冷轧工艺中Polytec光学传感器精确测量轧辊厚度与速度,优化金属材料质量流量控制

轧制与质量流量控制

质量流量控制及如何改进轧制工艺

质量流量控制对金属加工至关重要。控制质量流量过程意味着控制轧辊间隙的宽度,以确保最终产品的材料厚度尽可能保持恒定。如果已知轧辊架前的厚度以及轧辊架前后的速度,则可根据所需条件调整决定轧制产品厚度的轧辊间隙。

Polytec 的光学传感器采用干涉测量技术,以非接触方式测量长度和工艺速度,同时具备干涉测量级精度,并能有效避免打滑、磨损和测量不确定性。它们与任何经典编码器一样,可向PLC提供数字和模拟输出信号,且易于集成。请联系我们,我们将为您现场演示其应用潜力!

Polytec 公司用于冷轧工艺的光学传感器,用于调节轧缝中的质量流量
Polytec 公司用于冷轧工艺的光学传感器,用于调节轧缝中的质量流量

质量流量控制的定义

质量流量(也称质量吞吐量)是指单位时间内通过规定横截面的介质质量。 因此,质量流量描述了移动质量(如轧机中的原材料)的流速,通常以千克为单位进行测量。在轧机中,质量流量控制始终需要结合厚度测量和速度测量。质量流量自动厚度控制(AGC)是一种已应用多年的技术,用于控制串联式冷轧机中的带钢厚度,通过更快、更精确地控制轧辊间隙,从而实现更严格的厚度控制。

利用激光光学传感器实时测量轧辊间隙和速度,实现管材质量流量精准控制和厚度调节
利用激光光学传感器对管材/管道生产过程进行控制
钢管拉伸减径机工艺示意图,展示通过LSV激光传感器测量速度和尺寸变化,优化质量流量控制。
采用LSV激光传感器在拉伸减径机上测量速度的钢管生产工艺
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能否以激光级的精度测量冷轧过程中的轧辊间隙宽度、精轧程度和带钢速度?

通过辊缝和带钢厚度测量实现质量流量控制

带钢厚度是通过配备集成式紧凑型LSVLaser Surface Velocimeter 的C型框架来测量的,该系统可测量轧机架上游和下游的速度。由于速度测量极其精确,您可以利用LSV更精确地监测和控制轧缝,从而更好地满足最终产品的厚度规格要求。这将提高产品质量,进而提高产品产量。

工业冷轧设备中安装了Polytec光学传感器,实时监测轧辊间隙和材料厚度,确保质量流量精准控制。
配备Polytec LSV的4辊轧机Laser Surface Velocimeter

利用激光传感器进行质量流量控制

Polytec 提供的 LSVLaser Surface Velocimeter系列产品是激光速度传感器,几乎可在任何表面进行测量,即使是在受污染的表面以及轧钢厂的恶劣环境下也能正常工作。这种非接触式测量技术有效消除了打滑和磨损,同时提供精确可靠的激光过程和质量流量控制,且不会影响轧制产品的表面。

通过测量表层通过量和拉伸程度来控制质量流量

在冷轧带钢的表层轧制过程中,表层轧制程度由轧机进出料端的带钢速度差决定,过去通常通过转速发电机等机械方式进行测量。采用两台Polytec LSV激光传感器,可避免因打滑和磨损导致的测量误差,且测得的表层轧制程度可直接作为可靠参数,用于在质量流量控制中调整轧辊。 全球各大不锈钢制造商均证实,通过使用Polytec 提供的Laser Surface Velocimeters,其表层轧度测量精度已优化至±0.02%。

Polytec光学传感器在金属轧制设备中非接触式检测材料厚度,提升质量流量控制精度。
利用配备气吹功能的LSV激光长度与速度传感器实现冷轧过程控制

轧机中带集成速度测量功能的C型框架

在钢材和铝材产品的尺寸精度与质量方面,金属加工行业有着极高的标准。如今,现代轧机通常采用质量流量原理进行控制,以进一步缩小轧制带钢的厚度公差。激光表面测速仪(LSV)易于集成,能够可靠地测量速度分量。

IMS公司生产的橙色C型框架设备,用于基于质量流量原理的组合厚度公差精密测量
基于质量流量原理的组合厚度公差测量,IMS公司生产的C型框架
橙色IMS C型框架搭载集成速度传感器,用于高精度控制轧制中的质量流量与速度监测
利用IMS的C型框架(配备集成速度传感器)控制质量流量,作者:Polytec
Polytec激光传感器在C型框架中精准测量轧制带材速度,实现高效质量流量控制与工艺优化。
Str在C型框架中使用四个Polytec 激光传感器进行IP速度测量,用于质量流量控制

用于质量流量控制的自动量程控制(AGC)

延展性是通过回火/光整轧机实现的。与设计用于大幅减薄的串联轧机不同,回火/光整轧机旨在使带钢达到所需的平整度、表面光洁度及质量规格,并确保其最终力学性能。延展性控制范围大致在0.25%至4%之间,具体取决于规格要求,其控制方式同样是通过测量并比较轧机入口速度与出口速度来实现的。

使用LSV的优势在于,它能更准确地测量带材速度,从而用于质量流量计算和伸长率测量。下图展示了Polytec LSV测得的速度与偏转辊编码器测得的速度之间的对比。

轧机入口和出口速度及伸长率测量数据曲线,红色(LVS)与蓝色导向辊对比,显示工艺动态变化。
测量数据展示了轧机入口和出口的速度及伸长率。(光学测量:LSV用红色表示;导向辊用蓝色表示)
三页关于利用激光表面测速计优化ACG质量流量控制的技术论文,含图表和实验数据解析。
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