VC辊在宽幅铝箔轧机上的应用

VC辊在宽幅铝箔轧机上的应用 VC辊在宽幅铝箔轧机上的应用 2006年第ll期轻金属?67? ? 轻合金及其加工? VC辊在宽幅铝箔轧机上的应用 卜祥启 (上海神火铝箔有限公司,上海康桥201319) 摘要:介绍了VC辊(VariableCrownRol1)的结构,原理,特点,以及它在宽幅铝箔轧机上应用,对铝箔板形控制的影响 及作用. 关键词:VC辊(可变凸度辊);平直度;弯辊 中圉分类号:TG339文献标识码:A文章编号:1002—1752(2006)11—0067一O3 VCrollapplicatedinwidealuminiumfoilmill BUXiang——qi (ShanghaiShenhuoAluminiumFoilCo.,ltd,Shanghai201319,China) Abstract:ThepaperintroducestheVCmll(vatlableel'ownrol1)structure,principle,feature, andaffectonaluminiumfoilshapecontrolforwidealumini. umfoilrnjU. Keywords:VCroll;flatness;bendroll 近年来市场对铝箔产品的板形精度要求越来越 高,同时随着市场对产品的需求和设备制造水 ,铝箔轧机也不断向宽幅发展,这就使得压 平的提高 延过程中铝箔的板形越来越难控制.由于负辊缝轧 制的原因,轧辊倾斜和液压弯辊对板形的控制作用 已不明显,同时由于工作辊与支承辊辊径比的关系 及轧机辊面较宽,弯辊控制对于轧辊中部的机械凸 度控制基本无效【lJ.这个时候虽然通过轧辊冷却 控制轧辊热凸度可减小前两种控制所剩余的板形局 部偏差,但响应速度慢,控制效果也随厚度减薄而减 弱.为解决这一问,国内外的轧机设计者和生产 厂家开始采用可变凸度辊(VC辊)作为支承辊使 用,用于消除板形抛物线部分偏差,大幅度提高了板 形质量.我公司引进的西门子一VAI四辊不可逆 铝箔轧机上的支承辊就是采用的VC辊.本文将从 我公司的实际情况出发来介绍VC辊的结构,特点, 工作原理及对铝箔板形的控制作用. 1VC辊的结构及原理 VC辊是一种组合式支承辊,由芯轴,轴套和旋 转接头装配而成(见图1),在芯轴和轴套之间的辊 身中心区域有一个流体室,室内充以压力可变的高 收稿日期{2006一O8—2O 压油(.辊颈两端的轴套均收缩,收缩接头用作内 部压力油的外部密封.件并用于轧辊传动装置的自 由滑移转矩传输. 图1VC辊的结构示意图 Fig.1StructuresketchofVCmll 其工作原理是通过液压伺服控制将高压液压站 内的液压油经旋转接头送入膨胀的流体室以胀开轴 套,在辊身全长形成均匀的机械凸度来补偿轧辊在 工作时产生的挠度.由于VC辊直径胀大与腔内的 油压在一定范围内呈线性关系[3J,且可做无级调 整,因此可以参与到闭环板形控制系统中.我公司 VC辊的正常工作压力范围为0,50MPa,当油压在 该范围内增加时,轧辊凸度也相应成比例增加,以得 到合适的数值(见图2). ? 68?卜祥启:VC辊在宽幅铝箔轧机上的应用2006年第ll期 n 0. _0- 越o- 啦O. 0. 0. 距中心馥距离,_ 图2油压变化时VC辊的凸度 Fig.2ThecrownofVCroilsincaseofvariationofoilpressure 2VC辊的特点 由图1可知,当流体室内的液压油压力改变时, 可以改变作为支承辊的VC辊凸度,并由此而改变 铝箔的板形.因此在宽幅铝箔轧机上VC辊有着显 着的特点. (1)改善板形控制,VC辊不仅控制板凸度能力 较大,在与液压弯辊配合使用时,还可以控制较复杂 的板形缺陷;提高轧机生产灵活性(对窄料适应性 好),板形控制精度高,减少断带,提高轧机生产能 力. (2)可在线改变凸度,在铝箔轧制过程中可以 根据实际需求通过改变流体室内油的压力来改变辊 凸度,减少要求的辊身原始凸度量.同时也减少了对 工作辊的磨削频率,增加其使用寿命. (3)改善冷启动,当轧机停机一段时间之后重 新开机投入工作时,一般要对轧辊进行预热,VC辊 可以消除对轧辊预热的需要,冷启动时只许增大流 体室的油压,随着轧辊热凸度的形成逐渐将油压降 低,从而使轧机能顺利地从冷态过渡到稳态轧制,并 在稳态轧制时板材得到好的板形. (4)响应速度快,由于现代轧机的轧制速度非 常快,通常的板形调整手段在发现板形缺陷后的响 应相对滞后比较多,而VC辊可以做出瞬间的反应. 