铝合金铸轧板材压力闭环辊缝控制技术的开发应用技术
阅读说明：本技术 铝合金铸轧板材压力闭环辊缝控制技术的开发应用技术 (Development and application technology of pressure closed-loop roll gap control technology for aluminum alloy cast-rolled plate ) 是由 陈德清 于 2020-12-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了铝合金铸轧板材压力闭环辊缝控制技术的开发应用技术,通过厚度AGC控制铝板带连续铸轧机轧辊辊缝开度,实现高速轧制和精准的板型控制,生产出合格的薄带铸轧板。本发明具有自动化程度高,辊缝控制调节通过触摸屏操作,简便快捷。同时,采用先进的液压AGC压下系统,控制精度可达0.01mm。采用PLC控制轧辊负载油缸的液压压力,来实现轧制负载与操作者之间给定轧制压力和板厚的一致性。(The invention discloses a development and application technology of a pressure closed-loop roll gap control technology for an aluminum alloy cast-rolled plate, which controls the roll gap opening of an aluminum plate strip continuous casting-rolling machine through thickness AGC (automatic gain control), realizes high-speed rolling and accurate plate shape control, and produces a qualified thin strip cast-rolled plate. The invention has high automation degree, and the roll gap control and adjustment is simple, convenient and quick through the touch screen operation. Meanwhile, an advanced hydraulic AGC pressing system is adopted, and the control precision can reach 0.01 mm. The PLC is adopted to control the hydraulic pressure of the roller load oil cylinder, so that the consistency of the given rolling pressure and the plate thickness between the rolling load and an operator is realized.)
技术领域
本发明涉及铝合金铸轧技术领域，具体为铝合金铸轧板材压力闭环辊缝控制技术的开发应用技术。
背景技术
自八十年代，我国开始引进第一条铸轧生产线以后，随着我国经济和技术的飞速发展，对铝板带的加工要求越来越多，在铝及铝合金冶炼领域，常把冶炼好的铝液通过流槽从熔炼炉输送至铸轧机中进行铸轧，直接形成铝带板材。铝铸轧机外侧的铸轧锟之间的辊缝尺寸为固定的，难以根据不同尺寸的铝材来对铸轧锟之间的辊缝进行调节，从而增加铝材生产的难度及企业生产不同尺寸铝材的成本。
后续，随着设备制造技术的进步，设备厂商提供一种铝铸轧机用辊缝调节装置，以解决上述技术中提出的铝铸轧机外侧的铸轧锟之间的辊缝的尺寸为固定的，难以根据不同尺寸的铝材来对铸轧锟之间的辊缝进行调节的问题。这种辊缝调节装置，采用调节箱体与旋转齿轮，通过旋转齿轮带动调节箱体进行移动，提升主动锟与从动锟之间横向距离调节的便捷性，降低不同尺寸铝型材加工的难度；采用旋转丝杆与滑块，通过旋转丝杆带动螺纹块进行高度的调节，进而对主动锟与从动锟之间纵向距离进行调节，增加从动锟高度调节的便捷性，并利用滑块带动滑块另一侧进行高度的调节，降低从动锟高度调节的难度；采用限位抵块与限位螺杆，通过旋转限位螺杆对螺纹块与限位块进行固定，避免限位块与螺纹块发生松动影响结构的稳定性，并通过限位抵块增加连接处的摩擦力，避免螺纹块内部发生滑动。
但是，总体来讲，这种上下轧辊轴承箱之间安装有辊缝调节装置，都是在生产过程中，通过工人手动进行调节，不仅繁复且存在极大失误的可能性，对操作人员的的素质要求较高，且最根本的问题是无法在生产过程中实现辊缝实时自动补偿，带材厚度自生产开始一经设置，整卷带材无法进行调整改变。
发明内容
本发明的目的在于提供铝合金铸轧板材压力闭环辊缝控制技术的开发应用技术，具备通过增加独立液压泵站，为轧机的压上控制提供压力稳定的、流量足够的、清洁的压力油源，以满足轧制厚度自动控制的要求。设两台主泵，一台工作一台备用，系统设有单独的冷却过滤回路，有多级过滤及磁过滤，以保证油液的清洁度，还设有加热与冷却装置，以实现对油温的恒定控制，可实现空载启动与停车，以利于延长泵的使用寿命，有完善的油温、油压、液位等检测与报警的优点，解决了通过工人手动进行调节，不仅繁复且存在极大失误的可能性，对操作人员的的素质要求较高，且最根本的问题是无法在生产过程中实现辊缝实时自动补偿，带材厚度自生产开始一经设置，整卷带材无法进行调整改变的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：铝合金铸轧板材压力闭环辊缝控制技术的开发应用技术的闭环控制结构，闭环控制结构：
