TWI358331B - Method and computer program for controlling a roll - Google Patents

Description

1358331 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種控制滾壓程序的方法與電腦程式，其 中一金屬條帶借助於至少二軋輥而滾壓成為平坦。雖然本 發明原則上適用於所有型式的滾壓程序，例如，冷滾壓、 熱滚璧或精製滾壓’但是較佳的是用於冷滾壓程序。 【先前技術】

此方法基本上自例如，自日本專利申請案第jp 5 5 061309 A號之習知技術得知。依據此公開案滾壓程序 的穩定性依所謂令性點的個別位置而定。此中性點界定一 工作軋輥的圓周上的位置，在該位置，工作乳輥的圓周速 率與所滾壓的材料的速率―致。前述日本專利中請案救 述：為了確保滾㈣序的敎性，條帶張力必須加以控制， 俾使中性點的位置總是位於軋輥與所滾壓的材料之間的接 對於，、有理想塑性的材料而言，中性點位置 認為是瑣碎的，且只可根據滾壓程序的測量參數 型式的材料而加以敎1以，傳統方式計算的中性： 對）位置以當作—滾壓料穩定性的標準只 程 範圍内用於具有非理想塑性的㈣，特別是彈性塑= 料，例如，真實金屬。上述之理由可以從下列：材 中性點的(相對)位置傳統上只能夠根據用於真. 歷程序中之可測量㈣參數，以相當不精確方式= 6 1358331 定。 【發明内容】 根據此習知技術，本發明的目標是改進—種習知用於 根據-軋輥與所㈣的金屬條帶之間的中性點之相對位置 (其關於金屬條帶在滾壓程序期間的實際行為)而用於控制 滾壓程序之方法與電腦程式。

此目標藉由申請專利範圍第1項揭示的方法而達成。 此方法的特徵在於金屬條帶的平面降伏應力的量、與在中 之流體靜壓力的4 Pnh是以程序參數的形式個別進 订估汁’其無法根據—第—與—第二可測量的程序參數群 組，而借助用於個別滾壓程序的數學模型而直接測量，及 在於中性點的個別位置是根據以第—可測量程序參數群組 以及金屬條帶的平面彈性模數E*與金屬條帶的壓縮率K 為依據之平面降伏應力ke與流體靜壓力Μ的估計量 算。 藉由考慮金屬條帶的平面降伏應力與在中性點中之流 體靜壓力的量’中性點之相對位置可以比以前更加精密地 计算’亦Ρρ，以更真實及更精確的方式計算。情況正是如 此，特別是，因為金屬條帶在滾壓程序期間的體積壓縮可 以藉由考慮流體靜壓力而併入中性點位置的計算。此外， 可考慮條帶通過軋輥間隙的最狹窄點後的彈回。對於在零 點附近之向别滑動參數值而言，此是特別重要的。依據本 發明所獲侍之中性點實際位置的更真實資訊可使得觀察或 7

控制滾壓程序的控制裝置或操作者能夠更快速及更有效介 入滾壓程序，以確保其穩定性。 因為參數降伏應力與在中性點的流體靜壓力對於中性 點之相對位置的更精密計算而言是需要的，但是不能在滾 壓程序期間只以測量參數的形式加以測量，因為它們是模 的巾依據本發明較佳的是借助於可以個別適用於個別 程序的數學模型而進行即時計#，以冑以適時方式得 j用於中點的實際位置計算。有利的是可只制可在滾 [程序期間測篁的程序參數’當作用於數學模型的輸入 依據本發明，中性點之相對位置4是依據下列公式有 利地計算：

ξ= 其中 fslip :向前滑動； σΑ:在出口的條帶張力； Κ·金屬條帶的壓縮率； Ρν .在垂直（正交）於金屬條帶的中性點之軋輥間隙中的壓 力； ”

