TWI316880B - - Google Patents

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1316880 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於-種盤捲控制方法及其裳置，特別是 指-種針對壓軋完成的鋼帶，予以進行盤捲控制的方法及 其裝置。 【先前技術】 鋼胚在熱軋製程中，經過粗軋機以及精軋機的軋延後 ’會產製出數百至數千公尺長的鋼帶，為了能順利地將其 搬運到下游產線繼續加王，必需要將軋延完成的鋼帶予以 盤捲成圓筒型鋼捲，才能夠便於輸運。 參閲圖卜2’ 一般鋼捲的處理方法1，是透過圖2所 示之一處理系、统3來執行，該處理方法！包含有一將高執 鋼胚20壓軋成鋼帶21之麗軋步驟u、一冷卻該鋼帶Η: 冷卻步驟12，及一將冷卻過的 I心的鋼帶21予以盤捲成鋼捲22 的盤捲步^3。該處理系、统3則依序設置有-壓軋單元31 、一冷卻單7L 32，及一盤捲單元33。 由於該處理系統3之各大部件是分別用以進行上述各 步驟U〜13,故該等單元31〜η之功能與運作目的與各步 驟11〜13相同；另，钟曰二 能崧呤篝里-1 ,月,]各乂驟U〜13已知的各種實施 態樣，該專單το 31〜u女士丄^丨 亦有相對應的變化，故以下將以各 步驟il〜13為主要說 f谷 則不再贅述。 M M + 〜Μ㈣態樣 為配合知作者之久馆士窃 令喝号ϊ：(例如鋼胚的種類、所使用之 設備的功能限制、製出的 田扪鋼帶品質，或成本控制等），該壓

-1316880 :::驟:!在達成其目的之前提下，可延伸出多種實施變化 態樣。例如該㈣L步驟η可以是依據對該鋼胚2〇進行熱軋 或令札作冑而選擇性地是否加熱該鋼胚20;另-方面， 當在塵軋該鋼胚2G時，亦可將此作業依序區分成粗軋、精 乳兩道程縣進行。而上述各料的㈣細節已為本發明 所屬技術領域中具有通常知識者的熟知技藝，故在此不再 贅述。 β另外’在該盤捲步驟13巾，是利用該盤捲單元叫一 般疋利用馬達如出動力至捲軸叫對連續輸送的平坦 鋼帶21，進行盤捲作業，其中，馬達331針對將鋼帶21予 以彎曲所輸出的彎曲力矩ΤΒ’其公式如下： 4 ..........................................(kg-mm) H(mm)與W(mm)分別為鋼帶截面積的厚度與寬度， kg/mm2)為鋼帶的降伏應力，亦即造成鋼帶產生彎曲塑性變 形所需提供的最小應力，而計算Tb時均是採用該鋼帶Μ之 鋼種目標盤捲溫度所對應的理論值進行計算。 在習知處理方法1中，一般都是以預期盤捲溫度去預 估鋼帶21欲產生彎曲塑性變形的理想狀態降伏應力，一旦 實際的盤捲溫度及鋼帶21材質產生大幅變化時，實際上的 降伏應力，必然就會與理想狀態的降伏應力產生相當程度 的誤差；相較於馬達331之彎曲力矩Tb，仍是—固定值， 並未跟隨鋼帶21溫度與材質的變化而變動調整，明顯是一 種較不適合的輸出動力狀態。因此，在該盤捲步驟13中， 因為彎曲力矩TB過大或過小，鋼帶21便會相當容易產生張 1316880 力、寬度控制欠佳的狀況。 A因此，操作者必需在《捲步驟13之階段對該鋼胚2〇 她以嚴逾的調控，以期最終能獲得—品質良好的鋼捲；所 以’如何達到上述目標，便成為相關製造業者所亟需努力 研究發展的方向。 刀 【發明内容】 本發月之目的，即在提供—種鋼帶之盤捲控制 、，可有效提高盤捲張力控制之穩定性，以及改善鋼帶 鬆散或寬度之緊縮問題。 本發明之另—目的，則在提供_種鋼帶之盤捲控制裝 置，用以使鋼帶經過該盤捲裝置後，產出張力與 當良好的圓筒型鋼捲。 ％ 於是，本發明鋼帶之盤捲控制方法，該鋼帶經過-壓 乳步驟與-冷卻步驟後便會進行該盤捲控制方法使其捲收 存放，該盤捲控制方法包含—前置步驟、_驅動步驟、一 成捲步驟’及一反饋步驟。 /前置步驟是在—控制單元内建規劃各種鋼帶在一溫 度耗圍内所需對應之降伏應力，該驅動步驟則是利用該控 制早兀提供-輸出力矩值給—動力源，且該輸出力矩值是 隨著不同的降伏應力而變化’該成捲步驟是利用該動力源 驅使-捲轴轉動’以使該鋼帶於該捲轴上形成盤捲狀離， 該反饋步驟則是測知鋼帶經過該冷卻步驟後的溫声值並 將該溫度值提供至該控制單元，使得該控制單元㈣鋼帶 溫度所對應的降伏應力，來變動提供該輪出力矩值給該動 1316880 力源以驅使該捲軸轉動。 本發明鋼帶之盤捲控制農置 測單元，及一控制單元。 ^ ± 被该動力源驅使轉動 的捲軸，該鋼帶於該捲軸上會隨 兮你^_ 嘗以之轉動而形成盤捲狀態， °亥谓測單元則用來測知鋼帶π皮 兮格 —H度in號’ 該控制單元則内建規劃各種鋼 ㈤ 巾牡，皿度耗圍内所需對應

