平材沿轧制输送方向倾斜至它的一对对角与两边的侧导尺碰上后停止转动，将完成转料的矩形扁平材向轧机输送轧制；第二次转料时，首先根据第一次转料后角轧的轧制参数设定值和仪表反馈数据，对轧后的轧件平面形状尺寸进行计算，再对侧导尺的开口度进行计算，并通过所述驱动缸推动所述侧导尺至该计算的开口度位置，旋转所述转料辊道，让所述轧件的另一对对角与两边的侧导尺碰上后停止转动，将完成第二次转料的矩形扁平材向轧机输送轧制。
上述角轧咬入倾斜角的控制方法中，更具体的技术方案还可以是：
第一次转料时的侧导尺开口度计算依据下列公式：
其中，为第一次转料的侧导尺开口度值，单位为毫米；
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE006
为咬入倾斜角，单位为度；
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE008
为矩形扁平材的长度，单位为毫米；
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE010
为矩形扁平材的宽度，单位为毫米；
其校核应满足条件式
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE012
和
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE014
                            
其中，
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE016
为侧导尺最大有效开口度，单位为毫米；
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE018
为轧辊辊身长度，单位为毫米；
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE020
为安全系数；
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE022
为侧导尺长度，单位为毫米；
第一次转料角轧道次轧后的轧件平面形状尺寸计算依据下列公式：
第二次转料前倒数第一道次的轧件出口长度，即轧件第一对角线沿轧制方向的投影长度为：
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE024
其中前滑值
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE026
的计算公式为：
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE028
其中，
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE030
为第二次转料前倒数第一道次的出口厚度，
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE032
为第二次转料前倒数第二道次的出口厚度，单位为毫米；
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE034
为轧辊半径，单位为毫米；
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE036
为压下量，单位为毫米；
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE038
为轧件的轧制速度曲线函数，为预先设定的值；
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE040
为咬入时间点，
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE042
为轧件抛出的时间；
由几何关系可知，轧后第一对角线的长度
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE044
为：
沿第一对角线角轧完毕后的平行四边形轧件的较短边长度为：
第二次转料时侧导尺的开口度计算采用以下公式：
其校核应满足条件式
Figure 131950DEST_PATH_IMAGE012
和
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE052
。
本发明中矩形扁平材的尺寸信息主要是矩形扁平材的长度和宽度，轧制参数设定是指咬入倾斜角、压下量等，仪表反馈数据为轧辊转速等；首次转料后第二次转料前的轧件平面形状尺寸包括对角线长度、对角线沿轧制方向的投影长度、对角线夹角等关键值。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：可对轧件的首次旋转角度进行设定，又可通过预报轧件的出口平面形状及尺寸对轧件的二次旋转角度进行设定，能够以方便快捷的方式，实现角轧咬入倾斜角的精确控制。
附图说明
图1是本发明中第一次转料后矩形扁平材咬入倾斜角设定示意图。
图2是本发明中第二次转料后轧件咬入倾斜角设定示意图。
图3为第一次转料并进行角轧后和第二次转料前轧件的平面形状示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明考虑通过预先设定轧机前侧导尺开口度，然后旋转机前的转料辊道，当矩形轧件的其中一对对角与侧导尺2发生轻微接触时停止旋转，此时轧件的倾斜角度为期望值。当角轧过程中压下量和倾斜角设定不当时，有可能出现板材展宽量过大，甚至超出侧导尺2的有效行程或轧辊1辊身长度而无法咬入的现象，因此必须在开口度计算后进行轧件的轧后尺寸校核，如判断轧后尺寸超出设备允许范围，则应终止咬入倾斜角控制步骤，在修改压下量和倾斜角的设定值之后再重新进入倾斜角的控制程序。第一次转料时，通过液压缸推动侧导尺至所计算第一次的开口度位置，通过人工点动方式旋转转料辊道，让所述矩形扁平材3沿轧制输送方向倾斜，当矩形扁平材3的一对对角与两边的侧导尺2碰上时停止转动，将完成转料的矩形扁平材3向轧机输送轧制；第二次转料时，通过液压缸推动侧导尺至计算的第二次开口度位置，让轧件的另一对对角与两边的侧导尺碰上，轧件咬入倾斜角的设定，将完成转料的矩形扁平材向轧机输送轧制。  
