專利名稱：用于軋輥的與相對運動相關的磨損度的測定方法
技術領域：
本發明涉及一種測定方法，用于測定用于軋制軋件的第一軋機機座的軋輥的磨損度，-其中，在第一軋機機座中軋制軋件期間，獲取描述軋制過程的過程變量，-其中，根據這些過程變量結合描述第一軋機機座的軋機機座變量和描述軋件的軋件變量實時地測定第一軋機機座的軋輥的磨損度，-其中，測定的磨損度包括各一個與相對運動相關的磨損度分量，用于軋件的軋件部段。本發明還涉及一種電腦程序產品，包含機器代碼，該機器代碼能夠由計算機直 接處理，并且通過計算機處理該機器代碼，使得該計算機實施這種測定方法。本發明還涉及一種計算機，它這樣設計，即該計算機實施這種測定方法。本發明還涉及一種軋機，該軋機包括至少一個用于軋制軋件的軋機機座，并且該軋機裝備有這種計算機。
背景技術：
在軋制金屬時，在軋輥上出現磨損。磨損出現的程度與各種參數相關。例如，磨損
的程度取決于軋輥的類型(工作輥、支撐輥.....)、軋制的類型(冷軋或熱軋)、軋輥在軋機
中的布局(軋機的第一、第二、第三軋機機座等等)或者說，在使用可逆式軋機的情況下，取決于道次編號、軋件的材料(鋼、鋁、銅、· · ·)、軋輥的材料(鑄鐵、鋼鑄件、高速鋼.....)等
坐寸ο磨損對軋制而成的軋件的質量有影響。特別是必須通過相應的定位糾正(在平面軋件中同樣也在外形和平整度方面)考慮到磨損度，并且盡可能地進行補償。此外，必須時不時地更換軋輥，并且進行重磨。只有當涉及的軋輥是由軋機機座拆卸而成的并且能夠被全面測量時，才能夠直接地測量軋輥磨損度。相對地，在正在進行的軋制過程中，不可能直接測量軋輥磨損度。然而已知的是，要檢測軋制過程的過程變量，并且借助磨損模型實時地將軋輥磨損度計算在內。借助磨損模型，根據軋件的軋制段、在這段期間軋制力的變化過程等等測定相應的軋輥的磨損度。磨損模型為其它的控制系統提供測定的磨損度，例如用于相應地糾正定位。還已知的是，要脫機進行類似的計算。在這種情況下，所使用的過程變量例如可以是在模型輔助下測定的所期待的變量。近期還廣泛建立起以下認識，即，磨損度可以具有不同的磨損度分量，特別是熱磨損度分量和與相對運動相關的磨損度分量。熱磨損度分量基本上是因軋輥與發熱的軋件接觸期間間歇性升溫并且軋輥在接觸時間之間降溫引起的。與相對運動有關的磨損度分量是因軋件和軋輥之間的相對運動(超前和滯后)產生的。它特別是會引起軋制的磨損(磨損性磨損度分量)。為了給熱磨損度分量建模，已知各種方法。純粹示例性地引用專業文獻“通過改良棍冷卻操作增加工作棍的使用壽命”(“Increasing work-roll life by improvedroll-cooling practice”),作者P. G. Stevens等,美國鋼鐵協會周刊，1971年I月份,第一頁至十一頁。在發明人的一個較早的、在本發明的申請日尚未超過公開的歐洲專利申請10174 341.7 (申請日2010年8月27日，標題“測定用于軋制軋件的軋輥的磨損度的方法”)中描述了一種特別好的用于測定熱磨損度分量的操作方法。本發明涉及對與相對運動相關的磨損度分量進行測定。因此，下面僅僅在邊緣范圍探討對熱磨損度分量的測定和考慮。在測定定位糾正情況時，在現有技術中可能必須也考慮到軋棍的熱凸度(thermalcrown) 0測定和考慮熱凸度也不是本發明的主題。通常根據以下關系式測定相應的與相對運動相關的磨損度分量dA=c · Φ · a · I(I) 其中，dA表示預期的相應的與相對運動相關的磨損度分量，c表示恒定的磨損系數，Φ表示軋輥間隙中的壓力分布，α表示(對于軋件和軋輥的接觸區域的長度基本上獨特的)接觸角，并且I表示相應的軋件部段的長度。合適地設置磨損系數C。它可以與上述參數相關。然而在實踐中，這種操作方法不能充分地反映出實際關系
發明內容
