CN104923564B - 可避免工作辊窜动过程中轧辊脱出误报警的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种可避免工作辊窜动过程中轧辊脱出误报警的方法，包括：在窜动油缸连接横梁上增设第二位置感应装置；在上、下辊两侧轴承座上增设第二感应凸台，并在连接梁上增设第三、第四位置感应装置与第二感应凸台相对应，第三、第四位置感应装置与轴承座上的第二感应凸台不在同一高度，以使上辊的第三位置感应装置低于第二感应凸台及下辊的第三位置感应装置高于第二感应凸台，以配合正弯曲油缸进行向外弯曲，以及使上辊的第四位置感应装置高于第二感应凸台及下辊的第四位置感应装置低于第二感应凸台，以配合负弯曲油缸向内弯曲。本发明可提高脱轴检测的准确性及稳定性，降低脱出误报警信号及虚假信号出现的概率，以实现边缘降控制系统的有效运行。

Description

可避免工作辊窜动过程中轧辊脱出误报警的方法

技术领域

本发明涉及一种钢板酸洗轧制方法，具体说涉及一种避免钢板轧制在工作辊窜动（taper work roll shifting）过程中轧辊脱出（pullout）误报警的方法。

背景技术

电工钢板的边缘降（Edge Drop），简称为边降，也称为边部减薄，这是电工钢板尺寸的重要参数。电工钢板需要冲片后叠层使用，如果钢板边降过大，冲出的硅钢片将会有规律地一边厚一边薄，叠片后的定子和转子将会发生很大的尺寸偏差，影响线圈的缠绕和电动机的效能。因此边缘降精度是电工钢板的一个重要尺寸指标，用户对电工钢板的边降指标都有严格的要求。

当今世界上先进的UCMW型或UCM型轧机在边缘降的控制上均采用反馈控制系统进行，其主要控制思路为使用带倒角或特殊弧形的工作辊或中间辊对边部减薄区域进行补偿以降低边缘降值，如图1a所示，倒角区域例如轴向长度为175mm，图1b显示上工作辊W₁和下工作辊W₂组成的轧辊组。在实际控制过程中，带倒角或特殊弧形的工作辊或中间辊根据反馈控制系统的相应信号，通过轧辊的轴向窜动实时调整边部控制区域的长度，图1b所示，以实现对来料的动态控制。

随着工作辊及中间辊窜动技术的普遍应用，随之而来的轧辊脱出问题也明显增多。轧辊的脱出问题是指在窜动过程中，如图2所示，由于各类机械或电气原因造成安装在由锁紧缸锁定位置的轴承座上的轧辊W窜动异常而使轧辊扁头10从传动轴轴套11中脱离的情况；在正常生产过程中，若轧辊W窜动过大，传动轴轴套11跟随不及时则会出现脱轴现象，即为脱出。在高速轧制过程中，轧辊扁头10从轴套中脱离会造成严重的堆钢事故。对此，相应厂家开发了针对脱出问题的监控方法，当前各个厂家通用的方法为在轧辊传动轴轴套11上按照1～2mm厚度形成一个凸台12，同时在轧机窜动油缸8对应位置安装位置感应装置1，位置感应装置1与凸台12之间有一定间隙，当位置感应装置感应到凸台时，默认轧辊在正常位置，而当位置感应装置未感应到凸台时，则发出脱出信号，提示轧辊位置异常，同时锁定相应系统屏蔽轧辊窜动信息。在正常生产过程中轧辊W与轧机窜动油缸8为同步移动，故位置感应装置1一直能够感应到凸台12；而在轧辊W脱轴情况下，位置感应装置1无法再感应到凸台12，故提示报警信息。

