CN1974036A - 多辊轧机及多辊轧机的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种多辊轧机(R)，其在工作辊(11a、11b)具备第一中间辊(12a、12b)，其中，作为第一中间辊(12a、12b)，在它们的一方的端部形成作为形状控制用的比较缓的尖细的锥形，在另一方的端部形成作为边降用的比较陡的尖细的锥形，将这些第一中间辊(12a)和第一中间辊(12b)配置成各自的锥形在上下相互不同，而且可以使这些第一中间辊(12a)和第一中间辊(12b)进而在轴向上移位。而且，在实施边降控制时，在轧制开始前，使第一中间辊(12a、12b)移位以便边降控制用的锥形来到被轧制材(1)板端的位置，在实施形状控制时，同样在轧制开始前，使第一中间辊(12a、12b)移位以便形状控制用的锥形来到板端的位置。

Description

多辊轧机及多辊轧机的控制方法

技术领域

本发明涉及多辊轧机及其控制方法，尤其涉及可控制轧制材的板形状和板厚分布的轧机及其控制方法。

背景技术

在电磁钢板中一直以来广泛采用冷轧加工的硅钢板，但是近年来，在此时的冷轧加工时，多采用被称为森吉米尔轧机等的多辊轧机。

可是，在采用了如此的轧机的冷轧加工中，出现所谓的边降。此处，所谓该边降是指在轧制加工的薄板上，在其板宽方向的端部出现的陡峭的板厚减小区域。

另外，在该电磁钢板的情况下，大部分情况作为叠层体使用，在此种情况下，若板宽方向的板厚因边降而不一致，则难以维持作为叠层体时的形状精度。因此，在此种情况下，特别要求抑制边降。

可是，作为此种情况的对策，有修剪(切掉)产生了边降的区域的方法。但是，由于在该方法中成品率显著降低，不能说是上策，因此，在电磁钢板的轧制中，边降控制成为不可缺少的技术。

因而，一直以来提出了多种关于该边降控制的方案，因此，在某以往技术中，提出了连续配置了多台轧机的串列式轧机的边降控制(例如，参照专利文献1)。

在以往技术中，采用在辊端部设置有倒角(chanfer：倒角部分)的梯形的工作辊，使其可在板宽方向上移位，使工作辊在板宽方向上移位，实施辊弯曲压力机(roll bender)的压力控制，将边降量控制为希望的值。

作为以往技术，还提出了采用该森吉米尔轧机实施了边降控制的例子(例如，参照专利文献2)。

另外，在该以往技术中，在第一中间辊上设置锥形，使第一中间辊在板宽方向上移位，由此调整板端部的压下量，控制边降量。

专利文献1：日本特开昭60-12213号公报

专利文献2：日本特开2003-285112号公报

上述以往技术未考虑需要对多辊轧机赋予边降控制和形状控制的双方的功能这一点，从而在制品的质量提高和成本的抑制上存在问题。

以往技术的边降控制适用于串列式轧机，除该以往技术以外，例如还公开了利用工作辊交叉的各种技术等。

但是，在采用森吉米尔轧机时，如以往技术所述，若对工作辊附加了倒角或锥形，则由于在该拐点附近被轧制的板较大地压下，在制品上产生不需要的印迹，所以难以应用。

此外，在该以往技术中，为了进行边降控制而使工作辊移位，但在采用森吉米尔轧机时，在工作辊上设置移位机构在其结构上是极其困难的，因此，在森吉米尔轧机中，还未实施有效的边降控制。

可是近年来，更加强烈要求提高电磁钢板的质量，对轧机而言，作为规格性能，不仅要求边降的控制，而且也要求板形状的控制。另外，此处，所谓板形状是指轧制的金属带的平坦度，所谓上述的边降或板外形是指在轧制的金属带的板宽方向上的板厚分布。

此处，在对森吉米尔轧机实施了上述的边降控制的以往技术中，在第一中间辊上设置锥形，使该第一中间辊在板宽方向上移位，由此调整板端部的压下量，控制边降量。

此时，在森吉米尔轧机这样的多辊轧机中，通常的方法是，采用被称为AS-U的辊挠度(roll bending)机构、和使附加了锥形或辊凸面的中间辊移位的机构，来控制板的形状，因此，对森吉米尔轧机实施了上述的边降控制的以往技术，作为控制板形状的方法，是通常的方法，只是附加在辊上的锥形的形状不同而已。

此外，由于该以往技术中的第一中间辊的移位功能，只是用于边降控制的功能，所以即使采用了第一中间辊的移位功能，由于采用了与边降控制相同的中间辊，所以也难进行形状控制。

发明内容

本发明要解决的问题是，在森吉米尔轧机等多辊轧机中，在不变更轧机的结构的情况下采用同一辊应用边降控制和形状控制，因而，本发明的目的在于，提供一种具备边降控制和形状控制的双方功能的多辊轧机及多辊轧机的控制方法。

