CN1069235C

CN1069235C - 由轧辊水平运动引起的在轧机机架上的力的平衡方法

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Publication number: CN1069235C
Application number: CN96113266A
Authority: CN
Inventors: W·罗德
Original assignee: SMS Schloemann Siemag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1995-08-18
Filing date: 1996-08-17
Publication date: 2001-08-08
Anticipated expiration: 2016-08-17
Also published as: EP0763391B1; TW315331B; US5714692A; JPH09103815A; CN1149512A; KR100424527B1; RU2194585C2; JP4057666B2; EP0763391A1; DE59605639D1; CA2182832A1; MY120506A; DE19530424A1; ATE194932T1; KR970009913A; ES2149408T3; CA2182832C

Abstract

一种由轧辊在轧机机架中水平运动引起的力或分力的平衡方法，上述轧机机架用于热轧和冷轧扁平产品并且配备了工作辊、一个或多个支承辊、液压调整、在辊缝相对侧上的测力装置、水平移动工作辊的液压装置，其特征在于，在两个调整气缸中的压力用于确定在辊缝一侧上的轧制力，测力装置所示力用于确定在辊缝另一相对侧上的轧制力，根据可由在工作辊驱动气缸中的压力而确定的工作辊轴向力，同时计算确定出在轧制运行中的机架中的轴向力。

Description

由轧辊水平运动引起的在轧机机架上的力的平衡方法

本发明涉及一种由轧辊在轧机机架中的水平运动引起的力或分力的平衡方法，上述轧机机架用于热轧和冷轧扁平产品并且配备了工作辊、一个或多个支承辊、液压调整装置、在辊缝相对侧上的测力装置、水平驱动工作辊的液压装置。

在热轧和冷轧设备中轧制扁平产品时出现以下问题：轧制过程中，所有轧辊沿不同方向轴向窜动于机架内，并通过压紧所有锁紧装置而产生轴向力。这些轴向力形成自由力偶，并且在辊芯到接触邻辊的距离内产生附加反作用力。所有这些力偶在轧辊轴承中以及在机架的两个机架横梁上形成反作用力。

图1画出了典型的位于一个四辊机架的上支承辊上的基本问题。水平作用力T是短线矢量，换句话说，它能沿作用线移动。所以，轧辊锁定在机架的哪一侧是无关紧要的。原则上，这些力偶总是由在接触邻辊区内的轴向力产生的。这些分力叠加后，表现为在所有轧辊上的不同的轴向力，同时在轧机机架上产生难以忽视的相应的反作用力。

特别是对于可逆式轧机，上述反作用力在轧机机架中表现出很坏的作用。当转动方向反向时，所有轧辊的螺旋方向也改变了。轧辊向各自的相对侧移动，这导致轴向力反向。该轧机机架中的反作用力相应改变，从而，设置在轧机立柱上的测力装置显示出这种变化，但该变化与原来的轧制工艺无关。结果，(视轧机类型和轧件类型而定)所有以轧机立柱上的测量力值为基础的调整回路-如平坦度调整、辊缝水平位置的自动定心、用于平衡轧件偏心位置影响的轧辊位置控制以及其它调整回路都错误地响应。

技术现态是这样的，由计算或测量得到在机架上出现的垂直力如自重力，轧辊平衡力、轧辊弯力，测量两个轧机立柱上的力时也要考虑。但是，无法完全平衡由上述轧辊轴向力产生的反作用力。

因此，本发明的任务在于，机架中无附加测量点时，很可靠地测定轧机立柱上的反作用力。

上述任务的解决方案是一种由轧辊在轧机机架中的水平运动引起的力或分力的平衡方法，上述轧机机架用于热轧和冷轧扁平产品并且配备有工作辊、一个或多个支承辊、液压调整装置、在辊缝相对侧上的测力装置、水平移动工作辊的液压装置，其特征在于，

