一種20輥森吉米爾軋機工作輥在線配輥方法及系統與流程
2023-10-19 03:35:32 3
本發明屬於控制領域，尤其涉及一種用於軋機的在線配輥控制系統。
背景技術：
申請人所在企業的20輥森吉米爾軋機(以下簡稱為軋機)是一種單機架可逆式多輥冷軋機。其特點是20個軋輥呈環形疊加式，鑲嵌在具有「零凸度」的整體鑄鋼機架內，具有變形均勻、大壓下量及高速連續軋制的優點。
其中所述的20輥，包括2個工作輥、4個第一中間輥、6個第二中間輥及8個支承輥等共20個軋輥，組成完整的一套輥系，其具體結構見圖1所示。
在圖1中，標號為S、T的棍子為1#、2#工作輥(亦稱為上、下工作輥)，其公稱輥徑：63.5mm，最小輥徑：58mm，最大輥徑：73.5mm；標號為O、P、Q、R的棍子為1#至4#第一中間輥，公稱輥徑：102mm，最小輥徑：96mm，最大輥徑：105mm；標號為I、J、K、L、M、N的棍子為1#至6#第二中間輥，公稱輥徑：173mm，最小輥徑：170mm，最大輥徑：176mm；標號為A、B、C、D、E、F、G、H的棍子為1#至8#支承輥，公稱輥徑：300.02mm。
軋機在軋制生產中，根據鋼帶表面質量要求，或軋輥表面質量情況，需要進行換輥。上述輥系中，兩個工作輥與鋼帶表面直接接觸，是影響鋼帶表面質量的最主要因素，每一卷鋼帶的軋制過程中均要多次成對更換工作輥，因而工作輥的換輥頻率是最高，工作輥的備用量(即備件數量)也最多。
對於所更換下的工作輥，需要進行重新磨削，合格後再次使用。
由於上述的工作輥為2根成對使用，其直徑許用範圍較寬，因此2根工作輥直徑的尺寸匹配精度對於軋制板形控制、軋制力的波動和軋制線的穩定性都有重要影響，還需與輥系的其它軋輥較好地融合。因此，每次換輥操作，都要通過一定的方法對成對的2根工作輥進行匹配，如採用配輥系統。
對於20輥森吉米爾等多輥軋機的工作輥配輥，國內的冷軋廠，有些是使用國外廠商提供的離線配輥程序，可以根據輥系的綜合情況計算出工作輥配輥信息進行配輥，但是此離線配輥程序非常複雜，價格昂貴，且根據國外廠商的要求，其具體 方法和步驟嚴格保密；有些冷軋廠是使用廠商提供的離線靜態配輥表，根據配輥表的數據進行配輥，這種方式實現較簡單，價格有優勢，但是僅能夠保證2根工作輥之間直徑尺寸以及偏心距離等數據的靜態數據匹配，而不能兼顧與輥系其它軋輥的匹配並觀察到相互之間的幹涉情況。
申請人企業的20輥森吉米爾軋機原來是採用前述後一種離線靜態配輥表的方式進行工作輥配輥。如前所述，該方式僅是一種靜態的匹配，不能反映出輥系參數的實時變化。當按照上述離線靜態配輥表執行換輥操作後，二級軋輥控制計算機的程序會自動計算出輥系的左右偏心、軋制線等數據，下發給一級現場控制計算機後開始軋制。在實際軋制生產中，會導致軋制線偏移、輥縫開口和鋼帶厚度不吻合、軋制後鋼帶板形翹曲等異常情況發生，並進行多次重複換輥等操作，影響了產品質量，降低了生產效率，存在很大弊端。如引用前一種離線配輥程序，價格昂貴，也並不適合。
如何才能夠全面、綜合考慮輥系中第一中間輥、第二中間輥、支承輥的實際直徑數據、整個軋機輥系的左右偏心數據、軋制線、輥縫等實際參數變化影響，計算出適合的工作輥直徑範圍，形成動態工作輥配輥表，滿足高質量、高效率的工作輥換輥作業需求，對於有效提高工作輥換輥的質量和效率，促進軋制質量穩定，並大幅度降低使用成本，有著十分重要的現實意義。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種20輥森吉米爾軋機工作輥在線配輥方法及系統，其將工作輥資料庫與軋機的資料庫系統連結，綜合考慮輥系中各個第一中間輥、第二中間輥、支承輥、左右偏心、軋制線、輥縫等實際參數變化影響，計算出適合的工作輥直徑範圍，形成動態工作輥配輥表，供現場實際生產過程中使用。其能兼顧輥系中第一中間輥、第二中間輥、支承輥及壓下量、左右偏心、軋制線、輥縫等實際參數變化的綜合影響，直觀反映輥系間幹涉情況，及具有異常狀況下的報警功能，可滿足高質量、高效率的工作輥換輥作業需求，能有效提高工作輥換輥的質量和效率，促進軋制質量穩定，並大幅度降低使用成本。
