基于前馈控制法的带钢冷轧过程油膜厚度测量与调节装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及基于前馈控制法的带钢冷轧过程油膜厚度测量与调节装置；包括两辊轧机、轧制速度调节装置、咬入角测量装置、带钢变形抗力测量装置、带钢入/出口速度测量装置、乳化液系统和数据处理中心系统；本发明专利技术其结构紧凑，操作简便，不破坏轧制过程，特别是通过前馈控制，无需过度依赖带钢轧制后产品质量的反馈数据，对于时延大、扰动大而频繁的带钢冷轧过程理论上可达到完全补偿扰动影响，对带钢冷轧过程油膜厚度的测量与调节非常有效，对现实生产具有重要意义。具有重要意义。具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
基于前馈控制法的带钢冷轧过程油膜厚度测量与调节装置


[0001]本专利技术属于冷轧过程的润滑工艺
，尤其涉及基于前馈控制法的带钢冷轧过程油膜厚度测量与调节装置。

技术介绍

[0002]冷轧产品作为最主流的钢材产品，占我国钢材总量40％以上，随着轧制工艺技术的不断改进，冷轧钢产品在建筑、汽车、家电和包装等领域越来越具广阔的发展和应用前景，逐渐成为轧制板带产品的新宠。冷轧发展初期阶段，由于冷轧设备技术相对简陋，其冷轧工艺只是纯粹简单地完成了对带钢的压下轧制，还无法有效地对成品带钢板形、表面质量等质量评价指标进行控制，但对于当时的制造业
，也成功替代了传统的金属成型工艺方法，可以说给金属成型领域带来了历史性突破。随着冷轧设备的不断完善，冷轧工艺技术也得到了相应的革新，已经形成比较完善的冷轧板带工业化大规模生产和大规模定制模式。正处数字化改革和“互联网+”时代背景下，数字信息化技术对冷轧工艺过程在轧制压力控制、张力控制、轧制速度、压下规程分配以及板形、板厚、板凸度与表面质量等产品质量控制方面取得了较大进步，逐步实现了全自动工业化生产。冷轧生产工艺技术的每一次飞跃，总是来自于轧制工艺思想和设备结构更新的升华，其中通过有效的数据处理手段改善带钢冷轧过程的润滑工艺技术，达到理想的润滑状态是保障产品质量的前提。
[0003]针对上述技术问题，故需要进行改进。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供基于前馈控制法的带钢冷轧过程油膜厚度测量与调节装置，该装置结构合理紧凑，易于拆装，方便维保，能够实时、精准地测量轧制过程油膜厚度，并通过控制轧制速度和乳化液喷射流量实现油膜厚度的调节，确保带钢冷轧过程正常的油膜厚度，改善冷轧过程的润滑工艺技术，提升产品质量。
[0005]为了达到以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：基于前馈控制法的带钢冷轧过程油膜厚度测量与调节装置，包括两辊轧机、轧制速度调节装置、咬入角测量装置、带钢变形抗力测量装置、带钢入/出口速度测量装置、乳化液系统和数据处理中心系统；为更好地对本专利技术实施例进行描述，以两辊轧机作为工程背景。所述两辊轧机为冷轧机，包括机架、上轧辊、下轧辊、滚柱轴承、轴承座和底座；上轧辊两端辊颈通过滚柱轴承连接两侧机架上的轴承座；下轧辊两端辊颈通过滚柱轴承连接两侧机架上的轴承座；上轧辊与下轧辊之间的间隙用于轧制带钢；两侧的机架分别与对应两侧的底座通过大螺栓相连接；机架的两侧边留有螺栓孔用于连接咬入角测量装置。
[0006]两辊轧机起冷轧带钢作用，也为咬入角测量装置、带钢变形抗力测量装置、带钢入/出口速度测量装置、乳化液系统提供安装和支撑位置；所述的轧制速度调节装置采用改变电机转速的方式实现带钢轧制速度的变化，以适应带钢冷轧过程油膜厚度目标值的控制要求；所述咬入角测量装置主要通过两套带钢厚度测量机构精准检测带钢轧制前后的厚
形固定支架连接，速度传感器采用激光测速原理，对带钢轧制过程的入口速度v0和出口速度v1进行精准测量，并将检测数据传送至数据处理中心，用以计算油膜厚度。
