十八辊冷轧机侧支撑装置调节机构及控制方法与流程

本发明涉及冷轧带钢技术领域，更具体地说，涉及一种十八辊冷轧机侧支撑装置调节机构及控制方法。

背景技术：

十八辊冷轧机的辊系由上下支撑辊2、上下中间辊3、上下工作辊4以及侧支撑装置组成，如图1所示，侧支撑装置共有4组，分别位于上下工作辊4的入口侧和出口侧，每个侧支撑装置包括一个侧支撑辊5、两个背衬轴承辊6和一个侧支撑框架7，其中侧支撑辊5和背衬轴承辊6安装在侧支撑框架7中。在轧制过程中通过塔形布置的背衬轴承辊6和侧支撑辊5来支撑工作辊4，达到增加工作辊4水平方向的刚度，减小工作辊4水平挠度的目的。

专利de3324562c2公开了一种十八辊冷轧机，其侧支撑装置安装在中间辊轴承座或支撑辊轴承座上，入口侧和出口侧布置侧支撑梁和螺旋千斤顶或液压缸，通过螺旋千斤顶或液压缸推动侧支撑梁，进而推动侧支撑装置绕着中间辊轴承座或支撑辊轴承座上的铰接点转动，使两侧侧支撑辊与工作辊接触。该方案中当驱动螺旋千斤顶或液压缸使侧支撑梁退出后，侧支撑装置仍悬挂于中间辊轴承座上，换辊操作时间较长。

专利cn103341493b公开了一种十八辊轧机工作辊侧支撑的油缸斜铁调整装置。其侧支撑装置布置方式与专利de3324562c2相同(安装在中间辊轴承座上)，不同的是在一侧布置斜铁装置，另一侧布置顶紧油缸，通过电机驱动涡轮蜗杆推动斜铁装置，进而推动该侧的侧支撑装置绕着中间辊轴承座上的铰接点转动，使该侧的侧支撑辊与工作辊接触，在另一侧通过顶紧油缸推动该侧的侧支撑装置绕着中间辊轴承座上的铰接点转动，使该侧的侧支撑辊与工作辊接触。显然该方案中斜铁装置位于入口侧，顶紧油缸位于出口侧。由于带钢和中间辊对工作辊作用力的合力是朝向入口侧的，若反向轧制，则该作用力将由顶紧油缸承受，而牢固的斜铁装置将不承受力，容易发生工作辊朝入口侧晃动。因此该方案只能用于单向轧制，不能应用于可逆轧制。

专利cn203370820u公开了一种十八辊轧机工作辊侧支撑的斜铁调整装置。其侧支撑装置布置方式与专利de3324562c2及cn103341493b相同(安装在中间辊轴承座上)，不同的是入口侧和出口侧都布置斜铁装置。由于入口侧和出口侧都是利用斜铁装置牢牢夹紧，两侧刚性都很强，当轧制过程中辊系受热膨胀后容易将侧支撑装置顶坏。另外当轧制过程中工作辊与侧支撑辊之间产生间隙时，涡轮蜗杆响应太慢，不能很快消除间隙，影响生产。

专利cn102781599b公开了一种轧钢机架，其侧支撑装置安装在中间辊弯辊块上，入口侧和出口侧都布置推进机构，通过推进机构推动侧支撑装置绕着中间辊弯辊块上的铰接点转动，实现两侧侧支撑辊与工作辊接触。当推进机构退出后，再由液压千斤顶拉动侧支撑装置摆动退出。该方案中侧支撑装置的摆臂较长，使机架内设备拥挤，不利于中间辊换辊和机架内设备维护。

专利us7104101b1公开了一种十八辊轧机，其侧支撑装置安装在相对轧制线倾斜布置的液压缸活塞杆上，该液压缸安装在机架上，通过液压缸驱动侧支撑装置沿着机架上的导轨移动，实现侧支撑装置的前进与退出。该方案中带钢和中间辊对工作辊作用力的合力完全由侧支撑装置的调节液压缸及导向机构承受，因此对液压缸要求很高，且导向机构易损坏。另外，整个侧支撑装置调节机构的设备重量很大，增加了设备投资成本。

