CN107530748A

CN107530748A - 用于制造金属带材的方法

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Publication number: CN107530748A
Application number: CN201680022844.3A
Authority: CN
Inventors: J·赛德尔; U·鲍姆加特尔; R·瓦克斯曼
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2015-03-16
Filing date: 2016-03-15
Publication date: 2018-01-02
Anticipated expiration: 2036-03-15
Also published as: RU2017129842A3; CN107530748B; TWI627001B; US20180056349A1; RU2017129842A; TW201641171A; JP6704925B2; US10625317B2; JP2018511483A; WO2016146621A1; EP3271092A1; RU2690580C2; KR20170117147A; EP3271092B1; KR102122217B1

Abstract

本发明涉及一种用于在轧机中制造金属带材的方法，其中，在考虑了过去所算出的调适值的同时，借助一种过程模型，算出所期望的断面轮廓的预测值。具体来说，第n+x个金属带材的断面轮廓的计算，是通过首先其中借助过程模型计算至少第n个金属带材在参考定位bi上的断面轮廓的预测值，然后至少第n个金属带材被轧制，接着测量所被轧制的至少第n个金属带材在同一个参考定位上的带材断面的实际值，最后规定一个调适值作为实际值与预测值之间的差。最终，由此为第n+x个金属带材在参考定位bi上的断面轮廓算出一个新的调适值。为了在后面制造第n+x个金属带材时能够更加准确地预测断面轮廓以及更加准确地调节断面调整机构，本发明规定，不仅仅算出至少第n个金属带材的至少一个宽度部段内的一个参考定位上的，而是多个参考定位bi上的调适值。

Description

用于制造金属带材的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1或3的上位概念所述的、用于在轧机中制造具有所期望的断面轮廓的金属带材的方法。

背景技术

本发明的背景是这一事实，即：至少在个别预先给定的带宽定位、所谓的参考定位上对金属带材的断面的落点精度的要求，以及对金属带材的断面轮廓的尺寸精度的要求越来越高。根据金属带材的所规划的应用领域，例如预期在特定参考定位上具有预定断面值的抛物线形的热轧带材断面轮廓，以便简化在下游的冷轧机(连轧线)内的后续加工。替选方案是，也可要求箱型断面，也就是说金属带材具有一种在中间是平直的、朝向带材边沿下倾更多的截面；例如对金属带材提出这种要求，即：其稍后需要在纵向上被划分开来。反之，通常不期望凹状的带材断面，也就是说其与其中间区域相比具有更厚或者说更高的边沿的带材断面，以及不期望具有卷边的金属带材。

为了能够尽可能精确地制造出所期望的带材断面，在现有技术中，已经提出了各种不同的途径。

因此，国际专利申请文件WO 1995/034388说明了一种用于在精轧线的出口上识别金属带材的断面的识别系统。把该处被识别到的带材断面K与在这一位置上所预先给定的目标断面进行对比，并且提出使用断面调整机构，以便将后续带材中的所测得的断面与目标断面之间的偏差最小化。此外，要决定所测得的带材断面形状是否可被接受，并且提出措施，例如改变工作辊的热凸成形，以便也许改进断面形状。

EP 0 618 020 B1也致力于，要在热轧生产线的出口上调整金属带材的断面以符合预先给定的目标轮廓。为了这一目的，这样来使用机械式的调整机构，使得在所算出的、也就是说预测的带材形状与预先给定的目标轮廓之间的也许经确认的偏差最小化。所测得的带材断面C40(在距带材边沿40mm的位置上)也被用来校正或者说调节调整系统。

此外，在现有技术中已知根据权利要求1和/或3的上位概念的做法。据此，借助一种数学物理过程模型，来模拟并计算带材断面的预测值以及断面调整机构当在预定的参考定位上轧制第n个金属带材时的调节值。如果可能，所述模拟要在考虑到限制条件和使用不同断面调整机构的条件下进行。在第n个金属带材完成轧制后，基于上述预测值与所测得的实际值之间的差，针对第n个金属带材在上述参考定位上的带材断面，计算出调适值。所述参考定位涉及一种由金属带材的自然边沿起例如25或40mm所测得的、预先规定的带宽定位。根据现有技术，规定或者说预先给定仅仅唯一一个参考定位上的预测值和调适值，以便基于此为金属带材的带材断面定义各个目标规定值。

发明内容

基于这种技术现状，本发明的根本目的是，针对于此对已知的用于在轧机中制造金属带材的方法进行扩展，以便-在将来的金属带材的制造中-能够实现金属带材的断面轮廓在宽度上的更加准确的预测以及轧机的断面调整机构的更加准确的调节。

这一目的是通过在权利要求1和3中所要求的方法得以实现。

在根据权利要求1的方法中，是在轧制金属带材前的模拟轧制过程的期间，计算断面轮廓的预测值。与此不同的是，按照根据权利要求3所述的方法，并不是在轧制前的模拟中，而是通过金属带材完成轧制后的补算，来计算预测值。

换句话说：替选方案是，在按照调适理念计算调适值时，根据权利要求1的预测值可涉及在模拟轧制过程的期间借助预设值(预期的轧制力等)所算出的断面的值，或者是，根据权利要求3的预测值可涉及用实际条件(所测得的轧制力等)补算的结果。