Qn · Ke : E* ： hE . 在金屬條帶縱向之中性 ^ τ性點的軋報間隙中的壓力 平面降伏應力； 金屬條帶的平面彈性模數； 在入口的條帶厚度，及 8 1358331 hA :在出口的條帶厚度。 ¥中性點之相對位置的計翼 值盘約.… 於約〇.12的下臨限 但興約0.4的上臨限信夕門吐 ^ φ 間時，滾壓程序被歸類為穩定運 丁。如果值f低於下臨限值， 产.而m A m穩定《程序的指 :，而必須藉由適當措施再次穩定化，例如，#由增加在 出口的條帶張力、減小在入口的條 中的摩擦。 07條帶張力或增加軋輥間隙 • $ 一狀況令’中性點之相對位置的值f高於、約〇4的 上=限值，則是軋輥間隙中的過高摩擦及乳棍的過度磨損 的指標；此必須藉由適當措施修正。 依據本發明計算的令性點之相對位置較佳為隨著時間 而儲存，以便用於憑證（documentati〇n)。有利的是為了 操作者而以視覺方式顯示依據本發明所計算的中性點之相 對位置於一顯示裝置上，較佳為即時，以快速啟動用於使 滚壓程序穩定或用於消除軋輥間隙中的過高摩擦的措施。 % 所宣告的方法的其他有利的變形形成申請專利範圍附 屬項所述之標的。 此外’本發明之前述標的可藉由用於控制依據上述方 法之滾壓程序的控制裝置之電腦程式而獲得。 【實施方式】 參考前述圖，更詳細說明本發明的示範性具體實施例 如下。 圖1顯示一具有一對軋輥的軋親機台，其中，軋輥200 9 係以垂直方式互相疊 乳觀之間1 了執Γ;? 隙形成在二 此程序期間被推動通；二;壓程序，一金屬條帶10°在 (工作）軋報200於—接 ^且㈣成為平坦。上與下 .,_ 接觸弧處接觸金屬條帶100，盆在卜 軋輥200上以狐長之自 八 农之角度0：之形式標示在上軋輥2〇〇上。 在本發明的 文中’所謂中性點之相對位置是當作 固用於個別;袞壓程序穩定性的測量或標準，在圖1中， 中性點由參考餘妹M _ )，以示範性的方式識別。中性點意指 -軋輥的圓周上的位置，在該處，軋輥的圓周速率與所 滾壓之材料的料H収所滾㈣金屬條帶。。 材料流動方向以水平箭頭標示在在圖1中;在此狀況，

它自左延伸至右。參數R代表純200的半徑，參數vE 代表在軋輥間隙入口的金屬條帶100的速率，參數、代 表在U間隙出σ的金屬條帶的速率，減vN代表i中 性點N之高度的金屬❹⑽的速率。圖i中繪示的所有 其他參數更詳細說明如下。 滾壓程序的穩定性之估計及用於使滾壓程序穩定的 措施啟動之決定的修正隨著與中性點實際位置的真實性之 精密程度或接近程度而增加。 所以參考圖2,敘述本發明的方法如下，其中此方法 可使仵在一滾壓程序期間的任何時間，很精密及真實地計 算中性點之相對位置。 依據本發明，中性點之相對位置ξ是有利地依據下列 公式而計算： 1358331

