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冷轧机论文中英文资料外文翻译文献
连续纵列式冷轧机的平直度模型和控制
在
1994
年的下半年，
Sidma
r
一号纵列式冷轧机被改造为完全连续的五
架轧机，
并且配备了一条酸洗线。
其轧机设备的组成包括：
机架上的液压压
下机构；第一架带有能轴向移动的中间辊的六辊轧机；所有机架的支撑辊
；
最后一个机架上的轴向移动的工作辊。
这个新的冷轧技术和这
条新的酸洗线
允许酸洗过程、轧机出口尺寸和钢带平直度的闭式控制。
< br>
它含有两条平直度测量系统：
一是在轧机出口处，
另一个是在机架间的
缝隙。
平直度是通过传
统的第一架和最后一架之间的闭环反馈方法，
用平直
度在线模型
在支撑辊和轴向移动设定的点来控制。在线模型用来描述
6
、<
/p>
4
辊轧机轴向移动的平直度元素的线性、抛物线和四次方程。
除了平直度反馈控制和在线模型设定以外，
一种独特的反馈系统通过确
认新来的钢带的外形的种类，用机架间的平直度测量来提高
轧机出口平直
度。
新系统的所有客观性能都达到了提高所提供的
产品范围的平直度质量的
要求。
平直度要求
Sidmar
轧机轧制宽
650~1880mm
，
厚
0.3~3.5
mm
和
材料强度从低碳钢到
HSLA
和中碳钢范围的材料。从冷轧机出
来的好的平直度的轧件能提高生产
量和生产率，很容易满足客户最后的要求。
典型地，平直度从原料改变到±15
个单位需要
经过入口到出口线，但
根据残留错误的波长和型式的不同，轧件的不平度水平仍大大的改
变。
Sidmar
轧机的改造之后，
在
稳定运行的情况下，
从原料到±8
个单位是带卷
平直度的标准性能，好于从原料到±11
个单位，差于从原料到±5
个单位。
在新轧制线上，
轧制完成的带卷被剪短的时候，
它和新来的热轧带卷之
间有一两个焊缝。
在这点上，
它对平直度的干扰是尤为重要的，
而且对单
一
反馈系统的反馈造成很大的困难。
不同尺寸轧机的在线平直度要求
物理
模型的采用使得大多数机械结构的复杂的平直度模型能以一套基
本的模型被建立。
这个基本模型把物理原理转化为数学上的并作为模块代码的程序。<
/p>
模块
代码被更改设定为模拟特殊机械排列到要求描述的形式的软件
。举个例子，
如相同的模型能被设定为一个图形的近似二次方程或线性描述、
二次方程和
四次方程，或者设定为更详细的遍布钢带的
50
个单位。
Sidmar
轧机的
在线
装置模型需要线性的、二次的和四次的方程。
外形模型包括下列模块：
·轧辊的挠度
·轧辊间接触应力
·轧辊面压痕
·抗拉强度
·钢带压力
新设计本身会有许多缺陷
和未能预料的问题发生，
只有当这些缺陷和问
题被解决之后，<
/p>
才能体现出新产品的优越性。
因此，
一个
性能优越的产品诞
生的同时，
也伴随着较高的风险。
应该强调的是，
如果设计本身不要求采用
全新的方
法，就没有必要仅仅为了变革的目的而采用新方法。
在设计的
初始阶段，
应该允许设计人员充分发挥创造性，
不受各种约束。
即使产生了许多不切实际的想法，
也会在设计的早期，
即绘制图纸之前被改
正掉。只有这样，才不致于堵塞创新的思路。通常，
要提出几套设计方案，
然后加以比较。
很有可能在最后选定的方
案中，
采用了某些未被接受的方案
中的一些想法。
心理学家经常谈论如何使人们适应他们所操作的机器。
< br>设计人员的基本
职责是努力使机器来适应人们。
这并不是
一项容易的工作，
因为实际上并不
存在着一个对所有人来说都是
最优的操作范围和操作过程。
另一个重要问题，设计工程师必
须能够同其他有关人员进行交流和磋
商。
在开始阶段，
< br>设计人员必须就初步设计同管理人员进行交流和磋商，
并
得到批准。
这一般是通过口头讨论，
草图和文字材料进行的。<
/p>
为了进行有效
的交流
，需要解决下列问题：
（
1
）
所设计的这个产品是否真正为人们所需要？
（
2
）
