專利名稱：鋁合金板坯連鑄和軋制線的速度同步系統(tǒng)，和使用該速度同步系統(tǒng)生產(chǎn)鋁合金連鑄件和 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有雙帶式連鑄機(jī)和平整軋機(jī)的鋁合金板坯連鑄 和軋制線的速度同步系統(tǒng)，和使用該速度同步系統(tǒng)生產(chǎn)鋁合金連鑄件 和軋制板坯的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
雙帶鑄造法是一種連鑄法，將熔體傾倒至在豎直方向上彼此面對(duì) 的兩個(gè)水冷旋轉(zhuǎn)帶之間，從帶的外表面對(duì)其進(jìn)行冷卻以使熔體凝固形 成板坯，從帶組件的與傾倒熔體處相反的一側(cè)連續(xù)拉出板坯，并纏繞 在巻材中。
特別地，在具有雙帶式連鑄機(jī)和平整軋機(jī)的鋁合金板坯連鑄和軋 制線中，為了得到完好的鋁合金連鑄件和軋制板坯，必須適宜地控制 雙帶式連鑄機(jī)的帶速度和平整軋機(jī)的軋制速度。
在金屬帶的連續(xù)帶鑄造中的帶冷卻引導(dǎo)系統(tǒng)(日本國(guó)家公開(kāi)(A) 號(hào)2004-505774)和金屬連鑄的熱流控制(日本國(guó)家公開(kāi)(A)號(hào) 2004-508203)中描述了用于連鑄鋁熔體的鑄造機(jī)的結(jié)構(gòu)。日本國(guó)家公 開(kāi)(A)號(hào)2004-505774涉及冷卻和引導(dǎo)雙帶式連鑄機(jī)的鑄造帶的系統(tǒng) 和方法，而日本國(guó)家公開(kāi)(A)號(hào)2004-508203涉及鑄造熔化金屬以生 產(chǎn)用于鑄造金屬帶的錠料，并同時(shí)控制熱量去除速度以避免表面缺陷 和鑄造腔室翹曲的方法。在日本國(guó)家公開(kāi)(A)號(hào)2004-505774或日本 國(guó)家公開(kāi)(A)號(hào)2004-508203中都沒(méi)有雙帶式連鑄機(jī)速度控制和在出 口側(cè)對(duì)薄板坯速度進(jìn)行控制的描述。
另一方面，對(duì)于黑色金屬的連鑄機(jī)的速度，例如日本專利公開(kāi)(A) 號(hào)54-39321中公開(kāi)一種連鑄方法，從由沿規(guī)定方向旋轉(zhuǎn)的圓形鑄錠機(jī) 形成的鑄模上方傾倒鋼液，帶沿著與圓形鑄錠機(jī)相同的方向沿著其外 圓周的一部分移動(dòng)并從鑄模底部拉出鑄造帶，用于鋼的帶式連鑄機(jī)類型的連鑄法的特征在于將鑄造帶拉出速度減小到在鑄造帶后端到達(dá)鑄 模內(nèi)部時(shí)鑄造帶后端的熔化表面凝固并且沒(méi)有熔化金屬?gòu)蔫T造帶后端泄漏的程度。此外，日本專利公開(kāi)(A)號(hào)59-24563中公開(kāi)一種連鑄 系統(tǒng)的操作方法，其包括調(diào)節(jié)鑄造帶的拉出速度以使鑄造帶從鑄模中 鋼液的彎液面到沿著高度方向150毫米的移動(dòng)速度在2秒鐘內(nèi)，因此 適于將僅有薄板厚度的薄寬鑄造帶纏巻成巻材形狀，能夠獲得具有極 少表面缺陷和內(nèi)部裂紋的高質(zhì)量鑄造帶。日本專利公開(kāi)(A)號(hào)54-39321 和日本專利公開(kāi)(A)號(hào)59-24563公開(kāi)了一種鑄造帶拉出速度的控制 方法和調(diào)節(jié)方法，但是沒(méi)有公開(kāi)在連續(xù)熱軋鑄造帶的情況下控制雙帶 式連鑄機(jī)的帶速度與熱軋機(jī)的軋制速度的方法。