轧机压下装置液压系统的优化设计

现高精度的带钢厚度控制很有必要。
反馈到控制端形成闭环系统, 提高了板厚精度。
2 2 提高板材板形精度
2 6 Serm es AGC 装置的结构特点
工作辊弯辊 (W RB) 控 制中 的一 个 很重 要的 因
压下油缸采用油脂作为工作介质, 安装在压下螺
素就是弯辊与 AGC的非相干 控制。电动 AGC或 液压 丝与上支承辊轴承座之间的扁状横梁内, 置于压下螺
整, 从而实现轧材纵向厚度的自动控制 (见图 1)。 SermesAGC 技 术 是机、 电、液 一 体 化 的 典 型 范
例, 是在稀油 AGC 技术的 基础 上经过 改进 并与 之并 行发展起来的一 种 AGC技 术, 国内 称之为 干油 AGC 技术, 以与稀油 AGC相区别。
AGC系统包括 3个主要部分: ( 1) 测厚部分; ( 2) 厚度比较和调节部分; ( 3) 辊缝调整部分。
AGC均可实现非相干控 制技术, 但液压 AGC的 性能 丝正下方。 增压 缸及 阀 块重 叠一 体 安装 在扁 状 Байду номын сангаас梁
优于电动 AGC。热 轧带 钢精 轧机 要获 得 高精 度的 带 上, 工作介质为稀油, 用增压缸来提高压下油缸的工
钢厚度精度, 要获得良好的板形, 应配置液压 AGC。 作压力, 降低对液压系统诸多方面的要求, 可使压下
YANG Shuntian, PENG M eiwu ( Sichuan Engineering T echnical Co llege, D eyang S ichuan 618000, Ch ina)
Abstrac t: T aking shape and th ickness as design goals, the design of hydrau lic pressure system o f larg e p la te m ill was optim ized in o rder to im prove des ign ra tiona lity of the autom atic g auge contro l ( AGC ) system. K ey perform ance characteristics of the hydraulic AGC, rea lization of system m a in functions, param eters se lection, ra tiona lm atching o f the m aster cy linde r piston diam ete r and pressur ized cy linder we re ana lyzed. T he sim ulation test o f the hydraulic AGC system w asm ade. T he resu lts show the pe rfo rm ance o f the rolling m ill m ach ine is optim ized.
图 1 Se rmes AGC系统
2 1 提高板材厚度精度 随着对热轧带钢厚度精度的要求越来越高, 对于
低凸度带钢、难加工带钢和低温轧制等产品的开发和
尺 寸 波 动, 给 控 制 成 品 尺 寸 公 差 造 成 困 难。 液 压 AGC自动厚度控 制系 统的 作用 是消 除带 钢因 水 印或 头尾温差造成的厚度偏差。
2 液压 AGC 性能特点分析 随着现代化工 业的 发展, Serm es ( 赛麦 斯 ) AGC
技术作为轧钢行业的一 种高新技术得到广泛 应用。所
谓 Serm es AGC技术, 实际上是一种稀油与油脂 ( 通常 称之为干油 ) 联合液压伺服动 力机构, 在液压控制系 统和计算机自动控制系 统的协调配合下, 完成轧辊辊 缝的位置控制和在轧制状态下 带负荷进行微量辊缝调
温度不均匀, 轧制时造成辊跳值波动, 而使同一轧件 控 制 系 统 必 须 快 速、可 靠。 德 国 S IEM EN S 公 司 的
