CN106994467B - 一种pc轧机交叉辊系统交叉精度在线监测方法 - Google Patents

一种pc轧机交叉辊系统交叉精度在线监测方法 Download PDF

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Abstract

一种PC轧机交叉辊系统交叉精度在线监测方法，涉及专门适用于金属轧机或其加工产品的控制设备或方法，尤其涉及一种利用热轧生产换辊过程的零调偏差数据监测PC轧机交叉辊系统交叉精度的方法，包括以下步骤：采集各机架的静压油柱偏差和转车油柱偏差；计算并通过判断机架的油柱偏差判断机架的交叉精度是否超限，实现对轧机交叉辊系统的交叉精度进行评估。本发明的方法能够在系统不停机的情况下，通过对平时设备动作过程的数据分析，实现轧机交叉精度的在线监测；通过对机架多次零调的油柱偏差进行趋势分析，及时发现交叉精度较差、需要停机安排测量和标定的机架。可以改善PC轧机开轧的稳定性，确保整个轧制的稳定，保证最终成品质量稳定受控。

Description

一种PC轧机交叉辊系统交叉精度在线监测方法
技术领域
本发明涉及专门适用于金属轧机或其加工产品的控制设备或方法，尤其涉及一种利用热轧生产换辊过程的零调偏差数据监测PC轧机交叉辊系统交叉精度的方法。
背景技术
热轧精轧PC(Pair Cross)轧机交叉辊系统主要用于解决带钢在轧制过程中钢板中部的板形表面凸度问题。如图1所示，轧机交叉辊系统具有可沿垂直于轧辊方向调整的交叉头10，交叉头10带动轧辊轴承座20移动，改变交叉辊的交叉角度，交叉角度调整范围为0～1.5°。为了防止接触碰撞时产生的机械硬损伤，交叉头10与轧辊轴承座20之间直接接触面30的材料为硬度值相对较软的铜板。
PC轧机对精度要求非常高，以保证交叉点处于正中心位置，否则会导致带钢在轧机内跑偏，更严重的还会引起机架间的废钢。但是在实际生产中，机械部件会因频繁动作和振动，轧辊轴承,20与交叉头10之间的接触面30会产生一定的，从而产生精度误差。只要设备不停止工作，这种磨损是必然存在的，磨损产生的精度误差导致即使PC交叉角度为0°，上下辊系之间已经很难做到平行，上下辊系之间会形成一个交叉角度，称之为PC轧机的被动交叉。
要判断热轧交叉头与轧辊轴承座之间间隙是否超标，最可靠的手段就是靠机械人员在设备停机时在现场的实际测量。测量工具为垂直仪和钢皮尺，测量过程较为烦琐，耗时长。而且，限于机构相对复杂，交叉头与轧辊轴承座之间的间隙只能进行间接测量，测出的数据要通过尺寸计算才能得出目标间隙。
现有的7机架PC热轧精轧机组通常在F2机架至F7机架分别配置6套交叉辊系统。以F2机架工作侧下部交叉头与轧辊轴承座间的间隙测量为例，机械人员手工测量的具体步骤如下：
1)在停机前将F2的4个交叉头动作到零位，即F2的PC交叉角度设为0°；
2)精轧机停机；
3)将F2工作辊推出轧机，为测量人员留出空位；
4)对F2轧机进行三方停电挂牌；
5)机械测量人员进入F2机架工作侧进行测量；
6)先测量入侧交叉头间隙：在牌坊侧面放置垂直仪，再用钢皮尺测量交叉头与工作辊轴承座的接触面相对于牌坊的尺寸位置，再与理论值进行比较得出偏差值，再次做好记录；
7)再测量出侧交叉头间隙：方法同第6步，并同样记录得出的偏差值；
8)电气控制人员根据机械测得的偏差数据进行交叉头的位置标定。
