CN102834192A - 金属板材的轧制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是金属板材的轧制方法，其课题为在减弯装置的响应性比增弯装置差的轧机中，即使是作用减小弯辊力的设定条件的情况下，也能够付与高响应的板凸度、形状控制功能。为了解决上述课题，在轧制开始前作用增弯力和减弯力这双方，作为合力而使相当于辊平衡力的弯辊力作用在作业辊轴承座上。在轧制开始时，减弯力一边保持一定值一边使增弯力变化，作为合力而使规定的弯辊力（减弯力）作用在作业辊轴承座上来进行轧制，在轧制结束时使增弯力回到轧制开始前的状态，作为与减弯力的合力而使相当于辊平衡力的弯辊力作用在作业辊轴承座上，在该状态下结束轧制。
Description
技术领域
本发明涉及金属板材的轧机、即高响应性且能够施加强力的弯辊力的轧机。特别涉及即使是减弯装置的响应性比增弯装置的响应性低的多段轧机、也能够付与高响应的板凸度、形状控制功能的金属板材的轧制方法。
背景技术
作为在4段轧机或6段轧机等的多段轧机中进行板凸度、形状控制轧制时的控制方法，有对作业辊轴承座施加弯辊力的弯辊、使辊在辊轴方向上变位的辊移位、对辊赋予交叉角的辊交叉等。
这些控制方法中的辊移位及辊交叉难以在轧制中迅速地设定变更。因此，不适合于要求轧制中的控制的板凸度、形状控制轧制。相对于此，弯辊装置由于控制液压、在轧制中能够变更弯辊力，所以适合于板凸度、形状控制轧制。
在专利文献1中，记载有将接合着板宽、板厚、钢种等不同的钢材的轧材使用具有弯辊机构和辊移位机构的热精轧机连续轧制的方法。但是，由于辊移位位置的变更速度与弯辊力的变更速度相比非常慢，所以在轧制中将辊移位位置固定，仅通过响应性高的弯辊力进行凸度控制。
在此情况下，将板凸度、形状控制通过弯辊装置的控制速度来决定速度，以往以来对于弯辊装置希望高的响应性。
在专利文献2中，记载有决定弯辊装置的响应性的是伺服阀的二次配管长度（参照专利文献2的段落［0014］、图1）。因此，通过控制增大侧与减小侧的液压差的伺服阀实施弯辊力的控制。为了确保高的响应性，将这些伺服阀配设在轧机机架的驱动侧和操作侧的各入侧及出侧的共计4处的机架立柱的侧面上，使从各伺服阀到液压缸的配管长度为2m以内。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6－55207号公报
专利文献2：日本特开平8－215730号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，决定弯辊装置的响应性的不仅是从伺服阀到液压缸的配管长度。
例如，在图1所示的轧机中，是具备上下一对的作业辊1－1、1－2和分别支承它们的上下一对的加强辊2－1、2－2的4段轧机。是增弯装置6－1～6－4装入在突出块5－1、5－2上、减弯装置7－1～7－4装入在上下加强辊轴承座4－1、4－2上的形式的轧机。在该形式的轧机中，减弯装置的响应速度比增弯装置的响应速度慢。
因此，在为了板凸度、形状控制而对作业辊作用增弯力的情况下，能够进行高响应的控制，但在使减弯力作用的情况下，在轧制中不能迅速地进行设定变更。因而，不能将轧材入侧板厚及轧材温度等的在轧制中变动的干扰因素去除，有使制品品质及成品率下降的情况。
