弯辊与窜辊

WRS（Work Rool Shifting）工作辊窜辊

一、综述

所谓工作辊窜辊就是工作辊就是工作辊沿轴线方向上的水平移动，工作辊的窜辊是均匀工作辊磨损的优选措施，同时对提高弯辊的功效，降低工作辊的过度挠曲及减小有害接触区有一定的作用。

工作辊的窜辊有四个液压缸进行控制，分别分布在上下工作辊操作侧的入口侧和出口侧，每个液压缸上都有一个位置传感器，通过传感器检测工作辊的窜动位置，在窜动过程中必须保持上下工作辊偏离中心线的位置同步、上工作辊入口侧和出口侧两个液压缸的位置同步、下工作辊入口侧和出口侧两个液压缸的位置同步，这些都通过传感器检测的数值反馈到程序内部进行计算并把计算的结果输出到对应的伺服阀来进行调节。

工作辊的窜辊分为正窜和负窜：所谓正窜就是指上工作辊向驱动侧移动，下工作辊向操作侧移动，使辊的弯曲度增加（positive），能有效减少边部波浪；所谓负窜是指上工作辊向操作侧移动，下工作辊向驱动侧移动，使辊的弯曲度减小（negtive），使边部波浪产生的可能性增加。

窜辊是在静态状态下进行的，在1+4热连轧项目中应用在精轧部分，在自动模式下窜动的位置由二级（过程自动化）给定，手动模式下操作员可以根据经验值进行设定

值的调整，窜辊在板带材进入机架前已经提前摆好位置并锁定，在轧制过程中是不允许进行窜动的，窜动的目的主要是减小轧辊的磨损，但对板带材的平整度控制也有一定的影响，另外在换辊时窜动一定的位置可以方便上工作辊落在下工作辊的支撑位置方便工作辊的抽出。

A x ial_shif t.dsf

二、功能概述

窜辊包括三个功能单元

1、位置控制：控制的计算、模式选择、监视

2、设定点的选择：模式选择、轴向位置的设定点、窜动速度

3、辅助功能：伺服阀的监视、压下位置的补偿、预设的实际值

计算的结果用来控制伺服阀的输出，伺服阀的输出不能超过极限值，限定值与压力和电流有关，监视功能包括窜动速度、位置、阀的输出，模式选择包括轧制模式和换辊模式

自动模式下，在带材进入机架前二级会把设定值通过SDH发给一级的WRS功能单元进行控制，控制的速度和轧制力以及机架的速度有关，伺服阀的运动范围+100—-100，检修模式下可以沿轴向位置移动不会被锁定，但移动速度只有1mm/s,位置设定（自动，手动介入，换辊模式的固定位置）

辅助功能：辊缝开口度的补偿调校，弯辊必须是打开的状态（机架和换完辊后的零位校准）

三、软件结构（CFC）

机架信息、窜动控制系统、压下控制系统、P01_STM_WRS_HMI

P01_STM_WRS_LOG

HMI中控制模式的选择

WRS（Work Rool bending）工作辊弯辊

一、综述

对于工作辊的弯辊主要的目的是为了保证带材的平整度，自动状态下弯辊力的大小会由二级提前根据板坯的参数计算出来下发到一级执行，一级在执行过程中会根据现场收集的适时数据不断进行调整以保证达到最精确的控制，同时操作员也可以根据经验进行手动干预，正常情况下不建议进行人工干预，除非异常情况下必须进行有效的干预才能保证设备的安全运行时操作员才可以采取正确的干

预方式。弯辊分为正弯和负弯，但我们的CVC+辊由于辊型本身的特点只有正弯，所谓正弯就是上工作辊向上增加弯辊力，下工作辊向下增加弯辊力，辊的弯曲度加大，轧制力减小，这样就可以降低带材中心的厚度，边部的厚度相对增加；而负弯就是上工作辊向下增加弯辊力，上工作辊向下增加弯辊力，辊的弯曲度减小，轧制力增大，这样就可以增加带材中心的厚度，边部的厚度相对减小。二、功能概述

窜辊包括三个功能单元

1、弯辊力的控制：控制的计算、模式选择、监视，伺服阀的

输出

2、设定值的分配：模式选择、设定值的选择、弯辊力的补偿

计算

3、辅助功能：伺服阀的监视、实际值的调整

三、算法

弯辊力有伺服阀进行控制，限定值受控于电流值和压力，输出不能超出极限值，一旦超出就会发出报警信息，并锁定在极限位置，这其中监视的主要参数是阀的电流值和轧制力。有以下几种模式：机架校准、轧制时的弯辊操作、弯辊力的重新设定、弯辊平衡、正弯、维修模式、停止模式。设定值的管理，机架校准时是固定值，手动模式来自于人工干预值，正常轧制时来自于二级自动化，补偿只来自与板型的控制,补偿值与温度的变化有相当大的关系。

Dynamic Profile Control (DPC)动态板型控制 K=dFB/dFW

k=f(b)

b i e g 08.d r w Adaption of the bending characteristi

c curve

Strip width

Bending characteristic curve

dFB=k*dFW

k = dFB/dFW

F B

= x * (A PS * P PS – A RS * P RS )

Where:

F B = effective bending force per work roll

A PS

= cylinder area on piston side 活塞侧 A RS

= cylinder area on rod side 杆侧 P PS

= actual pressure on piston P RS = actual pressure on rod side x = number of cylinders