由于当前冷连轧机的生产速度均较高，轧辊W₁、W₂在转动过程轧制带钢S中根据板型需要依靠设计在轧辊轴承座9内的正弯油缸13、负弯油缸14的作用存在一定的弯曲现象（向外弯曲称为正弯，向内弯曲称为负弯），同时由于长时间使用后花键的磨损及传动轴弹簧刚度的下降等综合因素影响，故实际生产过程中时常存在位置感应装置1感应不到凸台12的情况。在此种情况下，轧辊W₁、W₂实际位置正常，但由于轧辊W₁、W₂在转动过程中的弯曲作用带动轴套产生轻微弯曲，导致位置感应装置1无法感应到凸台12，故提示脱出报警信息并限制了轧辊的窜动功能。为解决此类误报警问题，若将凸台12与位置感应装置1之间的距离缩短，则可能会造成轧辊向位置感应装置一侧弯曲时，凸台与位置感应装置相碰的情况并最终造成设备故障；而若将位置感应装置的监测范围加大，则会产生虚假信号的问题，即将凸台临近位置的装置误当做凸台，而导致在轧辊脱轴时，相应报警信息不发送或发送过慢，影响轧制稳定性。

冷轧产品，特别是用于电机行业的冷轧硅钢产品，对边缘降要求极高，故当前在连轧机生产时均采用轧辊窜动的方式进行边缘降控制，但由于轧辊窜动过程中时常发生轧辊脱轴的情况，故需对轧辊位置进行监测。

当前通用的传动侧轴套凸台和位置感应装置的监测方法，如上所述，在轧辊弯曲较严重时，时常会发生脱出信号误报警现象，影响边缘降的控制。

针对轧辊脱出问题，目前无较好的方法进行解决，若缩短凸台12与位置感应装置1之间距离，则可能产生相互碰撞的情况，影响正常使用；若加大位置感应装置1的监测范围，则可能产生虚假信号，导致在轧辊脱轴时，相应报警信息不发送或发送过慢，影响轧制稳定性。

在申请号为CN200810223947.3发明名称为“一种控制冷轧钢边降的工作辊技术”的中国专利申请中揭示一种控制冷轧钢边降的工作辊，采用特殊高次曲线工作辊辊形技术，解决工作辊不能轴向窜动的轧机轧制电工钢时边降控制能力弱的缺陷。该发明可使得电工钢边降控制在10μm以下，同时可以提高轧机的板形控制性能，增加承载辊缝的横向刚度，改善辊间接触压力状态，防止局部压力尖峰造成的轧辊剥落；适用于工作辊不能轴向窜动的冷轧机，尤其是轧制宽度规格不经常变化的轧机。

CN200810223947.3专利申请所涉及的主要是控制冷轧带钢边缘降的工作辊辊形技术，相应技术应用在不能轴向窜动的轧机上，属于窜动型轧机的替代技术，效果不及窜动型轧机且此技术无法解决上述的工作辊窜动过程中轧辊脱出误报警的问题。

在发明名称为“一种兼顾板形控制和自由规程轧制的工作辊辊型”的申请号为CN200510046113.6的中国专利申请提供了一种兼顾板形控制和自由规程轧制的工作辊辊型，主要由平辊一端带有锥形的轧辊所组成，以轧辊锥形的起点为坐标原点，锥形的曲线形式采用如下：

y(x)＝a<SUB>0</SUB>+a<SUB>2</CNIPR:SUB>x<SUP>2</SUP>+a<SUB>4</CNIP

R:SUB>x<SUP>4</SUP> x∈[0，Le] y(x)∈[0，He]的四次方曲线函数。

由于锥形区域与辊身之间为平缓过渡，可以部分消除因上下工作辊磨损不同而导致的不对称的受力变形，降低带钢楔形，减少由于轧辊轴向窜动造成带钢受力不对称引起的轧制不稳定。另外，按照工作辊轴向窜动量为Shift=B/2+Le－Se－Lw/2的轴向窜动，打破了原轧辊的箱形磨损辊形，将原轧辊由封闭式磨损改为开放式磨损，均化轧辊磨损，消除猫耳孔，实现平辊形轧制，满足自由规程轧制的要求。