由此可见，如果想了解F2-F7各个机架交叉头的间隙大小情况，整个测量过程可能需要一天甚至更多的时间，对于严格要求小时产量及高轧制节奏的热轧机组，即使大定修也不可能挤出半天到一天时间给一个项目的检测。而在现场生产中，遇到最麻烦的问题，就是事先并不知道到底哪个机架的PC交叉精度差，往往要靠感觉去猜，很多时候花了大力气测量了某个机架的PC交叉精度，却发现该机架的精度良好，只能再另找时间再检测其他机架的精度，检测效率十分低下。
因此，迫切需要有一种简易但又相对精准的方法，可以在热轧产线正常生产过程中监测各个机架的交叉精度，再针对性地对判定精度误差超标的机架进行测量，从而大大节约检测时间，带来可观的经济效益。
中国发明专利“精轧机换辊后的调平方法”(发明专利号：ZL201210035671.2授权公告号：CN103252350B)公开了一种精轧机换辊后的调平方法，该方法包括以下步骤：a，记录上一个生产计划周期内辊缝零调后工作辊两侧的轧制力偏差值、油柱偏差值以及在该上一个生产计划周期内稳定轧制时的油柱偏差值；b，对工作辊施加轧制力，当两侧的轧制力之和达到预定的第一压下吨位时，停止液压缸压下操作；c，将步骤b完成后的工作辊两侧的轧制力偏差值调整到静偏差阈值范围内；d，再次同时压下工作辊两侧的液压缸，当两侧的轧制力之和达到预定的第二压下吨位时，停止液压缸压下操作；e，根据等效调整公式，计算等效调整值H，并根据该等效调整值，对油柱偏差进行调整。该发明专利的技术方案虽然可以实现精轧机辊缝零调后对油柱偏差的调整，但是该技术方案并未解决交叉头间隙磨损形成被动交叉并影响PC交叉精度的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于PC交叉精度在线监测的方法，能够利用辊缝零调过程中的检测数据，实现对PC交叉精度的监测评估，解决仅依靠设备停机时利用人工测量评估PC交叉精度的检测效率低下，费工耗时的技术问题。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种PC轧机交叉辊系统交叉精度在线监测方法，其特征在于包括以下步骤：
S10：在PC轧机各机架的交叉辊系统零调过程中，分别采集各机架的静压油柱偏差ΔCYLJi和转车油柱偏差ΔCYLDi，并且记录在数据库中，其中，ΔCYLJi为静止状态下机架Fi两侧液压缸的油柱偏差,ΔCYLDi为转车状态下机架Fi两侧液压缸的油柱偏差，i＝1～m，m为轧机配置交叉辊系统的机架总数；
S20：依次读取机架Fi的静压油柱偏差ΔCYLJi和转车油柱偏差ΔCYLDi，计算机架Fi的油柱偏差ΔCYLi＝ΔCYLDi-ΔCYLJi；
S30：对机架Fi多次零调的油柱偏差ΔCYLi进行趋势分析,若机架Fi的油柱偏差|ΔCYLi|≤最大允许偏差M，转步骤S50，否则，转步骤S40；其中，最大允许偏差M可通过对机架Fi的油柱偏差ΔCYLi历史统计数据分析确定；
S40：判定机架Fi的交叉精度超限，对机架Fi执行精确测量及调整；
S50：若完成全部机架的交叉精度评估，退出；否则，令i＝i+1，返回步骤S20对后一机架Fi+1执行交叉精度评估。
本发明的PC轧机交叉辊系统交叉精度在线监测方法的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的步骤S10包括以下动作：
S12：在交叉辊系统静止状态下，自动同步压下机架Fi的传动侧DS液压缸和工作侧WS液压缸，使总轧制力达到第一目标压力，所述的第一目标压力为交叉辊系统静止状态下调平时AGC液压缸的预设压力；
