CN116507432A - 在轧机机架打开和/或闭合期间稳定轧材 - Google Patents
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Abstract
用于打开和/或闭合轧机机架(1)的方法，该轧机机架具有两个工作轧辊(10)，工作轧辊形成辊隙(S)，沿输送方向(R)运送的轧材(B)能够在该辊隙中成型，其中，能够在垂直于输送方向(R)的平面中改变至少一个工作轧辊(10)的姿态，并且该方法具有：沿输送方向(R)将轧材(B)输送通过辊隙(S)，并且在此期间通过相应地增大或减小辊隙(S)来打开或闭合轧机机架(1)；在轧机机架(1)的打开和闭合期间，探测轧材(B)在辊隙(S)之前和/或之后的沿横向于输送方向(R)的方向的位置；以及根据探测到的位置，改变相应的工作轧辊(10)的姿态，使得在轧机机架(1)的打开和闭合期间，轧材(B)稳定在目标位置。
Description
技术领域
本发明涉及用于在轧制、特别是热轧轧材期间打开和/或闭合轧机机架的方法。本发明还涉及轧机机架以及用于轧制轧材的设备。
背景技术
在平轧金属产品的制造中，将扁坯或带材输送通过一个或多个轧机机架。轧机机架具有平行取向的至少两个工作轧辊，这些工作轧辊形成辊隙，通常出于减小厚度的目的，使轧材通过该辊隙。用于设置辊隙的工作轧辊的相对位置例如可通过液压调整一个或两个工作轧辊来改变。
在某些工艺情形中，将轧材输送通过打开的轧机机架，而工作轧辊没有对轧材施加用于成型的力。只有在一定的时间或一定的带材长度之后，轧机机架才闭合，以便开始或继续实际的轧制工艺。因此，例如，在铸轧设施或串列式轧机机组中迅速更换轧辊时，首先打开轧机机架的辊隙，由此该轧机机架处的厚度压下量降至零，以便能够实现更换轧辊。在更换轧辊后，闭合辊隙。
在闭合辊隙或打开辊隙时，可发生轧材未稳定地以所希望的状态、通常是居中的状态保持在辊隙中，而是侧向地跑偏。关于工作轧辊的姿态、几何形状等的微小的不规则性会导致在轧机机架闭合时，沿着带材宽度，辊隙的相对增大或减小没有保持恒定，由此将对轧材施加侧向力，该侧向力导致沿侧向方向、即沿工作轧辊的轴向方向的不希望的状态变化。
发明内容
本发明的目的在于，提供用于打开和闭合轧机机架的改进的方案，特别是改善轧制工艺的可靠性。
所述目的通过具有权利要求1的特征的方法、具有权利要求7的特征的轧机机架和具有权利要求13的特征的设备来实现。有利的改进方案由从属权利要求、本发明的附图以及对优选的实施例的说明得出。
所述方法、所述轧机机架以及所述设备特别地用在用于轧制由金属、优选地由钢或非铁金属制成的轧材的轧机中。所述轧材优选地是金属带材、特别是热轧带材。
根据本发明的方法涉及打开和/或闭合具有至少两个工作轧辊的轧机机架，所述工作轧辊形成辊隙。为了成型，将轧材沿着输送方向运送通过辊隙。所述两个工作轧辊中的至少一个能够在垂直于输送方向的平面内运动，使得不仅可以增大和减小辊隙，而且能够改变工作轧辊相对于轧材的姿态。在此，如果轧材为带材形式，“姿态”是指工作轧辊在所述平面内相对于另一工作轧辊或带材平面的倾斜度。
按照根据本发明的方法，将轧材沿输送方向运送通过辊隙，并且在此期间通过相应地增大或减小辊隙来打开或闭合轧机机架。在轧机机架的打开状态中，与闭合状态不同，工作轧辊对轧材优选地不施加轧制力，最多只施加微小的轧制力。
根据本发明，在轧机机架的打开或闭合期间，探测轧材在辊隙之前和/或之后的沿横向于输送方向的方向、即沿工作轧辊的轴向方向的位置。术语“在……之前”和“在……之后”是相对于轧材的输送方向定义的。根据探测到的位置，改变相应的工作轧辊的姿态，使得在轧机机架打开或闭合期间，轧材保持或稳定在目标位置。原则上，为此还可改变两个工作轧辊的姿态。