[0012]作为本专利技术的一种优选方案，所述乳化液系统包括喷嘴、回油管、油箱、乳化液、集滤器、乳化液供给泵、循环油注口、输油管、过滤器、压力调节器和压力分配管；2组压力分配管分别与轧制前板厚测量机构上下侧行程检测装置的第二“U”形固定支架连接，1组压力分配管装有压力调节器、输油管、回油管和喷嘴，8个喷嘴等距离安装于压力分配管，每个喷嘴相对于轧辊工作面角度位置都进行精准设计，每个喷嘴壳体与压力分配管连接处设有第一密封圈和第二密封圈，避免漏液造成喷油压力不足，上下两组压力分配管的连接方式一致并成对称布置。
[0013]作为本专利技术的一种优选方案，所述喷嘴由进油滤网、第一密封圈、第二密封圈、轴针孔、针阀、衔铁、回位弹簧、电磁线圈、线速插接器和壳体组成；喷嘴通过线速插接器与数据处理中心系统进行信息交互，当需要喷射乳化液时，乳化液供给泵抽吸油箱里的乳化液，乳化液经过集滤器进行第一次过滤，滤掉金属屑、粉尘油泥等粗颗粒杂质，乳化液在输油管中通过过滤器进行第二次过滤，滤除油、水等浑浊液，经过两次过滤后洁净乳化液流入压力分配管，压力分配管配合压力调节器将管内的乳化液均匀压力分配至各个喷嘴，喷嘴内部设有进油滤网，进行第三次精滤后将按照既定流量将乳化液喷淋至带钢和轧辊的轧制工作面，管内未喷出的乳化液通过回油管流入油箱，已喷出的部分乳化液由回收装置处理后通过循环油注口流入油箱；当需要调节喷射乳化液喷射流量时，数据处理中心系统向喷嘴的电磁线圈供电，产生的磁场吸起衔铁，衔铁拉起针阀，乳化液从轴针孔喷射，当停止供电时，在回位弹簧的作用下，衔铁推动针阀关闭，停止乳化液喷射，数据处理中心系统根据带钢轧制过程的油膜厚度技术状况，通过改变向喷嘴的电磁线圈供电时间来调节乳化液喷射流量，达到带钢轧制过程油膜厚度精准控制要求。
[0014]作为本专利技术的一种优选方案，所述数据处理中心系统包括数据库、有效性分析模块、数据过滤模块、传感器、电机、喷嘴和显示/警报装置；数据库、有效性分析模块、数据过滤模块、传感器和显示/警报装置电连接，其中，数据过滤模块与电机和喷嘴电连接。
[0015]作为本专利技术的一种优选方案，采集带钢变形抗力值K
s
、带钢轧制入口速度v0和出口速度v1，根据数据库写入的乳化液技术参数，乳化液浓度影响系数K
c
、油膜粘度压缩系数θ、初始动力粘度η0；写入的轧机设备参数，工作辊表面与带钢表面纵向粗糙度影响系数K
g
、工作辊表面纵向粗糙度写入的冷轧过程轧制工艺参数以及带钢技术参数，带钢表面纵向粗糙度再依据轧制变形区润滑油膜厚度计算公式实时计算并监测带钢轧制过程的油膜厚度。
[0016]本专利技术的有益效果是：本专利技术提出的基于前馈控制法的带钢冷轧过程油膜厚度测量与调节装置，其结构紧凑，操作简便，不破坏轧制过程，特别是通过前馈控制，无需过度依赖带钢轧制后产品质量的反馈数据，对于时延大、扰动大而频繁的带钢冷轧过程理论上可达到完全补偿扰动影响，对带钢冷轧过程油膜厚度的测量与调节非常有效，对现实生产具有重要意义。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施例基于前馈控制法的带钢冷轧过程油膜厚度测量与调节装置整体结构示意图；
[0018]图2是本专利技术实施例轧制速度调节装置整体结构示意图；
[0019]图3为本专利技术实施例板厚测量机构结构示意图；
[0020]图4为本专利技术实施例带钢变形抗力测量装置结构示意图；
[0021]图5为本专利技术实施例乳化液系统示意图；
[0022]图6为本专利技术实施例喷嘴局部剖视图；
[0023]图7为本专利技术实施例的数据处理中心工作原理示意图；
[0024]图8为本专利技术实施例的带钢冷轧过程油膜厚度前馈控制技术流程图。
[0025]图中附图标记：上轧辊1，机架2，辊颈3，第一“U”形固定支架4
‑
1，第二“U”形固定支架4
‑
