CN104703719A - 用于控制轧制产品截面面积的设备及其相应方法 - Google Patents

Abstract

用于控制通过轧机机组（30）的轧压产品（12）的截面面积的设备，包括：至少2个轧机机架（11a, 11b, 11c, 11d）；紧挨着位于第一机架（11a）下游的至少一个偶数机架（第二、第四、第二，等等）的出口处设置的截面面积测量器（10）；控制单元（20），包括数据库（21），所述数据库（21）中至少存储了所述轧压产品（12）在每个机架出口处的期望值的相关参数，且包括用于比较所述截面面积测量器（10）的检测值与所述数据库（21）中的存储值的装置；其中，当上述值之间存在差异时，所述控制单元（20）包括用于至少对与所述轧机轧辊（18）相关联的马达（14）起作用的装置，以改变所述轧机轧辊（18）的转速，从而更改、即增加或减少，至少2个所述机架（11a, 11b, 11c, 11d）之间的拉制动作或推力，以使所述轧制产品（12）的截面值回到所述期望值。

Description

用于控制轧制产品截面面积的设备及其相应方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制在轧制厂中所加工的轧制产品的截面，尤其是截面面积的设备及其相应方法。

具体而言，本发明应用在轧制线中，以控制和调整施加在所述轧制产品上的拉制动作或推力，以保证遵守最终产品的尺寸值，且保证材料的高品质。

背景技术

已知在由至少2个轧机机架或由一个具有2个或以上轧制模块组合的单一机架所组成的轧制线中，两个机架之间或两个轧制模块之间的拉制动作是确定的，且对轧制产品的节段上的拉制动作难以控制，其可能产生拉伸或推挤动作，改变轧制产品的截面面积，导致最终产品不符合规格要求。

基于此，已知技术方案中设有机架间的测量器，其检测对两个相邻轧机机架或模块之间的轧制产品产生的拉制动作，所述技术方案在本申请人名下的欧洲专利EP756906和EP756907中有述。

对于70mm及以上的截面而言，控制与拉制动作相关的截面变化尤其重要，且还存在其他问题，即当轧制产品的末端离开第一支架时，会发生未经控制的变形，导致截面上不可接受的变化，因此导致需要丢弃不符合公差要求的长节段轧条。

一般而言，随时间而不规则和/或不恒定的拉制动作可能导致尺寸不规则和/或不可接受的质量恶化，其可能带来生产损失、轧制线停顿、需要频繁调整，以及其他影响轧制线效率和生产率的问题。

现有技术中，有各种控制轧制设备拉制动作的方法。

同在本申请人名下的文件EP-A1-920.926公开了一种控制施加于半精轧块和精轧块之间的拉制动作的方法。该方法提供：使用3个截面检测器，分别设置在半精轧块出口处，精轧块入口处，和精轧块出口处。所述检测器获得的值与记录在适当数据库中的期望值相对比，若存在差异，则对轧制产品的拉制参数进行修正。

但是，该文件对拉制动作的控制是通过检测半精加工模块出口处的一个尺寸参数，并将其与精加工模块入口处的值和精加工模块自身出口处的值作比较。当与期望值相比存在差异时，则进行修正，但这在无论何种情况下，都无法预防大量材料的废弃，而这种废弃在大直径外形的情况下是不可接受的。

如上所述，机架间控制是已知的，据此，对拉制动作进行控制及调整，从而随着经过的材料的物理和/或化学条件的变化，在预设范围内保持其恒定或近乎恒定。

但是，虽然该已知方法在截面或厚度小的轧制产品中有效，但随着截面的逐渐增大，该方法的有效性和可靠性也逐渐降低。特别地，在约70mm或直至100mm直径的截面中，取决于钢材类型和工作温度，该方法已经因此产生了错误的轧制，由此对于更大的截面而言，该现象更为严重。

此外，对拉制动作不精确且不恒定的控制，无法在不借助于可能令轧制线停顿、产量下降的复杂调整的情况下，对轧制线进行无论上游情况如何均能保持该工艺自动化且可重复的调整，以维持确定的尺寸公差。

因此，本发明的目的之一，在于提供一种设备及其相应方法，其能够在所有轧制条件下，尤其是对截面直径为约70mm或以上的轧制产品，提供对轧条每个部分的截面面积的控制，从而得到符合期望尺寸的最终产品。

