CN115803127A - 用于计算稳定的轧制进程的道次计划的方法和计算机程序产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在轧机中轧制金属带时计算稳定的轧制进程的道次计划的方法以及相应的计算机程序产品。在此，改变偏置量，直到计算出的目标水平力满足预设的极限标准。满足极限标准意味着：轧辊组和轧制进程此时是稳定的。在仅工作轧辊的偏置的迭代不引起遵守极限标准的情况下，本发明提出：随后，在保持偏置恒定的情况下迭代地改变作用于轧制机架的进入侧上的和/或离开侧上的轧制物上的拉力，直至计算的目标水平力满足极限标准。

Description

用于计算稳定的轧制进程的道次计划的方法和计算机程序 产品

技术领域

本发明涉及用于在轧机中轧制金属带时计算稳定轧制进程的道次计划的方法以及相应的计算机程序产品。

背景技术

当对轧制物、特别是金属带扁平轧制时已知的是：为了达到小的最终厚度(或出于能量效率的原因)必须设有小的工作轧辊直径。但是，小的工作轧辊直径限制驱动轴颈的可能的几何形状，从而限制可能的驱动力矩，所述驱动力矩在材料强度增加/重成型阻力增加的情况下表现得相对较大。

使用小的工作轧辊直径的缺点是：由于在大的细长度(轴承中心间距与轧辊直径之比)中作用的水平力，轧辊水平偏弯；参见图6。水平外弯不仅导致整个轧辊组不稳定，甚至其会导致轧辊纵向弯折。在工作轧辊非常小的情况下，偏弯不仅会具有水平分量，而且附加地会具有朝支撑其的轧辊方向的竖直分量。工作轧辊的用于设定轧制间隙轮廓的期望的竖直弯曲与该涉及情况无关。

在现有技术中已知各种措施来在轧制过程期间保护和稳定薄轧辊以防止水平外弯。

所述措施之一是所谓的水平偏移。在此，工作轧辊对的轴向延伸与如下轧辊对偏移，所述工作轧辊对偏置地支撑在所述轧辊对处。0(零)偏移导致轧辊组不稳定，并且原则上应避免，因为在轧制间隙变化时，轧辊会因轴承间隙而“漂移”，并且会形成带缺陷和带撕裂。

固定偏移适合于热轧机，其中带拉力几乎没有显示出对轧辊间隙条件和轧辊组的稳定性的关键作用。在尤其具有大的产品范围的冷轧机的情况下和/在可逆运行的情况下和/或在未驱动工作轧辊的情况下，固定偏移是不足够的。

固定偏移的改进方式是所谓的(水平稳定)HS偏置，所述HS偏置通过HS位移(设备)来设定。在此，HS位移意味着：工作轧辊对连同其内嵌件一起沿+/-带运行方向移动。在此，其基本上是偏移量的可变设定。HS偏置的绝对值和方向设定成，使得竖直的调节力FA和偏置(水平力)中出现的力分量以及从进入和离开拉力Ze、Za中产生的拉力差在所有轧制阶段中尽可能补偿、优选几乎完全补偿，并且轧辊仍然稳定地贴靠在支撑其的轧辊的一侧上。要设定的侧可以根据参数，例如两个轧辊的轧制力、转矩、轧辊直径、进入侧和离开侧的带拉力而要么位于进入侧(-)上要么位于离开侧(+)上。通过设定HS偏置而最小化的水平力因此在轧辊位置绝对稳定的情况下仅引起最小的水平偏弯。

轧制机架的进入侧Ze和离开侧Za上的调节力FA和拉力是负责在金属带处要完成的重成型工作的主要力。偏置中的力分量、即工作轧辊的水平力Haw是通过其他所提到的力分量的矢量相加产生的合力，其中所有力分量必须共同矢量相加为0，如在图7所示。水平力Haw和偏置处于如下函数比例关联：

Haw＝f(FA,-saw,MA,Ze-Za,μ,r)

其中

MA驱动力矩

μ摩擦系数；和

r工作轧辊的半径，

saw偏置

其中详细的已知计算根据轧辊组和其驱动器的类型变化。

因为尤其具有小直径的工作轧辊对过大的水平力通过以下方式做出尤其严重的反应：即所述工作轧辊例如如图6中所示的那样倾向于不期望的水平偏弯，重要的是：在使用具有高的细长度的工作轧辊时水平力没有过大。因此，在现有技术中已知并且常见的是：借助于道次计划计算机计算作用于工作轧辊上的目标水平力，在所述道次计划计算机上运行轧制进程的进程模型。道次计划计算机在考虑大量输入数据的情况下计算水平力。