本發明的目的在于提供這樣的可能性，即能夠以可靠的方式利用模型輔助地測定軋輥的與相對運動相關的磨損。該目的通過具有權利要求I所述特征的測定方法得以實現。根據本發明的測定方法的有利的設計方案是從屬權利要求2至13的主題。根據本發明設計的是，通過以下方式設計開頭所述類型的測定方法，-根據過程變量結合描述第一軋機機座的軋機機座變量和描述軋件的軋件變量測定各一個滑動區，用于軋件部段，在這個滑動區內，軋件在與軋輥相對運動的情況下在軋輥表面上滑動，并且-在考慮相應的滑動區的長度的情況下測定相應的與相對運動相關的磨損度分量。因此，本發明以已知條件的應用為基礎，S卩，在軋制時存在一個區域(粘附區)，其中，軋件在不與軋輥相對運動的情況下貼靠在軋輥上(粘附)，而與此同時，對于與相對運動相關的磨損是因為所謂的磨削長度，也就是因為軋輥的由于軋件超快及滯后在軋輥和軋件之間出現相對運動的那段長度。有可能的是，建立一個模型，借助它直接測定滑動區。可替換的是，測定粘附區的(全部)接觸長度和(絕對或相對的)長度，并且然后借助接觸長度和粘附區測定滑動區。特別是在現有技術中已經已知了此外還能夠測定粘附區的模型。純粹示例性地引用專業文獻“滑動和滾動摩擦在四輥站熱軋期間對能量與力參數的影口向，，(“Effect of Sliding and Rolling Friction on the Energy-Force Parametersduring Hot Rolling in Four-High Stands”),作者 E. A. Garber 等,在俄羅斯冶金術中公開(Metally)，2007年，第6號，第484至491頁。這種金屬也經常在軋制圖表計算的范疇中使用。
在現有技術中，只有為了測定軋制力、軋制力矩和超前量(Voreilung)才使用已知的模型。在利用軋件的流動特征、軋輥和軋件之間的摩擦系數、所希望的道次壓下量、軋件的幾何外形和諸如此類更多的情況下，這些模型能測定所述的變量。然而根據本發明，也能夠為了測定粘附區并且因此間接地測定滑動區而考慮它們，其中，借助滑動區能夠實現測定與相對運動相關的磨損。在一種優選的設計方案中設計的是，根據以下關系式測定相應的與相對運動相關的磨損度分量，dA=c · I · L · Z其中，dA表示相應的與相對運動相關的磨損度分量、c表示與過 程變量無關的調節因數、I表示相應的軋件部段的長度，L表示滑動區的長度，并且Z表示與過程變量相關的其它作用變量。通過這種操作方法可以使用相對較簡單的、已經提供過很好結果的磨損模型。在最簡單的情況下有可能的是，其它的作用變量取決于軋制間隙中的平均壓力(也就是說軋制力和接觸面積的商)。這種方法經常獲得可接受的甚至良好的結果。然而，當其它的作用變量取決于軋制間隙中的(精確)壓力分布時，才能獲得更好的結果。例如可以借助平均流動應力或者借助最大的流動曲線(作為變形度的函數)測定壓力分布。測定軋制間隙中的壓力分布并且構造粘附區(依據測定方法)的計算量很大。因此，優選地設計的是，-在第一次獲取過程變量時根據過程變量結合軋機機座變量和軋件變量測定軋制間隙中的壓力分布，-存儲測定的壓力分布，-在后來獲取過程變量時根據過程變量檢查這些過程變量是否發生了變化，并且-依據過程變量是否發生變化，決定是根據新的過程變量結合軋機機座變量和軋件變量重新測定軋制間隙中的壓力分布，或者還是應用軋制間隙中所存儲的壓力分布。通過這種操作方法能夠以相對較低的計算能力實現根據本發明的測定方法的實時能力。作為軋制間隙中壓力分布情況的代替，另一個作用變量可以與軋輥的表面硬度相關。例如可以(相當于較早的歐洲專利申請10174341. 7中闡述的方法)依據軋件的表面硬度和流動應力測定與相對運動相關的磨損度分量。可替換地，能夠也許在額外顧及軋件的流動應力的情況下不僅依據軋制間隙中的壓力分布還依據軋輥的表面硬度測定與相對運動相關的磨損度分量。其它操作方法也是可能的。如果其它的作用變量(也)取決于軋輥的表面硬度，那么優選地根據過程變量結合軋機機座變量和軋件變量實時地測定上限溫度，軋輥的表面在與軋件接觸期間會升溫至這個溫度。在這種情況下，優選地依據測定的上限溫度測定軋輥的表面硬度。優選地，在測定滑動區時要考慮到軋制間隙潤滑度。有可能的是，在為第一軋機機座測定調節變量的范疇中應用測定的磨損度。可替換或者附加有可能的是，將磨損度考慮用于測定軋輥更換時間點。只要測定了軋輥更換時間點，那么對預期的磨損度分量的測定就能夠或許與針對未來的磨損預測聯系起來。這種磨損預測在申請人的較早的、并未提前于本發明的申請日公開的歐洲專利申請10174297. I(申請日2010年8月27日，標題“能夠進行軋輥磨損度預測的用于軋制平面軋件的軋機的運行方法”)中有詳細描述。針對軋機過程的模型通常會出錯。因此，經常借助獲得的(測得的)過程變量調適它們。如果在根據本發明的測定方法的范疇中也要進行調適，那么可以使用各種各樣的優選的操作方法。一方面可以-過程變量包括在軋制軋件時出現的軋制力，-檢測軋制力，-在應用軋件的流動曲線的情況下測定預期的軋制力，
