基于轧辊磨损检测的在线轧制工艺调整系统及方法与流程

本发明涉及棒材生产过程中的粗轧、中轧、预精轧、精轧技术领域，尤其涉及一种基于轧辊磨损检测的在线轧制工艺调整系统及方法。

背景技术：

对于主要作为基建用途的棒材，其质量要求一般体现在两点，一是成品横截面几何尺寸形貌(如公差)，二是成品力学性能指标(如屈服强度，抗拉强度)。为达到这两点，在炼钢，连铸，均热工序确定了钢种成分、坯料初始几何形状、开轧温度后，作为棒材生产过程中改变轧件尺寸形貌和微观组织结构的轧制工序，其工艺起到极为重要作用，直接决定了成品尺寸和晶粒大小。以目前在棒材，及其它热轧长材领域(其它如线材，型材)，在生产中最核心的技术—控轧控冷工艺为例，棒材生产线上的粗轧，中轧，预精轧，精轧机组一方面通过施以合适辊缝值，达到给予轧件合适的宏观尺寸变化量和微观的道次压下率，另一方面通过合理的轧辊转速，达到给予轧件保持合适的宏观运行速度和微观的形变速率，最终确保送入减定径机组的轧件尺寸和温度满足要求。

传统的棒材生产工艺中，必须有加热炉(或感应加热炉)设备，以确保连铸钢坯有较高的开轧温度，达到1150℃左右，近来随着节能减排技术的要求，以及钢坯轧制过程冶金学的研究，有一些厂家和企业生产线可达到不使用加热设备省去均热工序，而直接对高温连铸坯进行粗轧，此时一般要求开轧温度在950℃以上，但总之都会使轧件在相区处于高温奥氏体相区，以完成变形。棒材生产中所历经的粗轧机组、中轧机组、以及预精轧机组，会从以压下率，轧制速度为表征的宏观轧制工艺角度，影响轧件微观塑性变形时的应变，应变速率和形变温度，进而使基于位错开动，交互，运动的微观组织结构发生演变，达到细化高温奥氏体组织的目的。各轧机段设备在轧制过程中，轧辊不仅与高温轧件存有大应力条件下的反复作用，还被冷却系统不断供给喷淋水降温，二者的长时间热力耦合作用在长期积累后，会逐渐导致轧辊表面被磨损，而使得轧辊表面坑洼不平，甚至轧辊直径发生显著变化，影响轧制工艺，如图1所示，最终导致预定轧制工艺无法得到正确实施，影响产品几何尺寸，及质量性能。轧线方案布置中的轧制机组安排上，粗轧，中轧，预精轧，精轧的数量依次一般为4+6+4+4。

对于通过前述轧机机组得到的轧件，随后会被最后的减定径机组进行成品几道次轧制工艺，通过尺寸控制和水冷降温对轧件温度实现控制，逐次保证轧件温度整体由奥氏体相区，以借助基于形核和长大的相变过程，回到低温的铁素体加奥氏体的两相区温度，最终变到铁素体和珠光体组成的相区。实际生产中，由于轧制产品在品种和规格上不同，使轧制工艺段存有显著差别，但通用性的轧线布置上，会在结束中轧或预精轧机组后布有冷却水箱+空冷恢复段，数量一般在1～3组，此外成品出减定径机组时，布置2～4组水冷+空冷段，控制相变。

目前，棒材轧线上轧辊的更换一般按经验，取过钢量计算，或者是以当前轧辊状态下生产出的产品不达标时，才停止生产进行轧辊尺寸检查，重新车定，配以轧线检修，并基于新的轧辊尺寸再计算新的轧制规程表，然而轧辊从开始状态到失效状态过程中，由于磨损造成的辊径变化，已使得轧件尺寸、温度、微观组织结构有所变化，这降低了成品几何尺寸和质量性能稳定性。