在图8中，直观的视图示出道次计划计算机基于何种输入数据计算设定数据、即在轧制进程开始之前为轧制机架预先设定。可识别的是：输入数据是设备数据、关于技术限制的数据、材料数据、关于轧制策略的数据、卷数据、产品数据和/或可选地还有生产计划数据。

传统地，输入数据也包括工作轧辊相对于轧制机架中的另一轧辊的预设的、初始的、手动求出的、存储在数据库或表格中的偏置，工作轧辊相对于所述另一轧辊支撑。

在现有技术中，然后对在考虑所述输入数据的情况下计算出的目标水平力以如下方式进行检查：所述目标水平力在恒定条件下轧制时是否满足预设的极限标准。如果是，则在工作轧辊处设定目标水平力计算所基于的初始偏置并且轧制轧制物。然后，由于所设定的偏置而可以基于：满足极限标准的之前计算的目标水平力作用在偏置的工作轧辊处。遵守极限标准代表轧辊组和轧制进程稳定。

如果初始计算的目标水平力不满足预设的极限标准，则在现有技术中重复以工作轧辊的出自N个可用的不同偏置的集合中的分别变化的偏置来计算目标水平力，但是否则以未改变的输入数据重复，直至确定在考虑最后改变的(最佳)偏置的情况下最后计算的目标水平力首次最佳地满足极限标准。

所述已知方法形成最接近的现有技术。因此，权利要求1与其划界。已知的方法用于：求出工作轧辊的最佳偏置，在所述偏置中计算的目标水平力处于极限标准内，因此确保稳定的轧制条件。

在实践中表明：仅通过在否则输入数据保持恒定的情况下、尤其在轧制机架的进入侧上和/或在离开侧上的拉力保持恒定的情况下迭代偏置计算目标水平力不总是令人满意的。即在单独变化或迭代偏置的情况下不总是实现计算的目标水平力满足所述极限标准。这尤其在使用具有高的细长度尤其结合高的带拉力的工作轧辊的情况下导致问题，因为所述工作轧辊对过大的水平力做出尤其严重的反应，例如具有所述不期望的水平的偏弯。

发明内容

本发明所基于的目的是：以如下方式改进用于在轧制尤其金属的轧制物时计算稳定的轧制进程的道次计划的已知的方法和已知的计算机程序产品：即尤其在借助于薄的工作轧辊对作为高强度的轧制物的薄的金属带进行扁平轧制时进一步改进轧制机架中的轧辊组的稳定性进而轧制进程的稳定性。

关于方法，所述目的通过权利要求1中要求保护的方法实现。

术语“设定数据”涉及初始化或预先设定数据；所述数据在开始轧制进程之前在轧制机架处(预先)设定。所述数据可以部分地随后在轧制进程期间改变。

根据本发明计算的“目标水平力”是纯计算变量，所述计算变量在轧制进程开始之前无法直接地在轧制机架处设定。如所述的那样，其为合力，所述合力从尤其轧制机架中的工作轧辊的进入拉力、离开拉力和调节力的矢量相加中得出。然而，“目标水平力”用作为代表变量，根据所述代表变量是否满足代表轧制进程稳定性的预设的极限标准，根据所述代表变量尤其在使用高的细长度的工作轧辊的情况下可以预测或求出轧制进程的稳定性。但是，得出的水平力在轧制进程期间可以直接地经由弯曲块处的测力计(附加的结构耗费)或间接地经由机架或换向辊中的测力计、压力测量装置以及工作主轴处的力矩测量间接地(软件传感器)针对机架的驱动侧和操作侧求出。

通过轴承中心间距与工作轧辊直径之比限定的细长度是特征变量，所述特征变量如上面描述的那样对轧制进程的稳定性起作用。自5或更高的细长度起不稳定风险显着增加。

以根据本发明所要求保护的方式求出在轧制机架的进入侧上和/或离开侧上作用于轧制物上的最佳拉力提供以下优点：目标水平力本身还可以保持在极限标准内，如果这通过单独迭代偏置变化不可行。

整体考虑目标水平力的另一优点在于最小化整个轧辊组的轴承负荷，这显著提高轧辊支承装置的使用寿命。

根据本发明的第一实施例，单独地或个别地针对要轧制的金属带的不同部段k计算目标水平力，因为金属带在其不同的部段中具有不同的速度并且经受不同的带拉力。

根据本发明的第二实施例，将尤其用于工作轧辊的轧制进程的水平稳定性的极限标准限定为极限标准，根据所述极限标准

1.金属带的不同部段的计算出的至少两个目标水平力必须具有相同的符号；和/或

2.计算出的目标水平力不超过工作轧辊的分别预设的与材料相关的负载极限。

根据第三实施例，计算出的目标水平力本身可以保持在极限标准内，如果仅通过改变偏置和轧制机架的进入侧上和/或离开侧上的拉力无法实现。为此，所述第三实施例提出：附加地还在最佳偏置分别保持恒定且最佳拉力分别保持恒定的情况下并且也在否则输入数据保持恒定的情况下变化工作轧辊的调节力，直至确定最后计算的目标水平力满足极限标准。

