CN103143564A - 一种主副辊道双机架四辊轧机批次轧制方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主副辊道双机架四辊轧机批次轧制方法及控制系统，包括如下步骤：根据设备、工艺情况选择批次轧制机架和辊道，根据需要选择轧制方式，包括粗轧机和精轧机双机批次轧制、粗轧机单机批次轧制、精轧机单机批次轧制，选择副辊道后，主辊道和副辊道都处于激活状态，否则，只有主辊道运行；逻辑区域划分，粗轧机、精轧机、主辊道、副辊道划分为8个区域，分别为E、RM、A、B、C、D、FM、F八个逻辑区域；确定中间坯料的尺寸和待温时间，根据选择的轧机和辊道确定路径，本发明能够解决控制轧制模式下批次轧制空间和时间相互制约的问题，实现粗轧机和精轧机双机、粗轧机单机、精轧机单机全自动批次轧制。

Description

一种主副辊道双机架四辊轧机批次轧制方法及控制系统

技术领域

本发明涉及轧钢领域，具体地讲，涉及一种主副辊道双机架四辊轧机批次轧制方法及控制系统。

背景技术

宽厚板的生产过程包括：钢坯在加热炉内加热到适宜的温度，按照要求控制变形量、变形温度、变形速度等进行轧制，轧制完成后进行冷却和矫直，达到目标性能和尺寸控制要求。

宽厚板的控制轧制一般采用两阶段轧制，第一阶段再结晶区轧制，第二阶段未再结晶区轧制。为保证正常的未再结晶区开展温度，第二阶段开始前为钢板待温阶段，空冷或水冷到低温奥氏体变形开始温度。双机架四辊轧机的控制轧制，第一阶段在粗轧机完成，然后钢板在粗轧机和精轧机之间输送辊道上待温。第二阶段轧制在精轧机进行。为了在中间输送辊道上多放待温中间坯料，需要不断加大粗轧机和精轧机之间的距离，这样也增加了部分不需要控轧薄宽规格钢板从粗轧机运输到精轧机的时间，影响了轧制节奏，造成薄宽规格钢板精轧过程中钢板温度低，轧制困难等问题，所以粗轧机和精轧机之间的距离不能过长。部分改造生产线和新建生产线受到空间限制，粗轧机和精轧机之间距离短，难于实现多块钢板的批次轧制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种主副辊道双机架四辊轧机批次轧制方法及控制系统。

本发明采用如下技术方案实现发明目的：

一种基于主副辊道双机架四辊轧机批次轧制方法，其特征是：包括如下步骤：

（1）根据设备、工艺情况选择批次轧制机架和辊道，包括粗轧机、精轧机、主辊道、副辊道，根据需要选择轧制方式，包括粗轧机和精轧机双机批次轧制、粗轧机单机批次轧制、精轧机单机批次轧制，选择副辊道后，主辊道和副辊道都处于激活状态，否则，只有主辊道运行；

（2）逻辑区域划分，粗轧机、精轧机、主辊道、副辊道划分为6个区域，分别为RM、A、B、C、D、FM六个逻辑区域；

（3）确定中间坯料的尺寸和待温时间，依据待温情况和中间坯料的长度选择主、副辊道。设定可以上副辊道的中间坯料参数，中间坯料控轧的最小待温时间为T_min，最小中间坯料长度为L_min，最大坯料长度为L_max，轧机模型计算的待温时间为T，设定的坯料长度为L，中间坯料轧制条件Q为：

当L_min≤L≤L_max并且T>T_min，中间坯料上副辊道；

当L<L_min或L>L_max或T<T_min，中间坯料只通过主辊道；

（4）根据选择的轧机和辊道确定路径，如果选择双机批次轧制并且激活副辊道，转步骤（5），如果选择双机批次轧制并且副辊道停止使用，转步骤（6），如果精轧机单机批次轧制且激活副辊道，转步骤（7），如果精轧机单机批次轧制并且副辊道停止使用，转步骤（8），如果粗轧机单机批次轧制并且激活副辊道，转步骤（9），如果粗轧机单机批次轧制并且副辊道停止使用，转步骤（10）.

