CN107427870B

CN107427870B - 带有切割点的优化确定的轧机

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Publication number: CN107427870B
Application number: CN201680014706.0A
Authority: CN
Inventors: 凌云; P.B.里彻斯
Original assignee: German Co Ltd Of Primary Metal Science And Technology
Current assignee: German Co Ltd Of Primary Metal Science And Technology
Priority date: 2015-03-10
Filing date: 2016-03-07
Publication date: 2020-01-14
Anticipated expiration: 2036-03-07
Also published as: EP3268142B1; WO2016142354A1; CN107427870A; US20160263636A1; US9776230B2; EP3268142A1

Abstract

在轧机中将坯料（2）轧制成棒材（3），所述棒材（3）离开轧机时具有终轧温度（TE1）。借助布置在轧机下游的后激光测量设备（8），检测棒材（3）的头端和速度（v）。对棒材（3）的所检测的速度（v）进行积分。由此，确定棒材（3）的瞬时长度（L）。根据棒材（3）的所确定的瞬时长度（L），提供剪切命令（S）给布置在轧机下游的后剪切机（5），以将棒材（3）切成具有预定长度（L0）的多个部分（6）。在冷却床（7）中冷却棒材（3）的所述部分（6）。

Description

带有切割点的优化确定的轧机

本发明涉及一种操作用于轧制坯料的轧机的方法，

--其中所述坯料在所述轧机中被轧成棒材，所述棒材离开所述轧机时带有终轧温度，

--其中所述棒材的多个部分在冷却床中被冷却。

在上述类型的轧机中，坯料被轧成棒材。在轧机的下游，布置有剪切机。借助剪切机，将所轧制的棒材切成多个具有预定长度的部分。通常通过坯料的初始长度确定所轧制棒材的总长度，同时还考虑了在轧机的机座中发生的横截面减小。另外，还考虑了由轧机内的切头切割所分离的部分。在某一时刻离开轧机的棒材的累积长度通常由轧机的最后机座的轧辊的周向速度决定，同时还考虑棒材离开该最后机座的速度与该最后机座的轧辊的周向速度之间的关系。为了检测所轧制棒材的头端，使用了用于检测热金属的存在的热金属检测器。

现有技术中的方法是复杂的且不精确。在现有技术中，预定长度被确定为使得在切掉棒材的多个部分之后该多个部分的真实长度大于作为最低允许长度的最小长度。额外的长度降低了轧机的生产力和效率。

DE2720136A1公开了一种用于将坯料轧成线材的轧机的操作方法。该轧机包括最终或最后一个机座。在该最后一个机座的下游，布置有旋转剪切机。在该最后一个机座和所述旋转剪切机之间布置有激光测量设备。借助该激光测量设备，检测所述线材的真实速度。还检测所述最终机座的速度。计算这两个速度的差并且将该速度差用于修正旋转剪切机的设定速度。

DE3636785A1公开了一种用于轧制坯料的轧机的操作方法，其中坯料在轧机中被轧成棒材，所述棒材在离开轧机时具有终轧温度。向布置在轧机下游的后剪切机提供剪切命令，以将棒材切成具有预定长度的部分。在冷却床中冷却所述棒材的所述部分。所述棒材的最后一部分可能具有比基本长度短的子部分并且不得不被切除。可通过使用激光测量设备确定该最后一部分的长度。

本发明的一个目的是提供一种用于操作用来轧制坯料的轧机的方法，该方法最小化超过最小长度的过大尺寸。

本发明的目的是通过根据权利要求1的操作方法实现的。权利要求2-11中要求保护本发明方法的优选实施例。

根据本发明，上述类型的操作方法还包括：

--通过布置在轧机的下游的后激光测量设备检测棒材的头端和速度；

--对棒材的检测速度进行积分，由此确定棒材的瞬时长度；

--根据所确定的棒材的瞬时长度，给布置在轧机的下游的后剪切机提供剪切命令以将棒材切成具有预定长度的多个部分。

因此，根据本发明，一方面借助后激光测量设备检测棒材的真实的实际速度。因此，通过对该速度进行积分，可以高精度地确定棒材的瞬时长度。棒材的瞬时长度是在某一时刻已经通过激光测量设备的测量点的长度。另一方面，还可利用激光测量设备检测棒材的存在。因此，可检测棒材的头端。不再需要热金属检测器。

