一種高矽鋼的卷取式溫軋裝置及其方法與流程
2023-10-10 02:40:29 2
本發明屬於金屬帶材軋制技術領域，特別涉及一種高矽鋼的卷取式溫軋裝置及其方法。
背景技術：
高矽鋼在能量轉換和信息處理領域具有舉足輕重的地位，已成為電力工業、電訊工業和電子工業中不可缺少的軟磁材料，也是用途最廣、用量最大的軟磁材料。但是由於含矽量高，出現結構有序化，難於機械加工，大大影響了高矽鋼在工業領域的應用。尤其是含Si約6.5％的高矽電工鋼具有嚴重脆性，其室溫塑性幾乎為零，難以加工成使用所需的薄板。目前已有多種高矽鋼製備方法,但只有日本JFE公司的CVD法(化學氣相沉積滲矽法)實現了高矽電工鋼薄帶的工業化規模生產。該方法在滲矽過程中需要長時間維持在高溫狀態下，耗能極高，而且滲矽介質為有毒且腐蝕性強的四氯化矽，易造成環境汙染。
技術實現要素：
針對現有技術的不足，本發明提供一種高矽鋼的卷取式溫軋裝置及方法。該方法是利用鑄軋帶鋼的餘熱和通過各種加熱裝置補溫，使帶鋼在特定的溫度範圍內進行溫軋，隨著軋制道次的增加，帶鋼厚度越來越薄，組織從鑄軋態向熱軋態和冷軋態逐步轉變，軋制溫度可以逐步降低。本發明目的是提供一種用於高矽帶鋼材在微張力條件下，進行多道次溫軋加工的卷取式溫軋方法。本發明的高矽鋼的卷取式溫軋裝置，包括左爐底輥道、左爐卷導板、左爐卷箱、左卷取機、左夾送輥、左帶鋼感應加熱裝置、溫軋機、右帶鋼感應加熱裝置、右夾送輥、右卷取機、右爐卷箱、右爐卷導板、右爐底輥道、熱油加熱裝置、防氧化保護裝置和PLC控制系統，其中，左爐底輥道、左夾送輥、左帶鋼感應加熱裝置、溫軋機、右帶鋼感應加熱裝置、右夾送輥和右爐底輥道，從左到右依次相連接；左卷取機設置在左爐底輥道之上，左卷取機外設置左爐卷箱，左爐卷箱的左側設置有第一熱金屬檢測器，右卷取機設置在右爐底輥道之上，右卷取機外設置右爐卷箱，所述左卷取機上設有左捲筒導料槽，右卷取機上設有右捲筒導料槽；左帶鋼感應加熱裝置的入口處設置有第一測溫儀，右帶鋼感應加熱裝置的入口處設置有第四測溫儀；所述左夾送輥包括左上輥、左上輥液壓缸、左伺服閥、左上輥軸承座、左上輥直流電機、左下輥、左下輥液壓缸和左下輥直流電機；其中，在左夾送輥的右側設置有第二熱金屬檢測器，左上輥通過第一旋轉接頭與熱油加熱裝置相連接，左上輥通過左伺服閥與左上輥液壓缸相連接，左上輥與左上輥軸承座連接，左上輥軸承座設置有左環形測力壓頭，左上輥與左上輥直流電機相連接，左上輥直流電機設置有左上輥增量編碼器，左伺服閥、左環形測力壓頭、左上輥增量編碼器和熱油加熱裝置，分別與PLC控制系統相連接；左下輥通過第二旋轉接頭與熱油加熱裝置相連接，左下輥液壓缸的供油液壓管上，從靠近左下輥液壓缸側依次設置有左液壓比例閥和左電磁換向閥，左電磁換向閥與左下輥相連接，左下輥與左下輥直流電機相連接，左下輥直流電機設置有左下輥增量編碼器，左電磁換向閥、左液壓比例閥和左下輥增量編碼器分別與PLC控制系統相連接；所述右夾送輥包括右上輥、右上輥液壓缸、右伺服閥、右上輥軸承座、右上輥直流電機、右下輥、右下輥液壓缸和右下輥直流電機；其中，在右夾送輥的左側設置有第五熱金屬檢測器；右上輥通過第三旋轉接頭與熱油加熱裝置相連接，右上輥通過右伺服閥與右上輥液壓缸相連接，右上輥與右上輥軸承座連接，右上輥軸承座設置有右環形測力壓頭，右上輥與右上輥直流電機相連接，右上輥直流電機設置有右上輥增量編碼器，右伺服閥、右環形測力壓頭和右上輥增量編碼器，分別與PLC控制系統相連接；右下輥通過第四旋轉接頭與熱油加熱裝置相連接，右下輥液壓缸的供油液壓管上，從靠近右下輥液壓缸側依次設置右液壓比例閥和右電磁換向閥，右電磁換向閥與右下輥相連接，右下輥與右下輥直流電機相連接，右下輥直流電機設置有右下輥增量編碼器，右電磁換向閥、右液壓比例閥和右下輥增量編碼器分別與PLC控制系統相連接；所述左爐卷導板設