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目是在具有雙帶式連鑄機(jī)和平整軋機(jī)的鋁合金板坯連鑄和 軋制線中提供一種速度同步系統(tǒng)，其適宜地控制雙帶式連鑄機(jī)的帶速 度和平整軋機(jī)的軋制速度以便獲得完好的鋁合金連鑄和軋制板坯，以 及使用該速度同步系統(tǒng)生產(chǎn)鋁合金連鑄和軋制板坯的生產(chǎn)設(shè)備和方 法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明提供一種帶有雙帶式連鑄機(jī)和平 整軋機(jī)的鋁合金板坯連鑄和軋制線的速度同步系統(tǒng)，所述鋁合金板坯 連鑄和軋制線的速度同步系統(tǒng)的特征在于在所述雙帶式連鑄機(jī)和所 述平整軋機(jī)之間設(shè)置鑄造板坯速度檢測(cè)裝置，將從所述板坯速度檢測(cè) 裝置計(jì)算的板坯速度與線速度設(shè)定值進(jìn)行比較，并通過(guò)比例/整體控制 來(lái)控制所述平整軋機(jī)的軋制速度；并且同時(shí)從所述線速度設(shè)定值和所 述鋁合金的凝固收縮率來(lái)計(jì)算所述雙帶式連鑄機(jī)的適宜帶速度，以便 驅(qū)動(dòng)帶傳動(dòng)系統(tǒng)從而使所述平整軋機(jī)的所述軋制速度與所述雙帶式連 鑄機(jī)的所述帶速度同步。此外，根據(jù)本發(fā)明提供一種包括具有雙帶式連鑄機(jī)和平整軋機(jī)的 連鑄和軋制線的鋁合金板坯生產(chǎn)設(shè)備，鋁合金連鑄和軋制板坯生產(chǎn)設(shè) 備的特征在于設(shè)有本發(fā)明的連鑄和軋制線的速度同步系統(tǒng)。而且，根據(jù)本發(fā)明提供一種通過(guò)具有雙帶式連鑄機(jī)和平整軋機(jī)的 連鑄和軋制線生產(chǎn)鋁合金板坯的方法，連鑄和軋制線中在平整軋機(jī)后面不設(shè)置軋機(jī)，由纏巻裝置直接纏巻經(jīng)平整軋制的板坯，該鋁合金連 鑄和軋制板坯生產(chǎn)方法的特征在于使用本發(fā)明的連鑄和軋制線速度同 步系統(tǒng)。本發(fā)明(1)將在從雙帶式連鑄機(jī)前進(jìn)到平整軋機(jī)過(guò)程中板坯速度 的實(shí)際測(cè)量值與線速度設(shè)定值進(jìn)行比較，以通過(guò)比例/整體控制來(lái)控制 平整軋機(jī)的軋制速度；同時(shí)(2)基于線速度設(shè)定值和待鑄造鋁合金的 凝固收縮率來(lái)控制雙帶式連鑄機(jī)的帶速度，以使雙帶式連鑄機(jī)的帶速 度與平整軋機(jī)的軋制速度同步，因此即使長(zhǎng)時(shí)間操作也能夠穩(wěn)定獲得 高質(zhì)量的連鑄和軋制的板坯。


圖1是示出使用本發(fā)明的線速度同步系統(tǒng)的鋁合金板坯生產(chǎn)設(shè)備 一個(gè)實(shí)例的布局圖；圖2是示出激光檢測(cè)板坯速度的參數(shù)的橫截面圖。
具體實(shí)施方式
不能僅僅通過(guò)由操作者設(shè)定的線速度來(lái)計(jì)算雙帶式連鑄機(jī)的帶速 和平整軋機(jī)的軋制速度。其原因在于雙帶式連鑄機(jī)出口側(cè)的板坯速度 不僅受到平整軋機(jī)軋制速度的影響，還受到壓縮速度、板坯合金成分、 板坯溫度、軋輥油的類型和量、由板坯表面狀況和輥?zhàn)颖砻鏍顩r確定 的動(dòng)摩擦系數(shù)，和多個(gè)其它因素的影響。此外，鋁合金在雙帶式連鑄 機(jī)腔室中從液態(tài)相變成固態(tài)，但由于凝固使收縮率(體積凝固收縮率) 是相對(duì)大的值6-7%。如果在不考慮此收縮量的情況下控制帶速和軋制 速度，則板坯最終會(huì)產(chǎn)生裂紋，且不可能獲得沒(méi)有缺陷的連鑄件和軋 制板坯。