本發明的技術方案是：一種20輥森吉米爾軋機工作輥在線配輥方法，其特徵是所述的在線配輥方法包括下列步驟：
A、將每一根磨削後工作輥的直徑作記錄、匯總，形成工作輥資料庫；
B、將工作輥資料庫與軋機的輥係數據庫系統連結，實現數據共享；
C、根據工作輥資料庫和軋機輥係數據庫中的數據，建立該軋機輥系的模擬顯示；
D、根據工作輥資料庫中實際的工作輥直徑，計算出整個軋機輥系的左、右偏心數據以及軋制線，並採用模擬顯示輸出計算結果；
E、根據生產工藝的要求和設備的實際安裝尺寸，對輥系的左、右偏心數據以及軋制線進行優化調整；
F、根據優化調整後輥系中各軋輥直徑的數據，進行輥系中各軋輥間的相互幹涉情況檢查；
G、若軋機輥系中任意兩個軋輥間的圓心距離大於該兩個軋輥的直徑之和，則說明出現異常情況，對該異常狀況輸出報警或調整提示信息，並將異常情況所處部位進行模擬顯示輸出；
H、進一步根據實際的輥系各個軋輥的直徑數據，計算上輥縫、下輥縫、總輥縫數值，並模擬顯示；
I、根據輥系中某一組第一中間輥、第二中間輥、支承輥的實際參數，計算出與該組軋輥相匹配的上、下工作輥配輥直徑範圍，並確定對應的第一中間輥、第二中間輥、支承輥的配輥表；
J、根據工作輥配輥數據的計算結果，形成動態配輥表；
K、按照所述動態配輥表所給出的上、下工作輥的允許配輥直徑範圍及工作輥的軋輥編號，選取對應的工作輥，執行換輥操作。
其所述的工作輥在線配輥方法，考慮所述輥系中各個第一中間輥、第二中間輥及支承輥之間的直徑數據最佳匹配情況，以及所述輥系的左右偏心數據、軋制線、輥縫的實際參數變化影響，計算出適合的工作輥直徑範圍，形成動態工作輥配輥表，直觀反映輥系間各軋輥件圓周間的幹涉情況，對異常狀況進行報警，以滿足高質量、高效率的工作輥換輥作業需求；能有效提高工作輥換輥的質量和效率，促進軋制質量穩定，並大幅度降低使用成本。
具體的，所述的換輥操作包括下列步驟：
選取適合的支撐輥；
選取適合的第一中間輥；
選取適合的第二中間輥；
根據第二中間輥的直徑和第一中間輥的直徑，得到工作輥的允許直徑範圍；
根據允許的工作輥直徑範圍，從所述的動態配輥表中選取符合要求的工作輥， 並給出其對應的輥編號；
根據輥編號確定對應的上、下工作輥；
動態配輥過程完成。
具體的，所述的工作輥資料庫以每一根工作輥的編號為識別標誌，並與每一根磨削後的工作輥的直徑數據相對應匹配。
進一步的，在所述軋機的輥係數據庫系統中，存放有整個輥系中各個第一中間輥、第二中間輥及支承輥的直徑、圓心或軸心坐標數據，並據此得到整個輥系的左、右偏心數據以及軋制線、輥縫的實際參數。
進一步的，其所述的優化調整包括根據各個支撐輥、第一中間輥、第二中間輥以及工作輥的允許直徑範圍，通過各個軋輥徑向尺寸的疊加，進而得到一組採用上述各軋輥構成的輥系的左、右偏心數據以及軋制線數據，將其與生產工藝的要求和設備的實際安裝尺寸進行比對，若符合要求，則滿足選輥要求，若不符合要求，則重新選取一組支撐輥、第一中間輥、第二中間輥以及工作輥，再次得到一組採用重新選取的各軋輥構成的輥系的左、右偏心數據以及軋制線數據，再次將其與生產工藝的要求和設備的實際安裝尺寸進行比對，直至符合生產工藝的要求或實現所述輥系中各個第一中間輥、第二中間輥及支承輥之間的直徑數據最佳匹配為止。
