CN110418683A - 用于运行辊式矫直机的方法以及辊式矫直机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于运行辊式矫直机(1)的方法,其中,所述辊式矫直机(1)具有多个成型工具(2、3、4、5),其中,所述成型工具(2、3、4、5)包括至少一组上矫直辊(2)和下矫直辊(3),其中,在所述上矫直辊和下矫直辊(2、3)之间沿输送方向(F)输送待矫直的金属的扁平材料(6)。为了在发生磨损时也能实现高的矫直质量,本发明规定,所述方法包括以下步骤:a)获得所述成型工具(2、3、4、5)中的至少一个成型工具的磨损状态;b)根据所述获得的成型工具的磨损状态获得用于成型工具(2、3、4、5)的运行的修正值和/或补偿值;c)以所述获得的修正值和/或补偿值为依据,匹配用于成型工具(2、3、4、5)的工作参数、尤其是调整参数或设定值。此外,本发明涉及一种辊式矫直机。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于运行辊式矫直机的方法,其中,所述辊式矫直机具有多个成型工具,其中,所述成型工具包括至少一组上矫直辊和下矫直辊,其中,在所述上矫直辊和下矫直辊之间沿输送方向输送待矫直的金属的扁平材料。此外,本发明涉及一种辊式矫直机。
背景技术
这种类型的辊式矫直机从文献EP 0 551 658B1中已知。在该技术方案中规定,有针对性地调整各个矫直辊,以便实现轧辊针对矫直过程所需的位置。
此外,例如从文献DE 10 2013 207 307A1和文献WO 2017/32652A1中已知具有不同辊子直径的矫直机。从文献WO 2017/013099A1中已知可单独调整的矫直辊子。文献DE 1930 349A1公开了一种用于矫直机的辊子的单独驱动装置。
在实际中,大量地使用如下矫直机,即,所述矫直机大多不具有可单独调整的矫直辊或者具有仅仅一个可单独调整的入口矫直辊和出口矫直辊。通过调整将矫直辊安装在其中的框架,共同实现矫直辊的调整。同样在已知的技术方案中,为了机器的有针对性的调整,作为安装在机器中的工具的已安装的矫直辊和支撑辊必须全都具有相同的直径。
这些实际上通常已知的矫直机恰恰大多设置用于矫直辊的成组驱动装置。由此,为了调整一致的速度并且在传动链中不会形成不可控的张紧,一组的矫直辊必须全都具有相同的辊身直径。
这可能不利地导致,必须首先加工具有稍微的磨损的工具或者甚至新的工具,以便其能够与磨损的工具一起安装在轧辊组中。
即使在能够单独驱动的和/或调整的矫直辊中,矫直辊、支撑辊子以及此外工艺调节装置的调整元件的不同磨损状态也起到负面作用。由于磨损,在矫直辊的速度、进入深度和/或曲度中产生偏差,从而仅仅以在板材或带材中的质量缺陷实现矫直目的,也就是说消除平整度缺陷。
通过生产过程自身在矫直辊和支撑辊上产生磨损,并且该磨损可能使轧辊的原来的柱状的轮廓失真。
然而,在使用修正过的轧辊时也应考虑磨损,因为虽然其具有柱状的轮廓,然而直径更小。
此外,也观察到轧辊外观(Walzenaustellung)针对进入深度和曲度的磨损现象,这损害了调整元件的精度进而有效性。
发明内容
因此本发明的目的是,改进开头所述类型的方法,从而在发生工具磨损时也能实现高的矫直质量,而不会损害矫直机的工作效率。
通过本发明实现该目的的技术方案的特征在于,该方法包括以下步骤:
a)获得成型工具中的至少一个成型工具的磨损状态;
b)根据获得的成型工具的磨损状态获得用于成型工具的运行的修正值和/或补偿值;
c)以获得的修正值和/或补偿值为依据,匹配用于成型工具的工作参数、尤其是调整参数或设定值。
在此,至少一个成型工具优选可以是矫直辊、支撑辊子和/或用于矫直辊的调整***。
根据上述步骤a)所述的获得成型工具中的至少一个成型工具的磨损状态可以是指或者包括:手动地测量成型工具的磨损,紧接着将测量值输入到机器控制装置中。