-直接地或者間接地依據流動曲線測定相應的與相對運動相關的磨損度分量，并且-依據檢測的軋制力和預期的軋制力跟蹤流動曲線。另一方面可以-過程變量包括在軋制軋件時出現的軋制力和在軋制軋件時出現的超前量，-檢測軋制力和超前量，-在應用軋件的流動曲線和軋件的相對于軋輥的摩擦系數的情況下測定預期的軋制力和預期的超前量，-直接地或者間接地依據流動曲線和摩擦系數測定相應的與相對運動相關的磨損度分量，并且-依據檢測的軋制力、預期的軋制力、檢測的超前量和預期的超前量跟蹤流動曲線和摩擦系數。優選地，在上面最后提到的情況下，不僅僅根據軋制力跟蹤流動曲線。此外，優選地，不僅僅根據超前量跟蹤摩擦系數。優選地更佳地不僅根據軋制力還根據超前量實現對流動曲線的跟蹤。優選地對于摩擦系數也同樣如此。為了跟蹤流動曲線和摩擦系數，特別是可以應用一種非線性的優化程序。已知許多這樣的合適的優化程序。純粹示例性地引用專業文獻“用于冷連軋機的調適性軋制模型” (Adaptive Rolling Model for a Cold StripTandem Mill),作者 Matthias Kurz 等，2001 年 AISE。為了檢測超前量，需要一種借助它能夠準確地檢測軋件的輸出一側的速度的裝置。例如可以在軋機機座后方安置環狀升降機(Schlingenheber)，其滾輪定位在軋件上。在非常好地接近時，環狀升降機的圓周速度相當于軋件的輸出一側的速度。在使用厚鋼板可逆式軋機的情況下，還可以用測量技術檢測軋件在軋制之前(之后)的長度，并且根據檢測的長度結合軋輥孔槽的持續時間和在此期間由軋輥經歷過的圓周路徑測定超前量(滯后量)。在使用相應的測量裝置的前提下，能夠在各個軋機機座中獲取軋制力。然而有可能的是，只有在某些軋機機座中才實施對超前量的獲取。在這種情況下例如可以在除了軋制力還獲取超前量的軋機機座中(根據權利要求11所述的第一軋機機座)不僅對流動曲線還對摩擦系數實現跟蹤。在其它的軋機機座中，其中僅獲取了軋制力，卻未獲取超前量，(根據權利要求11所述的第二軋機機座)可以根據軋制力僅跟蹤流動曲線。然而有可能的是，根據為第一軋機機座跟蹤的摩擦系數確定出軋件的相對于第二軋機機座的軋輥的、在測定第二軋機機座的軋輥的磨損度的范疇中所應用的摩擦系數。特別是可以接收第一軋機機座的摩擦系數，或者利用一個因數按比例測算得出。在許多情況下，軋件首先穿行過第二軋機機座，并且然后才穿行過第一軋機機座。例如第二軋機機座可以是初軋機的初軋機架，并且第一軋機機座可以是精軋機的精軋機架。此外還有可能的是，在從軋機機座中拆卸出軋輥之后，測量該軋輥，并且于是測定該軋輥的實際磨損度。在這種情況下，可以脫機根據通過磨損模型測定的預期磨損度和測得的實際磨損度調適磨損模型。根據本發明的目的還通過一種開頭所述類型的電腦程序產品得以實現。在這種情況下這樣設計所述電腦程序產品，即，通過計算機處理機器代碼，使得該計算機實施具有根據本發明的測定方法的所有步驟的測定方法。
該目的還通過一種計算機得以實現，該計算機這樣設計，即該計算機實施這種測
定方法。該目的還通過一種開頭所述類型的軋機得以實現，該軋機裝配有這種計算機。


下面，結合根據附圖更詳盡闡述的實施例的說明書更清楚并且更易理解地闡述本發明的上述的特性、特征和優點，以及實現這些特性、特征和優點的方式和方法。其中示出圖I示意性地示出軋機，圖2示出流程圖，圖3示意性地示出軋制間隙，圖4至7示出流程圖，圖8示意性地示出軋機，以及圖9和10示出流程圖。
