CN112024642A - 一种钢板自动热矫直方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种钢板自动热矫直的方法包括：(1)、所述翘曲检测装置检测钢板的翘曲高度，并记录钢板翘曲高度为Q；(2)、当翘曲高度小于最小翘曲高度Q_min时，矫直机正向矫直；(3)、当翘曲高度满足Q_min≤Q≤Q_max,时，钢板头部空过矫直机，根据钢板翘曲高度计算所需打开矫直辊缝、钢板头部空过时间以及头部空过距离，随后对钢板进行头部反向矫直，反向矫直完成后再正向矫直；(4)、当翘曲高度Q大于最大翘曲高度Q_max时，打开辊缝钢板正向通过矫直机或者采取手动矫直。本发明的钢板自动热矫直方法有利于翘曲钢板的矫直，缩短矫直时间，改善钢板的板形，减少钢板内应力。

Description

一种钢板自动热矫直方法

技术领域

本发明涉及金属板材热矫直工艺领域，具体为一种头尾翘曲和瓢曲钢板自动热矫直方法。

背景技术

中厚板作为钢铁工业最重要的产品之一，在国民经济发展中起着非常重要的作用，一般用于造船、建筑、工程机械、交通运输、军工产品，以及大口径焊管、锅炉容器等。随着控制轧制控制冷却技术、在线淬火技术的的应用，轧后水冷钢板的温度降低到室温，轧后钢板在大水量、高冷却速率下易出现翘头、“C”形浪、波浪瓢曲等板形问题；热矫直机也在逐步发展为高刚度、大矫直力、全液压和全自动的的强力矫直机。钢板热轧后经过在线水冷后，部分钢板瓢曲较为严重，出现翘头、“C”形浪和波浪瓢曲，热矫直机矫直时，钢板头部翘曲易冲撞矫直辊，严重的翘头导致钢板无法进入矫直机，波浪瓢曲的钢板矫直效果不理想，钢板的翘头、扣头不容易矫直。

专利201810501046.X提出了钢板头部尾部三道次矫直的技术，应用于700℃以上的钢板，有利于钢板整体板形和钢板内应力的控制，不能解决低终冷温度钢板因翘曲、瓢曲无法进入矫直机等问题，甚至无法避免钢板头部撞击矫直辊的造成的矫直辊损伤。

专利200910237312.3一种热矫直机穿带矫直钢板的方法，提出头部翘曲部分进入辊缝前辊缝打开，头部翘曲部分通过矫直机后，再进行辊缝下压，然后矫直，让过翘曲部分的矫直方法无法对翘曲部分进行矫直，该翘曲部分必须切割掉，造成成材率下降。

专利201310422031.1一种翘头钢板的矫直方法，提出了一种预热矫直机的头尾翘曲的的矫直方法，适用于轧制后、水冷前预矫直机矫直高温钢板的半自动矫直。

本发明的目的在于提供一种钢板翘曲检测装置及自动热矫直的方法，解决中厚板生产过程中因水冷后头尾翘曲及瓢曲钢板的无法进入热矫直机矫直和手动矫直效率低下的问题，改善冷却后钢板头尾翘曲和瓢曲板形，减少钢板的内应力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢板自动热矫直方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种钢板自动热矫直方法，利用矫直机、翘曲检测装置和控制系统进行，所述翘曲检测装置安装于矫直机前，所述钢板自动热矫直方法包括：

(1)、所述翘曲检测装置检测钢板的翘曲高度，并记录钢板翘曲高度为Q；

(2)、当翘曲高度小于最小翘曲高度Q_min时，矫直机正向矫直；

(3)、当翘曲高度满足Q_min≤Q≤Q_max,时，钢板头部空过矫直机，根据钢板翘曲高度计算所需打开矫直辊缝、钢板头部空过时间以及头部空过距离，随后对钢板进行头部反向矫直，反向矫直完成后再正向矫直；