压力控制部分：通过调节每侧负载油缸的压力来实现实际的轧制负载与操作者给定的轧制负载相一致；
位置控制系统：可以得到与操作者给定的出口厚度相应的辊缝，实际出口厚度等同于给定数值；
位置AGC系统：通过厚度误差反馈控制模式；
辅助功能：通过自动和手动两种泄油模式，可以将换辊和紧急状态下的负载油缸归零，进行故障保护。
作为本发明的进一步方案，在辊缝位置与压力补偿控制时，进行轧机弹跳补偿；用于试轧时，轧机校正系统测试及故障寻找。
作为本发明的进一步方案，位置控制通过弹跳方程即可计算出一个给定辊缝，并通过改变液压缸的位置，呈现实际辊缝，辊缝计算中的弹跳量是根据予期负载及实际测得的轧机刚度计算而来。
作为本发明的进一步方案，将出口厚度偏差经控制运算后输入位置控制系统中，调节负载油缸的位置达到消除带材厚差。
作为本发明的进一步方案，轧机调零时使轧辊在同一水平状态下同步运动；在调零时，工作辊在调零负载下压靠在一起，此时的负载油缸的位置，被存于PLC中用于以后的控制，并以此位置作为辊缝的基准零点。
铝合金铸轧板材压力闭环辊缝控制技术的开发和应用技术，铝液进入给定的辊缝铸轧区域进行轧制结晶凝固，最终实际获得厚度恰好等于操作者给定厚度。
作为本发明的进一步方案，所用铸轧机必须取消传统楔块调整，采用AGC液压压下系统。
作为本发明的进一步方案，通过液压压下和位置传感器反馈信号校正，板带同一长度方向上辊周长纵向厚度差：≤1.0％H；每米厚度斜度小于0.5％；带材全长上的纵向厚度差≤1.5％H。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：能极大的减薄铸轧成品厚度，满足轧制提速，成品薄厚度可达2.0mm，最高轧制速度达6m/min。
(1)自动化程度高，操作简单，大部分功能计算机自动完成。
(2)具有人-机界面，显示画面清晰、直观，信息采用汉字显示，显示内容丰富、易懂。采用触摸屏操作，方便快捷。
(3)控制精度高，能达到世界先进液压AGC系统同样的精度。
(4)可靠性高，PLC采用进口产品，所有元器件采用世界上质量较高的产品。
(5)系统响应速度快。
附图说明
图1为本发明的AGC系统单元示意图；
图2为本发明的AGC厚差控制装置装配示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
请参阅图1和图2，本发明提供的一种实施例：铝合金铸轧板材压力闭环辊缝控制技术的开发应用技术，闭环控制结构：
压力控制部分：通过调节每侧负载油缸的压力来实现实际的轧制负载与操作者给定的轧制负载相一致；
位置控制系统：可以得到与操作者给定的出口厚度相应的辊缝，实际出口厚度等同于给定数值；
位置AGC系统：通过厚度误差反馈控制模式；
辅助功能：通过自动和手动两种泄油模式，可以将换辊和紧急状态下的负载油缸归零，进行故障保护。
闭环控制结构的油箱及管路全部采用不锈钢材料制做，提高了工作的可靠性。油的过滤采用三级过滤，其中伺服阀前采用3μm的过滤器，提高了油的清洁度、系统的可靠性及伺服阀的使用寿命。系统设有超压溢流阀保护及压力传感器报警、联锁等功能。使用安全、可靠。
液压阀块安装在油箱上部，上面安装压力传感器、伺服阀和过滤器等；油箱采用不锈钢，实现压力测量和系统快速响应。压上油缸增加位置传感器实现精准位置测量。
厚度自动控制系统是通过液压控制系统连续调节辊缝或通过电气传动系统中的张力、速度调节系统连续地调节后张力或轧制速度来实现厚度控制。该系统采用西门子S7-1500可编程控制器控制，为系统的长期可靠运行提供了保证。
通过控制熔融状态的铝液通过铸嘴进入上下给定的辊缝间，通过铸轧轧制过程中的辊缝厚度调节，形成固定厚度要求的铸轧合金板材。将辊套结构装配至相应的铸轧机组对熔融铝合金进行轧制成型。轧制咬入稳定后，加大预载力可实现稳定轧制，直接提高铸轧带材成材厚度，提高铝合金轧制效率，保障结晶质量和板形稳定性。
实施例2
本发明提供的一种实施例：铝合金铸轧板材压力闭环辊缝控制技术的开发应用技术，厚度自动控制系统是通过液压控制系统连续调节辊缝来实现厚度控制,系统功能如下：
(1)、压力控制
压力控制是通过调节每侧负载油缸的压力来实现实际的轧制负载与操作者给定的轧制负载相一致，如：
a.在位置与压力补偿控制时，进行轧机弹跳补偿；
B.用于试轧时，轧机校正系统测试及故障寻找；
C.压力极限监控；
D.轧机调零。
(2)、位置控制
控制液压缸的位置是为了得到与操作者给定的出口厚度相应的辊缝，当给定了出口厚度及予期负载后，通过弹跳方程即可计算出一个给定辊缝，并通过改变液压缸的位置，来实现该辊缝，辊缝计算中的弹跳量是根据予期负载及实际测得的轧机刚度计算出来的。
(3)、位置AGC(监控)
位置AGC是一种厚度误差反馈控制模式，它是将出口厚度偏差经控制运算后输入位置控制系统中，调节负载油缸的位置达到消除带材厚差的目的。
位置AGC的调节范围很大，其适应的带材的厚度范围也很大，是带材轧机最主要的AGC控制模式。
(4)、辅助功能
a.泄油：在泄油状态下，两个负载油缸中的液压油将被排出，油缸失压后，有两种泄油控制方式：一是手动泄油，用于换辊及停止工作时，二是自动泄油，用于紧急情况下的故障保护，例如轧机中进入一个硬质异物使轧制压力超限时。
b.显示轧制过程中的各种物理参数。
主要显示：轧制速度，轧制压力、厚度偏差，两侧的辊缝及倾斜压力。
c.液压缸同步：轧机调零时使轧辊在同一水平状态下同步运动，保证轧辊不产生压痕或损坏。
d.调零：在换辊，泄油或位置控制需调零数据时，要进行调零。在调零时，工作辊在调零负载下压靠在一起，此时的负载油缸的位置，被存于PLC中用于以后的控制，并以此位置作为辊缝的基准零点。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
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