备选地也可行的是,根据上述步骤a)所述的获得成型工具中的至少一个成型工具的磨损状态是指或者包括:自动地实施测量过程,并且自动地与理论值进行比较。
对此另一备选的技术方案规定,根据上述步骤a)所述的获得成型工具中的至少一个成型工具的磨损状态是指或者包括:基于所述成型工具的预设的以经验为依据的磨损特性获得磨损。
最终可进一步替代地规定,根据上述步骤a)所述的获得成型工具中的至少一个成型工具的磨损状态通过辊式矫直机的校准过程实现,其中,将在校准期间获得的数据与之前实施的校准过程的数据进行比较,并且由此推断出在此期间出现的磨损。
根据上述步骤b)所述的获得用于成型工具的运行的修正值和/或补偿值可以根据仿真计算实现,所述仿真计算基于辊式矫直机的仿真模型。
对此可替代地规定,根据上述步骤b)所述的获得用于成型工具的运行的修正值和/或补偿值根据预设的特性曲线实现,所述特性曲线尤其是预设随时间的磨损状态。
根据上述步骤c)所述的匹配用于成型工具的工作参数可以是指或者包括:匹配矫直辊的转速和/或矫直辊的调整位置,和/或改变为了弯曲补偿而给出的弯曲力矩。
提出具有多个成型工具的辊式矫直机,其中,成型工具包括至少一组上矫直辊和下矫直辊,其中,在上矫直辊和下矫直辊之间可沿输送方向输送待矫直的金属的扁平材料,根据本发明规定,所述辊式矫直机具有用于识别成型工具中的至少一个成型工具的磨损的器件以及用于补偿在成型工具上所获得的磨损的器件。
优选地,为了控制用于补偿在成型工具上所获得的磨损的器件而存在机器控制装置。
用于识别磨损的器件可以是指或者包括用于获取力、压力、驱动力矩和/或位移的测量器件。
用于补偿所获得的磨损的器件可以是指或者包括用于矫直辊的弯曲***和/或用于矫直辊的调整***。
用于补偿所获得的磨损的器件可以包括所述辊式矫直机的工艺模型。
可行的是,将所获得的磨损类型与优选的工具功能相关联。此外,可进行干涉控制以便在允许的工作位置之内运行机器功能。
本发明允许,在矫直机中同时使用磨损的和未磨损的工具,而不损失矫直过程的质量。
用于补偿磨损的器件可以是必要时具有负载平衡调节装置的、用于修正转速或扭矩的矫直辊的单独驱动装置。
在此,成型工具当前普通地被理解成做出实际的成型功的被驱动的矫直辊,具有相应的支承部的用于矫直辊的支撑辊子或支撑辊,用于在被加载的和未被加载的状态中调整在矫直辊辊身上方的矫直间隙轮廓的独立的调整***的形式的弯曲***,以及用于在被加载的和未被加载的状态中调整单个辊子的进入深度的调整***。
在此,可考虑不同的磨损类型:首先,可能的是在轧辊或辊子辊身上的局部的或面式的变化,也就是说在轧辊或辊子的纵向延伸部上的变化。此外,可能的是在滑动面上的表面磨损。除了已研磨过的矫直辊或具有局部磨损现象的支撑辊子之外,也可能出现完全磨损的辊身;于是,轧辊和辊子在其直径中整体变化。
辊式矫直机的设定是指调整矫直机的工作参数以实施矫直过程。在此,每个矫直辊获得单独的用于可调整的工具的调整参数。
可以规定,根据预设的且在机器控制装置中储存的关系式随时间匹配矫直辊的旋转速度。此时尤其是规定,通过观察、记录并且用数字或者作为公式的关系式定义矫直辊随时间磨损状态,获得在机器控制装置中储存的关系式。此时,替代地或补充地,也可根据理论计算获得在机器控制装置中储存的关系式,其中,在仿真模型中考虑影响矫直辊的磨损的参数,尤其是矫直道次数量(Richtstichanzahl)、矫直辊的驱动力矩、矫直力、静摩擦系数和/或氧化皮量。
相应地,所提出的技术方案提供一种用于在矫直机中进行磨损补偿的方法,所述矫直机尤其是可用于矫直金属的扁平材料,比如像板材、板材料、平板及其部分以及带。该矫直机尤其适合用于矫直钢板或钢带。
尤其是可使用具有单独驱动的矫直辊以及可单独调整的矫直辊的矫直机。