具體實施例方式根據圖1，一臺軋機具有多個軋機機座I。可替換地，該軋機可以僅具有唯一一個軋機機座1，例如在使用可逆式軋機的情況下。在軋機機座I中，對軋件2進行軋制。該軋件2由金屬制成，例如由銅、鋁、黃銅或鋼制成。在軋機機座I中，可替換地可以進行冷軋或者熱軋，其中，在本發明的范疇中一般是進行熱軋。根據圖1，軋機機座I除了工作輥3之外還具有支撐輥4。因此，軋件2是一種平面軋件，也就是說帶鋼或者厚鋼板。可替換地，特別是為了軋制外形獨特的、桿狀的或者管狀的軋件2，可以省去支撐輥4，即僅存在工作輥3。該軋機裝備有計算機5。根據圖I的展示，該計算機5能夠控制軋機，即設計成控制計算機。然而這并不是強制性必須的。利用電腦程序6對計算機5進行編程。能夠例如通過數據載體7向計算機5輸送電腦程序6，電腦程序6以機器可讀的方式存儲在數據載體上。純粹示例性地在圖I中將數據載體7示為USB記憶棒。然而不能局限性地理解該示圖。
電腦程序6包括能夠由計算機5直接處理的機器代碼8。通過計算機5處理機器代碼8使得計算機5實施一種測定方法，下面結合圖2更詳盡地闡述該方法。于是，用電腦程序6進行編程使得相應地構造出計算機5。根據圖2 (補充性地參見圖1)，計算機5在步驟SI中為特定的軋輥3，4 (例如圖I中中間軋機機座I的上面的工作輥3)將磨損度d設置為初始值do。例如可以由操作者9或者通過其它方式為計算機5提供初始值d0。一種提供初始值d0的其它的可能性例如在于，自動地從精磨所涉及的軋輥3，4的磨床車間向計算機5傳輸初始值d0。在步驟S2中，控制計算機5已知軋件變量Wl，該變量描述的是要進行軋制的軋件2。軋件變量Wl例如包括軋件2的化學成分、溫度和幾何數據。特別是幾何數據和通常還有溫度是與狀態有關的，在該狀態下，軋件2進入被觀察的軋機機座I中。在平面軋件2的情況下，幾何數據特別是可以包括軋件的寬度和厚度。可以以類似于初始值d0的方式讓計算機5得知軋件變量Wl。
在步驟S3中，計算機5已知軋機機座變量W2，該變量描述軋機機座I及其軋輥3，4。軋機機座變量W2例如包括被觀察的軋輥3的安裝位置，即例如在多機架的軋輥機的第一、第二、第三等等的軋機機座I中。此外，軋機機座變量W2包括軋輥3的材料(例如高速鋼HSS)、軋輥3的類型(工作輥、支撐輥、中間輥等等)以及被觀察的軋輥3的靜態的幾何數據(寬度和直徑)。可以以類似于軋件數據Wl的方式讓計算機5得知軋機機座數據W2。在步驟S4中，計算機5在被觀察的軋機機座I中軋制軋件2期間獲取過程變量P。過程變量P描述的是在被觀察的軋機機座I中的軋制過程。例如能夠完全地或者部分地借助相應的測量傳感器檢測這些過程變量，并且輸送給計算機5。特別是可以借助相應的測力計直接檢測軋制力FW。以類似的方式，可以借助相應的傳感器檢測被觀察的軋輥3的轉數nW，從而結合被觀察的軋輥3的(已知的)直徑立刻得出它的圓周速度。可替換地，可以完全地或者部分地通過計算測定過程變量P。例如經常只能通過計算測定超前量。然而，如果用測量技術獲取了從軋機機座I中輸出的軋件2的速度，那么也能夠通過該速度與被觀察的軋輥3的圓周速度的關系測定超前量。在這種情況下，它同樣也是以測量為基礎的變量。例如能夠通過在被觀察的軋機機座I后方的定位在軋件2上的環狀升降機滾輪10的轉數nS檢測從軋機機座I中輸出的軋件2的速度。例如由于對軋制圖表進行了計算，所以能夠知道其它的過程變量P (例如軋機機座I的定位、軋輥3和軋件2之間的潤滑)。在步驟S5中，計算機5根據過程變量P結合軋件變量Wl和軋機機座變量W2通過軋制間隙模型11測定滑動區13 (見圖3)和它的長度L。滑動區13相當于(見圖3)軋制間隙的某個區域，在這個區域內，軋件2在與軋輥3相對運動的情況下在軋輥表面上滑動。因此，在滑動區13內，軋件速度在被觀察的位置就或者(具體來說在進入一側的區域)小于軋輥3的圓周速度或者(具體來說在輸出一側的區域)大于被觀察的軋輥3的圓周速度。滑動區13與粘附區14相反，在粘附區內，被觀察位置上的軋件速度等于被觀察的軋輥3的圓周速度。滑動區13和粘附區14 一起構成軋輥3的接觸區域15，在這個區域內，軋輥3接觸軋件2。滑動區13和粘附區14在圖3中(純粹在繪圖技術方面)的區別在于，軋件2在進入一側的滑動區13中的速度用小箭頭表示，并且在輸出一側的滑動區13中的速度用大箭頭表示，與此同時，用中等大小的箭頭表示軋件2在粘附區14內的速度。在測定滑動區13時，計算機5優選地此外還要顧及軋制間隙潤滑度。