進一步的，其所述的模擬顯示，根據設備的實際安裝尺寸、軋機輥係數據庫中各個軋輥的圓心坐標位置、各個軋輥的直徑以及工作輥資料庫中擬選用的上、下工作輥的直徑，計算出各個軋輥的外表面圓周數據，以各個軋輥的圓心為中心，顯示出各個軋輥的軋輥外表面圓周輪廓線，並根據各個軋輥的軋輥外表面圓周輪廓線是否相交或各個軋輥的軋輥外面圓周輪廓線之間的間距是否符合生產工藝及設備運行的要求，來判斷各個軋輥之間是否有異常狀況。
本發明的技術方案還提供了一種採用上述工作輥在線配輥方法的在線配輥系統，包括二級軋輥控制計算機和一級現場控制計算機，其特徵是：
在所述的二級軋輥控制計算機中設置一個工作輥資料庫，所述的工作輥資料庫對每一根磨削後工作輥的直徑作記錄，並匯總正資料庫表格；
在所述的一級現場控制計算機中有設置一個軋機的輥係數據庫系統；
在所述工作輥資料庫與軋機輥係數據庫系統之間，設置連結，實現各個軋輥直徑數據的共享關係；
所述的二級軋輥控制計算機根據工作輥資料庫和軋機輥係數據庫中各個軋輥直徑的數據，建立或輸出該軋機輥系各個軋輥之間位置或圓周的對應模擬顯示；
所述的二級軋輥控制計算機根據工作輥資料庫中實際的工作輥直徑，計算出整個軋機輥系的左、右偏心數據以及軋制線，並採用模擬顯示輸出計算結果；
所述的二級軋輥控制計算機根據生產工藝的要求和設備的實際安裝尺寸，對輥系的左、右偏心數據以及軋制線進行優化調整；
所述的二級軋輥控制計算機根據優化調整後輥系中各軋輥直徑的數據，進行輥系中各軋輥間的相互幹涉情況檢查，並對異常狀況輸出報警或調整提示信息，並將異常情況所處部位進行模擬顯示輸出；
所述的二級軋輥控制計算機進一步根據實際的輥系各個軋輥的直徑數據，計算上輥縫、下輥縫、總輥縫數值，並模擬顯示；
所述的二級軋輥控制計算機根據輥系中某一組第一中間輥、第二中間輥、支承輥的實際參數，計算出於與該組軋輥相匹配的上、下工作輥配輥直徑範圍，並確定對應的第一中間輥、第二中間輥、支承輥的配輥表；
所述的二級軋輥控制計算機根據工作輥配輥數據的計算結果，生成動態配輥表；
按照所述動態配輥表所給出的上、下工作輥的允許配輥直徑範圍及工作輥的軋輥編號，選取對應的工作輥，執行換輥操作；
所述的二級軋輥控制計算機計算出採用該組軋輥後軋機整個輥系的左右偏心、軋制線等相關數據，下發給一級現場控制計算機，一級現場控制計算機根據上述數據開始軋制工藝生產。
具體的，所述的換輥操作包括下列步驟：
選取一組支撐輥；
選取一組第一中間輥；
選取一組第二中間輥；
根據所述第二中間輥的直徑和第一中間輥的直徑，得到一組工作輥的允許直徑範圍；
根據該組工作輥的直徑範圍，從所述的動態配輥表中選取符合要求的工作輥，並給出其對應的輥編號；
根據輥編號確定對應的上、下工作輥，以實現動態配輥過程。
具體的，在所述的輥係數據庫系統中，存放有整個輥系中各個第一中間輥、第二中間輥及支承輥的左、右偏心數據以及軋制線、輥縫的實際參數。
與現有技術比較，本發明的優點是：
1.採用本技術方案的20輥森吉米爾軋機工作輥在線配輥系統，能更好地適應輥系參數的綜合變化和影響，滿足工作輥配輥需求，滿足了高質量、高效率的工作輥換輥作業需求，可有效提高工作輥換輥的質量和效率，促進軋制質量穩定；與現有的離線配輥程序或方式相比較，可大幅度降低使用成本；
2.本技術方案將工作輥資料庫與軋機的資料庫系統連結，綜合考慮輥系中各個第一中間輥、第二中間輥、支承輥、左右偏心、軋制線、輥縫等實際參數變化影響，計算出適合的工作輥直徑範圍，形成動態工作輥配輥表，供現場實際生產過程中使用，能兼顧輥系中第一中間輥、第二中間輥、支承輥及壓下量、左右偏心、軋制線、輥縫等實際參數變化的綜合影響，直觀反映輥系間幹涉情況，並具有異常狀況下的報警功能；
