专利名称：板材轧制中楔形的设定及控制方法
技术领域：
本发明关于金属等板材轧制中楔形的设定及控制方法。
背景技术：
以往，在金属等的轧制、特别是板材的轧制过程中，总是希望楔形(板宽方向厚度之差)、即板宽方向上工作侧和驱动侧的板厚相同。以往，在轧辊换辊后，在无板材的状态下例如用1000吨、或1500吨等的力将轧辊间隙顶紧，使工作侧和驱动侧的轧制载荷相同。
但是，在轧制中，由于工作侧和驱动侧的轧机机架的轧机弹性系数之差异、工作侧和驱动侧的轧机滞后变形的差异、或板坯的工作侧和驱动侧的板厚之差异，轧制后的板通常在工作侧和驱动侧的板厚不一样。
另外，作为一种现有的技术，曾有这样的介绍即在轧材的入口一侧或出口一侧设置测定楔形量的楔形测量装置，根据测得的楔形量，在出口一侧测量时进行反馈控制，在入口一侧测量时，利用轧辊左右的载荷差，还一起利用加在侧导板上的载荷，进行前馈控制，同时制止翘曲和楔形(例如，参照专利文献1)。
专利文献1特開2002-210513号公报发明内容本申请者认为在现有板材轧制中，用于使工作侧和驱动侧板厚相同的积极有效的设定及控制方法为数不多。尤其是在板材轧制上，存在的问题是在楔形大的情况下，轧制就难以继续进行下去，另外，也产生轧成的板材尺寸不良等问题。
本申请的特点为，在利用热轧的粗轧机对板材进行可逆轧制过程中，在粗轧机的出口一侧设置测量板宽方向板厚的楔形计，按照对粗轧机的轧辊间隙矫平的楔形影响系数，计算用楔形测量得的楔形，求出轧辊间隙矫平控制量，以反馈控制方式对粗轧机的轧辊间隙矫平加上该轧辊间隙矫平控制量。
利用以上所述的本申请，由于能轧出在工作侧和驱动侧板厚相同的板，因此轧制中的板材无翘曲，另外，轧制中的板材不会摇摆运动，所以轧制作业能正常进行。另外，卷绕到精轧机出口侧卷取机上的卷绕工作也能正常实施。再因板宽方向的板厚变得均匀，故其后道工序例如冷轧等也能顺利进行。又因为板宽方向的板厚变得均匀，所以用该板制成的产品精度也提高。
图1为说明楔形形状用的图。
图2为表示本发明涉及的关于楔形的设定及控制方法的整体构成例子的系统构成示意图。
图3为表示一般的轧制装置(水平轧机、精轧机)的构造图。
图4为在轧辊间隙矫平中、使驱动侧只开启ΔL(mm)而工作侧只关闭ΔL(mm)时的说明图。
标号说明1轧制板材2去毛刺机3水平轧机(粗轧机)4第1楔形计5第1控制装置6第2控制装置7～13第1～第7机架(精轧机)14第2楔形计15第3控制装置20、24压下装置21上工作辊22轧制板材23下工作辊具体实施方式
以下，对轧制板材的楔形设定及控制方法及其装置进行说明。作为典型示例，对热轧板坯的热轧带钢轧机进行说明。
实施例1图1为说明楔形形状用的图。所谓楔形是指板宽方向的工作侧和驱动侧的板厚之差。也就是可用下式定义。
ΔW＝hWS-hDS(1)式中，ΔW为楔形，hWS为工作侧的板厚，hDS为驱动侧的板厚。
图2为表示本发明涉及的有关楔形的设定及控制方法的整体构成例子的系统构成示意图。轧制板坯1的单重10～50吨(也有的重达150吨)，加热后通常用粗轧机2、3作可逆轧制(也有单向的)。在图2中，2为去毛刺机，3为粗轧机即水平轧机，4为第1楔形计，5为操作水平轧机3的轧辊间隙矫平的第1控制装置，6为第2控制装置，7～13为精轧机的第1～第7机架，14为第2楔形计，15为第3控制装置。