为达到上述目的，提供一种多辊轧机，其至少在每个工作辊具备2根中间辊，其中，所述中间辊分别具备形状在一方的端部和另一方的端部不同的锥形，所述中间辊夹着被轧制材，且左右的锥形形状在一方和另一方对称地配置，所述中间辊保持为可在各自的轴向上移位。

此时，所述中间辊的一方的端部的锥形形状是边降控制用锥形形状，另一方的端部的锥形形状是形状控制用锥形形状，能达到上述目的。

同样，为了达到上述目的，提供一种多辊轧机的控制方法，所述多辊轧机至少在每个工作辊具备2根中间辊，所述中间辊具备形状在一方的端部和另一方的端部不同的锥形，所述中间辊夹着被轧制材，且左右的锥形形状在一方和另一方对称地配置，这些中间辊保持为可在各自的轴向上移位，该多辊轧机的控制方法的特征在于，在每道轧制工序中，判断是实施边降控制，还是实施形状控制，在轧制开始前，根据各控制变更所述中间辊的移位位置。

此时，在轧制工序的输出侧具备测定被轧制材的形状的形状检测器，根据所述形状检测器的测定结果来判断是否实施所述边降控制，能够实现上述目的。

(发明效果)

根据本发明，由于采用同一辊可得到边降控制和形状控制，因而在轧制中不需要更换中间辊，所以能够在不损害生产性的情况下提高制品质量。

附图说明

图1是表示本发明的多辊轧机的一实施方式的构成图。

图2是本发明的一实施方式的边降控制应用时的第一中间辊的移位位置的说明图。

图3是本发明的一实施方式的形状控制应用时的第一中间辊的移位位置的说明图。

图4是表示本发明的一实施方式的预置(preset)运算装置的一例的说明图。

图5是表示本发明的一实施方式的边降控制运算装置的一例的说明图。

图6是表示本发明的一实施方式的边降控制可否判定装置的一例的说明图。

图7是本发明的一实施方式的边降控制可否判定装置的一例的处理流程的说明图。

图中：1-被轧制材，2-输入侧外形检测器，3-输出侧外形检测器，4-形状检测辊，11a、11b-工作辊，12a、12b-第一中间辊，13a、13b-第二中间辊，14-背付轴承(Backing Bearing)，15-辊挠度机构(AS-U)，16-支承辊，21-输入侧实际外形，31-输出侧实际外形，41-实际形状，50-预置运算装置，60-边降控制运算装置，70-形状控制运算装置，80-边降控制可否判定装置，90-第一中间辊·AS-U位置控制装置。

具体实施方式

以下，通过图示的实施方式，详细说明本发明的多辊轧机及其控制方法，此处，首先，成为本发明的应用对象的轧机，只要是在工作辊的背后具备中间辊的可逆式的多辊轧机即可。

另外，作为该多辊轧机的代表性的轧机，有12辊轧机和20辊轧机，但在以下的实施方式中，说明在20辊轧机中应用了本发明的例子。

图1是本发明的一实施方式，如上所述，是在20辊轧机中应用了本发明的实施方式，由于此时是可逆式的轧机，所以每轧道(pass)切换轧制方向，但在该图1中，为了简化而表示了从左至右轧制被轧制材1的情况，因此在该图中，左侧为轧机的输入侧，右侧为输出侧，此处20辊轧机的整体用R表示。

此处，首先，在该20辊轧机R的输入侧和输出侧，具备测定被轧制材1的宽度方向中心和板端部的板厚及板宽方向的板厚分布的输入侧外形检测器2和输出侧外形检测器3，进而在输出侧，具备测定被轧制材1的形状的形状检测器4。

另外，该20辊轧机R包括：工作辊11a、11b；其背后的2根第一中间辊12a、12b；支持该第一中间辊12a、12b的3根第二中间辊13a、13b；具备被称为AS-U的辊凸面调整机构15的4轴背付轴承14；和与此相同的4根支承辊16。

此时，如图2和图3所示，在这些第一中间辊12a、12b上设置有锥形。另外，该锥形在辊的两端实施，一方是用于进行形状控制的比较缓的锥形121a、121b，另一方是用于边降控制的比较陡的锥形122a、122b。

此外，这些第一中间辊12a、12b构成为可上下独立地在轴向上移位，在此时的移位中，在各自的轴向上具有170～200mm以上的行程。另外，这些第一中间辊12a、12b的移位位置将在后面详述，不过构成为通过第一中间辊·AS-U位置控制装置90，上下独立地控制。

因此，在轧道(多次轧制)的各轧制开始前，首先进行预置计算，判定边降控制和形状控制中的哪项控制。

然后，在执行边降控制的情况下，如图2所示，设置第一中间辊12a、12b的各移位位置，使得边降控制用的锥形122a、122b处于被轧制材1的板端或板端的内侧的位置，边降控制用的锥形122a、122b位于板端的外侧。