原则上，在这两种方法中都力求算出的预测值与预先给定的目标值一致；但由于过程特定的或者设备特定的特点，就可能出现，预测值并没有准确地、而是仅仅近似地与目标值一致。

对于带材断面在不同参考定位bi上的预测值的计算要在断面调整机构的调节量相同的条件下进行。这适用于上述两种所要求的方法。

“金属带材”的概念还包括金属板。

“轧机”的概念既包括单个机座，例如厚板轧机机座、炉卷轧机机座或双机架炉卷轧机机架等，还包括整个精轧线。

“参考定位bi”的概念优选说明了金属带材在宽度方向上的普遍定位m的子集。常规的带宽定位是通过其各自与金属带材的中心在宽度方向上的间隔来定义的，而参考定位则是通过与金属带材的带材边沿或者自然边沿的一个分别预先给定的间隔来定义的。对于标定的参考定位、例如25mm、40mm或者是另一个例如与金属带材的自然边沿距离100mm的参考定位而言，通常预先给定断面轮廓的值，例如作为C25-、C40-或者C100-值。参考定位优选对于不同的带宽而言或者说对于所有金属带材而言是一样的。C...-值是涉及目标值、预测值还是调适值，要分别取决于当前的情境。

“过程模型”的概念意味着一种数学/物理模型，用来模型轧制过程。尤其适合用来计算金属带材的预测值和断面轮廓以及断面调整机构的调节值。过程模型也被称作“断面轮廓和平直度控制”PCFC。

“计算值”的概念意味着“预测值”。相类似地，“计算的轮廓”意味着“预测轮廓”。

“后面的制造”或者“将来的制造”的概念是指在时间上处在至少第n个金属带材的新调适值的计算之后的制造或者说轧制。后面的制造可涉及这第n个金属带材的后续的纵向部段或者涉及一个全新所要制造的金属带材n+x。

“n+x”的概念，其中x＝1、2、3、...等等x∈IN，表明将来在第n个金属带材之后所被制造的或者说所要制造的金属带材。那么，例如n+2就表示在第n个金属带材之后第2个所要制造的、尤其是所要轧制的金属带材。

因此，一般对于相对应的预设＝计算而言，将来分别所要轧制的带材就分别被称为n+x。在这种情况下来使用之前所计算出的调适值。

“断面轮廓”和“带材断面”的概念，分别从金属带材的宽度方向上来看，是同义词。

当前所要求的本发明的核心思想在于，调适值作为对于金属带材的断面轮廓的测得的实际值与所算出的、即预测的值之间的差，并不仅仅，就像目前在现有技术中所常见的那样，是在仅仅某个(数字值)规定的参考定位上，而是在多个参考定位上算出的。由此，就可有利地实现带材轮廓调适。这多个在带宽上算出的调适值可在断面调整机构的计算和调节时以及在计算断面轮廓或者说在计算将来所要轧制的金属带材的预测值时被纳入考量。通过规定多个调适值以及由于更准确地了解断面轮廓，就可有利地更加准确地在所力求的对于第n个金属带材的宽宽的纵向部段或者对于第n+x个金属带材的断面轮廓或者说将来所要轧制的金属带材的断面轮廓的目标值方面来调节断面调整机构。因此，就可针对第n+x个金属带材、即将来所要轧制的金属带材，更加准确地计算断面轮廓的预测值。

根据一种有利的实施例，在计算参考点bi上的调适值时，要区分短时调适值与长时调适值。这有利地使得在至少一个带材n上所总结出的能够用于后面所要轧制的带材n+x，因为在后续带材或者在稍后在类似条件下被轧制的带材中一直反复经常地出现相同的所测得的与所预测的断面轮廓值之间的断面轮廓偏差。

短时调适值的计算如以下公式：

△C(n)bi＝△C_K(n)bi＝△C_K(n-x)bi+[C_Ist(n)bi-C_P(n)bi]

其中，K：短时调适，以及

△C_K(n-x)bi：旧短时调适值

C_Ist(n)bi：第n个带材的断面轮廓所测得的实际值

C_P(n)bi：算出的预测值或算出的带材断面

x＝1、2、3...

n：相关的金属带材

在使用这一用于短时调适值的公式时，总和△C_K(n-x)bi在轧制过程重启时，例如在更换工作辊后，被预先分配以0或者另一个典型的初始值。然后，由初始值和断面轮廓的实际值C_Ist(n)bi与第n个金属带材在参考定位bi上的预测值C_P(n)bi之间的差的总和，得出短时调适值。

通过实施以下步骤，得出参考定位bi上的长时调适值△C_Lbi：

通过重复根据权利要求1或3的步骤a)至f)，为一调适组的多个在第n+x个金属带材之前被轧制的金属带材，算出多个参考定位bi上的调适值；以及

通过求出调适值的平均值或者求出在多个金属带材分别在其中一个参考定位bi上的断面轮廓的实际值与预测值之间的差的平均值，计算长时调适值△C_Lbi。

为了确定金属带材n+x的根据权利要求1或3的预测值C_P(n+x)bi，在适当情况下，将长时调适值△C_Lbi从金属带材n+x所属的相应调适组中去掉。

换句话说，长时调适值也可由相同调适组的、在过去已被轧制的j个金属带材的总调适值(长时调适值和短时调适值)的求平均值得出。

过去被轧制的带材j的最大所用数量可例如为100或50，并且可自由规定。因此，对于一个带材而言，所述差仅仅对j分之一的长时调适值产生影响。在PCFC-预设-计算时，算出的长时调适值可使用100％或者根据可自由规定的边界条件仅仅使用一部分。

根据长时调适值△C_L(n)bi的定义和计算，可以了解短时调适值△C_K(n)bi为先决条件。反之，在例外情况下，短时调适值也可被单独利用。

对于长时和/或短时调适值的替选方案是，也可根据权利要求6算出一个总调适值，用于计算断面调整机构的调节值以及用于测定参考点bi上的带材轮廓。然后，在每一个参考定位bi上由短时调适值和长时调适值的总和，计算这一总调适值。

