[发明专利]一种基于轧辊旋转角度的偏心补偿方法及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种抑制轧辊偏心对通过轧机机架的轧件的输出厚度的影响的方法及其设备，尤其涉及热轧、冷轧、中厚板、铝带等四辊轧机基于轧辊旋转角度的偏心补偿方法及其设备。

背景技术

轧辊的偏心是由于轧辊和轧辊轴承形状的不规则引起的，这些不规则形状可能产生于设计、制造、修磨、装配、变形、磨损、热膨胀等过程，进而造成轧辊本身的非圆性和辊身的几何轴心与旋转轴心的分离，主要由支承辊本身的椭圆度和辊径的不同轴误差所产生。

在带钢生产中，以轧机弹跳方程为基本数学模型的压力厚度自动控制系统(压力AGC)已得到广泛的应用，但它只能克服轧件类扰动。轧辊偏心引起的高频干扰使压力AGC系统产生相反的调节。为此数十年来世界相关公司对偏心补偿的方法进行了深入研究，主要有以下几种。

轧制力偏心滤波器法：因为轧制偏心信号为一系列高频波，其变化周期与主传动转速成正比，其中起主导作用的基波分量近似为正弦波。因为正弦波一周的平均值为零，可在轧辊旋转一周的过程中均匀地采样若干轧制力并求和，则偏心作用就可被滤掉，这种方法称为轧制力平均值滤波法。

辊缝厚度控制法：辊缝厚度控制法的原理是利用安装在轧机工作辊之间的传感器测出轧制过程中的辊缝偏差。由德国克虏伯(Krupp)提出的辊缝厚度控制(IGC)系统就是由辊缝传感器组成的，它们被安装在机架每侧的工作辊辊颈之间。这样，它们不会受到带钢的损坏，而目也便于换辊时用液压系统把它们从轧辊装置中拆卸下来。

辊缝传感器能够测出工作辊与支撑辊合成偏心造成的辊缝变化。轧机每侧可单独控制。把表示辊缝的变化值c′_e和c″_e与对应的辊身位置基准值c′_r和c″_r代数相加，然后与实际辊身位置反馈信号c′_a和c″_a相比较。

纽曼(Neumann)法：利用随支撑辊同时旋转的凸轮来模拟轧辊偏心。位移传感器测出凸轮的偏心，然后发出电子信号，传送给辊缝位置调节器。因为上、下支撑辊直径通常不相同，所以要把传感器传来的信号求代数和。

阿索普(Alsop)法：轧机每侧的辊缝通过安装在辊身中间的辊缝传感器进行测量，依实测轧力利用弹跳方程可计算实际出口厚度，实际出口厚度与基准厚度进行比较，然后误差信号被传送到辊缝调节器，随之驱动伺服阀调节液压缸进出油量。轧制力信号并行传向通道A和B，在通道A中，经过系数-k₁调节后通过低通滤波器。在通道B中经过系数k₂调节，但不通过滤波器。

轧辊偏心产生的高频率波动分量ΔP_e仅能通过通道B，就这部分来说，载荷回路中会用作负反馈信号，增益大小为k₂。这样，回路会产生信号ΔP/K_S，它被传送到辊缝调节器以补偿轧辊偏心。

这些方法中，需要有凸轮、辊缝仪、电子滤波器等特殊检测设备和仪器，维护检修不便，降低了生产的效率。

其实偏心主要起源于支撑辊且近似为正弦曲线，而且在一个换工作辊周期内不均匀磨损可以忽略。它不需要分别检测上下支撑辊的偏心，上下辊无需单独传动。

如图1所示，图中ω为工作辊角速度，d_b为下工作辊辊径，D_b为下支撑辊辊径，d_t为上工作辊辊径，D_t为上支撑辊辊径，ω_b为下支撑辊角速度，ω_t为上支撑辊角速度。

主流轧机一般由主电机经分齿箱驱动两工作辊，上下工作辊的角速度一致，从图1中可以看出由于辊径的不一样(dtDt≠dbDb),]]>支撑辊角速度一般有一差值，从而产生偏摆现象。

图2示出四辊轧机的偏摆现象，T_b为偏摆周期，T_a为偏心周期。