CN101332470A - 一种轧制线高度的调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在轧制生产线换辊过程中调整轧制线高度的方法，其包括以下步骤：(1)换辊，并将更换后的工作辊和支撑辊的参数输入控制装置；(2)控制装置将更换后的工作辊和支撑辊的参数与装置内设定的最大工作辊和最大支撑辊的参数进行比较，确定调整装置的调整量Δh，计算梯形垫板的等级n；(3)控制装置根据计算的等级n，发送指令到调整装置；(4)调整装置收到指令后，自动将梯形垫板调整到相应的等级n，以调整轧制线的高度，从而使带钢尽可能以水平形式穿过辊缝，有利地提高轧制稳定性。

Description

一种轧制线高度的调整方法

技术领域

本发明涉及轧钢工艺领域，特别涉及一种在轧制生产线换辊过程中轧制线高度的调整方法。

背景技术

在热轧生产中，精轧机机架下工作辊的辊面高度的控制是非常重要的环节，它决定了带钢在轧制线高度方向上的运行位置。轧制线是指各下工作辊的辊面所连起来的一条线，轧制线高度就是各下工作辊的辊面的高度。对生产控制而言，各机架的工作辊的辊面高度前后的落差越小越好。如图1a-1c所示，分别示出了带钢头部通过轧机后的不同形状。参见图1c，如果落差小，带钢在轧制过程中特别是在穿带过程中比较平稳，轧制比较稳定；如果落差大，带钢不能水平进入上工作辊10’和下工作辊10之间的辊缝，轧辊使带钢头部33抬起(如图1a所示)或向下倾斜咬入(如图1b所示)，这样的非对称咬入过程引起了非对称的轧制，容易造成穿带时翘扣头现象。

现有轧机的轧制线高度控制主要是通过在下支撑辊下增加软垫板，对下工作辊的辊面高度进行调整，但是下支撑辊只能和垫板一起更换。在同一个支撑辊使用周期内，由于工作辊配辊的制约，将会使用若干不同辊径的工作辊，很难通过一组垫板使不同辊径的工作辊都能实现理想的辊面高度控制。目前一个支撑辊周期内垫板的厚度是根据一个支撑辊周期内最大工作辊辊径，并按照下工作辊的辊面高度和理论轧制线高度一致的目标来进行确定的，理论轧制线(最大轧制线)的高度是指机架在最大工作辊和最大支撑辊情况下轧制线的高度。这种方法能够做到一个支撑辊使用周期内不同辊径的工作辊的辊面高度都低于轧制线高度，另外通过对工作辊辊径范围的限制来保证辊面高度不会低于轧制线高度太多。这种方法存在两个主要问题：其一，上述方法虽然能够将工作辊的辊面高度都控制到低于轧制线高度，但不能将F1到F7机架的下工作辊辊面按整体进行控制，无法解决辊面高度交叉落差问题；其二，为了将辊面高度控制在一定范围内，对轧辊配辊提出一定要求，这对配辊和辊耗是非常不利的，反之，由于配辊的限制，也很难真正将辊面高度控制在一个规范合理的范围内，而且不能有效避免各机架工作辊辊面的高度落差，从而造成目前轧机使用的都是近乎一种波浪型的辊面高度控制现象。如图2所示，由于下工作辊11-17各辊面之间的落差比较大，造成带钢30的轧制线20呈波浪型，使精轧轧制稳定性得不到保证。

通过对国内外相关专利进行检索，其中，专利JP2005262279A介绍了一种通过楔形驱动单元移动楔形块提升或降低机械装置来对轧轧线高度进行调整的装备；专利EP972579A2介绍了一种换辊时通过锯齿形移动装置控制阶梯板来对轧轧线高度进行调整的装备，其简化了换辊设备，提高了换辊效率；专利JP2002102911A介绍了一种可以提高轧线线高度调整范围的装备；专利EP005450A2所述的方法是通过各机架后的活套对机架中带钢进行调整，以应对轧制线高度变化带来的影响。此外还有许多专利如JP5293520A、JP56062609、JP9038703A、JP5293520A、JP56062609A等，大都是在采用活套调节的方法对带钢在机架运行方式进行调整。

