通过过程阻尼进行的轧机第三倍频颤动控制制造技术

可使用高速压电辅助装置132、148实现对轧机机座102、104的第三倍频振动的控制，所述高速压电辅助装置132、148耦接至液压间隙缸126、146以增加对辊堆的阻尼。所述辊堆(例如，上工作辊118、134)的垂直移动可通过观察(例如，测量)所述液压缸的液压流体压力或金属条108的进入张力而确定。在确定所述辊堆的垂直移动之后，可确定液压压力的期望变化来克服、减小或防止第三倍频振动。液压压力的这个期望变化可使用所述压电辅助装置132、148高速地实现(例如，大约90赫兹或高于大约90赫兹)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2014年7月25日提交的标题为“ROLLINGMILLTHIRDOCTAVECHATTERCONTROLBYPROCESSDAMPING”的美国临时专利申请号62/029,031的权益，该项专利申请的全部内容以引用的方式并入。
本公开大体涉及金属加工并且更具体地说涉及控制高速轧机的振动。
技术介绍
金属轧制，诸如高速轧制，是用于生产金属条的金属加工过程。所得的金属条可被盘绕、切割、加工、按压或以其它方式形成为其它产品，诸如饮料罐头、汽车零件或许多其它金属产品。金属轧制涉及使金属(例如，金属条)通过一个或多个轧机机座，每个轧机机座具有压缩所述金属条以减小所述金属条的厚度的一个或多个工作辊。每个工作辊可由支承辊支撑。在金属轧制期间，诸如高速金属轧制，自激振动可以轧机的谐振频率发生。具体地说，每个轧机机座可以其自身的自激振动来振动。自激振动在大约100Hz至大约300Hz的范围中或左右可以是非常普遍的。由于轧机振动的频带与第三音乐倍频(128Hz至256Hz)重合，所以这种类型的自激振动可被称为“第三倍频”振动。这种自激的第三倍频振动是由辊的散布力与进入条张力(例如，当条进入轧机机座时条沿着轧制方向的张力)之间的相互作用产生的自持式振动。自激的第三倍频振动不要求以谐振频率递送能量来激发轧机机座的自然谐振。自激的第三倍频振动可在轧机中引起各种问题。如果不对自激的第三倍频振动进行检查，那么其可能损坏轧机机座自身，包括辊，并且损坏任何正在被轧制的金属，使金属不可用，并且因此成为废料。已经作出多种尝试来通过减缓检测自激的第三倍频振动时的轧制速度而对抗自激的第三倍频振动。这类方法可能仍然导致磨损轧机机座并且损坏少量正在被轧制的金属条，并且可明显减缓轧制金属条的过程，从而减少轧机的可能输出。专利技术概要本公开的某些方面和特征涉及使用高速压电辅助装置来控制轧机机座的第三倍频振动，所述高速压电辅助装置耦接至液压间隙缸以增加对辊堆的阻尼。所述辊堆(例如，上工作辊)的垂直移动可通过观察(例如，测量)所述液压缸的液压流体压力或金属条的进入张力而确定。在确定所述辊堆的垂直移动之后，可确定液压压力的期望变化并且实现所述期望变化来克服、减小或防止第三倍频振动。液压压力的这个期望变化可使用所述压电辅助装置高速地实现(例如，大约90赫兹或高于大约90赫兹)。附图简述本说明书参考以下附图，其中在不同图中使用相似参考符号旨在图示相似或类似部件。图1是根据本公开的某些方面的四高两机座串列式轧机的示意侧视图。图2是根据本公开的某些方面的具有处在展开状态下的压电辅助装置的液压致动器的截面视图。图3是根据本公开的某些方面的图2的具有处在回缩状态下的压电辅助装置的液压致动器的截面视图。图4是描绘根据本公开的某些方面的通过监测液压缸中的压力而减小颤动的过程的流程图。