(4)、当翘曲高度Q大于最大翘曲高度Q_max时，打开辊缝钢板正向通过矫直机或者采取手动矫直。

优选的，所述最小翘曲高度Q_min＝20mm；所述最大翘曲高度Q_max＝180mm。

优选的，所述检测装置包括有第一信号接收装置、第二信号接收装置、第三接收装置、第四接收装置、第五接收装置以及与其相对应的发射装置，上述信号接收装置沿所述矫直机辊道垂直向上排列。

优选的，第一信号接收装置、第二信号接收装置、第三接收装置、第四接收装置和第五接收装置沿所述辊道竖直方向由下至上对应高度分别为Q1、Q2、Q3、Q4、Q5，所述钢板翘曲高度Q满足：

Q≤Q1则Q＝Q1；

Q1＜Q≤Q2，则Q＝Q2

Q2＜Q≤Q3，则Q＝Q3

Q3＜Q≤Q4，则Q＝Q4

Q4＜Q≤Q5，则Q＝Q5。

优选的，所述Q1＝Q_min，Q5＝Q_max、。

优选的，所述步骤(3)中，所述钢板空过时矫直机辊缝满足下列公式：

y_gap1＝h+Q+S_k

其中：y_gap1为钢板空过时矫直机辊缝，h为钢板厚度，Q为钢板翘曲高度，S_k为辊缝补偿系数。

优选的，所述步骤(3)中，钢板头部空过时间满足下列公式：

其中：t_k为钢板头部空过时间，V_H为矫直机下压速度，y_gap1为钢板空过时矫直机辊缝，y_gap为矫直机出口辊缝和入口辊缝之间的最小值。

优选的，所述步骤(3)中，钢板头部空过距离满足下列公式：

X_head＝V_L·t_k+X_Q

其中：t_k为钢板头部空过时间；V_L为钢板前进速度；X_Q为补偿系数，且X_Q＝2-5m。

优选的，所述步骤3中：钢板头部空过矫直机后，矫直机正向前进速度变为0，矫直机进行反向矫直，当钢板头部反向离开矫直机入口时，钢板反向矫直结束；钢板进行正向矫直，当钢板尾部离开矫直机时正向矫直结束。

优选的，所述步骤3中：反向矫直过程中，矫直机入口辊缝和矫直机出口辊缝有1mm-3mm的倾动量，入口辊缝大于出口辊缝；正向矫直过程中，矫直机入口辊缝和矫直机出口辊缝有1mm-3mm的倾动量，且入口辊缝小于出口辊缝。

与现有技术相比，本发明可以根据实时检测的钢板翘曲、瓢曲程度进行钢板头部的辊缝设定，在钢板头部翘曲和瓢曲部分通过矫直机后，在前进过程中实现辊缝自动下压，辊缝到位后进行自动反向矫直，反向矫直完成后再自动正向矫直。该发明解决中厚板生产过程中因水冷后头尾翘曲及瓢曲钢板的矫直过程冲撞矫直辊的问题，相比第一道次空过再反向矫直模式，钢板空过矫直的距离缩短，节省矫直时间，同时实现钢板头部翘曲和瓢曲部分两道次矫直，改善冷却后钢板头部翘曲和瓢曲板形；因为不存在因翘扣头和瓢曲影响进入矫直机的问题，矫直过程能够方便咬入，进入矫直机后可以实现大矫直力矫直，改善钢板头尾翘曲和瓢曲板形，减少钢板的内应力。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例的一种钢板自动热矫直的方法的流程图；

图2为本发明具体实施例的一种钢板自动热矫直的方法的矫直区域的笛卡尔坐标系及位置示意图；

其中：1、矫直机2、机前热检3、机前测温仪4、钢板5、辊道6、机后热检7、机后测温仪。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1所示，一种钢板自动热矫直方法，包括如下步骤：

1、钢板头部翘曲、瓢曲高度检测；检测元件完成钢板头部翘曲、瓢曲高度的实时检测；

(1)检测装置安装在热矫直机前和水冷后，由发射装置和接受装置组成；发射装置以辊道上水平面为基准，向上20mm安装第1个信号发射源，60mm位置安装第2个信号发射源，后续间隔40mm安装1个信号源，共安装5个信号源，接受装置同样以辊道上水平面为基准，向上20mm安装第1个信号接收装置，60mm位置安装第2个信号接收装置，后续间隔40mm安装1个信号接收装置，共5个接受装置，一个发射源对应一个接受装置，从下向上分别为JL1、JL2、JL3、JL4、JL5。