^降伏應力，⑽可以提供隨著不_伏應力而變化的-輪出力矩值給㈣力源，該㈣單元是㈣耗測單元所 运出的鋼帶溫度關，㈣得相對應的降伏應力，進而變 動提供該輸出力矩值給該動力源以驅使該捲軸轉動。 本發明鋼帶之盤捲控制方法的功效在於，藉由該反饋 步驟中’以實際盤捲溫度所對應的降伏應力，來變動提供 該輸出力矩值給該動力源’以驅使該捲軸是以適當的、調 變的彎曲力矩(由鋼帶厚度、寬度、降伏應力三者決定)轉動

包含一盤捲單元、一偵 孩盤捲单元具有 那刀雜，及 &成鋼帶於β亥捲轴上進行盤捲時，可以同時控制其張力 與寬度達到良好品質。 另一方面，本發明鋼帶之盤捲控制裝置的功效在於， 利用該偵測單元測知鋼帶溫度後，再將溫度訊號提供給該 控制單元，以透過該動力源輸出動力而對該捲軸進行彎曲 力矩的調變控制，造成鋼帶於該捲軸上進行盤捲時，可以 同時控制其張力與寬度達到良好品質。 【實施方式】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在 1316880 以下配合參考圖式之兩個較佳實施例的詳細說明中，將可 清楚的呈現。 參閱圖3，本發明鋼帶5〇之盤捲控制裝置4的較佳實 施例，該鋼帶50是經過一壓軋單元51與一冷卻單元52後 ，才會進入該盤捲控制裝置4，該盤捲控制裝置4是包含一 盤捲單元41、一偵測單元42，及一控制單元43。 該盤捲單元41具有一動力源411，及一被該動力源4ΐι 駆使轉動的捲軸412，該鋼帶50於該捲軸412上會隨之轉 動而形成盤捲狀態，在本實施例中，該動力源4丨丨是一馬達 〇 該偵測單元42具有一用以測知鋼帶5〇溫度的偵溫器 421 ’及一連接該偵溫器421的傳輸件422，送出可供該控 制單元43接收的鋼帶50溫度訊號。 在本實施例中，該偵溫器421是設置在該冷卻單元52 與盤捲單元41之間，當然也可以設置在該鋼帶5〇通過該 盤捲單元41後，只要該偵溫器421能夠達到測知鋼帶5〇 溫度之目的即可，所以不應以本實施例所揭露之範圍為限 〇 在本實施例中’該控制單元43是一電腦系統，並且具 有一内建規劃各種鋼帶50在特定溫度範圍内所需對應之降 伏應力的資料庫431、一接收該傳輸件422所送出的鋼帶 50溫度訊號的接收件432，及一用以產生輪出力矩值的處 理器433。 參閱圖4,本發明鋼帶50之盤捲控制方法7的較佳實 1316880 . 施例，該鋼帶50經過一壓軋步驟61與一冷卻步驟62後便 會進行該盤捲控制方法7使其捲收存放，該盤捲控制方法7 包含一前置步驟71、一驅動步驟72、一成捲步驟73，及— 反饋步驟74。而本發明鋼帶5〇之盤捲控制方法7的較佳實 施例係利用上述盤捲控制裝置4之較佳實施例來予以進行 ，故本發明盤捲控制方法7之較佳實施例所述及的裝置妗 構於上述盤捲控制裝置4的較佳實施例中即已詳細說明， 所以不在此加以贅述。 ^ 一併參閱圖3、4，首先，該盤捲控制方法7必需事先 進行該前置步驟71，於該控制單元43之資料庫431内儲存 各種鋼帶50的降伏應力變化表單與圖式，而此資料庫43ι 建置元成後，以後便不會再重覆進行該前置步驟B。 參閱圖5，該資料庫431内所儲存各種鋼帶5〇的降伏 應力變化表單與圖式，茲以其中一種M23 : SGC447之鋼種 為例，其溫度一降伏應力曲線圖之橫軸為攝式溫度，縱軸 .為降伏應力，在橫軸為τ時，縱軸為ys，倘若橫軸為τ + △T時，縱軸則為Ys’，倘若橫軸為τ—Δτ時，縱軸則為 ，所構成的折線如圖4所示，溫度愈高，其降伏應力愈 低’相反地，溫度愈低，其降伏應力愈高。 續參閱圖3、4，當該鋼帶50經過該壓軋單元5丨之壓 軋步驟61後，隨即便會進入該冷卻單元52進行冷卻步驟 62，以後便會進入該盤捲控制裝置4内，進行該驅動、成 捲、反饋等步驟72〜74。 於該驅動步驟72中，是利用該控制單元43提供一輸 10 1316880 出力矩值給該動力源411，曰姑认山丄 五該輸出力矩值是隨著不同的降 伏應力而變化，也就是說，、士 攻裡所s月的輪出力矩值，也就 相當於該動力源411針對腚知迪μ f將鋼帶50予以彎曲所輸出的彎曲 力矩TB’其公式與先前技 文衡中馬達331所輸出之彎曲力矩 TB相同，如下所示：

TB

H2WYS 4 ...(kg-mm)

Η—)與W(mm)分料㈣鋼帶％產品之截面積的厚 度與寬度’ Ys(kgW)則為鋼帶50的降伏應力，亦即造成 鋼帶50產生彎曲塑性變形所需提供的最小應力。 接著進行該成捲步驟73，根據輸出力矩值之大小，該 動力源川就會提供對應的動力，以較該捲軸412是以適 當的彎曲力矩τΒ轉動’藉此方式，便可以使該鋼帶5〇於該 捲軸412上形成盤捲狀態。 而由於各種鋼種經過壓軋步驟61與冷卻步驟Μ之後 ’其溫度狀況各有不同，倘若彎曲力矩Tb都是維持固定值 而未隨實際溫度變動’在此種情況下，該動力源4ΐι或是捲 軸412明顯是一種較不適合的輸出動力狀態。 為避免上述情況發生，本發明則進一步又執行該反饋 步驟74，利用該伯測單元42之谓溫器421冑知鋼帶％溫 度，再透過該傳輸件422，送出鋼帶5〇溫度訊號，以供該 控制單元43之接收件432接收，來使得該控制單元 處理器433能夠依據該接收件432所接收的鋼帶5〇溫度， 而於該資料庫431中獲得相對應的降伏應力。 一方面，在本實施例中，是在該鋼帶5〇經過該冷卻步 11 ¢5 1316880 驟62後且尚未進入該成捲步驟73 许，典缺β 進仃測知鋼帶50溫 又备然也可以疋在該鋼帶5〇經過該成捲步驟 進行測知鋼帶50溫度，本發明並 ^ ^ ^ ^ ^ , 佝隈於盤捲前或盤捲後（

