测量支撑辊外轮廓实时获取板带轧机负载辊缝信息的方法技术

本发明专利技术公开了一种测量支撑辊外轮廓实时获取板带轧机负载辊缝信息的方法，在四辊或六辊板带轧机的上支承辊正上部布置一组位移传感器，通过测量位移传感器与上支承辊表面的距离值，得到上支承辊轴线相对于轧机空载时沿垂直方向的挠度，通过计算模型可获得工作辊轴线相对于轧机空载时的挠度和单位宽度轧制压力，结合与带材接触的工作辊的压扁量模型，进而得出上工作辊的压扁量，最终得到负载辊缝的形状曲线，即出口板厚分布。相比传统轧机而言，通过布置位移传感器获得直接测量结果取代了此部分在传统计算方法中的近似假设，尤其是不用进行迭代计算，使累计误差减小，精度提高，在轧件进入辊缝瞬间即可获知辊缝信息。

Real time acquisition of information on load roll gap of strip mill by measuring outer contour of backup roll

The invention discloses a method of measuring the information of the load gap of the plate and strip mill in real time by measuring the outer contour of the support roll. A group of displacement sensors are arranged in the upper part of the upper support roll of the four or six roll strip rolling mill. By measuring the distance between the displacement sensor and the upper support roll, the axis of the upper support roll is obtained when the rolling mill is not loaded with the rolling mill. Along the vertical deflection, through the calculation model, the deflection and the unit width rolling pressure of the working roll axis relative to the rolling mill are obtained, and the flatting quantity of the working roll is obtained, and the shape curve of the load roll gap is finally obtained, which is the thickness distribution of the exit plate. Compared with the traditional rolling mill, the direct measurement results obtained by the placement of displacement sensors replace the approximate hypothesis of this part in the traditional calculation method, especially if the iterative calculation is not used, the cumulative error is reduced and the precision is improved, and the information of the roll seams can be obtained in the roll gap.

【技术实现步骤摘要】
测量支撑辊外轮廓实时获取板带轧机负载辊缝信息的方法
本专利技术涉及轧制领域，尤其涉及一种通过测量支撑辊的外轮廓而实时获取板带轧机负载辊缝信息的方法。
技术介绍