由此可见，不同类型的十八辊冷轧机的辊系结构都是相同的，区别在于侧支撑装置的布置方式及调节机构的结构形式不同。而上述5种侧支撑装置的调节机构都有其固有缺点。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，提供一种刚柔兼顾的十八辊冷轧机侧支撑装置调节机构及控制方法，该调节机构结构合理，维护方便，操控简单，设备成本低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种十八辊冷轧机侧支撑装置调节机构，包括机架牌坊、侧支撑辊、背衬轴承辊及侧支撑框架，其中侧支撑辊和背衬轴承辊安装在侧支撑框架中，在机架牌坊入口侧和出口侧设置有防缠导板，所述防缠导板沿轧制线对称布置。在所述防缠导板的前端安装两个侧支撑框架，分别与上工作辊、下工作辊相适配。在传动侧及操作侧的机架牌坊上设置有水平方向的导轨和竖直方向的斜楔装置。防缠导板由导轨支撑，通过斜楔装置推动防缠导板沿导轨滑动，从而带动侧支撑框架连同侧支撑辊移向工作辊。

优选地，所述斜楔装置包括一个固定斜楔板、两个可动斜楔板和两个第一液压缸。固定斜楔板安装在机架牌坊上。两个可动斜楔板的竖直面分别与固定斜楔板的侧面及侧支撑装置的后端面相配合，两个可动斜楔板的斜面相配合。可动斜楔板外侧与第一液压缸的活塞杆连接。所述第一液压缸驱动可动斜楔板沿着配合面相向滑动。

优选地，在传动侧机架牌坊和操作侧机架牌坊之间设置有横梁，在下防缠导板的侧面开有孔槽，所述横梁穿过所述孔槽与机架牌坊连接。所述横梁上安装有第二液压缸，所述第二液压缸的活塞杆与防缠导板连接，第二液压缸驱动防缠导板沿导轨滑动，从而带动侧支撑装置移向或离开工作辊。

优选地，所述第一液压缸上设置有线性位移传感器，所述第二液压缸上设置有油压传感器和油压控制阀。

优选地，所述固定斜楔板的侧面上设置有压力传感器。

本发明还提供了一种十八辊冷轧机侧支撑装置调节机构的控制方法，包括以下步骤：

步骤一、在轧制开始前，启动入口侧的第一液压缸，推动入口侧的可动斜楔板沿竖直方向移动，进而推动入口侧的防缠导板沿着导轨前滑，带动入口侧支撑装置移向工作辊，在移动过程中入口侧第二液压缸处于泄压随动状态，入口侧支撑辊将与工作辊接触。通过线性位移传感器测量侧支撑装置的移动距离，将工作辊推动到预设定的位置。

步骤二、启动出口侧的第一液压缸，推动出口侧的可动斜楔板沿竖直方向移动，进而推动出口侧的防缠导板沿着导轨前滑，带动出口侧支撑装置移向工作辊。通过线性位移传感器测量侧支撑装置的移动距离，当出口侧支撑辊接近工作辊时第一液压缸停止移动。在移动过程中出口侧第二液压缸处于泄压随动状态。

步骤三、启动出口侧的第二液压缸，推动出口侧支撑装置继续移向工作辊，直到出口侧支撑辊与工作辊接触。将出口侧的第二液压缸切换为压力控制模式，以预设定的压力将出口侧支撑辊压靠在工作辊辊面上。

步骤四、启动轧机开始轧制。当稳定轧制后可启动出口侧第二液压缸，将出口侧支撑辊拉离工作辊辊面。

步骤五、轧制结束，工作辊停止转动后，首先启动第一液压缸，拉动入口及出口侧可动斜楔板，使其沿竖直方向移动到预设定位置，然后启动第二液压缸，拉动入口及出口侧的防缠导板沿着导轨后退，直到防缠导板后端面与可动斜楔板竖直面接触。待两侧侧支撑装置退出后即可进行换辊操作。

上述为正向轧制时的步骤，正向轧制时机架牌坊入口侧的斜楔装置起定位作用，出口侧的第二液压缸起预紧作用。当反向轧制时，侧支撑装置调节机构的控制方法与正向轧制时相同，只是入口侧和出口侧动作互换，此时机架牌坊出口侧斜楔装置起定位作用，入口侧的第二液压缸起预紧作用。

优选地，所述将工作辊推动到的预设定的位置设置为工作辊水平力为150kn～400kn时工作辊的位置。

优选地，所述出口侧支撑辊接近工作辊时的距离设置为出口侧支撑辊辊面与工作辊辊面的水平距离为1～3mm。

优选地，所述出口侧第二液压缸切换为压力控制模式时预设定的压力为20kn～50kn。

优选地，所述轧制结束后可动斜楔板沿竖直方向移动的预设定位置设置为第一液压缸活塞杆处于后退极限位时的位置。

实施本发明的十八辊冷轧机侧支撑装置调节机构，具有以下有益效果：

(1)将侧支撑装置安装在防缠导板上而不是悬挂于中间辊轴承座或支撑辊轴承座或中间辊弯辊块上，便于换辊操作，同时可省去侧支撑梁结构，优化机架内的空间。

(2)由于防缠导板设计为整体式，沿轧制线对称布置，这样上下工作辊分别对上下侧支撑辊的倾翻力在防缠导板上相互抵消，使得防缠导板上只承受水平力，因此优化了整个侧支撑装置调节结构的受力状态，避免侧支撑装置及调节机构在竖直方向的破坏。