3.本技術方案的應用方法簡易、便於實施和控制，且具備良好可操作性。
附圖說明
圖1是軋機一套20軋輥輥系的結構示意圖；
圖2是本發明20輥軋機輥系的模擬顯示示意圖；
圖3是本發明輥系的左右偏心、軋制線計算結果輸出示意圖；
圖4是本發明各軋輥間相互幹涉情況的異常狀況報警示意圖；
圖5是本發明根據實際的輥系軋輥直徑數據計算上輥縫、下輥縫、總輥縫數值模擬顯示示意圖；
圖6是本發明工作輥配輥數據範圍輸出示意圖；
圖7是本發明配輥表示意圖。
圖中S、T為1#、2#工作輥，O、P、Q、R為1#至4#第一中間輥，I、J、K、L、M、N為1#至6#第二中間輥，A、B、C、D、E、F、G、H為1#至8#支承輥。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。
本發明的技術方案提供了一種20輥森吉米爾軋機工作輥在線配輥方法，其發明點在於所述的在線配輥方法包括下列步驟：
A、將每一根磨削後工作輥的直徑作記錄、匯總，形成工作輥資料庫；
B、將工作輥資料庫與軋機的輥係數據庫系統連結，實現數據共享；
C、根據工作輥資料庫和軋機輥係數據庫中的數據，建立該軋機輥系的模擬顯 示；
D、根據工作輥資料庫中實際的工作輥直徑，計算出整個軋機輥系的左、右偏心數據以及軋制線，並採用模擬顯示輸出計算結果；
E、根據生產工藝的要求和設備的實際安裝尺寸，對輥系的左、右偏心數據以及軋制線進行優化調整；
F、根據優化調整後輥系中各軋輥直徑的數據，進行輥系中各軋輥間的相互幹涉情況檢查；
G、若軋機輥系中任意兩個軋輥間的圓心距離大於該兩個軋輥的直徑之和，則說明出現異常情況，對該異常狀況輸出報警或調整提示信息，並將異常情況所處部位進行模擬顯示輸出；
H、進一步根據實際的輥系各個軋輥的直徑數據，計算上輥縫、下輥縫、總輥縫數值，並模擬顯示；
I、根據輥系中某一組第一中間輥、第二中間輥、支承輥的實際參數，計算出與該組軋輥相匹配的上、下工作輥配輥直徑範圍，並確定對應的第一中間輥、第二中間輥、支承輥的配輥表；
J、根據工作輥配輥數據的計算結果，形成動態配輥表；
K、按照所述動態配輥表所給出的上、下工作輥的允許配輥直徑範圍及工作輥的軋輥編號，選取對應的工作輥，執行換輥操作。
本技術方案所述的工作輥在線配輥方法，考慮所述輥系中各個第一中間輥、第二中間輥及支承輥之間的直徑數據最佳匹配情況，以及所述輥系的左右偏心數據、軋制線、輥縫的實際參數變化影響，計算出適合的工作輥直徑範圍，形成動態工作輥配輥表，直觀反映輥系間各軋輥件圓周間的幹涉情況，對異常狀況進行報警，以滿足高質量、高效率的工作輥換輥作業需求；能有效提高工作輥換輥的質量和效率，促進軋制質量穩定，並可大幅度降低工作輥的使用成本和軋機的綜合運行成本。
實施例：20輥森吉米爾軋機工作輥在線配輥方法：
1、建立工作輥資料庫：將每一根工作輥磨削後的直徑作記錄、匯總，形成資料庫。
2、將工作輥資料庫與軋機的資料庫系統連結，其所述的連結是指兩個資料庫中的數據共享，通過實現數據共享，可兼顧輥系中第一中間輥、第二中間輥、支承輥、左右偏心、軋制線、輥縫等實際參數變化的綜合影響，是實現在線配輥的核心。
3、建立20輥軋機輥系的模擬顯示如圖2所示，其根據各個軋輥的圓心位置和直徑，得到各個軋輥的外表面圓周輪廓線，通過各個軋輥的圓心和外表面圓周輪廓線，來表示各個軋輥之間的相互位置關係；其中工作輥的直徑數據從所述的工作輥資料庫中取得，其餘數據，諸如各個軋輥的圓心坐標、除工作軋輥之外其餘軋輥的直徑等數據可以從軋機的資料庫系統中獲得。
4、根據工作輥資料庫中被選取的實際工作輥直徑數據以及從軋機的資料庫系統中獲得的其餘軋輥的相關數據(諸如圓心、直徑等)，計算出整個輥系的左右偏心、軋制線等數據，經過優化調整，並輸出計算結果，顯示圖3中所示。
