CN101879525A - 一种提高精轧机在线轧辊研磨率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高精轧机在线轧辊研磨率的方法，将执行计算机对上一轧制节奏磨削采集和反馈的数据，经过程控制计算机计算后设定磨削时间，控制执行计算机按照设定模式单独进行IN BAR或BAR TO BAR方式磨削，或者采用IN BAR和BAR TO BAR并用自动切换磨削方式。本发明可提高精轧机工作辊研磨率一倍左右，工作辊的表面粗糙度一直保持在1.0～1.5μm，且工作辊剩余磨损量降低，辊面过渡平缓，可实现宽度反跳250mm；辊面无环形沟槽，避免带钢横断面的局部高点，同宽轧制量可达到70km以上。同时，延长轧辊使用时间，减少换辊次数，提高轧机作业率，对提高带钢表面质量具有明显效果。

Description

一种提高精轧机在线轧辊研磨率的方法

技术领域

本发明属于轧钢自动控制领域，具体涉及一种提高热轧带钢精轧机工作辊在线轧辊研磨率的控制方法。

背景技术

在线轧辊研磨(简称ORG)是近年来发展起来的一项新技术。两磨头主动式在线轧辊研磨装置即ORG装置是由日本三菱重工开发的、用以提高工作辊辊面质量和控制辊型的一种新设备，它不仅可以改善轧辊的不均匀磨损，大大提高带钢的同宽轧制量，而且还可消除或减小工作辊表面上的台阶，实现轧制过程中的宽度反向跳转。因此ORG的使用，对自由程序轧制起着举足轻重的作用。作为一项新技术，两磨头主动式ORG在生产实际中应用已有5年左右的时间了，但由于在使用过程中仍然存在着诸多的问题，因此国内外很多装备ORG的厂家都要对其进行二次开发或改造。宝钢热轧1580mm生产线使用的是五磨头从动式ORG，由于存在很多问题，现在实际上已经不使用了。在国外，日本和韩国有很多工厂通过使用ORG来提高辊面质量和控制辊型，取得了很好的效果。而国内此技术的应用与开发目前仍然处于空白阶段。

两磨头主动式ORG在现场的实际应用过程中，经过的不断的调试和优化，已经在轧制过程中发挥了巨大的作用。然而，随着技术改造的不断发展，热轧板带钢的产量进一步提高，轧制节奏也不断的提高，此时ORG的研磨效率出现了下降。其主要原因是：两磨头主动式ORG设计的研磨方式为两种，一种是INBAR方式，是在精轧机咬钢以后根据过程控制计算机数学模型的设定进行磨削的方式；另一种为BAR TO BAR方式，是指精轧机在抛钢以后根据过程控制计算机数学模型的设定进行磨削的方式。而这两种磨削方式都必须是单独进行的，二者只能选其一，而无法在一个轧制节奏内实施两种磨削方式。随着热轧线产量的进一步提高和轧制节奏的不断加快，精轧机的轧制时间和轧制间歇时间均有不同程度的缩短。因此ORG研磨的时间亦不得不被大大地压缩。这主要是出于设备安全的考虑，防止咬钢和抛钢时轧辊对ORG磨头造成的冲击，避免损坏磨头。因此，在ORG磨削过程中一旦轧机出现咬钢或抛钢动作，无论是否磨削结束，ORG都必须自动退避到待机位置，从而造成磨削效率降低。这种现象在轧制后期，轧辊的磨损不断增加的情况下，ORG磨削量严重不足的状况尤为严重。其后果是使轧辊的不均匀磨损增加，精轧机工作辊辊面质量下降。据检测，在一个正常的轧制计划执行完成后，精轧机工作辊的表面粗糙度将达到2.1～4.0μm。由于工作辊表面粗糙，不仅影响了热轧板的表面质量，而且极大降低了带钢的同宽轧制量。