置在左爐底輥道的下方；左爐卷導板與PLC控制系統相連；所述右爐卷導板設置在右爐底輥道的下方；右爐卷導板與PLC控制系統相連；所述溫軋機採用四輥軋機，包括上工作輥、下工作輥、上支撐輥和下支撐輥，其中，溫軋機的上工作輥和溫軋機的上支撐輥為溫軋機的上輥系，統稱為溫軋機上輥，溫軋機的上工作輥和下工作輥，統稱為溫軋機工作輥，軋機輥縫控制採用壓下液壓缸全液壓控制，溫軋機的上工作輥通過第五旋轉接頭與熱油加熱裝置相連，溫軋機的下工作輥通過第六旋轉接頭與熱油加熱裝置相連；溫軋機的左側設置有第二測溫儀和第三熱金屬檢測器，溫軋機的右側設置有第三測溫儀和第四熱金屬檢測器；溫軋機的前端設置第一導衛裝置，溫軋機的後端設置第二導衛裝置；溫軋機與PLC控制系統相連；所述左爐卷箱、右爐卷箱、左帶鋼感應加熱裝置和右帶鋼感應加熱裝置均設置有防氧化保護裝置，防氧化保護裝置與PLC控制系統相連；所述的第一導衛裝置和第二導衛裝置，分別與PLC控制系統相連；所述的第一至第四測溫儀，分別與PLC控制系統相連；所述的第一至第五熱金屬檢測器，分別與PLC控制系統相連。其中：左爐卷箱組成包括保溫材料、耐火材料和左電加熱器；通過左電加熱器可以將左爐卷箱內溫度控制在一定範圍，保證了帶鋼在左卷取機中的溫度；左卷取機和右卷取機用於軋制過程中帶鋼的存儲和張力控制；左卷取機捲筒上的左捲筒導料槽，通過穿帶時左卷取機捲筒的自動定位，使帶鋼頭部進入左捲筒導料槽內；右卷取機捲筒上的右捲筒導料槽，通過穿帶時右卷取機捲筒的自動定位，使帶鋼頭部進入右捲筒導料槽內；左夾送輥的左上輥升降由左上輥液壓缸控制，左上輥設置有左伺服閥，進行位置閉環控制，用於穿帶時左夾送輥的輥縫開閉和左夾送輥軋線高度調整；左上輥軸承座安裝左環形測力壓頭，用於夾送壓力檢測和卷取張力檢測；左上輥均採用左上輥直流電機驅動，電機後安裝左增量編碼器，由直流調速器控制速度和轉矩；左上輥均採用左上輥直流電機驅動，電機後安裝右增量編碼器，由直流調速器控制速度和轉矩；左電磁換向閥與左液壓比例閥組合控制左下輥液壓缸，左下輥液壓缸進行左下輥的升降動作和壓力閉環控制；右夾送輥的右上輥升降由右上輥液壓缸控制，右上輥設置有右伺服閥，進行位置閉環控制，用於穿帶時右夾送輥的輥縫開閉和右夾送輥軋線高度調整；右上輥軸承座安裝右環形測力壓頭，用於夾送壓力檢測和卷取張力檢測；右上輥均採用右上輥直流電機驅動，電機後安裝右增量編碼器，由直流調速器控制速度和轉矩；右上輥均採用右上輥直流電機驅動，電機後安裝右增量編碼器，由直流調速器控制速度和轉矩；右電磁換向閥與右液壓比例閥組合控制右下輥液壓缸，右下輥液壓缸進行右下輥的升降動作和壓力閉環控制；所述溫軋機採用四輥軋機，軋機輥縫控制採用壓下液壓缸全液壓控制的方法為，在所述上支撐輥的操作側及驅動側，分別安裝一個壓下液壓缸，壓下液壓缸通過溫軋機伺服閥控制實現溫軋機的輥縫閉環控制和壓力閉環控制；所述的壓下液壓缸為上掛式壓下液壓缸；採用熱油對溫軋機工作輥進行加熱，目的是為減小溫軋機工作輥對帶鋼的接觸熱損失，防止帶鋼降溫過大；所述熱油加熱裝置高加熱溫度為300℃，左夾送輥和右夾送輥的輥面最高溫度為270℃，溫軋機工作輥輥面最高溫度為250℃；為防止溫軋機工作輥軸向溫度不均造成輥凸度的波動，導致軋制過程中出現板型問題，通過在旋轉接頭出油杆上設置多個出油口，控制軸向溫度分布曲線；所述防氧化保護裝置，具有高溫氮氣正壓密封防氧化功能，隨著帶鋼軋制減薄而終軋溫度不斷降低，通過控制系統設定，帶鋼溫度在350℃以下時，不啟動防氧化保護裝置。所述的第一至第六旋轉接頭，每個旋轉接頭的出油杆上設置2～4個出油口。