四、软件结构

主要的CFC

超薄镀锌板辊弯成形回弹工艺

第６期（总第１７５期） ２０１２年１２月机械工程与自动化 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　＆　ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．６ Ｄｅｃ． 文章编号：１６７２－６４１３（２０１２）０６－００４２－０ ３超薄镀锌板辊弯成形回弹工艺分析 范　琦 （北方工业大学机电研究院，北京　１００１４４ ）摘要：对于超薄镀锌板，厚度薄回弹量大难以控制是运用辊弯成形方法中的难点之一。基于ＡＢＡＱＵＳ有限元软件建立了超薄板辊弯成形仿真模型，以单波模型为例，运用正交试验方法分析了压型板的回弹，详细分析了相对弯曲半径变化对回弹的影响。研究表明，材料厚度增加、弯角半径减小时，回弹角度会减小；在一定范围内较少道次数也能减小回弹角度；板材回弹角度与ｒ／ｔ值成线性关系。关键词：辊弯成形；数值模拟；回弹 中图分类号：ＴＧ３８６．３＋ １ 文献标识码：Ａ 收稿日期：２０１２－０５－３０；修回日期：２０１２－０６－２ ０作者简介：范琦（１９８６－） ，男，新疆乌鲁木齐人，在读硕士研究生，主要从事辊弯成形ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ一体化方面的研究。０　引言 超薄镀锌板多见于建筑中的轻钢结构。其板厚小于１ｍｍ，屈服强度不低于５５０ＭＰａ，最显著的特点是强度高、 塑性差，屈服强度和抗拉强度非常接近，在屈服后几乎无应力强化阶段。辊弯成形是一种重要的板材成形技术，具有连续生产、节约成本、工艺稳定、成形 精度高等优点［１，２］ ，因此辊弯成形适合规模化生产，但 其成形过程复杂，影响因素多，所以对辊弯成形回弹特点还有待进一步研究。本文以超薄镀锌板成形为对象，基于ＡＢＡＱＵＳ有限元软件，建立有限元简化模型，并设计正交试验，研究压型板成形特点及回弹规律。１　有限元模型的建立 本文对３种厚度板材进行单向拉伸试验，由试验 结果计算后得到材料参数，见表１［３］ 。材料密度取７　８５０ｋｇ ／ｍ３ 。表１　拉伸试验结果 厚度（ｍｍ）弹性模量（ＭＰａ）屈服强度（ＭＰａ）抗拉强度（ＭＰａ）泊松比０．３　１６５　７５５　５６１　６２０　０．３０．４８　２１２　５７２　５９０　６５０　０．３０．６　 ２０２　７７０　 ６７０　 ７５５　 ０．３ 板材成形后的最终截面见图１。有限元模型建立 如下：道次间距２５０ｍｍ，上、下辊间距１８０ｍｍ；对单波成形进行模拟，将轧辊设为解析刚体，轧辊与板料间摩擦系数设为零，限制轧辊的转动，轧辊与板材间采用面－面接触；板材长宽尺寸为７５０ｍｍ×１２０ｍｍ；将轧辊完全约束，在板料纵向加载一段位移，限制板料前端部的纵向位移，限制板料中心线前、后两端点的横向位 移；选用Ｓ４Ｒ壳单元，厚度方向取５个积分点，网格在弯角处加密。共划分１９　０００个网格、１９　５３９个节点。成形过程采用显式算法，后导入隐式算法计算回弹。 图１　最终截面图 ２　成形模拟过程分析 辊弯过程中板材逐一经过机架，板料中间部分受上辊的压力而向下运动，两边受下辊压力被抬起并向中间运动，相对中心线而言两边为扭转变形。变形幅度越大，应力应变也越大。成形过程中板料不同位置不同时间可能受到横向弯曲、横向扭转、纵向弯曲、纵向拉压、横向剪切等作用，变形极为复杂。取四道次成形为例，图２为前两道次应力分布。当板料进入轧辊后，在弯角处和中间腹板部分产生较大的应力集中，这些区域出现大变形。从第一道次开始，弯曲段就存在塑性变形。由于板料薄厚方向刚度小，应力波对板材影响大。选择板料的中部成形时刻，每道次变形发生在板料与轧辊接触及附近区域，最大应力出现在进入轧辊前，而板料被带出轧辊后，应力迅速减小并进入卸载阶段。其后的每道次成形与第一道次相似。由于第二道次的下山量和成形角度最大，需要更大的纵向弯曲和横向弯曲，故应力较大。 在板料中段３个弯曲段各取特征节点Ａ、Ｂ、Ｃ，其等效应力、应变随成形过程变化见图３和图４。图３

弯辊与窜辊

WRS（Work Rool Shifting）工作辊窜辊 一、综述 所谓工作辊窜辊就是工作辊就是工作辊沿轴线方向上的水平移动，工作辊的窜辊是均匀工作辊磨损的优选措施，同时对提高弯辊的功效，降低工作辊的过度挠曲及减小有害接触区有一定的作用。 工作辊的窜辊有四个液压缸进行控制，分别分布在上下工作辊操作侧的入口侧和出口侧，每个液压缸上都有一个位置传感器，通过传感器检测工作辊的窜动位置，在窜动过程中必须保持上下工作辊偏离中心线的位置同步、上工作辊入口侧和出口侧两个液压缸的位置同步、下工作辊入口侧和出口侧两个液压缸的位置同步，这些都通过传感器检测的数值反馈到程序部进行计算并把计算的结果输出到对应的伺服阀来进行调节。 工作辊的窜辊分为正窜和负窜：所谓正窜就是指上工作辊向驱动侧移动，下工作辊向操作侧移动，使辊的弯曲度增加（positive），能有效减少边部波浪；所谓负窜是指上工作辊向操作侧移动，下工作辊向驱动侧移动，使辊的弯曲度减小（negtive），使边部波浪产生的可能性增加。 窜辊是在静态状态下进行的，在1+4热连轧项目中应用在精轧部分，在自动模式下窜动的位置由二级（过程自动化）给定，手动模式下操作员可以根据经验值进行设定