在操作方法的优选实施例中，当确定剪切命令时，要考虑由终轧温度和正常温度之前的温差引起的棒材的各部分的热收缩。因此，能够在预定长度的确定中达到更高的精度。

通常，在布置在轧机上游的炉中将坯料从初始温度加热到轧制温度。在本发明的另一优选实施例中，

--借助布置在所述炉的上游的激光测量设备，在所述炉中的加热之前检测所述坯料的长度，

--借助布置在所述炉的下游的激光测量设备，在所述炉中的加热之后检测所述坯料的长度，

--通过使用在所述炉中的加热之前和之后的坯料的所检测长度并结合所述初始温度和所述轧制温度，确定热膨胀系数，以及

--在确定棒材的所述部分的预期热收缩时考虑所述热膨胀系数。

由于这个实施例，能够以更小的公差计算所述预定长度。坯料的长度是在所述炉中的加热之前和之后的坯料的总长度。

优选地，

--在将棒材的所述部分进给所述冷却床时，通过所述后激光测量设备检测所述棒材的所述部分的实际长度，

--在将所述棒材的所述部分在所述冷却床中冷却之后，通过测量检测所述棒材的所述部分的实际长度，以及

--根据设定长度、在所述冷却床中冷却之前的所述实际长度和在所述冷却床中冷却之后的所述实际长度调整用于后续坯料的预定长度。

例如，可通过下游激光测量设备检测在所述冷却床中冷却之后的所述棒材的所述部分的所述实际长度。

激光测量设备可被布置在后剪切机的上游。但是，优选地，激光测量设备被布置在后剪切机的下游。由于这种布置，可以在将所述部分与所述棒材的其余部分分开之后立即非常精确地检测所述棒材的相应部分的实际长度。可以即时地检测到长度中的可能误差并可以在下一次剪切操作中进行修正。

优选地，在确定剪切命令时，要考虑棒材的计算总长度。由此，例如可能在适当的时候会改变到减小的预定长度。如果在其它情况下，即不减小所述预定长度，所轧制的棒材会剩有可能并无他用并因此不得不扔掉的显著剩余长度时，这可能就是必须的。例如如上所述地，可以以传统的方式确定棒材的总长度。

通常，在轧机的前部分中先将坯料从初始横截面轧制成具有中间横截面的中间产品。然后，在轧机的后部分中将中间产品从中间横截面轧制成最终横截面。最终横截面是所轧制棒材的横截面。在本发明的优选实施例中，还规定了：

--通过布置在轧机的所述前部分和所述后部分之间的前激光测量设备检测中间产品的头端和速度，

--对中间产品的所检测速度进行积分，由此计算中间产品的总长度，以及

--在确定棒材的总长度时考虑所述中间产品的所述总长度。

由于这个实施例，能够非常精确地通过计算确定棒材的总长度。

通常，借助布置在轧机的前部分和后部分之间的前剪切机将中间产品的头端和尾端切掉。在这种情况下，中间产品的总长度优选地是中间产品在被切头状态下的总长度。

前激光测量设备可被布置在前剪切机的上游。但是，优选地，前激光测量设备被布置在前剪切机的下游。由于这个实施例，能够非常准确地检测被切头的中间产品的实际长度。

优选地，一方面，根据由前激光测量设备对中间产品的头端的检测；并且另一方面，基于通过对由前激光测量设备检测的中间产品的速度进行积分而确定的中间产品的瞬时长度并结合通过计算确定的中间产品的预期总长度，来触发对中间产品进行切头的剪切命令。由于这个实施例，可以非常精确地实现对中间产品的头端和尾端的剪切。可根据坯料的长度并考虑在轧机的前部分中实现的总的横截面减少来确定中间产品的预期总长度。