根据另一实施例，道次计划计算机的输入数据尤其也为用于技术限制的数据。根据本发明，其尤其还包括：用于轧制机架的轧辊组的水平稳定性的与材料相关的负载极限，用于水平力的包括符号的极限值、用于力和工作需求的极限值、临界面的位置的极限值、超前的极限值和轧制机架的轧辊的转矩的极限值。根据本发明，尤其在计算作用于工作轧辊上的目标水平力、工作轧辊的水平的目标位置、轧制件在轧制机架的进入口处和/或离开口处的目标拉力时以及在计算轧制机架的至少一个道次的目标减小量时，考虑对于轧辊组和尤其工作轧辊的水平稳定性的所述的和要求保护的与轧辊材料相关的负载极限。

在计算所述目标设定数据时要求保护的考虑与材料相关的负载极限提供以下优点：除了工作轧辊之外还包括轧制机架的任何中间轧辊和支撑轧辊的轧辊组的稳定性，进而还有轧制进程的稳定性整体上被改进。这就是说，避免或至少最小化带材向左或向右在轧制机架的离开口处的不期望的走向、带撕裂、辊吻合以及轧辊折弯或弯曲。通过考虑与材料相关的负载极限还实现：在传统的4辊、6辊-轧制机架、多轧制机架或也在具有奇数轧辊数量、甚至不对称设置的轧制机架上强度值非常高的同时，轧制客户期望的薄的轧制件厚度，其甚至于与轧辊不对称设置，而无需设置将轧辊支撑在轧制机架处的附加的机械或流体组件。

通过根据本发明的方法实现的稳定的边界条件可以针对轧制进程有利地预先确定，并且在轧制进程开始之前已经可以通过预先设定轧制机架处的所述(目标)设定数据来确保。以该方式，也可以在没有附加装置的情况下稳定地确保轧制物进入或离开轧制机架的自动穿入和穿出。在轧制进程运行期间，根据本发明的方法实现：永久监控所述目标设定数据和可能其轮廓，以便也在持续运行期间确保轧制进程的稳定性。通过根据本发明的方法，可以对现有的轧制设施的生产范围与其轧辊数量和配置无关地进行扩展，例如扩展到更薄的最终厚度的轧辊。此外，可以为所述轧制机架使用更小的工作轧辊，以便轧制所述较薄的最终厚度并且以便在此同时节约能量。

根据另一实施例，根据本发明的方法不仅在单个的轧制机架中使用，而且也在其中多个轧制机架呈轧制线形式依次相继地设置的轧机中使用。根据本发明，在考虑与材料相关的负载极限的情况下，所述目标设定数据不仅可以针对单个的轧制机架计算和设定，而且还针对轧制线的整个道次计划、即优选针对所有其轧制机架来计算和设定。

根据本发明的另一实施例，在轧制进程期间作用于工作轧辊上的实际水平力被永久监控并且调节到分别由道次计划计算机当前计算的目标水平力。水平力的调节通过在轧制机架处提供的调节元件的适当的变化、即例如工作轧辊的水平偏置、轧制物在轧制机架的进入侧上和/或离开侧上的拉力和/或由轧制机架在轧制物处执行的厚度减小(调节力)来进行。

轧制进程的稳定性的进一步改进可以通过以下方式来实现：即在计算目标设定数据时附加地还一起考虑生产计划数据，即例如涉及轧制程序优化的数据、出自生产计划、工厂计划和设施利用率中的数据。

在监控进行的轧制进程时获得的测量数据，即例如实际水平力、工作轧辊的实际水平位置、轧制机架的进入口和/或离开口处的作用于轧制机架的实际拉力和/或轧制物通过轧制机架的实际上的实际厚度减小优选与各相关联的当前的目标设定数据比较。可以将目标和实际值之间的以该方式可能识别到的偏差用于优选连续适配进程模型。