钢板的高精度板形板厚控制及过程控制一直是板带轧机生产过程的控制目标，而负载辊缝的参数信息直接影响轧机系统稳定性及产品质量。一般来讲，板带轧机在轧制生产时，负载辊缝是不容易直接测量的，所以通常采取理论计算的方式得到上述相关数据。要计算负载辊缝的数值，必须同时分析整个辊系的弹性变形和辊缝内金属塑性变形，目前通常采用传统分割模型影响系数法，但是采用这种方法因为缺少一组已知量，所以需要首先进行假设，尤其是需要辊缝内金属变形模型与辊系变形模型相互迭代耦合求解，累计误差较大，同时存在时滞性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种测量支承辊外轮廓实时获取板带轧机负载辊缝信息的方法，该方法可在轧件进入辊缝瞬间即可获知辊缝信息。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种测量支撑辊外轮廓实时获取板带轧机负载辊缝信息的方法，包括以下步骤：步骤1：在板带轧机的上支承辊正上部布置一组位移传感器，该组位移传感器包括多个位移传感器，多个位移传感器之间彼此均匀分布并成直线排列，位移传感器的排列总长度与所述上支承辊的辊身长度相同，多个位移传感器与所述上支承辊之间的轴线距离均相等，且所述位移传感器的轴向方向都处于垂直方向，位移传感器的检测方向通过上支承辊的轴线；步骤2：所述位移传感器测量从所述位移传感器到所述上支承辊表面的距离值；通过测量的距离值得到上支承辊轴线相对于轧机空载时沿垂直方向的挠度；步骤3：根据每组位移传感器的数量，相邻两个所述位移传感器之间的距离以及工作辊、中间辊和上支承辊的长度和直径、以及上支承辊轴线相对于轧机空载时沿垂直方向的挠度，建立上支承辊、中间辊和工作辊轴线变形表达式、建立辊间弹性压扁表达式、建立辊间变形协调表达式、力和力矩平衡方程，得到单位宽度轧制压力和工作辊轴线相对于轧机空载时的挠度；步骤4：根据与带材接触的工作辊的压扁影响系数，单位宽度轧制压力，相邻两个位移传感器之间的距离，结合与带材接触的工作辊的压扁量模型，得到与带材接触的工作辊的压扁量；以及步骤5：根据空载辊缝常数、与带材接触的工作辊的压扁量、轧制时工作辊轴线相对于轧机空载时的挠度以及工作辊与带材间的空载间隙，得到负载辊缝的形状曲线。优选的，所述板带轧机为四辊轧机或六辊轧机。优选的，当轧机为六辊轧机时，步骤3的具体步骤为：建立上支承辊、中间辊和工作辊轴线变形表达式其中，fb为上支承辊轴线相对于轧机空载时的挠度，fm为中间辊轴线相对于轧机空载时的挠度，fw为轧制时工作辊轴线相对于轧机空载时的挠度，αb为上支承辊的分布载荷影响系数，αm为中间辊的分布载荷影响系数，αw为工作辊的分布载荷影响系数，qmb为中间辊和上支承辊之间压力分布，qwm为工作辊和中间辊之间压力分布，Δy为相邻两个位移传感器间的距离，cmo为与上支承辊辊身操作端接触处的中间辊轴线位移，cmd为与上支承辊辊身传动端接触处的中间辊轴线位移，cwo为工作辊操作端的轴线位移，cwd为工作辊传动端的轴线位移，lb为上支承辊辊身长度，αFw为工作辊的弯辊力影响系数，yi为工作辊轴线上点到工作辊辊身中心的距离，Fw为工作辊弯辊力，lw为工作辊辊身长度，pl为单位宽度轧制压力，y为到工作辊辊身中心的距离，建立辊间弹性压扁表达式，Δmbi＝αmbiqmbi(i＝1,2,…,m)；(4)Δwmi＝αwmiqwmi(i＝1,2,…,m)；(5)其中，Δmb为中间辊与上支承辊之间弹性压扁量，Δwm为工作辊与中间辊之间弹性压扁量，αmb为中间辊与上支承辊之间的压扁系数，αwm为工作辊与中间辊之间的压扁系数；建立辊间变形协调表达式fmi＝fbi+Δmbi+ΔDmbi(i＝1,2,…,m):(6)fwi＝fmi+Δwmi+ΔDwmi(i＝1,2,…,m):(7)其中，ΔDmb为中间辊与上支承辊之间的空载间隙，ΔDwm为工作辊与中间辊之间的空载间隙；建立工作辊和中间辊的力和力矩平衡表达式其中，Ls为压下支点中心距；联立上述(1)～(11)，可解出fw、pl，即工作辊轴线相对于轧机空载时的挠度和单位宽度轧制压力。