通过下面对优选实施例的描述能够更容易地理解本发明的特征、性质和优点，结合附图对这些实施例进行了解释。附图中：

图1示出了轧机；

图2示出了在轧制之前的坯料的剖视图；

图3示出了在轧制之后的棒材的剖视图；以及

图4示出了中间产品的剖视图。

如在图1中所示，轧机包括多个机座1。如图1所示，机座1可被间隔地构造成水平机座和竖直机座。坯料2将在图1的轧机中被轧制。坯料2是在轧机中进行轧制之前的待轧产品。它通常具有矩形或圆形的横截面，该产品的宽度和该产品的高度或厚度大体相等。例如，如图2所示，坯料2可具有范围在100和150mm之间的宽度和范围也在100和150mm之间的高度或厚度。该产品的宽度和该产品的高度或厚度可以相等。但是，情况不一定如此。

坯料2在轧机的机座1中被一步步地轧成棒材3。棒材3是在轧机中被轧制之后的产品，即其已经离开轧机的最后一个机座1。棒材3可具有矩形或圆形的横截面，棒材3的宽度和棒材3的高度或厚度的大小处于同一量级。例如，如图3所示，坯料2可被轧制成棒材3，棒材3的宽度在8和30mm之间的范围内并且棒材3的高度也在8和30mm之间的范围内。轧制的棒材3的宽度和高度可以相同。然而，情况不一定如此。

如图1所示，炉4被布置在轧机的上游。在炉4中，坯料2被从初始温度TA1加热到轧制温度TA2。初始温度TA1基本上是环境温度。大多数情况下，环境温度在-20℃和+50℃之前的范围内。通常，环境温度是在0℃和30℃之前。轧制温度TA2通常是约900℃。

坯料2在轧机中被热轧。轧制的棒材3离开轧机时具有终轧温度TE1。在轧机的下游布置有剪切机5。轧机下游的剪切机5在下文中被称为后剪切机。后剪切机5可被构造为飞剪机，即在剪切棒材3期间与棒材3一起行进的剪切机。借助后剪切机5，棒材3被分成具有预定长度L0的多个部分6。预定长度L0可以只采用唯一的值，例如60m。替换地，预定长度L0也可以采用若干值中的一个，例如60m或72m。

在后剪切机5下游布置有冷却床7。棒材3的部分6被传递到冷却床7并且在那里被冷却。通常，部分6被冷却到基本上对应环境温度的最终温度TE2。

在轧机的下游布置有激光测量设备8。轧机下游的激光测量设备8在下文中被称为后激光测量设备。后激光测量设备8能够检测棒材3的存在和棒材3的实际速度v。由于其检测棒材3的存在的能力，后激光测量设备8因此能够检测棒材3的头端（即，它的开始）。后激光测量设备8将检测到棒材3的头端的识别信号提供给控制设备9。它还将棒材3的速度v提供给控制设备9。控制设备9通常控制整个轧机。尤其是，控制设备9基于所检测的棒材3的速度v确定棒材3的瞬时长度L。所确定的棒材3的瞬时长度L是棒材3的在某一时刻已经通过后激光测量设备8的长度。根据棒材3的所确定的长度L，控制设备9向后剪切机5发出剪切命令S。后剪切机5基于相应的剪切命令S对棒材3进行剪切，并且由此产生新的部分6。剪切命令S用于将棒材3切成其多个部分6的目的。

控制设备9考虑后激光测量设备8与后剪切机5的距离、后剪切机5的反应时间、棒材3的速度v和预定长度L0（或者预定长度L0的目前所选值，如果预定长度L0能够采用若干个可能的值的话）后，触发剪切命令S。触发剪切命令以使得部分6具有期望的长度L0。

在决定是否要输出剪切命令S时，在优选的实施例中控制设备9还考虑棒材3的部分6的预期热收缩。热收缩是由于终轧温度TE1和正常温度之前的温差。正常温度通常在10℃和30℃之间的范围内。在大多数情况下，正常温度是约20℃。

