一種軋制線高度的調整方法

2023-05-15 08:34:46

專利名稱：：一種軋制線高度的調整方法
技術領域：
：本發明涉及軋鋼工藝領域，特別涉及一種在軋制生產線換輥過程中軋制線高度的調整方法。
背景技術：
：在熱軋生產中，精軋機機架下工作輥的輥面高度的控制是非常重要的環節，它決定了帶鋼在軋制線高度方向上的運行位置。軋制線是指各下工作輥的輥面所連起來的一條線，軋制線高度就是各下工作輥的輥面的高度。對生產控制而言，各機架的工作輥的輥面高度前後的落差越小越好。如圖la—lc所示，分別示出了帶鋼頭部通過軋機後的不同形狀。參見圖lc，如果落差小，帶鋼在軋制過程中特別是在穿帶過程中比較平穩，軋制比較穩定；如果落差大，帶鋼不能水平進入上工作輥10'和下工作輥10之間的輥縫，軋輥使帶鋼頭部33抬起(如圖la所示)或向下傾斜咬入(如圖lb所示)，這樣的非對稱咬入過程引起了非對稱的軋制，容易造成穿帶時翹扣頭現象。現有軋機的軋制線高度控制主要是通過在下支撐輥下增加軟墊板，對下工作輥的輥面高度進行調整，但是下支撐輥只能和墊板一起更換。在同一個支撐輥使用周期內，由於工作輥配輥的制約，將會使用若干不同輥徑的工作輥，很難通過一組墊板使不同輥徑的工作輥都能實現理想的輥面高度控制。目前一個支撐輥周期內墊板的厚度是根據一個支撐輥周期內最大工作輥輥徑，並按照下工作輥的輥面高度和理論軋制線高度一致的目標來進行確定的，理論軋制線(最大軋制線)的高度是指機架在最大工作輥和最大支撐輥情況下軋制線的高度。這種方法能夠做到一個支撐輥使用周期內不同輥徑的工作輥的輥面高度都低於軋制線高度，另外通過對工作輥輥徑範圍的限制來保證輥面高度不會低於軋制線高度太多。這種方法存在兩個主要問題其一，上述方法雖然能夠將工作輥的輥面高度都控制到低於軋制線高度，但不能將F1到F7機架的下工作輥輥面按整體進行控制，無法解決輥面高度交叉落差問題；其二，為了將輥面高度控制在一定範圍內，對軋輥配輥提出一定要求，這對配輥和輥耗是非常不利的，反之，由於配輥的限制，也很難真正將輥面高度控制在一個規範合理的範圍內，而且不能有效避免各機架工作輥輥面的高度落差，從而造成目前軋機使用的都是近乎一種波浪型的輥面高度控制現象。如圖2所示，由於下工作輥11一17各輥面之間的落差比較大，造成帶鋼30的軋制線20呈波浪型，使精軋軋制穩定性得不到保證。通過對國內外相關專利進行檢索，其中，專利JP2005262279A介紹了一種通過楔形驅動單元移動楔形塊提升或降低機械裝置來對軋軋線高度進行調整的裝備；專利EP972579A2介紹了一種換輥時通過鋸齒形移動裝置控制階梯板來對軋軋線高度進行調整的裝備，其簡化了換輥設備，提高了換輥效率；專利JP2002102911A介紹了一種可以提高軋線線高度調整範圍的裝備；專利EP005450A2所述的方法是通過各機架後的活套對機架中帶鋼進行調整，以應對軋制線高度變化帶來的影響。此外還有許多專利如JP5293520A、JP56062609、JP9038703A、JP5293520A、JP56062609A等，大都是在採用活套調節的方法對帶鋼在機架運行方式進行調整。如圖3所示，示出了相鄰的兩個下工作輥10和li。其中，Ami表示機架下工作輥10和li的輥面的高度差，Ani表示下工作輥li的輥面與入口側導板40的高度差，hi表示下工作輥10的輥面與對應的上工作輥輥面之間的距離，例如圖6中的hl和h2。