因此，在轧机机架打开或闭合期间，调节辊隙或其几何形状，使得轧材不会侧向地跑偏，而是紧紧地保持在目标位置。通过这种方式，实现了在输送轧材的同时，稳定轧机机架打开和闭合的过程，由此可改善产品质量并且可最小化可能出现的次品。同时可实现特别高效地生产，因为例如可在进行中的生产中迅速更换轧辊，而不会由于轧材在辊隙中的错位而产生中断生产或质量下降的风险。
应当指出，对于轧材在辊隙中沿横向方向的放置，术语“位置”和“状态”用作同义词。
优选地，以无接触的方式探测轧材的位置，因此，为了执行所述方法，不必要的力不会作用于轧材，并且还提升了相应的探测器的可靠性，因为这些探测器没有磨损或仅仅很少磨损。
例如通过光学方式、优选地通过一个或多个摄像机、通过雷达或激光扫描来探测轧材的位置。通过这种方式，可以机械结构上简单且可靠的方式改装现有设备。
在带状轧材的情况下，提出探测一个或两个带材边缘来确定位置。在使用一个或多个摄像机的情况下，例如可通过图像识别来识别带材边缘，并且由此可借助软件来确定与目标位置的任何偏差。
作为明确地确定轧材位置的替代方案，可使用间接描绘轧材位置的物理参数，例如带材张力分布。可在轧材的宽度上、即沿工作轧辊的轴向方向，在轧机机架之前和/或之后测量带材张力分布，并且然后将该带材张力分布用于调节，以便稳定地保持轧材的位置。
优选地以液压方式改变工作轧辊的姿态，由此以机械结构上简单且可靠的方式实现可调整性。因此，例如安装两个用作致动器的液压缸。为此目的，液压缸可直接作用于相关工作轧辊的左侧和右侧，或者液压缸可使由工作轧辊和相关支撑轧辊组成的结构单元运动。然而，还可通过其他方式改变工作轧辊的姿态，例如通过一个或多个电动马达或线性马达。
上文在不同的实施变型方案中给出的方法还可用在具有多个轧机机架的轧机、特别是热轧轧机中，其共同形成轧制机组、特别是串列式机组。在这种情况下，在轧机机架中的一个或多个轧机机架打开和闭合期间，将轧材沿着输送方向运送通过轧机机架中的各个轧机机架的辊隙。在相应的轧机机架打开和闭合期间，探测轧材在相关的辊隙之前和/或之后的沿横向于输送方向的方向的位置，并且根据探测到的位置改变相应的工作轧辊的姿态，使得在相应的轧机机架打开或闭合期间，轧材稳定或保持在目标位置。通过这种方式，可同时打开和闭合一个或多个轧机机架，而不必停止生产过程或担心质量下降。
上述目的还通过用于轧制轧材、优选地轧制金属带材的轧机机架来实现，其中，该轧机机架包括：至少两个工作轧辊，该工作轧辊形成辊间隙，能够沿输送方向运送的轧材能够在该辊隙中成型；调整装置，该调整装置设置成在垂直于输送方向的平面中改变工作轧辊中的至少一个工作轧辊的姿态，以及通过增大或减小辊隙来相应地打开或闭合轧机机架；以及状态控制部，该状态控制部设立成，在轧机机架打开或闭合期间，探测轧材在辊隙之前和/或之后的沿横向于输送方向的方向的位置，并且根据探测到的位置来改变相应的工作轧辊的姿态，使得在轧机机架的打开和闭合期间将轧材稳定或保持在目标位置。
关于所述方法描述的特征、技术效果、优点以及实施例同样适用于所述轧机机架。
出于上述原因，状态控制部优选地包括至少一个状态探测器，其设立成以无接触的方式探测轧材在辊隙之前和/或之后的位置。
出于上述原因，状态探测器优选地包括一个或多个摄像机。
优选地，状态控制部还包括与状态探测器通信的状态评估部以及与状态评估部通信的状态调节器，其中，所述状态评估部设立成，由状态探测器的探测值确定轧材的在横向于输送方向的方向上的当前位置，并且将该当前位置传输给状态调节器，其中，所述状态调节器设立成，由轧材的当前位置计算用于调整装置的摆动值，并直接地或通过调整装置的位置调节器来操控该调整装置，使得在轧机机架打开或闭合期间，轧材的位置稳定在目标位置。