因為在廷兩種狀況下的鋼帶5〇溫度並I ^ ^ …、太大差異），所以不 應以本實施例所揭露之範圍為限。

另一方面’由於該偵測單元42之價溫器421是持續不 斷地測知鋼帶5G溫度再送㈣㈣單元Μ處理運算，因 此’該反饋步驟74結束後，還會回到該驅動步驟Μ與成 捲步驟73’用以供該控制單元43變動地提供該輸出力矩值 給該動力源4U，來驅使該捲軸412隨著實際盤捲溫度大小 ’以相對應的彎曲力矩轉動；此種驅動、成捲、反饋三步 驟72〜74所構成的循環調控策略即稱為閉迴路控制。 因此，本發明鋼帶5〇之盤捲控制方法7及其裝置4, 具有下述之功效： (1) 即時控制鋼帶之盤捲張力與寬度達到良好品質： 由於本發明是利用該 <貞測單元42之偵溫器 421測知鋼帶50溫度後，再根據該控制單元43之 負料庫431得出實際盤捲溫度所對應的降伏應力 ，然後再藉由其處理器433之計算來變動提供該 輸出力矩值給該動力源411，以驅使該捲軸412是 以適當的、調變的彎曲力矩轉動，因此，可以使 得鋼帶50於該捲軸412上進行盤捲時，能夠即時 &制其張力與寬度而達到良好的盤捲產品品質。 (2) 可滿足各種鋼種之盤捲需求： 12 1316880 由於每種鋼種的溫度一降伏應力曲線圖皆不 儘相同，因此，倘若操作人員只是依據經驗設定 輸出至捲軸412的彎曲力矩大小，一旦鋼種不同 ，很可能就會衍生盤捲力量過大或過小的狀況， 造成盤捲產品之張力或寬度品質欠佳；本發明則 疋在該前置步驟71中，利用該控制單元43之資 料庫431内建設置多種鋼種的溫度一降伏應力曲 線圖，除了可以避免人為經驗不足而導致彎曲力 矩设定錯誤之外，另外也可以依照各種不同鋼種 而於該資料庫431内選擇相對應的溫度一降伏應 力曲線圖，藉以滿足各種鋼種之盤捲需求。 (3)隨時修正可能發生的盤捲品質欠佳問題，提高盤 捲產品的產出效率： 於先前技術中，要判斷盤捲後之鋼帶5〇張力 是否異常時，必需要將盤捲產品拿去檢測後才能 得知’然後才能依據檢測結果，調整輸出至捲軸 412的彎曲力矩大小，此種調整過程不僅相當費時 ，而且也會降低盤捲產品的品質與產出效率；反 f本發明，毋需於事後進行檢測才能判斷盤捲產 :口的張力，只需於盤捲過程中即時測知盤捲溫度 就可決定輸出至捲軸412的彎曲力矩大小，因此 ，本發明只需監控盤捲溫度的即時資訊就可以 隨時修正可能發生的盤捲品質欠佳問題，並且也 能提高盤捲產品的產出效率。 13 c s ) 1316880 歸納上述’本發明鋼帶50之盤捲控制方法7及其裝置 4 ’不僅可以即時控制鋼帶％之盤捲張力與寬度達到良好 品質’而且也能滿足各種鋼種之盤捲需求；再者，本發明 只需監控盤捲溫度的即時資訊，就可以隨時修正可能發生 的盤捲品質欠佳問題，同時也能提高盤捲產品的產出效率 ，所以確實能夠達到本發明之目的。 淮以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不 能以此限定本發明實施之範圍’即大凡依本發明f請專利 範圍及發明說明内容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1是-流程圖，說明一般鋼捲的處理方法； 圖2是一結構示意圖，說明-般鋼捲的處理系統； 圖3是-結構示意圖，說明本發明鋼帶之盤捲控制裝 置的較佳實施例； 圖4是一流程圖，說明本發明鋼帶之盤捲控制方法的 較佳實施例；及 圖5疋-溫度-降伏應力曲線圖，說明M23 : SGC447 此鋼種之溫度—降伏應力特性。

