CN101795786B - 板厚控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种板厚控制装置,通过考虑支承辊的油膜轴承的油膜厚度和轧材的变形阻力对应于轧制速度的变化来进行板厚控制,能将轧机出料侧的目标板厚和实际板厚之间的偏差相对于整个速度区域减小,且能生产良好的成品。因而,在将被轧机轧制的轧材控制为规定的目标板厚的板厚控制装置中,运算用于补偿因轧制速度而使油膜轴承的油膜厚度变化、间隙增减的油膜厚度补偿值和用于补偿因轧制速度而使轧材的变形阻力变化、轧机出料侧的板厚增减的加速补偿值,考虑运算出的各补偿值,藉此来运算预测板厚与目标板厚的偏差。

Description

板厚控制装置
技术领域
本发明涉及一种将被轧机轧制的轧材控制为规定的目标板厚的板厚控制装置。
背景技术
在轧制轧材的轧机中,轧机出料侧的板厚精度是影响成品品质的主要原因。此外,在这种轧制技术中,已知若支承辊的油膜轴承的油膜厚度发生变化,则会对轧机出料侧的板厚精度带来影响。因此,一直以来,为提高轧机出料侧的板厚精度,在研究修正上述油膜轴承的油膜厚度引起的轧机出料侧的板厚变化的技术。
例如,作为现有技术,提出了为使轧机出料侧的板厚接近目标板厚,考虑油膜轴承的油膜厚度来确定压下位置的板厚控制装置(例如参照专利文献1)。
专利文献1:日本专利特开昭58-212806号公报
发明的公开
发明所要解决的技术问题
在专利文献1所记载的板厚控制装置中,进行考虑油膜轴承的油膜厚度后的板厚控制,但在板厚控制时却未考虑因轧制速度引起的油膜厚度的变化和轧材的变形阻力的变化的影响。因而,存在有在轧制速度变化时成品的品质恶化等问题。
本发明为解决上述技术问题发明而成,其目的在于提供一种通过考虑支承辊的油膜轴承的油膜厚度和轧材的变形阻力对应于轧制速度的变化来进行板厚控制,能将轧机出料侧的目标板厚和实际板厚之间的偏差相对于整个速度区域减小且能生产良好的成品的板厚控制装置。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的轧机的板厚控制装置将被轧机轧制的轧材控制为规定的目标板厚,包括:上下工作辊,该上下工作辊轧制轧材;上下支承辊,该上下支承辊从上下与上下工作辊接触,并被油膜轴承可自由转动地支承;负载测定装置,该负载测定装置测定轧机所受的负载;间隙测定装置,该间隙测定装置测定形成于上下工作辊之间的间隙;轧制速度测定装置,该轧制速度测定装置测定轧制速度;以及自动板厚控制装置,该自动板厚控制装置根据由规定的板厚运算式算出的预测板厚和目标板厚将间隙控制成使轧机出料侧的轧材的板厚接近目标板厚,自动板厚控制装置包括:油膜厚度补偿值运算部,该油膜厚度补偿值运算部为了补偿因轧制速度而使油膜轴承的油膜厚度变化、间隙增减,根据轧制速度测定装置的测定结果来运算对应于轧制速度的间隙的油膜厚度补偿值;加速补偿值运算部,该加速补偿值运算部为了补偿因轧制速度而使轧材的变形阻力变化、轧机出料侧的板厚增减,根据轧制速度测定装置的测定结果来运算对应于轧制速度的轧机出料侧的板厚的加速补偿值;以及偏差运算部,该偏差运算部根据负载测定装置和间隙测定装置的各测定结果以及轧机的轧机刚度(日文:ミル定数)、运算出的油膜厚度补偿值和加速补偿值来运算预测板厚与目标板厚的偏差。
发明效果
根据本发明,通过考虑支承辊的油膜轴承的油膜厚度和轧材的变形阻力对应于轧制速度的变化来进行板厚控制,能将轧机出料侧的目标板厚和实际板厚之间的偏差相对于整个速度区域减小,且能生产良好的成品。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1的板厚控制装置的结构图。
图2是表示加速前的轧机的状态的图。
图3是表示加速时的轧机的状态的图。