（5）判断中间坯料是否满足中间坯料上副辊道条件，如果满足条件，中间坯料的待温和运输路径为：RM-C-A-B-D-FM，中间坯料在A-B区间内游荡，游荡完成后通过运输链运输到D区，进入FM进行第二阶段轧制；如果不满足中间坯料上副辊道条件，中间坯料的待温和运输路径为：RM-C-D-FM；中间坯料在C-D区间内游荡，游荡完成后进入FM进行第二阶段轧制；

（6）中间坯料的待温和运输路径为：RM-C-D-FM，中间坯料在C-D区间内游荡，游荡完成后进入FM进行第二阶段轧制；

（7）判断中间坯料是否满足中间坯料上副辊道条件，如果满足条件，中间坯料的待温和运输路径为：FM-D-B-A-C-D-FM，中间坯料在B-A区间内游荡，游荡完成后通过运输链运输到C区，通过主辊道进入FM进行第二阶段轧制；如果不满足中间坯料上副辊道条件，中间坯料的待温和运输路径为精轧机轧制完成后的第一块中间坯在精轧机后F区待温，轧制完成第二块中间坯后，前两块中间坯料继续在精轧后F区待温，以此类推，完成n块轧制后，所有n块中间坯料按照路径F-FM-D-C运输到精轧机前，在主辊道上C-D区间继续游荡待温，待温完成后按照路径C-D-FM，依次在精轧机进行第二阶段轧制；

（8）中间坯料的待温和运输路径为精轧机轧制完成后的第一块中间坯在精轧机后F区待温，轧制完成第二块中间坯后，前两块中间坯料继续在精轧后F区待温，以此类推，完成n块轧制后，所有n块中间坯料按照路径F-FM-D-C运输到精轧机前，在主辊道上C-D区间继续游荡待温，待温完成后按照路径C-D-FM，依次在精轧机进行第二阶段轧制；

（9）判断中间坯料是否满足中间坯料上副辊道条件，如果满足条件，中间坯料的待温和运输路径为：RM-C-D-B-A-C-RM，中间坯料在B-A区间内游荡，游荡完成后通过运输链运输到C区，进入RM进行第二阶段轧制；如果不满足中间坯料上副辊道条件，粗轧机机前E区运输辊道短，粗轧机不能完成批次轧制；

（10）粗轧机机前E区运输辊道短，副辊道不工作时，粗轧机不能完成批次轧制。

作为对本技术方案的进一步限定，所述步骤（2）逻辑区域划分方法具体为：副辊道对应的区域是A区和B区，主辊道对应的区域是C区和D区，粗轧机对应的区域是RM区，粗轧机机前辊道对应区域为E区,精轧机对应的区域FM区，精轧机机后辊道对应区域为F区，粗轧机轧制完成的中间坯料自动运送到C区，从C区能够直接运送到D区，也能够通过运输链运送到A区，A区的中间坯料通过运输链运送到B区，也能够返回到C区，B区中间坯料能够通过运输链运送到D区，也能够运送到A区，D区的中间坯料可以运送到B区、C区域和FM区域。