图5是描绘根据本公开的某些方面的数学模型的方框图，所述数学模型用于基于通过监测液压缸中的压力确定的辊堆速度而确定所需的阻尼力的大小。图6是描绘根据本公开的某些方面的通过监测轧机机座中的条进入张力而减小颤动的过程的流程图。图7是描绘根据本公开的某些方面的数学模型的方框图，所述数学模型用于基于通过监测条进入张力确定的辊堆速度而确定所需的阻尼力的大小。具体实施方式此处具体描述了本公开的实施方案的主题以符合法定要求，但是本说明书不一定旨在限制权利要求的范围。受权利要求保护的主题可以其它方式具体实施，可包括不同元件或步骤，并且可结合其它现有的或未来技术使用。本说明书不应被理解为暗指各种步骤或元件之间的任何特定顺序或布置，除了当明确描述元件的单独步骤或布置的顺序时。本公开的某些方面和特征涉及使用高速压电辅助装置来控制轧机机座的第三倍频振动，所述高速压电辅助装置耦接至液压间隙缸以增加对辊堆的阻尼。所述辊堆(例如，上工作辊)的垂直移动可通过观察(例如，测量)所述液压缸的液压流体压力或金属条的进入张力而确定。在确定所述辊堆的垂直移动之后，可确定液压压力的期望变化并且实现所述期望变化来克服、减小或防止第三倍频振动。液压压力的这个期望变化可使用所述压电辅助装置高速地实现(例如，大约90赫兹或高于大约90赫兹)。本公开的各个方面和特征可用于控制自激的第三倍频振动。自激的第三倍频振动可包括90-300Hz或90-300Hz左右的自激振动。本公开的各个方面和特征可用于控制大约90-200Hz、90-150Hz范围中或前述范围内的任何合适范围中的自激的第三倍频振动。本公开的各个方面和特征也可用于控制其它频率下的张力干扰。自激的第三倍频振动可发生在其中传入至辊隙的条的张力未被精确控制并且条速足够高(例如，足够快速的轧制速度)的任何轧机上。本文公开的概念涉及在条进入轧机机座时对条张力的控制。因此，本文所公开的概念可应用于从另一台设备(诸如开卷机)进入轧机机座的金属条。此外，所述概念可应用于在多机座轧机(例如，两个、三个或更多个机座串列式冷轧机)的轧机机座之间行进的金属条。例如，两机座串列式冷轧机可包括金属条的长度在机座间区域中的张力区。张力可通过条进入张力区的速度和离开张力区的速度之间速度差而产生。条进入张力区的速度可通过前述机座的轧制速度而设置。条离开张力区的速度由下游机座的辊速和下游轧机机座的辊隙确定。关于两机座串列式轧机，可控制下游间隙以实现所需的薄片厚度。机座间的张力可通过调整两个机座的辊速之间的差异和通过调整下游机座的辊隙而控制。使用这两个调整中的任一个来控制轧机颤动频率(例如，自激的第三倍频振动的频率)下的机座间的张力如果不是不可能，那也可能是困难的。调整辊速和辊隙可需要大质量的移动并且可能需要大量能量来减轻颤动。使用这些调整来减轻自激的第三倍频振动可能是不切实际的和/或经济上是不允许的。例如，可考虑两机座串列式轧机并且为其建模。在此轧机中，第二机座可经历自激的第三倍频振动，其中第二辊堆(x)依据辊的分离力(Fs)的垂直移动可描述于如下列方程式1中所见的拉普拉斯域中，其中K1表示因辊堆移动的变化而产生分离力的弹簧常数(例如，轧机的弹簧常数)，K2表示因辊堆移动的变化而产生进入张力驱动的分离力的弹簧常数(例如，机座间区的刚度)，s表示拉普拉斯算子，M表示正在移动的辊堆部件(例如，上支承辊和上工作辊-下工作辊和下支承辊可为静止)的质量，D表示辊堆的自然阻尼系数并且具有正值，并且Tt表示条行进在机座之间所用的经过时间(例如，经过机座间的张力区的时间)。方程式1方程式的关键部分是分母中的二次项：这一项表示具有以下形式的阻尼的弹簧质量系统的运动：(s2+2δωns+ωn2)。