对于同一个长时调适组的4个带材而言由带材至带材之间在一个参考定位上的调适值、所计算的断面值和测量值等等的情况如何，如下面的示例中所示：

根据另一个实施例，在为了断面调整机构的预调而进行计算时，算出的短时调适值、算出的长时调适值或者算出的总和调适值要么可使用100％，要么仅可使用所期望的一部分。所期望的部分可根据可自由规定的边界条件来选择。分别根据选择的比重、例如33或者50％，调适效果被抑制或者说被淡化。短时调适值在带材到带材之间的改变可通过最大值、例如10μm来加以限定，以便可能有的单个测量误差占的比重不会过高。短时调适值也可取决于炉窑，或者可取决于其他过程参数。短时调适值通常涉及上一个带材n的断面差。在例外情况下，例如断面差可涉及倒数第二个带材。那么，n就等于带材n-1或者统称为n-x。

在金属带材的各个带宽定位bi上根据本发明所算出的调适值也可有利地被用于，算出金属带材的调适轮廓，这是通过各个现有的调适值以至少一个适合的试验函数相互结合成为调适轮廓的方式实现的。调适轮廓可通过I个为了金属带材n+x所算出的调适值△C(n+x)bi来引导，或者调适轮廓分别按照试验函数或者平滑函数紧密地经过调适值(近似法)。因此，试验函数被用于结合了调适值、插值、平滑、外推值或者近似值，并且例如被这样标明。调适值通常存在于至少两个参考定位bi上，并且优选在另外一个带宽定位m上存在至少一个另外的调适轮廓值，该带宽定位并不涉及参考定位。更多的带宽定位通常是通过过程模型来预先给定。分别根据哪些带宽定位的调适值是已知的，调适轮廓可要么通过有限的部段或区域算出，要么通过金属带材的整个宽度算出。已知的调适值在金属带材宽度上的各个区域内的密度可能各不相同。优选已知的调适值在金属带材的边缘区域内的，该处优选在参考定位上的密度要大于中间区域，也称作主体区域内的密度。这是由于，对断面轮廓在边缘区域的精度要求经常要高于中间区域。如果在一种极端的特殊情况下断面测量设备所提供的每个被平滑的测量点是调适点bi，那么，不用继续测定内插函数，也可算出调适轮廓；在这种情况下，调适轮廓就简单地在于多个调适值的相邻连续序列。但在通常情况下，带宽定位、尤其是参考定位的最大数量I小于10。

根据本发明的一种优选实施例，第n+x个金属带材的上述所被算出的调适轮廓要与由过程模型预测的、并未被调适的且计算的断面轮廓相加，以便得出第n+x个金属带材的被调适的断面轮廓。

调试轮廓或者所被调适的断面轮廓的试验函数或者内插函数的计算可针对金属带材的不同带宽部段以不同的方式进行。第一个带宽部段可例如处在中间的带宽区域，第二个带宽部段或者更多其他的带宽部段可例如处在边缘区域，也被称作金属带材的边沿区域。

在两个沿宽度方向相互邻接的宽度部段中，优选这样来选择试验函数或者说关于这两个带宽部段的调适轮廓或所被调适的断面轮廓，使得在由一个带材部段至另一个带材部段的边界上的轮廓走向始终可辨别，尤其是具有相同的斜度。通过这一前提就避免了在两个带材部段之间的边界上的轮廓具有转弯；取而代之的是，它们平滑地过渡进入彼此。

与金属带材的一宽度部段相关的调试轮廓或者所被调适的断面轮廓可被外推进相邻的带宽部段，以便算出相邻带宽区域上的被外推的、被调适的调试轮廓或者是被外推的、被调适的断面轮廓，尤其是当在该处没有任何调适值或者所测量的断面轮廓值已知时。

上述的至少一个用于结合各个调适值或断面轮廓值的试验函数或近似函数或内插函数或者上述的外推函数可由线性函数、任意阶的多项式函数、指数函数、三角函数、样条函数或者不同函数的组合构成。试验函数或者说内插函数也可对于金属带材的不同带宽部段而言各不相同。

也可取代金属带材在参考定位bi上的断面轮廓的所测得的实际值，而使用一种由在金属带材的-在轧制方向上看来的-左边一半与右边一半上呈对称的参考定位bi上所测得的实际值得出的平均值。其中，处在金属带材的一半宽度或者说在金属带材的纵向方向上延伸的宽度值上的虚拟平面、也称作宽度平面，用作为镜像平面。

也可首先仅为一半带宽、例如操纵侧上的一半带宽，算出所被调适的断面轮廓值或者所被调适的断面轮廓，并且接着为另一半带宽、例如传动侧上的一半带宽而被映射。

断面轮廓的测得的实际值可被用来作为参考定位bi上的直接测量值，或者被用来作为通过宽度相关的平衡函数、例如一种通过测量值-内插函数而被平滑的断面测量值。

断面轮廓上的被测得的实际值C_Ist(n)bi可在一个既定的带长定位上算出，或者在一个带段长度上被平均，或者在整个带材长度上被平均。

优选尤其是在金属带材的边沿区域内从断面异常方面，就像例如带材卷边，即在带材边沿区域内所不期望的变厚或者是陡峭的带材断面斜坡方面，对根据本发明被算出的、被调适的断面轮廓加以分析。分析优选联机地或者说在实时操作中进行。那么，就可适当地调节断面调整机构，以便积极地克服或者说减少沿着该金属带材的纵向方向接下来所被轧制的部段中的或者接下来所被轧制的金属带材中的上述断面异常。

