专利名称：用于轧机机架的调节装置及其相关装置的制作方法
用于轧机机架的调节装置及其相关装置
本发明涉及一种用于轧机机架的调节装置。此外本发明还涉及用 于轧机机架的可软件编程的调节装置的计算机程序。此外，本发明还 涉及一种轧制装置。最后本发明涉及一种具有多个轧制装置的轧机机列。
已为轧机机架公开了不同的调节装置。最重要的调节装置是辊隙 调节装置和轧制力调节装置。这两种调节装置的前提是可在载荷作用 下调节用以调节轧机机架的辊隙的调节执行机构。
在一种辊隙调节装置中，将调节行程额定值输送到位置调节器 中。这个调节行程额定值是如此测定的，即能合适地调节辊隙。借助 合适的检测元件检测调节行程实际值，并且也将其输送到位置调节 器。借助输送给它的值，位置调节器求出调节变量。根据这个调节变 量可更改调节执行机构的调节行程，这样，调节行程实际值就接近调 节值额定值。位置调节器将这个调节变量输出到调节执行机构。
在轧制件时，由于作用到轧件的轧制力轧机机架有弹跳。为了对 这种弹跳进行补偿，已公开对这种轧制力(确切地说是轧制力实际值) 进行检测，借助轧制力实际值求出轧机机架的弹跳，并且如此地对调 节行程额定值进行纠正，使得对轧机机架的弹跳进行补偿。当轧制力 提高时如此地更改调节行程额定值，即调节行程额定值的修正抵消由 于弹跳引起的辊隙的增大。
如果轧制制件的轧辊精确圆形地和精确对中地被支承，则上述调 节装置的运行会完全令人满意。然而通常不能精确地保证这两个条 件。所以通常都存在偏心度和/或不圆度。下面仅就偏心度进行详细 的说明。然而涉及不圓度的问题和涉及偏心度的问题是一样的。
如果由于偏心度例如造成辊隙的减小，则轧件在辊隙中被轧制得 更加强烈。为此需要提高轧制力-根据上述说明的措施是用于补偿轧 机机架的弹跳-提高的轧制力解释为机架的弹跳，除了偏心度引起的 辊隙的减小外，通过上述措施更进一步地减小了辊隙。因此轧辊的偏 心度误差对于轧件来影响越来越大。只要是由于偏心度引起轧制力的 提高，就必须以下述方式改变调节行程额定值，即要增大辊隙，以补偿由于偏心度引起的辊隙的减小。因此，由偏心度引起的轧制力的改
的调节^于程额定值的变化正好对向冲:反。 '、'、 Z
在现有技术中已公开，在辊隙调节器中借助在所探讨的轧机机架 的前面或者后面的轧件中的例如轧制力或者拉力的周期性的波动，来 测定轧辊的偏心度，并且通过对调节行程额定值的相应的预控制，对 轧辊的偏心度进行补偿。只有剩下的轧制力的波动才被看作礼机机架 弹跳，并且相应地进行纠正。在这种措施中具有重要意义的是， 一方 面通过偏心度引起的轧制力的变化和另 一方面通过其它方面所引起 的轧制力的变化所造成的调节行程额定值的变化是彼此对向方向相 反的。如所提到的已公开了一些相应的措施。关于这方面例如请参阅
US 4， 656， 854 A， US 4,222,254 A和US 3， 709， 009 A。
在轧制力调节装置中，将轧制力额定值和轧制力实际值输送到轧
制力调节器中。力调节器借助输送给它的值求出调节变量，根据这个
调节变量可以改变调节执行机构的调节行程，这样这个轧制力实际值
就接近于轧制力额定值。
理论上讲，在轧制力控制中，轧辊的偏心度并非是关键性的，因
为例如偏心度短时地导致辊隙的减小，并且因此也导致轧制力实际值
的提高，这样调节执行机构的调节行程发生如此的变化，即辊隙增大，
因此轧制力实际值重新下降。
然而在实践中，轧制力实际值的确定由于在调节执行机构和轧机
机架中出现的摩擦力而失真。此外，特别是在高速轧制时，轧制力调