此外，减弯装置的响应性不变高也是因为不能使用固定配管。即，作业辊通过轧制作业而比加强辊更容易损耗，所以需要进行定期的换辊。但是，图1所示的轧机由于将增弯装置装入突出块，所以每当换辊作业时不需要将增弯装置的液压配管拆装，能够经由固定配管连接在液压控制阀上。由此，能够采用用于高响应液压控制的伺服阀。相对于此，图1的轧机的减弯装置由于装入上下加强辊轴承座，所以每当换辊作业时必须将减弯装置的液压配管拆装。在液压配管的拆装时在液压配管内混入微小异物的可能性变高，所以不能采用用于高响应液压控制的伺服阀。此外，由于必须经由柔性配管等的柔软构造且拆装自如的液压配管连接到液压控制阀，所以有应传递的液压的变动被吸收缓和的情况。
即，能够经由固定配管的液压配管连接在液压控制阀上、还是必须经由柔性配管等的柔软构造且拆装自如的液压配管连接在液压控制阀上，是减弯装置的响应性不得不比增弯装置的响应性低的最大原因。
此外，由于不能够将减弯装置高响应地控制，所以在轧制开始时、轧制结束时的减弯力施加时、解除时，轧制变得不稳定，制品品质变差，成为生产性下降的原因。
即，减弯力在没有施加轧制载荷的空转时不能施加。因此，在轧制开始时需要迅速地施加减弯力，另一方面，在轧制结束时需要迅速地回到辊平衡状态。这里，在通过响应性差的减弯装置的控制实施弯辊力的变更的情况下，在轧材的前尾端没有施加规定的减弯力，从而形状不良部变长。
即，第2认识是，在图1所示的形式的轧机中使减弯力作用的情况下，难以在轧制中迅速地进行设定变更，所以不能将轧材入侧板厚及轧材温度等的在轧制中变动的干扰因素去除，使制品品质及成品率下降。
本发明应解决的课题在于提供一种在减弯装置的响应性比增弯装置的响应性低的轧机中，即使在对作业辊作用减弯力的情况下，也能够付与高响应的板凸度、形状控制功能的金属板材的轧制方法。
用于解决课题的方案
本发明者为了解决上述课题，反复进行了锐意研究，结果发现，在减弯装置的响应性比增弯装置的响应性低的轧机中，通过设定基于两弯辊装置的合力的弯辊力，仅在响应性高的增弯装置中进行轧制中的控制，由此能够进行高响应的板凸度、形状控制，从而完成了本发明。
即，是如下轧制方法：在以板凸度、形状控制的目的作为作业弯辊力而使减弯力作用的情况下，使用响应性高的增弯装置进行轧制开始时及轧制结束时的弯辊力的变更。高响应的增弯装置能够补偿（弥补）减弯装置的响应性。
进而，由此通过对于轧材入侧板厚及轧材温度等的在轧制中变动的干扰也用高响应的增弯装置进行控制，能够造入良好的板凸度、形状，能够将制品品质及生产性显著地改善。
例如，图1所示的轧机是从辊更换时的配管拆装的容易性出发而在减弯装置的液压配管中采用柔软构造且拆装自如的液压配管的构造的轧机。是作为其结果而具有减弯装置的响应性不得不比增弯装置的响应性低的特性的轧机。但是，该轧机由于是在突出块中配备增弯装置的构造，所以能够在突出块中配备大容量的增弯装置，并且能够经由固定配管的液压配管连接在液压控制阀上，所以同时具有能够做成响应性高的增弯装置的优良特性。因此，能够进行上述响应性高的弯辊力控制。
基于这些上述认识，本发明者完成了如下金属板材的轧制方法的发明：即使是减弯装置的响应性比增弯装置的响应性低的轧机，也能够付与高响应的板凸度、形状控制功能。作为其要旨的是以下这样。
（1）一种金属板材的轧制方法，使用轧机进行，该轧机具有产生增弯力的增弯装置和产生减弯力的减弯装置，在该轧机中，上述减弯装置的响应性比上述增弯装置低，该金属板材的轧制方法的特征在于，
在轧制开始前，作用增弯力和减弯力这双方，作为合力而使相当于辊平衡力的弯辊力作用在作业辊轴承座上。
然后，一边使减弯力变化为规定的轧制中减弯力，一边使增弯力变化，以使减弯力与增弯力的合力维持辊平衡力。该步骤如果从最开始就将减弯力设为规定的轧制中减弯力、使增弯力作用在作业辊轴承座上以使减弯力与增弯力的合力成为辊平衡力，则可以省略。
然后，在轧制开始时，一边继续将减弯力保持上述规定的轧制中减弯力的控制一边使增弯力变化，成为作为合力而规定的轧制中作业弯辊力作用在作业辊轴承座上的状态。