在两个调整缸中的压力用于确定辊缝一侧上的轧制力，测力装置所示力用于确定在辊缝另一相对侧上的轧制力，根据可由工作辊的驱动缸中的压力确定的工作辊轴向力可以计算确定机架中轧制运行过程中的所有轴向力，为了平衡轴向力的反作用力，根据测量和计算出的轧辊轴向力推导出在两个轧机立柱上的轧制力显示值的修正值；

两个轧机立柱上的延伸由轴向力产生的反作用力计算确定，并且通过液压调整装置的相应调整而得到平衡。

本发明使以下情况成为可能，即连续测量所有由轧辊水平运动导致的、出现在轧机机架上的瞬时力，并且平衡由此产生的测量力中的各分力。

根据图2-图5进一步描述本发明。

如今，用于冷轧和热轧扁平产品的现代轧机机架只有作为厚度调整机构的液压调整装置2。该液压调整装置的液压缸位于上支承辊轴承座之上或下支承辊轴承座之下。在一个最佳实施方式中，向辊缝俯视时，测力装置5也位于两个轧机立柱中的机架相对侧上，用该测力装置连续测量轧制过程中产生于两个轧机立柱上的力。

在一个最佳方式中，液压调整装置的两个液压缸通过液压在两个轧机立柱上施加附加测量力值，从而，在两个轧机立柱上的测量合力值无额外损耗地作用于上支承辊轴承座之上和下支承辊轴承座之下。

用于冷轧和热轧扁平产品的现代轧机机架的另一个技术特征是可移动的工作辊6，如用于控制辊缝形状或比较轧辊磨损的工作辊。在一个最佳实施方式中，工作辊6的移动是借助液压缸7而实现的，不管是上述两个工作辊在工作时移动，还是上述两个工作辊位于预定位置，在液压缸7中产生的压力由工作辊6发出的轴向力决定。所以，在一个最佳方式中，通过测量移动气缸中的压力能无损耗地测定工作辊的轴向力。为此，在机架中总共形成可使用的六个水平和垂直力的测量值。

图2画出一条在机架上的力的曲线。其中只包括由轧制过程产生的力F和轧辊轴向力T。省略了描述平衡力、弯力和重力，这是因为这些力的平衡已经公知了。

在上、下轧辊对上的水平力T、垂直力F和力矩M的平衡条件列式一共有六个方程式。如以下所述，这下列六个方程式GL给出了力的平衡：

上机架：

垂直力F: F_W-F₁-F₂=0 GL(1)

水平力T: T_W+T₁+T₂=0 GL(2)

力矩 M: F_W.X-F₁.a/2+F₂.a/2

-T₂(r_A+r_S)+T_W(2r_A+r_S)=0

GL(3)

下机架：

垂直力F:F_W-F₃-F₄=0 GL(4)

水平力T:T_W-T₃-T₄=0 GL(5)

力矩 M:F_W.X-F₃.a/2+F₄.a/2

-T₃(r_A+r_S)_T_W(2r_A+r_S)=0

GL(6)

由以上六个方程式可确定由支承辊产生的力T₁和T₄以及在辊缝中出现的切向力T_W的方程式的数学变化。同时知道了所有的机架中出现的水平作用力。

通过式(3)+式(4)消除了T_W，并利用式(4)，得出

2F_W×+(F₂-F₁+F₄-F₃)·1/2a-(T₂+T₃)·(r_A+r_S)=0

X = \frac{[(F_{1} - F_{2}) + (F_{3} - F_{4})] \cdot 1 / 2 a + (T_{2} + T_{3}) \cdot (r_{A} + r_{S})}{2 \cdot (F_{3} + F_{4})} GL - - - (7)

通过式(6)-式(3)，消除了X，得出

(F₂-F₁-F₄+F₃)·1/2a+(T₃-T₂)(r_A+r_S)+2-T·T_w·(2·r_A+r_S)=0

T_{W} = \frac{[(F_{1} - F_{2}) - (F_{3} - F_{4})] \cdot 1 / 2 a + (T_{2} - T_{3}) (r_{A} + r_{S})}{2 \cdot (r_{A} + r_{S})} GL - - - (8)