为从更精确控制轧制工艺角度，提高棒材成品形貌和力学性能的稳定性，应该将轧辊使用过程中所发生的辊耗磨损，带来的轧制压下量，轧辊转速等工艺变化引入到实际生产中，以使得在轧件的实际变形条件可一直保持在小幅度波动，达到棒材控制轧制和控制冷却时的要求。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种能根据检测到的轧辊磨损调整轧辊工作参数的基于轧辊磨损检测的在线轧制工艺调整方法及系统。

为达到上述目的，本发明基于轧辊磨损检测的在线轧制工艺调整系统，包括检测模块，信息处理模块，第一显示屏，轧制工艺优化模块以及参数调整模块；

所述检测模块用于检测轧辊直径，并将检测到的轧辊直径信息输出给信息处理模块；

所述信息处理模块用于接受检测模块检测到的轧辊直径信息，将轧辊直径信息与预设的若干轧辊直径区间进行比对，依据比对结果输出轧辊的工作参数给轧制工艺优化模块或将比较结果通过第一显示屏显示出来；

所述轧制工艺优化模块用于接收轧辊的工作参数，对轧辊的工作参数进行优化处理得到轧辊最终工作参数，将轧辊最终工作参数输出给参数调整模块；

所述参数调整模块用于接收轧辊最终工作参数，对轧辊的转速和辊缝进行调整。

进一步地，所述信息处理模块包括一比对模块，所述比对模块用于将轧辊直径与预设的辊径区间的轧制工艺表进行比对，若轧辊直径在预设的区间范围内，则输出对应轧辊工作参数给轧制工艺优化模块；若轧辊直径不在预设的区间范围内，则将比较结果通过第一显示屏显示出来。

进一步地，所述轧制工艺优化模块包括比较子模块和优化子模块，

所述比较子模块用于将接收信息处理模块输出的轧辊工作参数和当前轧辊参数的差值与预设的误差区间进行比较，若差值在误差区间内，则对轧辊的工作参数不作调整，同时将误差导致的轧件尺寸和轧件形变信息作为下一道次的输入信息输出给信息处理模块；若差值不在误差区间内，则输出比较结果给优化子模块；

所述优化子模块用于接收比较子模块的比较结果，依据比较结果重新计算得到轧辊最终工作参数，将轧辊最终工作参数输出给参数调整模块。

进一步地，所述系统还包括第二显示屏，所述第二显示屏与所述优化子模块通讯连接、用于显示优化子模块输出的轧辊最终工作参数。

为达到上述目的，本发明基于轧制过程轧辊磨损检测的在线轧制工艺方法，轧辊上安装有用于检测轧辊直径的检测模块，所述检测模块与一信息处理模块通信连接，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

步骤一、利用所述检测模块检测轧机组中轧辊的直径，并将检测到的轧辊直径信息输出给信息处理模块；

步骤二、；利用所述信息处理模块接收所述轧辊直径信息，并与预设的轧辊直径区间进行比对，依据比对结果输出轧辊的工作参数给轧制工艺优化模块或将比较结果输出给第一显示模块提示换辊；

步骤三、利用所述轧制工艺优化模块接收所述轧辊的工作参数，对轧辊的工作参数进行优化处理得到轧辊最终工作参数，并将轧辊最终的工作参数输出给参数调整模块；

步骤四、利用所述参数调整模块接收所述轧辊最终工作参数，对轧辊的转速和辊缝进行调整。

进一步地，所述步骤二具体包括，利用所述信息处理中的比对模块将轧辊直径与预设的轧辊直径区间进行比对，若轧辊直径在预设的区间范围内，则输出对应轧辊工作参数给轧制工艺优化模块；若轧辊直径不在预设的区间范围内，则将比较结果通过第一显示屏显示出来。

进一步地，所述步骤三对轧辊的工作参数进行优化处理的具体方法为，

利用所述轧制工艺优化模块中的比较子模块将接收到轧辊工作参数和当前轧辊参数的差值与预设的误差区间进行比较，若差值在误差区间内，则对轧辊的工作参数不作调整，同时将误差导致的轧件尺寸和轧件形变信息作为下一道次的输入信息输出给信息处理模块；若差值不在误差区间内，则输出比较结果给优化子模块；

