TWI412411B - 用於調整金屬條帶之平坦度及/或粗糙度之方法及潤滑劑施覆裝置 - Google Patents

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Description

用於調整金屬條帶之平坦度及/或粗糙度之方法及潤滑劑施覆裝置
本發明係關於一種用於調整冷滾壓站出口中的金屬條帶的平坦度及/或粗糙度之方法及/或潤滑劑施覆裝置，係藉由適當地計量出施覆於冷滾壓站入口中的金屬條帶上每單位時間內至少一潤滑劑之總量。
這類的方法係揭示於德國專利申請案第DE10 2005 042 020 A1號。
由此技術內容開始，本發明之目的是要進一步發展一種用於調整冷滾壓站出口中的金屬條帶之平坦度及/或粗糙度之方法及潤滑劑施覆裝置，致使，關於其平坦度及/或粗糙度來說，可以進一步提升冷滾壓過的金屬條帶之品質。
此目的係藉由申請專利範圍第1項所揭示之方法而達成，其特徵在於：根據在冷滾壓站出口中的金屬條帶寬度上實際與想要的平坦度分佈之間的一個所偵測到的控制偏差，或者在冷滾壓站出口中的金屬條帶寬度上實際與想要粗糙度分佈之間的一個控制差異，或者兩種控制偏差的組合，然後以每單位時間內對金屬條帶寬度上的量化分佈之形式，而計量潤滑劑的施覆量。
不像先前所提到的專利申請案之技術內容，在本發明 中，施覆適當量的潤滑劑於冷滾壓站的入口側上，並不是以均一的比例而實施，卻是分佈於金屬條帶的寬度上。以此方式，對於金屬條帶寬度方向的每一區段來說，例如在應用個別噴嘴的區域中，可以有利地供應個別量的潤滑劑，以便藉此調整個別寬度區段中預先定義好的想要平坦度。
所施覆的潤滑劑量是位於1到20ml/min/100mm的金屬條帶寬度之範圍內。有利地，此量相當低，致使，關於想要的平坦度或想要的粗糙度，它允許在冷滾壓站的滾壓間隙中之摩擦係數的特定變化。在出口處中殘留在金屬條帶上的潤滑劑之殘留量是最小的，有利地，它非常低，因此，不需要個別地移除。
本發明提出有利地計量冷滾壓站出口側上的金屬條帶之潤滑劑的殘餘含量。一方面，此殘餘的含量不應該低於一個預先定義的下臨界值，否則的話，由於一般所使用的潤滑劑具有抗腐效果，所以可能在金屬條帶上形成鏽。另一方面，潤滑劑的殘餘量不應該超過一個上臨界值，否則的話，可能在冷滾壓站下游處的滾筒台上，金屬條帶會產生橫向輪廓。
在本發明範圍內的所有預先定義好的較佳值，最好是根據實際的實驗數據。 為了實施本發明的方法，很重要的是潤滑劑僅以精確計量過的劑量施覆於入口側上。在本發明的方法中並未在冷滾壓站入口側上的滾壓間隙中額外施覆冷卻劑，這是因 為如此一來將會使滾壓間隙中的摩擦係數之特定調整產生錯誤。在本發明的方法中，因此，冷卻劑僅施覆於冷滾壓站的出口側或入口側上，使得冷卻劑不會進入滾壓間隙內。
有利地，設有多種潤滑劑，各潤滑劑在滾壓間隙中具有不同的摩擦係數變化特性。除了潤滑劑或潤滑劑混合物的量化計量之外，藉由各種潤滑劑的對應適當混合比例，可以調整滾壓間隙中的正確摩擦係數。個別的潤滑劑有利地僅在噴嘴樑的個別噴嘴內混合，藉此，能夠對於金屬條帶的每個寬度區段，達到滾壓間隙中的摩擦係數之相當特定調整。此外，也可以個別地移除或儲存未使用的潤滑劑。