通过该方法,可补偿矫直机的矫直工具、也就是说矫直辊和支撑辊的磨损,以便维持在所提到的工具的使用周期上恒定的矫直质量。
由此可行的是,在通过补偿损坏和磨损保持机器的工作效率的情况下,在一个轧辊组中组合地使用不仅新的矫直辊和支撑辊而且磨损的、但是也由于磨损或损坏而修复或加工的(已研磨过的)矫直辊和支撑辊。
通过所提出的技术方案,能够与工具磨损的影响无关地,借助于矫直机最优地矫直在待矫直的物料中复杂的平整度缺陷。
因此,实现了在一个轧辊组中同时使用加工的、磨损的和新的工具。
借助于矫直辊的单独驱动装置和单独调整装置,具有不同磨损状态和研磨状态的矫直辊和支撑辊可同时在矫直机中在一个轧辊组中工作,因为可根据输送状态调整每个单个矫直辊的高度和调整其旋转速度。这同样适用于矫直辊的外观以及矫直辊的曲度。
基于机器校准与相应之前的机器校准的偏差实现获得构件的磨损状态。
也可以规定,由于通过机器校准与机器校准的比较进行获得,自动地学习机器构件随时间的磨损状态。
能基于理论计算(例如矫直道次数量、驱动力矩、矫直力、静摩擦系数、氧化皮量)来获得构件的磨损状态。
此外也可行的是,基于在矫直力、扭矩和弹跳量(Auffederung)方面计算的理论值预设(SETUP)与测得的实际值的偏差获得构件的磨损状态。
在此如所阐述的那样,尤其是在考虑工具的磨损状态的情况下,将工艺模型用于计算和调节机器的功能单元(用于影响不同平整度缺陷的包括倾斜和摆动的主调整,弯曲补偿、拉伸补偿和压缩补偿,单独矫直辊调整,驱动力矩)。
此外,可基于磨损模型补偿矫直机的工具的磨损(矫直辊和支撑辊的支撑机构的损耗)。
可行的是,为了工艺自动化,通过操作人员预设构件的磨损状态。
以有利的方式,可通过单独驱动装置有针对性地分配驱动力矩,以便最优地充分利用使用寿命以及分配组件的磨损特性。
通过驱动力矩调节可使待矫直的材料最优地穿料。因此,减小了材料头部碰撞在矫直辊上产生印记的风险,进而也减小了在矫直辊辊身上的损坏部位(扭曲部)压印到材料表面中并且由此负面地影响产品的表面质量的风险。
以有利的方式,不必高成本地将所有或至少若干待安装到矫直辊组中的矫直辊研磨成一致的矫直辊直径。
此外以有利的方式,不必高成本地将所有或至少若干待安装到矫直辊组中的支撑辊研磨成一致的支撑辊直径。
最终有利的是,不必高成本地重新安装所有待安装到矫直辊组中的支撑辊,以便将所有直径一致的矫直辊抬高到相应的矫直辊水平高度上。
附图说明
在附图中示出了本发明的实施例。其中:
图1从待矫直的物料的输送方向上观察,示出了辊式矫直机的成型工具,其中夸大地示出了矫直辊的局部磨损状态;
图2在根据图1的示图的基础上,原则性地并且夸大地示出了如何补偿矫直辊的磨损;以及
图3以侧视图示意性地示出了辊式矫直机。
具体实施方式
在图1中示意性地绘出了辊式矫直机1的一矫直辊(该矫直辊可为上矫直辊2或下矫直辊3)。在工作时,矫直辊2、3得到支撑,为此,沿着矫直辊的轴向延伸布置有多个支撑辊子4。所述支撑辊子4由支撑辊子支架11保持。具有多个弯曲缸的弯曲***8作用到支撑辊子支架上。该弯曲缸将限定的弯曲力矩施加到支撑辊子支架11上,从而使得支撑辊子支架11连同支撑辊子4一起弯曲。在图2中以非常夸大的方式示出了该弯曲。
如可从图1中看出的那样,借助于矫直辊2、3矫直金属的扁平材料6(钢带),为此,由驱动装置10以限定的扭矩和限定的转速驱动矫直辊2、3。此时,沿着输送方向F输送扁平材料6。由矫直辊2、3施加到扁平材料6上的矫直力大小基本上取决于矫直辊2、3的相应的进给量相关,这又通过弯曲***8实现。
在图1中可看出,矫直辊2、3具有局部的磨损区域9,所述磨损区域导致有缺陷的矫直过程。由于局部磨损,在矫直辊2、3的中心,直径从原来的值D降低到减小的值d。