本步驟中所述的優化調整，包括根據各個支撐輥、第一中間輥、第二中間輥以及工作輥的允許直徑範圍，通過各個軋輥徑向尺寸的疊加，進而得到一組採用上述各軋輥構成的輥系的左、右偏心數據以及軋制線數據，將其與生產工藝的要求和設備的實際安裝尺寸進行比對，若符合要求，則滿足選輥要求，若不符合要求，則重新選取一組支撐輥、第一中間輥、第二中間輥以及工作輥，再次得到一組採用重新選取的各軋輥構成的輥系的左、右偏心數據以及軋制線數據，再次將其與生產工藝的要求和設備的實際安裝尺寸進行比對，直至符合生產工藝的要求或實現所述輥系中各個第一中間輥、第二中間輥及支承輥之間的直徑數據最佳匹配為止。
5、根據輥系的左右偏心、軋制線的優化調整情況，進行輥系中各軋輥間的相互幹涉情況，並對異常狀況報警，提示調整。並輸出模擬顯示如圖4中所示。
本步驟中輥系中各軋輥間的相互幹涉檢測，是指根據設備的實際安裝尺寸、軋機輥係數據庫中各個軋輥的圓心坐標位置、各個軋輥的直徑以及工作輥資料庫中擬選用的上、下工作輥的直徑，計算出各個軋輥的外表面圓周輪廓線，以各個軋輥的圓心為中心，顯示出各個軋輥的軋輥外表面圓周輪廓線，並根據各個軋輥的軋輥圓周輪廓線是否相交或各個軋輥的軋輥圓周輪廓線之間的間距是否符合生產工藝及設備運行的要求，來判斷各個軋輥之間是否有異常狀況。
6、進一步根據實際的輥系軋輥直徑數據計算上輥縫、下輥縫、總輥縫數值，並採用圖形輸出形式進行模擬顯示如圖5中所示。
7、根據整個輥系中第一中間輥、第二中間輥、支承輥的實際參數，計算上下工作輥配輥直徑並確定配輥表。
其中，工作輥配輥數據計算如圖6中所示。
所生成的配輥表結構如圖7中所示。
由於本技術方案中是根據整個軋機輥系中各個第一中間輥、第二中間輥、支承 輥的實際參數，來計算上、下工作輥配輥直徑並確定配輥表的，所以，對於不同組的第一中間輥、第二中間輥或支承輥，其所獲得的上、下工作輥配輥直徑和配輥表不是一成不變的，其可根據不同組的各個軋輥的實際數據得到不同的選取結果，其配輥表是動態可變、可調的，為了與現有技術中的靜態配輥表相區別，故稱本技術方案中所獲得的配輥表為動態配輥表。
8、按照配輥表選取工作輥，執行換輥操作。
1)、確認工作輥配輥表的要求：
2)、實施工作輥配輥操作
2.1、選取一組適合的支撐輥：
本技術方案中的「適合」一詞，是指符合軋機設備中各個軋輥的實際安裝位置及尺寸，滿足生產工藝以及設備正常運轉的要求，只要符合上述條件的各組軋輥，均可視為是「適合」的，可以被列入候選範圍。
2.2、選取一組適合的第一中間輥。
2.3、選取一組適合的第二中間輥：
2.4、最後根據第二中間輥直徑和第一中間輥直徑，得到工作輥直徑範圍，配輥完成。
在上述步驟中，由於上、下工作輥直徑範圍已知，則可從工作輥資料庫中選取符合工作輥直徑範圍的上、下工作輥進行候選和試匹配，並根據各個軋輥的軋輥外表面圓周輪廓線是否相交或各個軋輥的軋輥外表面圓周輪廓線之間的間距是否符合生產工藝及設備運行的要求，來判斷各個軋輥之間是否有異常狀況。
本發明技術方案所述的工作輥在線配輥方法，考慮所述輥系中各個第一中間輥、第二中間輥及支承輥之間的直徑數據最佳匹配情況，以及所述輥系的左右偏心 數據、軋制線、輥縫的實際參數變化影響，計算出適合的工作輥直徑範圍，形成動態工作輥配輥表，直觀反映輥系間各軋輥件圓周間的幹涉情況，對異常狀況進行報警，以滿足高質量、高效率的工作輥換輥作業需求；能有效提高工作輥換輥的質量和效率，促進軋制質量穩定，並可大幅度降低工作輥的使用成本和軋機的綜合運行成本。
本發明可廣泛用於20輥森吉米爾軋機的設備運行和維修領域。