CN100443204C - 轧制装置的控制方法及其控制装置 - Google Patents

Abstract

一种轧制装置的控制方法，对于一个控制对象，在多个控制系统被适用的情况下，为了达成某种控制目标，变更各控制系统的控制目标值。在控制精度的容许值内变更给多个控制系统的控制目标值，通过使控制系统间发生干涉，达成和本来的控制目标不同的目的。在轧机的形状控制中，通过变更弯曲机控制和冷却剂控制的目标形状，使控制板端部的形状成为可能。保持控制精度在一定范围内的同时，达成和本来的控制目的不同的目的。

Description

轧制装置的控制方法及其控制装置

技术领域

[0001]

本发明涉及轧制装置的控制方法及其控制装置。

背景技术

[0002]

在用于生产金属薄板的冷轧机中，一直以来实施着控制被轧制材料的形状(薄板的波动)的形状控制。形状控制使设置在轧机输出侧的形状检测器来的实际信号，和目标形状一致那样，利用设置在轧机上的弯曲机(bender)(在工作轧辊两端施加压力，产生挠曲控制形状)、冷却剂喷嘴(或也称为定位冷却，以下同样)(利用由工作轧辊的扎制引起的热膨胀控制形状)进行。这样的技术，例如在特开2004-66310号公报中公开。

[0004]

一方面，轧机中的被轧制材料的形状由工作轧辊的表面形状决定，存在轧制材料的工作轧辊的部分，因被轧制材料加工的发热，热膨胀很大；另一方面，不存在被轧制材料的工作轧辊的部分由于无发热，热膨胀会连续的减少。因此，工作轧辊的半径在板端部会急剧地减少，在板端部工作轧辊间的间隙量会急剧地增加，由轧制而引起的压下量会变小，产生板端部的伸长变小的边缘张紧现象。

[0005]

边缘张紧现象是板端部的张力处于高状态，在上述工序中，如果板端部有裂纹，则以裂纹为起点板会切断，极易产生所谓的边缘断裂现象。

[0006]

为了防止这种边缘断裂，在形状控制上有必要减少施加在板端部的张力(在伸长方向上控制板端部)，但如果要变更板端部的目标形状，被扎制材料的中央部分的形状会受到影响，引起作为全体的产品品质的下降。

发明内容

[0007]

本发明的目的在于保持作为板幅方向全体的形状品质的同时，还谋求防止板幅方向端部的边缘断裂现象。

[0008]

为至少达成上述目的之一，在本发明中，以变成目标形状那样控制弯曲机控制量和冷却剂控制量，目标形状包含靠近被轧制材料的规定的板幅方向端部的内侧，根据规定的板幅方向端部的测量值，以使弯曲机控制下的目标形状和冷却剂控制下的目标形状不同那样进行设定的方式构成。

[0009]

或者，以变成目标加工那样，控制第1控制量和第2控制量，根据包含的和目标加工对象不同对象的加工对象的测量值，以使第1控制下的目标值和第2控制下的目标值不同那样进行设定的方式构成。

具体来说，本发明的一个方面，提供一种轧制装置的控制方法，以被轧制材料变为目标形状为目的，控制弯曲机控制量和冷却剂控制量，其特征在于，上述目标形状包含被轧制材料的规定的板幅方向端部的内侧，根据包含上述规定的板幅方向端部的测量值的测量值，将上述弯曲机控制中的目标形状设定为与上述冷却剂控制中的目标形状不同，来使上述规定的板幅方向端部的张力相比上述弯曲机控制中的目标形状和上述冷却剂控制中的目标形状相同时的上述规定的板幅方向端部的张力减少。

本发明的另一个方面，提供一种轧制装置的控制装置，以被轧制材料变成目标形状的方式，控制弯曲机控制量和冷却剂控制量，其特征在于，上述目标形状是包含被轧制材料的规定的板幅方向端部的内侧的，具有设定机构，其根据包含上述规定的板幅方向端部的测量值的测量值，以和上述冷却剂控制中的目标形状不同的方式，对上述弯曲机控制中的目标形状进行设定，来使上述规定的板幅方向端部的张力相比上述弯曲机控制中的目标形状和上述冷却剂控制中的目标形状相同时的上述规定的板幅方向端部的张力减少。

本发明的另一个方面，提供一种轧制装置的控制方法，通过控制弯曲机控制量及冷却剂控制量，控制被轧制材料的形状，其特征在于，以被轧制材料的板幅方向端部的张力减少的方式，分别变更上述弯曲机控制及冷却剂控制，或变更其中一方的形状控制目标值。