因此，本發(fā)明包括(1)在雙帶式連鑄機(jī)與平整軋機(jī)之間設(shè)置鑄造 板坯速度檢測(cè)裝置，將從板坯速度檢測(cè)裝置計(jì)算的板坯速度與線速度 設(shè)定值進(jìn)行比較，并通過(guò)按比例/整體控制來(lái)控制平整軋機(jī)的軋制速度， 同時(shí)(2)通過(guò)線速度設(shè)定值和鋁合金的凝固收縮率來(lái)計(jì)算雙帶式連鑄 機(jī)的適宜帶速以驅(qū)動(dòng)帶傳動(dòng)系統(tǒng)，從而使平整軋機(jī)的軋制速度與雙帶 式連鑄機(jī)的帶速同步。圖1是在雙帶式連鑄和軋制線中使用本發(fā)明線速度同步系統(tǒng)生產(chǎn) 鋁合金板坯的系統(tǒng)的概念圖。所示系統(tǒng)包括雙帶式連鑄和軋制線100及其控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)200。 雙帶式連鑄和軋制線100從連鑄機(jī)10的左端在雙帶式連鑄機(jī)10的一 對(duì)水冷旋轉(zhuǎn)帶12A和12B之間傾倒熔體A，以使其在帶之間凝固形成 板坯14，從帶的與傾倒熔體處相反的一側(cè)(連鑄機(jī)10的右端)拉出板 坯，使其穿過(guò)夾送輥16和平整輥18，再穿過(guò)切邊機(jī)(未示出)、剪切 機(jī)20、拉緊輥(未示出)，和后部設(shè)備19的彎曲輥22，并由纏巻裝置 24纏巻。本發(fā)明的特征在于在雙帶連鑄機(jī)10與平整輥18之間設(shè)置激光速 度計(jì)26、夾送輥16或其它板坯速度檢測(cè)裝置27。根據(jù)本發(fā)明的控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)200，在一個(gè)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，通 過(guò)轉(zhuǎn)換器28和濾波器30提取鑄造板坯速度檢測(cè)裝置27 (在所示實(shí)施 例中為激光速度計(jì)26)的輸出值(在圖中為+值)，通過(guò)加法器32將 其與線速度設(shè)定值40 (在圖中為一值)進(jìn)行比較，由PID控制器34 處理比較的結(jié)果(即，板坯實(shí)際測(cè)量速度—線速度設(shè)定值)，將在加法 器36處理的結(jié)果加到線速度設(shè)定值40上，并利用得到的控制值來(lái)控 制平整軋機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)38。同時(shí)，另外一個(gè)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲取待鑄鋁合金的已知凝固收縮 系數(shù)42，在乘法器44將該系數(shù)42乘以線速度設(shè)定值40，并利用得到 的控制值來(lái)控制雙帶連鑄機(jī)10的一對(duì)冷卻旋轉(zhuǎn)帶12A、 12B的驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)46A、 46B。下文中將詳細(xì)描述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。雙帶式連鑄機(jī)10雙帶式連鑄機(jī)IO，如上所述，將熔體A傾倒在在豎直方向上彼此 面對(duì)的水冷轉(zhuǎn)動(dòng)帶12A和12B之間，從帶的外表面(旋轉(zhuǎn)外側(cè))對(duì)其 進(jìn)行冷卻以使熔體A凝固形成板坯14，從帶的與傾倒熔體處相反的一 側(cè)連續(xù)拉出板坯14。在帶的與帶外表面相反的一側(cè)，即鑄造機(jī)本體側(cè)(旋轉(zhuǎn)內(nèi)側(cè))上 的規(guī)定位置設(shè)有多個(gè)冷卻噴嘴。