大大减小了滞后时间. (5)降低每卷的头尾废料,提高成品率.通常 轧制时由于加减速阶段造成的料头尾部分厚度超差 或板形不好而成为废品.VC辊的使用使得在加减 速阶段的带材头尾超差部分降至最少,大大提高了 成品率.在加减速阶段对vC辊的控制方式如图3 所示,轧制速度变化引起的轧制力波动和辊凸度变 化,通过VC辊的动态调整得到有效补偿. (6)可以与传统的支承辊组件互换,由于VC 辊的设计外形和尺寸与传统的支承辊是一样的,这 样便于维护并提供操作上的灵活性. 氧l制时I啊,min 50oI璺 4oo.iii 300 2键00 图3加减速阶段VC辊的控制方式 Fig.3ControlofVCmiLsduringspeed—upandspeed—down 3VC压力对铝箔板形的影响 由于生产中VC辊的频繁使用,对VC油压的 控制直接影响到铝箔的板形质量,油压过小将使带 材产生边部波浪,油压过大将使带材产生中间波浪, 只有适中的油压才能获得平直的带材.VC油压与 带材平直度的总体相关性见图4.但是通常生产过 程中往往会出现较复杂的非对称板形缺陷,因此板 形自动控制系统会使VC辊系统和其它的控制手段 中的一种或几种同时参与调整,如液压弯辊,轧辊倾 斜,轧制力,轧辊冷却系统等.当VC辊和液压弯辊 配合使用时就可得到多种不同的辊缝形状,动态辊 缝设定系统的影响范围就是由这两套系统组合得出 的,如图5所示.只在一种原始辊型条件下,弯辊作 用只是在某一线性范围内调节,当VC辊参与作用 时,增大VC压力可使得整个弯辊作用范围向右下 方移动,从而整个控制窗口可适应的范围变得更大. 通过这一特征图可以看出,VC辊系统的参与可对 带材平直度做出相当大的改进,从而能满足用户对 最小平直度公差的要求.我公司的VC辊系统就是 直接参与闭环板形控制系统.并在板形控制过程中 会与其他的控制手段同时使用来控制比较复杂的板 形. 图4VC油压与带材平直度相关性 Fig.4RelationsbetweenoilpressureofVCandflatnessofsheet 2006年第l1期轻金属?69? (==) 斜, . / 图5用VC辊和液压弯辊获得的辊缝轮廓范围 Fig.5RangeofgapgainedwithVCrollandhydraulicbendroll 4VC辊的平直度效应 通常轧制较窄的铝箔时,液压弯辊是平直度控 制中一种非常蘑要的手段,VC辊的平直度效应与 液压弯辊平直度效应非常相似,显示出了相同的抛 物线特性,其优点也只是提高了控制范围(见图6). 但是弯辊和VC辊设定之间的相互作用存在潜在的 问题,西门子一VA1的最佳化函数解决了这一问题 的存在,避免了两个执行机构朝相反的极限漂 移[4】. 妻 距轧机中心线距离,m 图6对窄带的平直度效应 Fig.6Effectontheflatnessofstrip 在轧制较宽幅的铝箔时,工作辊弯辊对于铝箔 中部的板形偏差基本上没有调节效果,弯辊的效应 更多的集中在边部和肋部,过度使用弯辊容易导致 铝箔的四分之一波浪(quarterbuckle).在这方面 VC辊效应则与之存在一个明显的差异(见图7), VC辊可在辊身全长形成均匀的机械凸度,对于铝 箔中部的板形偏差有很好的控制能力.VC辊即使 在铝箔负辊缝轧制状态下对板形的控制仍有效.因 此,VC辊就作为另一个自由度来实现对铝箔平直 度的控制,通过调整VC压力来补偿轧制负载和热 效率. 距轧机中心线距离,皿 图7对宽带的平直度效应 Fig.7EffectOiltheflatnessofwidesheet 5结语 VC辊适于宽幅铝箔轧机上铝箔板形控制,本 文从其结构,原理,特点及平直度效应等方面作了分 析,显示了VC辊在宽幅铝箔轧机上的优越性能. 采用VC辊的宽幅铝箔轧机板形控制精度高,加减 速性能好,断带减少,轧机的生产能力提高. 参考文献: [1]饶旭跃.从板形控制谈铝箔及铝带冷轧机的选型[J].有色金属加 工,2002,31(6):4l一43. (2)白振华.连家刨.vc轧机板形控制关键技术的开发与研究【】).中 国机械工程,2003.14(15):1287~1289, [3]高作文,王治国.现代铝板带轧机板形控制新技术[J].轻合金加 工技术.2004,32(15):30--35. [4]西门子一VAI四辊不可逆铝箔轧机规格书[z].洛阳有色金属加 工设计研究院科技信息中心译,2004. (责任编辑武红林) 始始露始始毋始始始 mn仉仉nn仉n仉电电 自.砰H.趔糕 n仉nn仉m吨吨