CN1280040A - 用于减少连续热轧产品的前端和后端过量填注的张力控制系统和方法 - Google Patents

用于减少连续热轧产品的前端和后端过量填注的张力控制系统和方法 Download PDF

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Abstract

一用于控制在一轧机中连续热轧产品的前端和尾端的横截面积的系统,包括:一第一和第二分别驱动的轧辊架,这些轧辊架连续布置在一下游轧辊架组之前一轧道线中。一控制器可调节第一和第二轧辊架之间的相对工作速度,以当产品前端和尾端段经过轧辊架时在其上使张力增加。张力增加可使产品横截面积预期地足够减小而补偿由于前端和尾端段在轧辊架组轧制时未受中间机座张力作用而未减小的横截面积。还涉及该系统所采用的控制方法。

Description

用于减少连续热轧产品的前端和后端 过量填注的张力控制系统和方法
本发明一般地涉及热轧杆状和条状产品，具体地涉及避免不标准的前端(例如头部)和尾端。
在传统的轧机中，产品要经过一系轧辊架，这些轧辊架设计成用于轧制交替的“O”状椭圆形和“R”状圆形横截面。这些轧辊都以如下方式被驱动，即当产品被向前拉过各个连续的轧道时始终处于张力状态。此张力藉由“颈缩”作用而影响产品的横截面。然而，当经过连续的轧辊架时，产品的前端和尾端经历无张力的轧制。因而，所制成的产品具有尺寸过大的前端和尾端。这些必须切除和排出，因而造成产量损失。而且，这些尺寸不合格的前端和尾端会增加轧机中导向件和其它有关设备的磨损。
所以，需要一种技术来避免连续热轧产品的不标准前端和尾端。
大致来说，根据本发明，一用于控制在一轧机中连续热轧产品的前端和尾端的横截面积的系统，所述系统包括：一第一和第二分别驱动的轧辊架，这些轧辊架连续布置在一下游轧辊架组之前的一轧道线中。一控制器可调节第一和第二轧辊架之间的相对工作速度，以当产品前端和尾端段经过第一和第二分别驱动的轧辊架时在其上使张力增加。张力增加可使产品横截面积预期地足够减小而补偿由于前端和尾端段在轧辊架组轧制时未受中间机座张力作用而未减小的横截面积。
为了控制连续热轧产品前端的横截面积，控制器在前端接近单独驱动的第二轧辊架时命令第一轧辊架降低速度，该第二轧辊架位于第一轧辊架下游并与之相邻。当前端进入第二轧辊架时，速度下降可使第一和第二轧辊架之间的产品段上的张力增加。当前端已通过第一轧辊架时，控制器命令第一轧辊架的速度恢复到标定速度以轧制前端和尾端段之间的那段长度的产品。
为了控制产品尾端的横截面积，当尾端接近第二单独驱动的轧辊架时，控制器命令第一轧辊架降低速度。当尾端进入第二轧辊架时，第一轧辊架速度的下降可使第一和第二轧辊架之间的产品张力增加。即，控制器预测那长度端到达第二轧辊架并且以受控方式降低第一轧辊架的速度，而在第一和第二轧辊架之间的那段产品上产生所需的张力。
较佳地，使连续热轧产生的端部预期的增加中间机座张力，可控制产品前端和尾端的横截面积，以使必须切除的前端和尾端最小。
参见以下对图中所示较佳实施例的描述，可以对本发明的所有目的、特点和优点有进一步地了解。
图1是根据本发明的轧机一部分的方框图。
图1是一连续热轧机20一部分的方框图，该热轧机可沿一轧道线22轧制产品。第一热金属探测器24可探测轧道线22上是否有产品，并且在线路26上向控制器28提供一表示信号。在轧机的这一部分中，产品进入一粗轧机30，该粗轧机包括几个相邻的轧辊架32、34，它们以已知方式对产品进行操作。粗轧机30的下游是一中间轧机36，它也包括多个连续的轧辊架38-40以进一步减小产品的横截面积。中间轧机轧辊架38-40分别由变速马达42-44驱动，两者都在控制器28的控制之下。变速马达42-44可在线路46-48上分另向控制器提供反馈信号，以表明马达上的负载以用于马达速度控制和产品跟踪。虽然为图示清楚，在图中只示出了三个轧辊架，但本技术领域中的普通技术人员将可认识到，根据总体轧机设计的要求，中间轧机36可包括更多的轧辊架。
一尺寸检测器50可测量从中间轧机36出来的被轧制产品的尺寸，并且在线路52上向控制器28提供一测量出的尺寸信号。第二热金属探测器54探测中间轧机出口处是否有产品，并且在线路56上向控制器提供一表明是否产品存在的信号以便跟踪产品。
