熨平辊装置的气动控制回路设计.pdf

第 3 9卷第 6期 2 0 1 0年 l 2月 有 色 金 属 加 工 NO NF ERROUS M E T AL S PROCE SSI NG VO1 ． 3 9 No． 6 Dec ember 2 0l O 熨平辊装置 的气 动控 制 回路设计 韩 吕昌 中色科 技股份有 限公 司， 河南洛 阳 4 7 1 0 3 9 摘要 本文介绍 了铝带冷轧机 、 箔轧机 、 合卷机 等设备 的熨平辊装置 的气动控制 回路设计的优 点。 关键词 熨平辊 ； 气动 比例减压阀； 气液转换器 中图分类号 T G 3 3 3 ． 2 文献标 识码 A 文章编号 1 6 7 1 6 7 9 5 2 0 1 0 0 6一 O 3 目前 铝 带 冷 轧 机 、 箔 轧 机 、 合 卷 机 都 向 高 速 、 宽 幅 、 大卷重方 向发展 的趋 势 正 在逐 渐更 新 原来 的设 备 设计理念， 特别是在追求 运行 速度和 生产效率方面。 因此 ， 对新的高性能铝带箔轧机 的挑战也就是解决这 些问题 ， 并提高设备性能的极限参数。 随着铝带箔轧制速度 的提高， 在铝带箔卷取过程 中 ， 由于空气进 入导致 卷 材鼓 包 、 皱 褶 和松 卷 ， 严重 破 坏带 、 箔板 形 ， 增 加 了 生产 损 耗 和下 道 工 序 加 工 的难 度 。为避免出现上述现象 ， 通常的做法是限制轧机 的 轧 制速度 ， 结果使 轧机 的生产 能力不 能充 分发 挥 。 为解 决 这 个 问题 ， 结合 卷 取 熨 平 的工 艺过 程 ， 找 出关键因素就是如何设计一套包括动平衡特性 良好、 低 惯性 的 中空 熨平 辊 、 油气 润 滑辊 轴 承 和 控 制 系 统 。 这中间就出现 了三个特别需要考虑 的因素 熨平辊在 卷 材上 的位置 、 如何保 持 恒 定 的熨平 压 力 和熨 平辊 表 面包 覆 材 料 。熨 平 辊 的材 料 有 用 钢 面 辊 的、 胶 面 辊 的 ， 还有 的在 同一 台设 备 上 同时 采 用 两 种 辊 的 ， 根 据 不 同 的带 材厚度 来选 用不 同的辊 。 熨平辊常用的控制系统有气动控制系统、 气液控 制系 统和液 压控 制系 统 等 ， 本 文 仅就 熨平 辊 的气 液 控 制 系统进行 阐述 。 l 熨平辊气液控 制系统 回路原理图 1 、2 气动电磁换向阀 3 、4 、5 气动比例减压阀 6 、7 、8 气动单向阀 9 、1 0 、1 1 、1 2 气液转换器 1 3 、1 4 、1 5 、1 6 一单向节流阀 l 7 、1 8 油缸 1 9 一 栽止阀 2 O 一气动三联件 图 1 原理 图 收 稿 日期 2 01 00 62 1 4 2 有色金属加工 第 3 9卷 2熨平辊控制的设置状态 熨平辊的控制包括熨平辊落下、 熨平 、 返 回三种 工作 状态 。 3 控制状态的实现过程 3 ． 1 熨 平辊落 下 当带 材需要 熨平 时 ， 把熨 平 辊落 下 。这 时气 动 电 磁换向阀 l a 、 2 b带电 ， 气动 比例减压阀 3 、 4、 5给一合 适的固定电压 ， 让熨平辊落下来。 3 ． 2熨平 辊熨平 当熨平 辊 接触 带材 之后 ， 操 作手根 据 带材 的边 部 情况来 操作 气 动 比例 减 压 阀 3 、 4的给 定 信 号 主 令 开 关 ， 从 而控制 l 7 、 l 8油缸 力 的大 小 。此 时 操作 手 根 据 需要可控 制熨平 辊压 力 的变 化 同增 、 同减 、 一边 增 大 另一边减 小 。在 卷取 过程 中卷径 不 断变 化 ， 熨 平 辊对 卷材 的熨 平力 必须维持 在 一定 范 围 内 ， 这 就需 要 在卷 取 过程 中采用数 学模 型做 好对 熨平 力 的 补偿 控制 ， 从 而 实现对 熨平力 的精确 控 制 ， 以满 足带 材 高速 卷 取 的 需要。在熨平辊控制回路中， 一般采用气动比例减压 阀来 实现对 熨平辊 油缸 或气缸 的压力 控制 。 3 ． 3熨平辊 返 回 当卷 材 熨平 结 束 时 ， 把 熨 平 辊 抬起 ， 这 时气 动 电 磁换 向 阀 1 b 、 2 a带 电 ， 气 动 比例减 压 阀 3 、 4电压设 为 零 ， 气动比例减压 阀 5给一合适 的固定 电压 ， 让熨平 辊抬起来 。 