2，带钢变形抗力测量装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于前馈控制法的带钢冷轧过程油膜厚度测量与调节装置，其特征在于：包括两辊轧机、轧制速度调节装置、咬入角测量装置、带钢变形抗力测量装置、带钢入/出口速度测量装置、乳化液系统和数据处理中心系统；所述两辊轧机为冷轧机，包括机架(2)、上轧辊(1)、下轧辊(9)、滚柱轴承(6)、轴承座(7)和底座(8)；上轧辊(1)两端辊颈通过滚柱轴承(6)连接两侧机架(2)上的轴承座(7)；下轧辊(9)两端辊颈通过滚柱轴承(6)连接两侧机架(2)上的轴承座(7)；上轧辊(1)与下轧辊(9)之间的间隙用于轧制带钢(12)；两侧的机架(2)分别与对应两侧的底座(8)通过大螺栓(11)相连接；机架(2)的两侧边留有螺栓孔用于连接咬入角测量装置。2.根据权利要求1所述的基于前馈控制法的带钢冷轧过程油膜厚度测量与调节装置，其特征在于：所述轧制速度调节装置包括电机(16)、传动轴(17)、联轴器(18)、减速机输入轴齿轮(19)、人字齿轮座(20)、上传动万向节轴(21)和下传动万向节轴(22)；电机(16)通过传动轴(17)和联轴器(18)连接减速机输入轴齿轮(19)；减速机输入轴齿轮(19)与人字齿轮座(20)连接，人字齿轮座(20)通过上传动万向节轴(21)和下传动万向节轴(22)对应连接上轧辊(1)和下轧辊(9)，电机(16)输出的转矩通过传动轴(17)、联轴器(18)、减速机输入轴齿轮(19)、人字齿轮座(20)、上传动万向节轴(21)、下传动万向节轴(22)进行降速增扭后传至上轧辊(1)和下轧辊(9)；通过改变电机(16)的转速可以实现轧制速度的调节。3.根据权利要求1所述的基于前馈控制法的带钢冷轧过程油膜厚度测量与调节装置，其特征在于：所述咬入角测量装置包括带钢轧制前后两套板厚测量机构，每套板厚测量机构设有上下两组行程检测装置，每组行程检测装置设有1个第一“U”形固定支架(4
‑
1)和3个行程位置传感器(13
‑
1)；第一“U”形固定支架(4
‑
1)两端通过螺栓分别与两侧机架(2)连接，第一“U”形固定支架(4
‑
1)长边等距离安装3个行程位置传感器(13
‑
1)，上下两组行程检测装置成对称布置，形成一套板厚测量机构；当上下两组行程检测装置中间有带钢时，就能测出带钢对应位置的厚度；其中轧制前板厚测量机构上侧行程检测装置的第一“U”形固定支架(4
‑
1)连接乳化液系统(15)的核心部件和入口速度传感器(14
‑
1)，轧制后板厚测量机构上、下侧行程检测装置的第一“U”形固定支架(4
‑
1)连接带钢变形抗力测量装置和出口速度传感器(14
‑
2)。4.根据权利要求3所述的基于前馈控制法的带钢冷轧过程油膜厚度测量与调节装置，其特征在于：所述带钢轧制前后两套板厚测量机构工作原理一致；结合带钢轧制前后板厚的比较值与轧辊直径，利用公式其中h0为带钢初始厚度，h1为带钢轧制后厚度，D为轧辊直径，计算出咬入角α。5.根据权利要求1所述的基于前馈控制法的带钢冷轧过程油膜厚度测量与调节装置，其特征在于：所述带钢变形抗力测量装置包括上液压板(23
‑
1)、下液压板(23
‑
2)、材料试验机(24)、电感千分表(25)、信号传输线(26)、X
‑
Y记录仪(27)和电阻应变仪(28)；带钢变形抗力测量装置还包括上下两组测量机构，上测量机构的与材料试验机(24)连接，材料试验机(24)与轧制后板厚测量机构上侧行程检测装置的“U”形固定支架连接，上下两组测量机构的连接方式一致并成对称布置；带钢变形抗力测量装置采用电测法，将轧制后的带钢置于两个平行的上、下液压板之间进行压缩，通过电感千分表(25)和材料试验机(24)把载荷和压下量变为电信号，用X
‑
Y记录仪27把二者的函数关系记录下来，设备通过数据处理得出带
钢变形抗力数值K
s
。6.根据权利要求1所述的基于前馈控制法的带钢冷轧过程油膜厚度测量与调节装置，其特征在于：所述带钢入/出口速度测量装置主要包括入口速度传感器(14
‑
1)与出口速度传感器(14
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：王桥医，陶来华，黄军博，过山，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：