根据本发明，轧机20包括一预精轧机57，该轧机包括连续地布置在轧道线上、且分别驱动的第一和第二轧辊架58、60。控制器28可调节第一和第二轧辊架之间的操作速度关系，以在第一和第二轧辊架58、60之间经过的产品前端和尾端段上使张力增加。所增加的张力会使产品横截面积减少一预定值，这足以补偿由于在预精轧机57下游轧制过程中前端和尾端段所经历的无中间机座张力状态而未减少的横截面积。
为了控制连续热轧产品前端的横截面积，在一个实施例中，当产品前端接近位于第一轧辊架58附近并位于其下游的第二轧辊架60时，控制器28命令第一滚柱降低速度。通过金属探测器54和马达负载信号可检测该接近的情况，该探测器与第二单独驱动轧辊架60离开一段已知的距离。由于产品的速度是已知的，所以，前端到达第二轧辊架的时间也是已知的。当前端进入第二轧辊架60时，第一轧辊架58速度降低到一标定轧制速度以下会在第一和第二轧辊架之间使产品张力增加。张力的数值是第一和第二分别驱动轧辊架58、60之间速度差的函数。当前端已经过第一轧辊架58时，控制器28命令第一轧辊架速度恢复到标定速度以轧制前端和尾端之间的那段产品。
根据本发明将要由预粗轧机57轧制的前端和尾端长度由离开铺放头的成品回填长度(S2)和产品输入预精轧机57的速度(V1)和在轧机最后轧辊架处的输出速度(V2)的函数决定。例如，当离开铺设头的成品回填长度(S2)是已知的时，要增加张力的前端和尾端长度(S1)近似为S1=S2*(V1／V2)。然而，可以预期，在此近似值的基础上还可以根据试验得出精确的长度。
可以预期，在采用本发明张力控制系统的轧机的特性的基础上，可根据试验得出所减小的速度值。例如，减少的速度值可以根据正在轧制的具体产品尺寸、为获得所需产品横截面积所需的张力大小以及轧辊架58、60中的轧辊特性来选择。另外，尺寸检测器(多个)可以向控制器提供产品尺寸特性以进一步调节所需降低的速度值。然而，在任一种情况下，本技术领域中的普通技术人员都可以认识到，减少速度值是简单选定的，以使经过第一和第二分别驱动的轧辊架之间的前端和尾端段中的张力增加而获得所需的前端和尾端横截面积。
为了控制产品尾端的横截面积，当尾端接近第二轧辊架60时，控制器命令第一轧辊架降低速度。当尾端进入第二轧辊架时，速度的降低可使第一和第二轧辊架之间产品上的张力增加。具体地，所需尾端横截面积是通过减小第一轧辊架上的速度而形成一张力，从而使尾端具有所需的横截面积。根据所需张力还可选择速度减小值。
值得注意，成品的前端和尾端段横截面积小于成品中间部分的横截面积。因而，这样构成的产品经过一剪切机80和成圈装置84以在一精轧机86进行最终的轧制，该精轧机具有多个机械地互相连接且由一共同驱动装置88驱动的连续轧辊对。剪切机80工作以切除在预精轧机57中横截面积未如预期减小的前端和尾端段，和／或由于从冶金角度来说不能令人满意的那些需要去掉的部分。精轧机86较佳地为由美国马塞诸塞州Worcester的摩根建设公司供应的NO-TWIST轧机，例如美国专利4，537，055中所揭示的(该文献在此援引供参考)。精轧机86中轧辊对之间的速度关系是固定的，产品经过其间时的张力也是固定的。因而，产品前端和尾端段将经受无张力轧制，如果没有预精轧机57中横截面预期地减小，这会形成不标准尺寸的产品。然而，由预精轧机57所形成的横截面积预期减小可补偿前端和后端段在精轧机中轧制时经历的无张力情况，而使成品从头至尾的尺寸都是可接受的，从而避免切除前端和尾端。同样地，当产品经过精轧机86时，由于不允许产生放大的前端和尾端，故可有利地减小精轧机内中间机座导向件和工作轧辊的磨损。
控制器28较佳地包括一微处理机(未示)，该微处理机可执行可编程软件程序以控制本发明的系统。
虽然已述描述了本发明中有关通过减少第一单独驱动的轧辊架速度可以使张力增加的内容，但在另一种实施例中，也可以通过增加第二个单独驱动的轧辊架速度而使张力增加。另外，除了来自热金属探测器的信号和轧机中不同位置处的产品已知速度之外，可以认识到还可以采用马达负载信号来判断前端和尾端接近第二个单独驱动的轧辊架。同样地，虽然图中仅示出了一个信号控制器，但根据如何划分轧机控制任务，也可采用几个控制器。
本发明的张力控制系统较佳地避免不标准尺寸的前端和尾端，因而可提高轧机产量／效率。
虽然结合本发明的几个较佳实施例对本发明进行了图示和描述，但只要不脱离本发明的精神和实质范围，还可以对其构成和细节作出许多变化、删除和添加。

Claims (16)