优选地并如图1所示，在炉4的上游还有激光测量设备10。通过该激光测量设备10，检测在炉4内对坯料2加热之前的坯料2的长度l1。另外并且也如图1所示，在炉4的下游也有激光测量设备11。借助该激光测量设备11，检测在炉4内对坯料2进行加热之后的坯料2的长度l2。借助这两个激光测量设备10、11，每一个都可检测坯料2的头端、坯料2的速度和坯料2的尾端。因此，通过对相应的速度进行积分，控制设备9可确定相应的长度l1、l2。控制设备9还知晓初始温度TA1和轧制温度TA2。控制设备9因此可通过使用在炉4内加热之前和之后的坯料2的检测长度l1、l2并结合初始温度TA1和轧制温度TA2，确定棒材3的热膨胀系数。控制设备9还知晓终轧温度TE1和正常温度。控制设备9因此可通过使用热膨胀系数确定棒材3的部分6的预期热收缩。

为了进一步优化轧机的操作，在冷却床7中进行冷却之前，借助后激光测量设备8检测棒材3的部分6的实际长度L1。在检测长度L1的同时将棒材3的部分6进给到冷却床7。因此，后激光测量设备8优选地被布置在后剪切机5的下游。

而且，在冷却床7中的冷却之后，通过测量检测棒材3的部分6的实际长度L2。为了检测实际长度L2，如图1中所示，可以设置额外的激光测量设备12。激光测量设备12在下文中被称为下游激光测量设备12。例如，当从冷却床7中传递已冷却的部分6时，借助下游激光测量设备12可检测对应的部分6的头端、尾端和头端和尾端之间的部分6的速度并且将它们提供给控制设备9。控制设备9此后可基于这些值确定对应的长度L2。因此，控制设备9可调整预定长度L0。根据用于部分6的预定的设定长度L*、在冷却床7内冷却之前的部分6的实际长度L1和在冷却床7内冷却之后的部分6的实际长度L2进行所述调整。调整后的预定长度L0被在将棒材3切成部分6时用于后续的坯料2。

在许多情况下，预定长度L0可采用两个或三个值，其中这些值是预定基础值的整数倍。例如，长度L0可优选地为72m=6X12m，但是可替换地被缩短为60m=5X12m。相反的过程也同样可行。另外，情况可能是预定长度L0还可采用额外的第三值，例如84m=7X12m或者48m=4X12m。如果预定长度L0可采用两个或三个值，那么控制设备9在确定剪切命令S时就考虑棒材3的总长度。棒材3的总长度是预期整个棒材3具有的长度。这是通过计算确定的值。尤其是，控制设备9可基于所确定的棒材3的总长度并结合预定长度L0的可能值确定在哪个时间点实施从预定长度L0的允许值中的一个变化到预定长度L0的允许值中的另一个。

如最初提到的并且如图1所示，轧机包括若干个机座1。在许多情况下，机座1被分成两组或三组机座1。后续的组由间隙分开。在相应的间隙中，可设有激光测量设备13、14。在图1的实施例中，有三组机座1，并且对应地有两个激光测量设备13、14。激光测量设备13、14在下文中被称为第一和第二前激光测量设备13、14。使用这种称呼是为了将它们与后激光测量设备8区分开。

在下文中，解释了优选的操作方法，其中第二前激光测量设备14被集成在轧机的操作方法中。可以以类似的方式集成第一激光测量设备13。

第二前激光测量设备14上游的机座1在下文中被称为轧机的前部分。在第二前激光测量设备14下游的机座1在下文中被称为轧机的后部分。在轧机的前部分中将坯料2从初始横截面—例如上面提到的150mmX150mm的横截面—轧制成中间产品15。在轧机的后部分中，中间产品15被轧制成最终横截面，即成品棒材3的横截面。

如在图4中所示，中间产品15具有的横截面是介于坯料2的初始横截面和轧制的棒材3的最终横截面之间。例如并且如图4所示，中间产品可具有50mmX50mm的中间横截面。不过，其替换地可以具有其他的横截面。

中间产品15在上文和下文中被称为中间产品，是为了使用不同于尚未轧制的坯料2和成品棒材3的称呼。不过，中间产品15本身不是产品。它仅仅是在将坯料2轧制成成品棒材3时临时地在短时间内存在的产品。尤其是，中间产品15在前部分的最后一个机座1中被轧制之后被立即马上直接地（无缓冲或储存）进给到后部分的第一个机座1。