状态探测器、状态评估部和状态调节器可实现为单独的、互相通信的结构单元，或者还可以集成式的方式来实现。此外，状态控制部可集中或分散地实施，作为基于互联网和/或基于云的应用的组成部分，或以其他方式来实施，以及必要时访问数据库。通常，电子部件之间的通信，例如在状态控制部与调整装置(一个或多个)之间的通信、在状态探测器与状态评估部之间的通信以及在状态评估部与状态调节器之间的通信，可无线或有线地进行。
出于上述原因，调整装置优选地包括一个或多个、优选地恰好两个液压缸，该液压缸用作调整装置的致动器。
优选地，所述轧机机架具有相应地与所述工作轧辊接触的两个支撑轧辊，以便支撑工作轧辊，并且避免或至少限制工作轧辊在负载下的挠曲。
上述目的还通过用于轧制轧材、优选地轧制金属带材的设备来实现，所述设备具有一个或多个根据上述实施方案变型中的一个或多个实施方案变型的轧机机架。特别地，设置有多个轧机机架，这些轧机机架形成轧机机组、优选地形成串列式轧机机组。
已经关于所述方法以及所述轧机机架描述的特征、技术效果、优点以及实施例同样适用于所述设备。
从对优选的实施例的下文的说明中可看出本发明的另外的优点和特征。其中描述的特征可单独地实现或与上文描述的特征中的一个或多个特征组合地实现，只要这些特征不相互矛盾。在此，下面参照附图对优选的实施例进行说明。
附图说明
通过对附图的以下说明进一步阐释本发明的优选的另外的实施方式。其中：
图1示意性地示出了带有工作轧辊和支撑轧辊以及用于改变辊隙的调整装置的轧机机架，其中，所述轧机机架以打开状态示出；
图2示意性地示出了带有工作轧辊和支撑轧辊以及用于改变辊隙的调整装置的轧机机架，其中，所述轧机机架以闭合状态示出；
图3示意性地示出了具有多个轧机机架和状态控制部的轧机机组；
图4示意性地示出了具有多个轧机机架和多个状态控制部的串列式轧机机组；以及
图5示意性地示出了根据另一实施例的具有工作轧辊和支撑轧辊以及状态控制部的轧机机架。
具体实施方式
下面参考附图描述优选的实施例。在此，相同的、相似的或效果相同的元素在附图中标有相同的附图标记，并且为了避免冗余，部分地省略了对这些元素的重复描述。
图1示意性地示出了用于轧制轧材B、特别是带状轧材的轧机机架1，所述轧材能够沿着输送方向R(垂直于图面)运送。
根据该实施例，轧机机架1设计为四辊式机架，其优选地用于轧制热轧带材，即用在热轧扁材轧机中。然而，轧机机架1还可具有其他结构和/或设计用于其他应用，例如作为用于金属带材的冷轧轧机机架或结构轧机机架。
当前实施例的轧机机架1具有平行伸延且对置的、形成辊隙S的两个工作轧辊10，以及具有相关的两个支撑轧辊11，该支撑轧辊相应地与工作轧辊10接触，以便支撑工作轧辊10，并且防止或至少限制工作轧辊10在负载下的挠曲。
轧机机架1还具有调整装置12，该调整装置设立成，沿竖直方向、即沿重力方向使两个工作轧辊10中的至少一个运动、优选地使上工作轧辊10运动，以便改变辊隙S。为此目的，调整装置12可使包含工作轧辊10和相关的支撑轧辊11的结构单元运动，如从图1和图2的比较中可得出的那样。
调整装置12还设立成，除了调准所涉工作轧辊10的竖直位置，还调准其在垂直于输送方向R的平面中的倾斜度。这可通过以下方式来实现，即调整装置12在工作轧辊10处或在包含工作轧辊10和支撑轧辊11的结构单元处具有两个作用点。在当前实施例中，这两个调整位置被称为“操作侧的调整位置”sOS和“驱动侧的调整位置”sDS，由在驱动侧DS的用于轧辊10、11的驱动器(在附图中未示出)的位置、以及在操作侧OS的用于操作人员的接近位置促成，例如用于维护轧机机架1、更换轧辊10、11等。