在本發明中，金屬條帶的想要平坦度或粗糙度，並非藉由改變冷滾壓站中滾壓間隙的尺寸而調整，反而，滾壓間隙的尺寸在整個金屬條帶的處理期間均保持固定，或者它是藉由一個分開的控制電路所控制，而此控制電路並非是本發明之標的。在此情形下，例如：在入口及出口處金屬條帶速度之間的差異，可作為滾壓間隙的尺寸或條帶減少之測量方式。
本發明之上述目的另外可藉由一電腦程式、一具有此電腦程式的資料載體、及一潤滑劑施覆裝置而達成。這些解決方案的優點對應於先前參考本發明的方法所述之優點。
以下，將參考附圖詳細說明本發明。
圖1顯示一潤滑劑施覆裝置100，用以將潤滑劑S1、S2、s3施覆於冷滾壓站入口中的金屬條帶400之表面上。此潤滑劑施覆裝置100包含一個具有多數噴嘴110－i(其中i＝1－1)的噴嘴樑110－o，用於施覆潤滑劑200到金屬條帶400的上側；另外還包含另一個噴嘴樑110－u，亦具有多數噴嘴，用以施覆潤滑劑至金屬條帶400的下側。每個個別噴嘴110－i可以就其輸出的潤滑劑量個別地進行調整。
除了所輸出的潤滑劑量之外，可以藉由一個用於各噴嘴110－i的混合器150，而個別地調整潤滑劑的成分。假如提供多數潤滑劑S1、S2、S3，各潤滑劑在滾壓間隙中具有不同的摩擦係數變化特性，則混合器100允許所能獲得的潤滑劑S1、S2與S3的適當潤滑劑混合物能夠就滾壓間隙中的摩擦係數這一點與特別想要的特性組合在一起。
藉助噴嘴而對潤滑劑所施覆的量之上述計量方式，可允許完全關掉個別噴嘴110－i。這一點對於噴嘴樑的外部噴嘴來說格外有利，因為藉由打開或關閉，這些噴嘴可適用於每個情形中滾壓過的金屬條帶400之寬度，且因此可防止潤滑劑的浪費。
圖2係以控制圖的形式顯示形成本發明的基礎用以控制冷滾壓站300出口中的金屬條帶400之平坦度及/或粗糙度之方法。從圖形中可以看出，施覆於金屬條帶的潤滑劑量係以一連串控制的形式，藉由一個用於在寬度方向上潤滑劑的施覆量分佈之內部控制電路而計量出來的，其中量 化分佈Soll－MV的想要值是藉由一重疊控制電路而決定出來或預先定義的。
此內部控制電路包含：一個想要/實際值比較器124、一量控制器126、一個具有潤滑劑施覆裝置100的形式之控制元件、及一量偵測裝置115，用以在條帶進入冷滾壓站300之前偵測藉由噴嘴樑110施覆於金屬條帶400上的潤滑劑量。因此，在金屬條帶400的寬度上之量化分佈Ist－MV，被偵測出來作為實際值，而在比較器124中與一個預先定義好的想要量化分佈Soll－MV相比較。而且，從此比較結果中所產生的控制偏差e－MV 被供應至下游的量控制器126。在此，量控制器較佳地為一比例P型控制器，用以將所接收到的控制偏差e－MV 轉換成適當的控制信號，以引發噴嘴樑110的噴嘴110－i。較佳地，量控制器126是由各別控制器所構成，每個控制器均個別地被分派至噴嘴樑的噴嘴110－i。這些個別控制器可以藉由匯流排而相互連接起來。具有用於噴嘴樑110的控制信號形式之量控制器126的輸出信號，其一部份包含多數用於個別噴嘴110－i的i個別控制信號。自然地，藉由內部控制電路，可以對金屬條帶400的上側與下側分別實施量化分佈的偵測及其調整。
以下將參考圖2與圖3詳細說明，根據本發明，藉助於疊加控制電路，而計算出用於金屬條帶400上側或下側施覆於金屬條上的潤滑劑之想要量Soll－MV。