帶鋼的運行狀態是在穿帶過程中由上遊機架出口後直接運行進入下一機架或帶鋼頭部接觸導板底部後進入下一機架；下遊機架咬鋼後，機架間活套從準備位置抬起，開始動作控制。各高度差對軋制穩定性特別是帶鋼穿帶過程中的穩定性有著顯著的影響。從軋制原理可以得出，非對稱軋制是導致發生翹扣頭現象的一個重要誘因，通常非對稱軋制多由非對稱咬入引起的。如圖4所示，當△mi>Ani>Ahi/2(帶鋼30不接觸側導板40)或Ani〉Am^Ahi/2(帶鋼30接觸側導板40)時，假設帶鋼30溫度均勻，軋制上下輥徑相等，轉速相同，此時存在不對稱咬入，即上下輥的咬入角不同，而且rl<r2，則上下輥的壓下量分別為-Ahl=[RX(l—cosr》]Ah2=[RX(1—cosr2)]顯然AhKAh2，即下輥壓下量Ah2比上輥壓下量Ahl大，使得帶鋼30下表面的延伸率大於上表面的延伸率，從而形成帶鋼出軋機後向上彎曲，造成帶鋼翹頭。如圖5所示，當Ani〈Ami〈Ahi/2(帶鋼30接觸導板40)或Ani〈Ahi/2〈Ami(帶鋼30接觸導板40)或Ami〈Ani〈Ahi/2(帶鋼30不接觸側導板40)時,下工作輥li的壓下量比上工作輥li'的壓下量小，使得帶鋼30下表面的延伸率小於上表面的延伸率，從而形成帶鋼30出軋機後向下彎曲，造成帶鋼30扣頭。如圖6所示，當Ami二Ahi/2且當Ani〉-Ahi/2時，帶鋼30能夠對稱咬入，進行對稱軋制，軋制穩定。上述分析可以看出，軋制線高度控制不理想會導致穿帶過程中的不穩定，翹扣頭現象是主要的表形形式。另外，根據軋制原理，各機架速度是根據秒流量相等的原理進行計算的，由末機架的穿帶速度前推得來，見下式Vlxhl=v2xh2=v3xh3=v4xh4=v5xh5=v6xh6=v7xh7=s而前推計算的一個重要前提就是機架間的長度，機架間機械長度為一固定值L，在控制模型計算中，穿帶過程中機架間帶鋼長度按機架間機械長度L進行計算跟蹤的。但實際由於存在軋制線高度差Am，實際機架間帶鋼的長度為i/"丄2+(Am)2，那麼就導致機架間帶鋼跟蹤不準，造成機架間秒流量不準，這也就是通常所見穿帶過程中活套套量大的一個重要因素，套量過大對軋制穩定性有著嚴重影響。
發明內容本發明的目的是提供一種軋制線高度的調整方法，將下工作輥輥面到軋制線之間的距離控制在很小的範圍內，解決前後機架的工作輥輥面高度落差比較大的問題，從而使帶鋼頭部儘可能以水平形式平穩穿帶，以提高軋制穩定性。為了達到上述目的，本發明提供一種軋制線高度的調整方法，用於在軋制生產線換輥過程中調整軋制線高度，該軋制生產線包括若干機架、工作輥、支撐輥、調整裝置及控制裝置，每個機架下設置一個調整裝置，調整裝置通過控制裝置一起控制，控制裝置優選可編程序邏輯控制器PLC。調整裝置兩端分別設有梯形墊板，該梯形墊板具有不同等級，最初，梯形墊板可處於任意等級，其特徵在於，該調整方法包括以下步驟(1)換輥，並將更換後的工作輥和支撐輥的參數輸入控制裝置；(2)控制裝置將更換後的工作輥和支撐輥的參數與裝置內設定的最大工作輥和最大支撐輥的參數進行比較，確定調整裝置的調整量Ah，計算梯形墊板的等級n;(3)控制裝置根據計算的等級n，發送指令到調整裝置；(4)調整裝置收到指令後，自動將梯形墊板調整到相應的等級n，以調整軋制線的高度。