CN117772785A - 一种避免中厚板近接式立辊轧机不能咬入的轧制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种避免中厚板近接式立辊轧机不能咬入的轧制方法，在使用立辊的第N道次之前的一个第N‑1道次，所述立辊在钢板轧制至中部位置后，所述立辊为减少所述钢板的下一道次的头部压下量进行预压下动作。本发明在水平轧机的前或后布置有一个近接式立辊轧机的中厚板轧制生产线，为更有效利用立辊轧机，避免由于各种原因造成的钢板实物头部宽度过大、不能咬入立辊的情况的发生。

Description

一种避免中厚板近接式立辊轧机不能咬入的轧制方法

技术领域

本发明涉及中厚板轧制生产线的轧机和立辊的轧制控制技术，更具体地说，涉及一种避免中厚板近接式立辊轧机不能咬入的轧制方法。

背景技术

有些中厚板生产线装备有立辊轧机1，采用距离主轧机2很近的近接式布置方式，有的布置在主轧机2前(如图1所示)，有的布置在主轧机后(如图2所示)。立辊轧机主要用于钢板平面形状控制，修正在成形和展宽阶段中容易产生的不均匀宽展，将成形后长度方向和展宽后宽度方向进行立辊轧边，以防止头尾出现不规格的舌头和鱼尾变形，以及长度方向的钢板边部鼓形与边部折叠，确保板宽达到目标值。由于中厚板生产线的立辊的主要作用是齐边，与热轧生产线粗轧区域的立辊作用(调整宽度)不同，通常立辊的最大设计侧压量、最大轧制力、最大力矩都比热轧粗轧立辊小得多。在立辊使用工艺方面，通常使用1、2个立辊侧压道次(更详细，请见《中厚钢板立辊轧机的发展》，陈瑛，宽厚板，第9卷第5期，2003年10月)。

现有通用的近接式立辊的具体使用工艺如下：首先确定钢板需用立辊的有效减宽量，然后在确定展宽阶段最终厚度的过程中考虑此减宽量，调整转钢厚度，使得展宽结束后的钢板宽度预计为轧制目标宽度+预计减宽量；立辊根据预计减宽量进行侧压，保证钢板达到轧制目标宽度。以上的调整由过程控制系统(L2系统)中的数学模型自动完成。

现有通用技术的不足之处在于，该方案中现场自动化系统无法在轧制过程中得到实际钢板宽度和平面形状轮廓。用于立辊辊缝设定计算的钢板宽度都来源于模型计算值。而模型计算值与钢板实际宽度之间，有时存在较大误差，原因有三：1)数学模型自身建模的系统误差；2)轧制过程的原料(板坯)实物尺寸与计算机信息的偏差，通常许可的中厚板轧机的上工序(连铸工序)的板坯宽度制造误差在-20mm到+30mm之间(如图3所示)；3)由于成形、展宽阶段轧制的平面形状不良，造成的钢板头部、中部、尾部宽度变化较大(如图4所示)。当钢板实物宽度比预计计算宽度大得多时，甚至会造成中厚板近接式立辊轧机不能咬入情况。

不能咬入，即钢板轧件不能顺利地进入旋转的轧辊中，是由于侧压量过大，咬入角大于摩擦角所致，这方面已有完备的理论分析(详见《金属塑性变形与轧制理论》第2版，赵志业，冶金工业出版社，2012，14.2.1节咬入条件)。

对于在实际生产中不可避免时有发生的钢板实物头部宽度过大，不能咬入立辊的情况，在现有通用的立辊控制技术方案之上，有几种更进一步的解决方案：1)提高模型数学建模的精度和可靠性，提高计算精度；2)增添专用测宽仪，测量钢板宽度；3)利用现有的中厚板轧机装置测算钢板宽度。

对于已有的这三类技术方案及不足点，分别叙述如下：

1)提高数学模型计算精度与可靠性

如日本专利JP 2011098352 A(2011.5.19)，该技术方案根据不同轧制规格调整计算模型，反复计算立辊模型，力求生产效率与原料收得率兼得。

如中国专利CN 104324949 A(2015.2.4)，该技术方案公开了一种粗轧立辊道次分配的计算方法，通过合理分配多道次的立辊侧压量，可有效减少立辊磨损，也力图防止在轧制宽带钢时立辊挤压量过大，从而使轧件弯曲。

以上两个方案都力图减少数学模型自身的偏差，但在实际应用中，将面临共同的缺点：对于板坯实物尺寸偏差无法有效识别，此类原因造成的不能咬入或轧件横向拱起弯曲仍不可避免。

2)增加专门的测宽仪表，修正宽度信息，增加前馈或反馈控制

这类专利技术方案非常多，典型如下：

如美国专利US 4672830(1987.6.16)，该技术方案根据测宽仪数据实时前馈调整立辊压下量，可看作是一种自动宽度技术(AWC，Automatic Width Control)的一种具体实现。