节装置的动力太小，不能快速地对由偏心度引起的轧制力波动进行足
够快速的平衡。
DE 198 34 758 Al公开了 一种用于轧机机架的调节装置。这个调 节装置具有力调节器和位置调节器。当调节装置运行时，将轧制力额 定值和轧制力实际值输送到力调节器。由力调节器借助输送给它的值 求出调节行程修正值。将调节行程修正值和调节执行机构的调节行程 实际值输送到位置调节器。由位置调节器借助输送给它的值求出调节 变量，根据这个调节变量改变调节执行机构的调节行程。将调节变量 输出到调节执行机构。
本发明的任务是提供一些方案，借助这些方案也可在轧制力调节中有效地补偿偏心度。
这个任务首先通过用于轧机机架且具有权利要求1特征的调节装 置得以完成。此外这个任务还通过用于可软件编程的调节装置且具有 权利要求8特征的计算机程序得以完成。再此外这个任务还通过具有
权利要求11特征的轧制装置和具有权利要求12特征的轧机机列得以 完成。
根据本发明，调节装置具有力调节器和配属于该力调节器的位置 调节器。在所述调节装置运行时，将轧制力额定值和轧制力实际值输 送到力调节器。由力调节器借助轧制力额定值和轧制力实际值求出调 节行程修正值。这个调节行程修正值、与该调节行程修正值不同的偏 心度补偿值和调节执行机构的调节行程实际值都输送到位置调节器。 由这个位置调节器借助输送给它的那些值求出调节变量，根据这个调 节变量改变调节执行机构的调节行程。将所述调节变量由位置调节器 输出到调节执行机构。调节装置的组件如此地共同作用，使调节装置 在运行时引起轧机机架的力调节。
如果这个调节装置是可软件编程的，则根据本发明的计算机程序 具有机器代码。机器代码可由调节装置直接执行。通过调节装置执行 机器代码，引起调节装置实现力调节器和位置调节器，其中，这两个 控制器如上所述那样起作用。计算机程序可存储在数据载体中。
根据本发明，轧制装置具有轧机机架。该轧机机架具有调节执行
整,轧机机架具有检观:元件，在轧制i置运行时:所述检测:件检;
调节执行机构的调节行程实际值，并且检测出至少一个第一变量，这 个变量表示轧制力实际值的特征。当轧制装置运行时，在轧机机架的 轧制间隙中用这个轧制力实际值对轧件进行轧制。此外，轧制装置还 具有如上所述的调节装置。在轧制装置运行时，所述至少一个第一变 量或者从这个第 一变量中推导出来的轧制力实际值被输送到调节装 置的力调节器。调节行程实际值被输送到调节装置的位置调节器。由 调节装置的位置调节器得出的调节变量被输出到调节执行机构。
根据本发明的轧制装置特别是可用在具有多个轧制装置的轧机 机列中。当该轧机机列运行时，轧件依次地经过这些轧制装置。从原 理上讲在这种情况中，这个根据本发明的轧制装置可以是轧机机列的轧制装置中的任意一个轧制装置，然而通常根据本发明的轧制装置是 在轧机机列运行时轧件最后经过的那个轧制装置。
通过根据本发明的这种措施，使得通过相应预控制调节执行机 构，可对轧机机架的轧辊的偏心度进行补偿，尽管调节装置以轧机机 架的力调节的结果起作用。
优选力调节器是积分式地起作用。特别是这个力调节器可以构造 成具有积分部分的控制器。通过这种构造，力调节器的工作特别有效。
在所述调节装置运行时，除了调节行程修正值、偏心度补偿值和 调节行程实际值等值外，还可将调节行程基本额定值输送到位置调节 器。通过这一措施实现在轧制装置开始运行时就将调节执行机构至少 基本上调节到合理的初始值。
优选将位置调节器构造为纯粹的比例控制器。通过这种构造，产 生对轧制力的更高质量的调节。