自然频率ωn由系统的质量和弹簧确定为并且系统的阻尼取决于比率δ。在这种情况下，阻尼比率δ的值与的值相关。因此，当阻尼值变成负时，辊堆的垂直移动可进入持续振荡(例如，自激的第三倍频振动)。因此，可能需要确保阻尼值保持正。经过时间变数(Tt)表明轧机颤动可与条速相关联的原因。随着轧机速度提高，阻尼减小并且可变成负值。一旦阻尼变成负，在颤动开始之后，颤动便可以指数形式增加(假定是线性系统)，直至条断裂。消除轧机的谐振颤动频率可能是不可能的或者是不需要的。每个轧机机座的机械结构确定该机座的谐振频率。因此，可能需要限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有减小的颤动的冷轧机，其包括：轧机机座，其具有上工作辊和下工作辊，金属条可在上工作辊和下工作辊之间经过，所述轧机机座包括液压缸，所述液压缸机械地耦接以对所述上工作辊提供轧制力；压电辅助装置，其耦接至所述液压缸以改变所述液压缸的流体腔室的体积；和控制器，其耦接至传感器，所述传感器选自由所述液压缸的压力传感器和条张力传感器组成的组，其中所述控制器进一步耦接至所述压电辅助装置以响应于所述上工作辊的线性移动而引发所述流体腔室的所述体积的变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.25 US 62/0290311.一种具有减小的颤动的冷轧机，其包括：轧机机座，其具有上工作辊和下工作辊，金属条可在上工作辊和下工作辊之间经过，所述轧机机座包括液压缸，所述液压缸机械地耦接以对所述上工作辊提供轧制力；压电辅助装置，其耦接至所述液压缸以改变所述液压缸的流体腔室的体积；和控制器，其耦接至传感器，所述传感器选自由所述液压缸的压力传感器和条张力传感器组成的组，其中所述控制器进一步耦接至所述压电辅助装置以响应于所述上工作辊的线性移动而引发所述流体腔室的所述体积的变化。2.根据权利要求1所述的冷轧机，其中所述压电辅助装置耦接至所述液压缸以按大约90赫兹或高于大约90赫兹的速率改变所述液压缸的所述流体腔室的所述体积。3.根据权利要求1所述的冷轧机，其中所述传感器是所述压力传感器并且所述控制器可操作以基于来自所述压力传感器的信号确定所述上工作辊的线性移动。4.根据权利要求1所述的冷轧机，其中所述传感器是所述条张力传感器并且所述控制器可操作以基于来自所述条张力传感器的信号确定所述上工作辊的线性移动。5.根据权利要求4所述的冷轧机，其中所述条张力传感器是耦接至可定位成靠近所述轧机机座的辊的至少一个负荷传感器。6.根据权利要求1所述的冷轧机，其中所述控制器包括用于滤除低于大约90赫兹的信号的高通滤波器。7.一种使用根据权利要求1所述的轧机的方法，其包括：使所述金属条在所述轧机机座的所述上工作辊和所述下工作辊之间经过；通过所述液压缸将轧制力施加至所述上工作辊；测量所述轧机机座的参数，其中所述参数是所述液压缸的液压压力或所述条的进入张力；使用所述参数确定所述上工作辊的垂直移动；以及致动所述压电辅助装置以响应于所述上工作辊的所述垂直移动而改变所述液压缸的体积。8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括基于所述上工作辊的所述垂直移动而确定将施加至所述上工作辊的校正力，其中致动所述压电辅助装置是基于所述确定的校正力而进...

【专利技术属性】
技术研发人员：R布朗，
申请(专利权)人：诺维尔里斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US