如图3所示，示出了相邻的两个下工作辊10和1i。其中，Δmi表示机架下工作辊10和1i的辊面的高度差，Δni表示下工作辊1i的辊面与入口侧导板40的高度差，hi表示下工作辊10的辊面与对应的上工作辊辊面之间的距离，例如图6中的h1和h2。带钢的运行状态是：在穿带过程中由上游机架出口后直接运行进入下一机架或带钢头部接触导板底部后进入下一机架；下游机架咬钢后，机架间活套从准备位置抬起，开始动作控制。各高度差对轧制稳定性特别是带钢穿带过程中的稳定性有着显著的影响。

从轧制原理可以得出，非对称轧制是导致发生翘扣头现象的一个重要诱因，通常非对称轧制多由非对称咬入引起的。如图4所示，当Δmi＞Δni＞Δhi/2(带钢30不接触侧导板40)或Δni＞Δmi＞Δhi/2(带钢30接触侧导板40)时，假设带钢30温度均匀，轧制上下辊径相等，转速相同，此时存在不对称咬入，即上下辊的咬入角不同，而且r1＜r2，则上下辊的压下量分别为：

Δh1＝[R×(1-cosr₁)]

Δh2＝[R×(1-cosr₂)]

显然Δh1＜Δh2，即下辊压下量Δh2比上辊压下量Δh1大，使得带钢30下表面的延伸率大于上表面的延伸率，从而形成带钢出轧机后向上弯曲，造成带钢翘头。

如图5所示，当Δni＜Δmi＜Δhi/2(带钢30接触导板40)或Δni＜Δhi/2＜Δmi(带钢30接触导板40)或Δmi＜Δni＜Δhi/2(带钢30不接触侧导板40)时，下工作辊1i的压下量比上工作辊1i’的压下量小，使得带钢30下表面的延伸率小于上表面的延伸率，从而形成带钢30出轧机后向下弯曲，造成带钢30扣头。如图6所示，当Δmi＝Δhi/2且当Δni＞＝Δhi/2时，带钢30能够对称咬入，进行对称轧制，轧制稳定。

上述分析可以看出，轧制线高度控制不理想会导致穿带过程中的不稳定，翘扣头现象是主要的表形形式。

另外，根据轧制原理，各机架速度是根据秒流量相等的原理进行计算的，由末机架的穿带速度前推得来，见下式

v1×h1＝v2×h2＝v3×h3＝v4×h4＝v5×h5＝v6×h6＝v7×h7＝s

而前推计算的一个重要前提就是机架间的长度，机架间机械长度为一固定值L，在控制模型计算中，穿带过程中机架间带钢长度按机架间机械长度L进行计算跟踪的。但实际由于存在轧制线高度差Δm，实际机架间带钢的长度为 $L^{/}=\sqrt{L^2+{\left(\mathrm{\Δm}\right)}^2},$ 那么就导致机架间带钢跟踪不准，造成机架间秒流量不准，这也就是通常所见穿带过程中活套套量大的一个重要因素，套量过大对轧制稳定性有着严重影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种轧制线高度的调整方法，将下工作辊辊面到轧制线之间的距离控制在很小的范围内，解决前后机架的工作辊辊面高度落差比较大的问题，从而使带钢头部尽可能以水平形式平稳穿带，以提高轧制稳定性。

为了达到上述目的，本发明提供一种轧制线高度的调整方法，用于在轧制生产线换辊过程中调整轧制线高度，该轧制生产线包括若干机架、工作辊、支撑辊、调整装置及控制装置，每个机架下设置一个调整装置，调整装置通过控制装置一起控制，控制装置优选可编程序逻辑控制器PLC。调整装置两端分别设有梯形垫板，该梯形垫板具有不同等级，最初，梯形垫板可处于任意等级，其特征在于，该调整方法包括以下步骤：

