CN101454091A - 轧制金属板条的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及控制金属板条(B)的冷轧的方法，包括在至少两个连续的滚轧支架(16A，16B，16C，16D，16E)中连续通过板条，每一个支架包括至少两个从动辊子(18)，板条在从动辊子之间移动并被形成板。它包括：估计一个滚轧支架(16A)输出端的滑动变化量(Δg₁)；和根据已估计的滑动变化量来校正至少一个已校正的滚轧支架的棍子(18)的旋转速度(u_A，u_B)。

Description

轧制金属板条的方法

本发明涉及冷轧金属板条的方法，该类型的方法包括使板条进入至少两个连续的支架，每一个支架包括至少两个从动辊子，所述板条在所述从动辊子之间循环并被压缩。

在冶金工业中冷轧是长形产品生产中的重要阶段。它的目的是减小输入的产品的厚度。金属板产品通常被用于机动车和食品工业中。

因而，轧制是依靠塑性变形来减少金属条的厚度。为了这个目的，所述板条连续地在两个旋转的辊子之间循环，旋转的辊子被称为工作辊，其具有平行轴线，在相互之间界定夹持空间，其通常称为空气间隙，并且对其施力。然后，通过压缩使所述板条的厚度减小。这种装置构成了滚轧机的支架。所述板条同时通过多个连续的支架，这些支架的使用构成了滚轧机串联结构。

工作辊按照规定速度旋转。当板条通过滚轧机的支架时，考虑到其厚度的减小和宽度的保持，所述板条的速度会增加。

出于冶金学的原因，在串联结构输出端的厚度变化量必须尽可能的微小。为了这个目的，使用不同的调节回路。

因此，通常连续地测量第一支架输出的板条的线速度、第一支架输入和输出的板条的厚度，和最后的支架输出的板条厚度。

例如，根据在第一支架输入端测量的厚度，通过作用于第一支架工作辊的空气间隙来校正厚度是已知的。所述的空气间隙是所述两个工作辊分开的距离。

相似地，根据在第一支架输出端测量的厚度，改变第一支架工作辊的空气间隙是已知的。

根据第一支架输出的板条厚度，改变第一支架的辊子的旋转速度也是已知的。

最后，根据在最后的支架输出端所测量的厚度，调整最后的支架的辊子的旋转速度是已知的。

这些校正方法减小板条厚度的变化量，但是考虑到滚轧机中发生的复杂现象其仍是不足的。

另外，在特殊的热轧情况下，已知文献EP0000454A1中的方法，其用于补偿滑动变化量对支架之间的牵引力的影响，以便将这种牵引力保持在恒定值，使得保持轧制产品的宽度。这种方法是基于在支架之间的两端保持板条的速度的原理。

在冷轧的情况下，有关的物理现象是不同的。因而，支架间的牵引力对轧制产品的宽度没有任何影响。因此，在冷轧的情况下，通过文献EP0000454 A1中描述的方法来解决支架间保持牵引力为定值的问题并不重要。另外，冷轧装置中通过使用牵引力表校正牵引力很容易解决控制板条牵引力的问题。由于实施起来非常困难，这些装置通常不在金属板的热轧过程中使用。

通常，在冷轧机中，当轧制速度减小时，支架间的牵引力自然地增大。与热轧方法(其中牵引力保持恒定)相反，这种支架间牵引力的变化量会引起支架上游的输出端的滑动变化量。

因此，本发明的目的是提供一种冷轧方法，该方法能够进一步减小来自滚轧机输出端的板条的厚度变化量。

为此，本发明涉及一种控制前面所述类型的金属板条的冷轧的方法，其特征在于包括：

估计支架输出端的滑动变化量；和

根据估计的滑动变化量校正至少一个支架的辊子的旋转速度。

根据特殊的实施例，所述方法包括如下的一个或更多的特征；

滑动变化量的估计包括测量支架输出端的板条线速度的步骤，估计支架中辊子的圆周速度的步骤，和根据支架输出端的板条线速度和支架中辊子的圆周速度来计算板条的滑动量的步骤；