此外，在执行形状控制的情况下，如图3所示，设置移位位置，使得形状控制用的锥形部121a、121b处于被轧制材1的板端或在板端的内侧，边降控制用的锥形122a、122b位于板端的外侧。

因此，根据本实施方式，如上所述，通过变更第一中间辊12a、12b的移位位置，能够将第一中间辊所进行的控制功能切换为边降控制和形状控制，能够在不更换辊的情况下进行边降控制和形状控制的双方。

另外，在本实施方式中，在进行边降控制时，也使用形状控制用的AS-U。即，根据输入侧实际外形21和输出侧实际外形31，边降控制运算装置60运算第一中间辊移位量，将操作指令输出给第一中间辊·AS-U位置控制装置90，操作第一中间辊移位位置，但此时为了将因使中间辊移位而导致的对形状的影响抑制在最小限度，而对辊凸面调整机构15输出修正指令。

另一方面，在实施形状控制的情况下，第一中间辊12a、12b基于形状控制的指令进行移位，到达图3所示的位置。因此，此时不执行边降控制。

此时，边降控制可否判定装置80判定边降控制的输出可否。因此，在边降控制中监视输出侧实际形状41，在形状成为极端的板端伸展、或极端的板端伸长的形状的情况下，由于第一中间辊12a、12b不在助长其的方向上移位，所以判定边降控制的可否。

如此，通过在第一中间辊12a、12b的两端实施目的不同的锥形，能够区分边降控制和形状控制，其结果是，尽管采用了同一中间辊，但根据本实施方式，也能够执行边降控制和形状控制的双方。

因此，根据本实施方式，由于能够采用同一中间辊进行边降控制和形状控制的双方，其结果是，在轧制中不需要更换中间辊，所以能够在不损害生产性的情况下充分提高制品质量。

下面，参照图4说明预置运算装置50所进行的预置运算。如本实施方式所述，在采用可逆式轧机时，在轧制开始前，进行板厚或张力等的设定计算，由此设定轧道数量、板厚、板宽等。因此，预置运算装置50通过这些设定信息来检索设定表52，执行控制方式的选择处理51。此时操作者也可以手动选择控制方式。

然后，基于选择的控制方式，确定第一中间辊移位的位置和AS-U位置的初始位置、以及第一中间辊的可移位范围。就此时的初始位置的设定而言，只要锥形开始点在被轧制材的板端的0～100mm左右内侧即可，也可以设定在板端位置。

此处，在进行边降控制的情况下，首先，执行边降控制用预置计算处理53，进行确定使得边降控制用的锥形开始点达到与板端相同的位置、或板端的内侧Xmm的位置。X的值可以从设定表531中检索而设定，也可以测定输入侧的外形并从其边降量的多项式中求出。进而也可以单一地设定为固定值，在之前的轧道是边降控制的情况下，也可以保持之前的轧道结束时的移位位置。

此外，在进行形状控制时，执行形状控制用预置计算处理54，确定移位位置使得第一中间辊的形状控制用锥形开始点到达板端的Ymm内侧。此时Y的值可从设定表541中检索，或在之前的轧道是形状控制的情况下，也可以保持之前的轧道结束时的值。

然后，基于所述预置计算处理的结果，执行第一中间辊移位位置设定处理56，在轧制前将第一中间辊的移位位置操作为设定值。另外，当在轧制中需要形状控制的情况下，基于形状控制的指令操作第一中间辊移位。

接着，参照图5说明边降控制运算装置60所进行的处理。在进行该边降控制时，前馈控制运算部61和反馈控制运算部64基于测定的输入侧实际外形21和输出侧实际外形31工作。此时的前馈控制量和反馈控制量通过数1和数2运算。

【数1】

数1    ΔSed_FB＝(EDR-EDFB)×G_FB×ED(x)×tan(α)

【数2】

数2 $\mathrm{\Δ}{\mathrm{Sed}}_{\mathrm{FF}}=\frac{d}{\mathrm{dt}}(\mathrm{EDR}-\mathrm{EDFF})\×G_{\mathrm{FF}}\×\mathrm{ED}\left(x\right)\×\tan \left(\mathrm{\α}\right)$

其中，ΔSed_FB是反馈控制的第一中间辊移位量、ΔSed_FF是前馈控制的第一中间辊移位量、EDR是边降目标值、EDFB是输出侧边降量、EDFF是输入侧边降量、G_FB及G_FF是控制增益、ED(x)是中间辊锥形的转印率、x是边降测定点和锥形开始点的距离、α是第一中间辊的锥形角度。