在当前实施例中，调整装置12包括用作调整装置12的致动器的两个液压缸12a。然而，还可以其他方式，例如通过一个或多个线性马达和/或电动马达来改变工作轧辊10的姿态。
图1的轧机机架1以打开的状态、即打开状态示出，其中，辊隙S打开并且因此轧件B的厚度没有减小。在下列情形中可需要将辊隙S打开：在轧制工艺开始时；在将轧材B穿入一个或多个轧机机架1中时；用于维护工作；为了迅速更换轧辊，即在进行生产期间更换轧辊；以及其他工艺情形。图2示出了处于闭合的状态、即闭合状态中的轧机机架1，其中，工作轧辊10和支撑轧辊11处于其这样的运行位置，在该运行位置中，轧制力FW作用到轧材B上并使其塑性变形，特别是减小厚度。
在打开和/或闭合辊隙S时可发生轧材B未稳定地保持在希望的状态、通常是在辊隙S中居中的状态，而是侧向地跑偏，即在图1和图2的视角中向左/向右跑偏。其肇因可以是能够调整的工作轧辊10的倾斜，如图1中夸张地所示。操作侧的调整位置sOS与驱动侧的调整位置sDS不一致。
为了使轧机机架1的打开和闭合过程稳定，设置了状态控制部20，在图3、图4和图5中示意性地示出了该状态控制部。
状态控制部20包括一个或多个状态探测器21，该状态探测器设立成，优选地以无接触的方式探测轧材B在轧机机架1的辊隙S之前和/或之后(沿输送方向R看)的位置。为此目的，状态探测器21优选地包括一个或多个摄像机21a，如果轧材B呈带状，该摄像机例如指向轧材的带材边缘。在图3中示出了这种状态探测器21，图3示出了具有多个轧机机架1的轧机机组的示意性的俯视图。状态探测器21探测轧材B的在侧向方向或横向方向、即工作轧辊10的轴向方向上的状态或位置。
作为使用一个或多个摄像机21a的替代方案，状态探测器21可通过使用基于不同原理的探测器来探测轧材B的位置。因此例如可通过雷达、激光扫描或其他光学方法来探测轧材B的位置，特别是探测任何带材边缘。替代地，代替轧材B的明确状态，可使用间接地描绘轧材B的状态的参数，例如带材张力分布。可在轧材B的宽度上、即沿工作轧辊10的轴向方向，在轧机机架1之前和/或之后测量带材张力分布，并将其用于调节。
状态探测器21与状态评估部22处于通信之中，所述状态评估部设立成，由状态探测器21的探测值确定轧材B在侧向方向上的当前位置xACT，并将其传输至状态调节器23。
状态调节器23由轧材B的当前位置xACT计算用于工作轧辊10的调整装置12的摆动值(差异调整值)。通过用调整装置12使工作轧辊10摆动，可使轧材B侧向运动。现在，状态调节器23直接地或通过调整装置12的位置调节器13(参见图4和图5)来操控所涉调整装置12，使得在辊隙S闭合期间轧材状态稳定。换言之，以如下的方式闭合辊隙S，使得轧材B的状态或位置尽可能紧紧地保持在目标位置。为此目的，状态调节器23与调整装置12有线地或无线地通信。
状态探测器21、状态评估部22和状态调节器23可实现为彼此通信的分离的结构单元，或者还可以集成的方式实现。此外，状态控制部20可集中或分散地实施为基于互联网的和/或基于云的应用的组成部分，或以其他方式来实施，以及必要时访问数据库。通常，电子部件之间的通信，例如在状态控制部20与调整装置(一个或多个)12之间的通信、在状态探测器21与状态评估部22之间的通信以及在状态评估部22与状态调节器23之间的通信，可无线或有线地进行。
图4示出了具有多个轧机机架1的串列式轧机机组100，其中，将多个状态控制部20分配地安装到不同轧机机架1。
图5示意性地示出了根据另一实施例的具有状态控制部20的轧机机架1。在这里将调整装置12的位置调节器13划分为操作侧OS的位置调节器13a和驱动侧DS的位置调节器13b，这些位置调节器设立成，调节相应的侧的位置，优选地调节相应的液压缸12a的位置。