值的调整，窜辊在板带材进入机架前已经提前摆好位置并锁定，在轧制过程中是不允许进行窜动的，窜动的目的主要是减小轧辊的磨损，但对板带材的平整度控制也有一定的影响，另外在换辊时窜动一定的位置可以方便上工作辊落在下工作辊的支撑位置方便工作辊的抽出。 二、功能概述 窜辊包括三个功能单元 1、位置控制：控制的计算、模式选择、监视 2、设定点的选择：模式选择、轴向位置的设定点、窜动速度 3、辅助功能：伺服阀的监视、压下位置的补偿、预设的实际值

(完整word版)辊弯成形技术与装备-教学大纲

课程名称：辊弯成形技术与装备 课程编码：M683011 课程学分：2学分 适用学科：机械工程领域 辊弯成形技术与装备 Roll Forming Technology and Equipment 教学大纲 一、课程性质 《辊弯成形技术与装备》是针对机械工程领域专业所开设的一门专业选修课。 二、课程教学目的 其主要目的是使学生理解和掌握辊弯成形技术基本理论及装备的一般知识，通过本课程的学习，应掌握辊弯成形轧辊设计理论，金属板带的辊弯成形特性基本原理；培养具有初步辊弯成形产品设计以及轧机设计的能力；了解辊弯成形生产线上辅助加工，特种与未来的辊弯成形技术等；通过实验加深学生对所学理论基础知识的理解和认识，培养学生具备一定的辊弯成形工艺综合分析和处理成形实际问题的能力。 三、教学基本内容及基本要求 1、教学基本内容 （1）绪论 本课程研究的对象及内容，本课程的性质及要求，学习本课程的方法，辊弯成形工艺及应用概述。 （2）辊弯成形轧机 轧机概述，轧机的类型：悬臂式轧机、双端式轧机、标准轧机、双层轧机、成组快换式轧机、并列轧机、拉料成形轧机、螺旋管轧机、车载轧机、特种轧机，轧机的构成：床身、机架、轴、驱动、辅辊和插入式立辊道次、道次间导引、矫直头、润滑系统、轴肩定位、在轧机中安装其他装置。 （3）辊弯成形轧辊设计理论 轧辊设计过程，断面，产品成形方位和其他在线操作，材料，辊弯成形轧机，

模具设计的其他考虑，定位套和垫片，计算板带宽度，弯曲方法，道次数，辊花图，轧辊设计，人工设计轧辊尺寸，计算机辅助轧辊设计，轧辊标记系统，轧辊方向，安装图。 （4）辊弯成形产品设计 薄壁产品的开发，设计中要考虑的因素，辅助加工，制造不同尺寸的断面，特殊产品的设计，尺寸与公差。 （5）金属板带的辊弯成形特性 成形过程中的变形类型，冗余变形的原因及对产品缺陷的影响，金属板带变形的数学仿真，轧辊轮廓的计算机设计系统。 （6）辊弯成形生产线上辅助加工 辅助加工主要工作原理及功用，矫直，张紧或松弛的生产线：在成形前、中、后的切断，辅助加工的位置，固定冲模和飞冲模，冲孔、冲多孔、切口和斜切，穿孔和局部冲切，翻边、冲百叶孔和切缝，压纹和冲压，弯曲，弯圆，标记，搭扣，旋转冲模，不同板带和零件间的机械连接，胶接，锡焊和铜焊，电阻焊，喷漆，发泡，打包。 （7）特种与未来的辊弯成形技术 轧机特殊设计，新型辊弯成形方法，热辊弯成形所需的设备和工具，计算机控制的辊弯成形线等。 2、教学基本要求 （1）了解辊弯成形工艺特点； （2）了解辊弯型钢产品的类型、特点及应用情况； （3）掌握辊弯成形设备组成、结构与工作原理； （4）掌握板金属成形的基本理论知识； （5）掌握辊弯成形缺陷的分析及解决方法。 四、本课程与其他课程的联系与分工 本课程的先修课程主要有机械制图、理论力学、材料力学、高等数学、机械原理、机械设计、工程材料及成形技术基础、机械制造工艺学等。建议学生通过选修或自学的方式学习弹塑性力学理论等方面的一些基础知识。 五、实践环节教学内容的安排与要求 1、实验教学内容