可将轧制力实际值直接输送到调节装置。代替地，调节装置可以 具有轧制力实际值求取器。在所述调节装置运行时，将表示轧制力实 际值特征的变量输送到这个实际值求取器中。在这种情况中，由轧制 力实际值求取器借助所述特征变量求出轧制力实际值。
调节装置可以构造成可软件编程的调节装置。在这种情况中，力 调节器和位置调节器作为软件模块实现。如果调节装置具有上述的轧 制力实际值求取器，则优选也将这个轧制力实际值求取器构造为软件 模块。
对于计算机程序，通过调节装置执行机器代码促使调节装置也实 现轧制力实际值求取器。计算机程序特别是可以作为计算机程序产品 存在。
从下述对实施例的说明，并结合附图产生其它的优点和细节。下
述附图为原理图
图1:根据本发明的轧制装置， 图2:调节装置的可能的构造， 图3:礼才几才几列。
根据图1，轧制装置1具有轧机机架2。根据图1,轧机机架构造 成四辊式轧机机架。然而在本发明的框架内将轧机机架2构造为四辊 式轧机才几架不是必须的。轧枳i机架2具有工作辊3。这些工作辊3在它们之间形成辊隙4。 在辊隙4中对轧件5进行轧制。轧制过程可以是冷轧或者是热轧。
按照图1，轧件5是带材，特别是金属带。然而，这个轧件5也 可代替地具有其它的形状，例如棒形或者管形。
轧件5例如可由钢、铝或者铜构成。代替地，轧件5-不管其形状 -也可由其它材冲牛构成，例如塑料。
借助调节执行机构6可调节辊隙4。根据图1这个调节执行机构 6构造为液压缸单元。然而，将其构造为液压缸单元不是必须的。重 要的是这个调节执行机构6在无载荷状态和在处于载荷作用的情况中 都能进行调节，这就是说轧件5在辊隙4中轧制期间也能进行调节。
此外，轧制装置1具有调节装置7。在轧制装置1运行期间由调 节装置7来调节轧机机架2。为此目的，调节装置7具有力调节器8 和位置调节器9。在这种情况中，位置调节器9配属于该力调节器8。 在轧制装置1运行时(或者在调节装置7运行时)，轧机机架2 (包 括它的调节执行机构6)和调节装置7按下述方案工作
将轧制力额定值？*和轧制力实际值F输送到力调节器8。用和轧 制力实际值F相符的轧制力在轧机机架2的轧制间隙4中对轧件5进 行轧制。
例如由调节装置7借助内部的轧制力额定值求取器生成轧制力额 定值F、然而这个轧制力额定值求取器在图1中未示出。可代替地从 外部将轧制力额定值F4命送到调节装置7。
必须借助合适的检测元件10直接或者间接地检测轧制力实际值 F。根据图1,例如检测特征变量Pl、 P2。从这些特征变量中可推导 出轧制力实际值F。例如将在液压缸单元6的工作腔11、 12中的压力 pl、 p2检测为特征变量pl、 p2。根据图1，将这些被检测到的特征变 量pl、 p2输送到轧制力实际值求取器13。这个轧制力实际值求取器 13借助输送给它的特征变量pl、 p2求出轧制力实际值F,并且将这 个轧制力实际值F继续输送到力调节器8。在根据图1的方案中特别 是轧制力实际值求取器13可根据下述公式求出轧制力实际值F:
F = plAl-p2A2其中，Al和A2是液压缸单元6的活塞14的界定出液压缸单元6的工 作腔ll、 12的表面积A1、 A2。如果将调节执行机构6构造为其他形 式的，当然也可其他方式检测或者求出轧制力实际值F。特别是可直 接用测力计来检测轧制力实际值F。这种措施与调节执行机构6是否 是作为液压缸单元实现无关。在这种情况中，直接将检测到的变量输 送到力调节器8,因为在这种情况中所检测到的变量直接相当于轧制 力实际值F。
力调节器8借助轧制力额定值Fnc和轧制力实际值F求出调节行程 修正值5sl、力调节器8将这个调节行程修正值5sh输送到位置调节器9。