此产品与其他公司的现有同类产品相比有无竞争能力？
（
3
）
生产这种产品是否经济？
（
4
）
产品的维修是否方便？
（
5
）
产品有无销路？是否可以盈利？
只有时间能对上述问题给出正确答案。但是，
产品的设计、制造和销
售只能在对上述问题的初步肯定答案的基础上进行。
设计工程师还应该通过
零件图和装配图，与制造部门一起对最终设计
方案进行磋商。
通常
，在制造过程中会出现某个问题。可能会要求对某个零件尺寸或
公差作一些更
改，
使零件的生产变得容易。
但是，
工
程上的更改必须要经过
设计人员批准，
以保证不会损伤产品的功
能。
有时，
在产品的装配时或者装
箱外
运前的试验中才发现设计中的某种缺陷。
这些事例恰好说明了设计是一
< br>个动态过程。
总是存在着更好的方法来完成设计工作，
设
计人员应该不断努
力，寻找这些更好的方法。
近些年来，
工程材料的选择已经显得重要。
此外，
选择过程应该是一个
对材料的连续不断的重新评价过程。
新材料不断出现，
而一些原有的材料的
能够获得的
数量可能会减少。
环境污染、
材料的回收利用、
工人的健康及安
全等方面经常会对材料选择附加新的限制条件。为了减轻重量或
者节约能
源，
可能会要求使用不同的材料。
来自国内和国际竞争、
对产品维修保养方
便性要求的提高和
顾客的反馈等方面的压力，
都会促使人们对材料进行重新
评价。
由于材料选用不当造成的产品责任诉讼，
已经产生了深刻的影响
。
此
外，材料与材料加工之间的相互依赖关系已经被人们认识得
更清楚。因此，
为了能在合理的成本和确保质量的前提下获得满意的结果，
设计工程师的制
造工程师都必须认真仔细地选择、确定和使用材料。
制造任何产品的第一步工作都是设计。
设计通
常可以分为几个明确的阶
段：
（
a
）初步设计；
（
b
）功能设计；
（
c
）生产设计。在初步
设计阶段，设计
者着重考虑产品应该具有的功能。
通常要设想和考虑几个方案，
然后决定这
种思想是否可行；
如果可行，
则应该对其中一个或几个方案作进一步的改进。
在此阶段，
< br>关于材料选择唯一要考虑的问题是：
是否有性能符合要求的材料
< br>可供选择；
如果没有的话，
是否有较大的把握在成本和时
间都允许的限度内
研制出一种新材料。
在功能设计和工程设计阶段，
要做出一个切实可行的设计。
在
这个阶段
要绘制出相当完整的图纸，
选择并确定各种零件的材料
。
通常要制造出样机
或者实物模型，并对其进行试验，评价产品
的功能、可靠性、外观和维修保
养性等。
虽然这种试验可能会表
明，
在产品进入到生产阶段之前，
应该更换
某些材料，
但是，
绝对不能将这一点作为不认真选择材料的
借口。
应该结合
产品的功能，
认真仔细
地考虑产品的外观、
成本和可靠性。
一个很有成就的
公司在制造所有的样机时，所选用的材料应该和其生产中使用的材料相同，
并尽可能使用同样的制造技术。
这样对公司是很有好处的。
功能
完备的样机
如果不能根据预期的销售量经济地制造出来，
或者是
样机与正式生产的装置
在质量和可靠性方面有很大不同，
则这种
样机就没有多大的价值。
设计工程
师最好能在这一阶段完全完成
材料的分析、
选择和确定工作，
而不是将其留
< br>到生产设计阶段去做。
因为，
在生产设计阶段材料的更换
是由其他人进行的，
这些人对产品的所有功能的了解不如设计工程师。
< br>
在生产设计阶段中，与材料有关的主要问题是应该把材料完全确定下
来，
使它们与现有的设备相适应，
能够利用现有
设备经济地进行加工，
而且
材料的数量能够比较容易保证供应。
在制造过程中，不可避免地会出现对使用中的材料做一些更改
的情况。
经验表明，可采用某些便宜材料作为替代品。然而，在大多数情况下，在进
行生产以后改换材料要比在开始生产前改换材料所花费的代价要高。
在设计
阶段做好材料选择工作，
可以避免多数这样的情况。
在生产制造开始后出现
了可供使用的新材料是更换材料的最常见的原
因。
当然，