如日本专利JP S61259814 A(1986.11.18)、JP S62127111 A(1987.6.9)，都是基于测宽仪的立辊控制技术方案。

如日本专利JP S5772714 A(1982.5.7)，该技术方案是在立辊和轧机间安装测宽仪，修正立辊宽度。

如中国专利CN 102553940 B(2014.11.26)、CN 104259219 A(2015.1.7)，都是通过加热炉上料辊道上增加板坯测宽仪，修正数学模型的宽度尺寸，进而增强宽度控制能力。

如中国专利CN 101590489 A(2009.12.2)、CN 104785534 A(2015.7.22)，都是通过精轧机出口侧测宽仪反馈控制粗轧机立辊的技术方案。

如中国专利CN 102814340 A(2014.7.9)，是综合利用粗轧机出口测宽仪和精轧机出口测宽仪，智能调整数学模型的自适应部，减少宽度异常波动。

如中国专利CN 103170508 A(2014.11.26)，是在立辊前后都增加测宽仪，动态修正宽度控制的技术方案。

如中国专利CN 103920718 B(2015.9.23)，是对于多机架的热轧粗轧机组，使用R2出口的测宽仪前馈控制后续的E3、E4立辊的技术方案。

所有这些技术方案都需要增加专门的测宽仪表，只是安装位置有相同。但是在中厚板轧制生产线增加专门的测宽仪表的控制方案缺点也很明显：(1)增加设备投资；(2)实用性不强，因为测宽仪表通常为照相机或背光源等检测方式，不能安装在距离机架很近的位置上，因为在那些位置，轧制过程中氧化铁皮飞溅，除鳞水激起的水汽弥漫，机架震动带动扬尘四散，这种环境对于测宽仪表来说是非常恶劣的，设备使用寿命和可靠性大减，而测宽仪表安装在距离机架较远的位置上，则钢板道次间移动距离过程，会严重影响生产效率。

除了增加测宽仪，还有增加一个专门用于宽度测量的立辊的技术方案。如日本专利JP S57177819A(1982.11.1)，该技术方案的新颖性在于在水平轧机前接连布置了两个立辊轧机，在一个轧制道次中，同时使用两个立辊轧机，位于前面的立辊轧机3负责测量压力与位置，其后的立辊轧机4负责宽度控制。立辊3可以看作是特殊的接触式测宽仪。毋庸置疑，这个技术方案的设备投资比测宽仪还要高得多，缺点明显。

3)利用现有的中厚板轧机装置测算钢板宽度的技术方案

如中国专利CN 101811140 B(2011.12.21)、CN 102825072 B(2014.12.24)，都是使用侧导板对中“拍打”测量钢板宽度的技术方案。

这两个利用侧导板的技术方案，有两个共同的缺点：1)降低生产效率，侧导板对中“拍打”过程是个较慢速的过程，大约有2～3秒；2)侧导板只能测量到钢板位于侧导板长度区域内的钢板最大宽度，如果钢板长度大于侧导板长度，则位于侧导板长度之外的钢板头尾部位的宽度是测量不到的，而对于平面形状不良的钢板而言，为保证立辊轧制咬入，头部宽度却恰是最需要测量。

如中国专利CN 104209339 A(2014.12.17)、CN 104324948 B(2016.4.6)的技术方案都是在粗轧逆向道次轧制时(热轧粗轧机的立辊通常布置在机前位置，常规逆向道次时，立辊空过)，立辊采用小而恒定的轧制力控制模式，通过立辊辊缝测量钢板宽度，替代测宽仪的作用。

这两个专利技术方案对于热轧粗轧机组来说是合适的，因为热轧粗轧机立辊属于强力立辊，通过改变立辊侧压量调整宽度的能力很强，且所有正向道次都使用立辊，逆向道次测量出带钢宽度后，可以在后续的若干立辊道次，调整侧压量分配，达到带钢宽度达标的目的。

但这两个具体利用立辊本体“测量”的技术方案对于中厚板轧机的立辊轧制控制来说是有缺点的，缺点有两个：1)因为中厚板轧机立辊主要用于齐边，立辊设计的侧压能力较低，而且通常只使用一个常规立辊道次，即使在上道次通过立辊的小而恒定轧制力侧压，测量出钢板宽度整体偏宽，对于接下来的唯一的常规立辊道次仍面临着咬入角大于摩擦角，不能咬入的轧制困难；2)由于中厚板轧制过程的成形、展宽阶段的存在，钢板可能出现的平面形状不良是中厚板轧制的特点，比如头尾宽度小、中部宽度大，或者头尾宽度大、中部宽度小，这是热轧粗轧机轧制板坯过程所不具体的沿长度方向的钢板宽度分布特点，这也意味着对于平面形状不良的钢板，通过立辊小而恒定轧制力模式侧压测量得到的宽度是一条沿长度方向变化的曲线，有时头尾宽度与中部宽度之差大于50mm以上，这种变化的测量曲线是很难直接用于后续模型计算的宽度信息调整的，如何利用测量宽度曲线改进平面形状控制数学模型和立辊设定数学模型也是复杂而困难的。