(2)钢板到达检测装置时，进行实时检测，根据采集的信号判断翘曲的程度，检测到检测装置信号为1，表明钢板翘曲位置达到此编号发射源的高度，如表1，检测信号为全为0，翘曲高度<20mm，JL1＝1，其余检测信息为0，那么翘曲区间为[20mm,60mm),以此类推，确定钢板的翘曲高度和翘曲的近似值，如表1。

表1检测信号与翘曲程度关系

3)钢板进入矫直机前把钢板信息(包括钢板板号、钢种、厚度、宽度、长度、终冷温度数据)、检测的翘曲数据存储于矫直机控制系统。

2、根据钢板检测的翘曲程度和钢板瓢曲高度，确定钢板矫直方法，当翘曲、瓢曲高度Q<20mm，为一道次常规矫直；翘曲、瓢曲高度20mm≤Q<180mm时，采取头部空过回矫再矫直模式，钢板头部翘曲或者瓢曲部分空过，反向把头部翘曲、瓢曲矫平后，再正向通板矫直；翘曲、瓢曲高度Q≥180mm时，采用手动矫直或者打开辊缝空过。

3、结合图2所示，以矫直机中心位置为原点，钢板的水平前进方向为x轴，垂直于钢板方向为y轴，建立笛卡尔坐标系，头部位置x_head、尾部位置x_tail，辊缝位置y。检测信号为机前热检、机后热检信号和机前测温仪、机后测温仪信号。根据检测信号、矫直速度进行钢板水平方向的准确跟踪和跟踪修正。

4、头部空过回矫再矫直模式，矫直机入口矫直辊缝y_{gap_entry}等于矫直机出口矫直辊缝y_{gap_exit}，为空过时辊缝y_gap1，空过时辊缝y_gap1根据钢板的厚度h、翘曲高度Q计算空过时辊缝y_gap1＝h+Q+S_k，其中S_k为辊缝补偿系数，辊缝补偿系数S_k根据钢板的厚度进行划分，当计算的辊缝y_gap1>S_max时，进行辊缝报警，矫直机停止进板，其中S_max为设备允许的最大辊缝。

5、头部空过道次时间及钢板空过距离计算，当钢板头部经过矫直机头部翘曲段x_Q后，辊缝开始下压，下压的速度为v_H，那么辊缝下压到钢板矫直辊缝y_gap，矫直机入口矫直辊缝y_{gap_entry}，矫直机出口矫直辊缝y_{gap_exit}，y_gap＝min(ygap_entry，ygap_exit)，所用时间为t_k＝(y_gap1-y_gap)/v_H，钢板以恒定低速v_L1前进，在t_k时间内钢板头部空过经过的距离x_head＝v_L1·t_k+x_Q；其中x_Q一般固定为2m-5m。

6、辊缝到位后，正向前进速度由v_L1变为0，然后自动进行反向矫直，反向矫直速度v_L2，矫直机入口矫直辊缝y_{gap_entry}，矫直机出口矫直辊缝y_{gap_exit}，同时矫直机入口辊缝和矫直机出口辊缝有1mm-3mm的倾动量，入口辊缝大于出口辊缝；

7、钢板的头部距离x_head＝-2.5m时，钢板反向矫直完成，钢板再次进行自动正向矫直，头部咬入速度为v_L3，正常矫直速度v_L4，矫直机入口矫直辊缝y_{gap_entry}，矫直机出口矫直辊缝y_{gap_exit}，同时矫直机入口辊缝和矫直机出口辊缝有1mm-3mm的倾动量，入口辊缝小于出口辊缝；当钢板的尾部x_tail>2.5m时，钢板矫直完成。