S14：判断是否满足轧辊调平条件：两侧轧制力之差≤最大允许轧制力偏差；如果不满足，则调整轧辊水平度，直到两侧轧制力满足轧辊调平条件，由此获得静止状态下AGC液压缸的传动侧油柱CYLDSJi和工作侧油柱CYLWSJi，通过计算得到机架Fi的静压油柱偏差ΔCYLJi＝CYLDSJi-CYLWSJi；
S16：按照机架Fi的预设转车速度转车，在转车状态下继续压下传动侧DS液压缸和工作侧WS液压缸，使总轧制力达到第二目标压力，所述的第二目标压力为交叉辊系统转车状态下调平时AGC液压缸的预设压力；
S18：判断是否满足轧辊调平条件：两侧轧制力之差≤最大允许轧制力偏差；如果不满足，则调整轧辊水平度，直到两侧轧制力满足轧辊调平条件；由此获得转车状态下AGC液压缸的传动侧油柱CYLDSDi和工作侧油柱CYLWSDi，通过计算得到机架Fi的转车油柱偏差ΔCYLDi＝CYLDSDi-CYLWSDi。
本发明的有益效果是：
1、本发明的PC轧机交叉辊系统交叉精度在线监测方法，能够在系统不停机的情况下，通过对平时设备动作过程的数据分析，实现PC轧机各个机架的交叉精度的在线监测；通过对机架多次零调的油柱偏差进行趋势分析，及时发现交叉精度较差、需要在最短周期内停机安排测量和标定的机架。
2、采用本发明的PC轧机交叉辊系统交叉精度在线监测方法，可以改善PC轧机开轧的稳定性，确保整个轧制的稳定，保证最终成品质量稳定受控。如图7和图8所示，采用本发明的交叉精度在线监测方法之后，开轧的尾部轧破率由之前的8.49％下降至2.31％，月轧破率统计值比之前也降低过半。
附图说明
图1是现有热连轧机交叉辊系统的结构示意图,其中，(a)为交叉辊的正视图，(b)为交叉头的侧视图；
图2是轧辊被动交叉的示意图；
图3是零调过程轧制力曲线；
图4是PC轧机的轴向力及倾翻力矩示意图；
图5是本发明的PC轧机交叉辊系统交叉精度在线监测方法的流程图；
图6是F5机架的零调偏差曲线图；
图7是F5机架零调偏差校正前后的轧机尾部轧破率逐日统计图；
图8是采用本发明的交叉精度在线监测方法前后的月轧破率统计图。
图中各部件的标号：10-交叉头，20-轧辊轴承座，30-交叉头与轧辊轴承座之间的直接接触面，WS-工作侧，DS-传动侧，Pws-工作侧上部轧制力，Pds-传动侧上部轧制力，Fws-工作侧下部轧制力，Fds-传动侧下部轧制力。
具体实施方式
为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步地详细描述。
由于设备间隙磨损产生的精度误差所引起的被动交叉，在PC轧机零调过程中就有某些表现形式，本发明的技术方案方案就是通过对轧机零调过程中的数据分析，找出这些表现形式，并以此作为PC轧机交叉辊系统交叉精度在线监测的基础。在零调过程中，一个显著特点就是自始自终两侧轧制力保持一致，整个过程中轧制一直处于调平中，所谓调平就是下辊系水平保持不动，上辊系水平摆动，调平过程体现在两侧AGC液压缸液压位置的变化上，如图3所示。
当PC轧机存在着被动交叉时，根据理论力学知识，在轧机转动状态下，会产生一个轴向力，进而形成倾翻力矩，此时，轧机辊系不仅要满足上下力的平衡，还要满足力矩的平衡，因此上下辊系的斜对角的一对力会增大。由于目前零调系统仅采集下辊系侧压力所检测的轧制力，表现为轧机由静止开始转动时，单侧的轧制力会增大，如图4所示。
由于整个零调过程中，两侧轧制力自始自终都要保持一致，所以必须不停地调整上辊系的水平，被动交叉引起的单侧轧制力增大，表现为两侧液压缸油柱差异增大。