通过第二前激光测量设备14检测中间产品15的头端和速度v'并将其提供给控制设备9。控制设备9对中间产品15的检测速度v'进行积分并由此确定中间产品15的总长度L'。通过使用中间产品15的总长度L'，控制设备9确定棒材3的预期总长度L。尤其是，控制设备9知晓在轧机的后部分的机座1中发生的横截面减小。因此，控制设备9能够通过考虑所述横截面减小并且使用中间产品15的总长度L'确定棒材3的预期总长度L。

通常，在轧机的前部分和后部分之间的间隙中，布置有剪切机16、17。剪切机16、17在下文中被称为前剪切机以将它们与后剪切机5区分开。通过使用前剪切机16、17，中间产品15在其头端和其尾端被切头。前剪切机16、17可被构造成飞剪机。相应的前激光测量设备13、14优选地被布置在相应的前剪切机16、17的下游。相应的前激光测量设备13、14因此能够检测切头状态下的中间产品15的总长度L'。这个长度是用于确定棒材3的总长度L的中间产品15的总长度L'。

相应的前激光测量设备13、14可—类似于后激光测量设备8—被用于检测中间产品15的存在。因此，一开始检测到中间产品15优选地触发剪切命令以对中间产品15进行切头。另外，可以高精度地检测中间产品15的瞬时长度—即在那时已经通过相应的前激光测量设备13、14的长度。因此，结合坯料2的已知的或测量的长度l2，可以高精度地确定中间产品15的尾端将在哪个时间点经过相应的前剪切机16、17。因此，通过使用相应的前激光测量设备13、14，可以高精度地触发对中间产品15的尾端的切头。控制设备9可在合适的时间点将对应的剪切命令S'输出给相应的前剪切机16、17。

如在图1中所示，除了后激光测量设备8以外，还在轧机的下游设置热金属检测器18。不过，热金属检测器18对于本发明来说不是必需的。

因此，简言之，本发明涉及如下主题：

在轧机中将坯料2轧制成棒材3，所述棒材3离开轧机时具有终轧温度TE1。借助布置在轧机下游的后激光测量设备8，检测棒材3的头端和速度v。对棒材3的所检测的速度v进行积分。由此，确定棒材3的瞬时长度L。根据棒材3的所确定的瞬时长度L，提供剪切命令S给布置在轧机下游的后剪切机5，以将棒材3切成具有预定长度L0的多个部分6。在冷却床7中冷却棒材3的所述部分6。

本发明具有许多优点。最重要的是，与现有技术相比，可更精确地将轧制的棒材3的部分6切到预定长度L0。

上面通过多个优选的实施例解释了本发明。然而，本发明不限于这些实施例。在不脱离本发明的范围的情况下，本领域技术人员能够容易地找到各种变型。本发明的范围仅由所附的权利要求限定。

附图标记列表

1 机座

2 坯料

3 棒材

4 炉

5 后剪切机

6 棒材的部分

7 冷却床

8 后激光测量设备

9 控制设备

10 炉上游的激光测量设备

11 炉下游的激光测量设备

12 下游激光测量设备

13、14 激光测量设备

15 中间产品

16、17 前剪切机

18 热金属检测器

l1、l2 坯料的长度

L0 预定长度

L 棒材的瞬时长度

L' 中间产品的总长度

L1、L2 部分的实际长度

L* 部分的设定长度

S、S' 剪切命令

TA1 初始温度

TA2 轧制温度

TE1 终轧温度

TE2 最终温度

v、v' 速度。

Claims

1.一种用于轧制坯料（2）的轧机的操作方法，

--其中所述坯料（2）在所述轧机中被轧成棒材（3），所述棒材（3）离开所述轧机具有终轧温度（TE1），

--借助布置在所述轧机下游的后激光测量设备（8）检测所述棒材（3）的头端和速度（v），

--对所述棒材（3）的所检测的速度（v）进行积分，由此确定所述棒材（3）的瞬时长度（L），

--至少基于所确定的所述棒材（3）的瞬时长度（L）和在所述后激光测量设备（8）与布置在所述轧机下游的后剪切机（5）之间的距离，给所述后剪切机（5）提供剪切命令（S），以将所述棒材（3）切成具有预定长度（L0）的多个部分（6），