考虑到所述板条循环的方向，估计第一支架的滑动变化量；

考虑到所述板条循环的方向，在一组至少两个连续的支架中应用速度校正；

应用到连续支架中的速度校正是相同的；

速度校正包括改变当估计滑动变化量时被充分校正的支架速度；

考虑到所述板条循环的方向，速度校正包括改变通过时间偏移量来校正的第一支架的速度，时间偏移量等于板条在最后被校正的支架和后面的支架之间移动的时间；

时间偏移量包括了由过滤引起的延时；和

考虑到所述板条循环的方向，速度校正包括改变通过时间偏移量来校正的第一支架的速度，时间偏移量等于板条在估计滑动变化量的支架后面的支架和第一个被校正的支架之间移动的时间；

为了保持牵引力，在靠近已校正支架的至少一个支架上应用夹持校正；和

对位于第一支架上游的牵引力保持装置的控制，并且所述控制考虑已估计的滑动变化量。

本发明也涉及控制金属板条的轧制的装置，其包括至少两个连续的支架，每一个支架包括至少两个从动辊子，板条在辊子之间循环并被压缩，其特征在于包括：

估计在支架输出端的滑动变化量的装置；

根据估计的滑动变化量校正至少一个支架的辊子的旋转速度的装置；和

用来实施之前定义的方法的装置。

通过参考附图阅读下面的仅仅通过举例提供的描述能更好的理解本发明，其中：

图1是根据本发明的轧制装置的示意图；

图2是根据第一实施例，补偿滑动变化量对厚度的影响的方法图，其说明了待被实施的校正步骤；和

图3和4是分别等同于图1和2的另一个实施例的视图。

图1示意性地说明用于金属板条B的冷轧装置10。因而，这个装置以已知的方式包括用来保持滚轧机输入端的牵引力的系统11。这个系统包括在卷轴对卷轴的滚轧机中的开卷机12，或在连续滚轧机中的S形滑轮，其展开速度通过力矩控制单元14来控制。

应用于本发明的轧制装置包括二到六个支架。通过实例描述的装置由五个支架16A、16B、16C、16D和16E组成，板条B连续地在其中循环。

以已知的方式，滚轧机的每一个支架包括两个具有平行轴线的工作辊子18，板条B在其间循环。这些辊子由驱动电机带动旋转，其速度由对每一个支架特定的预定指令U_A和U_B控制。每一个支架包括液压或机电的夹持装置22，其能够给两个工作辊子18传递必要的轧制力以便它们能保证减小预定的厚度。装置22确保对分离两个辊子18的空气间隙的调节。通过一个或更多的支撑辊子20的叠加来实现从所述装置22向所述工作辊子18传递轧制力。

用于测量厚度J₀的测量计24设置在第一支架16A的上游。在所述板条进入第一支架16A之前，此测量计24能连续地测定板条B的厚度。

相似地，第二厚度测量计J₁26设置在第一支架16A的输出端。所述板条已经在支架16A中被轧制之后，第二厚度测量计J₁26能连续地测定板条B的厚度。

另外，用来感知速度V_S1的传感器28设置在第一支架16A的输出端。它能连续地测定所述板条B在支架16A输出端的瞬时圆周线速度。例如，所述传感器由激光速度计构成。

以已知的方式，测量计26和单元29相连，单元29用来根据在第一支架16A输出端所测量的厚度校正速度。

以已知的方式，驱动第一支架16A和第二支架16B的辊子18的电机分别由速度调节器30A，30B控制，速度调节器30A，30B可以为相关的支架电机定义速度指令。所述速度调节器30A与所述速度校正单元29相连，以便接收近似速度校正值u_1A，其被用来计算施加到第一支架16A中的指令u_A。

速度调节器30A在它的输入端接收理论速度u_tA。

速度调节器30B能在它的输入端接收理论速度u_tB，同时能在它的输出端提供施加到驱动第二支架16B的电机上的近似速度信号u_B。

以已知的方式，通过测量计24在支架16A的输入端所测量的厚度误差通过夹持装置22作用于支架16A的工作辊子18的空气间隙被补偿。这个作用改变了支架16A输出端的厚度。

以已知的方式，通过测量计26在支架16A的输出端所测量的厚度误差也通过夹持装置22作用于支架16A的工作辊子18的空气间隙被校正。这个作用改变了支架16A输出端的厚度。

以已知的方式，由测量计26在支架16A的输出端所测量的厚度误差通过作用于第一支架16A的速度在第二支架16B的输出端被校正。该速度校正通过单元29来处理，同时通过调节器30A施加到支架16A，调节器30A能通过调整速度基准u_tA来控制工作辊子18的旋转速度，从而：