(1)换辊，并将更换后的工作辊和支撑辊的参数输入控制装置；

(2)控制装置将更换后的工作辊和支撑辊的参数与装置内设定的最大工作辊和最大支撑辊的参数进行比较，确定调整装置的调整量Δh，计算梯形垫板的等级n；

(3)控制装置根据计算的等级n，发送指令到调整装置；

(4)调整装置收到指令后，自动将梯形垫板调整到相应的等级n，以调整轧制线的高度。

其中，在所述步骤(2)中，梯形垫板的使用等级n：

n＝QUOTIENT(Δh，m)

m表示梯形垫板每一等级的调整量，函数QUOTIENT用于返回商的整数部分。

进一步，在所述步骤(2)中，控制装置计算出梯形垫板的等级n以后，计算实际实际轧制线与理论轧制线之间的高度差ΔPL，将ΔPL与装置内设定的实际轧制线与理论轧制线之间的分界值t进行比较，如果ΔPL＜t，那么n＝n-1。其中，所述分解值t沿着轧制线的轧制方向依次减小，所述实际轧制线与理论轧制线之间的高度差ΔPL：

ΔPL＝MOD(Δh，m)

其中，函数MOD用于返回两数相除的余数。

优选地，上述调整装置上的两个梯形垫板可一体地调整。上述调整装置内设有液压缸，调整装置通过控制液压缸的行程来调整梯形垫板以达到相应的等级n，也可选用其他的传动方式对梯形垫板进行调整。

优选地，上述梯形垫板的等级n在18-21之间，上述梯形垫板每一等级的调整量m在10-12mm之间。具体的等级n和调整量m可以自由修改。

本发明的有益效果在于：在一个支撑辊周期内，在工作辊更换时，根据不同工作辊辊径调整支撑辊下调整装置上梯形垫板的级数，使各机架下辊面高度能够实现辊面水平型或带钢水平型两种方式，使带钢头部尽可能平稳穿带，以提高轧制稳定性。

附图说明

图1a-1c为带钢头部通过轧机后的形状示意图；

图2为轧制线为波浪型时的示意图；

图3为相邻两个工作辊的示意图；

图4为轧制中带钢头部上翘的示意图；

图5为轧制中带钢头部扣头的示意图；

图6为轧制中带钢对称轧制的示意图；

图7为根据本发明的辊面水平型轧制线高度控制的示意图；

图8为根据本发明的带钢水平型轧制线高度控制的示意图；

图9为工作辊、支撑辊和轧制线调整装置的尺寸示意图；

图10为工作辊、支撑辊和轧制线调整装置的装配示意图。

具体实施方式

本发明可以通过以下的实施例来做进一步详细说明，参见图7-图10。

在轧制生产过程中，轧制生产线包括若干机架，工作辊、支撑辊、调整装置100及控制装置，每个机架下设置一个调整装置100，调整装置100由控制装置(图未示)控制。调整装置100两端分别设有梯形垫板110，该梯形垫板110具有不同等级。最初，梯形垫板110可处于任意等级。机架上设有轴承座61、62、63、64以分别固定上支撑辊7i’，上工作辊1i’，下工作辊1i，下支撑辊7i。带钢30从上、下工作辊之间的辊缝80中穿过。

对于一套轧机而言，理论轧制线即最大轧制线为最大工作辊和最大支撑辊情况下工作辊的上辊面对应的高度线。如图7和图8中所示，理论轧制线20’是水平的，其离厂房地平面200的高度为H，而机架底部位于厂房地平面200以下。在本发明下面所描述的实施例中，H为825mm。实际轧制线20指不同工作辊和支撑辊情况下下工作辊的上辊面对应的高度线。

本方法调整的对象仅涉及下工作辊1i和下支撑辊7i，后面提到的实际工作辊和实际支撑辊，最大工作辊和最大支撑辊也仅涉及下工作辊和下支撑辊。在换辊的过程中，需要根据更换后的工作辊和支撑辊的参数，来对轧制线高度进行调整，以保证轧制的稳定性。