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机床与液压
第 38卷
S IMADYN D数字控 制系 统 拥有 丰富 的硬 件 模 块, 是
一种实时多任务的分布式数字控制系统, 具有运行速 度快、可靠性高、功能强大、容易组合等特点, 是实
响, 使轧制过程中辊缝不断发生变化, 带钢厚度也随
压下位置检测系统包括电动码盘、电动位移传感
之产生波动。为了消除带钢厚度不均, 提高热轧带钢 器、液 压位 移 传感 器、压 力 传感 器、测 温 仪、热 检
厚度精度, 在热 轧带 钢精 轧 机上 配置 液压 AGC, 实 器、测宽仪、测厚仪等, 能对压下量进行实时检测并
( 2) 轧制 润滑 液润 滑性 能不 稳定, 造成 摩擦 力 开关板 到 ! 复 位 ∀ 位 置, 油缸 自动 下压 到设 定 压力
发生变化; 依据弹跳方程, 凡是影响轧制压力、原始 值, 并保持 5 s, 完成自动液压辊缝复位。
辊缝和油膜 厚度 的因 素 都将 对实 际轧 出 厚度 产生 影 2 5 压下位置检测形成闭环系统
2010年 11月 第 38卷 第 22期
机床与液压
MACH INE TOOL & HYDRAUL ICS
N ov. 2010 V ol 38 No 22
DO I: 10. 3969 / j issn 1001 - 3881 2010 22 026
轧机压下装置液压系统的优化设计
杨顺田, 彭美武
(四川工程职业技术学院, 四川德阳 618000)
K eyword s: R o lling m il;l Pressure dev ice; H ydraulic autom atic gauge con tro l system; Optim ization design
大型轧钢机械 在工 作时, 产生 大约 为 60 000 kN 的巨大轧制力并通 过压下装 置及压 下孔传 递给 机架。
2 7 液压 AGC 可以进行功能扩展
阴面向下时, 轧件向下弯。向上弯易发生顶导卫板和
液压 AGC 系 统 是 一个 集 板 带 材料、 轧机 本 体、
缠辊等 事故。坯 料 内外 温度 不均 匀, 轧制 时 延伸 不 轧制工艺、液压系统、电气系统以及控制系统于一体
均, 使轧件产生应力, 容易造成裂纹。沿坯料长度上 的复杂系统, 而 AGC要 取得 理想 的效果, 首先 要求
和其他自动化公司的产品联用进行功能扩展。
3 系统的主要功能 由于 5 000 mm 中厚 板轧钢 机产 生的最 大轧 制力
达到 67 000 kN, 压下控制系统 采取 ! 液压全 程 ∀ 方
式, 油缸最大 行程 为 110 mm, 正常 工 作行 程为 0 ~ 100 mm。其行 程比以 前的 同 类产 品要 大, 其 他功 能 类似以前的同类产品。主要功能如下 [ 1] 。
K sv为伺服阀的静态流量放大系数; K c 为伺服阀的压力流量系数; Ic 为输入电流信号;
pL 为负载压力变化。 电液伺服阀的选择。
设电液伺服阀负载下输出的流量为 Q 1 则:
Q1 =
Vp# AH ∃ 60 1 000
∃K n=
Vp#
0
785KD2H 1 000
∃ 60
∃K n
式中: K n 为裕量系数, 对于 大型 轧机, 一般 取 K n =
其压下孔的底部直 接承受 轧制力。 对 5 000 mm 中厚 板轧钢机而言, 在轧制钢板时, 产生的最大轧制力为 67 000 kN, 尖峰值达到 80 000 kN。大型轧 机 ( 中厚 板轧机 ) 的 负 载 很 大, 其 轧 制 压 力 高 达 数 千 万 牛。 而油缸的直径往往受到轧机牌坊窗口尺寸的限制, 活 塞油缸比柱塞油缸占地面积大, 在无特殊要求的情况 下, 通常采用柱塞油缸, 油缸的直径根据轧机结构允 许的条件预选一个尽可能大的柱塞直径。同时, 还应 考虑主缸柱塞直径与增压缸设计的合理匹配及密封件 的经济性。在设计 中, 首先应 根据 轧机的 厚控 要求、 系统的控制精度、系统的响应性能, 确立出合适的设 计指标, 进行轧机压下装置液压系统的优化。 1 确立合适的设计指标