优选的，当轧机为四辊轧机时，步骤3的具体步骤为：建立上支承辊和工作辊轴线变形表达式，其中，fb为上支承辊轴线相对于轧机空载时的挠度，fw为轧制时工作辊轴线相对于轧机空载时的挠度，αb为上支承辊的分布载荷影响系数，αw为工作辊的分布载荷影响系数，qwb为辊间压力分布，Δy为相邻两个位移传感器间的距离，cwo为工作辊操作端的轴线位移，cwd为工作辊传动端的轴线位移，αFw为工作辊的弯辊力影响系数，yi为工作辊轴线上点到工作辊辊身中心的距离，Fw为工作辊弯辊力，lw为工作辊辊身长度，pl为单位宽度轧制压力；建立辊间弹性压扁表达式Δwbi＝αwbiqwbi(i＝1,2,…,m)(16)其中，Δwb为辊间弹性压扁量，αwb为辊间压扁系数；建立工作辊与上支承辊轴线变形协调表达式：fwi＝fbi+Δwbi+ΔDwbi(i＝1,2,…,m)(17)其中，ΔDwb为辊间空载间隙；建立工作辊平衡表达式：联立上述表达式(14)～(19)，可解出fw、pl，即工作辊轴线相对于轧机空载时的挠度和单位宽度轧制压力。优选的，所述步骤4的具体步骤为：建立与带材接触的工作辊的压扁量表达式，其中，Δws为与带材接触的工作辊的压扁量；αws为与带材接触的工作辊的压扁影响系数。优选的，所述步骤5的具体步骤为：建立负载辊缝的形状曲线，即出口板厚分布表达式h1i＝s0+2fwi+2Δwsi+2ΔRwi(i＝1,2,…,m)(13)其中，h1为负载辊缝，s0为空载辊缝常数，ΔRw为工作辊与带材间的空载间隙。优选的，所述位移传感器为超声波传感器、红外线传感器或激光传感器；所述位移传感器的量程大于2mm，测量精度小于100nm，且重复精度小于50nm。本专利技术的有益效果是：1、一种测量支承辊外轮廓实时获取板带轧机负载辊缝信息的方法，通过配置高精度位移传感器，直接测量结果可反映出上支承辊轴线相对于轧机空载时沿垂直方向的挠度，通过计算模型可获得工作辊轴线相对于轧机空载时的挠度和单位宽度轧制压力，结合与带材接触的工作辊的压扁量模型，进而得出上工作辊的压扁量，最终得到负载辊缝的形状曲线，即出口板厚分布。2、位移传感器的布置位置在上支撑辊的正上方，拥有足够的空间，其他干扰因素少，操作方便，容易在现有轧制生产线上布置。3、相比传统计算方法，减少了中间计算环节，直接测量结果取代了此部分在传统计算中的近似假设，尤其是不用进行迭代计算，使累计误差减小，计算精度提高，在轧件进入辊缝瞬间即可获知辊缝信息。附图说明图1为传感器布置位置横向示意图；图2为传感器布置位置轴向示意图；图3为六辊轧机轧制带材的力学模型；图4为某一时刻上支承辊轴线相对于轧机空载时的挠度；图5为某一时刻计算得到的负载辊缝形状曲线。主要附图标记：1一组位移传感器2上支承辊3中间辊4工作辊具体实施方式以下将参考附图详细说明本专利技术的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量支撑辊外轮廓实时获取板带轧机负载辊缝信息的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在板带轧机的上支承辊正上部布置一组位移传感器，该组位移传感器包括多个位移传感器，多个位移传感器之间彼此均匀分布并成直线排列，位移传感器的排列总长度与所述上支承辊的辊身长度相同，多个位移传感器与所述上支承辊之间的轴线距离均相等，且所述位移传感器的轴向方向都处于垂直方向，位移传感器的检测方向通过上支承辊的轴线；步骤2：所述位移传感器测量从所述位移传感器到所述上支承辊表面的距离值；通过测量的距离值得到上支承辊轴线相对于轧机空载时沿垂直方向的挠度；步骤3：根据每组位移传感器的数量，相邻两个所述位移传感器之间的距离以及工作辊、中间辊和上支承辊的长度和直径、以及上支承辊轴线相对于轧机空载时沿垂直方向的挠度，建立上支承辊、中间辊和工作辊轴线变形表达式、建立辊间弹性压扁表达式、建立辊间变形协调表达式、力和力矩平衡方程，得到单位宽度轧制压力和工作辊轴线相对于轧机空载时的挠度；步骤4：根据与带材接触的工作辊的压扁影响系数，单位宽度轧制压力，相邻两个位移传感器之间的距离，结合与带材接触的工作辊的压扁量模型，得到与带材接触的工作辊的压扁量；以及步骤5：根据空载辊缝常数、与带材接触的工作辊的压扁量、轧制时工作辊轴线相对于轧机空载时的挠度以及工作辊与带材间的空载间隙，得到负载辊缝的形状曲线。...