另外，有一些立辊相关专利，不关注避免钢板实物头部宽度过大，不能咬入的技术目的，但在技术方案有与本专利有相似点的立辊压下方案，下面简述。

如日本专利JP S60196204 A(1985.10.4)，该技术方案是水平轧机在轧机前后都配置近接式立辊，在双立辊的使用中，在轧制8道次以后，第9道次使用立辊1仅轧制钢板中间部分，在第10道次使用立辊2仅轧制钢板中间部分，这样做的目的是减少头尾宽度的偏差，这实际是立辊短行程(Short Stroke Control，SSC)控制的一种极端形式。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种避免中厚板近接式立辊轧机不能咬入的轧制方法，在水平轧机的前或后布置有一个近接式立辊轧机的中厚板轧制生产线，为更有效利用立辊轧机，避免由于各种原因造成的钢板实物头部宽度过大、不能咬入立辊的情况的发生。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种避免中厚板近接式立辊轧机不能咬入的轧制方法：

在使用立辊的第N道次之前的第N-1道次，所述立辊在钢板轧制至中部位置后，开始为减少所述钢板的下一道次的头部压下量而进行预压下动作。

较佳的，所述预压下动作具体包括以下步骤：

S1、所述立辊控制开始动作时，所述立辊处于匀速压下状态；

S2、计算所述立辊控制的辊缝目标值；

S3、判断所述立辊是否已处于恒辊缝保持状态，若是，则所述立辊的侧压位置保持不变，若否，则进入步骤S4；

S4、判断所述立辊控制的当前辊缝值是否≤目标值，若是，则所述立辊转入恒辊缝保持状态，若否，则进入步骤S5；

S5、所述立辊处于匀速压下运行；

S6、所述立辊按照设定的常规侧压速度运行；

S7、立辊轧制力测量值传感器是否被触发，若触发，则保存此时的当前辊缝数值，然后返回步骤S3继续循环，若未触发，则进入步骤S8；

S8、判断(当前辊缝值-立辊控制的当前辊缝值)是否≥(beta×设备许可最大压下量)，若是，则所述立辊转入恒辊缝保持状态，若否，则保存此时的当前辊缝数值。

较佳的，所述步骤S2中，立辊控制的辊缝目标值＝钢板目标宽度-剩余水平道次压下的钢板宽展量+alpha×设备许可最大压下量；

alpha取值范围在0.4～0.6之间。

较佳的，所述步骤S8中，beta取值范围在0.7～0.8之间。

本发明所提供的一种避免中厚板近接式立辊轧机不能咬入的轧制方法，在常规使用立辊道次(第N道次)之前的一个道次(第N-1道次)，采用立辊预压下技术，不着眼于精确测量出当前钢板宽度，而是在最大限度的避免了常规立辊道次由于钢板头部过宽无法咬入或者卡钢，进而造成废钢的情况，立辊废钢发生率下降90％以上。该发明适应面广，且使用方便，在已经配备近接式立辊的中厚板自动化产线，无需额外设备投资，可以有效降低钢板生产的废品发生率，完全能够推广使用，具有广阔的技术推广前景。

