CN109365542B - 一种粗轧立辊磨损的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粗轧立辊磨损的计算方法,属于轧钢自动化控制技术领域。该方法首先针对中宽带热连轧粗轧的可逆轧机，读取磨损计算所需的数据。然后针对某道次，采用数据中的立辊凹槽辊面各分区宽度，以及轧机与立辊接触区宽度计算该道次中立辊与轧件接触分区个数。最后计算轧制过程中该道次的立辊与轧件的接触范围内各分区磨损量，设定立辊的开口度，从而保证轧件的宽度精度。本发明实现了对磨损部位的分区计算，准确定位，精度更高。

Description

一种粗轧立辊磨损的计算方法

技术领域

本发明涉及一种粗轧立辊磨损的计算方法，属于轧钢自动化控制热连轧生产技术领域。

背景技术

在热连轧生产过程中，宽度控制是产品质量的一个重要指标。对宽度进行控制的设备主要依靠立辊，通过立辊的侧压来对板坯宽度进行调整。随着生产时间的增加，立辊不可避免的出现磨损现象。在实际生产过程中，立辊轧辊槽磨损不均匀，到最后轧辊下线，槽内被磨成梯形，磨损最大的部位产生的磨损量可达5.00mm。这严重影响了模型的设定精度，从而使带钢的粗轧模型宽度控制精度降低。

为了提高模型对立辊的设定精度，很有必要在模型中考虑立辊的磨损。不但要考虑磨损，还要对轧辊在磨损范围各个位置的磨损量都必须考虑，这样在立辊各道次开口度的设定上才能比较准确，以保证轧件的宽度精度。

发明内容

本发明针对上述问题，根据现场实际磨损情况，提出一种粗轧立辊磨损的计算方法，用以提高模型对立辊的设定精度，提高热连轧生产过程中的宽度控制精度，以此准确控制轧件宽度。

一种粗轧立辊磨损的计算方法，包括以下几个步骤：

步骤一、针对中宽带热连轧粗轧的可逆轧机，读取磨损计算所需的数据。

数据包括轧件各道次的实测值和设定结果；

步骤二、针对某道次，采用数据中的立辊凹槽辊面各分区宽度，以及轧机与立辊接触区宽度计算该道次中立辊与轧件接触分区个数。

立辊凹槽辊面各分区宽度计算如下：

W_{len_u}＝W_len/150

W_len表示立辊凹槽辊面的宽度；W_{len_u}表示每个分区的宽度；150为立辊轧辊槽内沿宽度方向均分的区数。

轧机与立辊凹槽辊面的接触区宽度E_w为：

E_w＝E_thick+0.028×(E_thick)^0.72×(E_draft)^0.73

其中：E_draft表示立辊的侧压量；E_thick表示立辊入口轧件厚度；

立辊与轧件接触到的分区个数n计算如下：

n＝E_w/W_{len_u}

n取整数；第一个分区为辊槽内辊面最下面的分区。

步骤三、计算轧制过程中该道次的立辊与轧件的接触范围内各分区磨损量；

首先，计算该道次中立辊与轧件的接触范围内第i个分区受到的轧制力F_i；

公式如下：

其中：

F为立辊的实测轧制力；E′_i为第i个分区立辊已有磨损量；

然后，利用第i个分区受到的轧制力F_i计算第i个分区的磨损量E_i；

E_i＝F_i×L×C_wear×C

L表示轧件长度；C_wear表示磨损系数，按照不同轧辊材质，其值也不同；C为磨损量修正系数，在各立辊道次其值不同。

步骤四、利用立辊与轧件的接触范围内各分区磨损量，设定立辊的开口度，从而保证轧件的宽度精度；

首先，将各接触分区的磨损量求立辊磨损量的平均值E_wear：

然后，利用磨损量的平均值E_wear计算立辊的开口度E_gap；

E_gap＝W_entry-hot-W_draft-E_wear-M+T

W_entry-hot表示立辊的入口宽度；W_draft表示立辊本道次的侧压量；M表示立辊轧机弹跳量；T表示立辊的热膨胀。

本发明的优点在于：

(1)一种粗轧立辊磨损的计算方法，将粗轧立辊的辊槽分区，使各道次轧件对立辊磨损部位进行准确定位。

(2)一种粗轧立辊磨损的计算方法，计算出粗轧立辊在轧制过程中接触轧件部分的辊面各分区的磨损量。

(3)一种粗轧立辊磨损的计算方法，准确设定立辊开口度，在某钢厂1500mm热连轧线投入使用后，在立辊一个换辊周期内中间坯预报偏差量小于2.0mm，立辊换辊前后宽度自学习系数基本无变化。