為了測定滑動區13存在各種可能性。目前優選的是，首先用已知的方式(尚不存在滑動區13和粘附區14之間的區別)測定接觸區域15，然后以同樣已知的方式測定粘附區14并且最后(根據測定粘附區14的結果是絕對值還是相對值)根據以下關系式測定滑動區13 滑動區=接觸區域-粘附區或者滑動區=接觸區域(I-粘附區)也許還能夠在測定滑動區13、粘附區14和/或接觸區域15時連帶考慮到軋輥碾平作用。為了測定接觸區域15和粘附區14，特別是可以使用軋制間隙模型11。已知了相應的軋制間隙模型11。純粹示意性地參考Garber等人的開頭所述的專業文獻。在步驟S6中，計算機5測定與相對運動相關的磨損度分量dA。計算機5在步驟S6中在考慮到步驟S5中測定的滑動區13的情況下測定與相對運動相關的磨損度分量dA。特別是與相對運動相關的磨損度分量dA與滑動區13的長度L成比例。·在一個可選的步驟S7中，計算機5測定其它的磨損度分量，特別是熱磨損度分量dT。為了測定第二磨損度分量，通常雖然接觸區域15也很重要。然而，在滑動區13和粘附區14之間一般不必有區別。特別是可以根據在開頭提及的歐洲專利申請10174341. 7中詳細闡述的方法測定熱磨損度分量dT。在步驟S8中，計算機5通過以下方法更新磨損度d，即，它將與相對運動相關的磨損度分量dA以及可能還有的其它的磨損度分量dT添加到迄今得出的磨損度d上。在步驟S9中，計算機5使用測定的磨損度d。例如，如果計算機5根據圖I中的顯示控制軋機，那么它能夠在為被觀察的軋機機座I測定調節變量S的范疇中應用測定的磨損度d。可替換地或者作為補充，計算機5能夠將測定的磨損度d與允許的最大磨損度作比較，并且可能向操作者9發出警報，使得在某個(依據磨損度d測定的)軋輥更換時間點必須更換被觀察的軋輥3。其它的方法也是可能的。在步驟SlO中，計算機5檢查是否已結束對軋件2的軋制。如果不是，計算機5返回到步驟S4，從而它重新執行步驟S4至S10。從以上實施方式中可以看出，計算機5只為一個軋件部段16算出與相對運動相關的磨損度分量dA并且可能還算出其它的磨損度分量dT，該軋件部段在相應地經歷由步驟S4至SlO構成的循環運行期間在所觀察的軋機機座I中被軋制。因此，計算機5在步驟S6中根據以下關系式測定與相對運動相關的磨損度分量dA，正如圖2的步驟S6中所述的那樣，dA=c · I · L · Z其中，c是與過程變量P無關的調節因數，I是相應的軋件部段16的長度，并且Z是另一個與過程變量P相關的作用變量。可以以各種不同的方式實現對其它作用變量Z的測定。下面結合圖4闡述一種測定其它作用變量Z的可能的操作方法。根據圖4，計算機5在步驟S21中根據過程變量P、軋件變量Wl和軋機機座變量W2、例如軋件2的溫度和化學成分，并結合軋件2的幾何外形和所希望的道次壓下量，來測定軋制間隙中的壓力分布。為此也可以使用軋制間隙模型11。對于專業技術人員來說，這種軋制間隙模型11的設計方法是已知的。
在步驟S22中，計算機5根據過程變量P、軋件變量Wl和軋機機座變量W2、例如軋輥直徑、軋輥轉數、軋件幾何外形和軋件溫度，來測定所觀察的軋輥3的上限溫度。該上限溫度(至少基本上)等于被觀察的軋輥3的表面在與軋件2接觸期間提升至的那個溫度。對于專業技術人員來說，相應的軋輥模型是已知的。在步驟S23中，計算機5就依據軋輥3的上限溫度測定所觀察的軋輥3的表面硬度。在步驟S24中，計算機5測定另一個作用變量Z。例如計算機5能夠按照步驟S24的設計方案測定另一個作用變量Z :-根據軋制間隙中的壓力分布，特別是與軋制間隙中的壓力分布成比例，-根據所觀察的軋輥3的表面硬度，例如通過以下方式，即，另一個作用變量Z越小，表面硬度越大，