辊系被动交叉导致的轧制力偏差现象有两个特点：
(1)单向，即这种偏差始终是往一个方向发展；
(2)近似线性，即被动交叉程度越大，轧制力偏差越大。
因此，只要采集静压和转车时的两侧液压缸油柱偏差并进行对比，就能反映出轴向力的大小，进而判断PC轧机交叉精度。
本发明的PC轧机交叉辊系统交叉精度在线监测方法的一个实施例的控制流程图如图5所示，包括以下步骤：
S10：在PC轧机各机架的交叉辊系统零调过程中，分别采集各机架的静压油柱偏差ΔCYLJi和转车油柱偏差ΔCYLDi，并且记录在数据库中，其中，ΔCYLJi为静止状态下机架Fi两侧液压缸的油柱偏差,ΔCYLDi为转车状态下机架Fi两侧液压缸的油柱偏差，i＝1～m，m为轧机配置交叉辊系统的机架总数；
S20：依次读取机架Fi的静压油柱偏差ΔCYLJi和转车油柱偏差ΔCYLDi，计算机架Fi的油柱偏差ΔCYLi＝ΔCYLDi-ΔCYLJi；
S30：对机架Fi多次零调的油柱偏差ΔCYLi进行趋势分析,根据机架Fi的油柱偏差的绝对值判断交叉精度，油柱偏差越小，则交叉精度越好，若|ΔCYLi|≤最大允许偏差M，转步骤S50，否则，转步骤S40；其中，最大允许偏差M可通过对机架Fi的油柱偏差ΔCYLi历史统计数据分析确定，在本实施例中，最大允许偏差M＝0.5mm，也就是说，若|ΔCYLi|≤0.5mm，则判定机架Fi状态良好，若|ΔCYLi|＞0.5mm,就认为机架Fi状态较差，需要进行进一步的精确测量及调整。
S40：判定机架Fi的交叉精度超限，对机架Fi执行精确测量及调整；
S50：若完成全部机架的交叉精度评估，退出；否则，令i＝i+1，返回步骤S20对后一机架Fi+1执行交叉精度评估。
根据本发明的PC轧机交叉辊系统交叉精度在线监测方法的一个实施例，在PC轧机各机架的交叉辊系统零调过程中，所述的步骤S10利用置于轧辊底部的测压头检测系统零调过程中的轧制力，零调和数据采集过程包括以下动作：
S12：在交叉辊系统静止状态下，自动同步压下机架Fi的传动侧液压缸和工作侧液压缸，使总轧制力达到第一目标压力，所述的第一目标压力为交叉辊系统静止状态下调平时AGC液压缸的预设压力，在本实施例中，第一目标压力设为500T；
S14：判断是否满足轧辊调平条件：两侧轧制力之差≤最大允许轧制力偏差，其中，最大允许轧制力偏差取决于PC轧机交叉辊系统的参数，在本实施例中，最大允许轧制力偏差＝10T；如果不满足，则调整轧辊水平度，将轧制力大的一侧抬起，同时轧制力小的一侧下压同等的量，直到两侧轧制力满足上述轧辊调平条件，由此获得静止状态下AGC液压缸的传动侧油柱CYLDSJi和工作侧油柱CYLWSJi，通过计算得出机架Fi的静压油柱偏差ΔCYLJi＝CYLDSJi-CYLWSJi；
S16：按照机架Fi的预设转车速度转车，在转车状态下继续压下传动侧液压缸DS和工作侧WS液压缸，使总轧制力达到第二目标压力，所述的第二目标压力为交叉辊系统转车状态下调平时AGC液压缸的预设压力，在本实施例中，机架F1～F4的第二目标压力设为1500T，机架F5～F7的第二目标压力设为1000T,各机架的预设转车速度如表1所示：
表1各机架的预设转车速度
机架 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7
转速(m/s) 0.79 1.15 2.22 2.57 3.52 3.97 4.46