不利用根据本发明的调适轮廓，就可能出现，算出具有常规断面轮廓的金属带材，但事实上仍然在边沿上构成了带材卷边。根据本发明所能够实现的对调适轮廓的计算以及由此能够实现的对所被调适的断面轮廓的更精确的计算开启了能够更好算出断面轮廓的新的可行方案。如果例如为一种金属带材算出卷边高度要高于可容许的阙值，那么，就由过程模型，在可容许的、所预先给定的、处于例如C40-Ziel_min与C40-Ziel_max之间的断面水平限值的框架内，将距离金属带材的自然边沿40mm的带材断面水平自动设为，通常提高至一个值，以便不超过或者说减小最大所被容许的卷边高度，和/或，有针对性地使用断面调整机构(例如轧辊横移装置等)，以减小卷边高度。

根据本发明的方法的更多有利的构型为附属权利要求、尤其是权利要求21至23的说明内容。

可在充分利用材料横流特性的条件下，补充性地通过两个步骤更加准确地调节主体带材断面、即处于金属带材的中间区域的断面轮廓，并在利用轮廓调适的条件下，更加准确地调节边沿带材断面。首先，断面调整机构在轧机的前面的区域内被这样使用或者说这样被应用于一种可逆轧机的第一个孔型中，以便出现主体断面。在第二个步骤中，断面调整机构会针对后面的机架或者最后的孔型被这样调节，以使得标定的断面同样出现在带材边沿上或者这样成型(设计)一种总体轮廓。

因此，可为不同的带宽定位预先给定更多个目标断面值，目标断面值全部被校准和/或被维持或者说监测处于特定的限值内。例如可通过一种加以扩展的过程模型，在边沿区域内校准目标断面值C25＝30μm，或者偏差被最小化，同时为主体带材区域内的目标断面值遵循限值C100＞15μm。

可在设置策略上，将带材边沿区域内的断面值、例如C25或者替选方案是将主体带材断面值、例如C100作为主要目标预先给定为变量并且由带材至带材各有不同。有效地(如上)在这些参考点上调适带材轮廓值或者带材轮廓。

有利地在带材断面异常方面对被调适的、由m_max个断面轮廓值构成的带材轮廓函数C(n+x)m加以分析，借助过程模型，所被分析出的精轧带材轮廓误差的信息就借助并未详细说明的转换函数或者加权系数而被转换为中间机架-或中间孔型轮廓的计算。替选方案或者补充方案是，定位bi上的被算出的调适值借助并未详细说明的转换函数或者加权系数被转换为中间机架或者中间孔型轮廓的计算。

因此，对对带材轮廓异常(卷边高度、卷边宽度、两个既定断面点(例如C25-C100)之间的边沿斜坡以及带材中间区域内(或者说在C100、C125、C150或C200上)的断面偏差)的位置的准确的、定量的了解就容许有针对性地分析在边沿上、中间区域内或者这两个区域内是否出现带材轮廓误差。通过这种了解，在断面和平直度计算中，就用迭代的方式更有针对性地使用不同机架的断面调整机构，以便避免或者以便减少带材断面异常。

由此可使用以下断面调整机构，例如用于影响热凸度的可变式工作辊冷却系统或者区域制冷或者局部的轧辊加温，和/或结合了辊磨的工作辊横移系统(用于克服带材卷边或者带材边沿斜坡的特殊-辊磨，“锥形轧辊”、CVC轧辊、具有更高阶辊磨或者n阶多项式的CVC轧辊或者说三角函数)、带材边沿加热系统、带材区域制冷、工作辊挠度和/或具有轧辊-对交叉功能的机架。除了机械式的和热力式的断面调整机构以外，在适当情况下，还可有针对性地使用轧制力重分配来影响轮廓。

附图说明

本说明书共附有5个附图，其中，

图1为一金属带材的断面轮廓，包括对于要理解本发明非常重要的概念定义；

图2.1、2.2和2.3说明了根据本发明的方法；

图3为第一种基于根据本发明的方法来减少在金属断面边沿上的所不期望的卷边的可行方案；

图4.1和4.2为第二种用来减少金属带材边沿上的所不期望的卷边的可行方案；以及

图5展示了通过规定多个参考定位上的目标值来调节金属带材的断面轮廓。

具体实施方式

下面参照上述附图以实施例的形式详细说明本发明。

图1示出了一种截面图，也就是说一种金属带材的以坐标系记录的断面轮廓，其中，在横坐标上的是带宽定位m或者bi，在纵坐标上的是断面轮廓的断面值。坐标系这样紧靠凸起的断面轮廓，使得其在宽度中心紧贴凸起的断面轮廓。带宽定位的正值在图1中向右延伸，带宽定位的负值在图1中向左延伸，分别沿着金属带材的宽度方向。各个分别与金属带材的宽度方向上的确切定位相对应的断面值表明断面轮廓与一种矩形断面轮廓之间的偏差，就像通过水平横坐标m/bi所反映的那样。断面值据此自横坐标起垂直向下递减，并且标有正数符号。换句话说：断面值尤其说明了金属带材在一个特定带宽定位上相对于金属带材中心的凸起形状。断面值C_L在图1中被预先给定以C_L＝0，因为这一断面值构成了坐标系的坐标轴交叉点。

在图1中，首先可以看到两个断面轮廓，即一方面是所测得的断面轮廓，在图1中以虚线示出。此外，可以看到作为实线的一种例如所预测的、没有经过调适的断面轮廓，已经借助一种过程模型计算出断面轮廓。所预测的断面轮廓，如图1中所示，尚未根据本发明就像下面仍要予以说明的那样来进行调适。

本发明的核心思想是第n个金属带材分别在多个带宽定位bi上的所被预测的断面轮廓的调适或者说断面轮廓值，也称作预测值C_P(n)bi的调适，其中i＝1、2、3等等，在图1中，定位bi＝b1至b4。所被预测的断面轮廓等于所计算的断面轮廓值的或者是通过试验函数或内插函数而相互结合的断面轮廓值或预测值的排列。根据本发明的调适的核心是一种相对应的调适值△C(n)bi的计算，该调适值表示断面偏差，即在多个带宽定位bi至b4上实际值C_Ist(n)bi与对应的预测值C_P(n)bi之间的差。