熨平 辊 的速 度 快 慢 由 1 3 、 1 4 、 1 5 、 1 6单 向 节 流 阀 调节 。 该熨 平辊控 制 系 统 中 主要 使用 了 图 1中 9 、 1 0 、 1 1 、 1 2气液转换器以求获得熨平过程稳定， 因此就需 要 一种把气 压信 号转换 成 液压 信号 的输 出装 置 ， 压缩 空气直接作用在液面 多为液压油 上， 压迫液体 以同 样的压力输 出至系统或液压缸 等， 这就是气 液转换 器 。 由于 气体 的压 缩性 大 、 粘度 小 、 刚度 低等 因 素 ， 导 致 了熨平 过程 的不 平 稳 性 。为 了 提 高熨 平 过 程 稳 定 性 ， 又充分发挥气动的优点， 该 熨平辊控制 系统采用 气液联 合控制 ， 提 高了系 统的性能 。 如图 2所示 ， 压 缩空 气 由输人 口 1进 入气 液转 换 器 ， 经缓 冲装 置 2后作 用在 液 压 油 面 上 ， 因而 液 压 油 即以压缩空气 相 同 的压 力从 气 液转 换 器 输 出 口 4输 出 。缓 冲装置 2用 以避 免气 流直 接 冲到 液 面 上 引起 飞溅 ， 观 察 口 3用 于观 察 液 位 高 低 ， 气 液 转 换 器 的 储 油量液位不能过低。气液转换器的特点 1 规格多， 适 应性 强 。例如 某 国外公 司生 产 的气 液 转换 器 有 4 8 种规 格 ， 输 出压 力 油 的有 效 容 积 为 4 0～2 7 0 0 0 e m 。 ， 常 用工作压力为 0 ． 3～ 0 ． 7 MP a ， 只要改变气动 比例减压 阀的给定电压或电流给定值 ， 就能获得相应 的压力变 化 ； 2 由于工作油温稳定 ， 空气不会混入油 中， 效率 高 ， 因而 能获得 稳 定 的压 力 ； 3 与 液压 相 比 ， 不 需 复 杂 、 庞大 的泵 站和 冷却 系统 等 ， 价 格便 宜 ； 4 可 安装 在 任意位 置 ， 操 作方便 ， 自由度高 。 ＼ ’ 【 L l ＼ ＼ I ＼ ＼ I ＼ f ＼ ＼ l ＼ ＼ T ＼ ＼ T ＼ ＼ l ＼ 、 ＼ ＼ I ＼ ＼ 、 ＼ ＼ ＼ ＼ ＼ ＼ 、 _ ＼ ＼ ＼ ＼ ＼ ＼ 十 ＼ ＼ ＼ ＼ t ＼ ＼ ＼ 1 ．输入 2 缓 冲装置 3 ． ,t g g． “V I 4 ．输 出门 图2 气液转换器 本 文叙 述 的控 制 方式 能 够 满 足 一 般 高 速轧 机 的 卷 取要 求 ， 但 是 还 不 能 完 全 准 确 地 控 制 熨 平 辊 的熨 平 力 。如 果条 件 允 许 的话 ， 可 以采 用 数 学 模 型 与 闭 环 控制 相结 合 的伺 服 系统 ， 即在 熨 平 辊 的 轴 承 座 上 安 装测 压传 感 器 对 熨 平 力进 行 在 线 测 量 ， 用 气 动 伺 服 阀来 对油 缸 压 力 进 行 控 制 ， 最 终 实 现对 熨 平 力 的 精 确控 制 。 4 结束语 本 文介绍 的 熨 平 辊 控 制 系统 是 将 气 一液 转 换 器 与气动阀单元紧凑地一体化， 将空气压力转换成压力 相 同的油压 力 ， 用 油 压 来 驱 动执 行 机构 ， 消除 了空 气 易压缩性 带 来 的熨 平 稳 定 性 差 的 问题 。该 熨 平 辊 控 制系统 已在诸 多项 目上 成 功 应 用 ， 效 果 良好 ， 对 类 似 系统设计 具有 实际参 考作 用 。 下转 第 2 8页 2 8 有色金属加工 第 3 9卷 的难 题 。 图 6所 示为某 台轧 机 的辊 系配 置 参 数示 例 ； 图 7 所示为示例 T P辊凸度变化的计算结果。随活塞轴向 4 结束语 37 7 0 图6 轧机辊系参数 运 动 T P辊 凸度 的变 化 一 般 分 为 5级 1级 到 5级 。 凸度 直 径 的最 大变 化量约 为 1 ． 4 0 0 m m。 