附图说明

图1为本发明一种粗轧立辊磨损的计算方法的流程图；

图2为本发明立辊轧制后轧件的断面示意图；

图3为本发明立辊凹槽磨损区划分示意图；

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

现有技术中，热连轧粗轧机为连轧机组，在这种情况下每个立辊的轧件宽度基本一致，情况比较简单，本发明不去讨论。本发明以中宽带热连轧粗轧为可逆轧机进行讨论，针对粗轧立辊的磨损及磨损不均匀性，将立辊辊槽面划分分区，分别计算各分区的磨损量，使得在立辊开口度的设定中关键准确，使中间坯宽度的预报精度得到提高。

如图1所示，包括以下几个步骤：

步骤一、针对中宽带热连轧粗轧的可逆轧机，读取磨损计算所需数据。

数据包括轧件各道次的实测值和设定计算的设定结果，例如各立辊道次实测轧制力、侧压量、轧件厚度、轧件长度、轧件宽度等参数；

步骤二：针对某道次，采用数据中的立辊凹槽辊面各分区宽度、轧机与立辊接触区宽度计算该道次中立辊与轧件接触分区个数；

如图2和图3所示，首先，将立辊轧辊槽内沿宽度方向均分为150个区，在实际应用中将其定义为一个150维的数组，将其每次计算磨损量累加保存，在进行立辊辊缝设定的时候读取。每个分区宽度为：W_{len_u}＝W_len/150；

其中，W_len表示立辊凹槽内宽度；W_{len_u}表示每个分区的宽度；

然后，计算立辊凹槽辊面与轧件的接触宽度E_w；

E_w＝E_thick+0.028×(E_thick)^0.72×(E_draft)^0.73

其中：E_draft表示立辊侧压量；E_thick表示立辊入口轧件厚度；

最后，计算立辊与轧件接触到的分区个数n：

轧件与立辊的接触第一个分区(辊槽内辊面最下面的分区)在每个道次都会接触到，所以将此区定义为第一个分区。与轧件接触到的分区的个数：

n＝E_w/W_{len_u}

如果n为整数，即为轧件与轧辊接触的分区个数；如果为非整数，取整后再加1，即为轧件有轧辊接触的分区个数。各分区的位置在程序中固定不变，每个道次的接触区的分区都是从最下面的分区开始。

步骤三、计算轧制过程中该道次的立辊与轧件的接触范围内各分区磨损量。

由于立辊经过一段时间的轧制，辊面形状不规则，故而立辊的各分区所受到的轧制力必须考虑每个接触分区已存在的磨损量，近似计算出接触范围内各分区轧制力，

第i个分区上受到的轧制力F_i计算如下：

其中：

F为立辊实测轧制力；n为本道次立辊与轧件接触范围内的分区数；E′_i为第i个分区立辊已有磨损量；

然后，粗轧模型利用第i个分区受到的轧制力F_i计算立辊第i个分区磨损量：

E_i＝F_i×L×C_wear×C

其中：L表示轧件长度；C_wear表示磨损系数，按照不同轧辊材质，其值也不同；在本发明中以锻钢轧辊为例，取C_wear＝5.8×10^-10；C为立辊磨损修正系数，在各立辊道次其值不同。

在热连轧中宽带钢产线，粗轧一般都会采用可逆轧机，粗轧立辊在各道次轧制过程中，轧件的厚度都不同，立辊会被磨成类似梯形，在实际生产中需要对每个道次的磨损量做修正，修正就通过修正系数C来实现。如果是窄带钢，粗轧机一般都会采用五机架连轧，采用立-平-平-立-平-平-立-平的轧机布置方式，因为每个立辊机架轧件的厚度都是一样的，修正系数C为1.00。