在鑄造過(guò)程中，從這些多個(gè)噴嘴中噴射出的冷卻水強(qiáng)力冷卻帶的內(nèi)表面。通過(guò)在轉(zhuǎn)動(dòng)帶之間連續(xù)傾倒熔體， 從腔室中熔體與帶接觸的表面開(kāi)始凝固。當(dāng)板坯從帶的與傾倒烙體處 相反的一側(cè)拉出時(shí)，凝固徹底完成。利用雙帶式連鑄機(jī)鑄造出的鑄造板坯的厚度范圍優(yōu)選地為5至30 毫米。如果厚度小于5毫米，則單位時(shí)間穿過(guò)鑄造機(jī)的鋁量過(guò)小，鑄 造變得困難。相反地，如果厚度超過(guò)30毫米，則在板坯沿厚度方向的 中心凝固速度變得過(guò)慢，使獲得高質(zhì)量板坯變得困難。平整軋機(jī)18平整軋機(jī)18是使鑄造板坯14穿過(guò)在豎直方向上彼此面對(duì)的旋轉(zhuǎn) 輥以利用約百分之幾的輕量壓縮比軋制板坯14的軋機(jī)。通過(guò)平整軋制，從雙帶式連鑄機(jī)10中拉出的板坯14沿寬度方向 的外形是扁平的，同時(shí)，由于置于平整軋機(jī)18后面的切邊機(jī)(未示出)、 剪切機(jī)20、拉緊輥(未示出)、彎曲輥22、纏巻裝置24和其它設(shè)備19 的操作，阻止了沿板坯14張力變化的影響。雙帶式連鑄機(jī)10出口側(cè)的鑄造板坯的速度不僅受到平整軋機(jī)18 軋制速度的影響，還受到壓縮比、板坯合金成分、板坯溫度、軋輥油 的類型和量、由鑄造板坯的表面狀況和由輥?zhàn)颖砻鏍顩r決定的動(dòng)摩擦 系數(shù)和各種其它因素的影響。由平整軋機(jī)18軋制的鑄造板坯14的壓縮比優(yōu)選地為1-5%。如果 壓縮比小于1%，則當(dāng)在平整軋機(jī)18后面不設(shè)置作為后部設(shè)備19的軋 機(jī)時(shí)，由于切邊機(jī)(未示出)、剪切機(jī)20、拉緊輥(未示出)、彎曲輥 22、纏巻裝置24等的操作，很難阻止板坯14張力變化的影響。相反 地，如果壓縮比超過(guò)5%，在合金是低鑄造板坯強(qiáng)度類型的情況下，在 平整軋機(jī)的入口側(cè)會(huì)發(fā)生如鑄造板坯變形等現(xiàn)象，且實(shí)現(xiàn)平整軋機(jī)18 的作為鑄造板坯速度控制裝置的功能變得困難。板坯速度檢測(cè)裝置27在本發(fā)明中，雙帶式連鑄機(jī)10和平整軋機(jī)18之間設(shè)有板坯速度 檢測(cè)裝置27。板坯速度檢測(cè)裝置27可以是夾送輥16或是激光速度計(jì) 26?？蛇x地，作為板坯速度檢測(cè)裝置27，激光速度計(jì)26與夾送輥16可以結(jié)合使用。利用激光速度計(jì)26，可以在非接觸的情況下精確測(cè)量 高溫鑄造板坯14的速度。激光速度計(jì)26包括單波長(zhǎng)型激光速度計(jì)和雙波長(zhǎng)型激光速度計(jì)。 可以使用兩種激光速度計(jì)中的任一種。目前，不僅可買到雙波長(zhǎng)型激 光，具有優(yōu)良功能的單波長(zhǎng)激光速度計(jì)也可以買到。在本發(fā)明中，無(wú) 需限制激光速度計(jì)的類型。在此，將說(shuō)明使用雙波長(zhǎng)型激光速度計(jì)時(shí)的測(cè)量原理。雙波長(zhǎng)型 激光速度計(jì)以預(yù)定速度向移動(dòng)物體發(fā)射兩種類型的不同波長(zhǎng)(X1，入2)激光束，測(cè)量從物體反射的兩種類型的不同波長(zhǎng)(入r，反射激光束得到的干涉條紋之間的距離，并計(jì)算物體的速度(激光速度計(jì)與物 體之間的相對(duì)速度)。圖2示出激光檢測(cè)板坯速度的參數(shù)。在圖中，為簡(jiǎn)化說(shuō)明，示出 了激光束Ki和反射激光束Kr的與鑄造板坯表面14s平行的矢量分量 方向與鑄造板坯速度矢量v的方向相匹配的情況。