图4是表示辊子速度与油膜轴承的油膜厚度的关系的图。
图5是表示变形速度与变形阻力的关系的图。
(符号说明)
1轧材
2上工作辊
3下工作辊
4上支承辊
5下支承辊
6油膜轴承
7润滑油
8轴
9辊子表面
10轴
11辊子表面
12负载测定装置
13自动板厚控制装置
14油膜厚度补偿值运算部
15弯曲补偿值运算部
16加速补偿值运算部
17偏差运算部
具体实施方式
为了更为详尽地说明本发明,根据附图说明本发明。另外,在各图中对相同或相当的部分标注相同符号,并适当简化乃至省略其重复说明。
实施方式1
图1是表示本发明实施方式1的板厚控制装置的结构图,图2是表示加速前的轧机状态的图,图3是表示加速时的轧机状态的图,图4是表示辊子速度与油膜轴承的油膜厚度的关系的图;图5是表示变形速度与变形阻力的关系的图。
在图1~图5中,符号1是被轧机轧制的由金属材料等构成的轧材,符号2是上工作辊,符号3是下工作辊。轧材1被上工作辊2和下工作辊3从上下轧制。符号4是从上方与上工作辊2接触的上支承辊,符号5是从下方与下工作辊3接触的下支承辊。上支承辊4和下支承辊5分别被油膜轴承6可自由转动地支承。另外,符号7表示各油膜轴承6内的润滑油,此外,符号8表示上支承辊4的轴,符号9表示上支承辊4的辊子表面,符号10表示下支承辊5的轴,符号11表示下支承辊5的辊子表面。
此外,在图1所示的板厚控制装置中包括有:油压压下装置;用于良好地控制凸面形状的弯曲压力控制装置;用于测定轧机所受的负载的负载测定装置12;测定形成于上工作辊2与下工作辊3之间的辊隙P的间隙测定装置;测定轧制速度、即辊子速度的轧制速度测定装置;以及自动板厚控制装置13等。
自动板厚控制装置13根据通过规定的板厚运算式算出的预测板厚和规定的目标板厚,将上述辊隙P控制为使轧机出料侧的轧材1的板厚接近上述目标板厚。在自动板厚控制装置13中,例如包括:运算油膜厚度补偿值的油膜厚度补偿值运算部14;运算弯曲补偿值的弯曲补偿值运算部15;运算加速补偿值的加速补偿值运算部16;以及运算预测板厚与目标板厚的偏差的偏差运算部17。
油膜厚度补偿值是用于修正因轧制速度而使油膜轴承6的油膜厚度变化时产生的辊隙P的增减的值。上述油膜厚度补偿值运算部14根据轧制速度测定装置的测定结果来运算相对于轧制速度的辊隙P的油膜厚度补偿值。此外,弯曲补偿值是用于修正上工作辊2和下工作辊3所受的负载与轧材1所受的负载之间的差的值。加速补偿值是用于修正因轧制速度而使轧材1的变形阻力变化时产生的轧机出料侧的板厚的增减的值。上述加速补偿值运算部16根据轧制速度测定装置的测定结果来运算对应于轧制速度的轧机出料侧的板厚的加速补偿值。
此外,偏差运算部17根据负载测定装置12及间隙测定装置的各测定结果、轧机的轧机刚度以及运算出的油膜厚度补偿值、弯曲补偿值、加速补偿值来运算预测板厚与目标板厚的偏差。
以下,对自动板厚控制装置13的具体内容进行说明。
现有的轧机出料侧的预测板厚通过下式求得:
hn=Fn/Mn+S    (1)
在此,h表示轧机出料侧板厚,F表示轧机所受的负载,M表示轧机塑性系数(轧机刚度),n表示对象轧机,S表示GAP FBK。上述式(1)中,在运算预测板厚时,只考虑了轧机所受的负载F和辊子的轧机刚度M。即,未对油膜轴承6的润滑油7作任何考虑。
然而,实际上,如图2和图3所示,若辊子旋转被加速,则润滑油7分别覆盖轴8和轴10整体。即,上支承辊4和下支承辊5移动成使形成于轴8和轴10周围的油膜厚度变得均匀。因此,从图2所示的状态开始,上支承辊4朝下方移动,下支承辊5朝上方移动,使得辊隙P被封闭(参照图3)。其结果是,辊子旋转的加速时与加速前相比,轧机所受的负载F变大。另一方面,实际材料的出料侧板厚即使进行加速也始终固定。