原则上，带宽定位bi是指金属带材的宽度方向上的任意定位；通常情况下，带宽定位是通过其与带材中心之间的正距离或负距离来定义的。但在一些常规情况下，这些带宽定位也可有利地通过其分别在带材中心的方向上所测得的、与金属带材在传动侧上的和/或金属带材的操作侧上的每个自然边沿之间的间隔来定义。由此所定义的带宽定位通常被称作参考定位。然后，这些标定的参考定位通常也被配属以确切的断面值，那么，断面值例如被称作为C40或C100。那么，C后面的数字值就等于带宽定位与金属带材的每个自然边沿的间隔。

在图1中，示出了在金属带材由传动侧一直到操作侧的整个宽度上的断面轮廓。在下面的附图2至5中，为了从简的原因，分别仅仅示出了金属带材的断面轮廓的右边一半。在这一半中所算出的调适值或者说所预测的与所测得的断面轮廓之间的差可至少近似地通过镜像也被用于断面轮廓的左边一半。

替选方案是，所测得的和所计算的对于断面轮廓的值也可通过求出在传动侧与操作侧上对称的定位i＝1,i＝-1；i＝2，i＝-2；i＝3,i＝-3和/或i＝4，i＝-4上的轮廓值的平均值构成。负的指数值仅仅要表明是涉及相对的一侧。在这种情况下，优选要通过总体所测得的带材轮廓，利用所设置的平滑函数来抑制围绕带材轮廓信号的可能的噪声。断面轮廓的计算和相应的根据本发明的调适可对称地仅仅针对带材的一半或者不对称地在整个宽度上进行。

图2表明了根据本发明的用于制造金属带材，或者说尤其是用于调适金属带材的断面轮廓的方法。

图2.1至2.3借助一种简化的示例表现出事实情况。已经仅仅使用了一种短时调适。附图的目的是要表明轮廓调适的效果和在多个、在此为2个参考点bi上的断面调试。

其中，图2.1首先说明了根据本发明的、第n个金属带材上的调适值的测定，为了简单说明，仅仅是针对带材的右边一半，并且在本例中仅仅有两个调适点。为了说明图2.1，可参照之前对图1所进行的说明；这一说明对于图2.1同样适用。仅仅要补充性地再次提到，带宽定位或者说宽度方向上的、在该处进行断面值计算的点通常是以参数m被编号，尤其是当它们是自带材中心CL起开始计算时。参考定位bi同样涉及的是带宽定位，但这种带宽定位并不是由带材中心、而是通过其与金属带材的自然边沿的间隔距离来定义的。

与通常仅仅被理解为是离散值(参考定位)参数bi所不同的是，不仅仅在图2.1中，也在后面的附图中，参数m也被用作是提示总体轮廓或者是轮廓计算点的总数量。

在图2.1和2.2以及2.3中，对于不同的带宽n和n+1而言，这些参考定位bi与带材边沿的间隔距离是相等的。

图2.1形象地说明了根据本发明算出各个调适值△C(n)b1和△C(n)b2为对于第n个金属带材的断面轮廓而言的各个预测值△C_P(n)bi(其中i＝1和i＝2)与实际值C_Ist(n)bi之间的差。

图2.2说明了根据本发明的对于一种调适轮廓的计算。调适轮廓被规定用于后续带材n+x。带材n的宽度可能不同于带材n+x的宽度。仅仅测定带材n上的调适值bi，和/或，在使用长时调适时，通过多个带材j的求平均值测定调适值，并且用于后续带材n+x。调适轮廓和点序列△C(n+x)m(m为指数)始终仅在针对带材n+x的情况下使用。

在图2.2和图2.3中，记入了在图2中所算出的调适值△C(n)b1和△C(n)b2。它们在该处被应用在针对后续带材n+x(x＝1)的简化示例中以便确定调适轮廓。因此，上面的调适值也可被标上△C(n+x)b1和△C(n+x)b2(x＝1)。除了参考定位b1和b2上的这两个调适值以外，为了算出调适轮廓，还考虑到了一个另外普通值，在此即在图2.2中标有m＝1的、带材中心的值。带材中心的值△C_L为△C_L＝1，因为坐标系已经被布置为通过这一个点延伸。带材n上的点b1和b2上的调适值已经算出，并且被用于带材n+1(x在此＝1)。

那么，如图2.2中所示，第n+1个金属带材的调适轮廓△C(n+1)m是作为为至少区段性的、通过带材中心C_L＝1和两个上述的调适值的试验函数或内插函数并且在参考点C100和C25上得出，其中，最后两个被作为与金属带材的自然边沿的间隔。

带材中心与参考点b1之间的试验函数或者说内插函数的构成和内插以及参考点b1与参考点b2之间的相应构成和内插原则上可在每个带宽部段内单独地并且独立于彼此进行。为了避免两个内插函数在过渡位置上的，例如在图2.2中在定位b1上的转弯，要在两个子内插函数的表达上满足额外的条件，即：这两个相邻的子内插函数必须在过渡位置上始终可被辨别，也就是说，尤其是每个函数在该处必须具有相同的斜度。这种做法原则上是针对在金属带材的宽度方向上的所有调试区域进行的。在这种实施例中，调适轮廓(对称地)在带材中心CL上以水平切线开始。

由图2.2中在参考定位i＝2上的上一个调适值，一直到金属带材的没有预先给定任何断面值的边缘点m_max，调适轮廓可通过外推算出。内插或者外推可被用来基于预先给定的、在参考定位上的断面值内插或者外推至其他带宽定位m上的断面值。

