一种节能型金属带材轧机及轧制方法技术

一种节能型金属带材轧机及轧制方法，轧机分为机械部分和控制部分；轧机采用两侧工作辊传动，上下工作辊速度单独控制，轧件可承受压缩‑剪切‑拉伸组合成形作用，轧机轧薄能力强，道次压下率和累积压下率大，可有效减少轧制道次和中间退火次数，节能效果好；卷取和收卷均为一大一小双电机串联，张力分为大、中、小三挡，根据目标张力选择张力档位，卷取电机整体负载增大，电机效率提高，更节能；主传动电机和卷取电机均为大倍频交流电机，电机负载范围大，效率高，更节能；电机传动采用共直流母线多机传动四象限变频器驱动，轧制时部分电机处于发电状态，所发的电可供其他电机使用，提高了节能效果。

A kind of energy-saving metal strip mill and rolling method

An energy-saving metal strip rolling mill and rolling method, rolling mill consists of a mechanical part and a control part; rolling mill work roll driven by two sides, upper and lower working roller speed control alone can withstand compression shear, rolling drawing combination forming mill, thin ability, rate and the accumulated rate of pass reduction that can effectively reduce the rolling and annealing times, good energy saving effect; coiling and winding for a double motor series, tension is divided into large, medium, mistress block, according to the target selection of tension tension gear, reel motor overall load increase, improve the efficiency of the motor, the main energy saving; drive motor and winding motor are large frequency AC motor, the motor load range, high efficiency, more energy saving; motor drive with common DC bus multi drive four quadrant inverter drive, rolling part. The machine is in the state of power generation, and the electric power can be used by other motors to improve the efficiency of energy saving.

【技术实现步骤摘要】
一种节能型金属带材轧机及轧制方法
本专利技术属于金属带材轧制
，特别是涉及一种节能型金属带材轧机及轧制方法。
技术介绍