一种基于主副辊道双机架四辊轧机批次轧制控制系统，包括过程控制系统和基础自动化控制系统，其特征是：所述过程控制系统包括：

轧制规程计算模块：完成道次压下量、轧制力、转矩、速度、待温厚度、中间坯长度、中间坯待温温度、中间坯待温时间的计算；

温度监控模块：完成实时轧制钢板表面、心部和平均温度计算、根据实际数据处理模块反馈的测量温度对计算温度修正，调整温度修正因子；

实际数据处理模块：完成轧制力、主、副辊道速度、钢板温度、抬升装置、行走装置位置计算，并反馈实际数据给相应模块；

钢板跟踪模块：完成钢板在主、副辊道上区域位置计算，根据实际测量数据、主副辊道选择和参数设定情况，判定钢板的行走路径。

设定值处理模块：完成过程控制子系统设定值的准确下发给所述基础自动化控制系统；

所述基础自动化控制子系统包括：

设定值接收模块：完成接收过程控制子系统下发的数据和处理，接受中间坯料厚度、待温时间、辊道速度、钢板行走路径等参数；

钢板微跟踪模块：完成钢板具体位置的跟踪，记录跟踪位置反馈到相应模块；实际测量数据处理模块：返回主、副辊道速度和执行机构的具体位置和状态。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明能够解决控制轧制模式下批次轧制空间和时间相互制约的问题，实现粗轧机和精轧机双机、粗轧机单机、精轧机单机全自动批次轧制。该方法的应用能提高厚规格钢板的中间待温的钢板数量，缩短了粗轧机和精轧机之间的距离，减少薄规格钢板在辊道运输过程中的温降，解决精轧机出故障后的粗轧机批次轧制问题，也解决了粗轧机出故障后精轧机批次轧制问题。采用该方法可提高小时产量，同时提高生产过程中的效率问题。可以应用于新建生产线，也可以在现有生产线的改造中应用，应用范围广。

附图说明

图1主副辊道、抬升机构、行走机构侧视图。

图2主副辊道、抬升机构、行走机构俯视图。

图3主副辊道的轧机布置格式

图4是粗轧机、精轧机和主副辊道逻辑区域划分。

图5是实例1粗轧机、精轧机双机架并且激活副辊道批次轧制路径。

图6是实例2粗轧机、精轧机双机并且停用副辊道批次轧制路径。

图7是实例3粗轧机单机并且激活副辊道批次轧制路径。

图8是实例4精轧轧机单机并且激活副辊道批次轧制路径。

图9为区域之间可以相互到达区域的图表。

图中，1横移小车、2横移小车辊道梁、3横移小车抬升梁、4横移小车抬升液压装置、5抬升装置同步轴、6副辊道、7主辊道、8横移小车传动系统。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本发明作更进一步的详细描述。

参见图1-图8，该发明设计在粗轧机和精轧机之间的主辊道旁安装控温专用辊道，称之为副辊道，来解决因中间坯料控温时间长限制产能发挥和薄规格钢板快速通过运输辊道的问题。根据主辊道长度来设计副辊道，主辊道长度为L₁米，副辊道长度为L₂米，考虑的粗轧机后推床和精轧机前推床L₂﹤L₁，副辊道包括辊道、抬升装置、行走装置，抬升装置包括横移小车抬升梁、和横移小车抬升液压装置和抬升装置同步轴，行走装置包括横移小车、横移小车轨道梁和横移小车传送系统，包括辊身宽度、辊距、辊道速度、电机容量等同于主辊道，分成不同区域进行单独传动，实现游荡控制。

厚规格且中间待温时间较长的中间坯，通过抬升装置、行走装置使钢板由主辊道传输到副辊道进行控温。控温完成后再由抬升装置、行走装置使钢板由副辊道传输到主辊道进行第二阶段的轧制，为避免钢板相互碰撞，在副辊道上的游动降温钢板之间留出一定的距离。中间待温时间短，薄规格且中间坯较长的钢板通过主辊道快速运输到精轧机进行轧制。

