管件张力减径时的壁厚控制制造技术

本发明专利技术涉及一种控制装置(2)和一种用于控制轧制管件用的张力减径轧机(1)的方法，所述张力减径轧机具有多个沿所述管件(R)的输送方向(F)依次相继地布置的轧制机架(10)和出料侧壁厚测量器(20)。所述控制装置(2)接收壁厚测量器(20)的测量数据，所述测量数据表征从最后一个轧制机架(10)离开的管件(R)的一个或多个出料侧壁厚(s

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】管件张力减径时的壁厚控制


[0001]本专利技术涉及一种控制装置，其用于控制轧制管件用的张力减径轧机，所述张力减径轧机具有多个沿所述管件的输送方向依次相继布置的轧制机架和布置于出料侧壁厚测量器。

技术介绍

[0002]在生产无缝管件时使用张力减径轧机，其具有沿管件的输送方向依次相继布置的轧制机架。随着管件直径从机架至机架的减小所述管件的沿轴向拉伸，与此同时，所述管件的材料重量沿轧制方向增加。相应地，沿轧制或输送方向从机架至机架的轧机转速也必然增加。所述直径减小也与所述管件壁厚的变化相关。在相邻机架之间的转速差较大的情况下，所述拉伸会强到使所述管件壁厚减小。反之，在转速差较小的情况下，所述管件壁厚增加。
[0003]尤其是由于进入所述张力减径轧机的轧件的壁厚波动，从所述张力减径轧机离开的经轧制的轧件也会具有壁厚波动。这种波动的原因例如是参差的轧制条件，像是例如轧制温度的变化、在运行中处于上游机组中的工具的不均匀磨损等。由于所述原因，张力减径轧机装备有调节系统，用于控制最终的壁厚或者改善公差。
[0004]已知的技术方案是通过有针对性的改变轧制机架的转速来影响要轧制的管件的拉伸。例如，将进入的管件的区段轧制为具有相对额定值过厚的壁，那么通过陡变的转速曲线、即通过相邻轧制机架之间的转速差升高，使得所述拉伸增强并且进而使所述壁厚以更高程度减小。在其他情况下，若一区段被轧制为具有相对额定值过薄的壁，那么可通过平缓的转速曲线使张力减径轧机中的瞬时拉伸减弱。以这种方式来补偿进入的管件的壁厚波动、进而使最终的管件壁厚均匀并且改善轧制质量。
[0005]已知的、为了补偿初始管件的壁厚波动对所述轧制机架的速度调节需要用于检测进入所述张力减径轧机的管件的壁厚的测量站。那么，德国文献DE2947233A1描述了一种用于调节张力减径轧机的总厚度等级的调节装置。在进料侧设有壁厚测量装置、例如同位素辐射测量器。类似的技术由美国文献US3496745A已知。二者均使用在进料侧的射电壁厚测量，借助于其建立调节回路或者对所述轧制机架的转速进行预控制。在实践中，除了在进料侧的壁厚测量还需要在出料侧的壁厚测量，以对所述壁厚调节进行结果控制。除此以外，出料侧的壁厚测量对于正确检测变厚的管件端部是必须的。
[0006]设置进料侧和出料侧壁厚测量器与高昂的置办成本和运行成本相关。此外还有运行问题和安全方面的问题，尤其是在使用射电测量器的情况下，所述射电测量器使用强放射性的辐射源。这导致在实践中，张力减径轧机经常放弃连续的壁厚测量并且因此无法实现局部的壁厚控制。。