图2.3说明了，之前如图2.2针对第n+1个金属带材所算出的调适轮廓现在预测和接下来制造所要轧制的第n+1个金属带材时可被怎样纳入考量。

图2.3还示出了所计算的、所被调适的断面轮廓C_P(n+1)m以及所计算的、所被调适的预测值C_P(n+1)b1和C_P(n+1)b2，以及用虚线示出了一种相对应的、被计算且预测的断面轮廓C_P(n+1)m_OA，其中，如上的没有调适，在此是示例性地针对第n+1个金属带材，即在此示例性地针对下一个所要轧制的金属带材来说。

之前如图2.1针对第n个金属带材算出的调适值△C(n)b1和△C(n)b2可被相加到相应参考定位上的预测值上，以便通过这种方式在该处分别得到对于所预测的、被调适的断面值或断面轮廓而言更好的适应预测值。

替选方案或者补充方案是，之前如图2.2针对第n+1个金属带材算出的调适轮廓△C(n+1)m可被相加到针对第n+1个金属带材算出的且预测的断面轮廓C_P(n+1)mOA上，以便通过这种方式得到相应更好的或者说适配的断面轮廓C_P(n+1)m；也见权利要求9。

可有利地利用通过这种方式获得的新的适应预测值或者新的断面轮廓，以便能够在制造第n+1个、一般是第n+x个金属带材时从所期望的目标值和/或目标轮廓方面更加准确地调节断面调整机构。

用数学的方式来表达就是，按照如下公式，来计算所要轧制的例如第n+1个金属带材的所被调适的带材轮廓值或者说所被调适的带材轮廓：

C_P(n+1)m_0A+△C(n+1)m＝C_P(n+1)m

其中，

C_P(n+1)m为第n+1个金属带材关于带材宽度m的被校正或者说被调适的断面轮廓；

C_P(n+1)m_0A为所计算或者预测的第n+1个金属带材关于带材宽度m未经调适的断面轮廓；

△C(n+1)m调适轮廓：金属带材n+1的调适轮廓在定位m上的值

m＝1...m_max。

宽度定位m也可涉及到参考定位bi。

所测得的与所计算的校正之间的差或者说调适△C(n)m在如图2.2所示的示例中由于要从简说明/图示的原因而仅仅针对一种金属带材示出。通常，这个差值在最后被轧制的金属带材上和/或倒数第二个被轧制的金属带材上和/或更多个相同类型的金属带材上有可能是以不同的加权构成的，并且通过这种方式，算出一种总和调适值。

图3示出了为利用根据本发明的轮廓调适以减少或避免在金属带材的边缘区域内的所不期望的卷边的一种应用示例。在这第一个图3中所示的实施例中，卷边的减少是通过有针对性地提高断面轮廓在一个参考定位上的、在图3中即定位C40上的、也就是说距离金属带材的自然边沿40mm的值来实现的。

不利用轮廓调适，就可能出现，算出或者说预测出具有臆想为常规的断面轮廓的带材；详见虚线的、在第一个计算步骤后没有经过图3中的轮廓调适的初始轮廓。在经过根据本发明的以及之前尤其是参照图2.3的轮廓调适之后，通过将为带材n+x所预测的断面轮廓与为之前一个带材所算出的调适轮廓相加，可根据本发明，为第n+x个金属带材算出如图3中所示的、被调适的断面轮廓C_P(n+x)m。在图3中可以清楚地看出根据本发明被调适的断面轮廓C_P(n+x)m相对于未被调适的、所预测的断面轮廓C_P(n+x)m_OA的优点，因为所被调适的断面轮廓才让在金属带材的边缘区域内具有卷边高度W1的所不期望的卷边完全可见；未被调适的所预测的断面轮廓(虚线)则不能让卷边那么清楚地辨认出来。就这点而言，根据本发明的断面调试给出了更好的计算结果，以便算出更加准确的断面轮廓，并且开启了新的用来优化断面轮廓的、在此尤其是用来减少卷边高度的可行方案。如果例如为如图3的金属带材算出边沿卷边高度W1要高于所容许的卷边高度的阙值，那么，就由过程模型在所预先给定的、例如为C40-Ziel_min至C40-Ziel_max的容许限值的框架内，将在相应带材边沿定位上的、在此即距离金属带材的自然边沿400mm的断面值自动设为，在此即提高至一个新的值，以便不超出或者减小最大所被容许的卷边高度。通过预先给定的断面值如上地提高△P的量，在图3所示的示例中，卷边高度就由W1下降至W2。

替选方案或者补充方案是，对于与如图3所示相同的条件和相同的断面轮廓，利用所被调适的、用于控制卷边高度的断面轮廓，在过程和设备极限的范围内更高的动力水平被用于精轧线的后面的机架或者被用于稍晚后面的孔型中的可逆轧机机架。这可通过轧制力重分配、也就是说通过免除前面的机架或者说早前的孔型以及后面机架或者说稍晚的孔型的更多载荷和/或通过架起一个或多个机架(最后的机架或者说最后的孔型或者精轧线内的机架或者说中间的孔型)来进行。图4.1示出了有利的轧制力重分配以便减少卷边高度W1(详见图4.2)的示例。通过在后面的机架内以迭代方式规定的更高的载荷，提高工作辊扁率。由此，卷边W2在轧制力重分配后减少或者消失，详见图4.2中的虚线(第2个计算步骤)。机械式的断面调整机构在迭代的计算过程中去适应这些新的边界条件，并且调节例如C40-目标断面。

另外，也积极利用基于相互关系的物理建模以及上述所被调适的、在金属带材的宽度上的多个宽度定位bi上的断面轮廓而对所预期的断面轮廓的了解，以便在调节带材边沿上的，例如定位C25上的标定带材断面时也另外使得带材断面在带材中间区域内-也用C_Body或者C100来表示-维持在所容许的最小和最大的限值C100_min、C100_max内，就像图5中的示例所呈现的那样。在一种先进的断面-预设中，有利地另外引入过程限制，将多个带材轮廓点的最小和最大的带材断面限制、例如C25和C100纳入考量。更好的结果(第2个计算部分)构成了具有实线的带材轮廓。