由图5还得出了轧材B的状态调节对调整装置12的位置调节的影响，其中，FCOS表示操作侧OS的调整力，FCDS表示驱动侧DS的调整力。sREF描述居中的调整位置的目标值，ΔsREF描述差异调整位置的目标值(摆动值)，xREF描述轧材状态的目标值，以及xOP描述用于轧材状态的附加目标值，例如由上级的设备控制系统或操作人员指定。在此，对于居中的调整位置适用的是s＝(sDS-sOS)/2，对于差异调整位置适用的是Δs＝sDS-sOS。
在此示出的轧材状态的控制使得能够在运送轧材B期间通过以下方式实现使轧机机架1的打开和闭合的过程稳定，即，使轧材B在侧向方向上、即横向于输送方向R的状态紧紧地保持在目标位置。通过这种方式，可改善生产质量并且最小化可能的废品。通过在轧机机组的多个轧机机架1上安装状态控制部20，还可实现同时地打开和闭合一个或多个轧机机架1。
只要适用，在实施例中呈现的所有单独的特征可相互组合和/或交换，而不脱离本发明的范围。
附图标记列表
1 轧机机架
10 工作轧辊
11 支撑轧辊
12 调整装置
12a液压缸
13调整装置的位置调节器
13a操作侧的位置调节器
13b驱动侧的位置调节器
20 状态控制部
21 状态探测器
22 状态评估部
23 状态调节器
100串列式轧机机组
R 输送方向
B 轧材
S 辊隙
OS操作侧
DS驱动侧
FW轧制力
sOS操作侧的调整位置
sDS驱动侧的调整位置
xACT轧材的当前位置
FCOS操作侧的调整力
FCDS驱动侧的调整力
sREF居中的调整位置的目标值
ΔsREF差异调整位置的目标值
xREF轧材状态的目标值
xOP附加目标值
s 居中的调整位置
Δs 差异调整位置。
Claims (14)
1.用于打开和/或闭合轧机机架(1)的方法，所述轧机机架具有两个工作轧辊(10)，该工作轧辊形成辊隙(S)，沿输送方向(R)运送的轧材(B)能够在所述辊隙中成型，其中，能够在垂直于所述输送方向(R)的平面中改变至少一个工作轧辊(10)的姿态，所述方法包括：
沿所述输送方向(R)将所述轧材(B)输送通过所述辊隙(S)，并且在此期间通过相应地增大或减小所述辊隙(S)来打开或闭合所述轧机机架(1)；
在所述轧机机架(1)的打开和闭合期间，探测所述轧材(B)在所述辊隙(S)之前和/或之后的沿横向于所述输送方向(R)的方向的位置；以及
根据探测到的位置，改变相应的工作轧辊(10)的姿态，使得在所述轧机机架(1)的打开和闭合期间，所述轧材(B)稳定在目标位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，无接触地探测所述轧材(B)的位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，以光学的方式，优选地通过一个或多个摄像机(21a)、通过雷达或激光扫描来探测所述轧材(B)的位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轧材(B)是金属带材，并且由在所述辊隙(S)之前和/或之后、在所述金属带材的宽度上的带材张力分布来间接地得出所述轧材(B)的位置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以液压的方式改变所述工作轧辊(10)的姿态。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将多个轧机机架(1)设置在轧机机组中，其中，轧机机架分别具有形成辊隙(S)的两个工作轧辊(10)，沿输送方向(R)运送的轧材(B)能够在所述辊隙中成型，其中，能够在垂直于所述输送方向(R)的平面中改变各轧机机架(1)的至少一个工作轧辊(10)的姿态，所述方法还包括：
