CN103237610B - 控制串联式轧钢机的方法 - Google Patents

控制串联式轧钢机的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于控制串联式轧钢机（6）、特别是冷轧带钢-串联式轧钢机的方法，用于制造带材（B）、特别是金属带钢，其中，在带材（B）的生产方向（8）上设置有多个驱动器（10，W1，W2，W3），这些驱动器的速度（v0，v1，v2，v3）通过级联控制器利用主驱动器进行调整，其中，带材（B）的特性（h0，h1，h2，h3）被确定，并且取决于该特性（h0，h1，h2，h3）来改变级联控制器的作用方向，为此设置调节因数（K），通过该调节因数来改变级联控制器的作用方向，其中，0≤K≤1，并且在0＜K＜1时，逐级地使该作用方向倒转。因此，进入串联式轧钢机（6）的入口中的带材速度和拉力保持尽可能恒定。

Description

控制串联式轧钢机的方法
技术领域
本申请涉及一种用于控制串联式轧钢机、特别是冷轧带钢-串联式轧钢机的方法，该串联式轧钢机用于制造带材、特别是金属带钢。此外本申请涉及一种用于串联式轧钢机的控制-和/或调节装置，一种用于这种控制-和/或调节装置的机器可读的程序代码，一种具有存储在其上的机器可读的程序代码的存储介质以及一种包括这种控制-和/或调节装置的串联式轧钢机。
背景技术
在其中有多个驱动器通过带材、特别是金属带钢，例如在轧制设备的情况下，或者通过轨道、例如纸幅（Papierbahn）彼此连接的设备中，经常将对驱动器的速度调节传输至相邻的驱动器上，以便使轨道中的拉力的或轨道中的干扰最小化。此过程被称为级联。“驱动器”在此特别理解为设备的由电动机驱动的部分，其带有所属的调节器。在轧制设备中的驱动器例如是轧机机座、S形辊（所谓的张紧装置（Bridles））、绞盘、导向辊，等等。
在级联中存在确定的作用方向。在轧制时，例如优选地在缓慢运行的轧机机座的方向上进行级联。此外在其驱动器被级联的设备部件的内部，限定了主驱动器或者速度主机（Speedmaster）-驱动器。在主驱动器的上游的驱动器在进入的作用方向上、即反向于带材的生产方向级联，而主驱动器的下游的驱动器在离开的作用方向上（下游）、即在生产方向上级联。
在多部件式的设备中，例如在这样一种轧制设备中，该轧制设备具有作为设备部件的连续退火线（Continuous Annealing Line，CAL）和冷轧带钢串联式轧钢机（Tandem Cold Mill，TCR）或两机座式的冷轧带钢串联式轧钢机（Double Cold Reduction Mill，DCR），通过级联改变了设备部件的彼此之间的带材速度。串联式轧钢机在此理解为一种轧机机座布置，其由至少两个在金属带钢的生产方向上连续依次连接的轧机机座构成。为了反作用于带材速度的影响了其它设备部件的改变，在设备部件之间设置缠绕存储器。然而，在技术方面对拉力敏感的设备布置、如具有连续退火线和后接的在线的轧机的、以冷轧带钢串联式轧钢机形式的轧制设备中，通过缠绕存储器通常并不足以实现设备技术方面的分离，以便无干扰地通过煅烧器（Durchglühe）来运输带材。
由WO2008/043605A2已知了一种用于制造金属带钢的轧制设备，其中，串联式轧钢机的第一轧机机座具有驱动器的功能，以便实现金属带钢中的机械的拉力形成，并且因此放弃了具有功能提高的带材拉力的机组、例如S形辊。由于第一轧机机座的功能改变，因此现在在生产方向上的第二轧机机座在串联式轧钢机的内部表现为第一主动轧制的机座。
发明内容
本发明的目的在于，实现一种设备的无干扰的运行，该设备特别是具有连接的串联式轧钢机的处理线，其通过带有级联的调节干涉功能（级联控制）的调节器来运行，以及在此提出一种相应的控制-和/或调节装置、一种程序代码、一种存储介质和一种轧制设备。