此計算是根據預先定義好的想要平坦度分佈Soll－PLV 及/或預先定義好的粗糙度分佈Soll－RHV，而在想要值計算裝置122中完成的。此兩個預先定義好的想要值是實驗值，係根據在每個情形中欲被滾壓的條帶材質而適當地預先決定出來。從圖3可以看出，用於平坦度分佈Soll－PLV的想要值，起初在第一比較器裝置122－1中與一個代表位於冷滾壓站300出口處的金屬條帶400之平坦度分佈的實際值Ist－PLV進行比較。對於在金屬條帶寬度方向的平坦度分佈之實際值Ist－PLV，係藉助於例如具有平坦度測量滾筒的形式之平坦度感測器裝置130－1而測量。然後，在比較器裝置122－1的輸出端獲得平坦度分佈e－PLV 的控制偏差。同樣地，用於粗糙度分佈Soll－RHV的想要值，是在第二比較器裝置122－2中與冷滾壓站300出口處的相關實際值Ist－RHV相比較，致使，可以在第二比較器裝置122－2的輸出端處獲得控制偏差e－RHV 。在金屬條帶的寬度分佈中之粗糙度分佈的實際值Ist－RHV，係藉助於例如具有光學感測器的形式之粗糙度感測裝置130－2而測量。根據使用者或應用情形的需求，平坦度分佈控制偏差與粗糙度分佈控制偏差可以個別地在想要的量化分佈計算中加權。為此，此兩個控制偏差在它們被包含於計算裝置122－4內部的想要量化分佈計算之前個別地在加權裝置122－3中被加權。
如圖3所示，除了兩個加權過的控制偏差之外，也可以將不同的特徵包含在想要的量化分佈之計算內。這些特徵首先包含在冷滾壓站300入口側上的金屬條帶400所專 屬的特徵P1，就是在金屬條帶的入口側(可變化)及寬度上的金屬條帶速度、金屬條帶的材質或合金、及其輪廓(profiling)。不像在入口側上金屬條帶的速度，後續提到的三個特徵在本發明的範圍內可以被看作為固定。除了專屬於金屬條帶的特徵P1之外，專屬於滾壓站的特徵P2亦被包含在本發明的範圍內想要的量化分佈之計算中，且所有特徵應該被認為是固定。專屬於冷滾壓站的這些特徵包含：工作滾筒的直徑、其粗糙度、材質、及導角。作為第三組特徵，可以提到出口側特徵P3，其包含金屬條帶的平坦度分佈、其粗糙度分佈、條帶寬度、及每單位運送長度的殘餘油含量，各特徵係在冷滾壓站的出口側測量而得。由於已經提過，平坦度分佈及粗糙度分佈是在出口側上被測量為實際值，且個別地被饋送至比較器裝置122－1或122－2，以作為可變化的處理參數。另一方面，條帶寬度(假設在本發明範圍內為固定)及殘餘油含量(被測量為線上變化的處理參數)，兩者被饋送至處理器單元122－4。此兩個出口側特徵(條帶寬度與殘餘油含量)隨後被組合起來命名為P3’。
作為中間結果，因此要知道的是，對於處理器單元122－4中的內部控制電路之想要的量化分佈，係依據入口側特徵P1、專屬於冷滾壓站的特徵P2、出口側特徵P3’、及根據平坦度分佈及粗糙度分佈的加權控制偏差而決定的。同時，要知道的是，所有該等特徵，只有在入口側上的金屬條帶速度、兩個控制偏差、及金屬條帶每單位運送長度出 口側殘的餘油含量等是隨著時間而變化，而所有其他的特徵相對於時間來說均被認為是固定的。
現在，本發明的方法將針對幾種情形作為範例加以說明。
a)在冷滾壓站300出口處所決定的金屬條帶400之粗糙度與想要的值之間產生偏差。