发明内容

本发明的目的就是针对上述缺陷，旨在提供一种程序合理，控制准确，系统运行安全可靠，能有效提高精轧机工作辊ORG研磨效率的方法。

为此，本发明所采取的技术解决方案是：

一种提高精轧机在线轧辊研磨率的方法，是采用两磨头主动式在线轧辊研磨装置即ORG装置，在单独实施IN BAR或BAR TO BAR两种磨削方式，即分别在精轧机咬钢后或抛钢后，根据过程控制计算机数学模型的设定对精轧辊进行磨削的基础上，利用执行计算机对现场轧制力、轧材温度、材质、轧制速度、轧制宽度以及上一轧制节奏ORG的磨削数据的采集和反馈，通过过程控制计算机的数学模型对轧辊的磨耗进行预测计算，并以计算数据为基础设定磨削时间，控制执行计算机在一个轧制节奏内，按照设定模式，实现并用磨削方式，即在精轧机发出咬钢信号后，自动按照IN BAR磨削方式磨削；精轧机发出抛钢信号后，自动切换到BAR TO BAR磨削方式进行磨削。

执行计算机与过程控制计算机具体程序设定和控制过程为：

1、磨削模式的切换：包括执行计算机中的操作模式的切换和过程控制计算机标志位信号的切换；增加计算机操作界面设定模式，并以精轧机的咬钢信号作为自动切换的标志信号，分别以0、1、2作为三种磨削方式的选择参数，采用人工手动选取；过程控制计算机的控制程序根据读取的执行计算机按照不同磨削方式而编制和触发的状态字，实现不同磨削方式的自动切换与控制；

2、执行计算机对磨削数据的采集与反馈：将飞剪位置有钢信号“ON”和最末架精轧机抛钢信号进行逻辑与运算后作为BAR TO BAR磨削方式磨削结束、执行计算机采集磨削数据并将通讯电文传送到过程控制计算机数学模型的标志信号；采用经逻辑与运算后的第一架或第二架精轧机的抛钢信号和飞剪位置无钢信号“OFF”作为IN BAR磨削方式磨削后、执行计算机采集磨削数据并将通讯电文传送到过程控制计算机数学模型的标志信号；通过两个信号的不断切换，实现两种方式磨削后数据采集和传送的自动切换；

3、过程控制计算机磨削数据的设定：采用飞剪位置有钢信号“ON”和最末架精轧机抛钢信号进行逻辑与运算后，其输出信号经过0.4～0.6s延时，再作为IN BAR磨削方式磨削时过程控制计算机通过通讯电文向执行计算机传送磨削指令的标志信号；采用第一架或第二架精轧机的抛钢信号和飞剪位置无钢信号“OFF”信号经逻辑与运算后，其输出信号经过0.4～0.6s延时，再作为BARTO BAR磨削方式磨削时过程控制计算机通过通讯电文向执行计算机传送磨削指令的标志信号；通过两个信号的不断切换，实现两种方式磨削指令的传送和切换。

本发明的有益效果为：

一是工作辊辊面光洁度明显提高。原一个正常的轧制计划执行完成后，工作辊的表面粗糙度为2.1～4.0μm。实施本发明，即使实际轧制周期延长，工作辊的表面粗糙度也可以一直保持在1.0～1.5μm，且表面光亮度显著提高。