5 目前 国 内热 连 轧 卷 材 在 凸度 和 板 形 控 制 方 面 跟 国外知名生产厂家像 日本古河、 韩国 N o v e l i s 等公司生 产的热轧卷材相 比还有一定的差距， 希望通过本文介 绍的 T P辊在铝带材热轧机 凸度控制上 的应用 ， 对 国 内已投产或在建的铝热连轧机在凸度和板形控制方 5 0 0 0 5 0 0 1 0 0 0 到轧辊 中心线的距离 n g,m 图7 T p 辊凸度计算值 面提供一种参考 ， 提升 国内热连轧卷材质量， 缩短同 国外先 进热轧 卷材生 产 厂 家产 品 的差 距 。另外 ， 凸度 控制技术和装置还有许多， 如 C V C辊、 V C辊等 ， 都 各具特 点 ， 新 上 项 目可根 据轧 机 的具体 用 途选 择 配 置 。 参考 文献 [ 1 ]技术 交流会资料．石 川岛播磨重工 、 世 株式会社．2 0 0 1～ 2 0 0 3年 App l i c a t i on o f t h e T P Ro l l i n Al u mi n u m Ho t W ANG Ta o CHEN Re n z hi r i p T a n d e m Mi l l N a n s h a n L i g h t A l l o y C o ． ， L t d ．L o n g k o u ， S h n d o n g ， 2 6 5 7 0 6 ， C h i n a Ab s t r a c t T P r o ll f o r alu mi n u m h o t s t r i p t a n d e m mi l l p l a y s a cr own and f lat n es s co nt r o1 ．． Thi s ar t i c l e des cr ibes t he TP r oI i n aI u m inum hot s t r i p t andem mi l 1 ． Keywor dsTP r ol l ；ho t s t r ip t and em mi l l ；cr own；f l a t ne ss k e y r ol e i n t he c ont r ol of har d all oy，parti c ul ar ly i n al u mi num s t r i p s t r u c t u r e， wo r k i n g p r i n c ip l e a n d c o n t r o l p r i n c i p le a n d it s a p p l i c a t i o n 上接 第 4 2页 参考 文献 [ 1 ]肖 亚庆． 铝加工技术实 用手册[ M ] ． 北京 冶 金工业出版社， 2 0 0 5 De s i gn o f P n e u ma t i c Co n t r o l Ci r c u i t s f or I r o ni n g Rol l Ha n Lv c ha n g C h i n a N o n f e r r o u s Me t a l s P r o c e s s i n g Te c h n o l o g y C o 。 ，L t d ． ，L u o y a n g ，He n a n， 4 7 1 0 3 9 Ab s t r a c t T h e a rt i c l e i n t r o du c e s t h e d e s i g n a d v a n t a g e s o f t h e p n e u ma t ic c o n t r o l c i r c u it s f o r i r o n in g r o l l u s e d i n a l u mi n u m s t r i p c o l d r o l l i n g mi ll ，f o i l r o l l i n g mi ll ，d ou b l e r ，e t c ． ． Ke y wor d sI r o n i n g r o l l ；Pn e u ma t i c p r o p o rt i o n a l p r e s s u r e r e li e f v a lv e； Pn eu ma t ic 。 h y d r a u l i c c h a n g e 。 o v e r d e v ic e