这些新材料可能降
低成本、
改进产品的性能。但是，必须对新材料进行认真的评价，以确保其
所有性能都满足要求。
应当记住，
新材料的性能和可靠性很少像现有材料那
样为人们所了解。
大部分的产品失效和产品责任事故案件是由于在选用新材
料作为
替代材料之前，没有真正了解它们的长期使用性能而引起的。
产品的责任诉讼迫使设计人员和公司在选择材料时，采用最好的程序。
在材料过程中，<
/p>
五个最常见的问题为：
（
a
）
不了解或者不会使用关于材料应
用方面的最新最好
的信息资料；
(b)
未能预见和考虑擦黑年品可能的合理用
途
（如有可能，
设计人员还应进一步预测和
考虑由于产品使用方法不当造成
的后果。
在近年来的许多产品责
任诉讼案件中，
由于错误地使用产品而受到
伤害的原告控告生产
厂家，
并且赢得判决）
；
(c)
所使用的材料的数据不全或
是有些数据不确定，尤其是当其长期性能数
据是如此的时候；
(d)
质量控制
方法
不适当和未经验证；
(e)
由一些完全不称职的人员选择材料。
通过对上述五个问题的分析，
可以得
出这些问题是没有充分理由存在的
结论。
对这些问题的研究分析
可以为避免这些问题的出现指明方向。
尽管采
用最好的材料选择
方法也不能避免发生产品责任诉讼，
设计人员和工业界按
照适当
的程序进行材料选择，可以大大减少诉讼的数量。
从以上的讨
论可以看出，
选择材料的人们应该对材料的性质，
特点和加
工方法有一个全面而基本的了解。
轧辊的
挠度——轧辊强度计算用的是典型梁弯曲理论。
轧辊可认为是一
个带有分布载荷的梁，
假定轧辊轴承中心为支点和挠度主要是由弯曲力矩和
剪切力引起的。
因为轧辊直径和辊身长度的比值是非常大的，
所以剪切力引
起的挠度也算在内。
< br>用短的锥形轧辊时，
轴向移动时可以减少支撑工作辊的接触长度。
这样，
横跨钢带宽度的工作辊的挠度可以减小。
用这种
方法，
轧辊不对称的轴向移
动能明显地减小钢带宽度方向的平直
度的灵敏度。
轧辊轴向移动的结果可以
通过遍布轧辊支撑面的分
布载荷的变化来模拟。
轧辊间接触应力——两辊之间的支撑压
力导致接触点周围产生局部缺
陷，
沿着水平轴线产生分布的载荷
。
通过“赫兹压力作用”根据两轧辊之间
的接触面挠度的不同来
模拟这个分布载荷。
轧辊面压痕——轧辊间隙的外形受工作辊
和钢带接触面间的弹性压痕
的不同而影响很大。
轧辊压痕模型是
以小区域上的单位压力引起的轧辊的挠
度为影响因素。总体矫直取决于轧辊和钢带接触面
上的小区域的综合影响。
抗拉强度——平直度、
抗拉强度和钢
带压力的相互影响导致从轮廓顶部
到机架间产生了一个很大的负反馈。
< br>由于钢带拉伸引起的载荷的改变可以通
过从轧辊压缩到拉伸的灵敏度而得到。
钢带压力——由于带钢表面缺陷而引起从工作辊到钢带表面横向的
载
荷分布。综合轧制压力
/
弧长模型提
供精确的轧制力预报。对平直度模型来
说，被使用的一个简化的形式是建立在轧制力模型
灵敏度的基础上的。
对
Sidmar
设备来说，对新来的带钢头部的影响是根据每一个带卷头部
在热
轧过程中的测量记录来计算的，
虽然不太重要，
但增加的精确测
量在提
高头部平直度模型精确度方面起了重要作用。
钢带外形——在两辊咬合的地方，
带钢的的外形取决于缝隙的形状。
而
外形取决于轧辊挠度、
轧辊表面形状和缺
口，
通过他们各自的几何模型来描
述。
平直度——每个机架间材料的平直度很大程度上依赖于轧制过程中拉
伸程度的不同。对冷轧来说，接下来的流程带钢被限制在一个局部的区域，
除了这个
小区域外，
带钢的偏差可以假定为纵向的。
出口平直度决定于带
钢
头部变化和新来的带钢平直度的综合影响。
亚结构——为减少构造特殊轧制模型，
一些标准组件的子系统模型分别
被构造。
对图
2
中的轧
辊来说，
一个简单的组件就可以定义作用力影响下的
工作辊的挠
度。
用这个方法，
通过轧辊轴向移动和支撑辊的接触长度的共同
影响来计算几何灵敏度。这个构件的几何灵敏度数学表达式如下：
?