概览图1和2可看出(在图2中非常夸大地示出),通过相应地操控弯曲***8将这样的弯曲力施加到矫直辊2、3上,从而使得矫直辊2、3在与扁平材料6的接触的区域中尽可能柱状地平放在扁平材料上。
为此(见图2)设置机器控制装置7,所述机器控制装置包括修正值获取部13。用于磨损值的存储器12与机器控制装置7相连接。
在图3中以侧视图示意性地示出辊式矫直机1,其中可看出,上矫直辊2和下矫直辊3中的每一个矫直辊分别与调整***5相连接,所述调整***使矫直辊2、3向着扁平材料6进给。
因此可进行如下解释:图1示出了具有直径D的上矫直辊2,上矫直辊与待矫直的材料6接触。矫直辊2通过多个支撑辊子4支撑(在其它结构形式中,矫直辊通过仅仅唯一的支撑辊子、也称为支撑辊得到支撑;这两种方式都包括在本发明中)。由多个弯曲缸组成的弯曲***8通过支撑辊子4作用到矫直辊2的辊身上,并且由此可在辊身长度上调整矫直辊2的弯曲。此外,每个矫直辊2整体可通过在图1中未示出的调整***(这在图3中以附图标记5表示)在其进入深度中调整。
如果矫直辊2、3显示出具有局部磨损现象9的区域,在这些区域中所述直径减小到更小的值d,在这些区域中不能正确地实现变形目的,因为接触面局部地偏离。带区段的伸展是不完全的。
为此,图2示出了在与图1相同的布置方案中的所提出的技术方案的工作原理:通过合适地操控在这种情况中弯曲***8的弯曲缸,表明,如此补偿局部磨损现象9的作用,使得在矫直辊2和待矫直的材料6之间的接触是均匀的。由此,弯曲***8的弯曲缸用作用于磨损补偿的器件。为此,由机器控制装置7将相应的信号传输给弯曲***8的弯曲缸,其中,考虑矫直辊2的局部磨损。
图3示出了所提出的思路的另一工作原理,其中,以另一视角示意性地示出了一组上矫直辊和下矫直辊2、3,这些矫直辊与待矫直的材料6接合。各一个上矫直辊和下矫直辊2、3明显被研磨过,这以相对于原来的直径D更小的直径d标记出来。每个矫直辊2、3都具有独立的驱动装置10(见图1),通过所述驱动装置控制转速和扭矩。每个矫直辊2、3具有独立的调整装置,以便与在轧辊辊身上的弯曲无关地调整进入深度,即,完全垂直地调整。出于简化的原因,在图3中省略了支撑辊子和弯曲缸的示图。
该示意图示出,在矫直辊磨损时,机器控制装置7如此定位调整装置,使得即使存在磨损也实现为了矫直过程所需的进入深度。这通过使调整行程增大磨损值(在这种情况中为直径差)来实现。
相应地,针对磨损的矫直辊,如此通过机器控制装置7在扭矩和/或转速方面修正驱动预设值,从而补偿更小的矫直辊直径。可最优地进行矫直任务。调整装置和单独驱动装置用作用于补偿磨损的器件,其调整值/设定值已经被修正。
所提出的方案首先用于在进行矫直过程之前设定设备。
首先,必须通过合适的方法获得工具的磨损状态。紧接着,计算所需的修正值或补偿参数,其得到新的、相对于未磨损的工具改变的调整参数/设定值。机器控制装置7将修正的调整参数传输给各个工具,从而调整工具的工作参数,所谓的工具功能。用于获得修正值的计算单元和机器控制装置可为分离的单元(见图3),但是其也可集成到共同的单元中(见图2)。
未磨损的工具获得修正值“零”,也就是说不修正原来设置的设定。在此,不再详细阐述在设定辊式矫直机时的原理上的过程,因为这长期以来已经在现有技术中是已知的。
更确切地说,此时主要的目标是,解决磨损的问题以及将其整合到设备设定中。
通过与未磨损的工具相比修正已磨损的工具的设定,可同时在矫直机中使用磨损的和未磨损的工具,而不损失矫直过程的质量。
可提供针对磨损识别的不同的可能性。可通过操作人员的手动输入所进行的手动测量进行磨损识别。获得磨损的可行的自动化的方法步骤在于,通过过程理论值与所测得的过程实际值的理论-实际-值比较来获得磨损并且从中推断出磨损。在这种情况中,可使用矫直力、扭矩、弹跳量等的偏差值。可以具有相应的安装到矫直机中的传感装置的位移测量、力测量和/或压力测量***的形式进行测量。由此,在矫直过程期间测量扭矩时推出矫直辊的磨损状态,这在进行随后矫直过程的设定时被考虑。