步骤四、利用立辊与轧件的接触范围内各分区磨损量，计算立辊的开口度，从而保证轧件的宽度精度；

对立辊开口度设定的时候必须考虑立辊的磨损量，实际计算使用的磨损量通过将各接触分区求平均得到，如下所示：

然后，利用磨损量的平均值E_wear计算立辊的开口度E_gap；

E_gap＝W_entry-hot-W_draft-E_wear-M+T

E_gap表示立辊开口度；W_entry-hot表示立辊入口宽度；W_draft表示本立辊道次的侧压量；M表示立辊轧机弹跳量；T表示立辊的热膨胀。

经过对立辊凹槽内辊面的磨损量计算，使立辊开口度设定更加准确，在换立辊前后自学习系数基本不变的情况下，中间坯宽度预报比较准确。

实施例：

以新上线轧辊为对象，第一道次的立辊轧制为例计算其磨损量，结合图2和图3，对本发明一种粗轧立辊磨损计算方法进行说明：

实施例中：钢种Q235B，板坯规格200*1300*11000mm，成品宽度1270mm，中间坯厚度33mm，粗轧机组是单机架轧机，采用5道次轧制，立辊道次为1、3、5道次。

步骤一：读取预设定参数、实测参数和模型参数表参数

实测第一道次立辊轧制力为2.336×10⁶N，立辊凹槽长度0.3m，侧压量0.03167m，轧辊材质为锻钢轧辊，磨损系数C_wear＝5.8×10^-10。

步骤二：计算立辊凹槽辊面各分区宽度、轧机与立辊的接触区宽度、立辊与轧件接触分区个数；

凹槽辊面分区宽度为0.002m，轧件的热态厚度为0.2028m，热态长度为11.143m。立辊与轧件接触宽度为0.2035m，占101.4个分区，取整加1后有102个分区，即n＝102。

步骤三：计算立辊与轧件接触的各分区磨损量；

由于是新上线轧辊，之前没有磨损，故而E′_i＝0，a_i＝0，i＝0……n；各分区轧制力均为F_i＝22901.00N，修正系数取1.0；102个分区的磨损量均为7.4×10^-5mm。

步骤四：计算引入磨损的立辊开口度；

立辊接触区的平均磨损量为7.41×10^-5mm，入口轧件热态宽度为1316.9mm，热膨胀为0；立辊轧机弹跳1.22mm。设定立辊开口度为1284.01mm。

经过在某1500热连轧厂现场实践使用，粗轧设定计算稳定、准确，二级宽度控制精度在0-6mm。

以上实例描述了本发明的具体实施方式，但是应该理解的是，这里具体的描述不应该理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读说明书后对上述实例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (3)

1.一种粗轧立辊磨损的计算方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

步骤一、针对中宽带热连轧粗轧的可逆轧机，读取磨损计算所需的数据；

步骤二、针对某道次，采用数据中的立辊凹槽辊面各分区宽度，以及轧机与立辊接触区宽度计算该道次中立辊与轧件接触分区个数；

立辊凹槽辊面各分区宽度计算如下：

W_{len_u}＝W_len/150

W_len表示立辊凹槽辊面的宽度；W_{len_u}表示每个分区的宽度；150为立辊轧辊槽内沿宽度方向均分的区数；

轧机与立辊凹槽辊面的接触区宽度E_w为：

E_w＝E_thick+0.028×(E_thick)^0.72×(E_draft)^0.73

其中：E_draft表示立辊的侧压量；E_thick表示立辊入口轧件厚度；

立辊与轧件接触到的分区个数n计算如下：

n＝E_w/W_{len_u}

n取整数；第一个分区为辊槽内辊面最下面的分区；

步骤三、计算轧制过程中该道次的立辊与轧件的接触范围内各分区磨损量；

首先，计算该道次中立辊与轧件的接触范围内第i个分区受到的轧制力F_i；

公式如下：

其中：

F为立辊的实测轧制力；E′_i为第i个分区立辊已有磨损量；

然后，利用第i个分区受到的轧制力F_i计算第i个分区的磨损量E_i；

E_i＝F_i×L×C_wear×C

L表示轧件长度；C_wear表示磨损系数，按照不同轧辊材质，其值也不同；C为磨损量修正系数，在各立辊道次其值不同；

步骤四、利用立辊与轧件的接触范围内各分区磨损量，设定立辊的开口度，从而保证轧件的宽度精度。

2.如权利要求1所述的一种粗轧立辊磨损的计算方法，其特征在于，步骤一所述的数据包括轧件各道次的实测值和设定结果。

3.如权利要求1所述的一种粗轧立辊磨损的计算方法，其特征在于，所述的步骤四具体为：首先，将各接触分区的磨损量求立辊磨损量的平均值E_wear：

然后，利用磨损量的平均值E_wear计算立辊的开口度E_gap；

E_gap＝W_entry-hot-W_draft-E_wear-M+T

W_entry-hot表示立辊的入口宽度；W_draft表示立辊本道次的侧压量；M表示立辊轧机弹跳量；T表示立辊的热膨胀。

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