激光速度計(jì)26的發(fā) 射和檢測(cè)系統(tǒng)D射出的激光束Ki被半透明反射鏡ml向下偏轉(zhuǎn)，并會(huì) 聚在板坯14的表面14s上。從板坯表面14s反射的激光束Kr被鏡m2 偏轉(zhuǎn)，穿過(guò)半透明反射鏡ml并由發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)D檢測(cè)。激光速度計(jì)26被布置成以使會(huì)聚在鑄造板坯14上的激光束Ki相 對(duì)于與垂直于板坯表面的方向P成e角。例如，在與鑄造板坯表面14s 距離550至650毫米的位置設(shè)置激光速度計(jì)26。激光速度計(jì)26也可設(shè) 置在鑄造板坯14的上表面?zhèn)然蛳卤砻鎮(zhèn)?。發(fā)射兩種類型的不同波長(zhǎng) ai， X2)激光束Ki (Kil、 Ki2)，但是由于鑄造板坯速度v引起的多 普勒(Doupler)效應(yīng)使反射的激光束Kr (Krl、 Kr"的波長(zhǎng)移向長(zhǎng)波 長(zhǎng)側(cè)，如以下等式l和其中光速是c的等式l所示。;il'"l(l-(vxsine/c)〉—1 (等式l)A2'"2(l-(vxsine/c)廣(等式2)與Al波長(zhǎng)激光束Kil對(duì)應(yīng)的反射激光束Krl的波長(zhǎng)義2':與A 2波長(zhǎng)激光束Ki2對(duì)應(yīng)的反射激光束Kr2的波長(zhǎng)v:鑄造板坯速度e:激光束相對(duì)于與板坯表面垂直方向的夾角 C:光速由下列等式中可知兩種類型激光束的干涉條紋之間的距離L和兩種類型反射激光束Kr干涉條紋之間的距離L':i = ;ii;i2/(;ii — ;i2) (等式3)r= ;ii';i2'/(;li'-義2') (等式4)={義1義2 /(義1 一義2)}{1 _ (k x sin 0 / c)}—1在本發(fā)明中，雙帶式連鑄機(jī)與平整軋機(jī)之間預(yù)先設(shè)有雙波長(zhǎng)型激光速度計(jì)。"、；i2和e是事先已知的，因此通過(guò)使用激光速度計(jì)來(lái)測(cè)量反射激光束的干涉條紋之間的距離L'，可以通過(guò)等式4來(lái)計(jì)算板坯 速度。在雙波長(zhǎng)型激光速度計(jì)的情況下，如從等式4可知，可以根據(jù)實(shí) 際應(yīng)用設(shè)定激光束的波長(zhǎng)("、義2)，容易地確保由兩種類型反射激光 束的干涉條紋之間的距離處于可測(cè)量的范圍內(nèi)。在本發(fā)明中，鑄造板坯速度在2至15米/分的范圍內(nèi)。該速度與光 速相比非常慢，因此如果使用雙波長(zhǎng)型激光速度計(jì)，則可以將激光束 波長(zhǎng)("、A2)之間的差值設(shè)置得相對(duì)較大以確保兩種類型反射激光 束的干涉條紋之間的距離落在可測(cè)量的范圍內(nèi)。利用激光速度計(jì)，可以在非接觸的情況下精確測(cè)量高溫鑄造板坯 的速度。為了在線精確測(cè)量板坯速度v，優(yōu)選地防止板坯振動(dòng)以便將來(lái)自激 光速度計(jì)的激光束與板坯表面的垂直方向保持常角P。因此，可以將夾 送輥?zhàn)鳛榘迮髡駝?dòng)防止裝置以防止板坯的振動(dòng)并保持角度e恒定，當(dāng)使 用激光速度計(jì)時(shí)，能夠更精確地在線測(cè)量板坯速度。而，如上所述，還可以考慮將激光速度計(jì)26和夾送輥16結(jié)合 使用作為板坯速度檢測(cè)裝置。在此情況下，不僅使激光速度計(jì)所測(cè)量 的板坯速度的精度增大，夾送輥還可作為在激光速度計(jì)出故障時(shí)的備 用。