CN111699054A - 调节棒材上的拉拔作用的方法和相应装置 - Google Patents

调节棒材上的拉拔作用的方法和相应装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于调节轧制和/或精轧机组(12)中的棒材(11)上的拉拔作用的方法，以及与该机组(12)相关联并实施所述方法的调节装置(10)。

Description

调节棒材上的拉拔作用的方法和相应装置
技术领域
本发明的实施例涉及调节棒材上的机架间拉拔作用的方法、相应的机架间调节装置，以及使用所述方法获得的金属产品。
作为非限制性示例，本发明可用于棒材的轧制和/或精轧过程，以在各种情况下调节施加到棒材的拉拔作用，从而防止形成临界区和/或棒材本身发生变形。
本发明也可用于热、冷、干或其他拉拔车间中。
背景技术
在产品——作为非限制性示例，棒材形式的金属产品——的轧制和/或精轧过程中会遇到的问题之一与使棒材受到特定且受控的机架间拉拔作用的需求有关。
术语“机架”是指轧制机架、冷或热精轧机架或拉拔系统(例如干式拉拔系统)，或铸造车间的产线上的系统等。
在下文中，为了简化说明，将参考轧制和/或精轧机组的机架。
众所周知，为了获得具有期望的特定特性的最终产品，有必要调节轧制机组的各个机架的操作参数，以便正确地限定一个机架和另一个机架之间的棒材上的拉拔作用。
该调节是在棒材通过两个连续的机架期间进行的，使得作用在影响棒材的各个机架的辊子上的驱动构件的扭矩基本上等于预定的参考扭矩值。
已知的是，预定的参考扭矩值没有考虑在特定棒材上的各个机架的特定和精确的操作条件。
这会导致生产中具有不均匀的质量因素，这些质量因素在最终产品中很重要，有时会导致需要丢弃大量的产品。
一些已知的方法用于在棒材的前端已经从个别机架离开时以相应的方式开始调节各个机架的驱动构件的扭矩。
这种已知的技术方案意味着对棒材进行反复的调节，这些反复的调节可以相对于使多个机架的各个扭矩值达到相应的参考扭矩值的特定需求而容易被差异化。
这些调节会产生继发应力，这些应力在每次棒材在下一个机架中经过时甚至会突然地改变之前机架的扭矩值，这些扭矩值会再次被调节。
这会在棒材上产生变形和/或缩颈和/或痕迹，从而对最终产品的质量产生负面影响，最终产品将具有不良的质量、形态和结构特性。
已知多种用于管理机架间拉拔作用的方法和装置，这些方法和装置已经给出了部分的且并非总是令人满意的结果，特别是在结果的精度、稳定性和质量方面。
由于已知的技术方案很慢，因为它们需要大量的机架间通过时间，例如至少一秒钟，因此它们只能在棒材的横截面或直径的最大尺寸大于40mm的情况下使用。
在无法提高棒材的进给速度的情况下，这种时间上的限制意味着车间本身需要很大的空间来隔开机架，使得机架间时间大于一秒。
因此，需要一种完美的和可用的方法来调节施加在个别棒材上的机架间拉拔作用，以及相应的调节装置，该方法和调节装置能够克服现有技术中的至少一个缺点。
本发明的目的是提供一种方法，该方法能够有效地调节各个机架的电动机的扭矩，以获得具有满足期望的公差的特性的最终产品。
本发明还倾向于或多或少连续地抵消每个机架的扭矩值的变化。
本发明的另一个目的是提供一种方法，该方法适于关于与各个机架的特定和精确的操作条件相关的参考扭矩值来调节各个机架的电动机的扭矩，所述扭矩值还适应于特定的棒材的特性。
本发明的另一个目的是提供一种方法，该方法能够快速调节各个机架的电动机的扭矩，从而限制了轧制机组的体积，并由此限制了整个生产线的体积。
申请人已经设计、测试和实施了本发明，以克服现有技术的缺点并获得这些以及其他目的和优点。
发明内容
在独立权利要求中阐述和表征了本发明，而从属权利要求描述了本发明的其他特征或主要发明构思的变型。
这里描述的实施例涉及一种调节在轧制和/或精轧机组上的棒材上的拉拔作用以获得最终的期望产品的方法。
