热连轧机在线实时监控配合间隙的方法与流程

本发明涉及冶金领域，具体涉及一种热连轧机在线实时监控配合间隙的方法，用来测量和计算热连轧机牌坊和轧辊轴承尺寸，实时监控轧机牌坊和在线轧辊轴承座的配合间隙。

背景技术：

在热连轧生产过程中，轧机牌坊(指轧机牌坊窗口)和轧辊轴承座的配合状态是影响生产过程稳定性最重要的因素之一。关于监控牌坊和轴承座配合间隙，目前主要通过手动记录牌坊和轧辊轴承座的名义尺寸，采用人工对数的方法，寻找在线轴承座尺寸，再计算配合间隙，但是由于轧辊轴承座尺寸数据量大且更换频率高，难以有效、及时地掌控在线设备的配合间隙情况，并且不能对历史配合间隙进行反查并分析历史工况，影响技术分析和决策判断。

综上所述，现有技术中存在以下问题：难以有效、及时地掌控轧机牌坊和轧辊轴承座的配合状态。

技术实现要素：

本发明提供一种热连轧机在线实时监控配合间隙的方法，方便有效的获取轧机牌坊和轧辊轴承座的配合状态。

为此，本发明提出一种热连轧机在线实时监控配合间隙的方法，所述热连轧机在线实时监控配合间隙的方法包括：

将轧机牌坊尺寸和轴承座尺寸的控制精度范围、轧机牌坊和轴承座的配合间隙的正常数值范围、以及正常测量周期范围，预设于在线监控系统(配合间隙在线监控系统)中；

向在线监控系统输入并存储包括轴承座信息以及轧机牌坊信息的原始数据；所述轴承座信息包括：在线的轴承座信息和线下的轴承座信息；在线的轴承座信息和线下的轴承座信息均包括：轴承座尺寸信息和位置信息；

在线的轴承座是指已经设置在轧机牌坊中的轴承座，线下的轴承座信息是指没有设置在轧机牌坊中的轴承座，例如，设置在准备车间或库房的轴承座；在线的轴承座信息和线下的轴承座信息例如还包括轴承座名称，该轴承座的测量周期等等；

轧机牌坊信息包括：轧机牌坊的位置(是轧制线上的哪架轧机)，以及是轧机牌坊上的工作辊牌坊还是支撑辊牌坊；

在线监控系统自动获取并存储原始数据的录入时间和系统的当前时间；

在线监控系统根据所述原始数据，自动计算并存储轧机牌坊和在线的轴承座的配合间隙，并实时输出所述轧机牌坊和在线的轴承座的配合间隙。

进一步的，所述热连轧机在线实时监控配合间隙的方法还包括：

自动比较轧机牌坊和在线的轴承座的配合间隙是否符合轧机牌坊和轴承座的配合间隙的正常数值范围。

进一步的，所述热连轧机在线实时监控配合间隙的方法还包括：报警步骤，所述报警步骤包括：轧机牌坊和在线的轴承座的配合间隙不符合预设的轧机牌坊和轴承座的配合间隙的正常数值范围时，在线监控系统发出自动报警。

进一步的，所述热连轧机在线实时监控配合间隙的方法还包括：自动比较轧机牌坊和轴承座的尺寸测量时间是否超出正常测量周期范围。

进一步的，所述报警步骤还包括：测量周期自动报警，当轧机牌坊和轴承座的尺寸测量时间超出正常测量周期范围时，在线监控系统发出自动报警。例如，轧机牌坊和轴承座的尺寸测量时间已经超过正常测量周期，需要报警，以便重新测量。

进一步的，所述在线的轴承座信息(还)包括：反应该轴承座位于哪架轧机牌坊的位置信息、以及反应该轴承座位于轧机牌坊的什么窗口部位的位置信息。反应该轴承座位于轧机牌坊的什么窗口部位的位置信息是指轴承座位于轧机牌坊的工作辊窗口还是支撑辊窗口，或者说，该轴承座是轧机牌坊的工作辊轴承座还是支撑辊轴承座。在线的轴承座的位置信息是由所在的轧机牌坊的位置和所在的轧机牌坊的窗口位置共同确定的，通过这两个位置信息，就能一一对应确定轴承座的唯一位置。