申请人设计、测试并实施了本发明，以克服上述问题并提供一种对轧制产品的面积在全轧制线上的高效控制。

发明内容

本发明如独立权利要求所列举和阐述，同时从属权利要求描述了本发明的其他特征，或主要发明思路的变体。

基于上述目的，使用本发明中的设备来控制经过由至少2个轧机轧辊组成的轧机机组的轧制产品的截面面积，从而克服现有技术的局限性，并消除其缺陷，

如上所述，本发明尤其适用于直径为70mm和以上的产品，因为在这些情况中，相关问题更为显著。

根据本发明的一个主要特征，所述设备包括用于测量截面面积的装置，或称截面测量器，紧挨着轧机机架之一的出口处设置，若所述机组仅有2个机架，则所述轧机机架可以是最后一个机架；或者，若所述机组包括3个或以上机架，则所述轧机机架可以是中间的机架。

无论何种情况下，所述截面测量器会检测圆形或类似圆形的截面的面积大小，由此，在具有较多机架的机组中，所述测量器可以设置在偶数机架(第二、第四、第二，等等)的出口处，而在奇数机架(第一、第三、第五)的出口处，轧条的截面则为椭圆形。

因此，截面测量器控制从所述相应轧制通道出来的轧制产品的圆形截面的大小。

根据本发明的又一特征，该设备包括一个含有控制单元的控制系统，该装置中含有正确加工所需参数数据库，且该装置连接截面测量器。

根据一种变形方式，该数据库包括一系列与其他工作参数(例如轧制产品的温度、钢材类型、轧制速度、轧机轧辊磨损相关数据，等等)相关联的工作参数(例如至少从每个得到圆形截面的轧机机架出来的轧制产品的直径大小)。由此一来，可以在循环初始，将所述轧制线设定为(例如，就轧机轧辊之间的间隙而言)预设参数的函数，或进行瞬时检测(例如通过设置在轧制线入口处的温度探针、速度检测器等等)。

根据本发明，将所述截面测量器测得的尺寸值与上述数据库中所储存的关于轧制产品在机架出口检测处应有的截面面积值相比较，所述应有的截面面积值可能是基于设定的或预先存储的工作参数。

若发现截面的检测值和预先存储的期望值之间存在差异，无论是正差异或负差异(即增或减)，则控制系统作用于设有测量器的机架及其上游的一个或多个机架之间的轧制速度(即至少一个所述机架的轧辊的转速)，以改进拉制动作并令截面大小回到期望值。

由于检测值与期望值之间的差异可以是正值或负值，即，检测的截面面积可以大于或小于预先存储的期望值，因此，拉制动作的值可以相应地增加或减小。尤其是，直径为70mm和以上，多至100mm和以上的截面，可以在2个机架之间的节段上得到较大的拉制动作和较大的推力，以在机架间的轧制产品节段最大负荷的允许范围内,令拉制动作值回到与期望截面一致的值。

在本发明的一种变体中，控制系统及其数据库可以设有自主学习系统，其根据一个轧制循环期间发生的调整，记忆速度值以及还可能记忆轧辊之间的间隙，由此当开始新循环时，若初始条件相同(轧条的初始直径、材料类型、温度，等等)，则轧制线，尤其是所有机架，就已经基本具备了轧制通道的最优化状态。

在本发明中，可能发生一种情况，即对两个机架之间的拉制动作的修正，可能不足以使得轧制产品的截面回到期望值。在此情况下，本发明提供的第一种选择为：对拉制动作(若存在)的修正分布在数个机架上，或分布在位于所述机架上游且出口处设有截面测量器的数对机架之间。

在又一种改进形式中，若截面的差异无法仅通过调整拉制动作来修正，则本申请提供通过加宽或缩短一个或多个涉及尺寸检测的支架之间的间隙来进行干涉。

根据本发明的又一种实施方式，提供拉制动作在两个或以上的机架之间的最大可接受阈值，由此当轧条的末端离开第一机架时，由此失效的拉制动作无法使得截面的大小超出可接受且可控制的值，否则将导致轧条末端的很大部分必须被丢弃。

在具有4个轧机机架的一种变形中，该截面测量器可以位于第二机架的下游或第四机架的下游。在此情况下，可能对第一和第二机架之间进行粗略调整，以及对第三和第四机架之间进行精细调整，所述调整总是在所加工的轧制产品上的拉制动作或推力的最大可接受阈值内。

在又一个变形中，对到达上游机架中的轧制产品的特性(例如温度、截面大小、材料类型等)进行控制，以在相应的轧制通道前，以所述机架的工作参数的必要设定来继续运作，以获得所需的拉制动作，且令轧制产品的截面大小与预先存储的期望值相一致。