U_3A＝(1+u_1A)*ut_A

所述与第一支架16A相对应的速度校正u_1A提供给惯性补偿单元32，惯性补偿单元32自身与力矩控制单元14相连。根据速度校正u_1A和板条的机械特征，所述单元32能够确定必须施加于所述系统12上的力矩，以维持在滚轧机输入端的牵引力。

根据本发明，所述装置设置有单元34，用于根据在轧制装置的第一支架的输出端所测量的滑动变化量，对至少两个支架的工作辊子的旋转速度进行补偿。

在图1所阐述的第一实施例中，补偿单元34仅能改变第一支架16A的辊子的旋转速度。所述单元34与测量速度V_s1的传感器28相连。另外，用来测量辊子的驱动电机的旋转速度的传感器36被设置在第一支架上。这种测量能够通过以下比率计算工作辊子的圆周速度v_c1：

V_c1＝π*D_t1*N_t1

其中：

D_t1为工作辊子的直径

N_t1为所测量的工作辊子的旋转速度

所述单元34与这些旋转速度传感器相连。由于板条在两个辊子之间通过期间的厚度变化量和与轧制相关的物理现象，使得辊子的速度与辊子的上游和下游的板条的速度不同。板条的速度与辊子的速度仅在辊子的外围上由中性点所指定的点上相同。

图2中阐述补偿单元34的示意图。此单元包括用于计算在支架16A的输出端板条的滑动量的模块42，用于计算板条的瞬时滑动变化量的模块44，和用于处理仅校正第一支架16A的辊子的旋转速度的信号的单元46。

更特别地，计算滑动量的模块42包括除法器52，其保证板条在第一支架16A的输出端的线速度V_s1被由传感器36提供的第一支架的辊子的圆周速度V_c1相除。

减法器54从速度的商的结果中减去数字1。

因此，通过等式获得滑动量g₁：

$g_1=(\frac{V_{s1}}{V_{c1}}-1)$

其中：

v_s1为板条在第一支架和第二支架间的线速度；和

v_c1为第一支架的辊子的圆周速度。

计算模块42包括在其输出端的滤波器58，其能过滤测量的滑动量g₁。

用来计算瞬时滑动变化量Δ_g1的模块44包括存储器62，当单元34启动时，其能存储由模块42产生的初始已滤波的滑动值g_1i。因而，当所述单元启动时，触发装置64能保证存储由模块42产生的当前滑动值。

另外，模块44包括减法器66，其能计算在模块42输出端所获得的当前已滤波的滑动值g₁和在存储器62中存储的初始已滤波的滑动值g_1i之间的差值。因而，可以获得支架16A中的滑动变化量Δ_g1＝g₁-g_1i。

在本实施例中，单元46能保证单元34的相对校正速度的调节。在理论上，这个增益为-1。

因而，能从模块46的输出端获得另外的校正信号u_2A＝-1*Δ_g1。

如图1所示，单元46的输出端与乘法器69A相连，乘法器69A设置在速度调节器30A的输出端。乘法器的输出端为辊子18的驱动电机提供速度指令值u_A。所述乘法器能将指令值u_3A和(1+u_2A)相乘。因而，速度指令u_1A的百分比增大或减少的量等于在所涉及测量点上的滑动变化量Δ_g1的相反值(opposite)。

已经发现此类装置能提高轧制装置输出端的板条厚度的一致性。实际上，由单元34提供的附加校正值u_2A能在装置的循环过程中考虑到滑动的变化量，通过直接作用于第一支架，该变化量尤其发生在第一支架。

由单元34实现的附加校正是令人满意的，因为可以证明在支架上的滑动变化量等于后面支架上厚度的相对变化量，也就是：

$\frac{\mathrm{\Δ}{E}_2}{E_2}={\mathrm{\Δg}}_1$

其中：

ΔE₂为支架16B输出端的厚度变化量；

E₂为支架16B输出端的参考厚度；

Δg₁为支架输出端的滑动变化量。

图3阐明轧制装置的另一个实施例。其包括与图1中相同或相应的元件。这些用相同的附图标记表示。

所述装置另外包括用来测量支架16B的驱动电机的旋转速度V_c2的传感器138，因此能够测量第二支架16B的工作辊子的瞬时圆周速度。这个传感器与附加的补偿单元34相连接。