本发明的另一个方面，提供一种轧制装置的控制装置，在通过控制弯曲机控制量及冷却剂控制量，控制被轧制材料的形状的轧机控制装置中，其特征在于，以被轧制材料的板幅方向端部的局部的张力减少的方式，分别变更弯曲机控制及冷却剂控制、或其中一个形状控制目标值。

[0010]

通过本发明，即可保持作为板幅方向全体的形状品质，同时又可谋求防止板幅方向端部的边缘断裂。还有，不仅仅是轧制装置，关于对于规定部分的控制、对其他部分带来影响的加工装置，都可降低该影响。

附图说明

[0044]

图1是控制构成图。

图2是全体构成图。

图3是在边缘张紧修正中的适用图。

图4是形状控制的区域划分的说明图。

图5是边缘张紧现象的说明图。

图6是边缘张紧判定装置的详细图。

图7是目标形状变更装置的动作图。

图8是在轧机中的板厚、张力控制的说明图。

图9是在板厚、张力控制中的动作图。

符号说明

[0045]

21-被轧制材料、22-工作轧辊、23-中间轧辊、24-冷却剂喷嘴、302-边缘张紧判定装置、303-目标形状变更装置、304-弯曲机形状控制、305-冷却剂形状控制。

具体实施方式

[0011]

以下，利用图面说明本发明的实施例。首先，利用图1说明适用于本发明的控制系统的一般的例子。

[0012]

作为控制对象11，含有控制对象A(例如后述的中心部形状)，还有控制对象B1(相当于后述的WS边缘部形状)…控制对象Bn(相当于后述的DS边缘部形状)。这些也可以是例如象在轧制材料中的板幅方向的分布那样的分布值。各个值通过测定器(未图示)测定出控制对象A的测定值12、控制对象B1的测定值13，控制对象Bn的测定值14。目标设定装置15，设定控制对象A的目标值17。控制系统-1(16)…控制系统-n(17)，为使各个控制对象A的测定值12和控制对象A的目标值17(如果输出后述的控制对象A1的目标值变更值22、控制对象An的目标值变更值23，将其值相减的值)之间无偏差那样，对控制操作对象18(例如相当于后述的弯曲机)及控制操作对象19(例如相当于后述的冷却剂)进行控制。

[0013]

控制对象状态判定装置20来分别判定控制对象B1的测定值13，…控制对象Bn的测定值14是否为容许值。如果不是容许值，在控制目标值变更装置21中输出不是容许值(及其控制对象)。控制目标值变更装置21，使上述控制对象变成容许值那样，在控制系统-1(16)…控制系统-n(17)的任何一个(或一部分)上，输出控制目标值变更值(22～23)的任何一个(或一部分)。还有，控制目标值变更装置21，为维持其以外的控制目标值不变更或降低由上述变更引起的对控制对象A的影响，输出控制目标值变更值。

[0014]

这样，在多个控制系统被适用的控制对象上，针对适用控制系统的状态变量，即可保持其值，同时又可控制其他的控制变量。这里具体的如图1所示，设置判定变成新的控制目标的控制对象状态的控制对象状态判定装置20和根据其判定结果变更各控制系统的控制目标值的控制目标值变更装置21。对于控制对象，在多个控制系统被适用的控制系统中，为达成某种控制目的，如果适用新的控制系统，会存在和现已适用的控制系统干涉的情况，在那种情况下，通过变更现已适用的控制系统的控制目标值、在控制系统之间产生干涉，使保持控制精度在容许值内的同时，达成新的控制目标成为可能。

[0015]

下面，对上述说明的控制概念具体的适用于轧制装置的控制中的例子进行说明。在图3中，#1台801及#2台802，分别设置和被轧制材料14直接接触、轧制的上、下一对的工作轧辊22(22a、22b)，和在铅直方向上支撑工作轧辊22的上、下一对的中间轧辊23(23a、23b)。虽然未公开，中间轧辊23是通过上、下一对的加强轧辊，支撑铅直方向的。虽然工作轧辊弯曲装置(弯曲力的作用方向如箭头方向F)未图示，但通过工作轧辊弯曲装置在工作轧辊22上作用弯曲力。另外，设置沿轴方向移动中间轧辊23的轧辊移位装置。

[0016]