附图说明

图1是现有布置在主轧机前的近接式立辊轧机示意图；

图2是现有布置在主轧机后的近接式立辊轧机示意图；

图3是现有模型计算值与钢板实际宽度之间，整体存在较大偏差，实物过宽，不能咬入的示意图；

图4是现有钢板平面形状不良，钢板实物头部过宽，不能咬入的示意图；

图5是本发明轧制方法中进行预压下动作的流程示意图。

具体实施方式

为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

结合图5所示，本发明所提供的一种避免中厚板近接式立辊轧机不能咬入的轧制方法：

在常规使用立辊道次(第N道次)之前的一个道次(第N-1道次)，立辊在钢板轧制至中部后，立辊开始为减少钢板下道次头部压下量，而进行预压下动作。

预压下动作具体包括以下步骤：

S1、立辊控制开始动作时，立辊处于匀速压下状态；

S2、计算立辊控制的辊缝目标值＝钢板目标宽度-剩余水平道次压下的钢板宽展量+alpha×设备许可最大压下量，其中，alpha取值范围在0.4～0.6之间；

S3、判断立辊是否已处于恒辊缝保持状态，若是，则立辊的侧压位置保持不变，若否，则进入步骤S4；

S4、判断立辊控制的当前辊缝值是否≤目标值，若是，则立辊转入恒辊缝保持状态，若否，则进入步骤S5；

S5、立辊处于匀速压下运行；

S6、立辊按照设定的常规侧压速度运行；

S7、立辊轧制力测量值传感器是否被触发，若触发，则保存此时的当前辊缝数值，记为Pstart，然后返回步骤S3继续循环，若未触发，则进入步骤S8；

S8、判断(当前辊缝值-立辊控制的当前辊缝值)是否≥(beta×设备许可最大压下量)，若是，则立辊转入恒辊缝保持状态，若否，则保存此时的当前辊缝数值。

步骤S2中，立辊控制的辊缝目标值＝钢板目标宽度-剩余水平道次压下的钢板宽展量+alpha×设备许可最大压下量，其中，beta取值范围在0.7～0.8之间。

实施例

设某钢板(钢板目标宽度4.8m)的预定立辊道次是第7道次，即N＝7，则在第6道次，立辊在钢板轧制至中部后，立辊开始为减少钢板下道次头部压下量，而进行预压下动作。

立辊控制开始动作时，立辊处于匀速压下状态，压下速度与常规道次立辊压下速度相同，为1.0m/s。

计算立辊控制的辊缝目标值＝钢板目标宽度-剩余水平道次压下的钢板宽展量+alpha×设备许可最大压下量(alpha＝0.5，设备许可最大压下量50mm)，剩余水平道次压下的钢板宽展量取自于现有L2的计算模型，数值为10mm。那么，辊缝目标值＝4800mm-10mm+0.5x50mm＝4815mm；

然后，立辊在每个控制周期内不断执行如下逻辑：

1)如果立辊已经处于恒辊缝保持状态，立辊侧压位置保持不变；

2)如果立辊尚未处于恒辊缝保持状态，则执行下列逻辑；

2-1)当立辊控制的当前辊缝数值小于等于目标值4815mm时，立辊转入恒辊缝保持状态，立辊侧压位置保持不变；

2-2)当立辊控制的当前辊缝数值大于目标值4815mm时，立辊处于匀速压下状态，立辊按照给定的常规侧压速度，立辊控制减小侧压位置，使得立辊控制的当前辊缝不断收窄；

2-3)如果立辊轧制力测量值触发传感器开始记录轧制力，保存下此时的当前辊缝数值，记为Pstart，比如此时辊缝数值为4820mm，Pstart＝4820mm。

2-4)当立辊处于匀速压下状态时，如果(Pstart-立辊控制的当前辊缝数值)大于等于(beta×设备许可最大压下量)(beta＝0.8)，则立辊转入恒辊缝保持状态，立辊侧压位置保持不变。

即，是否(4820mm-立辊控制的当前辊缝数值)大于等于0.8×50mm，是，则转入恒辊缝保持状态。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (4)

1.一种避免中厚板近接式立辊轧机不能咬入的轧制方法，其特征在于：

在使用立辊的第N道次之前的第N-1道次，所述立辊在钢板轧制至中部位置后，开始为减少所述钢板的下一道次的头部压下量而进行预压下动作。

2.根据权利要求1所述的避免中厚板近接式立辊轧机不能咬入的轧制方法，其特征在于，所述预压下动作具体包括以下步骤：

S1、所述立辊控制开始动作时，所述立辊处于匀速压下状态；

S2、计算所述立辊控制的辊缝目标值；

S3、判断所述立辊是否已处于恒辊缝保持状态，若是，则所述立辊的侧压位置保持不变，若否，则进入步骤S4；

S4、判断所述立辊控制的当前辊缝值是否≤目标值，若是，则所述立辊转入恒辊缝保持状态，若否，则进入步骤S5；

S5、所述立辊处于匀速压下运行；

S6、所述立辊按照设定的常规侧压速度运行；

S7、立辊轧制力测量值传感器是否被触发，若触发，则保存此时的当前辊缝数值，然后返回步骤S3继续循环，若未触发，则进入步骤S8；

S8、判断(当前辊缝值-立辊控制的当前辊缝值)是否≥(beta×设备许可最大压下量)，若是，则所述立辊转入恒辊缝保持状态，若否，则保存此时的当前辊缝数值。

3.根据权利要求2所述的避免中厚板近接式立辊轧机不能咬入的轧制方法，其特征在于：所述步骤S2中，立辊控制的辊缝目标值＝钢板目标宽度-剩余水平道次压下的钢板宽展量+alpha×设备许可最大压下量；

alpha取值范围在0.4～0.6之间。

4.根据权利要求2所述的避免中厚板近接式立辊轧机不能咬入的轧制方法，其特征在于：所述步骤S8中，beta取值范围在0.7～0.8之间。