1700铝箔轧机弯辊液压系统工作原理分析

1700铝箔轧机弯辊液压系统工作原理分析 黄晓华 （中铝公司西北铝加工厂，甘肃定西748111） 【摘要】本文单就弯辊系统的工作及控制原理进行分析，以便于更好的使用及维护好该设备，充分发挥设备的技术性能优势。 【关键词】弯辊力弯辊缸交界力 1700铝箔轧粗中轧机和精轧机是我厂从奥钢联－克莱西姆公司引进的具有当代世界先进水平的轧机。该轧机采用了很多先进的控制技术．本文单就弯辊系统的工作及控制原理进行分析，以便于更好的使用及维护好该设备，充分发挥设备的技术性能优势。 1弯辊力的作用 安装在轧机机架牌坊上的弯辊缸用于通过轧机轴承箱给轧辊施加径向的外力。正弯辊所施加的力使上下工作分离；负弯缸所施加的力使上工作辊和上支承分离、下工作辊和下支承辊分离，负弯力使上下工作辊轴承箱靠拢。加到工作两端的弯辊力起到使工作辊弯曲的作用，从而控制带材的平整度。在该轧机上正弯缸和负弯缸同时加力，实际的轧辊弯曲取决于正弯力和负弯力的净力即净弯辊力，净弯辊力作用在带材板形上弯辊力的改变是均匀的和近似平行的，因而，轧辊液压缸常被用于控制材料误差的均匀性。 弯辊缸的弯辊力取决缸中油压与无杆腔面积的乘积再乘以缸的数量。在该系统中，为了实现净弯力，正负弯缸采用两套独立的液压回路，由一套油泵供油，各自采用单独的电液伺服阀、液压缸及传感器。单独的伺服阀及压力传感器用于各自弯辊缸中压力的闭环、开环的控制及显示。 为了实现净弯力，控制系统必须能单独控制正弯和负弯压力。通过单独的伺服控制，正负弯缸由单独的伺服阀在任何给定的时间供给压力油，通过各自压力传感器控制缸中的油压。该设计的优点是进出正负弯缸的油互不影响，从提高了弯辊控制的高稳定性（特别是零位附近）、高响应、无冲击等高性能。 2弯辊控制原理及目的 在该轧机上，弯辊伺服阀能用开环和闭环两种方式控制：（1）开环。用于直接设置轧辊弯辊伺服阀给弯辊缸一个固定输入输出流量的情况，使正常情况下正弯油缸达到设置点的最大压力，以确保轧机急停时，正负力达到设置的最大值，使急停时上下工作辊快速分离。（2）闭环。系统内部所有弯辊性能将以要求的净弯辊力的形式表达出来。带材上力的分配和对平直度的影响主要是净弯辊力影响的，正负弯力的控制被单独的闭环控制器支持，每一个控制器的设置必须从净弯辊力的效果来计算，从而达到设置的净弯力，每一个控制器将测量弯辊压力，从测量到的弯辊压力计算相关缸的弯辊力。为了得到油缸压力的精确测量值，系统含有在传感器传入信号中加入偏移的程序，以确保油缸排空时压力测量值是零。 弯辊力对轧机上工作轧辊之间的力及对作用在带材上力和工作辊与支承辊之间的力也有影响，控制程序从测量的弯辊力预测这些影响之间的数量，并结合测量到的载荷缸的力确定作用在带材上的力及工作辊和支撑辊之间的临界力，该计算由载荷控制程序负责。在较低的轧制力下，弯辊力是跟轧制力成比例关系，作用在带材上的轧制力主要由负弯缸供给，因而在轧辊上的载荷缸的力和潜在的轧辊交界力的危险性降低。当轧机趋于停止时，交界力可使两辊之间的摩擦力保持一定的值，特别是载荷缸在位置或辊逢控制方式下，从而保证轧辊不擦划伤。实际交界力取决于轧辊载荷缸的力和轧辊弯辊力。 通过增加压上油缸力可以增加交界力，增加净弯辊力也将使轧辊交界力增加。减少净弯辊力，将导致交界力减小。该作用能将交界力维持在确保辊系的安全水平上。下述2种情况可使弯辊控制器处于开环状态。（1）如果交界力降到一个可接受的水平上，防止轧辊弯辊进一步减小。（2）弯辊力的值保证交界力是安全值的上限，弯辊力可达到足够产生轧辊开辊缝时的交界力。很显然，状态1将影响AFC控制带材平直度的能力，状态2参考弯辊预置能潜在引起弯辊力过大变化而导致带材断裂，必须采取措施防止交界力降到一个必须的水平上。状态1将用于防止弯辊推动交界力降低，但在轧制期间将限制平直度控制系统修正平直度误差的能力而导致带材平直度恶化，增加带材断裂的概率，因而，弯辊提供将限制保护交界力，而用轧辊载荷力以厚度控制为代价积极控制保持交界力。交界力的测量在轧辊控制应用程序上计算和监视，当交界力较低或开辊缝时，将应用预置弯辊查询。 预置弯辊限制。预置弯辊的使用是为偶然的开辊缝或交界力太低和实际需要而设计。预置弯辊在下面几种情况下选择：（1）标准模式。标准模式在轧辊辊缝检测的基础上选择，独立的预置弯辊可以在开辊缝和不开辊缝的情况下使用。（2）交界力低。如果测得的交界力在最小设定值下，将选择预置弯辊，这个条件通过轧机载荷控制程序确定。（3）开尾。在轧机上带材能以一个速度开尾，这时必须立即选择预置弯辊。开尾保证带材尾部通过轧辊而不会立即制动。（4）急停。由于急停时减速率过大，设置一个预知弯辊确保辊和工作辊不发生滑动。（5）换辊。在换辊模式下，不用调整弯辊值而设置为最大弯辊即伺服阀开环。预置值仅仅为了确保最小交界力达到。如交界力比使用名义值大，名义值将被取代。 弯辊预置参考值的产生。在程序处理上，弯辊参考设置达到适应正在轧制的产品的辊逢形状。在该轧机上弯辊了结合载荷产生的力，在辊逢横截面上一个及时调整从而保证带材平整度的力。在该设备中，系统支持三个基本的弯辊目标设置：（1）平直度控制初始弯辊值。平直度控制程序包括了基本的数值选择模型，初始弯辊值是基于从相联系的处理模型预测。（2）MSU弯辊值。在这个情况下，初始弯辊值将与产品的轧制表相一致。因轧制表是固定的，未考虑轧制条件，所以MSU弯辊值是不够精确的。（3）缺省的初始弯辊值。基于初始值的模型或MSU缺席。弯辊程序支持它自己的初始值，意味着它留下轧制最后道次的弯辊值。故弯辊参考必须支持设备参考值在轧制期间动态的改变。操作者能修订该参数值，AFC程序将在轧制期间调整基于预测的平整度值误差。由于弯辊参考值跟正在轧制的产品相适应，它作为轧制模式或弯辊的参考值，在卷材尾部将编制弯辊的缺省值。轧制模式不必使用所有轧制条件，程序必须支持以下几个参考值：（1）弯辊集成块的补偿。（2）轧机弹性测量。（3）预置弯辊值。轧制模式净弯辊值是结合初始弯辊值跟操作者对望的修正和AFC弯辊修正计算得来的。 弯辊力对带材上的力的影响：由于弯辊对作用在带材上的力有影响，要保证加到带材上的力的恒定。由于对弯辊参考值可以进行补偿，载荷测量的力仅在弯辊参考改变时变化。因此附加的测量带材力的影响程序提前计算弯辊参考值对带材力的影响。AFC程序自动补偿通过AFC直接修正、调整弯辊缸的值。在这种情况下，弯辊对带材力影响不包括AFC修正对带材力的影响。由于这个原因，在确定弯辊参考对带材力的影响之前，累计的AFC 弯辊修正必须从实际弯辊参考中被减去。 对该设备正负弯辊独立的液压回路，其控制策略安排如下：净弯参考从最小增加到最大时，正弯值增加；净弯参考从最大减到最小时，负弯增加。净弯参考的任何改变将导致正弯和负弯的改变。参考通过“O”的净弯参考，可导出设置点的方法作为分析参考，该算法中包括了在存储器设置维持最小力的规定。 正常情况下，实际弯辊输出将被限制到系统供给压力和各自尺寸有关的最大弯辊力。最大参考是最大正弯力、最小参考是最大负弯力取反。也可以通过程序设计而在正弯和负弯缸中保持最小弯辊力，以保证轴承箱跟弯辊柱塞持续接触，最小力由工程师进