此时将操作者侧设定为工作侧WS、将驱动侧设定为驱动侧DS，对它们进行同样的计算，通过数3，求出作为边降控制指令的第一中间辊移位量ΔSedWS、ΔSedDS。

【数3】

数3 $\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\ΔSedWS}=\mathrm{\Δ}{\mathrm{Sed}}_{\mathrm{FF}-\mathrm{WS}}+\mathrm{\Δ}{\mathrm{Sed}}_{\mathrm{FB}-\mathrm{WS}}\\ \mathrm{\ΔSedDS}=\mathrm{\Δ}{\mathrm{Sed}}_{\mathrm{FF}-\mathrm{DS}}+\mathrm{\Δ}{\mathrm{Sed}}_{\mathrm{FB}-\mathrm{DS}}\end{array}\right.$

另外，此处求出的边降控制指令ΔSedWS、ΔSedDS，在通过检查机构67检查了移位量和移位方向后输出给边降控制可否判定装置80。

此时如上所述，在边降控制中，在操作第一中间辊时，修正AS-U位置使得输出侧的板形状的变化为最小，此时的AS-U修正量采用数4通过AS-U位置修正量运算部68运算。

【数4】

数4    ΔASUed(i)＝ΔSedWS×ρws(i)+ΔSedDS×ρds(i)

其中，ρws(i)、ρds(i)分别是工作侧WS及驱动侧DS的第一中间辊移位量、和第i个AS-U位置的影响系数，是作为常数而预设的值。另外，此处求出的AS-U位置修正量ΔASUed(i)也经由检查机构67输出给边降控制可否判定装置80。

此时，在该边降控制运算装置60中设置有输入侧外形影响系数表62和影响系数学习部63，由此基于输入侧实际外形21和输出侧实际外形31而学习的结果能够用于前馈控制运算部61所进行的运算。

此外，同样，在该边降控制运算装置60中也设置有输出侧外形影响系数表65和影响系数学习部66，由此基于输出侧实际外形31而学习的结果能够用于反馈控制运算部64所进行的运算。

图6是表示实施边降控制时的边降控制运算装置60和形状控制运算装置70、以及边降控制可否判定装置80所进行的运算处理的流程的图，图7是表示此时的边降控制可否判定装置80的最简单的处理流程的一例的图。

如图所示，边降控制可否判定装置80比较由输出侧形状检测器4测定的输出侧的实际板形状41、和通过目标形状设定装置42设定的目标形状，对工作侧WS及驱动侧DS运算板端部的形状偏差Δε。

另外，根据第一中间辊移位指令ΔSed、和形状偏差Δε的值，按照图7所示的处理流程，分别对工作侧WS及驱动侧DS判定边降控制的输出可否。此时形状偏差Δε表示板端部的实际形状和目标形状的差，若其为正，则成为伸长的方向。

此外，在图7中，εP是形状偏差Δε的上限值，此处，在该Δε超过了上限值的情况下，成为不使第一中间辊移位到外侧的处理。同样，εN是形状偏差Δε的下限值，在该Δε低于下限值εN的情况下，成为不使第一中间辊移位到内侧的处理。

从以上的结果可知，根据本实施方式，在边降控制中监视输出侧的实际形状，在板端部的形状成为极度的板端伸展或板端伸长的情况下，停止边降控制的联锁功能开始工作。

因此，根据本实施方式，能够一边将形状偏差保持在一定的范围内，一边利用第一中间辊移位使边降控制工作，此外，根据本实施方式，能够在多个轧道中，在其前半部进行边降控制，在后半部进行形状控制，因此，能够确保形状的精度，同时得到边降控制。

Claims (4)

1.一种多辊轧机，其至少在每个工作辊具备2根中间辊，其特征在于，

所述中间辊分别具备形状在一方的端部和另一方的端部不同的锥形，

所述中间辊夹着被轧制材，且左右的锥形形状在一方和另一方对称地配置，

所述中间辊保持为可在各自的轴向上移位。

2.如权利要求1所述的多辊轧机，其特征在于，

所述中间辊的一方的端部的锥形形状是边降控制用锥形形状，另一方的端部的锥形形状是形状控制用锥形形状。

3.一种多辊轧机的控制方法，所述多辊轧机至少在每个工作辊具备2根中间辊，所述中间辊具备形状在一方的端部和另一方的端部不同的锥形，所述中间辊夹着被轧制材，且左右的锥形形状在一方和另一方对称地配置，这些中间辊保持为可在各自的轴向上移位，该多辊轧机的控制方法的特征在于，

在每道轧制工序中，判断是实施边降控制，还是实施形状控制，

在轧制开始前，根据各控制变更所述中间辊的移位位置。

4.如权利要求3所述的多辊轧机的控制方法，其特征在于，

在轧制工序的输出侧具备测定被轧制材的形状的形状检测器，

根据所述形状检测器的测定结果，判断是否实施所述边降控制。

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