利用所述优化子模块用于接收比较子模块的比较结果，依据比较结果重新计算得到轧辊最终工作参数，将轧辊最终工作参数输出给参数调整模块。

进一步地，还包括利用所述优化子模块在计算得到的轧辊最终工作参数后，将轧辊最终工作参数输出给第二显示屏，利用第二显示屏对轧辊最终工作参数进行显示显示。

本发明通过对轧辊直径的检测能够及时了解轧辊直径信息，当轧辊失效时能够对轧辊进行及时的更换，降低了棒材生产的不合格率，节约了资源，通过对轧辊工作参数的及时调整，可实现为棒线型材轧制过程得到的中间轧件产品提供基于轧制过程辊耗磨损导致的轧制工艺变化，使得辊缝和轧辊转速得到调整，进而使得供给下一工序的产品在几何尺寸及温度得到保证，成品质量稳定性得以显著提升。

附图说明

图1为本发明轧辊磨损直径变化后对轧制工艺(转速和辊缝)的影响示意图。

图2是本发明的系统框图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。

实施例一

如图2所示，本发明基于轧辊磨损检测的在线轧制工艺调整系统，包括检测模块，信息处理模块，第一显示屏，轧制工艺优化模块以及参数调整模块；

所述检测模块用于检测轧辊直径，并将检测到的轧辊直径信息输出给信息处理模块；

所述信息处理模块用于接受检测模块检测到的轧辊直径信息，将轧辊直径信息与预设的若干轧辊直径区间进行比对，依据比对结果输出轧辊的工作参数给轧制工艺优化模块或将比较结果通过第一显示屏显示出来；

所述轧制工艺优化模块用于接收轧辊的工作参数，对轧辊的工作参数进行优化处理得到轧辊最终工作参数，将轧辊最终工作参数输出给参数调整模块；

所述参数调整模块用于接收轧辊最终工作参数，对轧辊的转速和辊缝进行调整。

实施例二

作为实施例一的进一步改进，所述信息处理模块包括一比对模块，所述比对模块用于将轧辊直径与预设的辊径区间的轧制工艺表进行比对，若轧辊直径在预设的区间范围内，则输出对应轧辊工作参数给轧制工艺优化模块；若轧辊直径不在预设的区间范围内，则将比较结果通过第一显示屏显示出来。

实施例三

作为实施例一的进一步改进，所述轧制工艺优化模块包括比较子模块和优化子模块；

所述比较子模块用于将接收信息处理模块输出的轧辊工作参数和当前轧辊参数的差值与预设的误差区间进行比较，若差值在误差区间内，则对轧辊的工作参数不作调整，同时将误差导致的轧件尺寸和轧件形变信息作为下一道次的输入信息输出给信息处理模块；若差值不在误差区间内，则输出比较结果给优化子模块；

所述优化子模块用于接收比较子模块的比较结果，依据比较结果重新计算得到轧辊最终工作参数，将轧辊最终工作参数输出给参数调整模块。

实施例四

作为实施例一的进一步改进，所述系统还包括第二显示屏，所述第二显示屏与所述优化子模块通讯连接、用于显示优化子模块输出的轧辊最终工作参数并显示出来。

实施例五

本发明一种基于轧辊磨损检测的在线轧制工艺调整方法，轧辊上安装有用于检测轧辊直径的检测模块，所述检测模块与一信息处理模块通信连接，所述方法包括下述步骤：

步骤一、利用所述检测模块检测轧机组中轧辊的直径，并将检测到的轧辊直径信息输出给信息处理模块；

步骤二、；利用所述信息处理模块接收所述轧辊直径信息，并与预设的轧辊直径区间进行比对，依据比对结果输出轧辊的工作参数给轧制工艺优化模块或将比较结果输出给第一显示模块提示换辊；