冷轧机工作辊弯辊控制系统模拟

第37卷第1期2014年2月 V ol.37No.1 Feb.2014 辽宁科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Liaoning 冷轧机工作辊弯辊控制系统模拟 赵荣1，廖德勇2，刘宝权3 （1.鞍山技师学院机械系，辽宁鞍山114020；2.鞍钢股份公司大型厂， 辽宁鞍山114009；3.鞍钢集团钢铁研究院辽宁鞍山114009） 摘要：冷轧机弯辊集自动控制技术、液压伺服技术、流体动力学、轧制辊系变形等学科于一体，用传统传递函 数建立的系统数学模型计算结果与实际差距较大。本文基于MATLAB的SIMULINK平台，应用影响函数法精 确地计算了弯辊缸的负载等效刚度，建立了能够详尽描述弯辊系统的数学模型。模拟结果表明，半闭环弯辊系 统的阶跃响应时间为0.115s，与实测阶跃响应吻合。考虑管道影响后，实际弯辊力响应时间为半闭环弯辊系统 的2倍。 关键词：冷轧机工作辊；控制系统模拟；影响函数法；液压管路 中图分类号：TF341.6：TP273文献标识码：A文章编号：1674-1048（2014）01-0010-07 冷轧板形和厚度及其精度是衡量板带质量的重要指标。板形控制的核心是对辊缝形状的控制。液压弯辊控制系统是通过装设在弯辊缸块上的液压缸向工作辊或中间辊辊颈施加液压弯辊力，使轧辊产生附加弯曲，来瞬时改变轧辊的有效凸度，从而改变承载辊缝形状和轧后带钢的延伸沿横向的分布，以补偿由于轧制压力和轧辊温度等工艺因素的变化而产生的辊缝形状的变化［1］。轧辊弯辊是板形控制中最为活跃和有效的因素，是板带轧制生产中最主要的保证成品板形质量的手段之一［2］。实际的弯辊系统多采用半闭环控制系统，用伺服阀出口的压力替代弯辊缸的实际压力，其控制精度较低。实际弯辊力响应时间究竟滞后半闭环控制系统多少，未见类似研究结果。 实际轧制过程中，受轧辊偏心、辊缝润滑剂层厚度变化、轧辊轴承油膜厚度变化、控制系统的干扰、入口厚度的变化、硬度变化、平直度变化等影响必然导致轧制力变化，轧制力波动必然导致出口厚度波动，致使产品出现板形缺陷。根据板形良好条件，弯辊力必须对轧制力的波动进行快速实时补偿，并要求具有较高的响应速度、无超调、无震荡和高稳态精度。由于参数难于获取或模型难于实现，以往进行模拟计算时系统做了简化处理，从而对液压伺服系统模拟结果的真实性产生较大的影响［3］。 采用MATLAB软件的SIMULINK模拟平台对弯辊控制系统进行动态模拟分析，可以方便灵活地更改参数，为提高系统的动静态性能、产品质量提供可行性方案。本文的工作辊弯辊系统模拟考虑管道的影响，建立了能准确描述系统特性的弹性负载力控制系统模型，以实际应用的某冷轧厂4号线1780冷轧机组的工作辊弯辊系统作为模拟对象，并将模拟的结果与实际轧制数据进行比较。 1系统组成 图1所示为操作侧上下工作辊弯辊缸的半闭环控制回路。正负弯辊由安装在伺服阀后液压油路上的换向阀根据一级计算机发出的正负弯指令实现自动切换。伺服阀出口的油压通过压力传感器将油压信号转换为电流信号，电流信号经过隔离放大器转换为±10V电压信号，该反馈电压信号通过A/D转换为数 收稿日期：2013-08-22。 作者简介：赵荣（1964—），女，辽宁鞍山人，副教授。