其中，在所述步驟(2)中，梯形墊板的使用等級n:n=QUOTIENT(Ah，m)m表示梯形墊板每一等級的調整量，函數QUOTIENT用於返回商的整數部分。進一步，在所述步驟(2)中，控制裝置計算出梯形墊板的等級n以後，計算實際實際軋制線與理論軋制線之間的高度差APL，將APL與裝置內設定的實際軋制線與理論軋制線之間的分界值t進行比較，如果△PL<t，那麼！1=11-1。其中，所述分解值t沿著軋制線的軋制方向依次減小，所述實際軋制線與理論軋制線之間的高度差APL:△PL=MOD(Ah，m)其中，函數MOD用於返回兩數相除的餘數。優選地，上述調整裝置上的兩個梯形墊板可一體地調整。上述調整裝置內設有液壓缸，調整裝置通過控制液壓缸的行程來調整梯形墊板以達到相應的等級n，也可選用其他的傳動方式對梯形墊板進行調整。優選地，上述梯形墊板的等級n在18—21之間，上述梯形墊板每一等級的調整量m在10—12mm之間。具體的等級n和調整量m可以自由修改。本發明的有益效果在於在一個支撐輥周期內，在工作輥更換時，根據不同工作輥輥徑調整支撐輥下調整裝置上梯形墊板的級數，使各機架下輥面高度能夠實現輥面水平型或帶鋼水平型兩種方式，使帶鋼頭部儘可能平穩穿帶，以提高軋制穩定性。圖la—lc為帶鋼頭部通過軋機後的形狀示意圖；圖2為軋制線為波浪型時的示意圖；圖3為相鄰兩個工作輥的示意圖；圖4為軋制中帶鋼頭部上翹的示意圖；圖5為軋制中帶鋼頭部扣頭的示意圖；圖6為軋制中帶鋼對稱軋制的示意圖；圖7為根據本發明的輥面水平型軋制線高度控制的示意圖；圖8為根據本發明的帶鋼水平型軋制線高度控制的示意圖；圖9為工作輥、支撐輥和軋制線調整裝置的尺寸示意圖；圖IO為工作輥、支撐輥和軋制線調整裝置的裝配示意圖。具體實施方式本發明可以通過以下的實施例來做進一步詳細說明，參見圖7—圖10。在軋制生產過程中，軋制生產線包括若干機架，工作輥、支撐輥、調整裝置100及控制裝置，每個機架下設置一個調整裝置100，調整裝置100由控制裝置(圖未示)控制。調整裝置100兩端分別設有梯形墊板110，該梯形墊板110具有不同等級。最初，梯形墊板110可處於任意等級。機架上設有軸承座61、62、63、64以分別固定上支撐輥7i，，上工作輥li，，下工作輥li，下支撐輥7i。帶鋼30從上、下工作輥之間的輥縫80中穿過。對於一套軋機而言，理論軋制線即最大軋制線為最大工作輥和最大支撐輥情況下工作輥的上輥面對應的高度線。如圖7和圖8中所示，理論軋制線20'是水平的，其離廠房地平面200的高度為H，而機架底部位於廠房地平面200以下。在本發明下面所描述的實施例中，H為825mm。實際軋制線20指不同工作輥和支撐輥情況下下工作輥的上輥面對應的高度線。本方法調整的對象僅涉及下工作輥li和下支撐輥7i，後面提到的實際工作輥和實際支撐輥，最大工作輥和最大支撐輥也僅涉及下工作輥和下支撐輥。在換輥的過程中，需要根據更換後的工作輥和支撐輥的參數，來對軋制線高度進行調整，以保證軋制的穩定性。根據本發明的第一優選實施例中，軋機設有七個機架F1—F7，分別設有上工作輥ir一n，和下工作輥ii一n。本發明的軋制線高度的調整方法包括以下步驟換輥，可利用提升油缸來移動工作輥和支撐輥，然後將更換後的工作輥和支撐輥(以下簡稱實際工作輥和支撐輥)的參數發送控制裝置。實際工作輥和支撐輥的直徑可以是輸入的或者已經設在控制裝置中來選擇的。