对于工作轧辊22，设置喷射冷却剂的冷却剂喷嘴24。冷却剂喷嘴24(或亦称为定位冷却)，其在板幅范围内，并设多个喷嘴，对于各个喷嘴，分别配备流量可调节阀(未图示)，能够可调节的喷射流量。而且，各流量可调节阀能够分别控制喷射的流量。在被轧制材料21的板幅方向上，使之可以具有流量分布的喷射。

[0017]

在工作轧辊22的输出侧，设置测定被轧制材料21形状的形状检测器25。

[0018]

在图3中，形状检测器25在板幅方向上例如每50mm输出一次。用图4的符号41表示输出。形状测定机构301，分解形状仪25的输出，如图4所示，作为WS边缘(操作侧边缘)形状42、中心部形状43及DS边缘(驱动侧边缘)形状44进行输出。

[0019]

中心部形状43和用目标形状设定装置306设定的目标形状一起，输入到弯曲机形状控制304及冷却剂形状控制305中。还有，弯曲机形状控制304控制工作轧辊22的弯曲力F，冷却剂形状控制305控制冷却剂喷嘴24的喷射量。

[0020]

一般在产品出货时，边缘部被切除的情况很多，在产品品质上，即使对于终端用户的产品保证，由于中心部形状43为对象的情况很多，所以中心部43很重要。中心部的形状是重要的，适用用于控制输出板形状的弯曲机形状控制304及冷却剂形状控制305，这些控制的控制对象，是如图4所示的中心部形状43。中心部形状43，在利用形状检测器的检测形状中，变为除去最板端部的WS边缘形状42及DS边缘形状44的部分。在本实施例中，由于最边缘部的形状，极易发生由板的蛇行引起的误检测等，所以从用目标形状设定装置306的目标设定的控制范围中除去，以中心部形状43作为形状控制的对象进行控制。

[0021]

这样，通过弯曲机形状控制304及冷却剂形状控制305，作为用于生产薄板的冷轧机的控制，进行控制被轧制材料的形状(板的波动)的形状控制。也就是说，形状控制为使设置在轧机输出侧的形状检测器来的实际信号和目标形状一致那样，使用设置在轧机中的弯曲机(在工作轧辊上施加压力，产生挠曲、控制形状)、冷却剂喷嘴(定位冷却)(利用由工作轧辊的轧制引起的热膨胀控制形状。)。

[0022]

为了形状控制，利用弯曲机形状控制304及冷却剂形状控制305两种类型，在弯曲机形状控制304中，沿着板幅方向全体，进行2次～4次函数状地形状修正，另一方面，在冷却剂形状控制306中，配合形状检测器25的检测区域幅度(约50mm左右)，通过喷出或不喷出冷却剂的方式选择，控制形状。

[0023]

边缘张紧判定装置302的详细如图5所示。在边缘张紧判定装置302中，输入作为两边缘部的形状的WS边缘部形状42及DS边缘部形状44，当比预先规定的轧制条件等的值小时(作为形状，伸长的方向规定为正方向，所以张紧方向＝拉紧方向为负方向)判定为边缘张紧。作为这种边缘张紧的判定，分别判定WS侧及DS侧。

[0024]

如果对边缘张紧进行说明，则在轧机中的被轧制材料的形状如图5所示，由工作轧辊22的表面形状和被轧制材料21的板幅方向板厚分布决定。通过轧制引起发热，工作轧辊22会热膨胀，在不存在被轧制材料21的工作轧辊22的部分，由于无轧制引起的发热，所以不发热。在发热部分和非发热部分之间，热量从发热部分向非发热部分扩散，所以热膨胀会连续的减少。在由轧制引起的发热大的情况下，这种热膨胀的减少率变大，工作轧辊22的半径在板端部急剧地减少。因此，在板端部，会发生由轧制引起的压下量变小、板端部的伸长变少的边缘张紧现象。

[0025]

在上述工序的作业中，如果被轧制材料21的板端部有裂纹，则在轧制板的过程中，其处一施加张力，就会以裂纹为起点板发生切断。这种现象就是边缘断裂。要想加以防止，必需防止在板端部、施加过大张力的边缘张紧现象。

[0026]

利用图7，说明由目标形状变更装置303引起的目标形状的变更带来的边缘张紧控制。在边缘张紧控制中，由于边缘张紧现象是板端部的张力处于高的状态，所以从防止边缘断裂、作业效率提高的观点出发，为了防止边缘断裂现象，减小施加在板端部上的张力(在伸长方向上控制板端部)。