但上述CN200510046113.6所揭示的方法所涉及的主要是一种兼顾板形和自由规程轧制的工作辊辊形技术，与避免工作辊窜动过程中轧辊脱出误报警的问题无直接相关性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可避免工作辊窜动过程中轧辊脱出误报警的方法，可提高轧辊脱轴检测系统的准确性及稳定性，降低脱出误报警信号及虚假信号出现的概率，以实现边缘降控制系统的有效运行。

本发明的可避免工作辊窜动过程中轧辊脱出误报警的方法，是在一个轧辊工作系统中实施，该系统包括轧连接梁、辊轴承座、锁紧油缸、窜动油缸、传动轴轴套、第一感应装置和与之相对地安装在轴套上的第一感应凸台，轧辊扁头插入传动轴轴套中，锁紧油缸安装在连接梁内以对轧辊轴承座进行锁紧固定，窜动油缸连接横梁以实现轴向窜动，工作辊根据反馈控制系统的相应信号，通过轧辊的轴向窜动及结合安装在轧辊轴承座内的正弯油缸、负弯油缸实时调整边部控制区域的长度，以实现对来料的动态控制；所述方法包括：

在轧机入口侧窜动油缸连接横梁上在与第一感应凸台相对应位置上增设第二位置感应装置；

在上辊两侧轴承座和下辊两侧轴承座上增设第二感应凸台，并在连接梁上增设第三位置感应装置与第二感应凸台相对应，第三位置感应装置与轴承座上的第二感应凸台不在同一高度，以使上辊的第三位置感应装置低于第二感应凸台及下辊的第三位置感应装置高于第二感应凸台，以配合正弯曲油缸进行向外弯曲；

在连接梁上增设第四位置感应装置与第二感应凸台相对应，第四位置感应装置与轴承座上的感应凸台不在同一高度，以使上辊的第四位置感应装置高于第二感应凸台及下辊的第四位置感应装置低于第二感应凸台，以配合负弯曲油缸向内弯曲。

当第一感应装置和第二感应装置均显示轧辊位置正常时，继续正常检测；在第三感应装置和第四感应装置都未感应时，轧辊位置正常同时无弯曲，输出信号显示轧辊位置正常，继续正常检测；

当第一感应装置和第二感应装置之一显示脱出信号，而另一个仍然显示正常时，轧辊带动轴套存在一定程度的弯曲，第三感应装置和第四感应装置其中之一感应，以显示正弯曲或负弯曲，导致轴套上的凸台向一路位置感应装置的远端偏移，而同时凸台向另一路位置感应装置的近端偏移,输出信号仍显示轧辊位置正常，继续正常检测；

当第一感应装置和第二感应装置均显示脱出信号时，显示脱出，轧辊轴向窜动信号锁定，并提示报警信息。

本发明结合脱出虚假信号产生的原因，通过在：轧机入口侧窜动油缸连接横梁的对应位置上增加另一路位置感应装置、轧机工作辊传动侧轴承座端面两侧安装感应凸台，并在窜动油缸连接梁对应位置上各增加一路位置感应装置，以进行四个通道信号即二个并行信号并结合另二个通道验证信号来进行轧辊位置确定，既可实现脱出问题的正常检测，又降低了误信号的产生对边缘降控制过程的影响程度。

附图说明

图1a是带倒角工作辊的示意图；

图1b是由图1a所示的工作辊组成的轧辊组示意图；

图2是现有技术的轧辊窜动报警检测系统的示意图；

图3是实施本发明的可避免工作辊窜动过程中轧辊脱出误报警的方法的系统的示意图；

图4是沿图3中A-A剖切所取的剖视图并顺时针旋转90°后获得的视图；

图5是图4的正弯和负弯的工作原理的示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。首先需要说明的是，本发明并不限于下述具体实施方式，本领域的技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本发明，各技术术语可以基于本发明的精神实质来作最宽泛的理解。在附图中相同的附图标记表示相同的部分。

本发明是一种可避免工作辊窜动过程中轧辊脱出误报警的方法，可提高轧辊脱轴检测系统的准确性及稳定性，降低脱出误报警信号及虚假信号出现的概率，以实现边缘降控制系统的有效运行。