夾送輥設(shè)有直流電動(dòng)機(jī)(發(fā)電機(jī))。事先設(shè)置校準(zhǔn)線以使因夾送輥 旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電壓值轉(zhuǎn)變成板坯速度。在此情況下，可以通過(guò)在夾送輥 上連接高分辨率脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)代替直流電動(dòng)機(jī)，計(jì)算每單位時(shí)間的轉(zhuǎn) 數(shù)產(chǎn)生的脈沖并將其轉(zhuǎn)變成鑄造板坯速度。請(qǐng)注意在結(jié)合使用激光速度計(jì)和夾送輥時(shí)，其設(shè)置在雙帶式連鑄 機(jī)與平整軋機(jī)之間，然而也可以將其設(shè)置成以使一個(gè)在另一個(gè)前面或后面。激光速度計(jì)和夾送輥之間的距離優(yōu)選地在3米范圍內(nèi)以便通過(guò) 防止鑄造板坯的振動(dòng)來(lái)保持常角P 。轉(zhuǎn)換器28和濾波器30激光速度計(jì)26輸出脈沖信號(hào)，因此轉(zhuǎn)換器28將該脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換 成每單位時(shí)間的脈沖數(shù)以使其數(shù)字化。而且，數(shù)字信號(hào)由濾波器30平 均以去除噪聲。平整軋機(jī)軋制速度的比例/整體控制器34對(duì)來(lái)自由操作者調(diào)節(jié)的線速度設(shè)定控制系統(tǒng)的線速度設(shè)定信號(hào)40 和由轉(zhuǎn)換器28和濾波器30數(shù)字化的鑄造板坯速度信號(hào)進(jìn)行比較，以 通過(guò)比例/整體控制器來(lái)控制平整軋機(jī)18的軋制速度。利用該比例/整 體控制，可以平穩(wěn)快速地控制平整軋機(jī)的軋制速度。在常規(guī)軋機(jī)中，對(duì)軋輥速度不進(jìn)行糾正。普通慣例是糾正前后輔 助輥的速度。在常規(guī)軋機(jī)中，如果確實(shí)地糾正軋輥速度以使帶速保持 恒定等，則接觸表面與軋制材料的動(dòng)摩擦系數(shù)會(huì)發(fā)生波動(dòng)并使壓縮比 變化，即板厚發(fā)生波動(dòng)，因此軋輥的速度優(yōu)選地為恒定值。在本發(fā)明 中，最優(yōu)地調(diào)節(jié)相對(duì)于速度誤差的糾正比例值和整體糾正量，可以在 不改變壓縮比的情況下穩(wěn)定地糾正軋輥的速度。在本發(fā)明中，以此方式，比例/整體控制，即比例控制和整體控制 同時(shí)進(jìn)行。通過(guò)簡(jiǎn)單的接通/斷開(kāi)控制，操作量的變化過(guò)大并且實(shí)際重 復(fù)超出目標(biāo)值，因此在控制中在目標(biāo)值附近往復(fù)擺動(dòng)。為了補(bǔ)償該缺 陷，有一種這樣的控制方法，使操作幅度的量與目標(biāo)值和當(dāng)前值之間 的差值成比例以漸進(jìn)調(diào)節(jié)即比例控制。根據(jù)比例控制，接近目標(biāo)值， 但操作量變得過(guò)小并以穩(wěn)定在極度靠近目標(biāo)值的狀態(tài)而結(jié)束，當(dāng)前值 永遠(yuǎn)不會(huì)到達(dá)目標(biāo)值。為了補(bǔ)償該缺陷，采取一種這樣的控制方法即 隨著時(shí)間累加目標(biāo)值與當(dāng)前值之間的殘差，當(dāng)達(dá)到規(guī)定量值時(shí)，增大 操作量以消除錯(cuò)誤即整體控制。