根据上述式(1)可知,若在GAP FBK保持固定的状态下轧机所受的负载变大,则轧机出料侧的板厚h变厚。在热精轧机的现有的板厚控制中,根据式(1)进行控制,因而轧制速度一旦变快,便会进行用于封闭辊隙的控制。因而,不管实际材料的厚度是否固定,辊隙都被封闭,存在轧机出料侧的实际材料变薄的问题。
因此,在上述自动板厚控制装置13中,为了修正因加速而产生的上述辊隙封闭量,在油膜厚度补偿值运算部14预先存储用于算出油膜厚度补偿值的规定函数。另外,上述函数是将轧制速度作为变量的函数,构成为随着轧制速度变快而输出值变大。此外,偏差运算部17通过将根据负载测定装置12和间隙测定装置的各测定结果以及轧机刚度得到的板厚减去根据轧制速度测定装置的测定结果得到的油膜厚度补偿值来算出预测板厚。藉此,能缩小预测板厚与轧机出料侧的实际板厚的差。
具体而言,为了求得用于导出上述油膜厚度补偿值的函数,以将辊隙P设定成轧机所受的负载为规定值的状态,将支承辊4和支承辊5的转速从低速区域改变到高速区域,或反过来从高速区域改变到低速区域,并测定此时的负载变化。而且,改变轧机所受的负载来测定与上述相同地使轧制速度加减速时的负载(参照图4)。此外,通过将测定所得的轧制速度和负载的函数除以轧机刚度,求导出辊子转速(轧制速度)与辊隙封闭量的关系。另外,也知道了油膜厚度与辊子速度有关。因而,将上述求导出的函数用作油膜厚度补偿值,藉此可实现自动板厚控制装置13的上述功能。
此外,一般在轧机中,通过设于工作辊2和工作辊3的工作辊弯曲机来进行用于提高凸面形状的控制。因而,通过使工作辊弯曲负载变化,辊子所受的负载也变化。例如,若以钢板中部起伏不平为目的将工作辊弯曲压力增大,则使辊子被抬起,藉此使辊子所受的负载变小。但是,实际上,由于材料也受到工作辊弯曲部分的负载,因而辊子所受的负载与材料所受的负载是不同的。因而,为了修正上述差,弯曲补偿值运算部15实施从辊子所受的负载减去因工作辊弯曲压力的变化而产生的负载量的补偿。
自动板厚控制装置13通过下式实施轧机出料侧的预测板厚的计算。
FBc=Fb+FbSET
Soilc=Soil+Soil0
Sm=(F-FBc)/M-Soilc
h=Sm+S    (2)
在此,Fb:工作辊弯曲负载(N)(Roll bending force),FbSET:工作辊弯曲设定负载(N)(Roll bending force setting value),FBc:工作辊弯曲补偿值(mm)(Roll bending force compensation),Soil:油膜厚度(mm)(Oilfilm thickness),Soil0:调零时的油膜厚度(mm)(Oil film thickness inzeroing),Soilc:油膜厚度补偿值(mm)(Oil film thickness compensation),Sm:轧制拉伸量(mm)(Mill stretch in zeroing),h:出料侧板厚(厚度计厚度)(mm)(Delivery thickness),M:轧机刚度(轧机刚性)(N/mm)。
此外,若加快轧制速度,则材料被轧机压下的速度也变快。即,如图5所示,若轧制速度变快,则变形速度变快且变形阻力变大。在此,变形阻力变大与轧机刚度变大是相同含义,因而若变形阻力变大,则实际的轧机出料侧的板厚变薄。另一方面,即使变形阻力变大,也不会对式(1)所使用的负载实际值和辊隙实际值带来影响。
即,尽管采用上述(1)导出的轧机出料侧的板厚没有变化,但轧机出料侧的实际的板厚(实际板厚)会变薄,目标板厚与实际板厚的偏差变大。自动板厚控制装置13为了修正因上述辊子速度而引起的板厚偏差,追加轧制速度与辊隙的开度的函数以作为板厚控制的修正量。
一般而言,轧机的板厚控制通过将辊隙P控制成下式为0来实施。
Δh=h-h(目标值)(3)
在此,Δh:板厚偏差。
然而,若轧制速度变快,则如上所述,变形速度变快而变形阻力也变大。因而,若轧制速度变快,则实际的板厚h变薄,实际的Δh增加为正值。