根据本发明的第一优选实施例中，轧机设有七个机架F1-F7，分别设有上工作辊11’-17’和下工作辊11-17。本发明的轧制线高度的调整方法包括以下步骤：

换辊，可利用提升油缸来移动工作辊和支撑辊，然后将更换后的工作辊和支撑辊(以下简称实际工作辊和支撑辊)的参数发送控制装置。实际工作辊和支撑辊的直径可以是输入的或者已经设在控制装置中来选择的。

控制装置将实际工作辊和支撑辊的参数与装置内设定的最大工作辊和最大支撑辊的参数进行比较，确定调整装置的调整量Δh，计算梯形垫板的等级n。

对一套轧机来说，每个机架最大工作辊的直径Dw_max和最大支撑辊的直径Dbb_max都是一定值。例如在第一优选实施例中，F1-F4机架的最大工作辊的直径Dw_max的值为835mm，最大支撑辊的直径Dbb_max的值为1600mm，F5-F7机架的最大工作辊的直径Dw_max的值为695mm，最大支撑辊的直径Dbb_max的值为1600mm。

由于F1-F4机架的工作辊11-14直径比F5-F7机架的工作辊15-17直径大许多，为了使各机架工作辊1i的辊面高度相差不是很大，方便进行调整，一般F5-F7机架下的水泥地面要高于F1-F4机架，在本实施例中，F5-F7机架下的水泥地面相比F1-F4机架要高出175mm。

在最大工作辊和最大支撑辊的情况下，轧制线高度调整装置100的调整量是最小的，该值为一定值，记作Tb_min。其中F1-F4机架取100mm，F5-F7机架取100mm，此时高度调整装置100的等级n为0。

控制装置根据输入的实际工作辊1i和支撑辊7i的参数，计算高度调整装置100的实际调整量Δh。参见图9所示，H_const表示支撑辊轴承座61中心到轴承座61下的垫块50的高度，垫块50固定在下支撑辊1i的轴承座61上，可以起到保护调整装置100的梯形垫板110表面的作用。对于一套轧机，H_const为一常数，例如在第一优选实施例中，F1-F4机架取1060mm，F5-F7机架取1025mm，其中包括垫块50的高度。H_total表示轧制线调整装置100底端到轧制线的高度。在最大工作辊和最大支撑辊的情况下，

H_total＝Dw_max+Dbb_max/2+H_const+Tb_min

根据上式可以计算出，

对于机架F1-F4：H_total值为2795mm。

对于机架F5-F7：H_total值为2620mm。

但是，由于F5-F7机架下的水泥地面相比F1-F4机架要高出175mm，所以以机架F1-F4的地面为参考点，F5-F7的H_total值应为2795mm。

对于实际工作辊1i和支撑辊7i：

H_total＝Dw+Dbb/2+H_const+Tb+ΔPL

根据上述两等式，计算出Tb+ΔPL，其中Dw、Dbb分别表示实际工作辊1i和支撑辊7i的直径，Tb表示轧制线高度调整装置100的实际调整量，ΔPL表示实际轧制线与理论轧制线之间的距离。

根据上述等式，可得调高装置的实际调整量为

Δh＝Tb+ΔPL-Tb_min

然后计算调高装置梯形垫板的等级n。

其中，n＝QUOTIENT(Δh，m)。函数QUOTIENT用于返回商的整数部分，m表示高度调整装置100的梯形垫板110每级的调整量。m值和轧制线高度调整装置100的设备参数相关，一般前面几个机架F1-F4和后面几个机架F5-F7取值不同，后一机架的每步调整量要更小一些。在第一优选实施例中，前面几个机架F1-F4的m值为12mm，后面几个机架F5-F7的m值为10mm。一般m取值在10-12m之间，m值越小，调整后的误差也就越小。

控制装置根据计算的等级n，发送指令到调整装置100；调整装置100收到指令后，自动将梯形垫板110调整到相应的等级n，以调整轧制线的高度。控制装置优选例如PLC可编程控制器，通过PLC可编程控制器带动调整装置100中的液压缸，将梯形垫板110调整到相应的使用等级n，从而调整工作辊的高度，控制轧制线高度，也可选用其它的传动系统。