本發(fā)明將線速度設(shè)定值(目標(biāo)值)與鑄造板坯速度(當(dāng)前值)進(jìn) 行比較，并使平整軋機(jī)的軋制速度的操作幅度的量與差值成比例以逐 漸使軋制速度接近線速度設(shè)定值(目標(biāo)值)。而且，隨著時(shí)間累加鑄造板坯速度(當(dāng)前值)與線速度設(shè)定值(目標(biāo)值)之間的殘差，當(dāng)達(dá)到 規(guī)定量值時(shí)，增大操作量以消除誤差。在該按比例/整體控制中，可以相對(duì)于速度誤差最佳地調(diào)整比例控 制量和整體控制量以便在不改變壓縮比的情況下穩(wěn)定地糾正軋輥的速度。雙帶式連鑄機(jī)帶速度的控制在雙帶式連鑄機(jī)的腔室中，鋁合金從液態(tài)相變成固態(tài)(即凝固)， 而因凝固的收縮率(體積凝固收縮率)為相對(duì)大的值6-7%。如果在不 考慮此收縮量的情況下控制帶速度和軋制速度，則隨著凝固收縮，沿 鑄造板坯的鑄造方向產(chǎn)生拉應(yīng)力，結(jié)果在板坯上最終會(huì)產(chǎn)生裂紋。因此，考慮用來(lái)糾正在操作者調(diào)節(jié)的線速度設(shè)定值時(shí)，伴隨鋁合 金的凝固收縮帶來(lái)的線性收縮(沿鑄造方向收縮)的系數(shù) 》-(l-AK^，來(lái)計(jì)算適宜的帶速度?；谠撔Ｕ膸俣刃盘?hào)，驅(qū)動(dòng)帶傳動(dòng)系統(tǒng)(電動(dòng)機(jī))，帶型鑄造機(jī)的上、下帶以適宜速度旋轉(zhuǎn)。^々t + (l-(1-V。線速度設(shè)定值 VB:帶速度△VS:鋁合金的凝固體積收縮率通常，鋁合金的凝固體積收縮率為0.06，但是該值也可以變化，且根據(jù)合金類型來(lái)計(jì)算VB。順便地，當(dāng)AVs為0.06時(shí)，帶速度變成 線速度設(shè)定值的大約102%的速度。作為AVs的設(shè)定值，0.04至0.08 范圍內(nèi)比較適宜。如果AVs小于0.04，則鑄造板坯出現(xiàn)裂紋的可能性 增大，而如果AVs超過(guò)0.08，則其會(huì)成為使鑄造板坯產(chǎn)生翹曲的因素。 通過(guò)從線速度設(shè)定值和鋁合金板坯的凝固收縮率來(lái)計(jì)算適宜的雙 帶式連鑄機(jī)帶速度以驅(qū)動(dòng)帶傳動(dòng)系統(tǒng)，可以得到?jīng)]有鑄造缺陷的連鑄 板坯。板坯連鑄和軋制線在圖1中，雙帶式連鑄機(jī)的腔室沿水平方向設(shè)置，還可以沿著從 熔體入口側(cè)向板坯出口側(cè)的方向向下傾斜。即，雙帶式連鑄機(jī)與平整軋機(jī)之間的鑄造板坯不一定具有與水平面平行的板坯表面。而且，雙 帶式連鑄機(jī)的腔室也可以沿著垂直方向設(shè)置。即使雙帶式連鑄機(jī)與平 整軋機(jī)以此方式布置，夾送輥、激光速度計(jì)等被設(shè)置成以與其相匹配， 速度同步系統(tǒng)也可類似地操作。在連鑄和軋制線中，不特別限制從平整軋機(jī)往后的設(shè)備，所謂的 后部設(shè)備。例如，后部設(shè)備可以是設(shè)有4H個(gè)串聯(lián)熱軋機(jī)的設(shè)備，以及 沒(méi)有軋機(jī)且由纏巻裝置直接纏巻經(jīng)平整軋制的板坯的系統(tǒng)。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明(1)將在從雙帶式連鑄機(jī)前進(jìn)到平整軋機(jī)過(guò)程中板坯速度 的實(shí)際測(cè)量值與線速度設(shè)定值進(jìn)行比較，以通過(guò)比例/整體控制器來(lái)控制平整軋機(jī)的軋制速度；同時(shí)(2)基于線速度設(shè)定值和待鑄造鋁合金 的凝固收縮率來(lái)控制雙帶式連鑄機(jī)的帶速度，以使雙帶式連鑄機(jī)的帶 速度與平整軋機(jī)的軋制速度同步，因此即使長(zhǎng)時(shí)間操作也能夠穩(wěn)定獲 得高質(zhì)量的連鑄和軋制的板坯。