该目的在方法方面的部分根据本发明通过一种方法来实现，该方法用于控制串联式轧钢机、特别是冷轧带钢-串联式轧钢机，该串联式轧钢机用于制造带材、特别是金属带钢，其中，在带材的生产方向上设置有多个驱动器，这些驱动器的速度通过级联控制器利用主驱动器进行调整，其中，带材的特性被确定，并且取决于这些特性在上游和下游之间来改变级联控 制器的作用方向，为此设置调节因数K，通过该调节因数来调整级联控制器的作用方向，其中0≤K≤1，并且在0＜K＜1时，该作用方向成比例地分布在上游级联和下游级联之间。
本发明基于这样的认识：通过将在生产方向上连续依次连接的设备部件之间的带材的速度基本保持固定，来确保两个连接的设备部件无干扰地运行。因此目的在于，带材速度和因此串联式轧钢机的入口中的拉力保持固定，该串联式轧钢机构成第二设备部件。为了实现该目的，级联控制的作用方向在需要时改变，以便使串联式轧钢机的入口中的带材的干扰最小化，这是因为尽可能稳定的入口实现了在带材通过前接的设备部件的均匀走向。借助对串联式轧钢机的所提出的调节以及级联调节器的作用方向的改变，用于薄型材料的拉力敏感的连续退火线（CAL）例如可以无问题地与在线轧机连接，这是因为在连接在串联式轧钢机之前的连续退火线中的带材拉力略微地受干扰或特别是并不受干扰。
例如在开始运行具有连续退火线和串联式轧钢机的轧制设备时，串联式轧钢机的最后的轧机机座被选择作为具有恒定的速度的速度主机驱动器，从而使驱动器的下游调节反向于生产方向进行。如果在轧制设备的运行中，取决于在串联式轧钢机前的金属带钢的厚度波动，出现了布置在连续退火线和串联式轧钢机之间的S形辊的干扰行为，则通过S形辊承担速度主机驱动器的功能的方式来反作用于该干扰行为，由此在下游方向、即在生产方向上改变级联的作用方向。因此主驱动器可以在轧制设备运行中在需要时多次改变，以便使S形辊的带材速度平稳，其中金属带钢同时在串联式轧钢机的端部具有期望的、尽可能恒定的厚度。
为了可以在连续退火线处实现串联式轧钢机的无干扰的连接，在轧钢机的速度调节中设置有调节因数K，通过其可以改变级联控制器的作用方向。调节因数K可以等于0或者等于1，或者是0和1之间的值。在K=0时，轧机机座是系统中的速度主机驱动器。在K=1时，S形辊称为速度主机驱动器。然而，调节因数K的值也可以在0和1之间，由此同时实现了 具有不同份额的上游级联和下游级联，这些份额通过调节因数来限定。因此例如可以设定，速度校正值的10%在上游/upstream影响入口，并且速度校正值的90%在下游/downstream影响出口，从而使级联控制器的两个作用方向被成比例地控制。
鉴于对串联式轧钢机的动态调节，根据一个有利的实施方式，级联控制器的作用方向通过对驱动器的速度校正值的调整可设定地分配。可设定地分配速度校正值在此理解为，通过级联控制器将所有驱动器、包括主驱动器的速度调整到某个程度，其中该程度取决于，驱动器的速度是否应在上游或下游调节。通常是这样的，即速度主机驱动器、例如在带材的生产方向上的最后的轧机机座通过调节具有恒定的速度。同时，其它的驱动器的速度改变，使得与速度主机驱动器相距最远布置的第一驱动器可以具有相对较大的速度波动。该波动通过对速度校正值的可设定的调整而分散在所有的驱动器上，为此，通过级联来略微改变速度主机驱动器的速度，从而使该速度不再是恒定的，而是具有最小化的起伏。在此适合的是，速度主机驱动器的速度起伏越大，其它的驱动器的起伏就越小。通过在同时减小其它的驱动器的速度校正值时连续提高原始的速度主机驱动器的速度的非均匀性，因此将速度主机驱动器“转换”到进入方向上，直至最后在生产方向上的第一驱动器称为主驱动器。
