1700铝箔轧机弯辊液压系统工作原理分析

1700铝箔轧机弯辊液压系统工作原理分析

黄晓华

（中铝公司西北铝加工厂，甘肃定西748111）

【摘要】本文单就弯辊系统的工作及控制原理进行分析，以便于更好的使用及维护好该设备，充分发挥设备的技术性能优势。

【关键词】弯辊力弯辊缸交界力

1700铝箔轧粗中轧机和精轧机是我厂从奥钢联－克莱西姆公司引进的具有当代世界先进水平的轧机。该轧机采用了很多先进的控制技术．本文单就弯辊系统的工作及控制原理进行分析，以便于更好的使用及维护好该设备，充分发挥设备的技术性能优势。

1弯辊力的作用

安装在轧机机架牌坊上的弯辊缸用于通过轧机轴承箱给轧辊施加径向的外力。正弯辊所施加的力使上下工作分离；负弯缸所施加的力使上工作辊和上支承分离、下工作辊和下支承辊分离，负弯力使上下工作辊轴承箱靠拢。加到工作两端的弯辊力起到使工作辊弯曲的作用，从而控制带材的平整度。在该轧机上正弯缸和负弯缸同时加力，实际的轧辊弯曲取决于正弯力和负弯力的净力即净弯辊力，净弯辊力作用在带材板形上弯辊力的改变是均匀的和近似平行的，因而，轧辊液压缸常被用于控制材料误差的均匀性。

弯辊缸的弯辊力取决缸中油压与无杆腔面积的乘积再乘以缸的数量。在该系统中，为了实现净弯力，正负弯缸采用两套独立的液压回路，由一套油泵供油，各自采用单独的电液伺服阀、液压缸及传感器。单独的伺服阀及压力传感器用于各自弯辊缸中压力的闭环、开环的控制及显示。

为了实现净弯力，控制系统必须能单独控制正弯和负弯压力。通过单独的伺服控制，正负弯缸由单独的伺服阀在任何给定的时间供给压力油，通过各自压力传感器控制缸中的油压。该设计的优点是进出正负弯缸的油互不影响，从提高了弯辊控制的高稳定性（特别是零位附近）、高响应、无冲击等高性能。

2弯辊控制原理及目的

在该轧机上，弯辊伺服阀能用开环和闭环两种方式控制：（1）开环。用于直接设置轧辊弯辊伺服阀给弯辊缸一个固定输入输出流量的情况，使正常情况下正弯油缸达到设置点的最大压力，以确保轧机急停时，正负力达到设置的最大值，使急停时上下工作辊快速分离。（2）闭环。系统内部所有弯辊性能将以要求的净弯辊力的形式表达出来。带材上力的分配和对平直度的影响主要是净弯辊力影响的，正负弯力的控制被单独的闭环控制器支持，每一个控制器的设置必须从净弯辊力的效果来计算，从而达到设置的净弯力，每一个控制器将测量弯辊压力，从测量到的弯辊压力计算相关缸的弯辊力。为了得到油缸压力的精确测量值，系统含有在传感器传入信号中加入偏移的程序，以确保油缸排空时压力测量值是零。

弯辊力对轧机上工作轧辊之间的力及对作用在带材上力和工作辊与支承辊之间的力也有影响，控制程序从测量的弯辊力预测这些影响之间的数量，并结合测量到的载荷缸的力确定作用在带材上的力及工作辊和支撑辊之间的临界力，该计算由载荷控制程序负责。在较低的轧制力下，弯辊力是跟轧制力成比例关系，作用在带材上的轧制力主要由负弯缸供给，因而在轧辊上的载荷缸的力和潜在的轧辊交界力的危险性降低。当轧机趋于停止时，交界力可使两辊之间的摩擦力保持一定的值，特别是载荷缸在位置或辊逢控制方式下，从而保证轧辊不擦划伤。实际交界力取决于轧辊载荷缸的力和轧辊弯辊力。

