0、引言

HC軋機在結(jié)構(gòu)上的主要特點是具有一對可軸向移動的中間輥，如圖1所示。上、下中間輥位置倒置180°,分別由液壓系統(tǒng)推動，根據(jù)帶鋼寬度，以機架中心線為零位向傳動側(cè)和操作側(cè)做雙向竄動，將上下中間輥移動到適當(dāng)位置，使中間輥輥身端面與板邊重合，以保持中間輥和工作輥有一定的非接觸長度。中間輥軸移功能具有控制能力強、彎輥效果好、橫向剛度大、邊部減薄小等特點，起到減輕工作輥端有害彎矩的作用，僅需較小的彎輥力便可滿足板形調(diào)整要求，大大加強了工作輥彎輥效果和控制帶材平直度的能力。

1中間輥位置測量現(xiàn)狀

1.1中間輥軸移性能

攀鋼冷軋廠軋機機組為六輥四機架冷連軋機，由國內(nèi)公司制造，德馬克和ABB完成機械設(shè)備和控制系統(tǒng)配套。中間輥軸移功能的目的是控制每個機架的上、下中間輥位置與設(shè)定值一致，設(shè)定值來自于二級模型，可以在負載情況下進行移動。軸移距離在214~584mm之間，行程370mm,要求定位精度±2mm。采用比例閥控制中間輥的竄動速度，高速12mm/s,低速4mm/s。使用T+R公司的CE-65-MP旋轉(zhuǎn)式絕對值編碼器作為中間輥位置測量，分辨率0.039mm/step,輸出格式為格雷碼。控制系統(tǒng)為ABB公司Master Piece 200系統(tǒng)，具備上、下中間輥同步控制和單獨控制、變規(guī)格時自動調(diào)整、輥縫標定/換輥時自動定位及故障報警等控制功能。

1.2中間輥軸移定位現(xiàn)狀

中間輥實際位置測量是定位的關(guān)鍵，直接關(guān)系到機架出口板形的優(yōu)良。攀鋼冷軋廠中間輥位置測量裝置見圖2,采用齒條齒輪傳動編碼器旋轉(zhuǎn)方式，即液壓缸行程轉(zhuǎn)換為編碼器格雷碼輸出，控制系統(tǒng)讀取該格雷碼并轉(zhuǎn)換成實數(shù)得到位置測量值。

然而，這種測量方式頻繁發(fā)生測量值錯誤、跳變的現(xiàn)象。據(jù)不完全統(tǒng)計，在齒輪齒條及編碼器均正常時，中間輥軸移做一個全行程往復(fù)運動，測量誤差在±20mm以內(nèi)，遠大于定位精度±2mm的要求。測量值不能真實反映中間輥實際位置，導(dǎo)致板形不良甚至在軋制過程中發(fā)生斷帶，嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量及制約機組正常生產(chǎn)。經(jīng)分析，軸移定位精度低，是由齒輪齒條傳動自身特點和客觀環(huán)境共同決定的。主要影響因素有：

(1)齒輪齒條嚙合不可避免地會出現(xiàn)嚙合間隙，并存在不可確定的回程誤差。

(2)齒輪與編碼器之間的連接松動，傳動軸接手打滑。

(3)齒輪齒條嚙合面受異物干涉發(fā)生卡阻，齒輪或齒條發(fā)生斷齒。

(4)軸承座中的軸承間隙過大或發(fā)生卡阻。

(5)受乳化液，蒸汽，油污等惡劣環(huán)境的影響，編碼器內(nèi)部元器件受潮導(dǎo)致編碼器損壞，接頭及電纜受腐蝕導(dǎo)致破損，脫落。

這些影響因素直接造成編碼器計數(shù)誤差且處于持續(xù)疊加狀態(tài)，嚴重影響軸移定位精度及功能。中間輥軸移功能是HC軋機的重要組成部分，是板形調(diào)節(jié)的重要手段，軸移測量及控制精度直接影響板形調(diào)節(jié)的效果。目前的位置測量方式難以實現(xiàn)對中間輥軸移量較高精度的檢測，難以滿足生產(chǎn)需要。為中間輥軸移位置測量選擇一種高精度的線性位移傳感器，并可在惡劣的環(huán)境下穩(wěn)定工作成為關(guān)鍵。