进一步的，所述轴承座包括：工作辊轴承座和支撑辊轴承座。

进一步的，轴承座尺寸信息通过如下方式得到：

分别测量轴承座各测量点实测尺寸b1、b2...bm；

然后将轴承座各测量点实测尺寸b1、b2...bm输入到在线监控系统中；

在线监控系统再计算其均值，公式如下：

式中:为轴承座尺寸平均值；

b1、b2...bm为轴承座各测量点实测尺寸；

m为测量点数。

进一步的，轴承座各测量点呈两行三列的矩形矩阵或三行三列的矩形矩阵，轴承座各测量点形成的矩形与轴承座的矩形外轮廓之间为相似的矩形。

进一步的，轴承座各测量点形成的矩形与轴承座的矩形外轮廓的面积比为0.7:1至0.9:1。

本发明自动获取在线轴承座信息，并且与牌坊尺寸进行计算，实时输出配合间隙，大大提高监控的时效性和准确性。

进而，本发明能够在线实时配合间隙超标自动报警、测量周期自动报警功能，提高决策的效率和效果。

本发明还根据轴承座两侧衬板受力特点和轧机牌坊衬板磨损特点，制定尺寸测量具体位置，再用均值的方式计算，可大幅度消除局部尺寸波动，得出具有代表性的尺寸值，提高监控的准确性。

附图说明

图1为本发明的热连轧机在线实时监控配合间隙的方法监控原理框图；

图2为本发明的轧机牌坊窗口尺寸测量点分布示意图；其中，轧机牌坊为工作辊牌坊；

图3为本发明的轧机牌坊窗口尺寸测量点分布示意图；其中，轧机牌坊为支承辊牌坊；

图4为本发明的轴承座尺寸测量点分布示意图；其中，轴承座为工作辊轴承座；

图5为本发明的轴承座尺寸测量点分布示意图；其中，轴承座坊为支承辊轴承座；

图6为本发明的在线实时监控配合间隙的方法输出的配合间隙报表。

附图标号说明：

1、工作辊牌坊；2、支承辊牌坊；3、工作辊轴承座；4、支承辊轴承座；5、尺寸测量点。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。

如图1所示，本发明在在线监控系统(也称生产线过程控制系统，配合间隙在线监控系统，简称系统)中，手动输入数据包括各类轴承座的允许尺寸范围、实际测量尺寸、对应机架号、轧线归属、轧机牌坊(也称轧机牌坊窗口，简称牌坊)的允许尺寸范围和实际测量尺寸、牌坊和轴承座的代号和名称、位置代码；在线监控系统由电脑以及设置在电脑中的程序构成。程序的逻辑框架按图1构建，例如包括系统自动获取轴承座尺寸、报警逻辑、数据输出逻辑等。显示形式为显示屏或纸张或移动终端，输出的方式以表格的形式，包括单个设备的尺寸标准表、配合间隙标准表、维护周期报警标准表、报警标志标准表等。

在在线监控系统内，对各对象及其属性进行代码化，便于嵌入程序。例如，将轧机牌坊的工作辊和支承辊的名称、类型、轧辊垂直方向的上方和下方位置，轧辊水平方向、轴承座是工作辊还是支承辊等均设计代码，代入系统程序。其中，所有的轴承座尺寸都要录入系统，系统根据轴承座的上线标识、代码、位置代码等，判断出那几个轴承座是在线的，而且是在哪个位置的(在哪个轧机牌坊上，以及是在轧机牌坊的工作辊上还是支承辊上)。

根据设备设计参数和实际工况控制要求，设计轧机牌坊(窗口)和轴承座的尺寸控制精度范围(即轧机牌坊和轴承座的尺寸分别应该控制在多少范围之内，或者是轧机牌坊和各类轴承座的允许尺寸范围，单位为mm)、二者的配合间隙数值范围(间隙的下限是多少mm、上限是多少mm)、测量周期范围(单位为天，例如是60天以内或90天以内)等关键指标。

通过测量轧机牌坊窗口尺寸、测量轴承座尺寸，并将二者按照上述的代码形式录入系统，在线监控系统根据在线轴承座的名称代码、类型代码、垂直和水平方向的位置代码自动索引在线的轴承座及尺寸，与轧机牌坊尺寸进行计算，得出轧机牌坊尺寸和轴承座尺寸的配合间隙值。

进一步的，如图6所示，通过在服务器网页开发前台输入和输出界面，供上述测量数据的输入，并且将输入数据通过db_link方式储存至后台数据库，进行轧机牌坊和轧辊轴承尺寸数据的计算，再通过中间件程序获取在线轴承座的各项代码，读取其尺寸，并且计算出配合间隙值，通过网页界面形成输出报表。