在轧制中，通过控制增弯力，以维持上述规定的轧制中作业弯辊力的方式进行轧制。
然后，在轧制结束时，使增弯力变化，作为与减弯力的合力，使相当于辊平衡力的弯辊力作用在作业辊轴承座上，在该状态下结束金属板材的轧制。
然后，使减弯力和增弯力减小，以维持作为上述合力的辊平衡力。该步骤也是如果将减弯力维持规定的轧制中减弯力、使增弯力作用在作业辊轴承座上以使减弯力与增弯力的合力成为辊平衡力则可以省略。
（2）如（1）记载的金属板材的轧制方法，其特征在于，
使用轧机进行；
上述轧机，
至少具备一对上下作业辊和分别支承它们的一对上下加强辊，具有如下构造：将构成相对于各个上下作业辊的上述增弯装置的增大液压缸经由固定的液压配管连接在各个液压控制阀上，并且装入向轧机机架的内侧突出的突出块，
还具有如下构造：至少构成相对于上作业辊的上述减弯装置的减小液压缸经由柔软构造且拆装自如的液压配管连接在液压控制阀上，并且装入上加强辊轴承座。
（3）如上述（2）记载的金属板材的轧制方法，其特征在于，测量上述减小液压缸内或与该缸连接的液压配管内的液压，基于其测量值控制增弯力，以使作用在作业辊轴承座上的弯辊力成为规定值。
这里，所谓弯辊力的规定值，是根据轧制条件等预先求出的弯辊力值。此外，作用在作业辊轴承座上的弯辊力为增弯力与减弯力的合力。
发明效果
有关本发明的轧制方法使用响应性高的增弯装置进行轧制开始时及轧制结束时的弯辊力的变更。
因此，即使是从辊更换时的配管拆装的容易性出发而通过在减弯装置的液压配管中采用柔软构造且拆装自如的液压配管、从而减弯装置的响应性比增弯装置的响应性低的轧机，高响应的增弯装置也对减弯装置的响应性进行补偿，由此能够付与高响应且强力的板凸度、形状控制功能。
因而，根据有关本发明的轧制方法，对于轧材入侧板厚及轧材温度等的在轧制中变动的干扰也能够造入良好的板凸度、形状，能够将制品品质及成品率大幅改善。
附图说明
图1是表示本发明作为对象的轧机的构造的一例的侧视图。
图2是表示有关本发明的轧制方法的操作流程的一例的图。
图3是表示伴随着图2的操作流程的弯辊力等的时间序列变化的图。
图4是表示减弯装置的响应性低的情况下的弯辊力等的时间序列变化的图。
图5是表示有关本发明的轧制方法的操作流程的另一例的图。
图6是表示伴随着图5的操作流程的弯辊力等的时间序列变化的图。
图7是表示本发明作为对象的轧机的构造的另一例的侧视图。
图8是表示本发明作为对象的轧机的构造的另一例的侧视图。
具体实施方式
以下，参照图1～8对有关本发明的轧制方法进行说明。
图1是表示本发明作为对象的轧机的构造的一例的侧视图，以该轧机为例进行说明。如该图所示，本发明作为对象的轧机是具备上下一对的作业辊1－1、1－2和分别支承它们的上下一对的加强辊2－1、2－2的多段轧机。
另外，该图所示的轧机是在薄钢板带的串列式精轧机等中采用的形式的4段轧机，但并不限定于此，也可以是6段轧机。
并且，在该轧机中，对上作业辊1－1施加增弯力的上增弯装置6－1、6－2、和对下作业辊1－2施加增弯力的下增弯装置6－3、6－4装入向机架9的内侧突出的突出块5－1、5－2中。
因此，作业辊1－1、1－2因轧制作业带来的损耗而需要定期的换辊。但是，图1的轧机在每当换辊作业时不需要将增弯装置的液压配管拆装。各个增弯装置6－1～6－4能够经由固定配管的液压配管连接在各个液压控制阀上，由此，能够采用用于高响应液压控制的伺服阀。因而，能够做成响应性高的增弯装置。
另一方面，对上作业辊1－1施加减弯力的上减弯装置7－1、7－2装入上加强辊轴承座4－1，对下作业辊1－2施加减弯力的下减弯装置7－3、7－4装入下加强辊轴承座4－2。