二是工作辊表面状况明显改善。工作辊剩余磨损量降低，辊面过渡平缓，可以实现带钢的自由程序轧制，并可实现宽度反跳250mm。

三是研磨效率明显提高。在一个轧制节奏内，精轧机工作辊的研磨率比以前提高一倍左右，并能满足轧制速度提高的需要。

四是消除了辊面的环形沟槽，避免了带钢横断面产生局部高点，不仅有利于提高后部冷轧板用料质量，而且同宽轧制量可以达到70km以上。

五是延长轧辊使用时间，减少换辊次数，提高轧机作业率和热轧带钢产量，尤其是对确保和提高带钢的表面质量具有明显效果，有利于轧制计划编制的灵活性。

同时，由于本发明程序设计合理，动作灵敏可靠，切换控制准确，整个系统运行安全平稳，可根据需要任意选择和转换磨削方式，精确地对工作辊实施研磨。

附图说明

图1为本发明工艺处理流程图。

图2为执行计算机模式转换及工作流程图。

图3为过程控制计算机控制程序及工作流程图。

图4为设定数据时刻转换的控制流程图。

具体实施方式

本发明提高精轧机在线轧辊研磨率的方法，是采用两磨头主动式在线轧辊研磨(ORG)装置，ORG在轧制过程中的应用主要以过程控制计算机设定方式为主，通过执行计算机对现场轧制数据的采集，包括轧制力、轧材温度、材质、轧制速度、轧制宽度、同宽轧制量以及上一轧制节奏ORG的磨削数据的采集和反馈，经过过程控制计算机的数学模型对轧辊的磨耗进行预测计算，并以计算数据为基础设定磨削时间，控制执行计算机在一个轧制节奏内，根据需要选定磨削方式，既可单独实施IN BAR或BAR TO BAR两种磨削方式，分别在精轧机咬钢后或抛钢后，根据过程控制计算机数学模型的设定对精轧辊进行磨削，也可实现并用磨削方式，在精轧机发出咬钢信号后，自动按照IN BAR磨削方式磨削；精轧机发出抛钢信号后，自动切换到BAR TO BAR磨削方式进行磨削，即在一个轧制节奏内，对轧辊进行了IN BAR和BAR TO BAR两种方式的磨削。

执行计算机与过程控制计算机具体程序设定、控制过程及方法为：

1、磨削模式的切换：包括执行计算机中的操作模式的切换和过程控制计算机标志位信号的切换。

由于轧机中有钢和无钢的状态不同，轧辊的温度、线速度、辊缝亦有所不同，过程控制计算机和执行计算机需要启动不同的控制程序和计算参数。所以，在一个轧制节奏内采用何种磨削方式，就需要对ORG的运行模式进行自动切换。磨削模式的切换包含两个方面，一方面是执行计算机中的操作模式的切换，以便启动不同的执行控制程序；另一方面是过程控制计算机的标志位信号的切换，以便启动不同计算参数的数学模型。尤其是当选择并用磨削方式时，必须确保执行计算机控制程序能够实现精轧机咬钢以后，采用IN BAR模式进行磨削；精轧机抛钢以后，通过标志信号的切换，自动切换到BAR TO BAR模式进行磨削。为此，增加计算机操作界面设定模式，并以精轧机的咬钢信号作为自动切换的标志信号，分别以0、1、2作为三种磨削方式的选择参数，采用人工手动选取。过程控制计算机的控制程序根据读取的执行计算机按照不同磨削方式而编制和触发的状态字，实现不同磨削方式的自动切换与控制。如当选择参数为“0”时，为单独IN BAR方式磨削；选择参数为“1”时，为单独BAR TO BAR方式磨削；选择参数为“2”时，为并用方式磨削。如当操作人员设定参数为“2”时，轧机咬钢信号“ON”以后，切换到IN BAR模式磨削，轧机咬钢信号“OFF”以后，切换到BAR TO BAR模式磨削，实现磨削模式的自动切换。过程控制计算机的控制程序中，采用了在执行计算机的控制程序中触发一组状态字，不同的模式研磨触发的状态字不同。过程控制计算机只需在不同的时刻对执行计算机传送的状态字进行读取，就可以实现在过程控制计算机中的模式切换

2、执行计算机对磨削数据的采集与反馈。

上一个轧制节奏中磨削的数据需要反馈到过程控制计算机的数学模型中，以便数学模型进行下一个轧制节奏的设定数据计算。实现二次磨削需要提供一个标志信号，以便程序判断一次磨削和二次磨削，并分别根据标志信号进行数据的采集和设定计算。为此，将飞剪位置有钢信号“ON”和最末架精轧机抛钢信号进行逻辑与运算后作为BAR TO BAR磨削方式磨削结束、执行计算机采集磨削数据并将通讯电文传送到过程控制计算机数学模型的标志信号；采用经逻辑与运算后的第一架或第二架精轧机的抛钢信号和飞剪位置无钢信号“OFF”作为IN BAR磨削方式磨削后、执行计算机采集磨削数据并将通讯电文传送到过程控制计算机数学模型的标志信号；通过两个信号的不断切换，实现两种方式磨削后数据采集和传送的自动切换；