在这个实施例中，单元34包括两个输出端，一个与乘法器69A相连接，第二个与第二乘法器69B相连接，第二乘法器69B集成入速度调节器30B。

所述附加补偿单元34的第二输出端能够给乘法器69B提供附加校正值u_2B，目的是在其输出端提供施加到第二支架16B的电机上的速度指令值u_B。

根据比率U_B＝u_tB(1+u_2B)，所述指令u_B等于通过附加校正值u_2B校正后的近似的指令u_tB。

另外，所述附加补偿单元34包括输出u_2C，用来控制第三支架16C的辊子的夹持位置。

图4阐明了所述附加校正单元34的示意图。本示意图再一次包含第一实施例中的模块42和44。

另外，所述单元34包括模块70，用来估计产品在第二和第三支架16B、16C之间传输的时间。此模块包括存储器72，用来存储第二和第三支架16B、16C的分离距离d₂₃，也包括估计器74，用来估计板条在第二和第三支架16B、16C之间的线速度V_S2。估计器74通过计算能够确定第二支架16B输出端板条的速度，特别地根据以下比率：

V_s2＝V_c2(1+g_S2Th)

其中：

V_S2为第二和第三支架间板条的线速度；和

V_C2为从传感器138获得的第二支架的工作辊子的圆周速度；

g_S2Th为在第二支架输出端的理论滑动量。

所述模块70包括除法器76，其能够根据第二和第三支架的分离距离d₂₃和板条循环的速度V_S2，计算板条B的一点在这些支架间传输的时间t₂₃。

在除法器76的输出端设置有与存储器80相连接的加法器78，用来存储与滑动滤波器58的传播时间相对应的延时常量τ。

所述模块70的输出端与集成到校正模块46中的延迟线82相连接。延迟线的输入端接收从乘法器68的输出端所获得的信号-Δg₁。

所述延迟线82能够确保对支架16A和16B施加的附加校正信号u_2A、u_2B延迟由模块70所产生的时间。

将延迟线82的输出施加到两个乘法器69A、69B，以便每一个速度指令uA、uB被相对校正为等于下述量的百分比值：

-Δg₁(t+t₂₃-τ)

其中：

t为测量瞬时值；

t₂₃为在支架16A和16B之间的传输时间；和

τ为滑动滤波器58的传播时间。

模块47的作用是通过根据速度校正值u_2B来计算对支架16C的校正夹持u_2C，以保证保持支架16B和16C之间的牵引力。实际上，一方面速度校正值u_2B和另一方面在支架16C输入端由滑动变化量Δg₁产生的厚度变化量导致这些牵引力的变化量。模块82的输出被模块90过滤，以便相对支架16C的夹持，保证支架16B的电机的动力学适应。模块91将增益G₉₁加到模块90的输出信号上，以保证支架16C的夹持u_2C的位置变化量正好充分地补偿由u_2B产生的牵引力变化量。

模块91的增益由下述比率给出：

$G_{91}=\frac{\frac{{\∂F}_3}{{\∂E}_e}}{{\mathrm{Cg}}_3}{E}_{e3}$

其中，

$-\frac{{\∂F}_3}{{\∂E}_e}$

为相对于支架输入端厚度的变化量的支架16C的作用力变化量；和

Cg₃为支架16C的变形；

E_e3为支架16C输入端的厚度。

在图3和图4所阐述的实例中，为了考虑第一支架输出端的滑动变化量Δg₁，第一和第二支架的辊子具有校正后的旋转速度，以便在板条进入第三支架16C的过程中，在第二支架输出端所产生的厚度变化量相对于理论上最佳的厚度被补偿。

更通常地，根据本发明的方法能够延伸到多于两个的连续支架，除了最后一个支架，所有支架或仅仅部分支架的辊子速度，能通过同样的相对值来校正，同时考虑在第二支架和最终校正的支架之间产品的传输时间，以便最终校正的支架确保对由第一支架输出端的滑动变化量所产生的厚度变化量的补偿。

有利地，如图1和图3所示，如已知的，惯性补偿单元32另外接收调节器30A的速度校正u_1A和通过考虑校正单元34来获得的附加速度校正u_2A，以便在支架16A输入端传输的变化量能够通过保持滚轧机输入端牵引力的系统被补偿，并且不破坏支架16A输入端的牵引力。