Claims

1.一种用于在轧机中制造具有所期望的断面轮廓的金属带材的方法，具有以下步骤：

a)为在至少一个第n个金属带材的宽度方向上的至少一个参考定位bi上的所述断面轮廓，预先给定目标值；

b)借助一过程模型，模拟在用于制造所述金属带材的轧机上的轧制过程，其中，这样来计算断面调整机构的调节值和所述第n个金属带材在所述参考定位bi上的断面轮廓的预测值C_P(n)bi，使得在考虑所述参考定位bi上的旧调适值和/或限制的同时，只要存在，尽可能达到所述目标值；

c)用所计算的调节值调节所述断面调整机构；

d)轧制所述第n个金属带材；

e)测定所被轧制的第n个金属带材的断面轮廓在所述参考定位bi上的实际值C_Ist(n)bi；以及

f)基于所述实际值C_Ist(n)bi与所述预测值C_P(n)bi之间的差，为所述第n个金属带材在所述参考定位bi上的所述断面轮廓算出新的调适值△C(n)bi；

其特征在于

所述步骤a)、b)和c)是在所述至少第n个金属带材的轧制之前针对在所述至少第n个金属带材的至少一个宽度部段内的I(I≥2)个参考定位bi(1≤i≤I)进行的；

所述步骤e)和f)是在所述至少第n个金属带材的轧制之后针对所述I个参考定位bi进行的，以便算出在所述至少第n个金属带材的至少一个宽度部段内的I个参考定位bi上的新调适值△C(n)bi；以及

g)在所述第n个金属带材或者第n+x个金属带材(其中，x＝1、2、等等)的另一个纵向部段的稍后的制造中，至少有所述步骤a)至d)以n＝n+x重复，其中，所述之前根据步骤f)至少针对所述第n个金属带材算出的对于I个所述参考定位bi而言的新调适值△C(n)bi在计算所述断面调整机构的调节时以及在根据步骤b)为所述第n+x个金属带材计算预测值时作为旧调适值被纳入考量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据步骤f)在所述第n个金属带材的参考定位bi上至少部分以短时调适值△C_K(n)bi的形式根据下面的公式算出所述新调适值△C(n)bi：

△C(n)bi＝△C_K(n)bi＝△C_K(n-x)bi+[C_Ist(n)bi-C_P(n)bi]，

其中，

K：短时调适；

x＝1、2、3...；

△C_K(n-x)bi：旧的短时调适值；

C_Ist(n)bi：所测得的对于所述第n个金属带材在所述参考定位bi上的断面轮廓的实际值；以及

C_P(n)bi：所计算的预测值或者说算出的带材断面。

3.一种用于在轧机中制造具有所期望的断面轮廓的金属带材的方法，具有以下步骤：

b)借助一过程模型，模拟在所述用于制造所述金属带材的轧机上的轧制过程，其中，断面调整机构的调节值，只要在考虑所述参考定位bi上的旧调适值和/或限制的条件下存在，被这样来计算，使得尽量达到所述目标值；

c)用所述所计算的调节值调节所述断面调整机构；

d)轧制所述第n个金属带材；

e)测定所被轧制的第n个金属带材的所述断面轮廓在所述参考定位bi上的实际值C_Ist(n)bi；

e’)基于所述轧机条件以及例如轧机在根据步骤d)轧制所述第n个金属带材时所已经提供的当前的过程条件，为所述第n个金属带材在所述参考定位bi上的断面轮廓计算补算的预测值C’_P(n)bi；以及

f)基于所述实际值C_Ist(n)bi与所述补算的预测值C’_P(n)bi之间的差，为所述第n个金属带材在所述参考定位bi上的所述断面轮廓算出新的调适值△C(n)bi；

其特征在于，

所述步骤e)、e’)和f)是在所述至少第n个金属带材的轧制之后针对所述I个参考定位bi进行的，以便算出在所述至少第n个金属带材的至少一个宽度部段内的I个参考定位bi上的新调适值△C(n)bi；以及

g)在所述第n个金属带材或者第n+x个金属带材(其中，x＝1、2、等等)的另一个纵向部段的稍后的制造中，至少有所述步骤a)至d)以n＝n+x重复，其中，所述之前根据步骤f)至少针对所述第n个金属带材算出的对于I个所述参考定位bi而言的新调适值△C(n)bi在计算所述断面调整机构的调节时以及根据步骤b)为所述第n+x个金属带材计算预测值时作为旧调适值被纳入考量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据步骤f)在所述第n个金属带材的参考定位bi上至少部分以短时调适值△CK(n)bi的形式根据下面的公式算出所述新调适值△C(n)bi：

△C(n)bi＝△C_K(n)bi＝△C_K(n-x)bi+[C_Ist(n)bi-C’_P(n)bi]

其中，

K：短时调适；

x＝1、2、3...；

△C_K(n-x)bi：旧的短时调适值；

C’_P(n)bi：所补算的预测值或者说补算的带材断面。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据权利要求1)或3)中的步骤f)在所述参考定位bi上至少部分以长时调适值△C_Lbi的形式通过实施以下步骤算出所述新调适值△C(n)bi：