弯辊技术

弯辊技术 弯辊技术 (roll bending technique) 用机械力弯曲轧辊辊身，以控制带钢凸度(见板凸度)和平直度(见平直度控制)的技术。通常以液压为动力，故也称液压弯辊。液压弯辊自20世纪60年代初期出现以来，发展十分迅速，目前液压弯辊装臵已成为各种板带轧机上必不可少的设备。液压弯辊技术可分为工作辊弯辊和支承辊弯辊两种类型。当工作辊辊身长度L与直径D之比L／D<3.5时，采用工作辊弯曲的方式；当L／D≥3.5时，常采用支承辊弯曲的方式。两种弯辊方式中都有正弯和负弯之分。所谓正弯是指弯辊力使轧辊产生的弯曲方向与轧制力引起的弯曲方向相反，即弯辊时工作辊凸度增大。而负弯是指弯辊力引起轧辊弯曲方向与轧制力引起的弯曲方向相同，即弯辊时工作辊凸度减小。 工作辊正弯这种弯辊方式常将液压缸装在下工作辊轴承座上，液压弯辊力作用在上下轴承座之间，如图1a。液压缸的数目和尺寸取决于所需要的弯辊力的大小和轧辊轴承的强度。一般在每一个轴承座上装有2～4个液压缸。液压缸装在工作辊轴承座内，在更换工作辊时需要拆开高压管路接头，使用很不方便。一种比较新的结构是将上下工作辊的液压缸安装在机架凸台上，这样不必拆卸管接头就可自如地进行换辊操作。 工作辊负弯这种弯辊方式将液压缸安装在支承辊轴承座上，弯辊力作用在工作辊轴承座与支承辊轴承座之间，如图1b。工作辊负弯有3个优点：(1)弯辊力大小对板厚自动控制系统不发生干扰作用；(2)更换工作辊时无需拆卸液压缸的高压供油回路接头；(3)可以避免氧化铁皮、乳化液等侵入液压缸。增加负弯工作辊，可以扩大液压弯辊的调节范围。 支承辊弯曲支承辊弯曲也被广泛地应用于板形调整。支承辊弯曲虽然也有正弯和负弯两种型式，但绝大多数都是正弯(图1c)，负弯应用较少。这种弯辊装臵的弯辊力施加在轴承座外侧的辊端上，将轴承作为支点，对支承辊进行弯曲。它的主要优点就是可以同时调整带钢纵向和横向的厚度差。支承辊弯辊装臵的弯辊力大，辊凸度变化敏感，而且可以在相当广泛的范围内调整轧辊凸度。支承辊弯辊的效果比工作辊弯辊好，因此广泛用在大型的热轧厚板轧机上。在宽带钢热连轧机组和单机架可逆式热轧机上，甚至在带钢冷轧机上也有应用。

辊弯生产中的缺陷分析

辊弯生产中的缺陷分析

摘要：辊弯成形工艺是加工连续截面的一种重要工艺，在世界上得到广泛应用。但是，辊弯生产中同样存在很多问题，多种因素的影响使得辊弯产品存在许多缺陷，例如纵向弯曲和扭曲，边波，袋形波，角部褶皱，边角裂纹和撕裂等，这些缺陷主要是由加工产品的冗余应变引起的，因此就需要对冗余应变的产生原因进行分析，进而找出解决或者改进方法。 关键字：辊弯成型，缺陷分析，冗余应变 辊弯成型是带材在辊式成形机上连续弯曲成具有规定形状和尺寸的截形的塑性变形工艺。在实际的辊弯生产中，金属板带受到不同的变形，包括横向变形和冗余变形。其中横向变形是辊弯成形过程中最重要，必不可少的变形。横向变形将加工材料变形为具有所要求的横截面的产品，它通过一系列具有轮廓的轧辊来逐渐成型。而冗余变形则是在加工过程中产生的多余的，不需要的变形。冗余变形包括：纵向弯曲和回复；纵向伸长和收缩；横向伸长和收缩；金属平面的剪切；金属厚度方向的剪切；以及以上各种变形的结合。 在辊弯生产过程中，纵向应变主要产生在边缘处。这是因为金属板带的横向边缘和临近部分通常沿着流线移动，这些边部流线比中心和中间部分更长。由于这个原因，中心部分通常沿着直线运动，边部通常为竖直上升，同时水平移向横截面中心，边部的垂直上升和水平移动使得边部在纵向伸长，而中心和中间部分在纵向收缩。在辊弯生产过程中产生的纵向应变以及剪切应变无法同时得到优化，只能在两者之间取得一个折中的解决办法。如纵向弯曲和扭曲，边波，袋形波，角部褶皱，边角裂纹和撕裂等缺陷问题主要是由这些冗余变形引起的。冗余变形极大地影响着或者所要求产品横截面所需的横向弯曲，也影响着金属板带中的应力应变，成型后的回弹变形，产品中残余应力的分布等。

弯辊工作辊负弯有3个优点

宝应润发印染机械厂 弯辊工作辊负弯有3个优点 （1）弯辊力大小对板厚自动控制系统不发生干扰作用； （2）更换工作辊时无需拆卸液压缸的高压供油回路接头； （3）可以避免氧化铁皮、乳化液等侵入液压缸。增加负弯工作辊，可以扩大液压 弯辊的调节范围。 支承辊弯曲支承辊弯曲也被广泛地应用于板形调整。支承辊弯曲虽然也有正弯和负 弯两种型式，但绝大多数都是正弯（图1c），负弯应用较少。这种弯辊装置的弯辊力 施加在轴承座外侧的辊端上，将轴承作为支点，对支承辊进行弯曲。它的主要优点就 是可以同时调整带钢纵向和横向的厚度差。支承辊弯辊装置的弯辊力大，辊凸度变化 敏感，而且可以在相当广泛的范围内调整轧辊凸度。支承辊弯辊的效果比工作辊弯辊好，因此广泛用在大型的热轧厚板轧机上。在宽带钢热连轧机组和单机架可逆式热轧 机上，甚至在带钢冷轧机上也有应用。 液压控制弯辊缸同时承担弯辊和平衡双重任务。低压用于平衡，高压用于弯辊控制。高压回路采用电液伺服阀控制。弯辊液压伺服系统的原理如图2所示。弯辊力设定值 由计算机决定，并给出相应的电压信号U0，同时与压力传感器的反馈值U比较，将差值△U送入电液伺服放大器，直至弯辊力与设定值一致 最佳弯辊力轧制带钢之前，根据来料材质、料宽、料厚、坯料原始凸度、压下量、 轧制压力以及轧机原始参数，预先计算出获得良好板形或横向厚度精度所应具有的弯 辊力值，称为最佳弯辊力。最佳弯辊力根据板形预报模型计算，并把弯辊装置设定在 相应的位置上，以保证带钢通过该轧机后能得到良好的板形和较小的板凸度，这就是 带钢轧机上的最佳弯辊力预设定控制。最佳弯辊力的预设定计算很复杂，一般由微型 计算机来执行。由于该系统反应速度快，可以通过对带坯厚度和板凸度进行不间断的 测量所得到的信息，及时地计算出每一瞬间应设定的最佳弯辊力值，并随时对弯辊力 值进行修正，因此，可以用于在线实时控制。