该方法适用于包括多个机架的机组，这些机架配置为由相应的驱动构件驱动并且配置为限定棒材的进给路径，所述机架配备有滚筒或辊子。
在下文中，为了简化说明，将参考带有辊子的机架，但是该术语也包括带有滚筒的机架。
该调节方法还至少提供设定操作参数的步骤和调节各个机架的操作参数的步骤，以获得期望的最终产品，所述参数由存在于机组中的或与各个机架的一个或多个部件相关联的获取装置获取。
根据本发明的一个方面，设定步骤用于确定在特定棒材的初始段的进给期间的以及相对于待获得的最终产品的每个机架的参考扭矩值。
根据可能的实施例，调节步骤用于调节各个机架的辊子的切向速度，以使每个机架的扭矩值达到在设定步骤中限定的参考扭矩值，并保持在该参考扭矩值。
根据可能的实施例，在棒材的前端已经从最后的机架离开之后，开始调节步骤。
棒材的前端是指运送通过轧制机组的第一端。
根据可能的实施例，多个机架的参考扭矩值是顺序地确定的。
根据可能的技术方案，在棒材的前端从第i个机架离开之后，确定第i个机架的参考扭矩值。
根据可能的技术方案，通过从棒材的前端从第i个机架离开之后的多个机架的总扭矩值中减去棒材的前端进入第i个机架之前的多个机架的总扭矩值来计算出所述第i个机架的参考扭矩值。
根据可能的变化的实施例，通过累加直到棒材的前端所离开的机架的各个机架的扭矩值的至少一部分的平均值来计算机架的总扭矩值。
根据可能的变化的技术方案，通过在棒材的前端超过第i个机架与下一个机架之间的距离的一半之后，对扭矩值求平均，来计算第i个机架的平均扭矩值。
根据可能的技术方案，调节步骤用于调节机架的操作参数，以将棒材的机架间拉拔作用保持在期望值。
在本发明的精神之内提供一种机架间调节方法和使用所述方法获得的金属产品。
本发明的构思还涉及一种调节装置，该调节装置用于调节在棒材上的机架间拉拔作用，该调节装置配置为实施如在其中一个实施例中的用于调节在棒材上的机架间拉拔作用的方法。
该调节装置设有合适的管理、处理和指令单元，它们在功能上相互关联，以管理轧制和/或精轧机组的多个部件的功能。
附图说明
通过参考附图，从作为非限制性实例给出的一些实施例的以下描述中，本发明的这些和其他特征将变得显而易见，其中：
图1是用于棒材的轧制机组的示意图，该轧制机组设置有如在其中一个实施例中所描述的调节装置；
图2是如在其中一个实施例中所描述的调节方法的框图；
图3和图4示出了图2中的图的可能的操作顺序；
图5a至图5d示意性地示出了在如在其中一个实施例中所描述的调节方法的动作期间用于棒材的轧制和/或精轧机组。
为了便于理解，在可能的情况下，使用相同的附图标记来标识附图中的相同的共同成分。应当理解，一个实施例的成分和特征可以方便地并入其他实施例中而无需进一步说明。
具体实施方式
这里参考附图描述的实施例涉及一种用于调节施加在轧制和/或精轧机组12中的棒材11上的机架间拉拔作用以获得具有期望的尺寸、形态和结构特征的最终产品的方法。
机组12可包括多个机架13，机架13设置有辊子14，辊子14配置为由相应的驱动构件15驱动并限定用于棒材11的进给路径P。
在说明书的此处和下文中，术语“棒材11”还指代其他金属产品，例如坯料、条材等。棒材11可以来自铸造生产线、再热炉、存储仓库等。
有利地，对于调节横截面的最大尺寸大于或等于20mm的棒材11上的拉拔作用，本发明是有效的。
在棒材11的机架间进给时间等于或小于一秒的机组12中，本发明也是有效和高效的。
这还允许减少机组12的体积，因为为了获得这些机架间进给时间，可以使影响棒材11沿路径P的进给速度的机架13之间的距离D最小。
该调节方法至少提供了设定参考操作参数的步骤和调节各个机架13的操作参数的步骤，以获得期望的最终产品。
调节步骤用于调节各个机架13的操作参数，使得这些操作参数基本上等于在设定步骤中限定的参考操作参数。
可以通过关于命令驱动构件15的比例积分PI调节算法来执行调节。
至少在最初可以关于待生产的产品来设定操作参数。