从式(2)与式(8)，得出

T₁=T_W-T₂

T_{1} = \frac{[(F_{1} - F_{2}) - (F_{3} - F_{4})] \cdot 1 / 2 a - T_{2} (3 \cdot r_{A} + r_{S}) - T_{3} \cdot (r_{A} + r_{S})}{2 \cdot (2 r_{A} + r_{S})} GL - - - (9)

从式(5)与式(8)，得出

T₄=-T_W-T₃

T_{4} = \frac{[(F_{3} - F_{4}) - (F_{1} - F_{2})] \cdot 1 / 2 a - T_{3} (3 r_{A} + r_{S}) - T_{2} (r_{A} + r_{S})}{2 \cdot (2 r_{A} + r_{S})} GL - - - (10)

推导出在辊缝(图2)中产生的轧制力的位置的平均偏差X是很有意义的。该数值同样连续地由在轧制运行中的六个测量值推导得出。平均偏差X的方程式在图3中给出。数值X可考虑用于自动定心，换句话说，用于两个工作辊的自动水平调整，换辊后，在轧辊转动的情况下给无轧件的机架施加预应力，因此实现了由六个测量值计算出的偏心度X。通过变化液压调整装置，数值X调整到零，其结果产生一个无可挑剔的、上轧辊和下轧辊的水平位置。

平均偏差的另一个用途是监控轧制过程，特别是对于可逆式轧机机架而言，在该机架中，板带可首先从机架中输出。可考虑用平均偏差X测知这种情况并作出相应调整。

很容易理解，自动定心和轧制过程的监测是如此实现的，即根据输入的平均偏差，借助可由轴向力计算出的反作用力来实现测量力F₁-F₄的调整(平衡)。为此所需要的、由所有轧辊产生的反作用力总和的方程式在图4中的R₁-R₄中给出。根据这样一种平衡，在一个公知方式中，测量值F₁-F₄通过F₁-F₂的差值或F₃-F₄的差值用于轧辊定心和监测轧制过程。

在测定轧辊轴向力和偏心度的方程式中特别有利的是，对于上或下机架区内的轴向力而言，测量值在计算中总是有差值的。其後果是，只要轧机机架两侧的摩擦力一样大时，包含在测量值，特别是由液压调整缸中得出的测量值中的摩擦力，并不列入计算。这适用于当液压调整装置作双侧压下运动或双侧提升运动时得出的测量值。在旋转运动中，机架两侧的摩擦力可能相加。因此，在运行过程中，在旋转运动期间得出的测量值是可以降低的。

实践证明用测量和计算出的轴向力T₁-T₄监测守衡状态和无争议的轧辊光洁度是很有利的。恶劣的磨损状态和粗糙的轧辊光洁度使轧辊彼此交错更加严重，并且导致更高的轴向力。所以力的读数是一个连续监测轧机的设佳的手段。

下面表示的是由轴向力产生的反作用力和由轧制力的偏心度产生的反作用力的方程式组。

1．由轴向力产生的反作用力

R_I,K i=测点 (F₁,F₂,F₃,F₄)

K=轧辊 (T₁,T₂,T₃,T₄)