3、过程控制计算机磨削数据的设定。

传送上一个轧制节奏的磨削数据结束以后，过程控制计算机的数学模型根据采集的磨削数据进行预测计算，计算出轧辊的预测磨耗，根据预测磨耗量对下一个轧制节奏内ORG的研磨量进行设定。同样需要有一个标志信号作为切换的信号，以便过程控制机的数学模型进行数据设定的传送。为此，采用飞剪位置有钢信号“ON”和最末架精轧机抛钢信号进行逻辑与运算后，其输出信号经过0.4s延时，再作为IN BAR磨削方式磨削时过程控制计算机通过通讯电文向执行计算机传送磨削指令的标志信号；采用第一架或第二架精轧机的抛钢信号和飞剪位置无钢信号“OFF”信号经逻辑与运算后，其输出信号经0.6s延时，再作为BAR TO BAR磨削方式磨削时过程控制计算机通过通讯电文向执行计算机传送磨削指令的标志信号；通过两个信号的不断切换，实现两种方式磨削指令的传送和切换。

图1为本发明工艺处理流程图。包括人机操作界面、执行计算机和过程控制计算机。需要进行研磨时，通过人机操作界面选择研磨方式，经执行计算机判断后，将信号传送给过程控制计算机，过程控制计算机根据研磨数据计算结果，将指令传送给执行计算机，执行计算机按照指令的研磨方式进行研磨，同时采集包括轧制力、轧材温度、材质、轧制速度、轧制宽度、同宽轧制量以及上一轧制节奏ORG的磨削数据等，并将采集的数据反馈给过程控制计算机，以实现下一个轧制节奏的循环。

图2为执行计算机模式转换及工作流程图。手动运行ON信号，是操作人员在人机界面中选择的按键信号，由这个信号控制ORG手动设定磨削还是自动设定磨削。选择手动设定模式，由操作人员人为设定磨削时间及磨削方式，对轧辊进行磨削；选择自动方式，由过程控制计算机来进行磨削时间的设定。ORG并行磨削式信号，是操作人员选择自动磨削方式的前提下，采用IN BAR和BARTO BAR两种磨削方式并用的模式进行磨削。选择此模式以后，在自动设定的判别字输入“2”，ORG的磨削模式跟随轧机咬钢信号变化，轧机咬钢信号处于“ON”状态，则ORG IN BAR模式信号变成“ON”状态，ORG的BAR TO BAR模式信号变成“OFF”状态；轧机咬钢信号处于“OFF”，则ORG的BAR TO BAR模式信号变成“ON”状态，同时ORG的IN BAR模式信号变成“OFF”状态。

图3为过程控制计算机控制程序及工作流程图。图中：通讯通道打开信号是过程控制计算机与执行计算机通讯的门开关信号。此信号只有处于“ON”状态时，才能进行数据通讯。精轧机最末架轧机咬钢信号“OFF”以后，飞剪位置信号从“OFF”变成“ON”状态时，执行计算机发出通讯请求，经过延时以后，开始传送BAR TO BAR模式磨削以后的磨削数据，并将磨削模式的状态字“0”一同写入通讯电文中，传送到过程控制计算机中。当飞剪位置信号“OFF”以后，精轧机第二架轧机咬钢信号从“OFF”变成“ON”时，执行计算机发出第二次通讯请求，经过延时以后，开始传送IN BAR模式磨削以后的磨削数据，并将磨削模式的状态字“1”一同写入通讯电文中，传送到过程控制计算机中。