随着经济的发展，人们生活水平的提高，大家对环境的要求越来越高。国家为了摆脱低效率、粗放型的发展模式，提出了可持续发展战略，大力推进节能减排，以期解决经济发展和环境污染之间的矛盾。作为高能耗行业，金属轧制行业是国家重点整顿的行业之一，节能减排的压力非常大。另外，之前产能的无序疯狂扩张也让金属轧制行业间的竞争加剧，利润空间大大缩小，为降低成本，提升竞争力，企业也有很强的动力进行节能降耗。当前金属带材通常由带前后张力的单机架或者多机架连轧机组(以下简称机组)采用同步轧制的方式生产。轧机(机组)前设有开卷机，轧机(机组)入口和开卷机之间的轧件带有后张力；在后张力的作用下，可使开卷机的电机处于发电状态，但这类轧机的开卷电机所发的电不能被利用。另外这类同步轧机的上下工作辊传动电机采用负荷均衡控制，主传动电机不具备发电能力。这类轧机工作辊直径大，轧制力大，单位能耗高。轧薄能力有限，单轧程累积压下率小，中间退火道次多，能耗高。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种节能型金属带材轧机及轧制方法，轧机为两侧工作辊传动，上下工作辊速度单独控制，异速比在线可调，轧制力小，轧薄能力强，中间退火道次少，主电机和开卷电机、收卷电机均采用大倍频交流变频电机，收卷电机和开卷电机均为一大一小双电机串联形式，多道次轧制时电机效率高，采用交-直-交、共直流母线多机传动四象限变频器控制，开卷电机发电共直流母线以自用，单位能耗低。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种节能型金属带材轧机包括轧机机械部分和控制系统，所述轧机机械部分包括底座、牌坊、第一主传动电机、第二主传动电机、第一主减速机、第二主减速机、第一万向传动轴、第二万向传动轴、上工作辊、下工作辊、上支撑辊、下支撑辊、压下装置、平衡装置、第一卷取电机、第二卷取电机、第三卷取电机、第四卷取电机、第一卷取减速机、第二卷取减速机、第一卷筒和第二卷筒；所述控制系统包括工控机、可编程逻辑控制器PLC、共直流母线多机传动四象限变频器、控制柜、操作台、左操作箱和右操作箱，左右操作箱上均有操作屏；其特征在于所述第一主传动电机、第二主传动电机、第一卷取电机、第二卷取电机、第三卷取电机和第四卷取电机均为大倍频交流变频电机；所述底座通过地脚螺栓固定在水泥基础上，第一主传动电机、第二主传动电机、第一主减速机、第二主减速机及牌坊安装在底座上；所述第一主传动电机和第一主减速机位于牌坊一侧，所述第二主传动电机和第二主减速机位于牌坊的另一侧；第一主传动电机的动力输出轴通过联轴器与第一主减速机的输入轴相连接，第一主减速机的输出轴通过第一万向传动轴与下工作辊相连；第二主传动电机的动力输出轴通过联轴器与第二主减速机的输入轴相连接，第二主减速机的输出轴通过第二万向传动轴与上工作辊相连；所述第一主传动电机和第二主传动电机单独控制，上、下两传动部分相互独立，且上、下工作辊的线速度比值可在线调节；所述第一主传动电机及第二主传动电机的后端转子轴上安装有编码器，该编码器的信号直接进变频器做速度在线检测和速度闭环控制。所述上工作辊、下工作辊、上支撑辊及下支撑辊构成辊系，上支撑辊位于上工作辊上部且两者滚动接触，下支撑辊位于下工作辊下部且两者滚动接触；上支撑辊的轴承座两端通过平衡装置吊挂在牌坊窗口里；所述上支撑辊轴承座与压下装置之间设有力传感器，力传感器的信号经PLC处理后上传至工控机，进行轧制力的在线检测。所述第一卷取电机和第二卷取电机通过联轴器串联，第一卷取电机的功率大于等于第二卷取电机，第一卷取电机的输出轴通过联轴器与第一卷取减速机的输入轴相连接，第一卷取减速机的输出轴通过联轴器连接第一卷筒；所述第三卷取电机和第四卷取电机通过联轴器串联，第三卷取电机的功率大于等于第四卷取电机，第三卷取电机的输出轴通过联轴器与第二卷取减速机的输入轴相连接，第二卷取减速机的输出轴通过联轴器连接第二卷筒；所述第一卷筒和第二卷筒分别位于牌坊的两侧。所述第一卷取减速机减速比的选取应满足第一卷取电机最大转速且第一卷筒直径最小时，第一卷筒的线速度小于第一主传动电机最大转速时上工作辊的线速度；所述第二卷取减速机减速比的选取应满足第二卷取电机最大转速且第二卷筒直径最小时，第二卷筒的线速度小于第二主传动电机最大转速时下工作辊的线速度；所述第二卷取电机和第四卷取电机的后端转子轴上安装有编码器，该编码器的信号直接进变频器做卷径计算和力矩控制；所述第一卷取电机或第二卷取电机是否投入取决于第一卷筒侧目标张力的大小，目标张力分为小、中、大三挡，小目标张力时只投入第二卷取电机，中目标张力时只投入第一卷取电机，大目标张力时同时投入第一卷取电机和第二卷取电机；所述第三卷取电机或第四卷取电机是否投入取决于第二卷筒侧目标张力的大小，目标张力分为小、中、大三挡，小目标张力时只投入第四卷取电机，中目标张力时只投入第三卷取电机，大目标张力时同时投入第三卷取电机和第四卷取电机。