[发明专利]一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢铁生产领域中的轧钢自动控制方法，尤其涉及一种通过对轧机轧辊冷却水喷嘴进行梯度布置来控制轧辊辊型热凸度变化量的方法，实现轧制过程的板型跑偏控制。

背景技术

目前在各家钢铁生产企业中，粗轧机架机组通常由四个轧机组成（以下简称R1轧机、R2轧机、R3轧机和R4轧机），其中R2轧机是最核心的机架。通常情况下R2轧机采用1~5道次轧制，个别情况也采用1~3道次轧制。由于1~5道次或1~3道次都是采用了可逆道次轧制，轧制过程中的板形变化大。

随着钢铁生产技术的日益进步，且为了进一步降低轧辊辊耗，并同时提升产品表面质量，粗轧机架机组的R2轧机试用了高速钢轧辊，由于该轧辊与原来使用的半高速钢轧辊，在轧辊材质、表面硬度、特别是辊型热凸度方面有着很大差异，加上现有的工艺技术水平尚未完全掌握高速钢轧辊的使用特性，如图1所示，导致在上机后经常会发生带钢跑偏、带钢头尾呈C型或S形等板形不良现象，行业内俗称“镰刀弯”，而中间坯一旦产生上述问题后的危害是很大的，比如，产生问题的中间坯，在进入后续的R3轧机时，就会产生撞击R3轧机的轧机导板，造成头部翘头或扣头不能正常咬入轧机，严重的会造成R3轧机和R4轧机之间跑偏，造成废钢事故，据不完全统计，因为R2轧机采用高速钢轧辊，发生的多次因板型跑偏造成的废钢事故中，最为严重的一次将R3轧机的轧机导板全部撞坏，停机时间达到5小时，致使R3轧机不能正常投入使用而空设近一个月。为此R2轧机的高速钢轧辊也基本处于停用状态。

而在现有技术中所使用的普通半高速钢轧辊中，由于使用时间长，现场操作工人对它的工艺特性掌握比较全面，因此，使用也相对比较稳定，在板型控制过程中，为了防止中间坯产生镰刀弯，通常有两种控制方法：第一，控制中间坯两侧的温度差，防止由于温差造成的不对称延伸。控制温差的主要手段是提高板坯加热的均匀性，防止板坯在加热炉炉门口停留过长时间等；第二，针对水平轧机两侧辊缝偏差造成的镰刀弯，现有的操作是对水平轧机进行调平控制，即根据轧制后中间坯的镰刀弯的情况相应地调整水平轧机两侧的辊缝。这种辊缝的调整可以根据操作者的经验也可以由控制系统根据相应的控制方法自动控制。但是采用高速钢轧辊后，轧制的不稳定性就马上暴露出来，如图2所示，对已轧制15000吨带钢后下机的高速钢轧辊抽辊进行辊型测量所得到曲线示意图，从该图中可以发现，高速钢轧辊虽然在表面硬度、辊型曲线方面能参考了老轧辊的一些工艺参数，但是高速钢轧辊在轧制过程中受热发生热凸度变化是比较大的，一般新辊及冷辊的负凸度在(-0.4mm~-0.5mm)左右，轧制15000吨带钢后的负凸度减少到（-0.1mm~-0.2mm）左右，说明轧辊受热变形热凸度在15小时内变化量可达到0.3mm左右，高速钢轧辊的轧制的不稳定性直接困扰着轧线正常生产，通过一段时间的跟踪摸索，比较相同的观点就是新高速钢轧辊，在辊型热凸度变化上面与旧轧辊存在较大差异，当轧辊中部热凸度过大就会造成带钢轧制时产生跑偏废钢问题，这也是现有技术下的工艺没有掌握该特性的主要原因。

而对国外同行业所采用的方法，其归纳如下：

1.通过镰刀弯测量装置测量出轧机本道次轧制后镰刀弯产生的区域和位置，然后调整水平轧机两侧的辊缝来控制下个道次的镰刀弯；

2.通过镰刀弯检测器进行镰刀弯的检测，之后通过镰刀弯控制器对检测到的结果进行对比分析后计算出需要的控制量后，通过调整水平轧机的辊缝进行控制；

3.通过检测出镰刀弯的实际大小，采用两侧不对称的弯辊力来控制镰刀弯。专利JP62033009A所述，通过镰刀弯和辊缝检测装置检测出镰刀弯和对应的辊缝，根据镰刀弯和辊缝的对应关系，调整辊缝控制镰刀弯。

但是上述方法均是对镰刀弯进行检测控制而并没有解决如何消除这种现象。

虽然存在着上述问题，但是不能因噎废食，因为如果能采用高速钢轧辊的话对整个粗轧机组的降低辊耗有很大贡献，且按照这种更替速度的话以后各家钢铁生产企业的R2轧机所采购的轧辊均为高速钢轧辊，原来使用的板型比较稳定的半高速钢轧辊被高速钢轧辊取代只是一个时间问题，因此，必须能熟练掌握使用高速钢轧辊，且高速钢轧辊板型跑偏成为目前所急需解决的难题，故现在迫切需要找到一种能控制高速钢轧辊的辊型热凸度变化规律来控制板型跑偏的有效方法。

发明内容