因此，关于加强辊2－1、2－2，虽然不像作业辊，但由于通过轧制作业而损耗，所以也需要定期的换辊。由此，该轧机必须每当换辊作业时将减弯装置7－1～7－4的液压配管拆装，在拆装时在液压配管内混入微小异物的可能性变高。因此，在各个减弯装置7－1～7－4中难以采用用于高响应液压控制的伺服阀。此外，在为了使配管拆装变容易而必须经由柔性配管等的柔软构造且拆装自如的液压配管连接到各个液压控制阀上的情况下，因为是柔软构造，所以也有将液压的变动吸收缓和的情况。
因而，在从辊更换时的配管拆装的容易性出发而在减弯装置7－1～7－4的液压配管中不采用伺服阀而采用柔性配管那样的情况下，减弯装置的响应性变得比增弯装置的响应性低。
因此，在以板凸度、形状控制目的而作为作业弯辊力使减弯力作用的情况下，在轧制中难以迅速地进行设定变更。因此，对于轧材入侧板厚及轧材温度等的在轧制中变动的干扰因素不能进行适当的弯辊控制，发生使制品品质及成品率下降的情况。
另一方面，减弯力在没有施加轧制载荷的空转时不能施加。在应用减弯力的情况下，需要从空转时的辊平衡状态在轧制开始时迅速切换为减弯力、进而在轧制结束时迅速回到辊平衡状态。
因而，如果用响应性差的减弯装置的控制实施弯辊力的变更，则有可能在轧材的前尾端没有施加规定的减弯力而形状不良部变长。
这里，在专利文献2所记载的弯辊装置中，设为决定弯辊装置的响应性的是伺服阀的二次配管长度。即，通过将从各伺服阀到液压缸的配管长度缩短到2m以内、经由伺服阀控制增大侧的液压与减小侧的液压之差，能够确保弯辊力较高的响应性。但是，作业辊及加强辊的调换作业必须定期地实施，所以将增大侧和减小侧这双方作为固定液压配管是不现实的。因此，不能充分地实现作为本发明的课题的提高使减弯作用时的响应性。
有关本发明的轧制方法也解决专利文献2中的课题。
另外，所谓增弯装置，是指对作业辊轴承座施加使辊开度变大的方向的力的液压装置。所谓增弯装置，是包括作为其致动器的液压缸的装置的总称。在本发明中，为使说明变得简单，假设增弯装置只要没有特别否定、就是指作为其致动器的液压缸。并且，将由增弯装置对作业辊施加的力称作增弯力。另一方面，将对作业辊轴承座施加使辊开度变小的方向的力的液压装置称作减弯装置，并且将由此对作业辊施加的力称作减弯力。此外，所谓减弯装置，是包括作为其致动器的液压缸的装置的总称。但是，在本发明中，为了使说明变得简单，假设减弯装置只要没有特别否定、就是指作为其致动器的液压缸。
图2是表示有关本发明的轧制方法的操作流程的一例的图，更具体地讲，是表示响应性高的增弯装置和响应性比其稍低的减弯装置的操作流程的图。
此外，在图3中表示遵循该轧制方法的情况下的、伴随着对一根轧材的轧制作业的弯辊力等的时间序列变化。在图3中，从上方起表示轧制载荷、增弯装置的输出、减弯装置的输出、作为合力的作业弯辊力的时间序列变化。以下，基于图2、3进行说明。
首先，在轧制开始前，实施对应于下个轧制的轧材的设定计算，运算并输出作业弯辊力的设定值FR。这里，假设运算出FR为负值，即为减弯力。另外，在本发明中，将弯辊力定义为，设增弯力（增大方向（将辊打开的方向）的力）为正值、减弯力（减小方向（对辊推压的方向）的力）为负值。
在轧制开始前，作用增弯力和减弯力这双方，作为合力而相当于辊平衡力（FB）的增大侧的弯辊力作用在作业辊轴承座上。
即，在轧制前的空转时，使增弯装置输出为IB（>0），使减弯装置输出为DB（<0），使IB+DB作为辊平衡力FB（>0）而作用。
另外，将辊平衡力FB决定为在空转状态的轧制加减速中、由电动机驱动的作业辊和从动的加强辊也不打滑的力，而且，DB只要以减弯装置的致动器不从作业辊轴承座离开的程度的最小液压设定就可以。