(Λ,+ιχι-^-£^

其中 fslip :向前滑動； σΑ :在出口的條帶張力；

金屬條帶（100)的壓縮率； 在垂直（正交）於金屬條帶的中性點之軋輥間隙中的壓 qN:在金屬條帶縱向之中性點的軋輥間隙中的壓力；

Ke :平面降伏應力； E* ·金屬條帶（1 〇〇)的平面彈性模數； hE:在入口的條帶厚度，及 hA:在出口的條帶厚度。 在圖2中’中性點之相對位置$是在方塊A中計算。 併入$的計算之前述參數也顯示在圖2。在這些參數中， •向前滑動fsnp、在軋輥間隙入口的金屬條帶高以 ’ 輥間隙出口的高度hA與在軋報間隙出口的條帶張力口形 成第-程序參數群組，其可以在滾壓程序期間的任㈣間 直接測量。金屬條帶100的平面彈性模數E* *縮率^本上是已知的。然而，平面降伏應力^ = 垂直或正交於金屬條帶的中性點之軋輥間隙中的壓力p/ 的值-其也是用於本發明計算中性點之相對位置$所需者 基本上是未知的，且在一滾壓程序期間也是不可測量的。 因為前述最後二參數不能夠直接㈣量，戶斤以依據本發明其 丄358331 •為根據第—參數群組及根據第二參數群組，而借助用於個 別滾壓程序的數學模型而估計。第二程序參數群組包含有 在軋輥間隙入口的條帶張力σΕ、軋輥力F、金屬條帶寬度 b (工作）軋輥2〇〇的半徑及軋輥的平面彈性模數。 第一程序參數群組也可以在滾壓程序期間個別測量俾使 平面降伏應力Ke與在垂直於金屬條帶的中性點之軋輥間隙 中的壓力Pnh的所欲值只可由可測量的參數中計算。計算 _ 較佳為即時進行，俾使p的值盡可能是最新的，以允許在 滾壓程序中有目的及有效的介入如果需要如此的話。 圖3顯示二軋輥2〇〇之間的軋輥間隙中之中性點的可 能相對位置f的不同範圍。此圖顯示一影線區域，其由$ 值之約0.12的下臨限值與約〇 4的上臨限值界定。如果公 位於影線區域_，亦即，如果其值位於上與下臨限值之間， 則滾壓程序被歸類為穩定，而不需要採取任何措施以使用 穩定的方式介入滾壓程序。 鲁 然而’如果依據本發明計算的值在〇 〇8與〇 12之間， 則狀況相當不同；在此狀況，滾壓程序被歸類為臨界，亦 即，在程序參數的變動方面較不穩定。在更低的f值滾 壓私序係為更加臨界，特別是在p於〇與〇 〇8之間亦即， 因為在此狀況下，滾壓程序更不穩定。在二前述不穩定狀 況中’滾壓程序需要藉由適當措施而穩定，纟中措施(或甚 至是它們可能的組合）之範圍係依不穩定的程度而定。滾壓 程序可以藉由增加在軋輥間隙出口的條帶張力、、藉由減 小在軋輥間隙入口的條帶張力〜及/或藉由增加軋輥間隙 12

Claims (1)

1. 十、申請專利範圍： L —種用於控制一滾壓菸皮认士、+ 丄 入昆 衣铿私序的方法，在該滾壓程序中一 孟屬條帶借助於至少一軋輕 帮而滾屋成為平坦，該方法係包 含有下列步騾·· …谓測在該金屬條帶與該乾輕之間的一接觸弧中 點叼位置； 藉由在該滾壓程序中以適當措施介入而穩定該滚塵程 序，使得該中性點的位置"、介於012的一下臨限值與 〇·4〇的—上臨限值之間； 汁异该金屬條帶上的平面降伏應力ke的值與在該令性 點處之流體„力Pnh的值，並且根據所計算得到的平面降 」-力ke的值作為無法直接測量的程序參數，且該流體靜 壓力Pn #根據第-可測量程序參數群組以及根據金屬條 帶的平面彈性模數E*與該金屬條帶的壓縮率κ; 根據以下公式計算中性點的位置 ¢ =. v〜(1+辛Η 其中： fslip:向前滑動； σΑ:在出口處的條帶張力； Κ:該金屬條帶（1〇〇)的壓縮率； ΡΝ:在垂直（正交）於該金屬條帶的該中性點之軋輥間 中的麇力； ’、 16 干δ乃日修正替換頁 qw在該金屬條帶之縱 隙中的壓力； 向中之該中性點的該軋輥間 Ke:平面降伏應力； E*:該金屬條帶的平面彈性模數； hE:在入口處的條帶厚度，及 hA:在出口處的條帶厚度。 該平1=專利範圍第1項所述之方法，其中，用於計算 中性點之位置…… 處之該流體靜壓力p，或該 ^ ^ ^ 可測里程序參數群組係包含有數個 處t=?fslip、在該入口處的條帶厚度心在該出口 Ί h hA及在該出口處的該金屬條帶的條帶張 σΑ 0 3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之方法，其中， 於1算該平面降伏應力在該中性點處之該流體靜壓 Ρ:之该第二可測量程序參數群組係包含有在該入口處 U ^張力〜、該軋親力F、條帶寬度b、言亥軋輥的半徑 〇及該軋輥的該平面彈性模數Ε、。 4. 如申δ月專利範圍帛i項所述之方法，其巾，根據該中 眭點的計算位置，該滾壓程序是自動地或以在該滚壓程序 中藉由—操作者介入的形式而被穩定。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之方法.，其中，該中性點 =冲算出的位置較佳地是隨著其消逝時間週期而被儲存， 或為了一操作者顯示於一顯示裝置上。 6.種用於控制一滚壓程序的方法，在該滾壓程序中一 17 1358331