位置调节器9接受这个调节行程修正值3sl、此外该位置调节器 9还接收调节行程实际值s和偏心度补偿值Ss2M乍为另外的输入值。 此外，还附加地将调节行程基本额定值s^俞送到位置调节器9。然而 这种情况只是可选的。
借助这些输送给它的变量5sh、 5s2*、 s和必要时的s"位置调 节器9求出调节变量5q。由位置调节装置9将这个调节变量Sq输出到 调节执行机构6。根据这个调节变量5q修改调节执行机构6的调节行 程。当将调节执行机构6构造为液压缸单元时，这个调节变量5q例如 可以是由未示出的油泵每单位时间泵入到液压缸单元的工作腔11中
的油量，或者从其中排出的油量。
借助轧制装置1的合适的本身已公开的检测元件IO，来检测调节 行程实际值s，并且由这个检测元件IO，输送到位置调节器9。这种类 型的检测元件IO，已广为公开。
可在调节装置7的内部独立地求出偏心度曲线。现有技术已公开 了相应的求取装置，例如请参见上面已提到的US专利4,656,854、 4,222,254和3， 709， 009。也可替代地从外部将偏心度曲线输送到调 节装置7中。重要的是，使得调节装置7获知那些描述偏心度曲线的 变量E、 (x。在这些变量中涉及的可以是例如偏心度的幅度E和偏心度 的相位a。在这种情况下，这个相位a可以是矢量。这个矢量对于轧枳^ 机架2的每个轧辊3、 15,也就是说既为每个工作轧辊3，也为每个 支承辊15,都包含有固有频率和固有的单个相位。
根据图1，借助另一检测元件IO"检测轧机机架2的轧辊3、 15的对应的角位置cp。将这个角位置cp (它类似于相位a地可以是矢量) 输送到补偿值求取器16。这个补偿值求取器16借助输送给它的变量 E、 a、 cp以已公开的方式求出偏心度补偿值5s2^并且将它输送到位 置调节器9。
在现有技术中-结合辊隙调节装置-也公开了用于求出偏心度补 偿值^2*的一些其它方法。例如已公开借助用于工作轧辊3的驱动马 达的转速来确定偏心度的(至少)一个频率(并且因此也确定偏心度 补偿值Ss2"々频率)，并且跟踪偏心度补偿值Ss2"々幅度和时间过程 的相位，直到完全补偿偏心度。到底采用哪一种用于求出偏心度补偿 值^2*的方法全由技术人员自行选择。重要的是，补偿值求取器16 正确地求出相应的偏心度补偿值Ss2、并且将其输送到位置调节器9。
力调节器8是如此工作的，即它在轧制力额定值？*不变的情况下 如此长时间地跟踪调节行程修正值5sl"直到轧制力实际值F和轧制 力额定值F"目一致。当轧制力实际值F提高时，这个力调节器8不是 如补偿轧机机架2的弹跳的情况那样让轧机机架2的工作轧辊3彼此 相向移近。而是在这种情况下力调节器8使工作轧辊3上升，以使得 轧制力实际值F和轧制力额定值F"目适配。
优选力调节器8积分式地作用。为此目的可将力调节器8例如构 造成I控制器、PI控制器或者PID控制器。在此这些缩写P、 I和D 表示通常的比例(Proportional )、 积分(Integral )和微分 (Differenzial )的缩写。也可替代地将力调节器8构造成具有积分 bufen的另一种控制器。位置调节器9优选构造为一种纯粹的P控制 器。它可以包括零点误差补偿和调节执行机构特性的线性化。