[0027]

在目标形状变更装置上，如图7所示，通过弯曲机形状控制的目标形状变更冷却剂形状控制的目标形状。弯曲机形状控制304的目标形状和中心部目标形状相同。通过这种冷却剂形状控制305的目标形状变更，冷却剂形状控制305，只要一识别到靠近最边缘的内侧板端部的形状伸长，就会喷射冷却剂。由此，变成下述1)的动作。

[0028]

1)减小在轧辊的热膨胀的板端部的变化率。因此，通过在板端部集中的喷射冷却剂，圆滑地进行板端部的温度变化。

[0029]

另外，对于弯曲机形状控制304来说，由于冷却剂形状控制305在张紧方向上控制边缘部的形状(伸长小的方向)，还有判断为有必要延伸，在轧辊间隙闭合的方向上操作弯曲机，变成下述2)的动作。

[0030]

2)板端部更加压下(轧辊间隙变小)那样，控制弯曲机。

[0031]

这样，如果能够有效的利用冷却剂，可有效地抑制进行边缘张紧现象，但如果从目标形状取出板幅方向全体的形状，就不能保证产品的品质。因此，目标形状变更装置303要在一定水平上(作为产品，无问题的水平)保持板幅方向全体的形状，同时抑制边缘张紧现象那样变更目标形状。也就是说，为了产品品质的提高，在使用相同目标形状的冷却剂形状控制305及弯曲机形状控制304上，积极的给予不同的目标形状，使两个控制间产生干涉。

[0032]

目标形状变更装置303，以中心部形状品质不恶化为目的，在中心部形状控制中，以维持容易轧制作业那样的形状的实际形状，设定目标形状。因此，认为实际形状越接近目标形状，控制精度越好，由于具有某种程度的控制精度的容许值，所以可使冷却剂形状控制305及弯曲机形状控制304分别具有目标形状，使其由上述1)及2)引起的边缘张紧的抑制成为可能、而且中心部形状在容许值内那样进行变更。

[0033]

这样，通过变更冷却剂形状控制305和弯曲机形状控制304中的目标形状，可实现边缘张紧抑制控制。

[0034]

这里，当工作轧辊22的弯曲机分别操作(可使用非对称弯曲机)WS(操作侧弯曲机)及DS(驱动侧弯曲机)时，对由边缘张紧判定装置302判定的侧实施上述目标形状变更。当工作轧辊弯曲机WS及DS不能分别进行操作时，在边缘张紧判定装置302上，只有当双方同时判定了WS及DS边缘张紧的情况下，可针对WS侧、DS侧实施上述目标形状变更。

[0035]

在本实施例中，变更了冷却剂形状控制305侧的目标形状，也可变更弯曲机形状控制304侧的目标形状。另外，也可变更双方的目标形状。一般的，变化控制效果低的一方的目标形状，从中心部形状43的目标形状偏移量小，形状精度良好。在通常的轧制中，工作轧辊22的弯曲机通过冷却剂给形状带来的影响很大，所以在实施例中，变化冷却剂形状控制305的目标形状。

[0036]

作为本发明的第2实施例，同样的考虑在轧机中的板厚控制803、张力控制804。还有，和第1实施例采用同一符号的和第1实施例的说明相同。在图8所示的2台连续轧机中，应用控制台间张力的台间张力控制804及控制#2台(802)输出侧板厚的板厚控制803。板厚控制803的操作端是#1台(801)速度，对于张力控制804，低速时操作#1台(801)速度，如果速度上升，操作#2(802)台压下。由于低速时轧制不稳定，所以用于操作效果很大的速度、使作业稳定性优先。这里，为了从某一速度开始，张力控制804变更操作端给#2台(802)压下，在其之前残留输出到#1台(801)的速度指令。如果残留速度指令，由于#1台801和#2台802的速度平衡器的设定值不同，所以轧制可能会不稳定。

[0037]

因此，当对#1台801的张力控制804的速度指令残留时，以消除它为目的，对板厚控制803的板厚偏差及张力控制804的张力进行修正，通过在板厚精度的容许范围内故意扎乱板厚，消除张力控制804的速度指令部分，进行稳定的轧制。

[0038]