本发明的可避免工作辊窜动过程中轧辊脱出误报警的方法，是在一个轧辊工作系统中实施，如图3所示，该系统包括轧连接梁6、6’、辊轴承座9、9’、锁紧油缸5、5’、窜动油缸8、8’、传动轴轴套11、第一感应装置1和与之相对地安装在轴套上的第一感应凸台12，轧辊包括上工作辊W₁和下工作辊W₂，各工作辊的轧辊扁头10插入传动轴轴套11中，锁紧油缸8安装在连接梁6内以对轧辊轴承座9进行锁紧固定，窜动油缸8连接横梁6以实现轴向窜动，工作辊或中间辊根据反馈控制系统的相应信号，通过轧辊的轴向窜动及结合安装在轧辊轴承座内的正弯油缸13、13’、负弯油缸14、14’实时调整边部控制区域的长度，以实现对来料的动态控制；该可避免工作辊窜动过程中轧辊脱出误报警的方法，如图3和图4所示，包括：

在轧机入口侧窜动油缸连接横梁6’的与第一感应凸台12相对应位置上增设第二位置感应装置2；

在上辊W₁两侧轴承座9和下辊W₂两侧轴承座9’上增设第二感应凸台7、7’，并在连接梁6’上增设第三位置感应装置3、3’与第二感应凸台7、7’对应，第三位置感应装置3、3’与轴承座9、9’上的第二感应凸台7、7’不在同一高度，以使上辊W₁的第三位置感应装置3低于第二感应凸台7及下辊W₂的第三位置感应装置3’高于第二感应凸台7’，以配合正弯曲油缸13、13’进行向外弯曲；

在连接梁6上增设第四位置感应装置4、4’与第二感应凸台7、7’相对应，第四位置感应装置4、4’与轴承座上的感应凸台7、7’不在同一高度，以使上辊W₁的第四位置感应装置4高于第二感应凸台7及下辊W₂的第四位置感应装置4’低于第二感应凸台7’，以配合负弯曲油缸14、14’向内弯曲；

当第一感应装置1和第二感应装置2均显示轧辊位置正常时，继续正常检测；在第三感应装置3和第四感应装置4都未感应时，轧辊位置正常同时无弯曲，输出信号显示轧辊位置正常，继续正常检测；

当第一感应装置1和第二感应装置2之一显示脱出信号，而另一个仍然显示正常时，轧辊带动轴套存在一定程度的弯曲，第三感应装置3和第四感应装置4其中之一感应，以显示正弯曲或负弯曲，导致轴套上的凸台12向一路位置感应装置的远端偏移，而同时凸台向另一路位置感应装置的近端偏移,输出信号仍显示轧辊位置正常，继续正常检测；

当第一感应装置1和第二感应装置2均显示脱出信号时，显示脱出，轧辊轴向窜动信号锁定，并提示报警信息。

以下结合附图进一步说明本发明方法的具体特点和优点，以便更清楚理解本发明。

正常工作时，轧辊扁头10插入传动轴轴套11中，安装在连接梁6、6’内的锁紧油缸5、5’对轧辊轴承座9、9’进行锁紧固定。在板形实际控制过程中，工作辊或中间辊W₁、W₂根据反馈控制系统的相应信号，通过轧辊的轴向窜动（窜动油缸8、8’连接横梁6、6’实现轴向窜动）及结合安装在轧辊轴承座9、9’内的正弯油缸13、13’、负弯油缸14、14’实时调整边部控制区域的长度，以实现对来料的动态控制。该方法的具体过程如下：

1）结合脱出虚假信号产生的原因，通过在轧机入口侧（现有技术中一般安装在出口侧）窜动油缸连接横梁6’的对应位置上增加另一路位置感应装置即第二位置感应装置2，与在窜动油缸连接横梁6上的原第一位置感应装置1相对。