根据另一个有利的实施方式，带材的厚度被确定为带材的特征。在此主要优点是，带材的厚度与驱动器的速度直接相关联，并且厚度波动因此触发了驱动器的速度的起伏。这基于对带材的厚度的测量的速度调节因此证明为是特别有效的。如果带材在轧钢机的入口中部分地例如是较厚的，则因此轧制速度相应地被调节，因此，在轧钢机的出口中，带材具有恒定的厚度。
优选地，串联式轧钢机包括作为驱动器的至少两个连续依次连接的轧机机座，并且带材的特性至少在第一轧机机座之前被测定。由此，测定了带材的特性的波动、特别是带材的厚度的波动、在轧钢机的入口中的特性， 并且通过适合地调节单个的轧机机座的旋转速度，在出口中将带材轧制到期望的、恒定的厚度。为了提高在速度调节时的精确度，带材的特性合乎目的地在串联式轧钢机的驱动器之间、特别是在单个的驱动器之间被测定。
根据一个优选的实施方式变体，在级联反向于生产方向时，最后的轧机机座在生产方向上作为主驱动器被控制。这是特别有利的，以便在轧钢机的端部确保尽可能恒定的带材速度。当轧钢机是离线轧机、即构成并不前接于其它任何设备部件的分离的单元时，通常为速度主机驱动器选择串联式轧钢机的最后的驱动器。在此情况下，前驱动器的旋转速度的波动并不重要，并且在应用固定带材拉力的情况下有利于带材缠绕，前驱动器在在将带材牵引进入轧钢机时会引起波动。
然而，如果串联式轧钢机仍然前接于拉力敏感的设备部件、例如CAL，则并不无条件地忽略在轧钢机的入口中的拉力波动。由于CAL与串联式轧钢机通过缠绕存储器或舞蹈辊的分离并不可靠，因此应以其它方式、例如通过适合地控制S形辊进入轧钢机中来补偿改变的拉力。在此背景下，根据另一个优选的实施方式变体，串联式轧钢机在生产方向上包括至少一个S形辊，并且S形辊在生产方向上的级联中作为主驱动器被控制，从而使其以恒定的旋转速度运行。在设备的运行中，主驱动器取决于在入口和出口中实际占主导地位的状态，在带材厚度和拉力波动方面根据需要无级地或逐级地转换。
对此补充地优选地提出，S形辊的速度通过力矩预控制器稳定。在此情况下，S形辊同样是速度主机驱动器，优选地在厚度调节中计算力矩预控制。适合的实施方式在于，对在生产方向上的第一机座的速度校正值加权地求微分。被微分的速度校正值说明了S形辊的期待的和不期待的加速度，其可能是由拉力波动产生。如果S形辊准时地接通了由S形辊的期待的加速度和惯性力矩计算出的驱动器力矩，则也相对于来自串联式轧钢机的第一机座的干扰的拉力波动，使得带材速度在S形辊的入口侧平稳。
该目的的根据装置的部分通过一种用于串联式轧钢机的控制-和/或调节装置来实现，该控制-和/或调节装置具有机器可读的程序代码，该程序代码具有控制指令，该控制指令在执行控制指令时促使控制-和/或调节装置实施根据前述实施方式的方法。
此外，该目的还通过一种用于控制-和/或调节装置的机器可读的程序代码来实现，该控制-和/或调节装置用于串联式轧钢机，其中，程序代码具有控制指令，该控制指令促使控制-和/或调节装置实施根据前述实施方式的方法。
此外，该目的还通过一种存储介质来实现，该存储介质具有存储在存储介质上的这种机器可读的程序代码。
最后，该目的还通过一种串联式轧钢机、特别是冷轧带钢-串联式轧钢机来实现，该串联式轧钢机用于制造带材、特别是金属带钢，该串联式轧钢机包括上述的控制-和/或调节装置。
附图说明
根据附图详细阐述本发明的一个实施例。其中唯一的附图示意性并且明显简化地示出了总设备2的两个设备部件：即连续退火线（CAL），其示意性地通过方框4表示，和用于制造金属带钢B的冷轧带钢-串联式轧钢机6形式的在线轧机。
具体实施方式
串联式轧钢机6在示出的实施例中包括三个主动轧制的轧机机座W1，W2和W3，这些轧机机座在生产方向8上连续依次连接。在轧制金属带钢B时，在总的轧机机座W1，W2，W3中，不重要地减小金属带钢B的厚度。