如图10所示，示出了调整装置100的示意图，每个机架下都设有一个调整装置100，位于下支撑辊7i的轴承座61下。调整装置100两端分别设有具有若干等级的梯形垫板110，通过装置内设置的液压缸，可以同步调整支撑辊两端的高度。根据计算的等级n，通过PLC可编程控制器带动调整装置100中的液压缸(图未示)，将梯形垫板110调整到相应的等级n，从而调整控制轧制线的高度。梯形垫板110的等级数目可根据具体情况设置，一般选取18-21个等级。本实施例中，前面几个机架F1-F4使用的调整装置具有18个等级，后面几个机架F5-F7使用的调整装置具有21个等级。

调整过程完成后，控制装置计算各实际轧制线与理论轧制线的误差ΔPL，其中，ΔPL＝MOD(Δh，m)，函数MOD用于返回两数相除的余数。具体数据参见表1、表2和表3，下面各表中关于尺寸的单位均为mm。

表1

机架	工作辊直径Dw	支撑辊直径Dbb	Tb+ΔPL	Δh	使用等级n	轧制线高度差ΔPL
							F1-F4	820	1590	120	20	1	8
F5-F7	690	1590	110	10	1	0

表2

机架	工作辊直径Dw	支撑辊直径Dbb	Tb+ΔPL	Δh	使用级数n	轧制线高度差ΔPL
							F1-F4	798	1568	153	53	4	5
F5-F7	682	1568	129	29	2	9

表3

机架	工作辊直径Dw	支撑辊直径Dbb	Tb+ΔPL	Δh	使用级数n	轧制线高度差ΔPL
							F1-F4	750	1472	249	149	12	5
F5-F7	620	1472	239	139	13	9

从上面3组数据可以得出，根据本方法，可以使各机架工作辊1i的辊面即实际轧制线与理论轧制线的差值ΔPL控制在〔0，m〕之间。如图7所示，实际轧制线20与理论轧制线20’基本重合，各下工作辊11-17的辊面基本处于同一高度，所以实际轧制线20是水平的，带钢30头部能以水平形式平稳穿带，轧制比较稳定，可以保证轧制的质量。

根据本发明的第二优选实施例，在所述步骤(3)中，计算出高度调整装置100的使用等级n以后，根据计算实际轧制线与理论轧制线之间的差值ΔPL，确定F1到F7各机架实际轧制线与理论轧制线的分界值t，将ΔPL与分界值t进行比较，如果ΔPL＜t，那么n’＝n-1。如果ΔPL＝t，则可根据具体的参数选择，使用等级可保持不变，也可降一等级。

其中，F1到F7各机架实际轧制线的分界值t是逐渐减小的，优选成等差数列，公差为正。例如本实施例中，F1-F7的t值分别为12mm，10mm，8mm，6mm，4mm，2mm，0mm。

在本发明第一优选实施例的数据基础上，第二优选实施例的计算结果如下，表中关于尺寸的单位均为mm：

表4

机架	使用级数n	轧制线高度差ΔPL	分界值t	使用级数n’	轧制线高度差ΔPL’
						F1	1	8	12	0	20
F2	1	8	10	0	20
						F3	1	8	8	0	20
F4	1	8	6	1	8
						F5	1	0	4	0	10
F6	1	0	2	0	10
						F7	1	0	0	0	10

表5

机架	使用级数n	轧制线高度差ΔPL	t	使用级数n’	轧制线高度差ΔPL’
						F1	4	5	12	3	17
F2	4	5	10	3	17
						F3	4	5	8	3	17
F4	4	5	6	3	17
						F5	2	9	4	2	9
F6	2	9	2	2	9
						F7	2	9	0	2	9

表6

机架	使用级数n	轧制线高度差ΔPL	t	使用级数n’	轧制线高度差ΔPL’
						F1	12	5	12	11	17
F2	12	5	10	11	17
						F3	12	5	8	11	17
F4	12	5	6	11	17
						F5	13	9	4	13	9
F6	13	9	2	12	9
						F7	13	9	0	12	9