2）由于在实际控制中轧辊存在一定的弯曲，当需要来料边部增厚时：正弯油缸13、13’动作顶住轴承座9、9’，考虑到上辊W₁两侧轴承座9向上和下辊W₂两侧轴承座9‘向下（向外弯曲），在连接梁6’上增加了一路位置感应装置3、3’，其与轴承座上新增的感应凸台7、7’不在同一高度，上辊位置感应装置3低于凸台7，当轧辊不受弯曲时，无法正常感应，显示无信号；上下轧辊向外弯曲时，可感应“2/3→1”面积，显示正常信号，下辊反之；

3）当需要来料边部减薄时：负弯油缸14、14’动作顶住轴承座，考虑到上辊W₁两侧轴承座向下和下辊W₂两侧轴承座向上（向内弯曲），在连接梁6上增加了一路位置感应装置即第四位置感应装置4、4’，其与轴承座上新增的感应凸台7、7’不在同一高度，上辊位置感应装置4高于凸台7，轧辊不受弯曲时，无法正常感应，显示无信号；上下轧辊向内弯曲时，可感应“2/3→1”面积，显示正常信号，下辊反之。

本发明是结合脱出虚假信号产生的原因，通过在：轧机入口侧（目前一般安装在出口侧）窜动油缸连接横梁6’的对应位置上增加另一路位置感应装置2。轧机工作辊DS侧（传动侧）轴承座端面两侧安装了感应凸台7、7’，并在窜动油缸连接梁6、6’对应位置上各增加了一路位置感应装置（位置感应装置3和位置感应装置4），按照以下逻辑进行四个通道信号,即二个并行信号并结合另二个通道验证信号进行处理：

1.两个通路信号（位置感应装置1和位置感应装置2）均显示轧辊位置正常时，继续正常检测；获得通路信号的位置感应装置3（通路信号3）和位置感应装置4（通路信号4）都未感应时，说明此时轧辊位置正常（同时无弯曲），故输出信号显示轧辊位置正常，继续正常检测。

2.两个通路信号（位置感应装置1和位置感应装置2）中的一个显示脱出信号，而另一个仍然显示正常时，说明轧辊此时（带动轴套）存在一定程度的弯曲，此时通路信号3和通路信号4其中一个感应，以此判断轧辊正弯曲或负弯曲，通路信号3感应表示正弯曲，辊子两侧轴承座向外弯曲；通路信号4感应表示负弯曲，辊子两侧轴承座向内弯曲，导致轴套上的凸台向一路位置感应装置的远端偏移，而同时凸台向另一路位置感应装置的近端偏移。此时可准确判断所检测到的脱出信号并不是由于轧辊脱轴引起的，不需要限制轧辊的正常窜动，故输出信号仍显示轧辊位置正常，继续正常检测。

3.两个通路信号（位置感应装置1和位置感应装置2）均显示脱出信号时，此时通路信号3和通路信号4不管是否感应，说明此时轧辊位置异常，可能正在脱轴过程或已经脱轴，此时输出信号显示脱出，轧辊轴向窜动信号锁定，并提示报警信息。

综上所述，本发明结合脱出虚假信号产生的原因，通过在：轧机入口侧窜动油缸连接横梁的第一位置感应装置1对应位置上增加另一路位置感应装置2、轧机工作辊传动侧DS（相对于工作侧WS）的轴承座端面两侧安装感应凸台7、7’，并在窜动油缸连接梁6、6’对应位置上各增加一路位置感应装置3、4，以进行四个通道信号即二个并行信号（通过第一位置感应装置1和第二位置感应装置2获得）并结合另二个通道验证信号（通过第三位置感应装置3和第四位置感应装置4获得）来进行轧辊位置确定，既可实现脱出问题的正常检测，又降低了误信号的产生对边缘降控制过程的影响程度。

以下列举应用实例来进一步说明本发明方法的具体过程。

某生产硅钢的5机架冷连轧机，其机架工作辊为轴向可窜动形式，两个通路信号（感应装置1和感应装置2）均显示轧辊位置正常时，继续正常检测。通路信号3和通路信号4都未感应时，说明此时轧辊位置正常（同时无弯曲），故输出信号显示轧辊位置正常，继续正常检测。