在串联式轧钢机6的入口中，第一S形辊10（也称为张紧装置（Bridles））布置在第一轧机机座W1之前，并且在串联式轧钢机6的出口中，第二S形辊12（张紧装置（Bridles））布置在最后的轧机机座W1之后。S形辊10，12引导金属带钢B并且维持其内部的拉应力。
第一S形辊10以及轧机机座W1，W2，W3是串联式轧钢机6的主要驱动器，其速度v0，v1，v2，v3通过级联控制器在运行中进行调整。其它的驱动器例如可以是第二S形辊12以及在图中未示出的绞盘或导向辊，它们同样连接在级联中。
在单个的轧机机座W1，W2，W3之前设置有用于测定带材厚度的装置14。该装置14中的每一个为带材厚度提供实际值h0，h1，h2，这些实际值在相应的厚度调节器16中与给定值h0*，h1*和h2*比较。基于实际值h0，h1，h2与给定值h0*，h1*和h2*的比较，实现了对第一S形辊以及轧机机座W1，W2，W3的速度v0，v1，v2，v3的级联控制。该速度级联通过控制-和/或调节装置18来执行，其分配有存储在存储介质24、例如硬盘或CD中的具有控制指令22的、机器可读的程序代码20。厚度调节器连同其级联控制器的首要目的是，在串联式轧钢机6的出口中、即在最后的轧机机座W3之后的带材厚度h3是恒定的。如果检测到了带材B的厚度波动，即△h0≠0，△h1≠0和△h2≠0，则因此给驱动器10，W1，W2和W3的速度v0，v1，v2，v3输送速度校正值△v0，△v1，△v2，和△v3。
级联控制通过作用方向来表征。在根据附图的布置中，级联控制通常在入口的方向、即反向于生产方向8的上游或下游起作用。在这样的调节中，最后的轧机机座W3的速度校正值△v3等于0。轧机机座W3在此情况下是主驱动器或速度主机-驱动器。为了达到恒定的厚度h3，速度校正值△v0，△v1，△v2因此分散到其它的驱动器10，W1，W2上。
然而这种调节可能导致了在轧钢机6的入口中出现相对剧烈的速度起伏，其在该区域中引起带材B的拉力波动。该拉力波动可以并不完全通 过连续退火线4和轧钢机6之间的缠绕存储器减小，并且因此干扰了拉力敏感的连续退火线4的运行。
为了反作用于拉力波动并且因此实现两个设备部件4，6的无干扰的连接，在轧钢机6的速度调节中设置了调节因数K（0≤K≤1），通过其可以改变级联控制的作用方向。在示出的实施例中，K的值在0和1之间。在开始时K=0，从而如上述那样使得最后的轧机机座W3的速度校正值△v3等于0，即轧机机座W3是系统中的速度主机-驱动器。为了使第一S形辊10的带材速度平稳，旋转了级联控制的作用方向，为此，第一S形辊10的速度校正值△v0在K=1时等于0，并且S形辊10成为速度主机-驱动器。通过将调节因数K的值从0改变到1，或者反向改变，因此可以无级地或跳跃式（二元）地转换速度主机-驱动器，并且级联控制的作用方向被改变。
然而，调节因数K的值也可以在0和1之间，由此在上游和下游之间按份额地设定作用方向。调节因数0＜K＜1使得第一S形辊10的转速的干扰性能通过相反地接入速度校正值来改进。因此，正的厚度误差△h0＞0在调节因数K=0.95时促使，主要是提高了轧机机座W1，W2和W3的轧制速度v1，v2，v3。由于第一轧机机座W1的速度v1提高了，因此在第一S形辊10和轧机机座W1之间的带材拉力上升，因此S形辊10也通过提高的带材拉力加速。然而S形辊10通过因数K=0.95在“延迟”的方向上获得5%的较小速度校正值，从而使S形辊10的实际速度通过速度校正值△v0与拉力反作用的叠加动态地保持平稳。
通过在轧钢机6的级联控制中改变作用方向，可以使拉力敏感的设备部件4，6彼此连接。特别地，利用相同的调节软件可以实现DCR轧机，其作为离线的和在线的轧机起作用。因此简单地通过调节因数K的参数化来满足在DCR轧机的两种应用情况下在速度级联的作用方向方面对技术上不同的要求。

Claims (13)