控制裝置將實際工作輥和支撐輥的參數與裝置內設定的最大工作輥和最大支撐輥的參數進行比較，確定調整裝置的調整量Ah，計算梯形墊板的等級n。對一套軋機來說，每個機架最大工作輥的直徑Dw—max和最大支撐輥的直徑Dbb—max都是一定值。例如在第一優選實施例中，F1—F4機架的最大工作輥的直徑Dw—max的值為835mm，最大支撐輥的直徑Dbb一max的值為1600mm，F5—F7機架的最大工作輥的直徑Dw—max的值為695mm，最大支撐輥的直徑Dbb—max的值為1600mm。由於F1—F4機架的工作輥11—14直徑比F5—F7機架的工作輥15—17直徑大許多，為了使各機架工作輥li的輥面高度相差不是很大，方便進行調整，一般F5—F7機架下的水泥地面要高於F1—F4機架，在本實施例中，F5—F7機架下的水泥地面相比F1—F4機架要高出175mm。在最大工作輥和最大支撐輥的情況下，軋制線高度調整裝置100的調整量是最小的，該值為一定值，記作Tb一min。其中F1—F4機架取100mm，F5—F7機架取100mm，此時高度調整裝置100的等級n為0。控制裝置根據輸入的實際工作輥li和支撐輥7i的參數，計算高度調整裝置100的實際調整量Ah。參見圖9所示，H一const表示支撐輥軸承座61中心到軸承座61下的墊塊50的高度，墊塊50固定在下支撐輥li的軸承座61上，可以起到保護調整裝置100的梯形墊板110表面的作用。對於一套軋機，H一const為一常數，例如在第一優選實施例中，F1—F4機架取1060mm，F5-F7機架取1025mm，其中包括墊塊50的高度。H—total表示軋制線調整裝置100底端到軋制線的高度。在最大工作輥和最大支撐輥的情況下，H—total=Dw—max+Dbb—max/2+H—const+Tb—min根據上式可以計算出，對於機架F1—F4:H—total值為2795mm。對於機架F5—F7:H—total值為2620mm。但是，由於F5—F7機架下的水泥地面相比F1—F4機架要高出175mm，所以以機架F1—F4的地面為參考點，F5—F7的H一total值應為2795mm。對於實際工作輥li和支撐輥7i:H—total=Dw+Dbb/2+H—const+Tb+APL根據上述兩等式，計算出Tb+APL，其中Dw、Dbb分別表示實際工作輥li和支撐輥7i的直徑，Tb表示軋制線高度調整裝置100的實際調整量，APL表示實際軋制線與理論軋制線之間的距離。根據上述等式，可得調高裝置的實際調整量為△h=Tb+APL—Tb一min然後計算調高裝置梯形墊板的等級n。其中，n=QUOTIENT(Ah，m)。函數QUOTIENT用於返回商的整數部分，m表示高度調整裝置100的梯形墊板110每級的調整量。m值和軋制線高度調整裝置100的設備參數相關，一般前面幾個機架F1—F4和後面幾個機架F5—F7取值不同，後一機架的每步調整量要更小一些。在第一優選實施例中，前面幾個機架F1—F4的m值為12mm，後面幾個機架F5—F7的m值為10mm。一般m取值在10—12m之間，m值越小，調整後的誤差也就越小。控制裝置根據計算的等級n，發送指令到調整裝置100;調整裝置100收到指令後，自動將梯形墊板110調整到相應的等級n，以調整軋制線的高度。控制裝置優選例如PLC可編程控制器，通過PLC可編程控制器帶動調整裝置100中的液壓缸，將梯形墊板110調整到相應的使用等級n，從而調整工作輥的高度，控制軋制線高度，也可選用其它的傳動系統。