例如，如此意味著實際的粗糙度分佈是大於對應預先決定好的想要值Soll－RHV，致使，從這兩個量的比較結果所獲得的粗糙度分佈e－RHV 之控制偏差為負的。在此範例中，應該忽略平坦度分佈，致使，用於粗糙度的負控制偏差被100%地饋送至計算裝置124－4。根據粗糙度分佈的控制偏差，所有的固定參數及根據在冷滾壓站300出口側的金屬條帶上之現上決定殘餘油含量，計算裝置將預先設定一個用於內部控制電路的適當想要量化分佈，致使，在冷滾壓站出口側的粗糙度分佈在最短的時間內被被重新設定至具有想要粗糙度分佈的程度。
一般來說，要知道的是，假如粗糙度太大的話，處理器單元122－4根據粗糙度的負控制偏差而將改變想要的量化分佈以及在入口側所施覆的潤滑劑量，以便使出口側所測量到粗糙度分佈在很短的時間內配合預先定義好的粗糙度分佈。
粗糙度受到潤滑劑量及/或潤滑劑的種類而影響之方式，係根據滾壓情形的一般處理條件而定，且有利地可藉由一處理模型而計算。
b)在冷滾壓站出口側上的平坦度分佈與想要的平坦度分佈產生偏差。
條帶拉伸應力分佈及平坦度分佈受潤滑劑量及/或潤滑劑種類所影響之方式，係根據滾壓情形的一般處理條件而定，且有利地可藉由一處理模型而計算。
粗糙度分佈及平坦度分佈的判斷準則，不僅可以被分開地考量，也可以一併考量且被設定成個別預先定義好的想要值。因此，必須根據兩個控制偏差(平坦度分佈及粗糙度分佈)而適當地調整施覆於入口側上的潤滑劑量。
對於在計算裝置122－4內的想要量化分佈之每次計算過程中，僅考慮個別現有的殘餘油含量，這是因為在處理器單元122－4中檢查殘餘油含量首先不超過用於殘餘油含量的預定上臨界值，而其次不得低於用於殘餘油含量的預定下臨界值。很重要地，必須遵守上臨界值，以避免金屬條帶在冷滾壓站下游處的滾筒台上產生側向移動。必須遵守下臨界值，以避免在金屬條帶上形成鏽。
對所有的應用情形來說，在滾壓間隙中摩擦係數的個別想要變化，不僅藉由改變量，而且還可以藉由改變從可獲得的潤滑劑成分S1、S2與S3之潤滑劑混合物的組成而達成，或者藉由改變量及改變混合物之組合方式。
有利地，本發明可用於多站式滾壓機的最後一站。
100‧‧‧潤滑劑施覆裝置
110－o‧‧‧噴嘴樑
110－u‧‧‧噴嘴樑
110－i‧‧‧噴嘴
115‧‧‧量偵測裝置
122－1‧‧‧第一比較器裝置
122－2‧‧‧第二比較器裝置
122－3‧‧‧加權裝置
122－4‧‧‧計算裝置
124‧‧‧比較器
124－4‧‧‧計算裝置
126‧‧‧量控制器
130－1‧‧‧平坦度感測器裝置
130－2‧‧‧粗糙度感測裝置
150‧‧‧混合器
160‧‧‧容器
200‧‧‧潤滑劑
300‧‧‧冷滾壓站
400‧‧‧金屬條帶
S1、S2、S3‧‧‧潤滑劑
圖1是具有噴嘴樑的冷滾壓站。
圖2是顯示依據本發明的一連串控制。
圖3是此一連串控制的方塊圖之詳細圖形。
100‧‧‧潤滑劑施覆裝置
110－o‧‧‧噴嘴樑
110－u‧‧‧噴嘴樑
110－i‧‧‧噴嘴
150‧‧‧混合器
160‧‧‧容器
200‧‧‧潤滑劑
300‧‧‧冷滾壓站
400‧‧‧金屬條帶
S1、S2、S3‧‧‧潤滑劑

Claims (21)

  1. 一種用於調整冷滾壓站(300)的出口中之金屬條帶(400)的平坦度之方法，係藉由適當地計量出每單位時間內在金屬條帶(400)的寬度上的量化分佈之形式施覆於冷滾壓站入口中的金屬條帶上之至少一潤滑劑(200)的總量，其特徵在於：該計量係根據冷滾壓站出口中的金屬條帶(400)之寬度上實際與想要的粗糙度分佈之間的一個偵測到的控制偏差(e-RHV )而產生。