沿所述输送方向(R)将所述轧材(B)输送通过所述轧机机架(1)中的每个轧机机架的辊隙(S)，并且在此期间通过相应地增大或减小相关的辊隙(S)来打开或闭合所述轧机机架(1)中的一个或多个轧机机架；
在相应的轧机机架(1)的打开和闭合期间，探测所述轧材(B)在相关的辊隙(S)之前和/或之后的沿横向于所述输送方向(R)的方向的位置；以及
根据探测到的位置，改变相应的工作轧辊(10)的姿态，使得在相应的轧机机架(1)的打开和闭合期间，所述轧材(B)稳定在目标位置。
7.用于轧制轧材(B)的轧机机架(1)，所述轧材优选地是金属带材，其中，所述轧机机架(1)具有：
两个工作轧辊(10)，所述工作轧辊形成辊隙(S)，能够沿输送方向(R)运送的轧材(B)能够在所述辊隙中成型；
调整装置(12)，所述调整装置设立成，在垂直于所述输送方向(R)的平面中改变所述工作轧辊(10)中的至少一个工作轧辊的姿态，以及通过增大或减小所述辊隙(S)来相应地打开或闭合所述轧机机架(1)；以及
状态控制部(20)，所述状态控制部设立成，在所述轧机机架(1)的打开或闭合期间，探测所述轧材(B)在所述辊隙(S)之前和/或之后的沿着横向于所述输送方向(R)的方向的位置，并根据探测到的位置改变相应的工作轧辊(10)的姿态，使得在所述轧机机架(1)的打开和闭合期间，所述轧材(B)稳定在目标位置。
8.根据权利要求7所述的轧机机架(1)，其特征在于，所述状态控制部(20)包括至少一个状态探测器(21)，所述状态探测器设立成无接触地探测所述轧材(B)在所述辊隙(S)之前和/或之后的位置。
9.根据权利要求8所述的轧机机架(1)，其特征在于，所述状态探测器(21)包括一个或多个摄像机(21a)。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的轧机机架(1)，其特征在于，所述状态控制部(20)包括与所述状态探测器(21)通信的状态评估部(22)、以及与所述状态评估部(22)通信的状态调节器(23)，其中，所述状态评估部(22)设立成，由所述状态探测器(21)的探测值确定所述轧材(B)在横向于所述输送方向的方向上的当前位置(xACT)，并且将所述当前位置传输至所述状态调节器(23)，其中，所述状态调节器(23)设立成，由所述轧材(B)的当前位置(xACT)计算用于所述调整装置(12)的摆动值，并直接地或通过所述调整装置(12)的位置调节器(13)来操控所述调整装置，使得在所述轧机机架(1)的打开和闭合期间，所述轧材的位置稳定在所述目标位置。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的轧机机架(1)，其特征在于，所述调整装置(12)包括一个或多个、优选地恰好两个液压缸(12a)。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的轧机机架(1)，其特征在于，所述轧机机架(1)具有两个支撑轧辊(11)，所述支撑轧辊分别与所述工作轧辊(10)接触。
13.用于轧制轧材(B)、优选地轧制金属带材的设备(1)，所述设备具有一个或多个根据权利要求7至12中任一项所述的轧机机架(1)。
14.根据权利要求13所述的设备(1)，其特征在于，设置有多个轧机机架(1)，所述轧机机架形成轧机机组，优选地形成串列式轧机机组(100)。
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