根据第二优选实施例，可以实现带钢30水平型轧制线高度控制。如图8所示，理论轧制线20’与带钢30的厚度方向的中心线重合，即理论轧制线位于F1到F7机架辊缝的中心位置，而下工作辊11-17的辊面即实际轧制线20的高度从F1到F7机架依次上升，所以该方法又可称为斜向上型轧制线高度控制。结合表4-表6，F1到F7机架下ΔPL’分别控制在〔12，24)，〔10，24)，〔8，24)，〔6，24)，〔4，20)，〔2，20)，〔0，20)范围之内。图8中所示为最理想的情况，实际中会有所偏差。由于实际轧制线到理论轧制线的高度差ΔPL’都分别控制在不同的小范围内，可以能够基本达到图8所示的效果，从而提高轧制的稳定性。

在两种实施例中，其共同特点是相邻机架辊面高度落差比较小，且各辊面近乎成一直线分布。从轧制线高度对稳定性影响的分析可以得出第一优选实施例的带钢水平型轧制线控制是进行对称咬入和对称轧制的理想状态，对较厚的板坯轧制，该控制方法应该是优选的。但对于较薄板坯的轧制，第二优选实施例的辊面水平型高度轧制线控制比较有利于带钢的平稳穿带。

应当可以理解，在不偏离其精神和中心特征的情况下本发明可以其它形式实现。因此这里的实施例和具体的实施方式是示意性并不是限制性，并且本发明并不限定在这里给出的详细描述中。

Claims (10)

1.一种轧制线高度的调整方法，用于在轧制生产线换辊过程中调整轧制线高度，该轧制生产线包括若干机架、工作辊、支撑辊、调整装置及控制装置，每个机架下设置一个调整装置，调整装置由控制装置控制，调整装置两端分别设有梯形垫板，该梯形垫板具有不同等级，最初，梯形垫板可处于任意等级，其特征在于，该调整方法包括以下步骤：

(1)换辊，并将更换后的工作辊和支撑辊的参数输入控制装置；

(2)控制装置将更换后的工作辊和支撑辊的参数与装置内设定的最大工作辊和最大支撑辊的参数进行比较，确定调整装置的调整量Δh，计算梯形垫板的等级n；

(3)控制装置根据计算的等级n，发送指令到调整装置；

(4)调整装置收到指令后，自动将梯形垫板调整到相应的等级n，以调整轧制线的高度。

2.如权利要求1所述的调整方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，梯形垫板的使用等级n：

n＝QUOTIENT(Δh，m)

其中，m表示梯形垫板每一等级的调整量，函数QUOTIENT用于返回商的整数部分。

3.如权利要求1或2所述的调整方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，控制装置计算出梯形垫板的等级n以后，计算实际轧制线与理论轧制线之间的高度差ΔPL，将ΔPL与装置内设定的实际轧制线与理论轧制线之间的分界值t进行比较，如果ΔPL＜t，那么n＝n-1。

4.如权利要求3所述的调整方法，其特征在于，所述实际轧制线与理论轧制线之间的高度差ΔPL：

ΔPL＝MOD(Δh，m)

其中，函数MOD用于返回两数相除的余数。

5.如权利要求3所述的调整方法，其特征在于，所述分解值t沿着轧制线的轧制方向依次减小。

6.如权利要求1所述的调整方法，其特征在于，所述调整装置上的两个梯形垫板可一体地调整。

7.如权利要求1或6所述的调整方法，其特征在于，所述调整装置内设有液压缸，调整装置通过控制液压缸的行程来调整梯形垫板以达到相应的等级n。

8.如权利要求7所述的调整方法，其特征在于，所述梯形垫板的等级n在18-21之间。

9.如权利要求7所述的调整方法，其特征在于，所述梯形垫板每一等级的调整量m在10-12mm之间。

10.如权利要求1所述的调整方法，其特征在于，所述控制装置为可编程序逻辑控制器PLC。

Images