例如，操作参数可以包括各个驱动构件15的扭矩、驱动构件15的供电电流，各个机架13的辊子14之间的距离，一对机架13之间的棒材11上的拉拔作用。
操作参数还可以包括与棒材11有关的参数，例如横截面、进给速度、温度等。
可以通过存在于机组12中的或与各个机架13的一个或多个部件相关联的获取装置16来获取操作参数。
例如，获取装置16可以包括与各个驱动构件15相关联的传感器，布置在各个机架13的入口和/或出口处的传感器，位于一对机架13之间的传感器等。
根据可能的实施例，传感器可以获取一个或多个操作参数。
根据本发明的一个方面，设定步骤用于确定在特定棒材11的初始段的进给期间的以及关于待获得的最终产品的每个机架13的参考扭矩值。
根据可能的实施例，调节步骤用于至少调节机架13的辊子14的切向速度，以使每个机架13的扭矩值达到在设定步骤中定义的参考扭矩值，并保持在该参考扭矩值。
根据可能的实施例，在棒材11的前端17已经从最后的机架13离开之后，开始调节步骤。
根据可能的实施例，机架13的参考扭矩值是顺序地限定的。
根据可能的技术方案，在棒材11的前端17从第i个机架Gi离开之后，确定第i个机架Gi的参考扭矩值。
申请人已经证实，机组12在静止状态下基本上保持了供给到机架13的驱动构件15的总功率。
静止状态是指除了在每个机架13中棒材11的前端进入期间或棒材11的尾端离开期间的瞬态之外，棒材11被轧制时所存在的状态。
还已经证实，保持供给到驱动构件15的总功率也需要保持棒材11在其中通过的机架13的驱动构件15的总扭矩。
第i个机架Gi的拉拔功率可以表示为第i个机架Gi和前一个机架Gi-1之间的拉拔力与进入第i个机架Gi的棒材的速度的乘积以及第i个机架Gi和后一个机架Gi+1之间的拉拔力与离开第i个机架Gi的棒材的速度的乘积之间的差。
第i个机架Gi和前一个机架Gi-1之间的拉拔力由第i个机架Gi中的棒材11的进入区段与进入第i个机架的棒材11的特定张力的乘积给出。
机架13的总拉拔功率由从机组12的第一个机架13到最后一个机架13的拉拔功率的总和给出。
机组12的总功率由机架13的总拉拔功率、机架13使棒材11变形的功率以及机架13的齿轮和轴承所消耗的功率的总和给出。
申请人已经证实，在静止条件下，机组12的总功率基本上与机架间张力无关。
这意味着，与机架13使棒材11变形的功率相比，总拉拔功率可忽略不计。
由于机架13使棒材11变形的功率基本恒定，因此机架13的总功率和总扭矩也是恒定的。
这些考虑允许确定在特定棒材11的初始区段的进给期间每个机架13的参考扭矩值。
根据可能的技术方案，通过从棒材11的前端17已从第i个机架Gi离开之后的机架13的总扭矩值中减去棒材11的前端17已进入第i个机架Gi之前的机架13的总扭矩值来计算出第i个机架Gi的参考扭矩值。
例如，通过从三个机架13的总扭矩值中减去第一机架13和第二机架13的总扭矩值来计算图5a至图5d所示的第三机架13的参考扭矩值。
根据可能的变化的实施例，通过累加直到棒材11的前端17所离开的机架13的各个机架13的扭矩值的至少一部分的平均值来计算机架13的总扭矩值。
用于计算平均值的第i个机架Gi的扭矩值可以例如包括但不限于前端17进入下一个机架Gi+1之前的最后十个扭矩值。
根据可能的变化的技术方案，通过在棒材11的前端17已超过第i个机架Gi与下一个机架Gi+1之间的距离的一半之后对扭矩值求平均，计算第i个机架Gi的平均扭矩值。
根据可能的实施例，设定步骤可以用于验证机架13的每个参考扭矩值与对应机架13的平均扭矩值之差的绝对值是否高于预定阈值。
如果这个最后的情况出现，则该方法会将该情况发信号通知给操作者和/或命令机架13的一个或多个部件，使得差的绝对值低于预定阈值。
根据可能的技术方案，调节步骤用于调节机架13的操作参数，同时将棒材11的机架间拉拔作用保持在期望值。