/
2
?
y
(
x
)
?
?
/
2
?
?
?
< br>(
x
,
z
)
dz
?
k
(
x
)
J
?<
/p>
kg
(
x
)
?
G
（
1
）
另一个组件是用来定义工作辊和带钢接触面间的作用力的，
它是工作
辊
挠度、进入带钢的外形和拉伸的函数。
?
/
2
?
/
2
p
(
x<
/p>
)
?
?
/
2
?
?
kp
(
x
,
z
)
?
y
(
< br>z
)
dz
?
?
/
2
kc
(
x
,
z
)
?
hin
(
z
)
dz
?
<
/p>
?
?
?
/
2
?
/
2
?
/
2
?
?
ki
(
x
,
z
)
?
Fin
(
z
)
dz
?
?
/
2
ko
(
x
,
z
)
?
out
(
z
)
dz
?
?
（
2
）
这两个组件后来被合成用于轧辊和钢带的复杂模型。
六辊和四辊轧机结构——用几何形状和组件的知识，
机架的大部分组件<
/p>
模型能够被构造，
举个例子，
如四辊轧机
的工作辊的弯曲和轴向移动；
六辊
轧机的工作辊和中间辊的弯曲
执行装置和中间辊的轴向移动。
四辊和六辊轧
机的模型用相同的
方法构造但在六辊轧机的情况下，
带有支撑辊和工作辊的
中间辊
的影响必须被考虑，其平衡条件要和工作辊和支撑辊的一致。
Row tandem cold
rolling mill models and the flatness
control
In
the
second
half
of
1994,
Sidmar
on
the
1st
column
of
cold
rolling
mill was transformed
into a row of five full mill, and equipped with a
pickling
line.
The
composition
of
its
mill
equipment,
including:
Screwdown
hydraulic
rack
on
the
body;
with
the
first-axial
movement
to
the
middle
of
the
six
roll
roller mill; rack all
the support roll; final Axial on the rack Mobile
work roll. The
new
cold-
rolling
technology
and
this
new
pickling
line
to
allow
the
pickling
process, the export size and strip mill
flatness of the closed-control.
It contains two straight measurement
system: First, the exit of the mill,
and
the
other
is
on
a
rack
between
the
cracks.
Flatness
through
the
traditional
first-and last
a feedback loop
between the
methods
used straight-line model in
support of the roll and axial movement
set up to control the point. On-line model
used
to
describe
6,4
roller
mill
axial
movement
of
flatness
of
linear
elements,
parabolic and quartic equation.
Apart
from
the
straight-degree
feedback
control
and
set
up
online
model,
a
unique feedback system through the
strip to confirm the new shape of the type of
rack with the flatness measurement to
improve the mill exports straightness. The
new
system
all
have
reached
the
objective
of
improving
the
range
of
products
offered by the flatness quality
requirements.
Flatness
requirements
Sidmar rolling
mill-650 ~ 1880 mm, thick 0.3 ~ 3.5 mm and
material
strength
from
low-carbon
steel
to
HSLA
and
in
the
scope
of
the
carbon
steel
materials.
From
the
cold-
rolled
flat-out
good
for
the
workpiece
can
increase
production
and
productivity,
it
is
easy
to
meet
the
requirements
of
the
final
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