(3)在入口侧采用斜楔装置顶住入口侧支撑装置，与采用液压缸直接顶住相比，刚性更强，并且当推动入口侧支撑装置移动到位后斜楔装置具有自锁功能。在出口侧采用液压缸顶住出口侧支撑装置，以预设定压力将出口侧支撑辊压紧到工作辊上，可防止轧制开始时工作辊晃动，保证轧制顺利进行。

(4)本发明提供的侧支撑装置调节机构能够非常方便地应用于六辊冷轧机改造中，在机架窗口内辊系结构和弯辊块改动很小的情况下将其改造为十八辊冷轧机，从而将轧制产品拓展到不锈钢和超高强钢等高附加值品种，低成本实现产品结构调整和升级。

(5)本发明提供的十八辊冷轧机侧支撑装置调节机构结构合理，维护方便，操作快捷，控制简单。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为十八辊冷轧机的辊系布置图；

图2为本实施例的十八辊冷轧机侧支撑装置调节机构的结构示意图；

图3为本实施例的十八辊冷轧机侧支撑装置调节机构的俯视图；

图4为本实施例利用入口侧斜楔装置将工作辊推动到预设定位置的示意图；

图5为本实施例利用出口侧斜楔装置将出口侧支撑辊推动到接近工作辊的示意图；

图6为本实施例出口侧支撑辊接近工作辊时水平距离的示意图；

图7为本实施例侧支撑装置处于退出状态的示意图；

其中，1-机架牌坊；2-支撑辊；3-中间辊；4-工作辊；5-侧支撑辊；6-背衬轴承辊；7-侧支撑框架；8-防缠导板；9-导轨；10-固定斜楔板；11-可动斜楔板；12-第一液压缸；13-横梁；14-孔槽；15-第二液压缸。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图2所示，一种十八辊冷轧机侧支撑装置调节机构，包括机架牌坊1、侧支撑辊5、背衬轴承辊6及侧支撑框架7，其中侧支撑辊5和背衬轴承辊6安装在侧支撑框7架中，其特征为，在机架牌坊1入口侧和出口侧设置有防缠导板8，防缠导板8沿轧制线对称布置。在防缠导板8的前端安装两个侧支撑框架7，分别与上、下工作辊4相适配。在传动侧及操作侧的机架牌坊1上设置有水平方向的导轨9和竖直方向的斜楔装置。防缠导板8由导轨9支撑，通过斜楔装置推动防缠导板8沿导轨9滑动，从而带动侧支撑框架7连同侧支撑辊5移向工作辊4。

斜楔装置包括一个固定斜楔板10、两个可动斜楔板11和两个第一液压缸12。固定斜楔板10安装在机架牌坊1上。两个可动斜楔板11的竖直面分别与固定斜楔板10的侧面及侧支撑框架7的后端面相配合，两个可动斜楔板11的斜面相配合。可动斜楔板11外侧与第一液压缸12的活塞杆连接。第一液压缸12驱动可动斜楔板11沿着配合面相向滑动。本实施中斜楔装置共有4套，分别位于传动侧及操作侧机架牌坊1的入口侧和出口侧，斜楔装置在轧制线上下对称布置。

如图3所示，在传动侧和操作侧的机架牌坊1之间设置有横梁13，在防缠导板8的侧面开有孔槽14，横梁13穿过孔槽14与传动侧及操作侧的机架牌坊1连接。横梁13上安装有第二液压缸15，第二液压缸15的活塞杆与防缠导板8连接，第二液压缸15驱动防缠导板8沿导轨9滑动，从而带动侧支撑框架7移向或离开工作辊4。