具体实施方式

下面将通过结合以下附图，以非限制性示例的形式描述一种实施方式，来说明本发明的上述特征和其他特征：

图1展示了由4个轧机机架构成的轧机机组的示意图，其中本发明的方法应用于第三和第四机架之间；

图2展示了图1的一种变形；

图3展示了图1的又一种变形；

图4是本发明的功能的图示化。

实施例描述

附图中的相同部件或功能使用了相同的标号。

图1、2和3通过示例的方式展示了由4个轧机机架11构成的轧机机组30，其中轧制产品12通过每个机架11时变形，其横截面以交替顺序呈现椭圆形和圆形。由此一来，提高了最终产品的品质。

本发明还涉及存在2、6或更多机架11的情况。

所述4个机架11(此处分别为11a、11b、11c和11d)作为最后一轮轧压，以缩写O1和O2表示椭圆形压机，以T1和T2表示圆形压机。

每个机架11以已知形式设有：马达14，用于移动轧压所需的部件，尤其是转动轧机轧辊18；以及，调整装置15，用于调整轧机轧辊18之间的校准间隙。

在图1和图2的情况下，截面测量器10设置在最后一个(即第4个)机架11d的出口处。

在图1的情况下，本发明仅应用在O2和T2类型的机架11c和11d之间。仅在第3机架11c和第4机架11d之间，根据截面测量器10对截面面积的测量值，对拉制动作进行调整。

在图2的情况下，本发明应用在所有4个机架11a、11b、11c和11d之间，分布对拉制动作的调整，由此通过调整所有所述机架11a、11b、11c和11d之间的拉制动作，来修正截面面积的期望值和截面测量器10的测量值之间的差异。

在图3的情况下，第2机架11b的出口处设有截面测量器110，第4机架11d的出口处设有截面测量器10。

在本例中，若截面测量器110已经检测到截面面积的期望值和测量值之间的差异，本技术方案允许通过调整机架11a和11b之间的拉制动作来进行干涉，随后还可能通过调整机架11c和11d之间的拉制动作来进行干涉。

根据本发明，还可以根据截面测量器10获得的信息，来控制和调节第二机架11b和第三11c之间的拉制动作。

在此情况下，本发明除了对拉制动作的调整外，还可能或有必要干涉轧机轧辊18之间的校准间隙，在各情况下，作用于一个或多个支架11的马达14或调整装置15。

特别地，这发生在轧制产品截面面积的期望值与检测值之间的差异大到无法通过调整被限制在可接受限度内的拉制动作或推力来修正，这还考虑到了分布在若干机架之间或所有机架之间的调整。

由此一来，该控制系统可以提供对轧机轧辊18(例如最后一个机架11d或最后两个机架11c和11d)之间的间隙的调整，同时调整所述两个机架之间的拉制动作，直至截面测量器10检测到的截面面积值与控制系统中存储的期望值相一致。

还提供了两个机架之间的可接受的拉制动作或推力最大阈值，由此轧压产品12的尾端离开第一机架11a时所述值不会过大，否则此种情况可能导致轧压产品12的末尾部分不可接受的变形，既包括从拉伸(过度拉制动作)也包括从变形和压缩(过度推力)的意义上来讲，此时则只能丢弃轧压产品12。

图4示意性地展示了本发明的功能的方框图，如下所述。

截面测量器10(或截面测量器10和110)检测到轧制产品12的截面面积，然后将检测数据传递给控制单元20，所述控制单元20可以是可编程的类型。

控制单元20包括数据库21，其中存储有控制轧机所必需的参数，尤其是至少包括涉及机架11a、11b、11c、11d出口处的轧制产品12的截面面积的值。在数据库21的协助下，控制单元20掌控着截面测量器10、110检测得到的截面面积可能变化是否与期望值不同。

轧压循环结束时执行的调整可以存储在数据库21中，由此在将要轧压的产品具有与已经轧压的产品具有相同性质时，允许在开始接下来的循环时对所有机架11a-11d的设定值进行设置，由此也获得轧压产品12第一节段已应用的优化设定。

此外，数据库21中可以存在轧压卡，所述卡上，轧辊的转速和/或轧辊之间的间隙的设定值与涉及轧辊损耗和涉及所加工的轧压产品12特定性质相关联，例如轧压产品12在轧压线入口的温度、钢的种类、初始直径，以及其他。

轧压线的入口处可以设有温度、速度和/或直径检测器(未显示)，其可以检测瞬时值并经由控制单元20，根据所执行的检测来对机架11a-11d的设定进行自动设置。

为了不在运作期间要求连续调整，对加工中的轧压产品12到达上游机架11时的性质(轧压产品12在轧压线入口的温度、钢的种类、初始直径)提供了控制单元23，从而以获得恒定或近乎恒定的截面面积的机架自身必要设定来运行。