在所阐述的实施例中，单元30A、30B和34是分离的。然而，作为变形，这些单元由单台计算机机来进行功能上的操作。

在前述的实施例中，从第一支架开始进行支架速度的校正。然而，在双重方式下，这些支架的速度校正可以从最终的支架开始。例如，对于有五个支架的滚轧机：

仅仅等于+Δg₁(t+t₂₃+t₃₄+t₄₅-τ)的校正相对速度被应用于最后的支架16E；或

等于+Δg₁(t+t₂₃+t₃₄-τ)的校正相对速度被应用于最后两个支架16D和16E；或

等于+Δg₁(t+t₂₃-τ)的校正相对速度被应用于最后三个支架16C、16D、16E。

在之前的公式中，使用了下述符号：

t为测量瞬时量；

t₂₃为支架16B和16C之间的传输时间；

t₃₄为支架16C和16D之间的传输时间；

t₄₅为支架16D和16E之间的传输时间；

τ为滑动滤波器58的传播时间。

在实施例中，惯性补偿被用于卷绕装置中。

Claims (13)

1.一种控制金属板条(B)的冷轧的方法，包括使板条在冷的状况下连续进入至少两个连续的支架(16A，16B，16C，16D，16E)，每一个支架包括至少两个从动辊子(18)，板条(B)在从动辊子之间循环并被压缩，其特征在于，所述方法包括：

估计支架(16A)输出端的滑动变化量(Δg₁)；和

根据所估计的滑动变化量(Δg₁)，校正至少一个支架(16A；16A，16B)的辊子(18)的旋转速度(u_A；u_A，u_B)。

2.一种控制冷轧金属板条(B)厚度的方法，包括使板条在冷的状况下连续进入至少两个连续的支架(16A，16B，16C，16D，16E)，每一个支架包括至少两个从动辊子(18)，板条在从动辊子之间循环并被压缩，其特征在于，所述方法包括：

估计支架(16A)输出端的滑动变化量(Δg₁)；和

根据所估计的滑动变化量(Δg₁)，校正至少一个支架(16A；16A，16B)的辊子(18)的旋转速度(u_A；u_A，u_B)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，估计滑动变化量包括测量支架输出端的板条线速度(V_S1)的步骤，估计支架(16A)中辊子的圆周速度(V_C1)的步骤，和根据支架(16A)输出端的板条线速度(V_S1)和支架(16A)中辊子的圆周速度(V_C1)来计算板条滑动量(g1)的步骤。

4.根据前述任意一个权利要求所述的方法，其特征在于，考虑板条循环的方向，估计第一支架(16A)的滑动变化量。

5.根据前述任意一个权利要求所述的方法，其特征在于，考虑板条循环的方向，在一组至少两个连续的支架(16A，16B)中施加速度(uA，uB)的校正。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，施加到连续的支架中的速度(u_A，u_B)校正是相同的。

7.根据前述任意一个权利要求所述的方法，其特征在于，速度(uA)校正包括当估计滑动变化量时被充分校正的支架的速度变化量。

8.根据权利要求1到6中任意一个所述的方法，其特征在于，速度校正包括，考虑板条循环的方向，改变用时间偏移量(t₂₃)来校正的第一支架的速度，时间偏移量等于板条在最终被校正的支架(16B)和后面的支架(16C)之间移动的时间。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，时间偏移量包括由滤波引起的延时(τ)。

10.根据权利要求1到6中任意一个所述的方法，其特征在于，速度校正包括，考虑板条循环的方向，改变用时间偏移量(t₂₃+t₂₄)来校正的第一支架的速度，时间偏移量等于板条在估计滑动变化量的支架后面的支架和第一个被校正的支架之间移动的时间。

11.根据前述任意一个权利要求所述的方法，在靠近已校正支架的至少一个支架上施加夹持校正以保持牵引力。

12.根据前述任意一个权利要求所述的方法，其特征在于，其包括控制位于第一支架上游的牵引力保持装置(12)，并且所述控制考虑已估计的滑动变化量。

13.一种用来控制金属板条(B)冷轧的装置，包括至少两个连续的支架(16A，16B，16C，16D，16E)，每一个支架包括至少两个从动辊子(18)，板条(B)在冷的状况下在从动辊子之间循环并被压缩，其特征在于，所述装置包括：

估计支架(16A)输出端的滑动变化量(Δg₁)的装置(34)；

根据所估计的滑动变化量(Δg₁)，校正至少一个支架(16A；16A，16B)的辊子(18)的旋转速度(u_A；u_A，u_B)的装置(30A，34)；和

用来实施前述任意一个权利要求所述的方法的装置。

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