通过重复根据权利要求1或3的步骤a)至f)，为一调适组的多个在所述第n+x个金属带材之前被轧制的金属带材，算出多个参考定位bi上的所述调适值；以及

通过求出所述调适值的平均值或者求出所述多个金属带材分别在其中一个参考定位bi上的断面轮廓的实际值与预测值之间的差的平均值，计算所述长时调适值△C_Lbi。

6.根据权利要求2、4和5所述的方法，其特征在于，分别以由所述短时调适值△C_K(n)bi与所述长时调适值△C_Lbi的和得出的总和调适值△C_S(n)bi的形式，算出根据步骤f)的所述调适值△C(n)bi，以用于所述金属带材n+x。

7.根据权利要求2、4、5或6中任一项所述的方法，其特征在于，算出根据步骤f)的所述调适值△C(n)bi，和/或，以一种用加权系数g(0≤g≤1)或者用加权函数被加权的短时调适值、长时调适值或者总和调适值的形式，使用所述调适值△C(n)bi。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为所述第n+x个金属带材以试验函数的形式算出调适轮廓△C(n+x)m，该试验函数优选通过在所述至少第n个金属带材上算出的至少两个所述参考定位bi上的调适值并且优选另外通过至少一个另外的,通过所述过程模型算出/预先给定的,在至少一个另外的带宽定位m上的计算点来引导。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过由所述过程模型预测的、并未调适的、所计算的所述第n+x个金属带材的断面轮廓C_P(n+x)m_OA与所述第n+x个金属带材的所计算的调适轮廓△C(n+x)的相加，算出所述第n+x个金属带材的所被调适的断面轮廓C_P(n+x)m。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述调适轮廓或者所被调适的断面轮廓的计算是针对所述金属带材的≥2的宽度部段进行的，其中，所述第一个宽度部段例如处在中间的宽度区域，所述第二个宽度部段或更多的宽度部段例如处于所述金属带材的边沿区域内。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在两个沿宽度方向相互邻接的宽度部段中，优选这样来选择关于所述这两个带宽部段的调适轮廓或所被调适的断面轮廓，使得在由一带材部段至另一带材部段的边界上的轮廓走向始终可辨别，尤其是具有相同的斜度。

12.根据权利要求10至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述与至少其中一个宽度部段相关的试验函数是由线性函数、多项式函数、指数函数、三角函数、样条函数或者不同函数的组合构成。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述试验函数对于不同的相邻的宽度部段而言有所不同。

14.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，与所述金属带材的一个宽度部段相关的所述调试轮廓或者所被调适的断面轮廓被外推进相邻的带宽部段，以便算出与所述相邻带宽区域相关的被外推的调适轮廓或者是被外推的、经过调适的断面轮廓。

15.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，取代所述金属带材在所述参考定位bi上的断面轮廓的所测得的实际值C_Ist(n)bi，而使用由在所述金属带材的，在轧制方向上看来的，左边一半与右边一半上呈对称的参考定位bi上所测得的实际值得出的平均值。

16.根据权利要求1或9任一项所述的方法，其特征在于，所述预测值C_P(n+x)bi和/或所被调适的断面轮廓C_P(n+x)m首先仅仅针对一半带材、例如所述操作侧上的一半带材被算出，接下来，针对另一半带材、例如所述传动侧上的一半带材被镜像在沿着所述金属带材的纵向方向延伸的带材中间平面上。

17.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述断面轮廓的测得的实际值C_Ist(n)bi被用作为所述参考定位bi上的离散的测量值，或者被用作为通过一平衡函数而被平滑化的断面测量值。

18.根据权利要求9至17中任一项所述的方法，其特征在于，尤其是在所述金属带材的边沿区域内，从断面异常方面，例如带材卷边或者陡峭的带材边沿斜坡方面，对所述被调适的断面轮廓C_P(n+x)进行分析。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，在存在所计算的带材卷边的情况下，借助所述过程模型以迭代的方式优化所述被调适的断面轮廓C_P(n+x)m，通过在所容许的断面调节限值范围内渐进地提高所述断面轮廓在至少一个所述参考定位bi上的值，以及通过断面调整机构的相应的新调节，以便减小所述带材卷边的高度。

20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，通过提高在轧制线的最后一个轧机机架(输出机架)或一些轧机机架内的载荷，或者在所述轧机机架的最后的轧辊孔型中通过载荷由前向后的重新分配，或者通过在过程和设备限制内选择至少一个轧辊机架或者轧辊孔型，减少或避免所计算的带材卷边。

21.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了制造所述第n+x个金属带材：

在步骤b)中所述断面调整机构被这样调节，使得达到在容许的最小或最大断面限值内为多个参考定位bi所预先给定的目标值或者为所述断面轮廓所算出的预测值C_P(n+x)bi；或者

在步骤b)中，所述断面调整机构被这样调节，使得达到为一参考定位bi所预先给定的目标值或者与所述目标值的偏差被最小化，并且，同时在至少一个另外的带宽定位上，所述带材断面被维持在所容许的最小或最大断面限值内。

22.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述算出的所述定位bi上的调适值和/或所述经过调适的断面轮廓和/或所述调适轮廓在过程模型中纳入考量，尤其是用加权系数或者转换函数转换为之前的轧辊孔型或机架，以便计算所述前面的机架或者之前的孔型的中间机架轮廓或者中间孔型轮廓以及以便更优地调节所述断面调整机构。

23.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述参考定位bi是通过其与所述金属带材的边沿之间的间隔来定义的。

24.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了在利用所述带材轮廓调适的条件下调节所述目标轮廓，使用以下断面调整机构：用于影响热凸度的可变式工作辊冷却系统或者区域制冷或者局部的轧辊加温，和/或结合了辊磨的工作辊横移系统(用于克服带材卷边或者带材边沿斜坡的特殊-辊磨，“锥形轧辊”、CVC轧辊、具有更高阶辊磨或者n阶多项式的CVC轧辊或者说三角函数)、带材边沿加热、带材区域制冷、工作辊挠度和/或具有轧辊-对交叉功能的机架。