下面对两次转料的侧导尺开口度计算及校核步骤逐一进行介绍。
1. 第一次转料时的咬入倾斜角控制方法
(1)第一次转料时侧导尺开口度的计算
如图1所示，在轧机的轧辊1前设置有转料辊道和一对侧导尺，每个侧导尺2均连接有驱动侧导尺移动的驱动缸，实施例中的驱动缸采用液压缸，在液压缸上设置有测取侧导尺移动位置的位置传感器，位置传感器接入控制液压缸的控制器的输入端。其它各项有用参数为：
Figure 849370DEST_PATH_IMAGE004
为第一次转料的侧导尺开口度，单位为毫米；α为轧件的倾斜角度，单位为度； a为轧件的长度，单位为毫米；b为轧件的宽度，单位为毫米；p为轧辊的辊身长度，单位为毫米；m、n均为辅助线段长度，单位为毫米；r 1为矩形扁平材第一对角线沿轧制方向的水平投影长度，单位为毫米；s为侧导尺长度，单位为毫米。经推导，侧导尺2第一次转料的开口度为图1中两段辅助线段长度m、n之和，其计算公式为：
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE054
                     (1)
(2)第一次转料时侧导尺开口度的校核
Figure 182263DEST_PATH_IMAGE004
需满足以下条件表达式时，角轧方可继续进行：
Figure 996635DEST_PATH_IMAGE012
                             (2)
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE056
，即                   (3)
式(2)表示侧导尺的开口度应小于侧导尺最大有效开口度
Figure 522349DEST_PATH_IMAGE016
和轧辊的辊面宽度与安全系数
Figure 658932DEST_PATH_IMAGE020
的差值，否则将在首次转料时出现无法将轧件转到要求的角度或无法咬入的问题。式(3)表示轧件转料到位后的第一对角线沿轧制方向的水平投影应小于侧导尺的长度，否则说明轧件过长，侧导尺无法参与角度定位。
2. 第二次转料时咬入倾斜角控制方法
首先对沿第一对角线轧制时的对角线长度进行计算。如图2所示，按第一次转料倾斜角进行1-4个道次的角轧后，基于金属流动的规律，轧件的基本形状为无直角的平行四边形。
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE058
为侧导尺第二次的开口度，单位为毫米；β为第二次转料的倾斜角度，单位为度；
Figure 265494DEST_PATH_IMAGE044
为第一对角线5的长度，单位为毫米；
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE060
为第二对角线6的长度，单位为毫米；g、r、s均为计算侧导尺开口度所需的辅助角，单位为度；q为两对角线的锐角夹角，单位为度；r 2为第二次转料后，第二对角线沿轧制方向的水平投影长度，单位为毫米；
在进行第二次转料时，首先应计算轧件第一对角线的长度，计算时的长度应以第二次转料前的倒数第一道次为准。根据轧辊转过长度和轧件出口长度的关系，计算第二次转料前的轧件4的出口长度。在轧制过程中由于前滑的存在，因此辊面转过的长度要略小于轧件的出口长度，下面对这两个长度之间的关系做简单的推导。由前滑公式可知：
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE062
                      (4)
变换后可得：   
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE064
                        (5)
两边同时乘以时间
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE066
：
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE068
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE070
                       (6)
由于轧辊要先转过变形区长度后，板材才能从另一侧出来，因此板材的出口长度为：
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE072
                    (7)
其中
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE074
是轧件的轧制速度，单位为毫米/秒；是轧辊转速，单位为毫米/秒；
Figure 522774DEST_PATH_IMAGE066
是轧制时间，单位为秒；
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE078
为轧辊的实时转过长度，单位为毫米；
Figure 214786DEST_PATH_IMAGE034
为轧辊半径，单位为毫米；为压下量，单位为毫米；
Figure 911402DEST_PATH_IMAGE026
