分段辊测张式板形仪性能及发展趋势研究

    0 引言

    薄板坯连铸连轧技术[1-2]、先进的轧机配置以及高精度板厚板形控制系统[3-5]等的迅速发展和应用,使得冷热带材的规格更宽更薄、强度更高,带材轧制生产也朝着速度更快[6]、柔性更高的趋势发展。带材越宽越薄,越易出现平直度问题;强度越高,越易因不平直而产生裂纹和断带,损坏轧辊,影响生产。因此无论是从带材质量本身考虑,还是从带材生产过程的角度出发,都要求能够得到好的带材平直度。由于来料、轧制条件波动及存在各种干扰因素,因此为了更准确、及时地控制带材平直度,应该选择和配备高精度在线板形仪,得到准确可靠的在线板形信息,以便将其传送给板形控制执行机构。

    板形仪种类众多,工作原理各不相同[7],其中通过采用沿带材宽度分布的分段检测辊与带材直接接触来检测其横向张应力分布的分段辊测张式板形仪,目前应用最广,具备检测信号直接、测量精确的优点。目前实际应用的冷轧板形仪几乎都属于此种板形仪。虽然用于热轧场合的此种板形仪(由于兼做热轧活套装置使用,因此也被称作/张力计活套0)应用相对较少,但由于具备可以检测在线带材潜在板形的优势,所以也有相当使用价值。常见分段辊测张式板形仪如表1所示。

    笔者就以上述几种已投入生产应用的分段辊测张式板形仪为主,对它们的主要性能进行分析,并在此基础上结合其研发使用情况,讨论其发展趋势。

    1 影响分段辊测张式板形仪性能的主要因素

    用于评价分段辊测张式板形仪性能的主要指标有:板形仪检测精度、承载能力以及对轧材表面质量的影响。

    1.1 板形仪承载能力和检测精度

    板形仪承载能力和检测精度取决于下列因素。

    (1)检测元件的承载能力和精度

    冷轧用分段辊测张式板形仪常用检测元件类型有压磁式、压差式、压电式,以及应变式等。热轧分段辊测张式板形仪(也称作张力计活套)大都采用应变式传感器,极少数采用感应位移传感器。

    压磁、压电、应变式测力传感器承载能力大,其中冷轧压磁板形仪传感器的最大载荷值可达12 500N(对应分段测量区宽52mm),极限载荷为25 000N;西马克-德马格公司的热轧张力计活套所用应变式传感器承载力为6 000N(对应分段测量区宽130 mm)。压差式传感器承载能力较小,如冷轧空气轴承式板形仪的压差传感器承载值约300N(对应分段测量区宽50mm)。

    就精度来讲,冷轧空气轴承板形仪所用压差传感器精度最高,常用分辨率为0. 06N,多用于铝箔等精密轧材的板形检测;压电传感器精度也很高,因此近年被德国Sundwig公司应用到对板形检测要求很高的平整机板形仪上。