本發(fā)明涉及一種冷軋?jiān)O(shè)備及方法。

背景技術(shù)：

板形控制技術(shù)是冷軋板帶的核心技術(shù)之一，特別是加工制造行業(yè)的快速發(fā)展，用戶對(duì)軋制板帶的幾何形狀和尺寸提出了更高的要求，進(jìn)一步突出了板形控制的重要性?；镜陌逍慰刂品椒ㄓ欣鋮s液控制法、壓下傾斜控制法、液壓彎輥法，而常用的冷軋機(jī)型有hc/uc軋機(jī)、cvc系列軋機(jī)、pc軋機(jī)及森吉米爾軋機(jī)等。除此之外，還有利用液壓技術(shù)改變軋輥輥型的vc軋輥和dsr軋輥。有人發(fā)明“一種可柔性調(diào)節(jié)輥型曲線的軋輥”(cn201210010260.8)(根據(jù)原理又可稱為電磁調(diào)控軋輥)。該專利介紹了利用電熱脹棒調(diào)整輥型的原理及控制電熱脹棒溫度的方法，但未給出測量輥型曲線的裝置及方法。

對(duì)現(xiàn)有測量軋輥輥型曲線的方法進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其大部分都是用于測量輥徑不隨時(shí)間變化的軋輥，雖然從原理上一些測量方法是可以測量輥徑隨時(shí)間變化的軋輥，但是測量精度較低。電磁調(diào)控軋輥隨著電熱脹棒持續(xù)加熱，輥徑在熱-力共同作用下發(fā)生變化，變化量在微納米級(jí)，需要極高的測量精度才能獲得較為準(zhǔn)確的輥型，顯然現(xiàn)有的測試技術(shù)均無法對(duì)其進(jìn)行有效測量，也無法獲得軋輥輥型隨加熱時(shí)間的變化規(guī)律。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種可獲取電磁調(diào)控軋輥輥型曲線隨加熱時(shí)間變化規(guī)律的用于測量電磁調(diào)控軋輥輥型曲線的裝置及方法。本發(fā)明可以對(duì)電磁調(diào)控軋輥中電熱脹棒溫度、輥面溫度及輥面徑向位移量進(jìn)行實(shí)時(shí)測量。

本發(fā)明的裝置主要包括電磁調(diào)控軋輥、溫度傳感器、溫度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器和動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀。其中，電磁調(diào)控軋輥上有兩處安裝溫度傳感器，其一處設(shè)在電熱脹棒上，即電熱脹棒溫度傳感器，用于測量電熱脹棒溫度；其另一處設(shè)在輥面上，即輥面溫度傳感器，用于測量輥面溫度，該設(shè)在輥面上的溫度傳感器從軋輥一端到另一端沿軸向等間距分布n個(gè)，它們排成與電磁調(diào)控軋輥軸線平行的一列。在電磁調(diào)控軋輥的輥面上還安裝有溫度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器，其也是從軋輥一端到另一端沿軸向等間距分布n個(gè)，它們排成與電磁調(diào)控軋輥軸線平行的一列，但溫度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器為周向均布的4列，即同一軸向位置在周向均布4個(gè)溫度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器。輥面溫度傳感器第m個(gè)(1≤m≤n)與輥面溫度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器第m個(gè)位于同一軸向位置，同時(shí)溫度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器長度方向與輥的周向一致。溫度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器按1/4橋接線，所述每個(gè)溫度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器均通過溫度自補(bǔ)償應(yīng)變信號(hào)線與動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀相連，同樣，每個(gè)輥面溫度傳感器均通過輥面溫度信號(hào)線與動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀相連，還有電熱脹棒也通過電熱脹棒溫度信號(hào)線與動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀相連。

本發(fā)明測量電磁調(diào)控軋輥輥型曲線的步驟如下：

步驟1：通過應(yīng)變片性能測試裝置，獲得溫度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器在與軋輥材質(zhì)相同材料上的應(yīng)變熱輸出值與溫度的函數(shù)關(guān)系εt＝f(t)，εt為溫度引起應(yīng)變值，t為溫度。因?yàn)樗龅臏囟茸匝a(bǔ)償應(yīng)變傳感器測量精度為1με，對(duì)溫度敏感度小，但仍對(duì)測量結(jié)果有所干擾，需要去除溫度干擾量，故而要獲得溫度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器與溫度的函數(shù)關(guān)系。