轧制过程中带钢和中间辊3对工作辊4作用力的合力是朝向入口侧的，当工作辊4与侧支撑辊5接触时，工作辊4将对入口侧支撑辊5施加压力，而与出口侧支撑辊5之间没有作用力。因此利用入口侧的斜楔装置将入口侧支撑辊5紧紧压靠在工作辊4上，阻止工作辊4朝入口侧挠曲和晃动，此时工作辊4施加的水平力由入口侧的斜楔装置承受。此处设置第二液压缸15是为了消除轧制开始时侧支撑辊5与工作辊4之间的间隙，提高整个侧支撑系统的柔性和响应。当调节入口侧的斜楔装置使入口侧支撑辊5与工作辊4接触后，第二液压缸15再将出口侧支撑辊5以预定压力压靠在工作辊4上，可消除轧制时两个侧支撑辊5尤其是入口侧支撑辊5与工作辊4的间隙。若不采用第二液压缸15，而是在入口侧和出口侧都利用斜楔装置将工作辊4夹紧，则轧制时侧支撑辊5和工作辊4之间容易出现间隙，并且间隙出现后被消除的时间间隔较长，系统的响应性较差，不利于稳定轧制。另外，第二液压缸15也用于拉动防缠导板8，带动侧支撑装置退离工作辊4。

第一液压缸12上设置有线性位移传感器，用于测量可动斜楔板11的移动距离，从而将侧支撑辊5移动到指定的位置处。第二液压缸15上设置有油压传感器和油压控制阀，用于调节和控制出口侧支撑辊5与工作辊4间的压力。

固定斜楔板10的侧面上设置有压力传感器，用于测量工作辊4上的水平力。

本实施例还提供了一种十八辊冷轧机侧支撑装置调节机构的控制方法，具体包括以下步骤：

步骤一、在轧制开始前，启动入口侧的第一液压缸12，推动入口侧的可动斜楔板11沿竖直方向移动，进而推动入口侧的防缠导板8沿着导轨9前滑，带动入口侧支撑装置移向工作辊4，在移动过程中入口侧第二液压缸15处于泄压随动状态，入口侧支撑辊5将与工作辊4接触。通过线性位移传感器测量侧支撑装置的移动距离，将工作辊4推动到预设定的位置，如图4所示。

所述将工作辊4推动到的预设定的位置设置为工作辊4水平力为200kn时工作辊4的位置。对辊系进行受力分析可知，通过工作辊4水平移动，可以改变带钢和中间辊5对工作辊4作用力的合力，将该合力的水平方向分力设定在200kn，既可以保证工作辊4上的水平力方向不会因工艺条件变化(如轧制力波动，张力波动等)而发生反向，使其始终朝向入口侧的斜楔装置，保证轧制的稳定，也可以使工作辊4水平力不会过大，从而提高背衬轴承辊6的寿命。

步骤二、启动出口侧的第一液压缸12，推动出口侧的可动斜楔板11沿竖直方向移动，进而推动出口侧的防缠导板8沿着导轨9前滑，带动出口侧支撑装置移向工作辊4。通过线性位移传感器测量侧支撑装置的移动距离，当出口侧支撑辊5接近工作辊4时第一液压缸12停止移动，如图5所示。在移动过程中出口侧第二液压缸15处于泄压随动状态。所述出口侧支撑辊5接近工作辊4时的距离设置为出口侧支撑辊5辊面与工作辊4辊面的水平距离为2mm，如图6所示。

步骤三、启动出口侧的第二液压缸15，推动出口侧支撑装置继续移向工作辊4，直到出口侧支撑辊5与工作辊4接触。将出口侧的第二液压缸15切换为压力控制模式，以预设定的压力将出口侧支撑辊5压靠在工作辊4辊面上。所述出口侧第二液压缸切换为压力控制模式时预设定的压力为30kn。

步骤四、启动轧机开始轧制。当稳定轧制后可启动出口侧第二液压缸15，将出口侧支撑辊5拉离工作辊4辊面。

步骤五、轧制结束，工作辊4停止转动后，首先启动第一液压缸12，拉动入口及出口侧可动斜楔板11，使其沿竖直方向移动到预设定位置，然后启动第二液压缸15，拉动入口及出口侧的防缠导板8沿着导轨9后退，直到防缠导板8后端面与可动斜楔板11竖直面接触。待两侧侧支撑装置退出后即可进行换辊操作。所述可动斜楔板11沿竖直方向移动的预设定位置设置为第一液压缸12活塞杆处于后退极限位时的位置，如图7所示。

上述为正向轧制时步骤，正向轧制时机架牌坊1入口侧的斜楔装置起定位作用，出口侧的第二液压缸15起预紧作用。当反向轧制时，侧支撑装置调节机构的控制方法与正向轧制时相同，只是入口侧和出口侧动作互换，此时机架牌坊1出口侧斜楔装置起定位作用，入口侧的第二液压缸15起预紧作用。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。