1.一种用于控制串联式轧钢机(6)的方法，所述串联式轧钢机用于制造带材(B)，其中，在所述带材(B)的生产方向(8)上设置有多个驱动器(10，W1，W2，W3)，所述驱动器的速度(v0，v1，v2，v3)通过级联控制器利用主驱动器进行调整，其中，所述带材(B)的特性(h0，h1，h2，h3)被确定，并且取决于所述特性(h0，h1，h2，h3)在上游和下游之间来改变所述级联控制器的作用方向，为此设置调节因数K，通过所述调节因数来调整所述级联控制器的所述作用方向，其中0≤K≤1，并且在0＜K＜1时，所述作用方向成比例地分布在上游级联和下游级联之间。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述串联式轧钢机是冷轧带钢-串联式轧钢机。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述带材是金属带钢。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述级联控制器的所述作用方向通过所述驱动器(10，W1，W2，W3)的速度校正值(△v0，△v1，△v2，△v3)的调整可设定地分开改变。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述带材(B)的厚度(h0，h1，h2，h3)被确定。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述串联式轧钢机(6)包括作为驱动器(10，W1，W2，W3)的至少两个连续依次连接的轧机机座(W1，W2，W3)，并且所述带材(B)的所述特性(h0，h1，h2，h3)至少在第一轧机机座(W1)之前被测定。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述串联式轧钢机(6)包括作为驱动器(10，W1，W2，W3)的至少两个连续依次连接的轧机机座(W1，W2，W3)，并且所述带材(B)的所述特性(h0，h1，h2，h3)至少在第一轧机机座(W1)之前被测定。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述带材(B)的所述特性(h0，h1，h2，h3)在所述串联式轧钢机(6)的所述驱动器(10，W1，W2，W3)之间被测定。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，在级联反向于所述生产方向(8)时，最后的轧机机座(W3)在所述生产方向(8)上作为主驱动器被控制。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，在级联反向于所述生产方向(8)时，最后的轧机机座(W3)在所述生产方向(8)上作为主驱动器被控制。
11.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述串联式轧钢机(6)在所述生产方向(8)上在轧机机座之前包括至少一个S形辊(10)，并且所述S形辊(19)在级联中在所述生产方向(8)上作为主驱动器被控制。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述串联式轧钢机(6)在所述生产方向(8)上在轧机机座之前包括至少一个S形辊(10)，并且所述S形辊(19)在级联中在所述生产方向(8)上作为主驱动器被控制。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述S形辊的旋转速度(v0)通过力矩预控制器稳定。
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