所述工作辊与第一卷筒之间设有第一导向辊，所述工作辊与第二卷筒之间设有第二导向辊；第一导向辊和第二导向辊下均有力传感器，力传感器的信号经PLC处理后上传至工控机，进行轧件左右张力的在线检测；第一导向辊和第二导向辊后均安装有编码器，该编码器的信号进PLC，经过处理后传至工控机，进行开卷速度和收卷速度的在线检测。所述工控机内组态有轧机控制系统人机界面，在人机界面上有左张力档选定按钮、右张力档选定按钮、左卷径输入域和右卷径输入域；左张力档选定按钮有大张力档、中张力档和小张力档三位，当大张力档启动时，第一卷取电机和第二卷取电机同时投入，当中张力档启动时，第一卷取电机单独投入，当小张力档启动时，第二卷取电机单独投入，只能同时选择一个张力档；右张力档选定按钮有大张力档、中张力档和小张力档三位，当大张力档启动时，第三卷取电机和第四卷取电机同时投入，当中张力档启动时，第三卷取电机单独投入，当小张力档启动时，第四卷取电机单独投入，只能同时选择一个张力档；最大恒张力大小根据左卷径输入和右卷径输入中较大的卷径数值计算得出。所述共直流母线多机传动四象限变频器由独立IGBT整流单元、共用直流母线和6个逆变器等组成，6个逆变器分别驱动第一主传动电机、第二主传动电机、第一卷取电机、第二卷取电机、第三卷取电机和第四卷取电机；所述6台电机中的某些电机处于发电状态且总体处于耗电状态时，处于发电状态电机所发的电经共直流母线供处于电动状态的电机使用；所述6台电机中的某些电机处于发电状态且总体处于发电状态时，处于发电状态电机所发的电经共直流母线供处于电动状态的电机使用剩余的部分反馈给电网。开卷电机始终处于发电状态，当轧制变形区内慢速辊所受的摩擦力和轧件压力的合力的水平分量指向轧制方向时，传动慢速辊的主电机处于发电状态。电机处于电动状态或发电状态取决于当时电机为拖动状态或被拖动状态。当电机为拖动状态时，电机处于电动状态，耗电。当电机为被拖动状态时，电机为负载，处于发电状态，电机变成了发电机。本专利技术中当6台电机中的某些电机处于发电状态且总体处于电动状态时，处于发电状态的电机产生三相交流电，经过该电机的逆变器整流成直流电进入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种节能型金属带材轧机，其特征在于：包括轧机机械部分和控制系统，所述轧机机械部分包括底座、牌坊、第一主传动电机、第二主传动电机、第一主减速机、第二主减速机、第一万向传动轴、第二万向传动轴、上工作辊、下工作辊、上支撑辊、下支撑辊、压下装置、平衡装置、第一卷取电机、第二卷取电机、第三卷取电机、第四卷取电机、第一卷取减速机、第二卷取减速机、第一卷筒和第二卷筒；所述控制系统包括工控机、PLC、共直流母线多机传动四象限变频器、控制柜、操作台、左操作箱和右操作箱，左右操作箱上均有操作屏；所述第一主传动电机、第二主传动电机、第一卷取电机、第二卷取电机、第三卷取电机和第四卷取电机均为大倍频交流变频电机；所述底座通过地脚螺栓固定在水泥基础上，第一主传动电机、第二主传动电机、第一主减速机、第二主减速机及牌坊安装在底座上；所述上工作辊、下工作辊、上支撑辊及下支撑辊构成辊系，上支撑辊位于上工作辊上部且两者滚动接触，下支撑辊位于下工作辊下部且两者滚动接触；上支撑辊的轴承座两端通过平衡装置吊挂在牌坊窗口里；所述上支撑辊轴承座与压下装置之间设有力传感器，力传感器的信号经PLC处理后上传至工控机，进行轧制力的在线检测，所述下工作辊与第一卷筒之间设有第一导向辊，所述上工作辊与第二卷筒之间设有第二导向辊；第一导向辊和第二导向辊下均有力传感器，力传感器的信号经PLC处理后上传至工控机，进行轧件左右张力的在线检测；第一导向辊和第二导向辊后均安装有编码器，该编码器的信号进PLC，经过处理后传至工控机，进行开卷速度和收卷速度的在线检测。...