本发明还公开了一种基于主副辊道双机架四辊轧机批次轧制控制系统，包括过程控制系统和基础自动化控制系统，所述过程控制系统包括：

轧制规程计算模块：完成道次压下量、轧制力、转矩、速度、待温厚度、中间坯长度、中间坯待温温度、中间坯待温时间的计算；

温度监控模块：完成实时轧制钢板表面、心部和平均温度计算、根据实际数据处理模块反馈的测量温度对计算温度修正，调整温度修正因子；

实际数据处理模块：完成轧制力、主、副辊道速度、钢板温度、抬升装置、行走装置位置计算，并反馈实际数据给相应模块；

钢板跟踪模块：完成钢板在主、副辊道上区域位置计算，根据实际测量数据、主副辊道选择和参数设定情况，判定钢板的行走路径。

设定值处理模块：完成过程控制子系统设定值的准确下发给所述基础自动化控制系统；

所述基础自动化控制子系统包括：

设定值接收模块：完成接收过程控制子系统下发的数据和处理，接受中间坯料厚度、待温时间、辊道速度、钢板行走路径等参数；

钢板微跟踪模块：完成钢板具体位置的跟踪，记录跟踪位置，并反馈到相应模块；

实际测量数据处理模块：返回主、副辊道速度和执行机构的具体位置和状态。

实例1：粗轧机、精轧机双机架并且激活副辊道批次轧制

钢种Q690D，坯料尺寸250mm×1830mm×3330mm，成品母板尺寸为24.65mm×2590mm×23122mm，中间坯料厚度80mm，待温温度960℃。

（1）选择粗轧机和精轧机双机轧制，同时激活副辊道，副辊道可用。

（2）参数设置，对双机并且激活副辊道的批次轧制的参数进行设置。

最小待温时间：T_min=200s。

最小中间坯料长度：L_min=4000mm。

最大中间坯料长度：L_max=14000mm。

中间坯料从副辊道到主辊道的剩余待温时间：T_res=100s。

（3）确定中间坯料待温时间和中间坯料尺寸。

计算的中间坯料长度L=7352mm。

计算的中间坯料待温时间T=395s。

根据尺寸和待温时间，副辊道可以有3支中间坯料进行待温。

（4）确定批次轧制的路径。

L_min≤L≤L_max并且T>T_min，满足中间坯料上副辊道的条件。粗轧机轧制完成后，中间坯料从粗轧机输送到C区，通过运输链将中间坯料运输到A区，在A、B区进行游荡，当中间坯料剩余待温时间t=T_res，通过运输链中间坯料从B区运送到D区，达到控制温度960℃，自动进行精轧阶段的轧制。

实例2：粗轧机、精轧机双机并且停用副辊道批次轧制

钢种Q550D，坯料尺寸250mm×2200mm×2800mm，成品母板尺寸为24.8mm×2590mm×24120mm，中间坯料厚度70mm，待温温度880℃。

（1）选择粗轧机和精轧机双机轧制，副辊道停用。

（2）参数设置，对粗轧机和精轧机双机且副辊道停用批次轧制的参数进行设置。

最小待温时间：Tmin=3600s，保证待温时间T＜Tmin，中间坯料在主辊道上游荡冷却。

（3）确定中间坯料待温时间和中间坯料尺寸。

计算的中间坯料长度L=8494mm。

计算的中间坯料待温时间T=415s。

根据尺寸和待温时间，主辊道可以有2支中间坯料进行待温。

（4）确定批次轧制的路径。

粗轧机轧制完成后，中间坯料有粗轧机输送到C区，在C区和D区之间主辊道上游荡冷却，达到控制温度880℃，由D区进入FM区域自动进行精轧阶段的轧制。

实例3：粗轧机单机并且激活副辊道批次轧制

钢种Q690D，坯料尺寸250mm×2200mm×2800mm，成品母板尺寸为48.6mm×2590mm×11785mm，中间坯料厚度120mm，待温温度950℃。

（1）选择粗轧机单机轧制，同时激活副辊道，副辊道可用。

（2）参数设置，粗轧机单机批次轧制并且激活副辊道的参数进行设置。

最小待温时间：T_min=200s。

最小中间坯料长度：L_min=4000mm。

最大中间坯料长度：L_max=14000mm。

中间坯料从副辊道到主辊道的剩余待温时间：T_res=100s。

（3）确定中间坯料待温时间和中间坯料尺寸。

计算的中间坯料长度L=4954mm。

计算的中间坯料待温时间T=431s。

根据尺寸和待温时间，副辊道可以有3-4支中间坯料进行待温。

（4）确定批次轧制的路径。

L_min≤L≤L_max并且T>T_min，满足中间坯料上副辊道的条件。粗轧机轧制完成后，中间坯料有粗轧机输送到C区，由C区运输到D区，通过运输链将中间坯料运输到B区，在B、A区进行游荡，当中间坯料剩余待温时间t=T_res，通过运输链中间坯料从A区运送到C区，达到控制温度950℃，粗轧机自动进行第二阶段的延伸轧制。轧制完成后，钢板从C区、D区、FM运输到后续区域进行冷却和矫直。