【技术特征摘要】
1.一种测量支撑辊外轮廓实时获取板带轧机负载辊缝信息的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在板带轧机的上支承辊正上部布置一组位移传感器，该组位移传感器包括多个位移传感器，多个位移传感器之间彼此均匀分布并成直线排列，位移传感器的排列总长度与所述上支承辊的辊身长度相同，多个位移传感器与所述上支承辊之间的轴线距离均相等，且所述位移传感器的轴向方向都处于垂直方向，位移传感器的检测方向通过上支承辊的轴线；步骤2：所述位移传感器测量从所述位移传感器到所述上支承辊表面的距离值；通过测量的距离值得到上支承辊轴线相对于轧机空载时沿垂直方向的挠度；步骤3：根据每组位移传感器的数量，相邻两个所述位移传感器之间的距离以及工作辊、中间辊和上支承辊的长度和直径、以及上支承辊轴线相对于轧机空载时沿垂直方向的挠度，建立上支承辊、中间辊和工作辊轴线变形表达式、建立辊间弹性压扁表达式、建立辊间变形协调表达式、力和力矩平衡方程，得到单位宽度轧制压力和工作辊轴线相对于轧机空载时的挠度；步骤4：根据与带材接触的工作辊的压扁影响系数，单位宽度轧制压力，相邻两个位移传感器之间的距离，结合与带材接触的工作辊的压扁量模型，得到与带材接触的工作辊的压扁量；以及步骤5：根据空载辊缝常数、与带材接触的工作辊的压扁量、轧制时工作辊轴线相对于轧机空载时的挠度以及工作辊与带材间的空载间隙，得到负载辊缝的形状曲线。2.根据权利要求1所述的测量支撑辊外轮廓实时获取板带轧机负载辊缝信息的方法，其特征在于，所述板带轧机为四辊轧机或六辊轧机。3.根据权利要求2所述的测量支撑辊外轮廓实时获取板带轧机负载辊缝信息的方法，其特征在于，当轧机为六辊轧机时，步骤3的具体步骤为：建立上支承辊、中间辊和工作辊轴线变形表达式其中，fb为上支承辊轴线相对于轧机空载时的挠度，fm为中间辊轴线相对于轧机空载时的挠度，fw为轧制时工作辊轴线相对于轧机空载时的挠度，αb为上支承辊的分布载荷影响系数，αm为中间辊的分布载荷影响系数，αw为工作辊的分布载荷影响系数，qmb为中间辊和上支承辊之间压力分布，qwm为工作辊和中间辊之间压力分布，Δy为相邻两个位移传感器间的距离，cmo为与上支承辊辊身操作端接触处的中间辊轴线位移，cmd为与上支承辊辊身传动端接触处的中间辊轴线位移，cwo为工作辊操作端的轴线位移，cwd为工作辊传动端的轴线位移，lb为上支承辊辊身长度，αFw为工作辊的弯辊力影响系数，yi为工作辊轴线上点到工作辊辊身中心的距离，Fw为工作辊弯辊力，lw为工作辊辊身长度，pl为单位宽度轧制压力，y为到工作辊辊身中心的距离，建立辊间弹性压扁表达式，Δmbi＝αmbiqmbi(i＝1,2,…,m)；(4)Δwmi＝αwmiqwmi(i＝1,2,…,m)；(5)其中，Δmb为中间辊与上支承辊之间弹性压扁量，Δwm为工作辊与中间辊之间弹性压扁量，αmb为中间辊与上支承辊之间的压扁系数，αwm为工作辊与中间辊之间的压扁系数；建立辊间变形协调表达式fmi＝fbi+Δmbi+ΔDmbi(i＝1,2,…,m):(6)fwi＝fmi+Δwmi+ΔDwmi(i＝1,2,…,m):(7)其中，ΔDmb为中间辊与上支承辊之间的空载间隙，ΔDwm为工作辊与中间辊之间的空载间隙；建立工作辊和中间辊的力和力矩平衡表达式

【专利技术属性】
技术研发人员：彭艳，邢建康，孙建亮，崔金星，戚向东，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13