一种冷轧带材液氮精冷智控装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种冷轧带材液氮精冷智控装置，通过设计液氮精冷装置和无线智控系统，实现轧制过程中轧辊、带材横向温度的点对点智能控制，同时满足非对称异步轧制等特定工艺需求；另外，在液氮箱内加入纳米颗粒，形成液氮混合液，调整轧制变形区辊缝接触界面的摩擦状况和形貌特征，提高轧辊复印率和轧后带材表面质量。

An Intelligent Control Device for Liquid Nitrogen Precision Cooling of Cold Rolled Strip

The invention discloses an intelligent control device for liquid nitrogen refining of cold rolled strip, which realizes point-to-point intelligent control of roll and strip transverse temperature in rolling process by designing liquid nitrogen refining device and wireless intelligent control system, and satisfies special technological requirements such as asymmetric asynchronous rolling. In addition, nanoparticles are added into the liquid nitrogen box to form liquid nitrogen mixture liquid and adjust roll gap joints in rolling deformation zone. The friction condition and morphological characteristics of contact interface can improve the copy rate of roll and the surface quality of rolled strip.

【技术实现步骤摘要】
一种冷轧带材液氮精冷智控装置
本专利技术涉及轧制设备的自动化测控领域，尤其涉及到一种用于高等级带钢、铝带、铜带等冷带材产品的冷轧带材液氮精冷智控装置。
技术介绍
随着工业技术的快速发展和冷轧理论的不断完善，对带材板形、板厚和表面质量的指标要求越来越高，尤其是对于大宽厚比的极薄冷轧带材，轧制过程中形变复杂，局部板形问题突出，在线调控非常困难。从板形调控特性来看，理论上分段冷却是一种非常有效的调控手段，主要作用是通过在线调整热辊型或局部辊缝形状，有助于改善局部浪或细微碎浪的控制效果，另外配合基础冷却还可以起到清洗轧辊、带钢表面的作用，同时结合轧制工艺调整油膜厚度和摩擦条件，有助于显著改善变形区润滑状况，进而获得良好的带钢表面质量。然而，在实际工程中，无论是有色薄带还是冷轧带钢，分段冷却的实施效果并没有达到理想状态。主要原因在于两个方面，一是传统温控模型的动态边界条件很难准确确定，且缺少必要的温控检测设备，过度依赖理论计算和工程经验值，假设条件多且规律不确定，导致传统温控模型的在线精度难以保证；二是乳化液或冷却液的冷却效率偏低，更易受热传导时滞特性的影响，在分段冷却的整个调整过程中，轧辊和带钢的局部温度基本始终处于一种不稳定状态，需要很长时间才能达到相对稳定状态，导致分段冷却的调控响应时间过长，影响其使用效果。通常来说，传统冷却系统的重点在于冷却和润滑两个基本功能，其中冷却功能又分为基础冷却和分段冷却两部分，而润滑功能主要是通过乳化液或添加剂改善辊缝变形区内的油膜状况或摩擦条件，调整带材的表面状况。然而，在生产过程中，传统冷却方式的主要问题是轧后乳化液易残留，影响带材表面质量，需要在出口配置吹扫装置，以及时清除乳化液残留，另外乳化液重复使用时还需配置独立过滤装置，成本高、污染大，如果有可燃性还存在安全隐患。从冷却机理来看，传统冷却方式受接触介质和环境条件的限制，导热系数有限，且当轧辊和带材同步高速运动时，换热效率又相对降低，导致传统冷却方式难以起到立竿见影的调控效果，不易满足当前高速轧制过程中超快速冷却和参数高速响应的技术需求。从润滑机理来看，传统冷却方式受辊缝刚度、油膜厚度、力能条件、轧速、压下率及带材材质、规格甚至其三维形变特征的影响，存在油膜厚度波动大，辊缝内轧辊和带材接触状况或摩擦条件变化明显的特点。尤其是大宽厚比极薄带，当其局部形变差异较大或存在明显浪形时，带材和轧辊沿横向的接触条件会出现较大差异，导致摩擦系数、导热规律、润滑条件沿横向不再是均值，反之又会影响带材横向的局部形变规律，进而恶化板形状况和表面质量。综合来看，上述问题限制了传统冷却方式的适用范围，而高精温控模型和高效温控装置的缺失，更是降低了其应用效果和工业化进程。随着工业4.0、5.0的陆续提出，以及当前大数据智能工业化的快速普及，各行各业传统调控方式的智能化升级换代不可避免。对于冷轧过程中的传统乳化液冷却方式，引入更高效的冷却介质，研制更先进的智能精冷装置，同时构建高精度的温控模型和高效智能温控装置，势在必行。本专利技术考虑采用液氮作为冷却介质，结合轧制工艺和冷却制度，构建一种更适合大宽厚比极薄带材冷轧过程的液氮精冷智控装置。其中液氮具有环保安全、经济廉价、适用范围广的特点，非常适合作为冷却介质，满足当前工业生产中超快冷的技术要求，挥发快，无残留无污染，高速高压液氮还可以冲洗带材表面；另外可以避免传统乳化液油膜厚度波动大、摩擦峰和粗糙度不易控制的问题，有助于稳定轧制工艺和辊缝参数，减少换辊次数和事故率。同时，新装置可以紧密结合先进的温控模型和通讯技术，根据在线轧制参数，实时调整当前的温控参数，利用灵活操控的温控装置，实现冷轧带材液氮分段冷却的智能调控，进而有助于显著提高冷轧带材的板形指标和表面质量。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种冷轧带材液氮精冷智控装置，替代传统的乳化液冷却润滑方式，不仅可用于点对点精细控制辊缝横向各点温度，高效快速调整局部温度分布，而且有利于精细调整轧制变形区的接触表面形貌，显著改善冷轧带材的表面质量。为实现上述目的，本专利技术是根据以下技术方案实现的：一种冷轧带材液氮精冷智控装置，其特征在于，包括：无线智控系统(1)、液氮精冷装置(2)和机架(3)，其中所述液氮精冷装置(2)固定于机架(3)上，所述液氮精冷装置(2)通过第一无线收发器(13)与所述无线智控系统(1)进行实时通讯并即时接收无线智控系统(1)发出的控制信号序列，轧辊(4)通过轴承座成对固定在机架(3)上，带材(5)在成对轧辊(4)的辊缝间被轧制，液氮精冷装置(2)实时接收无线智控系统(1)发出的控制信号序列，向轧辊(4)和带材(5)喷射对应量的高压液氮混合液，沿横向对轧辊(4)和带材(5)实施点对点的高效冷却和纳米润滑，精细调整辊缝内轧辊(4)和带材(5)间的润滑条件，改善轧制变形区接触界面的摩擦状况，显著提高轧辊(4)复印率和带材(5)表面质量。上述技术方案中，所述液氮精冷装置(2)包括导轨(6)、横梁(7)、喷嘴组件(8)、电磁阀(9)、精冷管路(10)、液氮箱(11)、调压阀(12)、第一无线收发器(13)、换向阀(14)、中空旋转缸(15)，所述横梁(7)通过换向阀(14)和中空旋转缸(15)实现沿导轨(6)上下移动或者沿其自身的轴线方向左右移动，喷嘴组件(8)实现绕横梁(7)的轴线上下摆动来调整液氮喷嘴组件(8)的角度、位置和距离，在所述液氮箱(11)内通入液氮和纳米添加剂，形成高压液氮混合液，液氮混合液经调压阀(12)调压后按比例划分给不同数量的精冷管路(10)，当第一无线收发器(13)接收到无线智控系统(1)发出的控制信号序列后，与精冷管路(10)一一对应连接的电磁阀(9)根据接收的控制信号序列，调节各自的通断对每个喷嘴组件(8)实施智能流量控制，最终实现闭环定量控制各喷嘴液氮混合液的压力和流量，达到精细调整轧辊(4)的横向温度分布和带材(5)接触表面的横向摩擦状况的目的。上述技术方案中，所述无线智控系统(1)包括工控机(16)、第二无线收发器(17)、第三无线收发器(18)、第四无线收发器(19)，无线智控系统(1)进行液氮冷却参数的实时采集和优化计算，并通过第三无线收发器(18)向液氮精冷装置(2)发送控制信号序列。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：本专利技术的液氮精冷智控装置不仅可以实现冷轧带材在辊缝变形区的点对点冷却润滑控制过程，而且可以上下左右调整喷嘴位置，满足辊缝调整和带材变化等不同工况的技术要求；另外，无论冷连轧机还是可逆轧机，在入口、出口两侧对称配置液氮精冷装置，既可强化辊缝冷却润滑效果，提高轧辊粗糙度的复印率，又可利用高压液氮气流起到吹扫清洗带材表面的作用，无需再配置相应吹扫装置。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。图1为冷轧带材液氮精冷系统示意图；图2为液氮精冷装置主体结构示意图；图3为液氮喷嘴装置移动过程示意图；图4为液氮喷嘴装置旋转过程示意图；图5为液氮精冷无线智控系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冷轧带材液氮精冷智控装置，其特征在于，包括：无线智控系统(1)、液氮精冷装置(2)和机架(3)，其中所述液氮精冷装置(2)固定于机架(3)上，所述液氮精冷装置(2)通过第一无线收发器(13)与所述无线智控系统(1)进行实时通讯并即时接收无线智控系统(1)发出的控制信号序列，轧辊(4)通过轴承座成对固定在机架(3)上，带材(5)在成对轧辊(4)的辊缝间被轧制，液氮精冷装置(2)实时接收无线智控系统(1)发出的控制信号序列，向轧辊(4)和带材(5)喷射对应量的高压液氮混合液，沿横向对轧辊(4)和带材(5)实施点对点的高效冷却和纳米润滑，精细调整辊缝内轧辊(4)和带材(5)间的润滑条件，改善轧制变形区接触界面的摩擦状况，显著提高轧辊(4)复印率和带材(5)表面质量。