-根據其它的過程變量(特別是軋制間隙潤滑度)或者-根據一種組合的操作方法來測定。在步驟S6中，計算機5按照以下已闡述的關系式測定與相對運動相關的磨損度dA dA=c · I · L · Z。測定軋制間隙中的壓力分布的計算量相對較大。因此，根據圖4的方法優選地按照圖5設計而成。根據圖5，計算機在獲取過程變量P以后在步驟S31中檢查這些過程變量P是否發生了變化。如果是這種情況，則計算機5在步驟21中測定軋制間隙中的壓力分布，并且在步驟S32中將其存儲在存儲器17 (見圖I)中。如果過程變量P未發生變化，那么計算機5從步驟S31過渡到步驟S33，其中，計算機5在不重新進行測定的情況下從存儲器17中讀取軋制間隙中的壓力分布。在第一次執行完步驟S31時必須確保計算機過渡到步驟S21和S32。這例如可以通過以下方式實現，即計算機5將過程變量P在初始化時(即還在軋件2的第一部段16被軋制之前)設置為無意義的值，例如將軋制力FW設置為值O。如果在應用軋件2的流動應力的情況下實現了對與相對運動相關的磨損度分量dA的測定，那么優選地時不時地更新摩擦系數和/或流動應力。如果在根據本發明的測定方法之外更新了摩擦系數和/或流動應力-例如在軋制力模型或軋制圖表計算的范疇中-有可能的是，將這些值分別都接收到根據本發明的測定方法中。可替換地，可以調整用于測定磨損度d的測定方法。圖6和7示出兩種優選的操作方法。根據圖6，計算機5根據過程變量P、軋件變量Wl和軋機機座變量W2通過軋制間隙模型11在步驟S41中測定軋制間隙中的壓力分布、預期的軋制力FW’和預期的超前量V’。過程變量P通常還包括軋制力FW和超前量V。軋制力FW通常是用測量技術獲取的。然而在步驟S41的范疇中卻不使用軋制力FW、即實際的軋制力。在執行步驟S41時，可替換地會利用軋件2的流動曲線，它不僅參與對壓力分布的測定，也還參與對預期的軋制力FW’和預期的超前量V’的測定。由于與相對運動相關的磨損度分量dA與軋制間隙中的壓力分布相關，因此依據流動曲線測定與相對運動相關的磨損度分量dA。在這種情況下，這種關聯關系是間接的自然屬性。可替換地，在某些條件下可以是直接的關聯關系。因此，計算機5可以根據圖6在步驟S42中將由它測定的預期的軋制力FW’與實際的軋制力FW作比較。如果存在(明顯的偏差)，那么計算機5過渡到步驟S43。在步驟S43中，計算機5依據檢測的軋制力FW和預期的軋制力FW’跟蹤流動曲線。圖7基本上是從圖6出發。但是用步驟S46和S47替換了步驟S42和S43。在圖7的設計方案中，前提是除了軋制力FW還提供了超前量V作為實際的測量變量，即被獲取。相反地，在步驟S41中測定預期的超前量V’卻是在不利用實際超前量V的情況下實現的。可替換地，是在應用軋件2的流動曲線和相對于所觀察的軋輥3的摩擦系數的情況下測定預期的超前量V’的。正如已經描述的那樣，是在也同時利用流動曲線的情況下實現對預期的軋制力FW’的測定的。摩擦系數-和流動曲線一樣-參與對與相對運動相關的磨損度dA的測定。特別是摩擦系數參與對滑動區13的測定。因此，在步驟S46中-除了軋制力FW和預期的軋制力FW’之外-還將實際的超前量V和預期的超前量V’相互比較。在存在明顯偏差的情況·下，計算機5過渡到步驟S47。在步驟S47中，計算機5依據軋制力FW、預期的軋制力FW’、超前量V和預期的超前量V’跟蹤流動曲線和摩擦系數。特別是能夠借助非線性的優化程序(圖中未示出)實現跟蹤。根據圖6和7的操作方法可以相互組合。特別是有可能的是(見圖8)，為多機架的軋輥機的某些軋機機座I不僅提供軋制力FW還提供超前量V作為所測的過程變量P，而為該軋輥機的其它軋機機座I只提供軋制力FW、卻不提供超前量V作為測量變量。根據圖8所示，例如在前方的軋機機座I中只獲取相應的軋制力，而在后方的軋機機座I中不僅獲取相應的軋制力FW還-通過環狀升降機滾輪10和卷取機18的轉數nS，nH-獲取相應的超前量V。為了能夠為其中只獲取軋制力FW，卻不獲取超前量V的軋機機座I跟蹤摩擦系數，例如可以根據圖9和10修改根據圖6和7的操作方法。其中，圖9是對圖7的修改，圖10是對圖6的修改。根據圖9，為了其中一個也獲取超前量V作為測量變量的軋機機座1，在步驟S51中為其它的軋機機座I提供跟蹤得到的摩擦系數。