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    电磁加热解决冷轧铝板带边紧肋松板形缺陷

    来源:http://kushang66.com??发布时间:2019-11-28 10:02??浏览量:返回列表

    1 电磁加热及边部板形问题概述

    板形是衡量铝板带质量的重要标准, 也是大多数学者研究的焦点之一[1]。南山CVC6辊冷轧机带材边部的板形控制手段是通过HES系统把热油喷到带材边部相对应的工作辊区域上, 利用热油和工作辊面间的温度差传热, 提高该区域工作辊身的温度, 改变热凸度, 从而缓解紧边问题[2]。多年来, 轧机在轧制3104罐体宽料过程中带材边紧的现象尤为明显, 由于热油介质是煤油, 从安全方面考虑油温不高于103℃, 由于油温控制能力受限, 达不到理想的工艺控制要求, 因此在轧机出口导带板下安装高效电磁加热设备用于轧辊局部加热, 这样可以有效补偿轧辊中部边部的温差, 这对于提高带材的板形有着重要意义。

    电磁加热是一种感应加热设备, 采用高频电磁感应加热技术[3], 对轧机工作辊边部感应加热后, 边部区域的温度可以快速达到与轧辊中间区域相同的或更高的温度, 使其局部轧辊升温膨胀, 增加该区域的轧制压力, 改善带材变紧的现象[4]。电磁感应加热的方式, 能够快速提高轧辊边部温度, 同时反馈控制加热功率, 3s~4s达到全功率输出;使其直径膨胀, 提高边部的轧制压力, 从而解决硬质合金边紧肋松问题。

    2 电磁加热的构成

    2.1 加热头定位装置

    加热头定位装置安放在轧机出口导板下方 (图1) , 对出口侧下工作辊加热。带材边部加热头定位机构由油缸及其附件、气缸及其附件 (小气缸和大气缸) 、直线导轨和加热头固定支架组成。油缸驱动加热器头沿带材宽度方向移动 (单侧行程520mm, 满足带材1000mm~2000mm) , 油缸为内置传感器式, 移动精度1mm;大/小气缸驱动加热头向轧辊辊面方向靠近 (行程140mm) , 大气缸由位置传感器定位;小气缸由前/后两限位定位, 实现辊面与电磁头之间的间隙定位 (间隙3mm~5mm) 。

    图1 加热头定位装置示意图Fig.1 Schematic diagram of heating head positioning device

    图1 加热头定位装置示意图Fig.1 Schematic diagram of heating head positioning device   下载原图

     

    2.2 加热头横向液压控制

    电磁头机械定位功能通过液压缸拖动实现横向移动, PLC控制逻辑通过给定的带材宽度实现自动寻边定位功能, 由伺服控制加热头液压缸移动, 液压控制原理如图2所示。泵源采用原高压液压泵站, 减压后供液压阀站, 加热头宽度定位采用液压伺服控制, 由系统根据板形辊给定宽度计算边部位置, 伺服阀与位置传感器闭环控制精确定位。

    图2 液压控制原理图Fig.2 Hydraulic control principle diagram

    图2 液压控制原理图Fig.2 Hydraulic control principle diagram   下载原图

     

    加热头横向移动同时需满足: (1) 机架内机械位置连锁, 系统无急停、快停; (2) 轧辊边部加热功能投入; (3) 大气缸和小气缸都在缩回位置; (3) 轧辊转速为0; (4) 出、入口侧带材张力检测为0; (5) 边部加热装置纵向定位未运行; (6) 板形系统下发新的横向移动位置。在生产过程中根据需要主操可在线实时修改调整, 通过板形系统发送新的横移位置值后, 加热头横向移动装置会根据新的位置值自动调整。

    2.3 加热头纵向气动控制

    加热头气动控制主要是实现大、小气缸的纵向移动, 由6个气动控制阀, 4个压力比例阀实现控制。气动控制原理如图3所示。大气缸的前进、后退回气均经过节流阀控制, 避免动作过快。

    图3 气动控制原理Fig.3 Pneumatic control principle

    图3 气动控制原理Fig.3 Pneumatic control principle   下载原图

     