是前滑值，其算法如下：
Figure 341246DEST_PATH_IMAGE028
          (8)
式中，
Figure 520555DEST_PATH_IMAGE030
为第二次转料前倒数第一道次的出口厚度，为第二次转料前倒数第二道次的出口厚度。
根据时间和轧辊转速计算出轧辊转过长度为：
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE080
                              (9)
其中，
Figure 376832DEST_PATH_IMAGE038
为轧件的轧制速度曲线函数，为预先设定的值；
Figure 649682DEST_PATH_IMAGE040
为起始时间点，也就是咬入时间点，可取=0。
Figure 457418DEST_PATH_IMAGE042
为轧辊已咬入的时间。
将式(9)代入式(7)可得板材的出口长度，即轧后第一对角线沿轧制方向的水平投影长度为：
Figure 394543DEST_PATH_IMAGE024
                   (10)
第二次转料时轧件的平面形状尺寸计算
如图3所示为第二次转料前的轧件4的平面形状；h为轧后第一对角线两端角的水平高度差，单位为毫米；为轧后第一对角线沿轧制方向的水平投影长度，单位为毫米。第一对角线5两端点的水平高度差h的计算表达式为：
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE084
                       (11)
由几何关系可知，轧后第一对角线5的长度
Figure 103873DEST_PATH_IMAGE044
为：
                         (12)
由金属的变形规律可知，在沿第一对角线进行轧制时，第二次转料前的轧件4相较于轧制前的矩形扁平材2的第二对角线6长度几乎无变化，其长度为
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE088
，且两对角线的夹角也仅有微小变化，可忽略不计。其中
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE090
。由任意三角形的余弦定理可知，沿第一对角线角轧完毕后的平行四边形轧件的较短边长度为：
        (13)         经几何关系推导，计算开口度所需的辅助角s的计算表达式为：
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE092
                     (14)
由图2所示，辅助角
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE094
，辅助角
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE096
。
第二次转料时侧导尺开口度的计算
至此，可根据几何关系求得侧导尺的开口度为：
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE098
                           (15)
(4) 第二次转料时侧导尺开口度的校核
l 2需满足以下条件表达式时，角轧方可继续进行：
                             (16)
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE100
，即                        (17)
式(16)、(17)的说明与式(2)(3)同。
使用辊身长度为4000毫米、安全系数为200毫米、侧导尺最大有效开口度为3950毫米、轧辊半径为500毫米、侧导尺长度为8000毫米的轧机，来轧制长和宽分别为2000毫米和4000毫米的矩形扁平材，第一次转料和第二次转料的咬入倾斜角均为10°，第二次转料前倒数第一道次的出口厚度为450 毫米，第二次转料前倒数第二道次的出口厚度为460 毫米，轧辊的转速为匀速1000毫米/s，即V(t)=1000，咬入的时间点t1=0秒，抛料的时间点t2=4.62秒。
第一次转料计算
(1) 第一次转料时侧导尺的开口度应为：
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE102
(2) 第一次转料时侧导尺的开口度校核
经校核，2664.21毫米<3800 毫米，且2664.21毫米 <3950 毫米，满足条件式(2)。
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE104
，满足条件式(3)。说明第一次的开口度值为合理范围。
第二次转料计算
(1) 沿第一对角线轧制时的对角线长度计算
首先计算前滑值为：
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE106
则轧件的出口长度，即第一对角线沿轧制方向的投影长度为：
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE108
水平高度差h为：
由几何关系可知，轧后第一对角线的长度
Figure 733514DEST_PATH_IMAGE044
为：
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE112
(2) 第二次转料时轧件的平面形状尺寸计算
轧件的第二对角线长度为：
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE114
两对角线的锐角夹角为：