辊弯成型技术国内外研究进展

辊弯成型技术国内外研究进展 摘要：简要介绍冷弯成型技术理论在国内及国外的发展过程，通过分析我国现有国情，阐述冷弯成型技术存在的现状和优势。指出冷弯成型技术现阶段在我国仍然存在的缺陷和问题，并提出相应的解决办法。最后，憧憬我国冷弯成型技术能有美好的前景。 ABSTRACT:Briefly introduce the cold roll forming technology theory in the domestic and foreign development process.Through the analysis of the existing situation, explained the advantages and the present situation of the cold roll forming technology.Pointing out that the cold roll forming technology at this stage in our country still exists defects and problems, and put forward the corresponding solution.Finally, we look forward to China's cold roll forming technology can have a bright future. 关键词：冷弯成型技术历史现状创新 Key Words:Cold Roll forming technology、history、current situation、innovation

BP神经网络在矫直机弯辊控制系统的应用

第３期（总第１７２期） ２０１２年６月机械工程与自动化 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　＆　ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．３ Ｊｕｎ． 文章编号：１６７２－６４１３（２０１２）０３－０１４１－０ ３ＢＰ櫜 神经网络在矫直机弯辊控制系统的应用 杨红光，胡　鹰 （太原科技大学重型机械教育部工程研究中心，山西　太原　０３００２４ ）摘要：中厚板弯辊矫直是一个多变量、强耦合、非线性的过程，因此，建立精确的数学模型非常困难。针对此问题，提出利用ＢＰ神经网络作为辊式矫直机弯辊量控制器的解决方法。利用钢厂的经验样本训练隐层神经元为不同个数、训练函数和学习函数为不同函数的ＢＰ神经网络，从中选择学习速度快、稳定性好的ＢＰ网络作为辊式矫直机弯辊量的控制器。关键词：弯辊量；辊式矫直机；ＢＰ神经网络 中图分类号：ＴＧ３３３．２＋ ３∶ＴＰ１８３ 文献标识码：櫜Ａ ９ ７３计划前期研究专项基金资助项目（２０１１ＣＢ６１２２０４）；国家自然科学基金资助项目（５１１０５２６４）；山西省基础研究项目（２０１１０２１０１９－４）。收稿日期：２０１１－１２－２６；修回日期：２０１１－１２－３ ０作者简介：杨红光（１９８５－） ，男，河南开封人，在读硕士研究生，研究方向为轧钢设备设计及控制。０　引言 中厚板广泛应用在建筑工程、机械制造、造船、桥梁等诸多领域，其生产技术水平标志着冶金工业、机械工业和自动控制的技术水平。目前，造船业、汽车制造、工程机械等行业不仅对中厚板的需求量越来越多， 而且对其质量提出了更高的要求［ １］ 。由于板材在轧制或加速冷却过程中受多种因素的影响，导致轧制出的板材的板形存在很多缺陷，如中浪、边浪和瓢曲等。针对这些板形缺陷，需要配备弯辊结构的矫直机对其进行控制。目前，影响矫直效果的是缺乏先进的控制手段和板形缺陷的测量方法，本文根据操作员的经验，将中边浪及瓢曲缺陷分为重、中、轻，其对应的板形值依次为±３、±２、±１。对板形缺陷的量化和采用先进的控制技术对于改善板形、减小应力、提高板材质量具有十分重要的意义。 １　矫直机弯辊的模型分析 现有模型在建模时为了简化分析进行了假设，比如假设板材的弯曲为纯弯曲，忽略矫直辊与板材的接触点位置对弯曲力矩的影响；假定零弯距点的位置在 相邻辊的中点［２］ 。同时，钢板的矫直是一个相当复杂的反复弹塑性变形过程，涉及到几何、接触、工作辊的热膨胀与磨损等多重非线性问题，所以，采用数学建模 的方法很难反映真实的矫直过程［ ３］ 。神经网络具有非线性特性、学习能力和自适应性，能适应变化的环境， 且成为基本上不依赖于模型的一类控制［４］ 。ＢＰ神经网络是利用非线性可微分函数进行权值训练的多层网 络， 它包含了神经网络理论中最为精华的部分，由于其结构简单、可塑性强，故在函数逼近、模式识别、信息分 类及数据压缩等领域得到了广泛的应用［ ５］ 。ＭＡＴＬＡＢ集成了神经网络工具箱， 其包涵了所有的神经网络的基本常用模型。本文采用ＭＡＴＬＡＢ软件开发ＢＰ神经网络作为矫直弯辊控制系统的控制器。２　ＢＰ神经网络的创建２．１　影响神经网络性能的因素 影响神经网络性能的因素包括神经元的特性、神经网络的拓扑结构和为适应环境而改善性能的学习规则。本文采用前向反馈的ＢＰ神经网络和有导师信号的学习方式。除此之外，为了使神经网络具有最佳的控制效果，需要对神经网络的输入层、隐层、输出层的神经元个数、神经元的传递函数、神经网络的学习方法及其训练函数进行合理设计。２．２　神经网络的设计 ２．２．１　神经网络输入输出层的设计 在矫直过程中影响板材矫直效果的因素很多，本文取温度、厚度、屈服强度、弹性模量和板形值作为神经网络的输入，神经网络的输出为弯辊量。输入、输出层的每个神经元对应一个变量，所以神经网路的输入、输出层神经元的个数分别设定为５个、１个。２．２．２　隐层神经元的设计 隐层神经元数目的选择是一个十分复杂的问题，往往根据多次实验和设计者的经验来确定。隐层神经元的设计与具体的问题和输入、输出单元的数目都有