本發明的高矽鋼的卷取式溫軋的方法，流程簡述為：首先，經平整和切頭/尾之後的鑄軋帶鋼進入卷取機穿帶，在穿帶時，上輥速度大於下輥速度，使帶鋼頭部微翹，便於卷取；其次，建張力：通過調整夾送輥的速度和轉矩限幅值，參與微張力控制；再次，溫軋：通過爐卷箱加熱裝置及帶鋼感應加熱裝置對帶鋼進行補溫，在特定的溫度範圍內進行多道次帶張力溫軋，直到達到目標厚度；溫軋過程中，採用特殊設計的夾送輥，根據左、右夾送輥的速度，計算溫軋機入口和出口帶鋼的長度，在此基礎上進行秒流量厚度計算和厚度控制；根據夾送輥輥縫和夾送壓力的變化，綜合帶鋼長度跟蹤和卷徑計算值，判斷停車位置和實現薄帶微張力控制；最後，成品運送。具體包括以下步驟：步驟1，穿帶：(1)高矽鋼鑄軋帶鋼到達左夾送輥前，左夾送輥、溫軋機和右夾送輥的輥縫打開，均以鑄軋出帶速度向右轉動；左卷取機捲筒、右卷取機捲筒定位完成並保持靜止，左爐卷導板落下，右爐卷導板抬起；左上輥抬起至最高位置，左下輥上抬至最高位置，高於軋線標高2～5mm；溫軋機上輥抬起，保持10～20mm輥縫；右夾送輥的右上輥抬起至最高位置，右夾送輥的右下輥上抬至最高位置，高於軋線標高2～5mm；(2)當帶鋼頭部進入左夾送輥後，左夾送輥的左上輥壓下至軋線標高位置，左夾送輥的左下輥根據夾送壓力設定值進行壓力閉環控制，其中，夾送壓力使帶鋼的變形率≤3％，左夾送輥輥縫閉合，進行夾送控制；左夾送輥的左上輥、左夾送輥的左下輥均以鑄軋的出帶速度向右轉動，向溫軋機輸送帶鋼；(3)當帶鋼頭部進入溫軋機後，左夾送輥的左上輥位置保持在軋線標高位置，左夾送輥的左下輥落下至最低位置，左夾送輥輥縫打開，溫軋機上輥壓下，根據壓力設定值進行壓力閉環控制，溫軋機輥縫閉合併進行夾送控制；左夾送輥的左上輥和溫軋機工作輥均以鑄軋出帶速度向右轉動，向右夾送輥輸送帶鋼；(4)當帶鋼頭部進入右夾送輥後，溫軋機上輥抬起，保持10～20mm輥縫；右夾送輥的右上輥壓下至軋線標高位置，右夾送輥的右下輥根據夾送壓力設定值進行壓力閉環控制，右夾送輥輥縫閉合，進行夾送控制；左夾送輥的左上輥、溫軋機工作輥和右夾送輥的右下輥均以鑄軋的出帶速度向右轉動；右夾送輥的右下輥：右夾送輥的右上輥速度比為1.05～1.1，使帶鋼頭部微翹；(5)計算右卷取機的右卷徑DCR(n)和進入右卷取機的帶鋼長度LCR(n)：右爐卷導板抬起，帶鋼頭部經右爐卷導板引導，在右夾送輥的作用下推動右卷取機開始轉動，據此判斷帶鋼頭部進入右卷取機的右捲筒導料槽，右卷取機轉矩限幅設定為額定轉矩的2～5％，右卷取機開始卷取，當帶鋼頭部進入右卷取機後，調整右夾送輥的右下輥：右夾送輥的右上輥速度比為1，調整右卷取機轉矩限幅設定為額定轉矩的10～20％，帶鋼在右卷取機捲筒上纏繞3～5圈後，右爐卷導板落下，根據高矽鋼溫軋工藝進行設定，通過調整右卷取機轉矩限幅，使張應力為2～20MPa，進入張力閉環模式，同時開始計算右卷取機的右卷徑計算DCR(n)，並根據右夾送輥速度計算進入右卷取機的帶鋼長度LCR(n)，具體計算公式如下：DCR(n)＝DCR(n-1)+δ(1)α＝2×h×NCR(n)×TS(3)LCR(n)＝LCR(n-1)+π×NGR(n)×DGR×TS(5)其中，LCR(n)的初始值為0；DCR(n)為第n時刻的右卷取機卷徑；DCR(n-1)為第n-1時刻的右卷取機卷徑；DGR為右夾送輥直徑；NGR(n)為第n時刻的右夾送輥轉速；NCR(n)為第n時刻的右卷取機轉速；h為溫軋機出口帶鋼厚度；TS為計算周期；LCR(n)為第n時刻進入右卷取機的帶鋼長度；LCR(n-1)為第n-1時刻進入右卷取機的帶鋼長度；(6)當帶鋼尾部到達左夾送輥時，左夾送輥、溫軋機、右夾送輥和右卷取機停止轉動，左爐卷導板抬起，左夾送輥輥縫閉合，溫軋機輥縫打開，右夾送輥輥縫打開；左夾送輥、溫軋機、右夾送輥、右卷取機均同步向左轉動，左夾送輥和右卷取機之間進行微張力控制；左夾送輥的左上輥速度：左夾送輥的左下輥速度比為1.05～1.1，使帶鋼尾部微翹；在左夾送輥的作用下推動左卷取機開始轉動，據此判斷帶鋼頭部進入左卷取機的左捲筒導料槽，左卷取機轉...