如圖10所示，示出了調整裝置100的示意圖，每個機架下都設有一個調整裝置100，位於下支撐輥7i的軸承座61下。調整裝置100兩端分別設有具有若干等級的梯形墊板110，通過裝置內設置的液壓缸，可以同步調整支撐輥兩端的高度。根據計算的等級n，通過PLC可編程控制器帶動調整裝置100中的液壓缸(圖未示)，將梯形墊板IIO調整到相應的等級n，從而調整控制軋制線的高度。梯形墊板110的等級數目可根據具體情況設置，一般選取18—21個等級。本實施例中，前面幾個機架F1—F4使用的調整裝置具有18個等級，後面幾個機架F5—F7使用的調整裝置具有21個等級。調整過程完成後，控制裝置計算各實際軋制線與理論軋制線的誤差APL，其中，APL=MOD(Ah，m)，函數MOD用於返回兩數相除的餘數。具體數據參見表l、表2和表3，下面各表中關於尺寸的單位均為mm。表1tableseeoriginaldocumentpage11表2tableseeoriginaldocumentpage11表3tableseeoriginaldocumentpage11從上面3組數據可以得出，根據本方法，可以使各機架工作輥li的輥面即實際軋制線與理論軋制線的差值APL控制在〔0，m〕之間。如圖7所示，實際軋制線20與理論軋制線20'基本重合，各下工作輥11一17的輥面基本處於同一高度，所以實際軋制線20是水平的，帶鋼30頭部能以水平形式平穩穿帶，軋制比較穩定，可以保證軋制的質量。根據本發明的第二優選實施例，在所述步驟(3)中，計算出高度調整裝置100的使用等級n以後，根據計算實際軋制線與理論軋制線之間的差值APL，確定F1到F7各機架實際軋制線與理論軋制線的分界值t，將APL與分界值t進行比較，如果APL〈t，那麼n'-n—1。如果APL二t，則可根據具體的參數選擇，使用等級可保持不變，也可降一等級。其中，Fl到F7各機架實際軋制線的分界值t是逐漸減小的，優選成等差數列，公差為正。例如本實施例中，Fl—F7的t值分別為12mm，10mm，8mm，6mm，4mm，2mm，0mm。在本發明第一優選實施例的數據基礎上，第二優選實施例的計算結果如下，表中關於尺寸的單位均為mm:表4tableseeoriginaldocumentpage12表6tableseeoriginaldocumentpage13根據第二優選實施例，可以實現帶鋼30水平型軋制線高度控制。如圖8所示，理論軋制線20，與帶鋼30的厚度方向的中心線重合，即理論軋制線位於Fl到F7機架輥縫的中心位置，而下工作輥11一17的輥面即實際軋制線20的高度從Fl到F7機架依次上升，所以該方法又可稱為斜向上型軋制線高度控制。結合表4一表6，Fl到F7機架下APL'分別控制在〔12，24)，〔10，24)，〔8，24)，(6，24)，(4，20)，〔2，20)，〔0，20)範圍之內。圖8中所示為最理想的情況，實際中會有所偏差。由於實際軋制線到理論軋制線的高度差APL'都分別控制在不同的小範圍內，可以能夠基本達到圖8所示的效果，從而提高軋制的穩定性。在兩種實施例中，其共同特點是相鄰機架輥面高度落差比較小，且各輥面近乎成一直線分布。從軋制線高度對穩定性影響的分析可以得出第一優選實施例的帶鋼水平型軋制線控制是進行對稱咬入和對稱軋制的理想狀態，對較厚的板坯軋制，該控制方法應該是優選的。