根据控制单元20所执行的控制，发生以下事件：

若控制单元20所做的检测并未发现异常，即，若截面测量器10的检测值基本与期望值(也与所述轧压线入口的温度、速度、直径等的可能瞬时值有关)一致，则确认模块24允许轧机继续运行而控制单元20并不干涉。

若控制单元20检测到错误值，则控制单元20通过调整模块25进行干涉，通过对马达调整模块26执行动作来调整向轧机轧辊18供料的马达14，或借由调整装置15及其后的间隙调整模块27，以与轧制中产品的相关数据库21储存信息相一致的实体动作来调整间隙，即轧机轧辊之间的距离。

显然，可以对如上所述的设备的部件进行改进和/或添加，而不会偏离本发明的领域和范围。

Claims (11)

1.用于控制经过轧机机组（30）的轧压产品（12）的截面面积的设备，尤其是用于具有70mm截面及以上的产品，所述轧机机组（30）包括至少2个装有轧机轧辊（18）的轧机机架（11a, 11b, 11c, 11d），其特征在于，所述设备包括：

截面面积测量器（10），其紧挨着位于第一机架（11a）下游的至少一个偶数机架（第二、第四、第二，等等）的出口处设置，且用于测量圆形轮廓的截面面积；

控制单元（20），包括数据库（21），所述数据库（21）中至少存储了所述轧压产品（12）在每个机架出口处的期望值的相关参数，且包括用于比较所述截面面积测量器（10）的检测值与所述数据库（21）中的存储值的装置；

其中，当上述值之间存在差异时，所述控制单元（20）包括用于至少对与所述轧机轧辊（18）相关联的马达（14）起作用的装置，以改变所述轧机轧辊（18）的转速，从而更改、即增加或减少，至少2个所述机架（11a, 11b, 11c, 11d）之间的拉制动作或推力，以使所述轧制产品（12）的截面值回到所述期望值。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制单元（20）包括：还能对用于所述轧机轧辊（18）之间的校准间隙的调整装置（15）起作用的装置；当对所述机架之间的拉制动作的更改单独无法令所述截面的测量值达到期望值时，所述装置能够被激活。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述截面面积测量器（10）设置在所述轧机机组（30）的最后一个轧机机架（11）的出口处。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述截面面积测量器（10）设置在所述轧机机组（30）的一个或多个中间的轧机机架（11）的出口处。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述控制单元（20）与用于控制到达轧机机架的轧制产品（12）的品质的装置（23）相关联。

6.用于控制经过轧机机组（30）的轧压产品（12）的截面的方法，所述轧机机组（30）包括至少2个装有轧机轧辊（18）的轧机机架（11a, 11b），尤其用于具有70mm截面及以上的轧制产品（12），其特征在于，所述方法包括：

第一步骤：位于设置在第一机架（11a）下游的至少一个偶数机架（第二、第四、第六，等等）的出口处的截面面积测量器（10），测量从相应的轧压路径中送出的轧压产品（12）的截面面积；

第二步骤：包含数据库（21）的控制单元（20）比较所述截面面积测量器（10）的检测值与所述数据库（21）中存储的值，所述数据库（21）中至少存储了所述轧压产品（12）在每个机架出口处的期望值的相关参数；

第三步骤：当上述值之间存在差异时，所述控制单元（20）至少对与所述轧机轧辊（18）相关联的马达（14）起作用，以改变所述轧机轧辊（18）的转速，从而更改、即增加或减少，至少2个所述机架（11a, 11b）之间的拉制动作或推力，以使所述截面值回到期望值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述截面面积的期望值和测量值之间的差异巨大时，所述方法提供一个步骤，使得所述拉制动作或推力的调整偏向化且分布在所述轧机机组的所有支架上。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，当所述截面面积的期望值和测量值之间的差异巨大时，所述方法提供对至少1个所述轧机机架（11a, 11b, 11c, 11d）的间隙的调整的干涉，以令所述轧制产品（12）的截面面积值回到期望值。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法提供了在所述轧制产品（12）的末端相对于至少所述第一轧机机架（11a）被释放时所述拉制动作或推力的可接受最大值的定义。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法提供：在所述数据库（21）中储存有所述轧制产品（12）在至少某些所述轧机机架（11a-11d）出口处与其温度、速度或直径相关的截面面积值。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法提供：检测所述轧制产品（12）在所述轧制线入口处的温度、速度或直径中的一个或多个值，且在所述数据库（21）中选择将在沿所述轧制线进行的调整中使用的比较值。