根據圖10，在步驟S56中獲取由軋機機座I提供的摩擦系數，在該軋機機座中未獲取超前量，并且從中測定合適的摩擦系數。例如可以在步驟S56中利用合適的因數按比例測算出摩擦系數。根據圖8，軋件2首先穿行過其中只獲取軋制力FW，卻不獲取超前量V的軋機機座1，并且后來才穿行過其中不僅獲取軋制力FW還獲取超前量V的軋機機座I。特別是前方的軋機機座I可以是初軋機的初軋機架，后方的軋機機座I可以是精軋機的精軋機架。本發明具有許多優點。特別是根據本發明的操作方法使得能夠很好地并且可靠地預期與相對運動相關的磨損度分量dA。此外，特別是結合根據歐洲專利申請10174341. 7的原理對熱磨損度分量dT進行測定提供以下可能性，即能夠預設一個唯一的磨損模型12，它能夠用于多機架的軋輥機的所有軋機機座I。其中，該磨損模型12根據圖I所示能夠包含軋制間隙模型11。可替換地，軋制間隙模型11可以被安置在磨損模型12外面，例如在軋制圖表計算裝置以內。此外，相對于過程變化能有更好的敏感度，例如軋制間隙潤滑度的變化或者軋件2和被觀察的軋輥3之間的摩擦系數中的其它變化。還能夠更好地模擬軋制間隙潤滑度對磨損度d的影響。優選地在熱軋平面軋件2時應用本發明。然而同樣也可以在冷軋平面軋件2時應用本發明。不僅在熱軋還有冷軋其它類型的軋件2時也可以應用本發明，例如桿狀的軋件2或者外形獨特的軋件2。此外，上面沒有論及在平面軋件2的情況下在寬度方向上測定的與相對運動相關的磨損度分量dA (和也許還有其它的磨損度分量dT)是帶有空間分辨率的還是不帶有空間分辨率的。不言而喻地，這兩種操作方法都是可以的。
盡管通過優選實施例更詳盡闡述和描述本發明的細節，本發明卻不局限于公開的例子，并且可以由專業技術人員在不離開本發明的保護范圍的情況下推導出其它的變化方案。
權利要求
1.一種用于軋制軋件(2)的第一軋機機座(I)的軋輥(3)的磨損度(d)的測定方法， -其中，在所述第一軋機機座(I)中軋制所述軋件(2)期間，獲取描述軋制過程的過程變量(P)， -其中，根據所述過程變量(P)結合描述所述第一軋機機座(I)的軋機機座變量(W2)和描述所述軋件的軋件變量(Wl)實時地測定所述第一軋機機座(I)的所述軋輥(3)的所述磨損度(d)， -其中，測定的所述磨損度(d)包括各一個與相對運動相關的磨損度分量(dA)，用于所述軋件(2)的軋件部段(16)， -其中，根據所述過程變量(P)結合描述所述第一軋機機座(I)的所述軋機機座變量(W2)和描述所述軋件的所述軋件變量(Wl)測定各一個滑動區(13)，用于所述軋件部段(16)，在所述滑動區內，所述軋件(2)在與所述軋輥(3)相對運動的情況下在軋輥表面上滑動，并且 -其中，在考慮相應的所述滑動區(13)的長度(L)的情況下測定相應的所述與相對運動相關的磨損度分量(dA)。
2.根據權利要求I所述的測定方法，其特征在于，根據以下關系式測定相應的所述與相對運動相關的磨損度分量(dA)， dA = c. I · L · Z 其中，dA表示相應的所述與相對運動相關的磨損度分量、c表示與所述過程變量(P)無關的調節因數、I表示相應的所述軋件部段(16)的長度，L表示所述滑動區(13)的長度，并且Z表示與所述過程變量(P)相關的另一個作用變量。
3.根據權利要求2所述的測定方法，其特征在于，所述另一個作用變量(Z)與軋制間隙中的壓力分布相關。
4.根據權利要求3所述的測定方法，其特征在于， -在第一次獲取所述過程變量(P)時根據所述過程變量(P)結合所述軋機機座變量(W2)和所述軋件變量(Wl)測定所述軋制間隙中的壓力分布， -存儲測定的壓力分布， -在后來獲取所述過程變量(P)時根據所述過程變量(P)檢查所述過程變量(P)是否發生了變化，并且 -依據所述過程變量(P)是否發生變化，決定是根據新的過程變量(P)結合所述軋機機座變量(W2)和所述軋件變量(Wl)重新測定所述軋制間隙中的壓力分布，或者還是應用所述軋制間隙中所存儲的壓力分布。
5.根據權利要求2，3或4所述的測定方法，其特征在于，所述另一個作用變量(Z)與所述軋輥(3)的表面硬度相關。