根据本发明的调节装置7可以构造成硬件电路。然而按照图2优 选将调节装置7构造成可软件编程的调节装置。因此调节装置7具有 输入装置17。通过这个输入装置可至少将调节行程实际值s和另外至 少一个变量输送到这个调节装置7中。所述另外至少一个变量或者是 轧制力实际值F，或者是可从其中推导出轧制力实际值F的至少一个 变量pl、 p2。只要需要，就可通过在图2中所示的输入装置17，或 者另一个在图中未示出的输入装置，将另一些值输送到调节装置7中， 例如轧制力额定值F*、调节行程基本额定值8*或者描述偏心度的变 量E、 a。此外，图2的调节装置7还具有计算单元18,例如微处理器。这 个计算单元18执行计算机程序19。这个计算机程序存储在调节装置 7的存储装置20中。这个调节装置7的存储装置20按照本发明的意 义上相当于数据载体。
这个计算机程序19具有机器代码21。这个机器代码可由调节装 置7直接执行。通过调节装置7执行机器代码21促使调节装置7至 少实现力调节器8和位置调节器9作为软件模块22。如果调节装置7 具有其他组件，例如轧制力实际值求取器13和/或补偿值求取器16， 于是通过调节装置7执行机器代码21优选也可将这些组件13、 16作 为软件模块22实现。调节装置7的作为软件模块22实现的力调节器 8、作为软件模块22实现的位置调节器9和在必要时其他作为软件模 块22实现的组件13、 16,当然如同上述结合图1详细叙述的那样发 挥其作用。特别是计算单元18求出调节变量5q，并且将该变量通过 输出装置17'输出到调节执行机构6。
现在结合图3对轧机机列加以说明。根据图3，这个轧机机列具 有多个轧制装置1、 23。每个轧制装置1、 23具有轧机机架2、 24。 轧机机架由配属于相应轧制装置1、 23的调节装置7、 25进行调节。 在轧机机列运行时，轧件5依次经过轧机机列的这些轧制装置1、 23。 轧件5最后经过的轧机机架2通常构造为所谓的平整机架。至少那个 当轧机机列运行时，轧件5最后经过的轧制装置1优选根据图1进行 构造，并且如上面结合图1所详细说明的那样运行。然而代替地或者 附加地，将轧机机列的另外至少一个轧制装置23按照图l进行构造， 并且按照图1运行。
采用根据本发明的措施可使轧制装置1达到一种优越的力调节的
运行。和现有技术相比，特别是可大大地改进对偏心度的调节。
上述说明仅用于对本发明的阐述。而本发明的保护范围仅应由所 附的权利要求决定。
权利要求
1.用于轧机机架(2)的调节装置，-其中，所述调节装置具有力调节器(8)和配属于该力调节器(8)的位置调节器(9)，-其中，在所述调节装置运行时-将轧制力额定值(F*)和轧制力实际值(F)输送到力调节器(8)，并且由力调节器(8)借助所述轧制力额定值(F*)和轧制力实际值(F)求出调节行程修正值(δs1*)-将所述调节行程修正值(δs1*)、与该调节行程修正值(δs1*)不同的偏心度补偿值(δs2*)和调节执行机构(6)的调节行程实际值(s)输送到位置调节器(9)，-由位置调节器(9)借助所述输送给该位置调节器的值(δs1*、δs2*、s)求出调节变量(δq)，根据这个调节变量来改变调节执行机构(6)的调节行程，并将该调节变量(δq)输出到调节执行机构(6)上，-从而所述调节装置在运行时引起轧机机架(2)的力调节。
2. 按照权利要求1所述的调节装置，其特征在于，所述力调节 器(8)积分式地起作用，特别是将其构造成具有积分部分的控制器。
3. 按照权利要求1或2所述的调节装置，其特征在于，在所述 调节装置运行时，除了调节行程修正值(5sh )、偏心度补偿值(5s2* ) 和调节行程实际值(s)外，还将调节行程基本额定值(s*)输送到 位置调节器(9)。
4. 按照权利要求1、 2或3所述的调节装置，其特征在于，所 述位置调节器(9)构造为纯粹的比例控制器。