1．在一种轧机中，一限定长度的产品在沿一轧道线连续布置的一组轧辊架中轧制，除了所述产品的前端部和尾端部之外，所述产品受到所述轧辊架组中连续轧辊架之间的张力作用，从而使所述前端和尾端段的横截面积大于所述产品其余部分面积，使所述产品主要部分的横截面积相等的方法包括以下步骤：
在所述轧辊架组之前的所述轧道线上连续设置以各转速单独驱动的第一和第二轧辊架；以及
使至少所述第一和第二轧辊架中至少一个的转速作预期调整以在其间经过的前端和尾端段上使张力增加，结果是，所述前端和尾端段横截面积减小，即小于所述产品其余部分的横截面积，所述减小的横截面积足以补偿所述前端和尾端段在所述轧辊架组中轧制时由于无中间机座张力而没有充分减小的横截面积。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一轧辊架在所述轧机上位于所述第二轧辊架的上游，所述调节步骤包括：
检测前端接近所述第二轧辊架并且相应地降低所述第一轧辊架的速度，以当所述前端经过所述第一和第二轧辊架之间时在所述前端上增加张力。
3．如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节步骤包括：
检测所述尾端接近所述第二轧辊架，并且相应地降低所述第一轧辊架的速度，以当所述尾端经过所述第一和第二轧辊架之间时在所述尾端上增加张力。
4．如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一轧辊架在所述轧机上位于所述第二轧辊架的上游，所述调节步骤包括：
检测所述前端接近所述第二轧辊架，并相应地降低所述第二轧辊架的速度，以当所述前端经过所述第一和第二轧辊架之间时使前端上的张力增加；
检测所述尾端接近所述第二轧辊架，并相应地降低所述第一轧辊架的速度，以当所述尾端经过所述第一和第二轧辊架之间时使尾端上的张力增加。
5．如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述降低速度的步骤包括：
根据被轧制产品的类型和所述前端的所需横截面积选择减小的速度值；以及
将所述第一轧辊架控制到所述减小的速度值。
6．如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述检测步骤包括：
监控所述热金属探测器离开所述第一轧辊架的距离为一已知距离。
7．如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一轧辊架在所述轧机中位于所述第二轧辊架的上游，所述调节步骤包括：
检测所述前端接近所述第二轧辊架，并且相应地增加所述第二轧辊架的速度，以当所述前端经过所述第一和第二轧辊架之间时使所述前端上的张力增加。
8．如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节步骤包括：
检测所述尾端接近第二轧辊架，并且相应地使所述第二轧辊架的速度增加，以当所述尾端经过所述第一和第二轧辊架之音使所述尾端上的张力增加。
9．如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一轧辊架在所述轧机中位于所述第二轧辊架的上游，所述调节步骤包括：
检测所述前端接近所述第二轧辊架，并且相应地增加所述第二轧辊架的速度，以当所述前端经过所述第一和第二轧辊架时使所述前端上的张力增加；以及
检测所述尾端接近所述第二轧辊架，并且相应地增加所述第二轧辊架的速度，以当所述尾端经过所述第一和第二轧辊架时使所述尾端上的张力增加。
10．一用于控制在一轧机中连续热轧产品的前端和尾端的横截面积的系统，所述系统包括：
一第一轧辊架；
一第二轧辊架，其中所述第一和第二轧辊架与一轧道线对齐，所述连续热轧产品在所述轧道线上移动，并且所述第一和第二轧辊架是分别驱动的；
用于检测所述前端和尾端在所述轧机中位置并且提供一表示位置的信号的装置；以及
一响应于所述位置信号而控制第一和第二轧辊架速度的控制器，以有选择地在所述第一和第二轧辊架之间所述轧制产品的前端和尾端上增加张力，以获得所需的前端和尾端横截面积，该面积小于所述前端和尾端之间产品横截面积。
11．如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述控制器包括：
响应于所述位置信号的装置，以检测所述前端接近所述第二轧辊架，以及提供表示前端触发的信号，以及确定所述尾端何时走出所述第一轧辊架；
响应于所述前端触发信号以减小所述第一轧辊架速度的装置；以及
响应于所述尾端走出所述第一轧辊架而使所述第二轧辊架速度增加的装置。
12．如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述控制器包括一微处理机。
13．如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述用于检测所述前端和尾端在所述轧机中位置以及提供一表示位置的信号的所述装置包括一热金属探测器，所述探测器位于所述第一和第二轧辊架上游已知距离处。
14．如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述控制器包括：
通过降低所述第一轧辊架速度而有选择地在所述第一和第二轧辊架之间所述轧制产品前端和尾端上增加张力的装置。
15．如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述控制器包括：
通过增加所述第二轧辊架速度而有选择地在所述第一和第二轧辊架之间所述轧制产品前端和尾端上增加张力的装置。
16．一用于控制在一轧机上连续热轧产品的前端和尾端横截面积的系统，所述系统包括：
一第一轧辊架；
一第二轧辊架，其中所述第一和第二轧辊架与连续热轧产品在其上移动的一轧道线对齐，所述第一和第二轧辊架位于所述精轧机轧辊架上游；
一位于所述第一和第二轧辊架上游的检测器以检测所述前端和尾端在所述轧道线上的经过以及提供表示状态的信号；以及
一响应于所述状态信号而控制所述第一和第二轧辊架相对速度的控制器，以有选择地在所述第一和第二轧辊架之间的轧制产品前端和尾端上增加张力，从而获得所需的前端和尾端横截面积。
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