根据本发明的方法的设计方案的其他优点是从属权利要求的主题。

上述目的还通过计算机程序产品实现。所述计算机程序产品的优点对应于参考所要求保护的方法的上述优点。

附图说明

本发明总共附有8张附图，其中

图1示出道次计划计算机及其输入数据和输出数据的总系统，其中本发明重要的输入数据和输出数据被加下划线；

图2示出根据第一实施例的用于计算目标水平力的根据本发明的方法的流程图；

图3示出在要轧制的金属带进入和离开轧制机架时的技术关联和区别(现有技术)；

图4a、4b示出根据本发明的第二实施例的用于计算目标水平力的根据本发明的方法的流程图；

图5示出具有进程模型的附加适配的根据本发明的方法的流程图；

图6示出具有高的细长度的工作轧辊的不期望的水平的偏弯(现有技术)；

图7示出工作轧辊相对于在轧制机架中支撑该工作轧辊的中间轧辊或支撑轧辊的偏置以及所属的力平行四边形(现有技术)；和

图8示出根据现有技术的道次计划计算机及其输入数据和输出数据的总系统。

具体实施方式

下面特别参考图1至5以实施例的形式详细描述本发明。在所有附图中相同的技术元件用相同的附图标记表示。

图1示出根据本发明的方法对至少一个轧制机架的道次计划进行复杂计算的流程。用于控制借助于至少一个轧制机架轧制轧制物的轧制进程的核心部件是所谓的道次计划计算机，在所述道次计划计算机上运行轧制进程的进程模型。进程模型借助于重成型技术和轧辊组的状态的已知的基础公式描绘轧制间隙中的复杂的重成型进程。轧辊组除了展开轧制物的轧制间隙的工作轧辊之外还可以包括轧制机架的中间轧辊和/或支撑轧辊。通过在道次计划计算机上运行进程模型，可以执行用于在当前轧制物之后要轧制的下一轧制物的预先计算、涉及当前轧制物的再计算或叠加的产品优化。为了可以计算道次计划，将输入数据输送给道次计划计算机，所述输入数据以适当的方式例如必须存储在数据库中或参数文件中，以便道次计划计算机可以访问所述输入数据。例如，轧制机架或多机架的轧机必须经由设备数据作为输入数据来描述。此外，必须强制性遵守的技术限制适用于轧制进程。此外，要轧制的轧制物的重成型技术的行为必须经由其材料数据以数学方式描述。

此外，必须经由产品数据限定要轧制的轧制物。此外，所谓的卷数据和轧制策略必须经由策略数据分别作为输入数据来预设。附加地，生产计划数据也可考虑用于考虑更高级别的目标，即例如设施利用率或轧制程序优化。对输入数据的所有提到的术语分别是图1中示出的不同的单个数据的统称术语。

基于所述输入数据以及基于边界条件，道次计划计算机随后为接下来要执行的轧制进程计算所谓的设置数据，以下称为目标或初始化数据，并且为了预先设定将所述设置数据发送给至少一个轧制机架。

与示出根据现有技术的道次计划计算的图8不同，根据图1的根据本发明的用于技术限制的数据包括用于轧辊组的水平稳定性的与轧辊材料相关的负载极限，还有进程技术限制的数据，例如在道次计划的不同的轧制阶段期间水平力的不允许的符号切换。与现有技术的另一区别在于：求出、优选测量水平稳定性HS位置，即工作轧辊相对于轧制机架中的支撑其的另一轧辊的偏置，和/或HS力，即在运行的轧制进程期间的水平力，并且尤其用于适配进程模型。

与现有技术最重要的区别在于，至少一些设置数据(图1中在块“设置数据”中加下划线)不仅对于整个轧制进程一次性固定地预设，而且在轧制进程的尽可能高的稳定性方面迭代地求出。即轧辊组的水平稳定性、特别是作用于工作轧辊上的水平力的计算集成到道次计划计算中。

与现有技术不同的所述数据在本发明的范围内的使用在下面更详细地描述。

图2示意性地示出如尤其也在权利要求1中要求保护的根据本发明的方法的流程。在根据本发明的方法的范围内，在第一迭代中，在第一方法步骤i)中，为道次计划计算机提供输入数据，如上文参考图1所描述。根据本发明，所述输入数据还包含工作轧辊相对于轧制机架中的支撑该工作轧辊的另一轧辊的初始偏置saw。初始偏置或者可以从表格或数据库中求出，但优选从图7中已知的公式中求出，其中为此带拉力Ze和Za被设置为零。在轧制进程之前和/或期间，根据本发明的方法然后提供：在第二步骤ii)中借助道次计划计算机计算作用于工作轧辊上的目标水平力。为此目的，轧制进程的进程模型在道次计划计算机上运行，并且道次计划计算机在考虑输入数据的情况下计算目标水平力。

在随后的第三方法步骤iii)中，对先前由道次计划计算机借助初始偏置求出的目标水平力如下进行检查：其是否满足预设的极限标准。所述极限标准代表轧制进程的水平稳定性，特别是工作轧辊的水平稳定性。根据本发明，所述极限标准限定为，使得

1.金属带的不同部段的至少两个计算的水平力必须具有相同的符号；和/或

2.计算的目标水平力分别不超过工作轧辊的预设的与材料相关的负载极限。

对于所求出的目标水平力满足极限标准的情况，根据本发明的方法提出：在轧制机架处设定目标水平力的计算所基于的(最佳)偏置saw_opt，即在此为初始的偏移，并且轧制物或金属带然后以所述的初始最佳偏置轧制。由于所设定的最佳偏置可以基于：然后也以满足极限标准的计算的目标水平力进行轧制。