6.根據權利要求5所述的測定方法，其特征在于，根據所述過程變量(P)結合所述軋機機座變量(W2)和所述軋件變量(Wl)實時地測定上限溫度，所述軋輥(3)的表面在與所述軋件(2)接觸期間會升溫至所述上限溫度，并且依據測定的所述上限溫度測定所述軋輥(3)的表面硬度。
7.根據前述權利要求中任一項所述的測定方法，其特征在于，在測定所述滑動區(13)時要考慮到軋制間隙潤滑度。
8.根據前述權利要求中任一項所述的測定方法，其特征在于，在為所述第一軋機機座(1)測定調節變量(S)的范疇中應用測定的所述磨損度(d)，和/或將所述磨損度考慮用于測定軋輥更換時間點。
9.根據權利要求I至8中任一項所述的測定方法，其特征在于， -所述過程變量(P)包括在軋制所述軋件(2)時出現的軋制力(FW)， -檢測所述軋制力(FW)， -在應用所述軋件(2)的流動曲線的情況下測定預期的軋制力(FW’)， -直接地或者間接地依據所述流動曲線測定相應的所述與相對運動相關的磨損度分量(dA)，并且 -依據檢測的軋制力(FW)和預期的軋制力(FW’ )跟蹤所述流動曲線。
10.根據權利要求I至8中任一項所述的測定方法，其特征在于， -所述過程變量(P)包括在軋制所述軋件(2)時出現的軋制力(FW)和在軋制所述軋件(2)時出現的超前量(V), -檢測所述軋制力(FW)和所述超前量(V)， -在應用所述軋件(2)的流動曲線和所述軋件(2)的相對于所述軋輥(3)的摩擦系數的情況下測定預期的軋制力(FW’ )和預期的超前量(V’)， -直接地或者間接地依據所述流動曲線和所述摩擦系數測定相應的所述與相對運動相關的磨損度分量(dA)，并且 -依據所述檢測的軋制力(FW)、所述預期的軋制力(FW’)、所述檢測的超前量(V)和所述預期的超前量(V’ )跟蹤所述流動曲線和所述摩擦系數。
11.根據權利要求10所述的測定方法，其特征在于，針對第二軋機機座(I)的軋輥(3)實施類似于權利要求9所述的測定方法，并且根據為所述第一軋機機座(I)跟蹤的摩擦系數確定所述軋件(2 )的相對于所述第二軋機機座(I)的所述軋輥(3 )的、在測定所述第二軋機機座(I)的所述軋輥(3)的磨損度(d)的范疇中所應用的摩擦系數。
12.根據權利要求11所述的測定方法，其特征在于，所述軋件(2)首先穿行過所述第二軋機機座(I )，并且然后才穿行過所述第一軋機機座(I )。
13.根據權利要求12所述的測定方法，其特征在于，所述第二軋機機座(I)是初軋機的初軋機架，并且所述第一軋機機座(I)是精軋機的精軋機架。
14.一種電腦程序產品，包含機器代碼(8 )，所述機器代碼能夠由計算機(5 )直接處理，并且通過所述計算機(5)處理所述機器代碼，使得所述計算機(5)實施一種測定方法，所述測定方法具有根據前述權利要求中任一項所述的測定方法的所有步驟。
15.一種計算機，其特征在于，所述計算機這樣設計，即所述計算機實施一種測定方法，所述測定方法具有根據權利要求I至13中任一項所述的測定方法的所有步驟。
16.一種軋機，所述軋機包括至少一個用于軋制軋件(2)的軋機機座(I)，其特征在于，所述軋機裝備有根據權利要求15所述的計算機(5)。
全文摘要
本發明涉及一種用于軋輥的與相對運動相關的磨損度的測定方法。在軋機機座(1)中軋制軋件(2)期間，獲取描述軋制過程的過程變量(P)。根據過程變量結合描述軋機機座的軋機機座變量(W2)和描述軋件的軋件變量(W1)實時地測定軋機機座(1)的軋輥(3)的磨損度(d)。測定的磨損度包括各一個與相對運動相關的磨損度分量(dA)，用于軋件的軋件部段(16)。根據過程變量結合描述軋機機座的軋機機座變量(W2)和描述軋件的軋件變量(W1)測定各一個滑動區(13)，用于軋件部段，在這個滑動區內，軋件在與軋輥相對運動的情況下在軋輥表面上滑動。在考慮相應的滑動區的長度(L)的情況下測定相應的與相對運動相關的磨損度分量。
文檔編號B21B38/00GK102886385SQ201210257089
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月23日 優先權日2011年7月22日
發明者約翰內斯·達格內 申請人:西門子公司