14 (S 1316880 … 【主要元件符號說明】 (S ) 4 盤捲控制裝置 50 鋼帶 41 盤捲單元 51 壓軋單元 411 動力源 52 冷卻單元 412 捲轴 61 壓軋步驟 42 偵測單元 62 冷卻步驟 421 偵溫器 7 盤捲控制方法 422 傳輸件 71 前置步驟 43 控制單元 72 驅動步驟 431 資料庫 73 成捲步驟 432 接收件 74 反饋步驟 433 處理器

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Claims (1)

1316880 十、申請專利範圍： 一種鋼帶之盤捲控制方法，該鋼帶經過-壓軋步驟盥一 冷卻步驟後便會進行該盤捲控制方法使其捲收存放，該 盤捲控制方法包含： 、θ 一前置步驟，於一控制單元内建規劃各種鋼帶在- 溫度範圍内所需對應之降伏應力； 一驅動步驟，利用該控制單 一 利早兀•扣供一輸出力矩值給 動力源’且該輸出力矩值是a m疋1思者不同的降伏應力而變 一成捲步驟，制該動力源驅使—捲㈣動，以使 該鋼帶於該捲軸上形成盤捲狀態；及 —反饋步驟，測知鋼帶經過該冷卻步驟後的溫度值 ’並將該溫度值提供至該控制單元’使得該控制單元依 據鋼帶溫度所對應的降伏應力，來變動提供該輸出力矩 值給該動力源以驅使該捲軸轉動。 2. 依據中請專利範圍第丨項所述鋼帶之盤捲控制方法，其 =是在該鋼帶經過該冷卻步驟後且尚未進人該成捲步 驟剛’進行測知鋼帶溫度。 3. 依據中請專利範圍第1項所述鋼帶之盤捲控制方法，其 中，是在_帶經過該成捲步驟冑，進#測知鋼帶溫度 一種鋼帶之盤捲控制裝置，包含： 盤捲單元，具有一動力源，及一被該 鳇m 功刀源駆使 轉動的捲軸，該鋼帶於該捲軸上會隨 首通锝動而形成盤捲 16 1316880 狀態； 用來測知鋼帶溫度 並送出鋼帶溫度 一偵測單元 訊號；及 -控制單元，内建規劃各種鋼帶在一溫 需對應之降伏應力，同時 4圍内所 變化的-輸出力矩值給該動幸伙應力而 價測單元所送出的鋼帶溫 -依據該 廄* 、隹而傲心4 號而獲付相對應的降伏 應力，進而變動提供該輪出 捲軸轉動。 U動力源以驅使該 5. 依據申請專利範圍第4 中’該偵測單元具有一 —連接該偵溫器的傳輸 鋼帶溫度訊號。 項所述鋼帶之盤捲控制裝置，其 用以測知鋼帶溫度的偵溫器，及 件，送出可供該控制單元接收的 6·依據中請專利範圍第5項所述鋼帶之盤捲控制裳置，其 該控制單7L具有-内建規劃各種鋼帶在特定溫度範 圍内所需對應之降伏應力的資料庫、—接收該傳輸件所 送出的鋼帶溫度訊號的接收件，及一用以產生輸出力矩 值的處理器’其中，該輸出力矩值是隨著不同的降伏應 力而變化，該處理器則依據該接收件所接收的鋼帶溫度 ，而於該資料庫中獲得相對應的降伏應力，來變動提供 該輪出力矩值給該動力源以驅使該捲轴轉動。 7·依據申請專利範圍第6項所述鋼帶之盤捲控制裝置，該 鋼帶是經過一壓軋單元與一冷卻單元後，才會進入該盤 捲控制裝置，其中，該偵測單元之偵溫器是設置在該冷 17 1316880 / 卻單元與盤捲單元之間。 8. 依據申請專利範圍第6項所述鋼帶之盤捲控制裝置，其 中，該偵測單元之偵溫器是設置在該鋼帶通過該盤捲單 元後。 9. 依據申請專利範圍第7或8項所述鋼帶之盤捲控制裝置 ，其中，該控制單元是一電腦系統。 10. 依據申請專利範圍第9項所述鋼帶之盤捲控制裝置，其 中，該動力源是一馬達。

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