上述楔形计4、14利用X射线或γ射线测量板厚。例如，使传感器沿板宽方向移动进行测量，或者有时也使用多个传感器和检测器。
通常测量板宽方向的板厚分布。用多项式等将其近似，测量工作侧和驱动侧的板厚(分别为hWS、hDS)。另外，测量板宽中央的板厚。
本发明的第1种楔形的设定及控制方法为有关粗轧机2、3上的楔形的反馈控制。即在去毛刺机2→水平轧机3方向(奇数道次)的轧制中，在轧制的出口一侧测量楔形，操作水平轧机3的轧辊间隙矫平。
通常轧制装置即水平轧机3及精轧机7～13的构成如图3所示。21、23为轧辊，22为所轧的板材，20为液压或电动的压下装置，以控制轧辊驱动侧的轧辊间隙。另外，24为完全相同的液压或电动的压下装置，以控制轧辊工作侧的轧辊间隙。图4为说明轧辊间隙矫平用的图，表示使驱动侧只开启ΔL(mm)、工作侧只关闭ΔL(mm)的情形。
在第1种楔形的设定及控制方法中，图2的第1控制装置5根据下列的式(2)、式(3)，∂W∂LΔL=ΔW---(2)]]>ΔL=ΔW(∂W∂L)---(3)]]>
利用轧机出口一侧的第1楔形计4测量楔形，使水平轧机3的轧辊间隙矫平移动ΔL。还有，式中ΔW是测定后的式(1)的楔形。W/L是对于轧辊间隙矫平ΔL的楔形的影响系数，既可以提供轧制计划另行计算，又可以实测。
式(3)的控制可以利用积分控制连续地控制用图2的楔形计4测量的楔形，或用楔形计4测量用水平轧机3控制的部分，进行用水平轧机3反复控制的接通时间-断开时间的控制。这样在奇数道次能在整个长度上控制楔形。
实施例2本发明的第2种楔形的设定及控制方法为有关粗轧机2、3上的楔形的前馈控制。即在去毛刺机2→水平轧机3方向(奇数道次)的轧制中，用出口一侧的第1楔形计4根据离开板前端的距离测量楔形并存储。设其为ΔW(x)。x为离开板前端的距离。同时测量并存储板中央部出口一侧的板厚。设其为H(x)。接着在水平轧机3→去毛刺机2-方向的轧制(偶数道次)中，设出口一侧轧机设定计算板厚为h。然后，将上述测量存储的/ΔW(x)及H(x)作为相反道次进行跟踪，在被水平轧机3咬入的时刻，图2的第1控制装置5根据下式，hH(x)ΔW(x)=∂W∂LΔL(x)---(4)]]>ΔL(x)=1(∂W∂L)hH(x)ΔW(x)---(5)]]>控制水平轧机3的轧辊间隙矫平ΔL(x)。式中，W/L是对于偶数道次中轧辊间隙矫平的楔形的影响系数。
还有，作为变形例，也能用式(4)、式(5)，在偶数道次用入口一侧的楔形测量量板宽中央入口一侧板厚H(x)和入口一侧楔形ΔW(x)，进行延迟直至水平轧机3。
实施例3本发明的第3种楔形的设定及控制方法为有关从粗轧机出口一侧至精轧机的前馈控制。即在粗轧机的最终道次(奇数道次，去毛刺机2→水平轧机3方向的轧制)出口一侧，测量与离开板前端的距离x对应的板宽中央部的板厚hTB(x)和楔形ΔWTB(x)，并将其存储。TB意为传送杆(transfer bar)。这些存储值保存于图2的第2控制装置6中，同时进行以下的运算。
在该发明中的特点是得到下述的看法，即在精轧机第i机架的出口一侧，具有以下的关系。
ΔWi=ηiΔWi-1+(∂W∂L)iΔLi---(6)]]>式中，ηi为楔形的遗传系数，当轧制计划一旦给出时，通过另行计算可以求出。另外，也能通过试验求出。式(6)的右边第1项为前道机架(即入口一侧)的楔形的遗传要素，右边第2项为在该轧辊间隙矫平中被控制的要素。用离开传送杆的板前端的距离x表示式(6)，则变成下述的式(7)。