可行的另一种自动化的方法步骤可以根据经验获得磨损值的方式实现。此外通过设备校准获得磨损,方式为将进行的设备校准的结果与一次或多次之前的设备校准的结果比较。
获得/计算修正值在独立的计算单元中或直接通过机器控制装置7进行。这取决于设备自动化和设备调节的详细设计方案。优选地,通过工艺的矫直机模型进行修正值的计算,所述矫直机模型计算设定值(以及调整)和用于设定的与磨损相关的修正值。在考虑磨损参数情况下进行矫直机模型的长期和/或短期适配,是另一改进方案。这可与矫直机模型无关地以独立的磨损模型的形式实现,或者矫直机模型具有实现的磨损模型。
机器控制装置7进行设备的设定,即,有针对性地将工作状态和工作值传输给相应的工具。
例如,如果在矫直机中使用具有普遍更小的直径的矫直辊2、3(为此见图3),在第一步骤中必须获取与理论值的直径偏差。紧接着,通过修正的直径值计算矫直过程,从而得到所需的调整参数,包括特别的修正值。
机器控制装置7将相应的调整参数/设定值传输到工具功能中。即,在矫直辊已磨损(为此见图3)的示例中,不仅通过矫直辊2、3的调整装置以修正的调整参数调整进入深度,而且调整用于轧辊驱动装置的转速和/或扭矩的修正的调整参数。
将磨损形状与工具功能的优选的修正相关联。优选地,通过矫直辊的调整装置及其转速修正在整个矫直辊辊身上的磨损,通过弯曲缸和矫直辊转速修正矫直辊的局部磨损,通过调整装置和/或弯曲缸修正支撑辊子的磨损。其它组合也是可行的。
为了有针对性地补偿在辊式矫直机1内部的磨损方面的工具参数,辊式矫直机具有用于识别磨损的器件,例如以以上已经阐述的传感装置的形式。辊式矫直机附加地具有用于补偿磨损的器件。所述用于补偿的器件优选地由单独-轧辊-调整装置(即在其进入深度上分别地调整矫直辊子的方案)与单独轧辊驱动装置(即具有可调整的转速和扭矩的独立的传动系)的组合组成。
此外,针对每个矫直辊子设置一弯曲***,通过所述弯曲***可影响矫直辊的轮廓,以便有针对性地修正局部的磨损(见图1中的附图标记9)。
另一用于在考虑磨损参数的情况下改善矫直效果的特征是各个相邻的矫直辊驱动装置的负载平衡调节。于是补偿了不期望的扭矩偏差或转速偏差。
相应的特征(单独调整、弯曲、单独驱动)自身是已知的,然而在此为其应用扩展了磨损修正的任务。
附图标记列表:
1 辊式矫直机
2、3、4、5 成型工具
2 上矫直辊
3 下矫直辊
4 支撑辊子
5 调整***
6 待矫直的金属的扁平材料
8 弯曲***
9 局部的磨损区域
10 驱动装置
11 支撑辊子支架
12 用于磨损值的存储器
13 修正值获取部
D 矫直辊的直径(额定值)
d 矫直辊的直径(由于磨损而减小的值)
F 输送方向
Claims (14)
1.一种用于运行辊式矫直机(1)的方法,其中,所述辊式矫直机(1)具有多个成型工具(2、3、4、5),其中,所述成型工具(2、3、4、5)包括至少一组上矫直辊(2)和下矫直辊(3),其中,在所述上矫直辊和下矫直辊(2、3)之间沿输送方向(F)输送待矫直的金属的扁平材料(6),
其特征在于,所述方法包括以下步骤:
a)获得所述成型工具(2、3、4、5)中的至少一个成型工具的磨损状态;
b)根据所述获得的成型工具的磨损状态获得用于成型工具(2、3、4、5)的运行的修正值和/或补偿值;