2 3 温差补偿 坯料上下 温 度不 均形 成 阴阳 面, 即低 温 面为 阴
面, 高温面为阳面。轧制时, 有阴阳面的钢坯容易产
油缸能在 轧制 过程 中承 受巨 大的 轧制 压力 ( 最 大轧 制力为 67 000 kN, 尖峰值达到 80 000 kN ), 并能实 现板材纵向厚度的自动控制。
生弯曲、扭转。阴面向上 时, 轧 件出 轧辊 时向上 弯;
现液压 AGC功 能的 一种 理 想控 制系 统, 主 板上 有 6 槽、 12槽、 24槽 3 种, 同时 还有 各种 各样 的 I/O 模
块和接口模块, 用户可以根据自己的实际情况任意选 用不 同 的主 板、 电源、 处 理器、 I/O 模块 和 接 口 模
块, 从而构成满足各种要求的控制系统。同时该系统 还 可以 通过 DP 网、工业 以 太网 与 S IEM EN S 的 PLC
板形和板厚是热带钢最重要的两个质量指标。带
钢凸度允许偏差在 3 m 以内, 钢 板合格 率一 般在 90% 以上, 凸度 控制 精度 在 2 m, 板 形控 制精 度 在 0 8% 范围内。厚度自动控系统 的目的是保 证纵 向厚度的精度, 板形自动控制系统的目的是保证带钢 横向厚度的均匀性和良好的平直度。但是, 在一条热 轧生产线上要同时控制板形和板厚两个质量指标是很
摘要: 为了提高大型中厚 板轧机液压压下的自动厚度控制系统设计的合 理性, 以板形 和板厚为设 计目标, 对轧 钢机压 下液压系统进行优化 设计。重 点分析液压 AGC性能特点、系统实现的主要功能 、参数选 择、主缸 柱塞直径与增压缸设计的 合理匹配等, 并对液压 AG C系统进行仿真试验, 结果表明轧钢机的整机性能得 到了优化。
关键词: 轧机; 压下装置; 液压自动厚度控 制系统; 优化设计 中图分类号: T P137 9 文献标识码: B 文章编号: 1001- 3881 ( 2010) 22- 074- 4
Op tim al D esign of H ydraulic System for Pressu re D evice of R olling M ill
( 12) 预压自动清零; ( 13) 自动测试系统的弹性曲线;
( 14) 模拟和自诊断功能。
4 主要参数设计计算
4 1 伺服阀
伺服阀具有高度非 线性 特点, 其 输出流 量 Q 1 的 线性化方程为:
Q 1 = Q sv0 - K c pL
Q sv0 = K sv Ic 式中: Q sv0为伺服阀的空载流量;
收稿日期: 2009- 10- 09 作者简介: 杨顺田 ( 1962 ), 男, 硕士, 高级工程师, 副教授, 从事机械加工及数控技术教学及科研工作。电话: 15928317996,
E- m ai:l d_ys@t 163 com。
第 22期
杨顺田 等: 轧机压下装置液压系统的优化设计
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稳定生产, 就需要响应快、精度高的厚度控制来更好
2 4 辊缝自动复位
地避免穿带时出现绞折等故障。轧制带钢过程中, 厚
在开始 轧制 时, 需 要将 两 工作 辊 之间 的 缝 隙消
度波动的原因比较复杂, 主要有:
除, 消除方式有电动辊缝复位和液压辊缝复位。当需
( 1) 待轧原料厚度不均和硬度波动;
要做辊缝复位时, 操作人员只需在操作台上将相应的
难的。当调整压下 改变 厚度时, 轧制力 将发生 变化, 影响到出口断面的形状和带钢平直度, 即影响了带钢 的板形; 而当板形控制系统调整弯辊断面形状时, 必 将改变辊缝形状而影响出口厚度。因此采用液压压下
的自动厚度控制系统 ( A u tom atic G auge Con trol) AGC 是解决这一问题的关键。
( 1) 板形厚度控制; ( 2) 调偏控制;
( 3) 轧板自动偏心补偿; ( 4) 液压缸的位置自动控制;
( 5) 轧制规程的最优化计算;
( 6) 安全保护功能; ( 7) 具有温度自动补偿功能;
( 8) 轧件宽度补偿; ( 9) 同步自动控制;
( 10) 在线示教功能; ( 11) 轧制状态的判断;