ΔWi(x)=ηi(x)ΔWi-1(x)+(∂W∂L)iΔLi(x)---(7)]]>该发明中，如图2所示，因为精轧机为以第1～第7机架7～13的例子表示，所以式(6)、式(7)的i为i＝1～7。式(7)为精轧机的各机架，可得下式。
ΔW1(x)=η1ΔWTB(x)+(∂W∂L)1ΔL1(x)---(8-1)]]>ΔW2(x)=η2ΔW1(x)+(∂W∂L)2ΔL2(x)---(8-2)]]>ΔW3(x)=η3ΔW2(x)+(∂W∂L)3ΔL3(x)---(8-3)]]>…ΔW6(x)=η6ΔW5(x)+(∂W∂L)6ΔL6(x)---(8-6)]]>ΔW7(x)=η7ΔW6(x)+(∂W∂L)7ΔL7(x)---(8-7)]]>作为本发明的一种特别的策略，是采用下述的式(9)。
ΔWTB(x)hTB(x)=ΔWi(x)hi(x)Gi(i=1~7)---(9)]]>式中，h1(x)为板中央部的板厚，在现在进行的图1中，利用图中未示出的轧机设定计算而给出。Gi为增益。
从上述式(9)可得到下式(10)。
ΔWi(x)=ΔWTB(x)hTB(x)hi(x)Gi(i=1~7)---(10)]]>将其代入式(8-1)～式(8-7)的左边。
在上述式(8-1)中由于ΔWTB(x)可知，因此可求出ΔL1(x)。将式(8-1)中的ΔW1(x)代入式(8-2)，可求出ΔL2(X)。以后同样地进行，利用式(8-1)可求出ΔL1(x)。图2中，精轧机从右开始为第1机架7、第2机架8、…第7机架13。上式的i与机架序号相对应。用图2的第2控制装置6跟踪距离x，对第1～第7机架7～13分别加上以上求出的轧辊间隙矫平量ΔLi(x)。即，跟踪距离x的同一点，对同一点在各机架7～13上施加控制输出。
作为一种变形例，求出粗轧机出口一侧的板中央部板厚hTB(x)和楔形ΔWTB(x)在全部长度上的平均值，利用式(8-1)～式(8-7)、式(10)进行完全同样的运算，在轧制前加在精轧机的第1～第7机架7～13的轧辊间隙矫平上。这种方法不需要对传送杆进行跟踪，只要控制一次。
实施例4本发明的第4种楔形的设定及控制方法为关于根据图2示出的精轧机出口一侧的第2楔形计14用第3控制装置15运算的楔形的反馈控制。若板前端己到达第2楔形计14，则用该第2楔形计14测量楔形ΔW1MEAS。另外，根据图中未示出的轧机设定计算，将各机架出口一侧板宽中央部板厚hi(i＝1～7)输入第3控制装置15。第2楔形计14为和第1楔形计4一样的楔形计。
本发明的特点为利用式(6)。即第3控制装置15在各机架7～13上利用下式(11-1)～式(11-7)的关系。
ΔW1=η1ΔW0+(∂W∂L)1ΔL1---(11-1)]]>ΔW2=η2ΔW1+(∂W∂L)2ΔL2---(11-2)]]>ΔW3=η3ΔW2+(∂W∂L)3ΔL3---(11-3)]]>…ΔW6=η6ΔW5+(∂W∂L)6ΔL6---(11-6)]]>ΔW7=η7ΔW6+(∂W∂L)7ΔL7---(11-7)]]>式(11-1)右边第1项ΔW0为传送杆的楔形，但其预设为零。另外，本发明的特点是作为一种控制策略，利用下式(12)。
αiΔWihi=ΔW7h7(i=1~7)---(12)]]>式中，αi为增益。