与现有技术相比较，本发明至少具有如下有益效果：

本发明可以根据实时检测的钢板翘曲、瓢曲程度进行钢板头部的辊缝设定，在钢板通过头部翘曲和瓢曲部分后，在前进过程中实现辊缝自动下压，辊缝到位后进行自动反向矫直，反向矫直完成后再自动正向矫直。该发明解决中厚板生产过程中因水冷后头尾翘曲及瓢曲钢板的矫直过程冲撞矫直辊的问题，相比第一道次空过再反向矫直模式，钢板空过矫直的距离缩短，节省矫直时间，同时实现钢板头部翘曲和瓢曲部分两道次矫直，改善冷却后钢板头部翘曲和瓢曲板形；因为不存在因翘扣头和瓢曲影响进入矫直机的问题，矫直过程能够方便咬入，进入矫直机后可以实现大矫直力矫直，改善钢板头尾翘曲和瓢曲板形，减少钢板的内应力。

实例1：

在国内某5000mm生产线热矫直机上进行应用，该生产线主要设备包括带立辊的四辊精轧机、MULPIC超快快冷设备和四重9辊全液压可逆式热矫直机。矫直机和钢板的主要参数如表2。

表2矫直机和钢板的主要参数

参数	实际值
		矫直机工作辊/个	9(上4下5)
工作辊辊径/mm	356
		辊距/mm	380
工作辊表面硬度	54
		矫直机开口度/mm	300
矫直机速度m/min	0/60/120

钢板号B0532003000，钢种为X80，轧制钢板成品尺寸25.70mm×4450mm×26400mm；终冷温度为350℃，

钢板头部翘曲检测装置安装在热矫直机前40m，即在建立的笛卡尔坐标系中x方向位置为-40m；安装在热矫直前的钢板头部翘曲、瓢曲高度检测装置JL1为1，其余为0，翘曲的区间范围为(20,60]，钢板头部翘曲、瓢曲高度Q＝60mm；瓢曲高度20mm≤Q<180mm时，采取头部空过回矫再矫直模式。

头部空过回矫再矫直模式，计算头部空过时辊缝y_gap1设定，根据钢板的厚度h＝25.7mm、翘曲高度Q＝60mm,辊缝补偿系数S_k＝20mm；本案例中辊缝补偿系数S_k如表3，计算空过时辊缝y_gap1＝25.7mm+60mm+20mm＝105.7mm，入口辊缝和出口辊缝设置为相同，即矫直机入口矫直辊缝y_{gap_entry}＝105.7mm，矫直机出口矫直辊缝y_{gap_exit}＝105.7mm。当计算的辊缝y_gap1＝105.7mm<S_max＝300mm，允许钢板进入矫直机。

厚度区间(mm)	[6,20)	[20,30)	[30,50)	[50,80)	[80,150)
						S<sub>k</sub>(mm)	30	20	15	10	5

3、设定钢板头部经过矫直机头部翘曲段x_Q＝2m，即x_head＝2m时，辊缝开始下压，下压的速度为v_H＝10mm/s，根据钢板厚度计算反向回矫矫直机入口矫直辊缝y_{gap_entry}＝24.5mm，矫直机出口矫直辊缝y_{gap_exit}＝22.0mm，那么辊缝下压到所用时间为t_k＝(105.7mm-22mm)/10mm/s＝8.37s，钢板以恒定速度v_L1＝1m/s前进，在t_k时间内钢板头部空过经过的距离X_head＝V_L·t_k+X_Q＝10.37m；

4、辊缝到位后，当钢板头部达到10.37m后，钢板正向前进速度v_L1降低为0，然后自动进行反向矫直，反向矫直速度v_L2＝1.5m/s，矫直机入口矫直辊缝y_{gap_entry}＝24.5mm，矫直机出口矫直辊缝y_{gap_exit}＝22.0mm，矫直机入口辊缝和矫直机出口辊缝有2.5mm的倾动量，入口辊缝大于出口辊缝；