    现场加热头纵向位置校准条件如下: (1) 满足机架内机械位置连锁, 系统无急停、快停; (2) 轧辊边部加热功能投入; (3) 加热头横向定位完毕, 等于板形发送的设定位置值; (4) 主机轧辊转速为0; (5) 出、入口侧带材检查光栅检测到带材; (6) 轧辊辊缝闭合; (7) 无穿带模式、无升速模式、无最小模式和恒速模式。

    穿带过程中, 第一次穿带结束后, 机列处于静止状态时, 轧辊边部加热装置开始运行纵向定位, 在定位过程中不允许起车, 直到定位校准完成后, 再按下穿带按钮, 出、入口张力建立, 才允许起车生产。

    2.4 加热头的功率控制硬件介绍

    进线变压器的容量为45kVA, 进线电压由轧机现场MCC柜提供, 变压器将输入的三相380VAC电压转化为三相230VAC的输出电压, 主要为加热柜提供进线电源, 而加热头则由装在加热柜内的功率调节模块进行功率控制。功率调节模块和加热头冷却采用液体冷却, 由自动恒温油冷却器输出一定温度 (最高35℃) 的水或其他液体 (如煤油) , 以保证整个带材边部加热装置能够正常工作。

    2.5 操作箱及操作台布置

    现场操作箱主要用于现场手动操作, 运行时需要选择到手动运行模式, 主要用于: (1) 手动、自动模式选择; (2) 操作侧和传动侧大气缸前进、后退; (3) 操作侧和传动侧小气缸前进、后退; (4) 操作侧和传动侧加热头水平方向左、右横移动。

    操作台主要用于生产时对工作辊边部加热装置进行控制, (1) 加热柜合闸、分闸操作; (2) 选择是否投入边部加热装置; (3) 允许加热确认; (4) 加热头功率输出值修正; (5) 加热头气缸定位操作。

    2.6 加热系统自动控制

    首先一级系统与板形系统进行VIP通讯, 一级读取板形系统加热器的模式 (自动、手动和等待) 和加热头功率的给定值;发送给板形系统加热器的自动请求、加热器的状态、加热器投入以及加热器的功率实际值。

    3 电磁加热实验数据及效果验证

    轧机采用电磁感应加热调控板形试验卷 (罐体料) 在精整线切边完成生产, 其中电磁感应加热49卷、热油轧制44卷, (同规格) 罐体料轧机在线板形对比, 图4为热油喷射投入时的在线板形, 图5为电磁加热投入时的在线板形, 通过比较发现, 电磁加热的卷材在线板形边紧肋松得以改善。

    图4 热油轧制在线板形Fig.4 On-line shape of hot oil rolling

    图4 热油轧制在线板形Fig.4 On-line shape of hot oil rolling   下载原图

     

    图5 电磁加热在线板形Fig.5 On-line shape of electromagnetic heating

    图5 电磁加热在线板形Fig.5 On-line shape of electromagnetic heating   下载原图

     

    精整切边后离线板形对比, 卷材1M0845C0B1电磁加热离线板形, 切边后板形值19.3I;卷号5M8445C01C热油轧制离线板形, 切边后板形值28.5I。通过采集板形值对比, 电磁感应加热板形值主要集中在8.9I~28.1I, 热油轧制板形值主要集中在17.9I~34.9I, 总体分析电磁加热较热油轧制的板形值效果明显。

    4 结束语

    (1) 通过工业试验证明, 当使用12kW加热头加热30mm宽度的轧辊表面时, 热头3s~4s即可达到全功率输出, 可使轧辊在30s内产生10μm~15μm的直径膨胀 (投入运行验证数据) , 增加轧制力使带材边部减薄, 改善边部过紧现象并减少断带故障, 提高生产效率。通过使用带材边部加热装置后, 有效解决了边紧肋松板形缺陷。使用该装置后轧制速度提高20%, 同时带材整体板形也得到了明显改善。

    (2) 该设备属于冷轧机新增装置, 在设计上原有热油系统设备保留;实现电磁加热方式与介质 (煤油) 方式快速切换使用, 为检修处理提供冗余时间。电磁加热设计总功率35kW;相比热油喷射方式每年可以节约电费约120万元。


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