否则，即如果借助初始偏置计算的目标水平力不能满足极限标准，则根据本发明的方法提出：步骤i)、ii)和iii)在另外的最多N个迭代步骤中分别用工作轧辊的出自N个可用的不同偏移的集合中的校正/改变的偏置、但是否则以改变的输入数据重复，直至最后在步骤iii)中确定：最后计算的目标水平力在考虑到最后改变的或设定的最佳偏置的情况下满足极限标准.

对于计算出的目标水平力对于可用的N个偏置都不能满足极限标准的情况，根据本发明的方法提出：步骤i)、ii)和iii)在另外的最多L个和/或M个迭代步骤中以轧制机架的进入侧上的作用于轧制物上的出自L个(L∈N)可用的在轧制机架的进入侧上的不同的拉力的集合中的分别改变的拉力Ze和/或以轧制机架的离开侧上的作用于轧制物上的出自M个(M∈N)可用的在轧制机架的离开侧上的不同的拉力的集合中的分别改变的拉力Za以及以分别保持恒定的最佳偏置saw_opt和以否则不改变的输入数据重复，直至最后在步骤iii)中确定：最后计算的目标水平力在考虑最后改变的最佳拉力的情况下满足极限标准。所述最佳偏置是如下偏置：在之前执行的偏置迭代中对于所述偏置计算的目标水平力最接近满足极限标准。

在图2中示出根据本发明的方法，其中缩写“saw”代表工作轧辊的偏置，缩写“Ze”代表轧制机架的进入侧上的带拉力，并且缩写“Za”代表轧制机架的离开侧上的带拉力。

根据本发明，目标水平力的计算对于整个金属带不是统一地计算，而是个别地针对金属带的不同部段计算。这是有意义的，因为在金属带的进入部段中要轧制的金属带穿行轧制机架的速度和施加在金属带上的加速度和摩擦条件不同于当金属带制动时在金属带的中间部分(主体)的轧制期间和在离开部段的轧制期间金属带的速度、加速度和摩擦条件，其中所述金属带以所述进入部段穿入轧制机架中或其轧制间隙中。除了速度、加速度和摩擦条件外，施加到金属带上的带拉力对于金属带的部段是不同的。

图3说明现有技术中通常已知的技术关联。

所述问题由本发明通过如下方式解决：即如所述的那样对金属带的各个部段k∈N单独计算目标水平力。在金属带中，尤其在k＝1的进入部段、k＝4的中间部段(主体)和k＝7的离开部段之间区分。根据本发明，对于所述部段中的至少两个部段，以在将轧制物以其k＝1的进入部段穿入轧制机架的轧制间隙中时作用于工作轧辊上的水平力Haw einl的形式、以在轧制轧制物的k＝4的主体时作用于工作轧辊上的水平力Haw filet的形式和/或以在将轧制物以其k＝7的离开部段从轧制机架中穿出时的水平力Haw ausl的形式通过以下方式单独计算目标水平力：即根据图2单独遍历步骤i)、ii)和iii)以计算金属带的各个部段中的每个目标水平力。

图4a)针对以下情况示出根据本发明的方法的另一实施例：即计算的目标水平力既不在偏置的单独迭代改变的情况下也不在轧制机架的进入侧上的带拉力Ze的单独迭代改变的情况下还不在金属带的离开侧上的带拉力Za的单独改变的情况下引起：相应计算的目标水平力满足极限标准。对于所述情况，根据本发明的方法提出：首先出自轧制机架的进入侧上的L个可用的不同拉力的集合中的和/或出自离开侧上的M个可用的不同拉力的集合中的如下最佳拉力，借助所述最佳拉力在最佳偏置保持恒定并且否则输入数据保持恒定的情况下计算的目标水平力最佳地满足极限标准。然后，借助如此选择的最佳偏置和如此选择的最佳拉力，借助出自H个(其中h＝1...H)可用的调节力的集合中的分别迭代改变的调节力FA h来重复根据本发明的方法步骤i)、ii)和iii)，直至在步骤iii)中确定：最后计算的目标水平力满足极限标准。偏置的、轧制机架的进入侧和离开侧上的带拉力的以及调节力的如此求出的最佳值在轧制过程之前和期间在轧制机架处设定。因为金属带的各个部段的最佳值的计算单独进行，所以根据刚好轧制金属带的哪个部段，在轧制过程期间也单独重新设定计算出的最佳参数。