步驟2：將溫度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器和溫度傳感器安裝在電磁調(diào)控軋輥相應(yīng)位置，并進(jìn)行平衡清零，檢測各個(gè)傳感器是否有異常。

步驟3：傳感器無異常后，開始對(duì)電熱脹棒加熱，同時(shí)利用動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀采集各個(gè)傳感器數(shù)據(jù)，并記錄。

步驟4：獲取軋輥直徑隨加熱時(shí)間變化曲線。

將從1到n每個(gè)點(diǎn)的自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器和輥面溫度傳感器獲得的數(shù)據(jù)采用下述方法計(jì)算：

(1)根據(jù)步驟3可以獲得x號(hào)測量點(diǎn)的應(yīng)變值和溫度隨時(shí)間函數(shù)tx＝h(t)。其中，t為加熱時(shí)間，為測量應(yīng)變值即x號(hào)測量點(diǎn)周向四個(gè)測量位置應(yīng)變的平均值。

(2)根據(jù)步驟1中εt＝f(t)及tx＝h(t)，可以獲得x號(hào)測量點(diǎn)因溫度變化引起應(yīng)變值

(3)x號(hào)測量點(diǎn)真實(shí)應(yīng)變值

(4)依據(jù)εx＝δcx/c＝δrx/r，可得x號(hào)測量點(diǎn)的半徑rx＝r(1+εx)，r為初始軋輥半徑，c初始輥周長，δrx為x號(hào)測量點(diǎn)的半徑變化量；δcx為x號(hào)測量點(diǎn)的周長變化量。

步驟5：根據(jù)某一時(shí)刻不同軸向位置的半徑，可以繪制出該時(shí)刻電磁調(diào)控軋輥的輥型曲線，為分析電熱脹棒溫度與軋輥輥型曲線關(guān)系提供依據(jù)。

本發(fā)明與現(xiàn)有測量技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)為：溫度自補(bǔ)償應(yīng)變片價(jià)格便宜，精度高，可以同時(shí)對(duì)軋輥輥面多點(diǎn)進(jìn)行測量，更易獲得軋輥輥型曲線，而且裝置簡單，測量操作方便，對(duì)環(huán)境要求低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的立體示意簡圖。

圖2為圖1的徑向截面視圖。

圖3為圖1的軸向截面視圖。

圖中：1、溫度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器；2、輥面溫度傳感器；3、電磁調(diào)控軋輥；4、輥面溫度信號(hào)線；5、電熱脹棒溫度信號(hào)線；6、動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀；7、溫度自補(bǔ)償應(yīng)變信號(hào)線；8、變頻電源；9、電熱脹棒溫度傳感器；10、電熱脹棒；11、絕熱環(huán)。

具體實(shí)施方式：

在圖1所示的用于測量電磁調(diào)控軋輥輥型曲線的裝置的立體示意簡圖中，電磁調(diào)控軋輥3上有兩處安裝溫度傳感器，其一處設(shè)在電磁調(diào)控軋輥3內(nèi)由各絕緣環(huán)11隔開且與變頻電源8相連的電熱脹棒10上，即電熱脹棒溫度傳感器9，每個(gè)電熱脹棒溫度傳感器由電熱脹棒溫度信號(hào)線5串聯(lián)，再與動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀6相連，如圖3所示；電磁調(diào)控軋輥3上另一處溫度傳感器設(shè)在輥面上，即輥面溫度傳感器2，該設(shè)在輥面上的溫度傳感器從軋輥一端到另一端沿軸向等間距分布n個(gè)，它們排成與電磁調(diào)控軋輥軸線平行的一列。在電磁調(diào)控軋輥的輥面上還安裝有溫度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器1，其也是從軋輥一端到另一端沿軸向等間距分布n個(gè)，它們排成與電磁調(diào)控軋輥軸線平行的一列，但溫度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器為周向均布的4列，如圖2所示，同一軸向位置在周向均布4個(gè)溫度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器，在該同一軸向位置上還設(shè)有一個(gè)輥面溫度傳感器2。同時(shí)溫度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器長度方向與輥的周向一致，所述溫度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器按1/4橋接線，并且每個(gè)溫度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器均通過溫度自補(bǔ)償應(yīng)變信號(hào)線7與動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀6相連，同樣，每個(gè)輥面溫度傳感器均通過輥面溫度信號(hào)線4與動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀6相連。