然而,在自动板厚控制中,轧机出料侧的板厚比目标值厚,因而自动板厚控制装置13输出指令来封闭辊隙P。即,尽管轧机出料侧的实际板厚比目标板厚薄,也会进行将板厚进一步变薄的控制。
另外,上述板厚变动是由轧制刚性对应于轧制速度产生的变化引起的变动,因而原本需要在厚度计板厚运算式中追加关于速度的修正。但是,由于轧制速度快,因而对修正后的厚度计板厚运算进行控制可能会使响应变慢。
因此,在自动板厚控制装置13中,为了修正因加速而引起的上述板厚变动,在加速补偿值运算部16预先储存用于算出加速补偿值的规定函数f(v)。另外,上述函数是将轧制速度作为变量的函数,构成为随着轧制速度变快而输出值变大。此外,偏差运算部17在不采用加速补偿值来算出预测板厚后,在将上述预测板厚减去目标板厚而得到的值上加上根据轧制速度测定装置的测定结果得到的加速补偿值,藉此来算出板厚偏差Δh。
Δh=h-h(目标值)+f(v)(4)
自动板厚控制装置13将辊隙P控制成使由式(4)所得的板厚偏差Δh接近0。
根据本发明的实施方式1,通过考虑支承辊4和支承轴5的油膜轴承6的油膜厚度以及轧材1的变形阻力对应于轧制速度的各变化来进行板厚控制,能将轧机出料侧的目标板厚和实际板厚之间的偏差相对于整个速度区域减小,且能生产良好的成品。
即,通过将油膜补偿和加速补偿并用,不管是高速轧制还是低速轧制,均可始终实现最合适的板厚控制,并能提高板厚精度。
工业上的可利用性
如上所述,根据本发明的板厚控制装置,通过油膜补偿和加速补偿的并用可在整个速度区域进行最合适的板厚控制。因此,不管是高速轧制还是低速轧制,均可对应于热轧和冷轧两者的自动板厚控制(AGC)。

Claims (3)

1.一种板厚控制装置,其将被轧机轧制的轧材控制为规定的目标板厚,其特征在于,包括:
上下工作辊,该上下工作辊轧制所述轧材;
上下支承辊,该上下支承辊从上下与所述上下工作辊接触,并被油膜轴承可自由转动地支承;
负载测定装置,该负载测定装置测定所述轧机所受的负载;
间隙测定装置,该间隙测定装置测定形成于所述上下工作辊之间的间隙;
轧制速度测定装置,该轧制速度测定装置测定轧制速度;以及
自动板厚控制装置,该自动板厚控制装置根据由规定的板厚运算式算出的预测板厚和所述目标板厚,将所述间隙控制成使所述轧机出料侧的所述轧材的板厚接近所述目标板厚,
所述自动板厚控制装置包括:
油膜厚度补偿值运算部,该油膜厚度补偿值运算部为了补偿因轧制速度而使所述油膜轴承的油膜厚度变化、所述间隙增减,根据所述轧制速度测定装置的测定结果来运算对应于轧制速度的所述间隙的油膜厚度补偿值;
加速补偿值运算部,该加速补偿值运算部为了补偿因轧制速度而使所述轧材的变形阻力变化、所述轧机出料侧的板厚增减,根据所述轧制速度测定装置的测定结果来运算对应于轧制速度的所述轧机出料侧的板厚的加速补偿值;以及
偏差运算部,该偏差运算部根据所述负载测定装置和所述间隙测定装置的各测定结果以及所述轧机的轧机刚度、运算出的所述油膜厚度补偿值,来运算出所述预测板厚后,在所述预测板厚减去所述目标板厚而得到的值上加上所述加速补偿值运算部运算出的所述加速补偿值,藉此来运算所述预测板厚与所述目标板厚的偏差。
2.如权利要求1所述的板厚控制装置,其特征在于,
油膜厚度补偿值通过随着轧制速度变快而输出值变大的函数算出,
偏差运算部将根据负载测定装置和间隙测定装置的各测定结果以及轧机的轧机刚度得到的板厚减去根据所述轧制速度测定装置的测定结果得到的所述油膜厚度补偿值,藉此来算出预测板厚。
3.如权利要求1或2所述的板厚控制装置,其特征在于,
加速补偿值通过随着轧制速度变快而输出值变大的函数算出。
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