两个通路信号（感应装置1和感应装置2）中的一个显示脱出信号，而另一个仍然显示正常时，说明轧辊此时（带动轴套）存在一定程度的弯曲（此时通路信号3和通路信号4其中一个感应，以此判断轧辊正弯曲或负弯曲，通路信号3感应表示正弯曲，辊子两侧轴承座向外弯曲；通路信号4感应表示负弯曲，辊子两侧轴承座向内弯曲），导致轴套上的凸台向一路位置感应装置的远端偏移，而同时凸台向另一路位置感应装置的近端偏移。此时可准确判断所检测到的脱出信号并不是由于轧辊脱轴引起的，不需要限制轧辊的正常窜动，故输出信号仍显示轧辊位置正常，继续正常检测。

两个通路信号（感应装置1和感应装置2）均显示脱出信号时（此时通路信号3和通路信号4不管是否感应），说明此时轧辊位置异常，可能正在脱轴过程或已经脱轴，此时输出信号显示脱出，轧辊轴向窜动信号锁定，并提示报警信息。

本发明通过对原有单信号通道轧辊位置检测方法使用过程中脱出误信号问题原因的明确，提出了通过四通道信号系统来进行轧辊位置确定的技术。通过此技术，既可实现脱出问题的正常检测，又降低了误信号的产生对边缘降控制过程的影响程度。此技术可广泛应用于使用轧辊窜动方式的冷热轧机，对解决脱出误信号问题有显著效果。同时，此技术也可应用于相应检测领域，用于轴类机械的位置检测。

应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (2)

1.一种可避免工作辊窜动过程中轧辊脱出误报警的方法，是在一个轧辊工作系统中实施，该系统包括轧机窜动油缸连接横梁、轧辊轴承座、锁紧油缸、窜动油缸、传动轴轴套、第一位置感应装置和与之相对地安装在传动轴轴套上的第一感应凸台，轧辊扁头插入传动轴轴套中，锁紧油缸安装在轧机窜动油缸连接横梁内以对轧辊轴承座进行锁紧固定，窜动油缸连接轧机窜动油缸连接横梁以实现轴向窜动，工作辊根据反馈控制系统的相应信号，通过轧辊的轴向窜动及结合安装在轧辊轴承座内的正弯油缸、负弯油缸实时调整边部控制区域的长度，以实现对来料的动态控制；其特征在于，所述方法包括：

在轧机入口侧轧机窜动油缸连接横梁上在与第一感应凸台相对应位置上增设第二位置感应装置；

在轧辊轴承座中的上辊两侧轴承座和下辊两侧轴承座上均增设第二感应凸台，并在轧机窜动油缸连接横梁上增设第三位置感应装置与第二感应凸台相对应，第三位置感应装置与轧辊轴承座上的第二感应凸台不在同一高度，以使轧辊的上辊的第三位置感应装置低于第二感应凸台及轧辊的下辊的第三位置感应装置高于第二感应凸台，以配合正弯曲油缸进行向外弯曲；

在轧机窜动油缸连接横梁上增设第四位置感应装置与第二感应凸台相对应，第四位置感应装置与轧辊轴承座上的第二感应凸台不在同一高度，以使轧辊的上辊的第四位置感应装置高于第二感应凸台及轧辊的下辊的第四位置感应装置低于第二感应凸台，以配合负弯曲油缸向内弯曲。

2.根据权利要求1所述的可避免工作辊窜动过程中轧辊脱出误报警的方法，其特征在于，当轧辊的第一位置感应装置和轧辊的第二位置感应装置均显示轧辊位置正常时，继续正常检测；在轧辊的第三位置感应装置和轧辊的第四位置感应装置都未感应时，轧辊位置正常同时无弯曲，输出信号显示轧辊位置正常，继续正常检测。