   軋輥而滾壓成為平坦，該方法係包 金屬條帶借助於至少 含有下列步驟： 偵測在該金屬條帶盘贫圭丨短★ μ t -β軋輮之間的一接觸弧中之中 點的位置； 當該中性點的位置；：伤Α Λ 罝f係在〇和0.12的下臨限值之間 時，藉由增加在該出口處的該 ，产. 次你帑張力、减小在該入口處 的該條帶張力或是増加軋鲒η階士 两土 曰刀孝L輥間隙中的摩擦，且藉由在該滾 ㈣序中以適當措施介人而穩定該㈣程序； —藉由用於該個別滚壓程序的—數學模型，且根據一第 —與-第二可測量程序參數群組，計算該金屬條帶上的平 牛伏應力ke的值與在該中性點處之流體靜壓力p，的值 乍為無法直接測量的程序參數； 根據第-可測量程序參數群組，且根據該金屬條帶的 面彈性模數E*與該金屬條帶的壓縮率κ,並依據該平面 降伏應力k』該流體靜壓力Ρνη的估計值，計算該中性點 <位置；以及 根據以下公式計算中性點的位置$ : •心. 3Κ Ρν + 9α/ __2Κ Κ. E* L)-l 其中 fslip:向前滑動； 〇A:在出口處的條帶張力； K:該金屬條帶（1 0 0 )的壓縮率； 18 1358331 替換頁 ρΝ_·在垂直（正 L^ 中的愿力； “的该中性點之軋辕間隙 如:在該金屬條帶之縱向 隙中的壓力； 中性點的該軋輥間 Ke:平面降伏應力； 仏該金層條帶⑽0)的平面彈性模數 hE••在入口處的條帶厚度，及 ， hA:在出口處的條帶厚度。 7·-種用於控制_滾塵程序的方法 金屬條帶借助於至少一卓 在8亥滾壓程序中一 含有下列步驟： “塱成為平坦’該方法係包 偵測在該金屬條帶與該軋輥之間 點的位置； 接觸弧中之中性 藉由在該滚壓程序中以適#措施介人 位置而穩定該滾壓程序； X中性點的 藉由用於該個職壓程序的—數學模型，且根據一第 ^一第二可測量程序參數群組，計算該金屬條帶上的平 牛伏應力ke的值與在該中性點處 作為無法直接測量的料參數；的值 根據第-可測量程序參數群組，且根據該金屬條帶的 平面彈性模數E*與該金屬條帶的壓縮率κ，並依據該平面 降伏應力ke與該流體靜壓力Ρνη的估計值，計算該中性點 之位置； 當該中性點的位置f大於〇_4的—上臨限值時，減小在 19 讀八 處的該條帶張力、增加在 少摩擦； 根據以下公式斗 式汁异中性點的位置f : i〇〇年8月曰修正替換頁 該出口處的 帶張力， ^L±Sjt,Ke~aA ~εΤ~)~1 + - 其中： fsliP:向前滑動； ^A:在出口處的條帶張力； κ:該金屬條帶（100)的壓縮率； ΡΝ.在垂直(正父)於該金屬 中的壓力； ψ π °茨甲性點之軋輥間隙 Qn·在該金屬條帶之縱命f A I 卞心现向方向中之該中 隙中的壓力； J Θ乳$昆間 Ke:平面降伏應力； E*:該金屬條帶的平面彈性模數； hE:在入口處的條帶厚度，及 hA:在出口處的條帶厚度。 十一、圖式： 如次頁 20 1358331

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