与按照根据本发明的方法迭代求出的最佳参数不同，计算的目标水平力无法直接在轧制机架处预先设定。相反，所述目标水平力是合力，所述合力在轧制机架处设定所述参数时自动地设定和得出。如果设定用于所述参数的最佳值，应当确信：目标水平力将满足极限标准，进而进程稳定运行。

如果要轧制的金属带不仅穿行一个轧制机架，而且穿行具有多个在轧制方向上依次相继地设置的轧制机架的轧机，则用于工作轧辊的目标水平力在道次计划计算的范围中在各个机架中单独求出，并且在轧制机架的工作轧辊处单独地预先设定或设定道次顺序的、相关联的迭代求出的最佳参数。

上面已经参考图1和8提到：技术限制也作为输入输送给道次计划计算机。根据本发明，在此，其尤其也为轧制机架的轧辊轴颈的水平稳定性的与材料相关的负载极限、水平力的包括符号的极限值和力需求和工作需求的极限值、临界面位置的极限值、超前的极限值和驱动器的转矩的极限值、例如用于轧制机架的轧辊的驱动器的转矩的极限值。

在考虑允许的水平力的情况下计算要设定的HS偏置可以示例性地如下进行，参见图4b)：

对于在带宽度为1162mm和工作轧辊直径为330mm的情况下从2.0到0.793mm的入口厚度的所设置的轧制道次，首先求出道次计划特定的带拉力Ze、Za。附加地，所得到的调节力FA、但是尤其是水平力Haw穿入、Haw主体、Haw穿出对于k＝1、k＝7的穿入和穿出阶段以及对于k＝4的带主体轧制阶段来计算，更确切地说在考虑不同的可能的可设定的偏置位置saw的情况下计算。对于设定最佳的偏置位置考虑设施特定的且重成型技术的参数。

计算表明：在调节力(FA)恒定、拉力(Ze/Za)恒定和偏置位置saw不同的情况下，水平力Haw改变。然而，需要确定不同的轧制阶段k中的水平力Haw或总合成的水平力Fres。如果轧制阶段k＝1、k＝4、k＝7中的水平力Haw或Fres超过通过根据本发明的第二极限标准预设的允许的极限值，则会导致轧辊损坏或进程不稳定(非平坦，不期望的滞后)进而导致生产失效。允许的值以如图4a)中示出的那样计算。

如果偏置位置引起金属带的部段之间的符号切换(第一极限标准)，则这因此会引起未限定的不稳定的轧制情况，这不仅导致平整度值差，而且还导致：轧辊自由移动，这会导致轧辊和其轴承以及相邻的轧辊损坏。此外，工作轧辊或相邻轧辊的交叉是关于带运行的严重问题。带侧向地从轧制间隙中推出。结果是对角线波浪甚至带撕裂。如果水平力太小，则机架的振动倾向提高并且无法遵守质量公差。如果水平力太大，则液压调整的调节的动态受迟滞提高的负面影响。

在根据图4b的计算示例中变得显而易见的是：对于-8和-6的两个偏置位置saw，在3个带部段k＝1、k＝4、k＝7中在所属的计算的水平力Haw中不出现符号切换，但是对于saw＝-8的偏置位置，作用于工作轧辊Haw上的所属的水平力以值为最小84.3kN的Fbaw高于与材料相关的负载极限的在此例如80kN大小的允许的极限值。

为了求出负载及其限制考虑，将得到的水平力HAW/2和最大弯曲力FaBW都考虑在内，并将其作为Fres-总合力与允许的极限标准进行比较。

因为在偏置saw为-6的情况下有利地满足所有条件，所以在根据图4b的示例中为所述轧制道次设定-6mm的最佳偏置。

如果从集合N中得出水平负载和可能的偏置位置的计算没有实现允许的设定，则如上面参考图2和4a描述的那样，需要自动地适配道次计划。带拉力、道次下降、轧制力或调整力并且受限制地甚至工作轧辊直径(例如具有新轧辊或磨削的轧辊)都可以被适配。从道次计划计算中所产生的值自动地与计算的水平负载的值比较，直至得到稳定的条件。

图5示出根据本发明的方法的另一方面。如图1中已经示出，所述方面提出：通过以下方式永久监控运行的轧制进程：即不同的测量数据、尤其至少一个实际水平力和/或实际水平位置(＝偏置)从工作轧辊中的至少一个优选周期检测，并且如此求出的实际水平力与各当前的目标水平力进行比较和/或将实际水平位置与工作轧辊的各当前的目标水平位置进行比较。所述比较尤其在于形成差。于是，根据本发明，以如下方式检查以该方式可能识别的、在目标值和实际值之间的偏差(Delta)：所述偏差是否位于预设的允许范围内。如果允许，则将偏差用于在道次计划计算机上运行的进程模型的优选连续的适配。由此，进程是自学习的。如果在目标值和实际值之间的偏差(Delta)是不允许，则在进行的道次期间适配带拉力，使得所求出的偏差尽可能又变得是允许的。