通过增加压上油缸力可以增加交界力，增加净弯辊力也将使轧辊交界力增加。减少净弯辊力，将导致交界力减小。该作用能将交界力维持在确保辊系的安全水平上。下述2种情况可使弯辊控制器处于开环状态。（1）如果交界力降到一个可接受的水平上，防止轧辊弯辊进一步减小。（2）弯辊力的值保证交界力是安全值的上限，弯辊力可达到足够产生轧辊开辊缝时的交界力。很显然，状态1将影响AFC控制带材平直度的能力，状态2参考弯辊预置能潜在引起弯辊力过大变化而导致带材断裂，必须采取措施防止交界力降到一个必须的水平上。状态1将用于防止弯辊推动交界力降低，但在轧制期间将限制平直度控制系统修正平直度误差的能力而导致带材平直度恶化，增加带材断裂的概率，因而，弯辊提供将限制保护交界力，而用轧辊载荷力以厚度控制为代价积极控制保持交界力。交界力的测量在轧辊控制应用程序上计算和监视，当交界力较低或开辊缝时，将应用预置弯辊查询。

预置弯辊限制。预置弯辊的使用是为偶然的开辊缝或交界力太低和实际需要而设计。预置弯辊在下面几种情况下选择：（1）标准模式。标准模式在轧辊辊缝检测的基础上选择，独立的预置弯辊可以在开辊缝和不开辊缝的情况下使用。（2）交界力低。如果测得的交界力在最小设定值下，将选择预置弯辊，这个条件通过轧机载荷控制程序确定。（3）开尾。在轧机上带材能以一个速度开尾，这时必须立即选择预置弯辊。开尾保证带材尾部通过轧辊而不会立即制动。（4）急停。由于急停时减速率过大，设置一个预知弯辊确保辊和工作辊不发生滑动。（5）换辊。在换辊模式下，不用调整弯辊值而设置为最大弯辊即伺服阀开环。预置值仅仅为了确保最小交界力达到。如交界力比使用名义值大，名义值将被取代。

弯辊预置参考值的产生。在程序处理上，弯辊参考设置达到适应正在轧制的产品的辊逢形状。在该轧机上弯辊了结合载荷产生的力，在辊逢横截面上一个及时调整从而保证带材平整度的力。在该设备中，系统支持三个基本的弯辊目标设置：（1）平直度控制初始弯辊值。平直度控制程序包括了基本的数值选择模型，初始弯辊值是基于从相联系的处理模型预测。（2）MSU弯辊值。在这个情况下，初始弯辊值将与产品的轧制表相一致。因轧制表是固定的，未考虑轧制条件，所以MSU弯辊值是不够精确的。（3）缺省的初始弯辊值。基于初始值的模型或MSU缺席。弯辊程序支持它自己的初始值，意味着它留下轧制最后道次的弯辊值。故弯辊参考必须支持设备参考值在轧制期间动态的改变。操作者能修订该参数值，AFC程序将在轧制期间调整基于预测的平整度值误差。由于弯辊参考值跟正在轧制的产品相适应，它作为轧制模式或弯辊的参考值，在卷材尾部将编制弯辊的缺省值。轧制模式不必使用所有轧制条件，程序必须支持以下几个参考值：（1）弯辊集成块的补偿。（2）轧机弹性测量。（3）预置弯辊值。轧制模式净弯辊值是结合初始弯辊值跟操作者对望的修正和AFC弯辊修正计算得来的。

弯辊力对带材上的力的影响：由于弯辊对作用在带材上的力有影响，要保证加到带材上的力的恒定。由于对弯辊参考值可以进行补偿，载荷测量的力仅在弯辊参考改变时变化。因此附加的测量带材力的影响程序提前计算弯辊参考值对带材力的影响。AFC程序自动补偿通过AFC直接修正、调整弯辊缸的值。在这种情况下，弯辊对带材力影响不包括AFC修正对带材力的影响。由于这个原因，在确定弯辊参考对带材力的影响之前，累计的AFC 弯辊修正必须从实际弯辊参考中被减去。

对该设备正负弯辊独立的液压回路，其控制策略安排如下：净弯参考从最小增加到最大时，正弯值增加；净弯参考从最大减到最小时，负弯增加。净弯参考的任何改变将导致正弯和负弯的改变。参考通过“O”的净弯参考，可导出设置点的方法作为分析参考，该算法中包括了在存储器设置维持最小力的规定。

正常情况下，实际弯辊输出将被限制到系统供给压力和各自尺寸有关的最大弯辊力。最大参考是最大正弯力、最小参考是最大负弯力取反。也可以通过程序设计而在正弯和负弯缸中保持最小弯辊力，以保证轴承箱跟弯辊柱塞持续接触，最小力由工程师进