技术实现思路

[0007]本专利技术的任务在于改进张力减径轧机中的壁厚控制。
[0008]该任务通过具有权利要求1的特征的控制装置、以及具有权利要求10的特征的方法来解决。有利的改进方案由从属权利要求、下文对本专利技术的介绍以及对优选实施例的描述得出。
[0009]按照本专利技术的控制装置用于控制轧制管件用的张力减径轧机。所述管件优选为由金属材料制成的无缝的圆柱形管件。所述张力减径轧机具有多个沿所述管件的输送方向依次相继布置的轧制机架。进入所述张力减径轧机的、要轧制的管件穿过所述轧制机架，由此凭借适当的转速曲线实现所述管件沿纵向的拉伸并且实现所述管件壁厚的变化。所述张力减径轧机还具有至少一个出料侧壁厚测量器，其用于测量从最后一个轧制机架离开的管件的壁厚，所述壁厚在此也称作“出料侧壁厚”。在此和在下文中，只要没有其他说明，术语“前”和“后”指的是所述管件的输送方向。因此，所述出料侧壁厚测量器用于测量经轧制的管件的壁厚。为此目的，所述出料侧壁厚测量器优选直接地或至少尽可能近地布置在所述最后一个轧制机架之后。所述测量优选以无接触的方式进行。所述测量基于射电原理。因此，所述出料侧壁厚测量器可具有辐射体、例如铯辐射体和探测器，它们设置为，由所述探测器测量从所述辐射体发射出的射线在穿过管件横截面(垂直于纵向)之后的衰弱。然后，所述管件的出料侧壁厚也可通过其他方式测量。在这种情况下尤其也包括间接测量方法，所述间接测量方法不直接测量壁厚，而是测量一个或多个其他物理参数，由所述物理参数能计算出所述壁厚。
[0010]按照本专利技术，所述控制装置从壁厚测量器接收测量数据，所述测量数据表征从最后一个轧制机架离开的管件的一个或多个出料侧壁厚。所述测量数据的传输优选以电子方式、例如以数字方式借助于电缆实现或以无线方式实现。所述测量数据能以合适的物理单元表示所述壁厚，或者作为备选方案包括下述信息，由所述信息可由所述控制装置得出所述壁厚。优选地，所述测量数据包括多个局部壁厚，即，沿一个并且是同一个管件的长度延伸方向的多个壁厚。一组多个壁厚关于所述管件的局部部位或局部轴向位置的函数的也称为“壁厚分布”。在此，所述壁厚分布能以不同方式表示和/或以内部方式体现，例如离散地、半连续地或连续地(例如借助于可持续微分的函数)。通过按照时间周期或以其他方式测量以确定速度从最后一个轧制机架离开的管件的多个出料侧壁厚关于时间的函数，可在壁厚测量器或在控制装置中生成该经轧制的管件的壁厚分布。
[0011]所述控制装置还由所接收的测量数据获得一个或多个进料侧壁厚。这可通过下述方式进行，即，将所测量的出料侧壁厚用作模型计算、例如物料流模拟的初始条件，或者以其他方式、优选以迭代方式进行逆运算。这样获得的理论进料侧壁厚不必与实际的进料侧壁厚精确一致。其应用(将在下文进一步描述)若能改进轧制质量、尤其若能使出料侧壁厚分布均匀就足够了。如上文关于所测量的出料侧壁厚所描述的那样，由理论导出的进料侧壁厚可由控制装置获得或计算出理论进料侧壁厚分布。
[0012]所述控制装置在考虑到所述理论进料侧壁厚的情况下控制一个或多个轧制机架。为此目的优选地，所述控制装置以无线方式或通过电缆向所述轧制机架给出电信号或命令。众轧制机架优选可单独操控或调节，然而其也可以按组操控。术语“操控”、“调节”等在此尤其包括对所述轧制机架的工作辊转速的控制，然而也可包括对更多的或其他轧制参数的控制，所述参数比如为轧制压力、工作辊的起动等。
[0013]所提出的基于由所测量的(多个)出料侧管件壁厚得到(多个)进料侧管件壁厚的
逆算法的技术方案，通过考虑到进料侧壁厚波动的方式，提供了所述张力减径轧机的投资和运行成本与轧制精确性提升之间的折中方案。本专利技术能够降低测量技术要求，而不必放弃基于进料侧壁厚的控制。以这种方式能应用所述张力减径轧机的常规局部壁厚控制，其中，替代经测量的进料侧壁厚地，可将经逆算的壁厚作为输入信号。应注意的是，在有用于进料侧壁厚测量的技术手段时，所述逆算也是有意义的。一方面，在这种情况下能够在所述进料侧壁厚测量发生意外故障时消除干扰状况，而不必中断或中止设备运行。另一方面，由所述经逆算法计算的与在进料侧测量的管件壁厚之间的比较可进行控制模型的调整和/或故障检测。在控制模型或控制装置的修正函数的情况下，即，由用于确定的进料侧壁厚分布的控制模型获得的转速曲线在反算中可用于由出料侧壁厚曲线又获得进料侧壁厚或进料侧壁厚分布。在实际的进料侧壁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种控制装置(2)，其用于控制轧制管件(R)用的张力减径轧机(1)，所述张力减径轧机具有多个沿所述管件(R)的输送方向(F)依次相继地布置的轧制机架(10)和至少一个出料侧壁厚测量器(20)，所述出料侧壁厚测量器测量从最后一个轧制机架(10)离开的管件(R)的出料侧壁厚(s
r
)，其中所述控制装置(2)：接收壁厚测量器(20)的测量数据，所述测量数据表征从所述最后一个轧制机架(10)离开的管件(R)的一个或多个出料侧壁厚(s
r
)；由所接收的测量数据获得、优选计算在进入第一个轧制机架(10)之前的状态下，所述管件(R)的一个或多个进料侧壁厚(s
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)、优选进料侧的壁厚分布；并且在考虑所获得的进料侧壁厚(s
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)的情况下，控制一个或多个所述轧制机架(10)。2.根据权利要求1所述的控制装置(2)，其特征在于，所述控制装置由所获得的进料侧壁厚(s
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)确定与一个或多个额定值的误差。3.根据权利要求1或2所述的控制装置(2)，其特征在于，对所述一个或多个轧制机架(10)的控制至少包括工作辊自身的转速调节。4.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置(2)，其特征在于，所述控制装置将所获得的进料侧壁厚(s
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)用于一个或多个后续的管件(R)的壁厚控制。5.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置(2)，其特征在于，所述控制装置由所获得的进料侧壁厚(s
l_t
)对后续的管件(R)的壁厚、优选对壁厚分布进行预测，其中所述预测优选包括对周期性反复的和/或统计的规律性的分析。6.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置(2)，其特征在于，所述控制装置还比较所获得的进料侧壁厚(s
l_t
)与所测量的出料侧壁厚(s
r
)。7.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置(2)，其特征在于，所述控制装置借助于所测量的进料侧壁厚平均值修正所获得的进料侧壁厚(s
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)，其中这样的壁厚平均值优选通过测量一个或多个进入的管件(R)的重量和/或长度和/或直径来获得。8.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置(2)，其特征在于，所述张力减径轧机(1)还具有进料侧壁厚测量器，所述进料侧壁厚测量器测量进入到所述第一个轧制机架(10)中的管件(R)的进料侧壁厚(d1)，其中所述控制装置(2)比较一个或多个所测量的进料侧壁厚(s
l
)与所获得的进料侧壁厚(...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：SMS集团有限公司，
类型：发明
国别省市：