并且，在轧制开始前的某个定时（时间轴上的a点），通过DS=FR-IR运算使轧制中作业弯辊力FR作用的足够的规定的轧制中减弯装置输出DS。并且，将DS及IS同时输出，以使辊平衡力（FB）为一定。
这里，IR是轧制中的增弯装置输出，预先决定接近于能够控制的最小值的值，以使DS的绝对值不会过大，假设IS为成为IS+DS=FB那样而决定的增弯装置输出。
因而，在设定定时，作为合力的作业弯辊力是FB的原状，实质上不变化。
接着，在轧制开始后，一边继续将减弯力保持一定值的控制一边使增弯力降低，成为作为合力而规定的减小侧的弯辊力作用在作业辊轴承座上的状态，从而进行轧制。
即，在轧制开始定时（时间轴上的b点），将增弯装置输出从IS变更为IR。通过这样，响应慢的减弯装置输出是DS的原状，通过响应快的增弯装置的控制，能够将作为合力的作业弯辊力从辊平衡力FB（>0）迅速地切换为减弯力FR（<0）。
另外，所谓轧制开始时（b），是指开始轧制的时刻，其检测只要用例如设为由轧机的轧制载荷测量用测力传感器检测的载荷超过由设定计算预测运算出的轧制载荷的例如30%的定时的方法决定就可以。该值优选的是在10～30%之间设定。这是因为，能够与辊平衡力的变动区别，此外能够迅速检测到轧制开始。
并且，在轧制结束时，使弯辊力回到轧制开始前的状态，作为合力而使相当于辊平衡力的增大侧的弯辊力作用在作业辊轴承座上，在该状态下结束金属板材的轧制。
即，在轧制结束定时（时间轴上的c点），减弯装置输出是DS的原状，将响应较快的增弯装置输出从IR回到IS。通过这样，能够将作为合力的作业弯辊力从减弯力FR（<0）迅速地切换为辊平衡力FB（>0）。
另外，所谓轧制结束定时（时间轴上的c点），是指轧制结束时。该检测只要用设为由轧机的轧制载荷测量用测力传感器检测到的载荷低于将轧制中的实际轧制载荷进行时间序列平均的值的、例如50%的定时的方法决定就可以。该值能够任意地设定，但优选的是在50～80%之间设定。这是因为，能够与轧制中的弯辊力的变动区别，从而迅速地检测出轧制结束。
并且，将从轧制结束定时经过例如1～3秒的时刻设为作业完成定时d，在该定时，设增弯装置输出为IB，设减弯装置输出为DB。在该变更中，作为合力的作业弯辊力被大致维持为辊平衡力FB。
如图2、图3所示，在有关本发明的轧制方法中，使用配备在突出块上的响应性高的增弯装置进行轧制开始时及轧制结束时的弯辊力的变更。因此，即使在不得不配备响应性比增弯装置低的减弯装置的情况下，响应性高的增弯装置也对其进行补偿，所以能够付与高响应且强力的板凸度、形状控制功能。
进而，即使在轧制中因各种因素（干扰）而轧制力变化的情况下，也能够用高响应的增弯装置迅速地控制，以维持最适当的作业弯辊力。
即，根据有关本发明的轧制方法，对于轧材入侧板厚及轧材温度等的在轧制中变动的干扰也能够造入良好的板凸度、形状，能够大幅改善制品品质及成品率。
图4是表示减弯装置的响应性低的情况下（特别是具有如果反作用力消失则压力下降的液压特性的情况下）的弯辊力等的时间序列变化的图。与图3同样，表示遵循图2所示的增弯装置和减弯装置的操作流程的情况下的、伴随着对一根轧材的轧制作业的弯辊力等的时间序列变化。即，表示减弯装置的响应速度比图2、3的情况慢的情况下的例子。
在如该例那样减弯装置的响应性低的情况下，在定时b及c，响应性高的增弯装置急剧变化，所以响应性差的减弯装置的输出变动。结果，作为合力的作业弯辊力在定时b到达FR的动作延迟，在定时c到达FB的动作延迟。图5所示的轧制方法是解决该问题的。
图5是表示有关本发明的轧制方法的操作流程的另一例的图，是表示响应性高的增弯装置和响应性比图2、3的情况低的减弯装置的操作流程的图。以下，基于该图进行说明。