但對於較薄板坯的軋制，第二優選實施例的輥面水平型高度軋制線控制比較有利於帶鋼的平穩穿帶。應當可以理解，在不偏離其精神和中心特徵的情況下本發明可以其它形式實現。因此這裡的實施例和具體的實施方式是示意性並不是限制性，並且本發明並不限定在這裡給出的詳細描述中。權利要求1.一種軋制線高度的調整方法，用於在軋制生產線換輥過程中調整軋制線高度，該軋制生產線包括若干機架、工作輥、支撐輥、調整裝置及控制裝置，每個機架下設置一個調整裝置，調整裝置由控制裝置控制，調整裝置兩端分別設有梯形墊板，該梯形墊板具有不同等級，最初，梯形墊板可處於任意等級，其特徵在於，該調整方法包括以下步驟(1)換輥，並將更換後的工作輥和支撐輥的參數輸入控制裝置；(2)控制裝置將更換後的工作輥和支撐輥的參數與裝置內設定的最大工作輥和最大支撐輥的參數進行比較，確定調整裝置的調整量Δh，計算梯形墊板的等級n；(3)控制裝置根據計算的等級n，發送指令到調整裝置；(4)調整裝置收到指令後，自動將梯形墊板調整到相應的等級n，以調整軋制線的高度。2.如權利要求1所述的調整方法，其特徵在於，在所述步驟(2)中，梯形墊板的使用等級n:formulaseeoriginaldocumentpage0其中，m表示梯形墊板每一等級的調整量，函數QUOTIENT用於返回商的整數部分。3.如權利要求1或2所述的調整方法，其特徵在於，在所述步驟(2)中，控制裝置計算出梯形墊板的等級n以後，計算實際軋制線與理論軋制線之間的高度差APL，將APL與裝置內設定的實際軋制線與理論軋制線之間的分界值t進行比較，如果APL〈t，那麼n-n-l。4.如權利要求3所述的調整方法，其特徵在於，所述實際軋制線與理論軋制線之間的高度差APL:formulaseeoriginaldocumentpage2其中，函數MOD用於返回兩數相除的餘數。5.如權利要求3所述的調整方法，其特徵在於，所述分解值t沿著軋制線的軋制方向依次減小。6.如權利要求1所述的調整方法，其特徵在於，所述調整裝置上的兩個梯形墊板可一體地調整。7.如權利要求1或6所述的調整方法，其特徵在於，所述調整裝置內設有液壓缸，調整裝置通過控制液壓缸的行程來調整梯形墊板以達到相應的等級n。8.如權利要求7所述的調整方法，其特徵在於，所述梯形墊板的等級n在18—21之間。9.如權利要求7所述的調整方法，其特徵在於，所述梯形墊板每一等級的調整量m在10—12mm之間。10.如權利要求l所述的調整方法，其特徵在於，所述控制裝置為可編程序邏輯控制器PLC。全文摘要本發明提供一種在軋制生產線換輥過程中調整軋制線高度的方法，其包括以下步驟(1)換輥，並將更換後的工作輥和支撐輥的參數輸入控制裝置；(2)控制裝置將更換後的工作輥和支撐輥的參數與裝置內設定的最大工作輥和最大支撐輥的參數進行比較，確定調整裝置的調整量Δh，計算梯形墊板的等級n；(3)控制裝置根據計算的等級n，發送指令到調整裝置；(4)調整裝置收到指令後，自動將梯形墊板調整到相應的等級n，以調整軋制線的高度，從而使帶鋼儘可能以水平形式穿過輥縫，有利地提高軋制穩定性。文檔編號B21B31/00GK101332470SQ20071004328公開日2008年12月31日申請日期2007年6月29日優先權日2007年6月29日發明者王自強,祝孔林,旗解,斌謝,黃傳清申請人:寶山鋼鐵股份有限公司