辊弯成型CAD

摘要：本文介绍了北方工业大学与德国data M 公司近年来合作研究开发的技术成果，给出了辊弯成型CAD/CAM技术的应用实例。应用CAD技术，在非对称料型的设计中根据截面的几何特性确定成型基准及工艺，介绍了咬口封闭料型的设计特点，给出了计算机模拟技术在宽幅压型板设计中的实例。应用CAM技术，解决了异型轧辊的计算机辅助加工，基于计算机数控包络法，用一片砂轮可加工出不同的轮廓曲线。辊弯成型CAD/CAM一体化技术的应用取得了良好的效果。对本技术的发展方向，也提出了见解。 关键词：CAD CAM 辊弯成型 1. 辊弯成型的计算机辅助设计 在过去的十多年中，辊弯成型(又称冷弯型钢)的计算机辅助设计技术得到广泛应用。目前面临的问题是计算机可在多大程度“辅助”设计者完成任务。许多人设计轧辊时应用计算机仅代替人工的几何计算，很大程度上仍依赖设计者的实践经验。 随着计算机技术的飞速发展，用于辊弯成型的CAD 软件应达到更高的水平。首先应向更深的方面发展，计算机能够在更多的方面帮助设计者以得到最优的设计结果。例如，CAD软件应具备如下功能：模拟成形过程，应用人工智能及模糊神经网络技术给出专家水平的指导。

其次CAD技术向更广的领域发展，计算机辅助制造，生产管理，成本核算，质量控制以及CAE和CIMS。由德国data M开发的COPRA是解决辊弯成型设计的集成软件。 以下是由COPRA完成的部分冷弯型钢断面的实例。 1.1 非对称断面 日本拓殖大学的小奈弘教授给出了非对称断面成型道次的估算方法。与对称断面相比，不平衡的扭矩会导致板带的扭曲。断面成型过程中板带的几何变形与其静力学特性紧密相关。作者发现若以截面的一个惯性轴作为展开的基准线，一些非对称断面可得到很好的成型质量。 1.1.1 以惯性主轴作为展开的基准 用于集装箱的部件（图１）是一非对称截面。某公司以最长的直线段作为成型的水平基准，共用12道次成型，并产生明显的扭屈。用COPRA可方便地计算出主惯性轴的角度，以其中一个惯性轴作为成型基准面，只需6道次就获得了比前方法质量更好的断面。 图1 集装箱部件的成型辊花图图2 两侧成形角不同的V型截面图2是天花板吊顶的部件，虽然它的形状简单，但它的成型却不容易，原因在于必须满足板厚0.4mm的情况下每米成型长度上的各向最大挠度不大于0.5mm。成型这一高精度的部件，作者采用的方法是以惯

辊弯成型技术的应用与发展

辊弯成型技术的应用与发展 摘要：本文介绍了近年来合作研究辊弯成型开发的技术成果，给出了辊弯成型CAD/CAM 技术的应用实例。应用CAD技术，在非对称料型的设计中根据截面的几何特性确定成型基准及工艺，介绍了咬口封闭料型的设计特点，给出了计算机模拟技术在宽幅压型板设计中的实例。应用CAM技术，解决了异型轧辊的计算机辅助加工，基于计算机数控包络法，用一片砂轮可加工出不同的轮廓曲线。辊弯成型CAD/CAM一体化技术的应用取得了良好的效果。对本技术的发展方向，也提出了见解。 关键词：CAD CAM 辊弯成型 1. 辊弯成型的计算机辅助设计 在过去的十多年中，辊弯成型(又称冷弯型钢)的计算机辅助设计技术得到广泛应用。目前面临的问题是计算机可在多大程度“辅助”设计者完成任务。许多人设计轧辊时应用计算机仅代替人工的几何计算，很大程度上仍依赖设计者的实践经验。 随着计算机技术的飞速发展，用于辊弯成型的CAD 软件应达到更高的水平。首先应向更深的方面发展，计算机能够在更多的方面帮助设计者以得到最优的设计结果。例如，CAD 软件应具备如下功能：模拟成形过程，应用人工智能及模糊神经网络技术给出专家水平的指导。其次CAD技术向更广的领域发展，计算机辅助制造，生产管理，成本核算，质量控制以及CAE和CIMS。由德国data M开发的COPRA是解决辊弯成型设计的集成软件。 以下是由COPRA完成的部分冷弯型钢断面的实例。 1.1 非对称断面 日本拓殖大学的小奈弘教授给出了非对称断面成型道次的估算方法。与对称断面相比，不平衡的扭矩会导致板带的扭曲。断面成型过程中板带的几何变形与其静力学特性紧密相关。作者发现若以截面的一个惯性轴作为展开的基准线，一些非对称断面可得到很好的成型质量。 1.1.1 以惯性主轴作为展开的基准 用于集装箱的部件（图１）是一非对称截面。某公司以最长的直线段作为成型的水平基