在图5所示的轧制方法中，基于测量与减弯装置连接的液压配管内的液压而求出的减弯力、或者由设置在该装置中的测力传感器测量出的减弯力控制增弯装置。即，根据减弯力或减弯装置的液压控制增弯装置的输出，以使得在轧制前后作业弯辊力为辊平衡力FB、在轧制中作业弯辊力为FR。另外，除此以外的控制与图2所示的轧制方法是同样的。
通过用图5所示的轧制方法进行轧制，如图6所示，增弯装置对减弯装置的输出变动进行补偿，作为作业弯辊力而能够实现高响应的控制。
此外，即使不进行基于轧制中的减弯力的测量、或液压测量的反馈控制，通过预先预测减弯装置的输出变动、设定对其补偿的增弯装置的输出，也能够得到同样的效果。
图7及图8是表示本发明作为对象的轧机的构造的另一例的侧视图。这些轧机是进行了改善的轧机，以将对上作业辊1－1的辊身部施加的轧制方向力不是用突出块5－1、5－2承受、而是用机架窗12承受，从而能够增大辊开度。
其中图7所示的轧机是将对下作业辊1－2施加减弯力的下减弯装置7－3、7－4配备在下加强辊轴承座4－2上的轧机。图8所示的轧机是将下减弯装置7－3、7－4配备在位于突出块5－1、5－2的下方的专用的突出块5－3、5－4上的轧机。
对于这些轧机也能够应用有关本发明的轧制方法，由此，对于轧材入侧板厚及轧材温度等的在轧制中变动的干扰也能够造入良好的板凸度、形状，能够将制品品质及成品率大幅改善。
产业上的可利用性
本发明能够在钢板的轧制、特别是需要大开度的可逆轧机等中使用。
标记说明
1－1上作业辊
1－2下作业辊
2－1上加强辊
2－2下加强辊
3－1上作业辊轴承座
3－2下作业辊轴承座
4－1上加强辊轴承座
4－2下加强辊轴承座
5－1入侧突出块
5－2出侧突出块
5－3入侧下突出块
5－4出侧下突出块
6－1入侧上增弯装置
6－2出侧上增弯装置
6－3入侧下增弯装置
6－4出侧下增弯装置
7－1入侧上减弯装置
7－2出侧上减弯装置
7－3入侧下减弯装置
7－4出侧下减弯装置
8－1入侧加强辊平衡装置
8－2出侧加强辊平衡装置
9机架
10被轧材
11压下装置
12机架窗
Claims (3)
1.一种金属板材的轧制方法，使用轧机进行，该轧机具有产生增弯力的增弯装置和产生减弯力的减弯装置，上述减弯装置的响应性比上述增弯装置低，该金属板材的轧制方法的特征在于，
在轧制开始前，作用增弯力和减弯力这双方，作为合力而使相当于辊平衡力的弯辊力作用在作业辊轴承座上；
然后，在轧制开始时，一边将减弯力保持上述规定的轧制中减弯力一边使增弯力变化，作为合力而使规定的轧制中作业弯辊力作用在作业辊轴承座上；
在轧制中，通过控制增弯力，以维持上述规定的轧制中作业弯辊力的方式进行轧制；
然后，在轧制结束时，使增弯力变化，作为与减弯力的合力，使相当于辊平衡力的弯辊力作用在作业辊轴承座上，在该状态下结束金属板材的轧制。
2.如权利要求1所述的金属板材的轧制方法，其特征在于，
使用轧机进行；
上述轧机，
还具有一对上下作业辊和分别支承它们的一对上下加强辊，
具有如下构造：构成相对于各个上下作业辊的上述增弯装置的增大液压缸装入向轧机机架的内侧突出的突出块，在该增大液压缸的液压控制阀上连接有固定的液压配管，
还具有如下构造：构成相对于上作业辊的上述减弯装置的减小液压缸装入上加强辊轴承座，在该减小液压缸的液压控制阀上连接有柔软构造且拆装自如的液压配管。
3.如权利要求2所述的金属板材的轧制方法，其特征在于，
测量上述减小液压缸内或与该缸连接的液压配管内的液压，基于其测量值控制增弯力，以使作用在作业辊轴承座上的弯辊力成为规定值。
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