如设为式(13)，ΔW7=ΔW7MEAS---(13)]]>则利用式(12)，就成为式(14)ΔWi=hiαiΔW7MEASh7(i=1~7)---(14)]]>将其代入式(11-1)～式(11-7)的左边，则根据式(11-1)，作为下述的式(15-1)，ΔL1=ΔW1(∂W∂L)1---(15-1)]]>求出第1机架7的轧辊间隙矫平控制量。另外，将式(11-1)的ΔW1代入式(11-2)，根据下式(15-2)ΔL2=ΔW2-η2ΔW1(∂W∂L)2---(15-2)]]>求出第2机架8的轧辊间隙矫平控制量。之后虽然完全相同地计算各机架，但对于第7机架13为根据下式(15-7)进行计算。
ΔL7=ΔW7-η7ΔW6(∂W∂L)7---(15-7)]]>如下所述对各机架加上以上求出的精轧机各机架7～13的轧辊间隙矫平控制量ΔLi(i＝1～7)。本发明的特点是这里采用了以下两种方法。
第一种方法为同一点控制。即首先对图2的第1机架7加上ΔL1。然后，跟踪被加的板上的A点，如A点到达第2机架8，则加上ΔL2。同样地，在各机架跟踪A点，加上轧辊间隙矫平控制量，最后对第7机架13加上ΔL7。如点A到达精轧机出口一侧的第2楔形计14，则开始第2次楔形测量。然后，如第2次楔形测量结束，则进行与第1次完全相同的控制。反复控制，直至板尾离开精轧机。
第2种方法为同时控制。同时对第1机架7至第7机架13加上按照式(11-1)～(11-7)求出的轧辊间隙矫平控制量ΔLi(i＝1～7)，作为第1次控制。然后，第1次控制中跟踪存在于第1机架7的B点，如B点到达精轧机出口一侧第2楔形计14，则再次测量楔形，进行和第1次相同的运算，同时对精轧机的各机架加上各机架的轧辊间隙矫平控制量ΔLi(i＝1～7)。完全同样地反复控制，直至板尾离开精轧机。
实施例5本发明的第5种楔形的设定及控制方法利用图2示出的精轧机出口一侧的第2楔形计14和第3控制装置。这是一种杆到杆(bar to bar)的学习设定，用于不实施本发明实施例4的场合。
用第2楔形计14测量全部长度上的楔形，求出平均值。设其为ΔW7AVERAGE。而且，对实施例4的方法中的ΔW7MEAS假设为ΔW7MEAS=ΔW7AVERAGE---(16)]]>然后，进行和实施例4的方法完全相同的运算，求出全部长度上的精轧机轧辊间隙矫平控制量ΔLi(i＝1～7)。该ΔLi(i＝1～7)对于以后的板，在轧制前对精轧机的第1～第7机架7～13进行设定。即，杆到杆的设定。
工业上的实用性如上所述，本发明涉及的金属等轧制过程中的楔形设定及控制方法，由于能轧制出在工作侧和驱动侧相同板厚的板材，所以轧制中的板材无翘曲，另外由于轧制中板材不会摇摆运动，所以轧制作业能正常进行。另外，通过使板宽方向的板厚均匀，从而后道工序例如冷轧等也能顺利地进行。再有，通过使板宽方向的板厚均匀，使用该板材制成的产品精度能提高。
权利要求
1.一种板材轧制中楔形的设定及控制方法，其特征在于，在利用热轧的粗轧机对板材进行可逆轧制的过程中，在所述粗轧机出口一侧设置测量板宽方向板厚用的楔形计，根据对所述粗轧机的轧辊间隙矫平的楔形影响系数，计算所述楔形计测量的楔形，求出轧辊间隙矫平控制量，以反馈控制方式对所述粗轧机的轧辊间隙矫平加上该轧辊间隙矫平控制量。