【技术特征摘要】
1.一种节能型金属带材轧机，其特征在于：包括轧机机械部分和控制系统，所述轧机机械部分包括底座、牌坊、第一主传动电机、第二主传动电机、第一主减速机、第二主减速机、第一万向传动轴、第二万向传动轴、上工作辊、下工作辊、上支撑辊、下支撑辊、压下装置、平衡装置、第一卷取电机、第二卷取电机、第三卷取电机、第四卷取电机、第一卷取减速机、第二卷取减速机、第一卷筒和第二卷筒；所述控制系统包括工控机、PLC、共直流母线多机传动四象限变频器、控制柜、操作台、左操作箱和右操作箱，左右操作箱上均有操作屏；所述第一主传动电机、第二主传动电机、第一卷取电机、第二卷取电机、第三卷取电机和第四卷取电机均为大倍频交流变频电机；所述底座通过地脚螺栓固定在水泥基础上，第一主传动电机、第二主传动电机、第一主减速机、第二主减速机及牌坊安装在底座上；所述上工作辊、下工作辊、上支撑辊及下支撑辊构成辊系，上支撑辊位于上工作辊上部且两者滚动接触，下支撑辊位于下工作辊下部且两者滚动接触；上支撑辊的轴承座两端通过平衡装置吊挂在牌坊窗口里；所述上支撑辊轴承座与压下装置之间设有力传感器，力传感器的信号经PLC处理后上传至工控机，进行轧制力的在线检测，所述下工作辊与第一卷筒之间设有第一导向辊，所述上工作辊与第二卷筒之间设有第二导向辊；第一导向辊和第二导向辊下均有力传感器，力传感器的信号经PLC处理后上传至工控机，进行轧件左右张力的在线检测；第一导向辊和第二导向辊后均安装有编码器，该编码器的信号进PLC，经过处理后传至工控机，进行开卷速度和收卷速度的在线检测。2.根据权利要求1所述的一种节能型金属带材轧机，其特征在于：所述第一主传动电机和第一主减速机位于牌坊一侧，所述第二主传动电机和第二主减速机位于牌坊的另一侧，第一主传动电机的动力输出轴通过联轴器与第一主减速机的输入轴相连接，第一主减速机的输出轴通过第一万向传动轴与下工作辊相连，第二主传动电机的动力输出轴通过联轴器与第二主减速机的输入轴相连接，第二主减速机的输出轴通过第二万向传动轴与上工作辊相连，所述第一主传动电机和第二主传动电机单独控制，上、下两传动部分相互独立，且上、下工作辊的线速度比值可在线调节，所述第一主传动电机及第二主传动电机的后端转子轴上安装有编码器，该编码器的信号直接进共直流母线多机传动四象限变频器做速度在线检测和速度闭环控制。3.根据权利要求1所述的一种节能型金属带材轧机，其特征在于：所述第一卷取电机和第二卷取电机通过联轴器串联，第一卷取电机的功率大于等于第二卷取电机，第一卷取电机的输出轴通过联轴器与第一卷取减速机的输入轴相连接，第一卷取减速机的输出轴通过联轴器连接第一卷筒；所述第三卷取电机和第四卷取电机通过联轴器串联，第三卷取电机的功率大于等于第四卷取电机，第三卷取电机的输出轴通过联轴器与第二卷取减速机的输入轴相连接，第二卷取减速机的输出轴通过联轴器连接第二卷筒，所述第一卷筒和第二卷筒分别位于牌坊的两侧。4.根据权利要求1所述的一种节能型金属带材轧机，其特征在于：工控机和左右操作箱上触摸屏的人机界面上有左张力档选定按钮、右张力档选定按钮、左卷径输入域和右卷径输入域；左张力档选定按钮有大张力档、中张力档和小张力档三位，当大张力档启动时，第一卷取电机和第二卷取电机同时投入，当中张力档启动时，第一卷取电机单独投入，当小张力档启动时，第二卷取电机单独投入，只能同时选择一个张力档，右张力档选定按钮有大张力档、中张力档和小张力档三位，当大张力档启动时，第三卷取电机和第四卷取电机同时投入，当中张力档启动时，第三卷取电机单独投入，当小张力档启动时，第四卷取电机单独投入，左右张力档的选取由左右目标张力确定。5.根据权利要求4所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙祥坤，饶钦玉，赵启林，付华高，刘相华，
申请(专利权)人：宁波中瑞新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33