5. 按照上述权利要求中任一项所述的调节装置，其特征在于， 所述调节装置具有轧制力实际值求取器U3)，在所述调节装置运行 时，将表示轧制力实际值(F)特征的变量(Pl、 P2)输送到所述轧 制力实际值求取器，并且由该轧制力实际值求取器借助所述特征变量(pl、 p2)求出轧制力实际值(F)。
6. 按照上述权利要求中任一项所述的调节装置，其特征在于， 所述将调节装置构造为可软件编程的调节装置；并且将力调节器(8) 和位置调节器(9)作为软件模块(22)实现。
7. 按照权利要求5和6所述的调节装置，其特征在于，所述轧 制力实际值求取器(13)也作为软件模块(22)实现。
8. 用于按照权利要求6或7所述的调节装置(7 )的计算机程 序，该计算机程序具有机器代码(21),该机器代码可直接由调节装 置(7)执行，并且机器代码通过调节装置(7)的执行引起调节装置(7)实现如权利要求1至4中任一项所述那样作用的力控制器(8) 和位置调节器(9)。
9. 按照权利要求8所述的计算机程序，其特征在于，所述机器 代码(21)通过调节装置(7)的执行附加地引起调节装置(7)实现 如按照权利要求5那样作用的轧制力实际值求取器(13)。
10. 数据载体，其具有按照权利要求8或9所述的以机器可读的 形式存储在该数据载体上的计算机程序。
11. 轧制装置，- 其中，所述轧制装置具有轧机机架(2)，- 其中，所述轧机机架(2)具有调节执行机构(6),借助该 调节执行机构能在载荷作用下调节轧机机架(2 )的辊隙(4 )，- 其中，所述轧机机架(2)具有检测元件(10、 10，)，在轧 制装置运行时，由所述检测元件检测调节执行机构(6)的 调节行程实际值(s)，并且检测至少一个第一变量(pl、 p2)，该变量表示在轧制装置运行时在轧机机架的辊隙中轧 制轧件(5)所使用的轧制力实际值(F)的特征， 其特征在于，所述轧制装置具有按照权利要求1至7中任一 项所述的调节装置(7)，并且在轧制装置运行时，- 将所述至少一个第一变量(pl、 p2)或者从该第一变量(pl、 p2)推导出来的轧制力实际值(F)输送到调节装置(7)的 力调节器(8),- 将调节行程实际值(s)输送到调节装置(7)的位置调节器(9),并且- 将由调节装置(7)的位置调节器(9)求出的调节变量(Sq) 输出到调节执行机构(6)。
12. 具有多个轧制装置(1、 23)的轧枳4几列，在轧枳4几列运4亍 时，轧件(5)依次地经过所述轧制装置，其特征在于，在轧机机列运行时，轧件(5 )最后经过的轧制装置(1 )按照权利要求11构造。
全文摘要
本发明涉及一种用于轧机机架(2)的调节装置(7)，其具有力调节器(8)和配属于该力调节器(8)的位置调节器(9)。在调节装置(7)运行时，将轧制力额定值(F*)和轧制力实际值(F)输送到力调节器(8)。由力调节器(8)借助轧制力额定值(F*)和轧制力实际值(F)求出调节行程修正值(δs1*)。将调节行程修正值(δs1*)、偏心度补偿值(δs2*)和调节执行机构(6)的调节行程实际值(s)输送到位置调节器(9)。由位置调节器(9)借助所述输送给它的值(δs1*、δs2*、s)求出调节变量(δq)，并且将该调节变量输出到调节执行机构(6)。根据这个调节变量(δq)改变调节执行机构(6)的调节行程。
文档编号B21B37/62GK101588876SQ200880002937
公开日2009年11月25日 申请日期2008年1月21日 优先权日2007年1月23日
发明者D·沃尔德, H·-J·费尔克尔 申请人:西门子公司