--在冷却床（7）冷却所述棒材（3）的所述部分（6）。

2.如权利要求1所述的操作方法，

其中在确定所述剪切命令（S）时，考虑由所述终轧温度（TE1）和正常温度之间的温差引起的所述棒材（3）的所述部分（6）的热收缩。

3.如权利要求2所述的操作方法，

--其中在布置在所述轧机上游的炉（4）内将所述坯料（2）从初始温度（TA1）加热到轧制温度（TA2），

--其中，借助布置在所述炉（4）上游的激光测量设备（10），检测在所述炉（4）内的加热之前的所述坯料（2）的长度（l1），

--其中，借助布置在所述炉（4）下游的激光测量设备（11），检测在所述炉（4）内的加热之后的所述坯料（2）的长度（l2），

--其中，通过使用在所述炉（4）内的加热之前和之后的所述坯料（2）的所检测的长度（l1、l2），并结合所述初始温度（TA1）和所述轧制温度（TA2），确定热膨胀系数，以及

--其中在确定所述棒材（3）的所述部分（6）的预期热收缩时考虑所述热膨胀系数。

4.如权利要求1或2或3所述的操作方法，

--其中，在将所述棒材（3）的所述部分（6）进给所述冷却床（7）时，借助所述后激光测量设备（8）检测所述棒材（3）的所述部分（6）的实际长度（L1），

--其中在将所述棒材（3）的所述部分（6）在所述冷却床（7）中冷却之后，通过测量检测所述棒材（3）的所述部分（6）的实际长度（L2），以及

--其中根据设定长度（L*）、在所述冷却床（7）中冷却之前的所述实际长度（L1）和在所述冷却床（7）中冷却之后的所述实际长度（L2）调整用于后续坯料（2）的预定长度（L0）。

5.如权利要求4所述的操作方法，

其中通过下游激光测量设备（12）检测在所述冷却床（7）中冷却之后的所述棒材（3）的所述部分（6）的所述实际长度（L2）。

6.如权利要求5所述的操作方法，

其中所述下游激光测量设备（12）被布置在所述后剪切机（5）的下游。

7.如权利要求1所述的操作方法，

其中，在确定所述剪切命令（S）时，考虑所述棒材（3）的计算总长度。

8.如权利要求7所述的操作方法，

--其中所述坯料（2）在所述轧机的前部分中被从初始横截面轧成具有中间横截面的中间产品（15），

--其中所述中间产品（15）在所述轧机的后部分中被从所述中间横截面轧成最终横截面，

--其中通过布置在所述轧机的所述前部分和所述后部分之间的前激光测量设备（13、14）检测所述中间产品（15）的头端和速度（v'），

--其中对所述中间产品（15）的所检测的速度（v'）进行积分，由此计算所述中间产品（15）的总长度（L'），以及

--在确定所述棒材（3）的总长度时考虑所述中间产品（15）的所述总长度（L'）。

9.如权利要求8所述的操作方法，

其中通过布置在所述轧机的所述前部分和所述后部分之间的前剪切机（16、17）在所述中间产品（15）的头端和尾端处对所述中间产品（15）进行切头，并且其中所述中间产品（15）的总长度（L'）是其切头状态下的所述中间产品（15）的总长度。

10.如权利要求9所述的操作方法，

其中所述前激光测量设备（13、14）被布置在所述前剪切机（16、17）的下游。

11.如权利要求9或10所述的操作方法，

其中，一方面，根据由所述前激光测量设备（13、14）对所述中间产品（15）的所述头端的检测；并且另一方面，基于通过对由所述前激光测量设备（13、14）检测的所述中间产品（15）的所述速度（v'）进行积分而确定的所述中间产品（15）的瞬时长度并结合通过计算确定的所述中间产品（15）的预期总长度，触发对所述中间产品（15）进行切头的剪切命令（S'）。