步骤三、利用所述轧制工艺优化模块接收所述轧辊的工作参数，对轧辊的工作参数进行优化处理得到轧辊最终工作参数，并将轧辊最终的工作参数输出给参数调整模块；

步骤四、利用所述参数调整模块接收所述轧辊最终工作参数，对轧辊的转速和辊缝进行调整。

实施例六

作为实施五的进一步改进，所述步骤二具体包括，

利用所述信息处理中的比对模块将轧辊直径与预设的轧辊直径区间进行比对，若轧辊直径在预设的区间范围内，则输出对应轧辊工作参数给轧制工艺优化模块；若轧辊直径不在预设的区间范围内，则将比较结果通过第一显示屏显示出来。

实施例七

作为实施例五的进一步方案，所述步骤三对轧辊的工作参数进行优化处理的具体方法为，

利用所述轧制工艺优化模块中的比较子模块将接收到轧辊工作参数和当前轧辊参数的差值与预设的误差区间进行比较，若差值在误差区间内，则对轧辊的工作参数不作调整，同时将误差导致的轧件尺寸和轧件形变信息作为下一道次的输入信息输出给信息处理模块；若差值不在误差区间内，则输出比较结果给优化子模块；

利用所述优化子模块用于接收比较子模块的比较结果，依据比较结果重新计算得到轧辊最终工作参数，将轧辊最终工作参数输出给参数调整模块。

实施例八

作为实施例五的进一步方案，还包括利用所述优化子模块在计算得到的轧辊最终工作参数后，将轧辊最终工作参数输出给第二显示屏，利用第二显示屏对轧辊最终工作参数进行显示显示。

本发明轧辊工作直径磨损变化如图1所示，棒材粗轧，中轧，预精轧，精轧机组设备经长期运行后，基于初始轧辊直径D1设计的轧制工艺参数，轧辊转速n1和辊缝G1，由于辊耗磨损，而使轧辊直径变成D2后，此时，轧辊转速仍为n1，因为辊缝变大，增加到G2，轧件压下量和形变速率都不够，这不仅导致不足的道次压下量将逐渐累积给后续轧制机组完成，考虑到随后轧件进行低温变形，引起整体轧线功耗增大，同时材料组织演变具有遗传性，这为基于控轧控冷的成品质量性能保证加大了难度。本发明提出了基于轧制过程辊耗磨损检测的在线轧制工艺调整系统，增加了在线辊径检测设备，为基于辊径的在线轧制工艺参数调节奠定基础，增设了预设的基于辊径的轧制工艺表，其包含所有有效轧辊直径对应的工艺参数(包括轧辊转速，辊缝值)，省去了再计算时间，随后在轧制工艺优化模块中，根据得到的轧辊直径信息，结合预设表中的对应范围参数值，先判定当前轧辊直径是否还在有效范围内，再进一步判定新轧辊直径条件下的理论轧制工艺参数与当前轧机参数间的相差程度，如果超出预定范围，则将新的轧辊工作参数传递至第二显示装置，并同时经新增的轧辊工作参数调整系统实现工艺量的变化，如果相差程度在可接受范围内，则就对本道轧机轧制工序不(或者仅是小幅度)调整，而将由其导致的轧件尺寸放大量和形变温度不足，作为输入信息传递给下一道轧机的信息处理模块。

本发明通过对轧辊直径的检测能够及时了解轧辊直径信息，当轧辊失效时能够对轧辊进行及时的更换，降低了棒材生产的不合格率，节约了资源，通过对轧辊工作参数的及时调整，可实现为棒线型材轧制过程得到的中间轧件产品提供基于轧制过程辊耗磨损导致的轧制工艺变化，使得辊缝和轧辊转速得到调整，进而使得供给下一工序的产品在几何尺寸及温度得到保证，成品质量稳定性得以显著提升。

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。