图4为设定数据时刻转换的控制流程图。通讯电文接收信号，是由过程控制计算机控制的通讯控制门信号，这个信号有两种动作时刻：一种时刻是当过程控制计算机处于正常状态时，这个信号首先判断精轧机最末架轧机的咬钢信号是否处于“OFF”状态，如果处于“OFF”状态，在飞剪位置信号从“OFF”变成“ON”以后，由过程控制计算机发出。此信号负责激活执行计算机中ORG设定数据接收程序，接收程序在第一个执行周期通过模式切换信号对存储设定数据的缓冲区进行清零，第二个执行周期对ORG的IN BAR模式磨削的指令进行接收(包括磨削方式、磨削时间等)；另一种动作时刻是：首先判断飞剪位置信号是否处于“OFF”状态，如果处于“OFF”状态，在精轧机第一架轧机或者第二架轧机咬钢信号从“ON”变成“OFF”后，由过程控制计算机发出。此信号负责激活执行计算机中ORG设定数据接收程序，接收程序在第一个执行周期通过模式切换信号对存储设定数据的缓冲区进行清零，第二个执行周期对ORG的BARTO BAR模式磨削的指令进行接收(包括磨削方式、磨削时间等)；除了上述这两个时刻，其他时间通讯程序不能被激活。

通过上述三段程序的执行，实现了在一个轧制节奏内，ORG系统IN BAR和BAR TO BAR两种磨削方式变换磨削，有效地弥补由于轧制节奏变化造成的ORG研磨率下降的问题。

Claims (2)

1.一种提高精轧机在线轧辊研磨率的方法，采用两磨头主动式在线轧辊研磨装置即ORG装置，单独实施IN BAR或BAR TO BAR两种磨削方式，分别在精轧机咬钢后或抛钢后，根据过程控制计算机数学模型的设定对精轧辊进行磨削，其特征在于，利用执行计算机对现场轧制力、轧材温度、材质、轧制速度、轧制宽度以及上一轧制节奏ORG的磨削数据的采集和反馈，通过过程控制计算机的数学模型对轧辊的磨耗进行预测计算，并以计算数据为基础设定磨削时间，控制执行计算机在一个轧制节奏内，按照设定模式，实现并用磨削方式，即在精轧机发出咬钢信号后，自动按照IN BAR磨削方式磨削；精轧机发出抛钢信号后，自动切换到BAR TO BAR磨削方式进行磨削。

2.根据权利要求1所述的提高精轧机在线轧辊研磨率的方法，其特征在于，执行计算机与过程控制计算机具体程序设定和控制过程为：

(1)、磨削模式的切换：包括执行计算机中的操作模式的切换和过程控制计算机标志位信号的切换；增加计算机操作界面设定模式，并以精轧机的咬钢信号作为自动切换的标志信号，分别以0、1、2作为三种磨削方式的选择参数，采用人工手动选取；过程控制计算机的控制程序根据读取的执行计算机按照不同磨削方式而编制和触发的状态字，实现不同磨削方式的自动切换与控制；

(2)、执行计算机对磨削数据的采集与反馈：将飞剪位置有钢信号“ON”和最末架精轧机抛钢信号进行逻辑与运算后作为BAR TO BAR磨削方式磨削结束、执行计算机采集磨削数据并将通讯电文传送到过程控制计算机数学模型的标志信号；采用经逻辑与运算后的第一架或第二架精轧机的抛钢信号和飞剪位置无钢信号“OFF”作为IN BAR磨削方式磨削后、执行计算机采集磨削数据并将通讯电文传送到过程控制计算机数学模型的标志信号；通过两个信号的不断切换，实现两种方式磨削后数据采集和传送的自动切换；

(3)、过程控制计算机磨削数据的设定：采用飞剪位置有钢信号“ON”和最末架精轧机抛钢信号进行逻辑与运算后，其输出信号经过0.4～0.6s延时，再作为IN BAR磨削方式磨削时过程控制计算机通过通讯电文向执行计算机传送磨削指令的标志信号；采用第一架或第二架精轧机的抛钢信号和飞剪位置无钢信号“OFF”信号经逻辑与运算后，其输出信号经过0.4～0.6s延时，再作为BARTO BAR磨削方式磨削时过程控制计算机通过通讯电文向执行计算机传送磨削指令的标志信号；通过两个信号的不断切换，实现两种方式磨削指令的传送和切换。

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