进一步的，在线监控系统或生产线过程控制系统从mes系统读取在线轴承座编号，并且通过中间件程序将编号发送至配合间隙自动监控系统，其根据编号读取轴承座实际尺寸，进而计算出在线配合间隙值。

进一步的，根据维护的测量周期要求，在线监控系统或生产线过程控制系统自动根据录入时间和当前系统时间计算并且判断是否超期，同时将在线配合间隙值与标准表维护值相比较，可判断出配合间隙是否超标并自动报警。报警形式可以为显示页面突出显示或发出报警声音。如图6所示，对应超标的事项，图6中用边框着色或加黑或闪烁加以提醒或作为报警提示。

进一步的，输出报表具备定期保存、历史查询功能，解决手动记录数据不易长久保存的问题。

进一步的，轧机牌坊和在线的轴承座的配合间隙计算如下：

式中:h—牌坊窗口与轴承座配合间隙值；单位为mm；

—牌坊窗口尺寸平均值；单位为mm；

—轴承座尺寸平均值，单位为mm。

轧机牌坊窗口尺寸的测量和计算方法如下：利用内径千分尺工具，测量牌坊衬板表面多个测量点的尺寸(测量点的具体方位如图2，图3所示)，输入系统，系统再计算其均值，公式如下：

式中:—牌坊窗口尺寸平均值，单位为mm；

a1、a2...an，a3—牌坊窗口各测量点实测尺寸，单位为mm；

n—测量点数。

进一步的，轴承座尺寸的测量和计算方法如下：利用外径千分尺，测量轴承座衬板上6个测量点5的尺寸(测量点的具体方位如图3和图4所示)，输入系统，系统再计算其均值，公式如下：

式中:—牌坊窗口尺寸平均值，单位为mm；

b1、b2...bm，b3—轴承座各测量点实测尺寸，单位为mm；

m—测量点数。

本发明选用的测量点为矩形阵列，四周多个点，四周的测量点靠近轴承座或牌坊窗口的边缘，轴承座各测量点形成的矩形与轴承座的矩形外轮廓之间为相似的矩形，以获取较为接近的数值。如图2、图3、图4和图5所示，工作辊牌坊1上设置6个测量点5，支承辊牌坊2上设置9个测量点5，工作辊轴承座3上设置6个测量点5，支承辊轴承座4上设置6个测量点5。为了增加代表性，如图3所示，还可以在中心或中间位置设置测量点5。进一步，轴承座各测量点形成的矩形与轴承座的矩形外轮廓的面积比为0.7:1至0.9:1，这样，可以根据轴承座两侧衬板受力特点和轧机牌坊衬板磨损特点，制定尺寸测量具体位置，再用均值的方式计算，可大幅度消除局部尺寸波动，得出具有代表性的尺寸值。此外，可以设计与在线监控系统联网的移动终端app，例如手机app，这样，操作人员在远离控制室的现场，可以在手机上就可以实现远程输入信息和查看实时的配合间隙输出报表，增加了效率。

下一步①在线监控系统可以与企业的员工考核管理系统相连接，将每个轴承座和机架牌坊尺寸分配至各责任人，若是配合间隙超标的，系统自动将下发考核至责任人。②进一步的，建立配合间隙与产品质量关联制度，每件产品生产时在线的配合间隙均可有记录，建立形成历史大数据，将产品质量统计与其生产时的配合间隙一一对应，通过大数据分析配合间隙对于产品质量的影响规律，通过不同的产品质量，对应出不同的配合间隙范围，从而在日后的生产中，针对某些有特殊质量要求的产品的生产，事先就能制定好对应的配合间隙范围，从而做到了生产工艺的针对性和准确性，减少了调试时间，提高了产品质量和生产效率。

本发明自动根据输入的数据和信息(代码)，自动识别那几个轴承座是在线的、是安装在哪个位置的、并且与哪个窗口部位配合，进而算出这些配合的间隙，增加了数据匹配的准确性，大大减少了人工统计数据带来的误差和错误，提高了效率，实现了实时显示，有利于现场的控制和决策。此外，还可以宏观了解那些不在线的轴承座的信息，以便快速和系统内存储的轧机牌坊相对应，能够快速换辊。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。