本發(fā)明測量電磁調(diào)控軋輥輥型曲線的步驟如下：

為了進(jìn)一步說明采用本發(fā)明測量電磁調(diào)控軋輥輥型曲線的方法，選取電磁調(diào)控軋輥3尺寸為電熱脹棒選用單一電熱脹棒，位于軋輥通孔的中心位置，電熱脹棒10直徑與電磁調(diào)控軋輥3接觸區(qū)長度50mm。溫度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器1選用康銅溫度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器，型號(hào)bhf350-5aa，溫度傳感器為k型。電磁調(diào)控軋輥和電熱脹棒均采用45鋼。

步驟1：通過應(yīng)變片性能測試裝置，獲得康銅溫度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器1在45鋼上的應(yīng)變熱輸出值與溫度的函數(shù)關(guān)系εt＝f(t)為：

εt＝2.69e-4t³-0.057t²+2.574t-36.18(8℃≤t≤80℃)

εt為溫度引起應(yīng)變值，t為溫度。

步驟2：將溫度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器1、輥面溫度傳感器2和電熱脹棒溫度傳感器9按圖1、圖2和圖3所示位置安裝。其中第1個(gè)輥面溫度傳感器和第1個(gè)溫度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器位于距輥面一側(cè)邊緣10mm，然后按間距35mm依次向輥面另一側(cè)分布9個(gè)，并進(jìn)行平衡清零，檢測各個(gè)傳感器是否有異常。

步驟3：傳感器無異常后，采用頻率400hz，恒定電壓28v，對(duì)電熱脹棒10加熱，同時(shí)利用動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀6采集各個(gè)傳感器數(shù)據(jù)，并記錄。

步驟4：獲取軋輥直徑隨加熱時(shí)間變化曲線。由于應(yīng)變傳感器和溫度傳感器沿軋輥軸線等距離分布，且數(shù)量較多，本次取5號(hào)測量點(diǎn)(位于軋輥中心位置)即5號(hào)溫度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器和5號(hào)輥面溫度傳感器數(shù)據(jù)，說明獲取軋輥半徑的方法，其余相同。

(1)根據(jù)步驟3可以獲得5號(hào)測量點(diǎn)的應(yīng)變值和溫度隨時(shí)間函數(shù)t5＝h(t)。其中，t為加熱時(shí)間，為測量應(yīng)變值即5號(hào)測量點(diǎn)周向四個(gè)測量位置應(yīng)變的平均值。

(2)根據(jù)步驟1中εt＝f(t)及t5＝h(t)，可以獲得5號(hào)測量點(diǎn)因溫度變化引起應(yīng)變值

(3)5號(hào)測量點(diǎn)真實(shí)應(yīng)變值

(4)依據(jù)ε5＝δc5/c＝δr5/r，可得5號(hào)測量點(diǎn)的半徑r5隨加熱時(shí)間的函數(shù)即：r5＝r(1+ε5)＝135+(0.03662t+1.503)*10^-3mm，r為初始軋輥半徑，c初始輥周長，δr5為5號(hào)測量點(diǎn)的半徑變化量；δc5為5號(hào)測量點(diǎn)的周長變化量。

步驟5：根據(jù)某一時(shí)刻不同軸向位置的半徑，可以繪制出該時(shí)刻電磁調(diào)控軋輥輥型曲線，進(jìn)而獲得輥型曲線與加熱時(shí)間之間的關(guān)系。本實(shí)施例中輥型曲線在300秒時(shí)為：

r＝(-1e-12x⁶+2e-12x⁵+6e-8x⁴-5e-8x³-0.0012x²+

0.0003x+12.291)*10^-3+135mm

600秒時(shí)的輥型曲線為：

r＝(-2e-12x⁶–5e-20x⁵+1e-07x⁴+1e-14x³-0.0018x²+

9e-11x+23.878)*10^-3+135mm

軋輥軸線方向?yàn)閤軸，軋輥中心位為原點(diǎn)，式中x取值范圍-150mm≤x≤150mm。