權(quán)利要求
1.一種具有雙帶式連鑄機(jī)和平整軋機(jī)的鋁合金板坯連鑄和軋制線的速度同步系統(tǒng)，所述鋁合金板坯連鑄和軋制線的速度同步系統(tǒng)的特征在于在所述雙帶式連鑄機(jī)和所述平整軋機(jī)之間設(shè)置鑄造板坯速度檢測(cè)裝置，將從所述板坯速度檢測(cè)裝置計(jì)算的板坯速度與線速度設(shè)定值進(jìn)行比較，并通過(guò)比例/整體控制來(lái)控制所述平整軋機(jī)的軋制速度；并且同時(shí)從所述線速度設(shè)定值和所述鋁合金的凝固收縮率來(lái)計(jì)算所述雙帶式連鑄機(jī)的適宜帶速度，以便驅(qū)動(dòng)帶傳動(dòng)系統(tǒng)從而使所述平整軋機(jī)的所述軋制速度與所述雙帶式連鑄機(jī)的所述帶速度同步。
2. 如權(quán)利要求1所述的鋁合金板坯連鑄和軋制線的速度同步系 統(tǒng)，其特征在于使用激光速度計(jì)作為所述板坯速度檢測(cè)裝置。
3. 如權(quán)利要求1所述的鋁合金板坯連鑄和軋制線的速度同步系 統(tǒng)，其特征在于使用夾送輥?zhàn)鳛樗霭迮魉俣葯z測(cè)裝置。
4. 如權(quán)利要求1所述的鋁合金板坯連鑄和軋制線的速度同步系 統(tǒng)，其特征在于使用激光速度計(jì)作為所述板坯速度檢測(cè)裝置，且使用 夾送輥?zhàn)鳛殍T造板坯振動(dòng)防止裝置。
5. —種包括具有雙帶式連鑄機(jī)和平整軋機(jī)的連鑄和軋制線的鋁合 金板坯生產(chǎn)設(shè)備，鋁合金連鑄和軋制板坯的所述生產(chǎn)設(shè)備的特征在于 設(shè)置有如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的連鑄和軋制線的速度同步系統(tǒng)。
6. —種通過(guò)具有雙帶式連鑄機(jī)和平整軋機(jī)的連鑄和軋制線生產(chǎn)鋁 合金板坯的方法，所述連鑄和軋制線在所述平整軋機(jī)后面不設(shè)置軋機(jī)， 并由纏巻裝置直接纏巻經(jīng)平整軋制的板坯，鋁合金連鑄和軋制板坯的 生產(chǎn)方法特征在于使用如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的連鑄和軋制線 速度同步系統(tǒng)。
全文摘要
一種帶有雙帶式連鑄機(jī)和平整軋機(jī)的鋁合金板坯連鑄和軋制線的速度同步系統(tǒng)，其適宜地控制雙帶式連鑄機(jī)的帶速度和平整軋機(jī)的軋制速度以便獲得完好的鋁合金連鑄和軋制板坯，和使用該速度同步系統(tǒng)生產(chǎn)鋁合金連鑄和軋制板坯的設(shè)備和方法。它們(1)將在從雙帶式連鑄機(jī)前進(jìn)到平整軋機(jī)過(guò)程中板坯速度的實(shí)際測(cè)量值與線速度設(shè)定值進(jìn)行比較，以通過(guò)比例/整體控制來(lái)控制平整軋機(jī)的軋制速度；同時(shí)(2)基于線速度設(shè)定值和待鑄造鋁合金的凝固收縮率來(lái)控制雙帶式連鑄機(jī)的帶速度，以使雙帶式連鑄機(jī)的帶速度與平整軋機(jī)的軋制速度同步。
文檔編號(hào)B21B1/46GK101316668SQ200680044518
公開(kāi)日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2006年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月8日
發(fā)明者東野和美, 敷根功 申請(qǐng)人:日本輕金屬株式會(huì)社