S18：判断是否满足轧辊调平条件：两侧轧制力之差≤最大允许轧制力偏差；在本实施例中，最大允许轧制力偏差＝10T；如果轧辊调平条件不满足，则调整轧辊水平度，将轧制力大的一侧抬起，同时轧制力小的一侧下压同等的量，直到两侧轧制力满足轧辊调平条件；记下此时的AGC液压缸位置，包括转车状态下AGC液压缸的传动侧油柱CYLDSDi和工作侧油柱CYLWSDi，标为辊缝零点，零调结束。最后根据调零过程获得的转车状态下AGC液压缸的传动侧油柱CYLDSDi和工作侧油柱CYLWSDi，通过计算得到机架Fi的转车油柱偏差ΔCYLDi＝CYLDSDi-CYLWSDi。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的技术方案，而并非用作为对本发明的限定，任何基于本发明的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型，都将落在本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种PC轧机交叉辊系统交叉精度在线监测方法，其特征在于包括以下步骤：
S10：在PC轧机各机架的交叉辊系统零调过程中，分别采集各机架的静压油柱偏差ΔCYLJi和转车油柱偏差ΔCYLDi，并且记录在数据库中，其中，ΔCYLJi为静止状态下机架Fi两侧液压缸的油柱偏差,ΔCYLDi为转车状态下机架Fi两侧液压缸的油柱偏差，i＝1～m，m为轧机配置交叉辊系统的机架总数；
S20：依次读取机架Fi的静压油柱偏差ΔCYLJi和转车油柱偏差ΔCYLDi，计算机架Fi的油柱偏差ΔCYLi＝ΔCYLDi-ΔCYLJi；
S30：对机架Fi多次零调的油柱偏差ΔCYLi进行趋势分析,若机架Fi的油柱偏差|ΔCYLi|≤最大允许偏差M，转步骤S50，否则，转步骤S40；其中，最大允许偏差M可通过对机架Fi的油柱偏差ΔCYLi历史统计数据分析确定；
S40：判定机架Fi的交叉精度超限，对机架Fi执行精确测量及调整；
S50：若完成全部机架的交叉精度评估，退出；否则，令i＝i+1，返回步骤S20对后一机架Fi+1执行交叉精度评估。
2.根据权利要求1所述的PC轧机交叉辊系统交叉精度在线监测方法，其特征在于所述的步骤S10包括动作：
S12：在交叉辊系统静止状态下，自动同步压下机架Fi的传动侧DS液压缸和工作侧WS液压缸，使总轧制力达到第一目标压力，所述的第一目标压力为交叉辊系统静止状态下调平时AGC液压缸的预设压力；
S14：判断是否满足轧辊调平条件：两侧轧制力之差≤最大允许轧制力偏差；如果不满足，则调整轧辊水平度，直到两侧轧制力满足轧辊调平条件，由此获得静止状态下AGC液压缸的传动侧油柱CYLDSJi和工作侧油柱CYLWSJi，通过计算得到机架Fi的静压油柱偏差ΔCYLJi＝CYLDSJi-CYLWSJi；
S16：按照机架Fi的预设转车速度转车，在转车状态下继续压下传动侧DS液压缸和工作侧WS液压缸，使总轧制力达到第二目标压力，所述的第二目标压力为交叉辊系统转车状态下调平时AGC液压缸的预设压力；
S18：判断是否满足轧辊调平条件：两侧轧制力之差≤最大允许轧制力偏差；如果不满足，则调整轧辊水平度，直到两侧轧制力满足轧辊调平条件；由此获得转车状态下AGC液压缸的传动侧油柱CYLDSDi和工作侧油柱CYLWSDi，通过计算得到机架Fi的转车油柱偏差ΔCYLDi＝CYLDSDi-CYLWSDi。
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