R_{1,1} = + T_{1} \cdot \frac{2 \cdot r_{A} + r_{S}}{a}

R_{2,1} = - T_{1} \cdot \frac{2 \cdot r_{A} + r_{S}}{a}

R_{1,2} = + T_{2} \cdot \frac{r_{A}}{a}

R_{2,2} = - T_{2} \cdot \frac{r_{A}}{a}

R_{3,3} = + T_{3} \cdot \frac{r_{A}}{a}

R_{4,3} = - T_{3} \cdot \frac{r_{A}}{a}

R_{3, 4} = + T_{4} \cdot \frac{2 \cdot r_{A} + r_{S}}{a}

R_{4,4} = - T_{4} \cdot \frac{2 \cdot r_{A} + r_{S}}{a}

分力之和

R_{1} = + \frac{T_{1} \cdot (2 \cdot r_{A} + r_{S}) + T_{2} \cdot r_{A}}{a}

R_{2} = - \frac{T_{1} \cdot (2 \cdot r_{A} + r_{S}) + T_{2} \cdot r_{A}}{a}

R_{3} = + \frac{T_{4} \cdot (2 \cdot r_{A} + r_{S}) + T_{3} \cdot r_{A}}{a}

R_{4} = - \frac{T_{4} \cdot (2 \cdot r_{A} + r_{S}) + T_{3} \cdot r_{A}}{a}

2．由偏心度X产生的反作用力

R_1,X=+F_W·x/a R_2,X=-F_W·x/a

R_3,X=+F_W·x/a R_4,X=-F_W·x/a

下面是包括一个根据所采用的轧机机架参数和轧制工艺参数以及由此在所述方程式中算出的轧辊轴向力和反作用力的计算实施例。

例

r_A=0.6m r_S=0.7m a=2.8m

F₁=11.929MN F₂=8.071MN F_W=20MN

F₃=11.125MN F₄=8.875MN F_W=20MN

T₂=-1.0MN T₃=0.5MN

由式(7) X=0.2m

由式(8) T_W=0.200MN

由式(9) T₁=1.200MN

由式(10) T₄=-0.700MN

测试：GL(1)→0GL(2)→0

GL(3)→0

GL(4)→0

GL(5)→0

GL(6)→0对轴向力的反作用 R₁=+0.500MN R₂=-0.500MN

R₃=-0.304MN R₄=+0.304MN对偏心度的反作用 R_1,X=+1.429MN R_2,X=-1.429MN

R_3,X=+1.429MN R_4,X=-1.429MN

Claims

1．一种由轧辊在轧机机架中的水平运动引起的力或分力(T)的平衡方法，上述轧机机架用于热轧和冷轧扁平产品并且配备有工作辊(6)、一个或多个支承辊(1)、液压调整装置(2)、在辊缝相对侧上的测力装置(5)、水平移动工作辊(6)的液压装置(7)，其特征在于，

在两个调整缸(2)中的压力用于确定辊缝一侧上的轧制力(F)，测力装置(5)所示力用于确定在辊缝另一相对侧上的轧制力，根据可由工作辊(6)的驱动缸(7)中的压力确定的工作辊轴向力(T)可以计算确定机架中轧制运行过程中的所有轴向力，为了平衡轴向力(T)的反作用力(R)，根据测量和计算出的轧辊轴向力(T)推导出在两个轧机立柱上的轧制力显示值(F)的修正值；

两个轧机立柱上的延伸由轴向力(T)产生的反作用力(R)计算确定，并且通过液压调整装置(2)的相应调整而得到平衡。

2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，由测量出的四个轧制力(F₁至F₄)和测出的两个轴向力(T₂、T₃)而计算确定轧制力(F_W)的实际偏心度(X)。

3．如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在轧机机架定心至轧辊(1,6)的平行位置时，将计算出的轧制力(F_W)的偏心度(X)调为零。

4．如权利要求3所述的方法，其特征在于，进行自动定心时，仅仅在两个机架侧边作平行调整运动时记录下轧制力(F₁至F₄)和轴向力(T₂、T₃)的6个测量值。

5．如权利要求1所述的方法，其特征在于，为了监测守衡状态，连续显示出测量和计算所得出的轴向力(T₁至T₄)和切向力(T_W)。

6．如权利要求1所述的方法，其特征在于，为使轧辊达到平行位置，在由轴向力(T₁至T₄)计算出的反作用力(R)平衡显示出的轧制力(F₁至F₄)之后，在轧机机架上或下部中所余的显示出的轧制力差值被调至零。

7．如权利要求1所述的方法，其特征在于，为连续监测轧制过程，在用由轴向力(T₁至T₄)计算出的反作用力(R)平衡显示出的轧制力(F₁至F₂)之后，采用在轧机机架的上部或下部中所余显示出的轧制力差值。