[发明专利]一种实时获取负载辊缝信息的智能轧机

说明书

技术领域

本发明涉及自动化测量领域，尤其涉及一种实时获取负载辊缝信息的智能轧机。

背景技术

钢板的高精度板形板厚控制及过程控制一直是板带轧机生产过程的控制目标，而负载辊缝的参数信息直接影响轧机系统稳定性及产品质量。一般来讲，板带轧机在轧制生产时，工作辊弯曲、工作辊磨损和热凸度以及负载辊缝是不容易直接测量的，所以通常采取理论计算的方式得到上述相关数据。要计算负载辊缝的数值，必须同时分析整个辊系的弹性变形和辊缝内金属塑性变形，目前通常采用传统分割模型影响系数法，但是采用这种方法因为缺少一组已知量，所以需要首先进行假设，尤其是需要辊缝内金属变形模型与辊系变形模型相互迭代耦合求解，累计误差较大，同时存在时滞性。

因此，本发明提供一种实时获取负载辊缝信息的智能轧机，精确获取计算负载辊缝的参数信息，建立以实时获取参数信息为已知条件的辊系变形模型，确定实测参数信息与负载辊缝信息之间的对应关系，对制定板形板厚控制策略，得到高精度板带产品具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实时获取负载辊缝信息的智能轧机，该轧机配置位移传感器，在轧件进入辊缝瞬间即可获知辊缝信息。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种实时获取负载辊缝信息的智能轧机，在板带轧机的一个待检测工作辊的入口侧和出口侧分别布置一组位移传感器，每组位移传感器包括多个位移传感器，多个位移传感器之间彼此均匀分布并成直线排列，每组位移传感器的排列总长度与所述工作辊的辊身长度相同，多个位移传感器与工作辊之间的轴线距离均相等，且所述位移传感器的轴向方向都垂直于空载时所述工作辊的轴线方向，所述每组位移传感器的检测方向通过空载时工作辊的轴线，所述每组位移传感器的检测方向与水平面的夹角为40°～60°，两组位移传感器的检测方向与水平面构成的夹角的角度差值为3°～10°；所述位移传感器用于测量从所述位移传感器到所述工作辊表面的距离值，通过测量的距离值并结合计算模型获得所述工作辊沿垂直方向的挠度、单位宽度轧制压力以及磨损和热凸度，结合与带材接触的所述工作辊的压扁量模型，得到负载辊缝的形状曲线；所述计算模型包括的具体计算步骤为：

步骤(1)：已知所述每组位移传感器的数量，相邻两个所述位移传感器之间的距离以及所述工作辊的初始直径，利用所述两组位移传感器的位置信息和测量结果，得到轧制时所述工作辊轴线相对于轧机空载时的挠度以及所述工作辊的磨损和热凸度；

步骤(2)：建立支承辊、中间辊和所述工作辊轴线变形表达式，建立辊间弹性压扁表达式，建立辊间变形协调表达式，得到单位宽度轧制压力；

步骤(3)：根据与带材接触的工作辊的压扁影响系数，单位宽度轧制压力，相邻两个高精度位移传感器之间的距离，得到与带材接触的工作辊的压扁量；

步骤(4)：根据空载辊缝常数、与所述带材接触的工作辊的压扁量、轧制时工作辊轴线相对于轧机空载时的挠度以及工作辊磨损和热凸度，得到负载辊缝的形状曲线。

优选的，所述板带轧机为四辊轧机或六辊轧机。

优选的，所述步骤(1)的具体步骤为：

利用两组位移传感器的位置信息和测量结果采用如下计算模型：

其中，m为每组位移传感器数量，D_w为工作辊初始直径；ΔR_w为工作辊磨损和热凸度；f_w为轧制时工作辊轴线相对于轧机空载时的挠度；L₁为轧机入口侧位移传感器检测工作辊的圆截面上测点到空载轴心点的距离；L₂为轧机出口侧位移传感器检测工作辊的圆截面上测点到空载轴心点的距离；α为轧机入口侧位移传感器检测方向与垂直方向的夹角；β为轧机出口侧位移传感器检测方向与垂直方向的夹角；d_a0为轧机空载时轧机入口侧位移传感器的检测值；d_a1为轧制时轧机入口侧位移传感器的检测值；d_b0为轧机空载时轧机出口侧位移传感器的检测值；d_b1为轧制时轧机出口侧位移传感器的检测值；

联立上述表达式(1)-(4)，所述四个表达式联立解出f_w与ΔR_w，即可得到轧制时所述工作辊轴线相对于轧机空载时的挠度以及所述工作辊的磨损和热凸度；

优选的，当轧机为六辊轧机时，其特征在于，步骤(2)的具体步骤为：

建立支承辊、中间辊和工作辊轴线变形表达式