实例4：精轧机单机并且激活副辊道批次轧制

钢种Q690D，坯料尺寸250mm×2200mm×2800mm，成品母板尺寸为48.6mm×2590mm×11785mm，中间坯料厚度120mm，待温温度950℃。

（1）选择精轧机单机轧制，同时激活副辊道，副辊道可用。

（2）参数设置，精轧机单机批次轧制并且激活副辊道的参数进行设置。

最小待温时间：T_min=200s。

最小中间坯料长度：L_min=4000mm。

最大中间坯料长度：L_max=14000mm。

中间坯料从副辊道到主辊道的剩余待温时间：T_res=100s。

（3）确定中间坯料待温时间和中间坯料尺寸。

计算的中间坯料长度L=4954mm。

计算的中间坯料待温时间T=431s。

根据尺寸和待温时间，副辊道可以有3-4支中间坯料进行待温。

（4）确定批次轧制的路径。

L_min≤L≤L_max并且T>T_min，满足中间坯料上副辊道的条件。粗轧机空过，坯料有RM区、C区、D区送到精轧机，精轧机完成中间坯料的轧制完成后，中间坯料有由D区通过运输链将中间坯料运输到B区，在B、A区进行游荡，当中间坯料剩余待温时间t=T_res，通过运输链中间坯料从A区运送到C区，由C区运输到D区，达到控制温度950℃，精轧轧机自动进行第二阶段的延伸轧制。轧制完成后，运输到后续区域进行冷却和矫直。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于主副辊道双机架四辊轧机批次轧制方法，其特征是：包括如下步骤：

（1）根据设备、工艺情况选择批次轧制机架和辊道，包括粗轧机、精轧机、主辊道、副辊道，根据需要选择轧制方式，包括粗轧机和精轧机双机批次轧制、粗轧机单机批次轧制、精轧机单机批次轧制，选择副辊道后，主辊道和副辊道都处于激活状态，否则，只有主辊道运行；

（2）逻辑区域划分，粗轧机、精轧机、主辊道、副辊道划分为8个区域，分别为E、RM、A、B、C、D、FM、F八个逻辑区域；

（3）确定中间坯料的尺寸和待温时间，依据待温情况和中间坯料的长度选择主、副辊道。设定可以上副辊道的中间坯料参数，中间坯料控轧的最小待温时间为T_min，最小中间坯料长度为L_min，最大中间坯料长度为L_max，轧机模型计算的待温时间为T，计算的中间坯料长度为L，中间坯料轧制条件Q为：

当L_min≤L≤L_max并且T>T_min，中间坯料上副辊道；

当L<L_min或L>L_max或T<T_min，中间坯料只通过主辊道；

（4）根据选择的轧机和辊道确定路径，如果选择双机批次轧制并且激活副辊道，转步骤（5），如果选择双机批次轧制并且副辊道停止使用，转步骤（6），如果精轧机单机批次轧制且激活副辊道，转步骤（7），如果精轧机单机批次轧制并且副辊道停止使用，转步骤（8），如果粗轧机单机批次轧制并且激活副辊道，转步骤（9），如果粗轧机单机批次轧制并且副辊道停止使用，转步骤（10）.