图9表示动作概要。轧机实现从速度0到低速、从低速到高速的运转。低速时，张力控制804以#1台(801)速度为操作端。从低速加速时，张力控制以#2台(802)压下为操作端。变成高速时，由于轧制状态变化，速度修正量几乎变为0。这是因为速度设定在高速时，是以板厚、张力变为设定值那样被设定的。反而言之，如果高速时残留很大的速度修正量，处于和预测不同的轧制状态，产生轧制状态不稳定、错位等。为了对其加以防止，有必要控制给#1台的速度指令在0附近。

[0039]

为了将其实现，即使在高速时，用速度修正量判定装置805识别#1台速度指令的残留，在控制指令变更装置806中，求得给板厚、张力的修正量，作为给各控制装置(速度控制装置807、压下控制装置808)的修正量。图9的例子的情况是由于速度修正量残留在正侧，要想使其在板厚控制上为0，必需使板厚偏差识别为负侧，以加大板厚控制目标值那样输出板厚修正量。另一方面，对于张力控制804，为了使张力偏差在正侧、板厚进行加厚地送出，输出减小张力控制目标值那样的张力修正量。还有，对于修正量，使板厚、张力进入控制精度的容许范围内那样进行设定。

[0040]

通过变更板厚控制及张力控制的目标值，产生两控制系统的干涉，使#1(801)速度指令向0减少。如果#1(801)速度指令在到达容许的水平前变小，则将板厚控制803及张力控制804的目标值返回原值。由此，即可保持板厚精度、张力精度在容许误差内，又可确保轧制的稳定性。

[0041]

对于一个控制对象，在多个控制系统被适用的情况下，通过使用本发明，在可能达成和本来的控制目的不同目的的控制系统中，本发明能够适用。

[0042]

这样，在保持作为板幅方向全体的形状的同时、抑制边缘张紧现象，能使谋求形状精度和工作效率提高。

[0043]

一般的，通过使用本发明，既能保持各控制系统的控制精度在容许范围内，又可追加对于新的控制变量的控制。

Claims (7)

1、一种轧制装置的控制方法，以被轧制材料变为目标形状为目的，控制弯曲机控制量和冷却剂控制量，其特征在于，

上述目标形状包含被轧制材料的规定的板幅方向端部的内侧，根据包含上述规定的板幅方向端部的测量值的测量值，将上述弯曲机控制中的目标形状设定为与上述冷却剂控制中的目标形状不同，

来使上述规定的板幅方向端部的张力相比上述弯曲机控制中的目标形状和上述冷却剂控制中的目标形状相同时的上述规定的板幅方向端部的张力减少。

2、如权利要求1所述的轧制装置的控制方法，其特征在于，

在判断所述被轧制材料的边缘张紧时，以冷却剂喷射得比上述冷却剂控制中的目标形状和上述弯曲机控制中的目标形状相同时的上述被轧制材料的板幅方向端部的冷却量多的方式，设定上述冷却剂控制中的目标形状。

3、如权利要求2所述的轧制装置的控制方法，其特征在于，

将上述弯曲机控制中的目标形状和上述冷却剂控制中的目标形状设定相同，变更其后的上述冷却剂控制中的目标形状。

4、如权利要求3所述的轧制装置的控制方法，其特征在于，

上述目标形状的变更，是使上述被轧制材料的板幅方向端部的张力减少。

5、一种轧制装置的控制方法，通过控制弯曲机控制量及冷却剂控制量，控制被轧制材料的形状，其特征在于，

以被轧制材料的板幅方向端部的张力减少的方式，分别变更上述弯曲机控制及冷却剂控制，或变更其中一方的形状控制目标值。

6、一种轧制装置的控制装置，以被轧制材料变成目标形状的方式，控制弯曲机控制量和冷却剂控制量，其特征在于，

上述目标形状是包含被轧制材料的规定的板幅方向端部的内侧的，

具有设定机构，其根据包含上述规定的板幅方向端部的测量值的测量值，以和上述冷却剂控制中的目标形状不同的方式，对上述弯曲机控制中的目标形状进行设定，来使上述规定的板幅方向端部的张力相比上述弯曲机控制中的目标形状和上述冷却剂控制中的目标形状相同时的上述规定的板幅方向端部的张力减少。

7、一种轧制装置的控制装置，在通过控制弯曲机控制量及冷却剂控制量，控制被轧制材料的形状的轧制装置的控制装置中，其特征在于，

以被轧制材料的板幅方向端部的局部的张力减少的方式，分别变更弯曲机控制及冷却剂控制、或其中一个形状控制目标值。

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