测量数据例如还可以是：由至少一个轧制机架施加到轧制物上的轧制力、轧制物的厚度、轧制物的温度、轧制速度、工作轧辊的偏置，作用于轧制物上的拉力负荷、与轧制机架相关联的驱动器的马达力矩、其例如用于调整或转动轧辊，和/或为冷却数据，所述冷却数据例如代表轧制物的冷却。

轧制机架的轧制物的至少一个、优选两个工作轧辊被驱动。

轧制机架可以构造成可逆式机架，其中然后借助于轧制机架在逆向运行中轧制轧制物。

改进本发明的附加措施：

-本发明可以同样用于单个机架和连轧制线，以及单向和可逆运行。其适合于4Hi和6Hi还有j-Hi(j＝2至6)的轧制机架。

-已知的HS位移系统用于设定偏置位置saw。所述HS位移系统结构上处于轧辊内嵌件的区域中，并且固定在轧辊架处。因此，沿着轧辊辊身完全不设置任何附加的机械设备。所述区域可用于有效的轧辊冷却/润滑、感应器、电刷和带导向元件。

-小型工作轧辊的允许和可能的驱动力矩的耗尽可以通过使用具有力矩或温度监控的高扭矩HT主轴来进行。

-工作轧辊双驱动减少两个工作轧辊之间的可能的力矩断层，进而同样可以用作降低所得出的水平力或进一步降低轧辊直径的另外的措施。

-自动的道次计划计算/生成与水平力的整合计算与自动化的不同水平关联。

-基本自动化(0级、1级)确保：计算出的目标值被强制性设定。如果未设定目标值(目标值与实际测量值的比较)，则表明进入屏障。

-水平力的积分的计算和道次计划计算是物理进程模型(第2级)或子集(子模型第2级)的组成部分。

-模型和/或道次计划计算与水平力的关联计算可以具有叠加的优化算法。优化可以以自学方式或经由适配进行，并在必要时考虑当前的测量值。

-可以设有与生产计划工具(21/2级或3级)的连接。因此，可以通过其他生产途径建立技术上无法稳定建立的道次序列，而不在轧制设施本身处造成问题。替代地，可以通过与要制造的产品的生产计划工具关联来进行适配，以便在设施处避免停机。

-可以设有与自动的维护计划(21/2级或3级)的联合，以实现借助所用的工作轧辊直径进行精细调整。

-将预先计算的得出的水平力与测量的水平力进行比较。对于测量，可以在弯曲装置的区域中设有力测量装置(例如压电元件、压力测量装置、应变计或测力计)。替代地，可以经由数字软传感器经由参与的可测量的参数间接地反算测量。

-水平力的计算值和测量值的比较可以通过学习算法作为进程模型或子模型的组成部分来实现，使得可以适配基于模型的计算(长时间/短时间适配)。

Claims (13)

1.一种用于在轧制机架中轧制金属带的至少一个部段时计算用于稳定的轧制进程的道次计划的方法，所述方法具有以下步骤：

i)提供用于道次计划计算机的输入数据，其中输入数据也包含工作轧辊相对于轧制机架中的另外的轧辊的预设的初始偏置；并且

在轧制进程之前和/或期间

ii)在考虑所述输入数据的情况下借助于所述道次计划计算机计算作用于所述工作轧辊上的目标水平力，在所述道次计划计算机上运行轧制的进程模型；和

iii)检查由所述道次计划计算机求出的目标水平力是否满足预设的极限标准；

如果是：在所述工作轧辊处设定所述目标水平力的计算所基于的偏置，并且借助所得出的目标水平力轧制轧制物；或者

如果否：利用所述工作轧辊的出自N个可用的不同的偏置的集合中的各改变的偏置(saw)并且利用否则不改变的输入数据重复步骤i)、ii)和iii)，直至在步骤iii)中确定：在考虑最后改变的偏置的情况下最后计算的目标水平力满足所述极限标准，

其特征在于，

如果利用偏置的各单独的变化迭代地重复所述步骤i)、ii)和iii)没有引起：在步骤iii)中所述目标水平力满足所述极限标准，则所述方法在步骤iii)中在选项“如果否”中提出如下第一修改：

从N个偏置的集合中选择如下最佳的偏置，计算的所述目标水平力以所述最佳的偏移最佳地满足所述极限标准，并且

利用出自L个可用的不同的拉力的集合中的作用于所述轧制机架的进入侧上的所述轧制物上的各变化的拉力和/或用出自M个可用的不同的拉力的集合中的作用于所述轧制机架的离开侧上的所述轧制物上的各变化的拉力和用各保持恒定的最佳的偏置和用否则未改变的输入数据重复所述步骤i)、ii)和iii)，直到在步骤iii)中确定：最后计算的所述目标水平力在考虑最后改变的拉力的情况下满足所述极限标准。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

