高温红热金属在轧机中自动输送,展示钢铁冶炼与轧制生产现场,体现工业制造流程。

金属轧制与轧辊间隙宽度

轧机中的轧缝测量与厚度优化

借助激光精密技术实现卓越的辊隙控制

在钢材轧机中,成品卷板的厚度是一项关键的质量参数:控制轧辊间隙对于确保卷板全长范围内符合规定的厚度公差至关重要。通过在轧辊架入口和出口处使用非接触式光学传感器精确测量材料速度,可以对轧辊间隙进行微调,从而实现动态工艺优化。

基于激光多普勒技术的传感器,例如Polytec公司的 ProSpeed® LSV(Laser Surface Velocimeter )等基于激光多普勒技术的传感器,通过增强辊隙控制能力——特别是在加速和减速阶段——有助于改善厚度控制并提升产品质量。

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轧机中轧辊间隙的定义与控制

冷轧机和热轧机中的轧缝是指轧机辊架中辊子之间的间隙,轧材在此间隙中根据轧缝压力发生成形。该间隙的设定对轧缝压力至关重要,它决定了轧制金属(例如轧制钢板、轧制扁钢或轧制钢管)的厚度。 通过控制辊隙高度(通常借助采用激光技术的精密测量设备进行辅助),可以直接控制材料厚度和轧制速度。

要有效控制轧缝,必须在轧机架的进料端和出料端同时进行精确的厚度和速度测量。自动厚度控制(AGC)是一种成熟的技术,可用于精确控制串联轧机、往复轧机及其他类型轧机的轧缝。该技术不仅能够实现卷材全长范围内更佳的厚度控制,还能提高卷与卷之间的质量重复性,并提升生产效率。

基于AGC质量流量原理,利用光电传感器精确控制轧机轧辊间隙,实现钢材厚度稳定和质量优化
在轧机中根据AGC质量流量原理,利用光电传感器控制轧辊间隙
铝冷轧机出口处安装Polytec ProSpeed光学LSV传感器,实现高精度速度检测和轧缝微调控制。
在铝冷轧机出口处使用ProSpeed 的光学LSV传感器进行速度测量,以实现轧缝微调,该传感器由Polytec
激光传感器在Wälzholz冷轧机中实时监测厚度,实现高精度质量流量控制和辊隙优化。
冷轧过程中采用激光传感器进行质量流量控制(Wälzholz公司CD轧机)

辊隙和带材厚度的测量

带钢厚度测量采用C型框架进行,而速度测量则通过Laser Surface Velocimeter (LSV)在轧机架前后进行。凭借其紧凑的传感器设计,LSV简化了与C型框架的集成,从而节省了额外的安装工作。 由于速度测量精度极高,这种带材厚度测量与LSV的组合能够更准确地预测所需的轧制力,并更好地满足最终产品的厚度规格要求。这不仅提高了产品质量,还从而提升了生产效率。

轧机中利用光电传感器根据AGC质量流量原理精确监测并控制轧辊间隙,确保钢材厚度稳定。
在轧机中根据AGC质量流量原理,利用光电传感器控制轧辊间隙
IMS公司橙色C型框架设备,用于基于质量流量原理的组合厚度公差测量,适用于金属轧制工艺精准控制。
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
激光传感器监测冷轧速度及质量流量,助力Wälzholz CD轧机实现精准辊隙控制和厚度优化。
冷轧过程中采用激光传感器进行质量流量控制(Wälzholz公司CD轧机)

利用激光传感器控制辊缝宽度

Polytec 公司的LSVLaser Surface Velocimeter在辊隙控制方面发挥了显著作用。LSV基于激光多普勒测速技术,能够对从光面到哑光面的多种表面进行高度精确且可靠的带材速度测量。即使在脏污或油污表面,LSV也能为工艺控制提供稳定的测量信号。与其他测量方法不同,LSV不会出现打滑或磨损,这意味着辊隙可以精确调节,且不受材料影响。

通过精轧和拉伸程度控制轧辊间隙

冷轧过程中轧缝的控制,在很大程度上取决于对轧机进料端和出料端带速的精确测量与控制。传统上,通常采用基于机械接触的转速计来实现这一目的。然而,接触式带速测量方法容易受到打滑和磨损的影响,从而导致测量误差——这一点在加速和减速过程中尤为明显。

这些精确的测量数据成为精细调节轧缝控制的基础,并对质量流量控制产生显著影响。通过采用这种光学测量技术,全球主要不锈钢制造商已证实,其轧缝控制精度得到了显著提升,将表层轧制度的测量不确定度降低至±0.02%!

钢材轧机中利用激光传感器精准监测轧辊间隙,实现厚度控制与质量优化。
配备Polytec 的4辊轧机 LSVLaser Surface Velocimeter

用于质量流量控制的自动流量计控制

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曲线,红色代表激光速度(LSV),蓝色为导向辊数据。
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)
三页关于基于激光多普勒技术优化ACG质量流量控制的论文,含速度测量与工艺分析。
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