c)以所述获得的修正值和/或补偿值为依据,匹配用于成型工具(2、3、4、5)的工作参数、尤其是调整参数或设定值。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述至少一个成型工具(2、3、4、5)是矫直辊(2、3)、支撑辊子(4)和/或用于所述矫直辊(2、3)的调整***(5)。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,根据权利要求1的步骤a)所述的获得所述成型工具(2、3、4、5)中的至少一个成型工具的磨损状态是指或者包括:手动地测量成型工具(2、3、4、5)的磨损,紧接着将测量值输入到机器控制装置(7)中。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,根据权利要求1的步骤a)所述的获得所述成型工具(2、3、4、5)中的至少一个成型工具的磨损状态是指或者包括:自动地实施测量过程,并且自动地与理论值进行比较。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,根据权利要求1的步骤a)所述的获得所述成型工具(2、3、4、5)中的至少一个成型工具的磨损状态是指或者包括:基于所述成型工具(2、3、4、5)的预设的以经验为依据的磨损特性获得磨损。
6.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,根据权利要求1的步骤a)所述的获得所述成型工具(2、3、4、5)中的至少一个成型工具的磨损状态通过所述辊式矫直机(1)的校准过程实现,其中,将在校准期间获得的数据与之前实施的校准过程的数据进行比较,并且由此推断出在此期间出现的磨损。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其特征在于,根据权利要求1的步骤b)所述的获得用于成型工具(2、3、4、5)的运行的修正值和/或补偿值根据仿真计算实现,所述仿真计算基于所述辊式矫直机(1)的仿真模型。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其特征在于,根据权利要求1的步骤b)所述的获得用于成型工具(2、3、4、5)的运行的修正值和/或补偿值根据预设的特性曲线实现,所述特性曲线尤其是预设随时间的磨损状态。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法,其特征在于,根据权利要求1的步骤c)所述的匹配用于成型工具(2、3、4、5)的工作参数是指或者包括:匹配所述矫直辊(2、3)的转速和/或所述矫直辊(2、3)的调整位置,和/或改变为了弯曲补偿而给出的弯曲力矩。
10.一种具有多个成型工具(2、3、4、5)的辊式矫直机(1),其中,所述成型工具(2、3、4、5)包括至少一组上矫直辊(2)和下矫直辊(3),其中,在所述上矫直辊和下矫直辊(2、3)之间能够沿输送方向(F)输送待矫直的金属的扁平材料(6)、尤其是钢带,
其特征在于,所述辊式矫直机(1)具有用于识别所述成型工具(2、3、4、5)中的至少一个成型工具的磨损的器件以及用于补偿在所述成型工具(2、3、4、5)上所获得的磨损的器件。
11.根据权利要求10所述的辊式矫直机,其特征在于,为了控制用于补偿在所述成型工具(2、3、4、5)上所述获得的磨损的器件而存在机器控制装置(7)。
12.根据权利要求10或11所述的辊式矫直机,其特征在于,用于识别磨损的器件是指或者包括用于获取力、压力、驱动力矩和/或位移的测量器件。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的辊式矫直机,其特征在于,用于补偿所述获得的磨损的器件是或者包括用于所述矫直辊(2、3)的弯曲***和/或用于所述矫直辊(2、3)的调整***。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的辊式矫直机,其特征在于,用于补偿所述获得的磨损的器件包括所述辊式矫直机的工艺模型。
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