（5）判断中间坯料是否满足中间坯料上副辊道条件，如果满足条件，中间坯料的待温和运输路径为：RM-C-A-B-D-FM，中间坯料在A-B区间内游荡，游荡完成后通过运输链运输到D区，进入FM进行第二阶段轧制；如果不满足中间坯料上副辊道条件，中间坯料的待温和运输路径为：RM-C-D-FM；中间坯料在C-D区间内游荡，游荡完成后进入FM进行第二阶段轧制；

（6）中间坯料的待温和运输路径为：RM-C-D-FM，中间坯料在C-D区间内游荡，游荡完成后进入FM进行第二阶段轧制；

（7）判断中间坯料是否满足中间坯料上副辊道条件，如果满足条件，中间坯料的待温和运输路径为：FM-D-B-A-C-D-FM，中间坯料在B-A区间内游荡，游荡完成后通过运输链运输到C区，通过主辊道进入FM进行第二阶段轧制；如果不满足中间坯料上副辊道条件，中间坯料的待温和运输路径为精轧机轧制完成后的第一块中间坯在精轧机后F区待温，轧制完成第二块中间坯后，前两块中间坯料继续在精轧后F区待温，以此类推，完成n块轧制后，n为轧制完的中间坯数量，所有n块中间坯料按照路径F-FM-D-C运输到精轧机前，在主辊道上C-D区间继续游荡待温，待温完成后按照路径C-D-FM，依次在精轧机进行第二阶段轧制；

（8）中间坯料的待温和运输路径为精轧机轧制完成后的第一块中间坯在精轧机后F区待温，轧制完成第二块中间坯后，前两块中间坯料继续在精轧后F区待温，以此类推，完成n块轧制后，n为轧制完的中间坯数量所有n块中间坯料按照路径F-FM-D-C运输到精轧机前，在主辊道上C-D区间继续游荡待温，待温完成后按照路径C-D-FM，依次在精轧机进行第二阶段轧制；

（9）判断中间坯料是否满足中间坯料上副辊道条件，如果满足条件，中间坯料的待温和运输路径为：RM-C-D-B-A-C-RM，中间坯料在B-A区间内游荡，游荡完成后通过运输链运输到C区，进入RM进行第二阶段轧制；如果不满足中间坯料上副辊道条件，粗轧机机前E区运输辊道短，粗轧机不能完成批次轧制；

（10）粗轧机机前E区运输辊道短，副辊道不工作时，粗轧机不能完成批次轧制。

2.根据权利要求2所述的批次轧制方法，其特征是：所述步骤（2）逻辑区域划分方法具体为：副辊道对应的区域是A区和B区，主辊道对应的区域是C区和D区，粗轧机对应的区域是RM区，粗轧机机前辊道对应区域为E区，精轧机对应的区域FM区，精轧机机后辊道对应的区域为F区，粗轧机轧制完成的中间坯料自动运送到C区，从C区能够直接运送到D区，也能够通过运输链运送到A区，A区的中间坯料通过运输链运送到B区，也能够返回到C区，B区中间坯料能够通过运输链运送到D区，也能够运送到A区，D区的中间坯料可以运送到B区、C区域和FM区域。

3.一种基于主副辊道双机架四辊轧机批次轧制控制系统，包括过程控制系统和基础自动化控制系统，其特征是：所述过程控制系统包括：

轧制规程计算模块：完成道次压下量、轧制力、转矩、速度、待温厚度、中间坯长度、中间坯待温温度、中间坯待温时间的计算；

温度监控模块：完成实时轧制钢板表面、心部和平均温度计算、根据实际数据处理模块反馈的测量温度对计算温度修正，调整温度修正因子；

实际数据处理模块：完成轧制力、主、副辊道速度、钢板温度、抬升装置、行走装置位置计算，并反馈实际数据给相应模块；

钢板跟踪模块：完成钢板在主、副辊道上区域位置计算，根据实际测量数据、主副辊道选择和参数设定情况，判定钢板的行走路径。

设定值处理模块：完成过程控制子系统设定值的准确下发给所述基础自动化控制系统；

所述基础自动化控制子系统包括：

设定值接收模块：完成接收过程控制子系统下发的数据和处理，接受中间坯料厚度、待温时间、辊道速度、钢板行走路径等参数；

钢板微跟踪模块：完成钢板具体位置的跟踪，记录跟踪位置反馈到相应模块。

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