2.一种板材轧制中楔形的设定及控制方法，其特征在于，在利用热轧的粗轧机对板材进行可逆轧制的过程中，在所述粗轧机出口一侧设置测量板宽方向板厚用的楔形计，在所述粗轧机奇数道次轧制中，用所述楔形计根据离开板前端的距离测量楔形和板宽中央部板厚，并将其存储，在偶数道次的轧制中，用所述楔形计根据离开板前端的距离，计算对轧辊间隙矫平的楔形的影响系数和出口一侧板厚，求出轧辊间隙矫平控制量，以反馈控制方式对所述粗轧机的轧辊间隙矫平加上该轧辊间隙矫平控制量。
3.一种板材轧制中楔形的设定及控制方法，其特征在于，利用热轧的粗轧机对板材进行可逆轧制、同时在利用其后精轧机的各机架进行精轧的过程中，在所述粗轧机出口一侧设置测量板宽方向板厚的楔形计，在所述粗轧机处的最终道次，用所述楔形计根据离开板前端的距离测量楔形和板宽中央部板厚，并将其存储，而且，根据离开板前端的距离到达所述精轧机的各机架的时刻，对轧机设定计算的精轧机各机架板宽中央部出口一侧板厚和控制后的楔形之比计算增益，使得与所述存储的粗轧机出口一侧板宽中央部板厚和楔形之比相等，在精轧机的各机架上利用楔形的遗传系数和入口一侧的楔形和对轧辊间隙矫平的楔形影响系数，计算轧辊间隙矫平控制量，对所述精轧机的各机架加上该轧辊间隙矫平控制量。
4.如权利要求3所述的板材轧制中楔形的设定及控制方法，其特征在于，在粗轧机的最终道次，在板长的全部长度上测量楔形和板宽中央部板厚，求出它们的平均值，然后求出精轧机各机架的轧辊间隙矫平控制量，在精轧前对所述精轧机的各机架加上该轧辊间隙矫平控制量。
5.一种板材轧制中楔形的设定及控制方法，其特征在于，具备由多个机架组成的精轧机、及设在所述精轧机出口一侧的测量板宽方向的板厚用的楔形计，根据轧机设定计算，输入所述精轧机各机架出口一侧的板宽中央部板厚，测量楔形，根据所述精轧机各机架控制后的入口一侧楔形、楔形遗传系数、以及对轧辊间隙矫平的楔形影响系数，求出各机架轧辊间隙矫平控制量，使得测量的楔形和最后机架出口一侧的板宽中央部板厚之比与对各机架控制后的楔形和板中央部板厚之比计算增益的值相等，然后，加在所述精轧机的第1机架上，跟踪加在第1机架的板上的点，依次将同一点加在其余的机架上，若该同一点到达楔形计，则测量此后的楔形和板宽中央部板厚，反复同样的控制。
6.如权利要求5所述的板材轧制中楔形的设定及控制方法，其特征在于，同时对精轧机各机架加上求出的各机架的轧辊间隙矫平量。
7.如权利要求5所述的板材轧制中楔形的设定及控制方法，其特征在于，求出在板材全部长度上测出的楔形的平均值，利用该平均值进行运算，求出精轧机各机架的轧辊间隙矫平控制量，在此后的板材轧制前对精轧机各机架加上该轧辊间隙矫平控制量。
全文摘要
本发明提供一种板材轧制中楔形的设定及控制方法，该方法能轧制出在工作侧和驱动侧板厚相同的板。在利用热轧的粗轧机对板材进行可逆轧制的过程中，在粗轧机(3)的出口一侧设置测量板宽方向板厚的楔形计(4)，根据对粗轧机的轧辊间隙矫平的楔形影响系数，计算楔形计测量出的楔形，求出轧辊间隙矫平控制量，以反馈控制方式对粗轧机的轧辊间隙矫平加上该轧辊间隙矫平控制量。
文档编号B21B37/58GK1852780SQ20048002700
公开日2006年10月25日 申请日期2004年7月20日 优先权日2004年7月20日
发明者堀川德二郎, 丸山和之, 长加实, 三代川胜, 安部司治 申请人:东芝三菱电机产业系统株式会社