6、钢板的头部距离x_head＝-2.5m时，钢板反向矫直完成，钢板再次进行自动正向矫直，矫直机入口矫直辊缝y_{gap_entry}＝22.0mm，矫直机出口矫直辊缝y_{gap_exit}＝24.5mm，矫直机入口辊缝和矫直机出口辊缝有2.5mm的倾动量，头部咬入速度为v_L3＝0.5m/s，正常矫直速度v_L4＝1.5m/s，入口辊缝小于出口辊缝；当钢板的尾部x_tail>2.5m时，钢板矫直完成。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种钢板自动热矫直方法，利用矫直机、翘曲检测装置和模型计算机进行，所述翘曲检测装置安装于矫直机前，其特征在于：所述钢板自动热矫直方法包括：

(1)、所述翘曲检测装置检测钢板的翘曲高度，并记录钢板翘曲高度为Q；

(2)、当翘曲高度小于最小翘曲高度Q_min时，矫直机正向矫直；

(3)、当翘曲高度满足Q_min≤Q≤Q_max,时，钢板头部空过矫直机，根据钢板翘曲高度计算所需打开矫直辊缝、钢板头部空过时间以及头部空过距离，随后对钢板进行头部反向矫直，反向矫直完成后再正向矫直；

(4)、当翘曲高度Q大于最大翘曲高度Q_max时，打开辊缝钢板正向通过矫直机或者采取手动矫直。

2.根据权利要求1所述的一种钢板自动热矫直方法，其特征在于：所述最小翘曲高度Q_min＝20mm；所述最大翘曲高度Q_max＝180mm。

3.根据权利要求1所述的一种钢板自动热矫直方法，其特征在于：所述检测装置包括有第一信号接收装置、第二信号接收装置、第三接收装置、第四接收装置、第五接收装置以及与其相对应的发射装置，上述信号接收装置沿所述矫直机辊道垂直向上排列。

4.根据权利要求3所述的一种钢板自动热矫直方法，其特征在于：第一信号接收装置、第二信号接收装置、第三接收装置、第四接收装置和第五接收装置沿所述辊道竖直方向由下至上对应高度分别为Q1、Q2、Q3、Q4、Q5，所述钢板翘曲高度Q满足：

Q≤Q1则Q＝Q1；

Q1＜Q≤Q2，则Q＝Q2

Q2＜Q≤Q3，则Q＝Q3

Q3＜Q≤Q4，则Q＝Q4

Q4＜Q≤Q5，则Q＝Q5。

5.根据权利要求4所述的一种钢板自动热矫直方法，其特征在于：所述Q1＝Q_min，Q5＝Q_max、。

6.根据权利要求1所述的一种钢板自动热矫直方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述钢板空过时矫直机辊缝满足下列公式：

y_gap1＝h+Q+S_k

其中：y_gap1为钢板空过时矫直机辊缝，h为钢板厚度，Q为钢板翘曲高度，S_k为辊缝补偿系数。

7.根据权利要求1所述的一种钢板自动热矫直方法，其特征在于：所述步骤(3)中，钢板头部空过时间满足下列公式：

其中：t_k为钢板头部空过时间，V_H为矫直机下压速度，y_gap1为钢板空过时矫直机辊缝，y_gap为矫直机出口辊缝和入口辊缝之间的最小值。

8.根据权利要求1所述的一种钢板自动热矫直方法，其特征在于：所述步骤(3)中，钢板头部空过距离满足下列公式：

X_head＝V_L·t_k+X_Q

其中：t_k为钢板头部空过时间；V_L为钢板前进速度；X_Q为补偿系数，且X_Q＝2-5m。

9.根据权利要求1所述的一种钢板自动热矫直方法，其特征在于：所述步骤3中：钢板头部空过矫直机后，矫直机正向前进速度变为0，矫直机进行反向矫直，当钢板头部反向离开矫直机入口时，钢板反向矫直结束；钢板进行正向矫直，当钢板尾部离开矫直机时正向矫直结束。

10.根据权利要求9所述的一种钢板自动热矫直方法，其特征在于：所述步骤3中：反向矫直过程中，矫直机入口辊缝和矫直机出口辊缝有1mm-3mm的倾动量，入口辊缝大于出口辊缝；正向矫直过程中，矫直机入口辊缝和矫直机出口辊缝有1mm-3mm的倾动量，且入口辊缝小于出口辊缝。

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