【技术特征摘要】
1.一种冷轧带材液氮精冷智控装置，其特征在于，包括：无线智控系统(1)、液氮精冷装置(2)和机架(3)，其中所述液氮精冷装置(2)固定于机架(3)上，所述液氮精冷装置(2)通过第一无线收发器(13)与所述无线智控系统(1)进行实时通讯并即时接收无线智控系统(1)发出的控制信号序列，轧辊(4)通过轴承座成对固定在机架(3)上，带材(5)在成对轧辊(4)的辊缝间被轧制，液氮精冷装置(2)实时接收无线智控系统(1)发出的控制信号序列，向轧辊(4)和带材(5)喷射对应量的高压液氮混合液，沿横向对轧辊(4)和带材(5)实施点对点的高效冷却和纳米润滑，精细调整辊缝内轧辊(4)和带材(5)间的润滑条件，改善轧制变形区接触界面的摩擦状况，显著提高轧辊(4)复印率和带材(5)表面质量。2.根据权利要求1所述的一种冷轧带材液氮精冷智控装置，其特征在于，所述液氮精冷装置(2)包括导轨(6)、横梁(7)、喷嘴组件(8)、电磁阀(9)、精冷管路(10)、液氮箱(11)、调压阀(12)、第一无线收发器(13)、换向阀(14)、中空旋转缸(15)，所述横梁(...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨利坡，商好强，刘耕良，冯贺星，于华鑫，张永顺，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13