要轧制的金属带具有多个(k个)部段、尤其k＝1时仅具有一个进入部段、k＝2还有一个中间部段作为主体并且k＝3时还有一个离开部段；和

通过单独遍历所述步骤i)、ii)和iii)以计算所述金属带的各个部段中的每个所述目标水平力的方式，对于所述部段中的至少一个以在将所述轧制物以其进入部段穿入所述轧制机架的轧制间隙中时作用于所述工作轧辊上的水平力(Haw einl)的形式、以在轧制所述轧制物的所述主体时作用于所述工作轧辊上的水平力(Haw filet)的形式和/或以在将所述轧制物以其离开部段从所述轧制机架中穿出时的水平力(Haw ausl)的形式单独计算所述目标水平力。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

将所述轧制进程的、尤其所述工作轧辊的所述轧制进程的水平稳定性的极限标准定义为极限标准，根据所述极限标准：

1.用于所述金属带的不同部段的至少两个经计算的目标水平力必须具有相同的符号；和/或

2.经计算的所述目标水平力分别不超过所述工作轧辊的预设的与材料相关的负载极限。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

如果在最佳偏置保持恒定的情况下以执行拉力变化来迭代地重复所述步骤i)、ii)和iii)不引起：在步骤iii)中至少一个计算的目标水平力满足所述极限标准，则所述方法在选项“如果否”中设有如下第二修改：

从所述进入侧上的L个可用的不同的拉力的集合中和/或从所述离开侧上的M个可用的不同的拉力的集合中选择如下的最佳拉力，计算的目标水平力以所述最佳拉力在最佳偏移保持恒定的情况下和在否则输入数据保持恒定的情况下最好地满足所述极限标准；

在分别恒定地保持最佳偏置和分别恒定地保持最佳拉力此外还分别恒定地保持输入数据的情况下以所述工作轧辊的分别迭代地改变的调节力(FA)来重复所述步骤i)、ii)和iii)，直至在步骤iii)中确定：最后计算的目标水平力满足所述极限标准。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

在轧机中沿轧制方向依次相继地设置多个轧制机架；

为依次相继地设置的轧制机架中的多个工作轧辊单独求出至少一个目标水平力；并且

预先设定或者设定用于所述轧制机架的工作轧辊处的道次顺序的相关联的、迭代地求出的最佳参数。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

所述输入数据是设备数据、技术限制的数据、材料数据、轧制策略的数据、卷数据、产品数据和/或可选地还有生产计划数据。

7.根据权利要求6所述的方法，

其特征在于，

所述技术限制的数据至少具有针对以下参数的单个参数的极限值：

用于所述轧制机架的轧辊组的水平稳定性的与材料相关的负载极限、用于水平力的包括符号的极限值、用于力和工作需求的极限值、用于临界面的位置的极限值、用于超前的极限值和用于驱动器的转矩的极限值、例如用于所述轧制机架的轧辊的驱动器的转矩的极限值。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的方法，

其特征在于，

在正在进行的轧制进程期间，优选循环地检测测量数据、尤其是至少一个工作轧辊的至少一个实际水平力和/或实际水平位置；和

将实际水平力与各当前的目标水平力进行比较和/或将所述实际水平位置与所述工作轧辊的各当前的目标水平位置进行比较。

9.根据权利要求8所述的方法，

其特征在于，

对以这种方式可能识别到的在目标值和实际值之间的偏差进行检查：所述偏差是否位于预设的允许范围内；和

如果允许：

则将所述偏差用于在所述道次计划计算机上运行的进程模型的优选连续的适配。

10.根据权利要求8或9所述的方法，

其特征在于，

所述测量数据还例如是：由至少一个轧制机架施加到所述轧制物上的轧制力、所述轧制物的厚度、所述轧制物的温度、轧制速度、工作轧辊的偏置、作用于所述轧制物上的拉力负荷、与所述轧制机架相关联的驱动器的马达力矩、例如用于调整或转动轧辊的驱动器的马达力矩，和/或例如代表所述轧制物的冷却的冷却数据。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

驱动所述轧制机架的至少一个、优选两个轧辊。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

所述轧制机架构成为可逆式机架；并且

借助于所述轧制机架在逆向运行中轧制所述轧制物。

13.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品能够直接加载到数字计算机的内部存储器中、在此特别是轧制机架或轧制线的道次计划计算机的存储器中，并且包括软件代码部段，当所述产品在计算机上运行时，借助所述软件代码部段执行根据前述方法权利要求中任一项所述的步骤。

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