2、傳感器的選擇

采用磁致伸縮技術(shù)來解決上述問題。當(dāng)鐵磁體受到外磁場作用而磁化時，其磁疇結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化，晶體的原子間距隨之改變，致使鐵磁體的體積、形狀發(fā)生變化，特別是鐵磁體物質(zhì)在磁場方向上的長度發(fā)生變化，這種磁效應(yīng)稱為磁致伸縮。

磁致伸縮位移傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理見圖3,主要由電子倉、不銹鋼測桿、波導(dǎo)線(磁致伸縮線)、阻尼吸收裝置和外部可移動的磁環(huán)構(gòu)成。其基于磁致伸縮原理，是采用外部感應(yīng)磁塊作為激勵元件的一種非接觸線性測量檢測方式。檢測時由電子倉發(fā)出一束脈沖，該脈沖沿著由磁致伸縮線制成的波導(dǎo)管向前傳播，當(dāng)傳播到感應(yīng)磁塊的位置，由于磁致伸縮效應(yīng)而產(chǎn)生一個應(yīng)變脈沖，這個應(yīng)變脈沖立即沿波導(dǎo)管向反方向傳導(dǎo)，電子倉計算這個脈沖的回波時間，從而精確地計算出移動磁塊的位移量。

基于磁致伸縮原理，結(jié)合中間輥軸移特點、測量范圍，選擇博爾森科技有限公司RHM0600A11S02A11桿式磁致伸縮位移傳感器做為中間輥位置測量傳感器。該傳感器基于磁致伸縮原理線性測量，具有高精度、高重復(fù)精度的特點；采用基于定位磁塊與內(nèi)部敏感元件的非接觸測量方式，可應(yīng)用于極其惡劣的工業(yè)環(huán)境，不易受油污、粉塵和其他類污染源的影響；傳感器由標準24VDC供電，輸出是一個真正的絕對位置信號，而不是比例的或需要再處理的信號，不存在漂移或變值的情況，且不受斷電影響。

3、傳感器的支架及安裝

3.1傳感器支架

中間輥軸移托架安裝在軋機傳動側(cè)，托架上有中間輥軸承座鎖緊機構(gòu)、軸移液壓缸及軸承油氣潤滑等，管線較多。為防止在設(shè)備檢修、維護、故障處理時，發(fā)生因人為踩踏、工具撞擊等原因?qū)鞲衅髟斐傻娜鐪y量桿彎曲變形、電子倉受損、磁環(huán)破裂等情況，設(shè)計了一種傳感器安裝支架，如圖4所示。

支架采用60mm×60mm的矩形方鋼制作。方鋼的一端為矩形封閉結(jié)構(gòu)，傳感器的電子倉全部置于其中；方鋼上除安裝電子倉部分外的一側(cè)沿壁面拋開，滿足磁環(huán)滑動要求，支架尾部設(shè)有可調(diào)的固定板。經(jīng)長期實際使用效果證明，與普遍采用的開放式支架相比較，該支架充分考慮了現(xiàn)場環(huán)境及設(shè)備維護對傳感器的影響，并可對傳感器的電子倉、測量桿、磁環(huán)加以進一步的保護，且安裝、維護、調(diào)整方便。

3.2傳感器安裝

傳感器的安裝情況如圖5所示。拆除原上、下中間輥位置測量機構(gòu)，包括齒輪齒條、軸承座、編碼器，利用原機構(gòu)的安裝螺孔，依據(jù)軸移缸行程范圍，將支架用螺栓固定在框架滑板的合適位置上；在原齒條位置處安裝固定塊，與軸移缸一并運動，通過連片與位移傳感器的移動磁環(huán)相連接。為保證測量精度，傳感器安裝時須注意：測量桿應(yīng)盡量與軸移液壓缸保持平行；與滑動磁環(huán)的連接片不宜過長。

4、結(jié)語

博爾森磁致伸縮位移傳感器在攀鋼冷軋廠HC軋機中間輥軸移上的應(yīng)用以來，定位精度在±1mm以內(nèi)，具有測量精度高、重復(fù)性好、穩(wěn)定可靠、安裝方便、環(huán)境適應(yīng)性強等特點；支架的使用提高了防護等級；傳感器壽命長、故障率低，節(jié)約設(shè)備運行成本，便于維護，為提高軋機帶材質(zhì)量提供了有力保障。