本发明的构思还涉及在棒材上的机架间拉拔作用的调节装置10，该调节装置10配置为实施如在其中一个实施例中的用于调节在棒材11上的机架间拉拔作用的方法。
明显的是，在不脱离本发明的领域和范围的情况下，可以对本文所描述的调节方法、调节装置10和使用该方法获得的产品进行多个部分的修改和/或增加。
同样明显的是，尽管已经参考一些具体示例描述了本发明，但是本领域技术人员当然应当能够实现调节方法和相应的调节装置10的许多其他等效形式，这些等效形式具有权利要求书中阐明的特征，因此所有这些等效形式均在由权利要求书所限定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于调节轧制和/或精轧机组(12)中的棒材(11)上的拉拔作用以获得最终产品的方法，所述机组(12)包括设置有辊子(14)的多个机架(13)，所述机架(13)配置为由相应的驱动构件(15)以期望的扭矩值驱动，并且配置为限定所述棒材(11)的进给路径(P)，所述调节方法至少提供设定所述机架(13)的操作参数的步骤，和调节所述操作参数的步骤，以获得所述最终产品，所述参数由存在于所述机组(12)中或与所述机架(13)的一个或多个部件相关联的获取装置(16)获取，其特征在于，所述设定步骤用于确定在所述棒材(11)的初始段的进给期间的以及相对于待获得的所述最终产品的每个所述机架(13)的参考扭矩值，并且在所述棒材(11)的前端(17)已经从最后的所述机架(13)离开之后，开始所述调节步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定每个所述支架(13)的所述参考扭矩值之前，检测存在有所述棒材(11)的所述支架(13)的扭矩值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，多个所述支架(13)的所述参考扭矩值顺序地确定。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述棒材(11)的前端(17)从第i个所述机架(Gi)离开之后，确定第i个所述机架(Gi)的所述参考扭矩值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过从所述棒材(11)的所述前端(17)从第i个所述机架(Gi)离开之后的多个所述机架(13)的总扭矩值中减去所述棒材(11)的所述前端(17)进入第i个所述机架(Gi)之前的多个所述机架(13)的总扭矩值来计算出第i个所述机架(Gi)的所述参考扭矩值。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过累加直到所述棒材(11)的所述前端(17)所离开的所述机架(13)的多个所述机架(13)的所述扭矩值的至少一部分的平均值来计算出多个所述机架的总扭矩值。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述调节步骤用于调节所述机架(13)的所述辊子(14)的切向速度，以使每个所述机架(13)的所述扭矩值达到所述参考扭矩值，并保持为所述参考扭矩值。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述调节步骤用于调节所述机架(13)的所述操作参数，以将所述棒材(11)的机架间拉拔作用保持在期望值。
9.一种用于调节与配置为获得最终产品的轧制和/或精轧机组(12)相关联的棒材(11)上的拉拔作用的装置，所述机组(12)包括设置有辊子(14)的多个机架(13)，所述机架(13)配置为由相应的驱动构件(15)以期望的扭矩值驱动，并且配置为限定所述棒材(11)的进给路径(P)，所述调节装置配置为实施根据权利要求1至8中任一项所述的调节方法。
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