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE116
沿第一对角线角轧完毕后的轧件宽度为：
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE118
经几何关系推导，计算开口度所需的辅助角s的计算表达式为：
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE120
由图2所示，辅助角
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE122
，辅助角
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE124
。
(3) 第二次转料时侧导尺开口度的计算
侧导尺的开口度为：
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE126
(4) 第二次转料时侧导尺开口度的校核
经校核，
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE128
毫米<3800 毫米，且
Figure 358399DEST_PATH_IMAGE128
毫米 <3950 毫米，满足条件式(14)。
Figure 2012102919454100002DEST_PATH_IMAGE130
，满足条件式(3)。说明第二次的开口度值为合理范围。

Claims (2)

1.一种角轧咬入倾斜角的控制方法，其特征在于：第一次转料时，根据待轧制的矩形扁平材的尺寸信息、轧制参数设定值和仪表反馈数据对轧机前侧导尺的开口度进行计算，并通过传感器和驱动缸推动侧导尺至该计算的开口度位置，旋转转料辊道，让所述矩形扁平材沿轧制输送方向倾斜至它的一对对角与两边的侧导尺碰上后停止转动，将完成转料的矩形扁平材向轧机输送轧制；第二次转料时，首先根据第一次转料后角轧的轧制参数设定值和仪表反馈数据，对轧后的轧件平面形状尺寸进行计算，再对侧导尺的开口度进行计算，并通过所述驱动缸推动所述侧导尺至该计算的开口度位置，旋转所述转料辊道，让所述轧件的另一对对角与两边的侧导尺碰上后停止转动，将完成第二次转料的矩形扁平材向轧机输送轧制。
2.根据权利要求1所述的一种角轧咬入倾斜角的控制方法，其特征在于：第一次转料时的侧导尺开口度计算依据下列公式：
Figure 2012102919454100001DEST_PATH_IMAGE002
其中，l 1为第一次转料的侧导尺开口度值，单位为毫米；
Figure 2012102919454100001DEST_PATH_IMAGE004
为咬入倾斜角，单位为度；为矩形扁平材的长度，单位为毫米；
Figure 2012102919454100001DEST_PATH_IMAGE008
为矩形扁平材的宽度，单位为毫米；
其校核应满足条件式
Figure 2012102919454100001DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 2012102919454100001DEST_PATH_IMAGE012
                            
其中，
Figure 2012102919454100001DEST_PATH_IMAGE014
为侧导尺最大有效开口度，单位为毫米；
Figure 2012102919454100001DEST_PATH_IMAGE016
为轧辊辊身长度，单位为毫米；
Figure 2012102919454100001DEST_PATH_IMAGE018
为安全系数；
Figure 2012102919454100001DEST_PATH_IMAGE020
为侧导尺长度，单位为毫米；
第一次转料角轧道次轧后的轧件平面形状尺寸计算依据下列公式：
第二次转料前倒数第一道次的轧件出口长度，即轧件第一对角线沿轧制方向的投影长度为：
其中前滑值
Figure 2012102919454100001DEST_PATH_IMAGE024
的计算公式为：
其中，
Figure 2012102919454100001DEST_PATH_IMAGE028
为第二次转料前倒数第一道次的出口厚度，
Figure 2012102919454100001DEST_PATH_IMAGE030
为第二次转料前倒数第二道次的出口厚度，单位为毫米；
Figure 2012102919454100001DEST_PATH_IMAGE032
为轧辊半径，单位为毫米；
Figure 2012102919454100001DEST_PATH_IMAGE034
为压下量，单位为毫米；
Figure 2012102919454100001DEST_PATH_IMAGE036
为轧件的轧制速度曲线函数，为预先设定的值；
Figure 2012102919454100001DEST_PATH_IMAGE038
为咬入时间点，
Figure 2012102919454100001DEST_PATH_IMAGE040
为轧件抛出的时间；
由几何关系可知，轧后第一对角线的长度
Figure 2012102919454100001DEST_PATH_IMAGE042
为：
Figure 2012102919454100001DEST_PATH_IMAGE044
沿第一对角线角轧完毕后的平行四边形轧件的较短边长度为：
Figure 2012102919454100001DEST_PATH_IMAGE046
第二次转料时侧导尺的开口度计算采用以下公式：
其校核应满足条件式
Figure 515087DEST_PATH_IMAGE010
和。
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