  2. 一種用於調整冷滾壓站(300)的出口中之金屬條帶(400)的平坦度之方法，係藉由適當地計量出每單位時間內在金屬條帶(400)的寬度上的量化分佈之形式施覆於冷滾壓站入口中的金屬條帶上之至少一潤滑劑(200)的總量，該計量係根據冷滾壓站出口中的金屬條帶(400)之寬度上實際與想要的平坦度分佈之間的一個偵測到的控制偏差(e-PLV )，其特徵在於：該計量額外地係根據冷滾壓站(300)出口中的金屬條帶(400)之寬度上實際與想要的粗糙度分佈之間的一個偵測到的控制偏差(e-RHV )而產生。
  3. 一種用於調整冷滾壓站(300)的出口中之金屬條帶(400)的粗糙度之方法，係藉由適當地計量出每單位時間內施覆於冷滾壓站入口中的金屬條帶上之至少一潤滑劑(200)的總量，其中：潤滑劑(200)的施覆量係根據冷滾壓站出口中的金屬條帶(400)之寬度上實際與想要的平坦度分佈之間的一個偵測到的控制偏差(e-PLV )，或是根據在冷滾壓站(300)出口中的 金屬條帶(400)之寬度上實際與想要的粗糙度分佈之間的一個控制偏差(e-RHV )，或是此兩個控制偏差的組合，而以每單位時間內在金屬條帶(400)的寬度上的量化分佈之形式進行計量。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其特徵在於：所施覆的潤滑劑(200)之量是在1-20ml/min/100mm的金屬條帶(400)寬度之範圍內變化。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其特徵在於：此量是以一連串控制的形式藉由用於所施覆的量化分佈之一個內部控制電路而計量，其中，用於量化分佈(Soll-MV)的想要值是根據從入口側(P1)、冷滾壓框架專屬(P2)、及出口側(P3)所構成的群組之個別、多數或所有特徵，及根據實際與想要的平坦度分佈之間被偵測到的控制偏差(e-PLV )、實際與想要的粗糙度分佈之間的控制偏差(e-RHV )、或此兩個控制偏差的組合，藉由一疊加控制電路而決定的。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法，其特徵在於：金屬條帶(400)的入口側特徵(P1)之群組包含在該處其速度、寬度材質、及輪廓。
  7. 如申請專利範圍第5項之方法，其特徵在於：冷滾壓站專屬特徵(P2)的群組包含：工作滾輪的直徑、工作滾輪的粗糙度、工作滾輪的材質、及工作滾輪的導角。
  8. 如申請專利範圍第5項之方法，其特徵在於：金屬條帶(400)的出口側特徵(P3)之群組包含在該處其速度、寬 度、在運送方向上每單位長度其表面上的潤滑劑之殘餘含量、寬度方向上的平坦度分佈、及在寬度方向上的粗糙度分佈。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，其特徵在於：預先定義好用於出口側上潤滑劑的殘餘含量之上及/或下臨界值。
  10. 如申請專利範圍第5項之方法，其特徵在於：在用於首先決定量化分佈的想要值之方法開始時，實際的平坦度分佈及實際的粗糙度分佈各被預先調整成一適當起初值，例如為零。
  11. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其特徵在於：該金屬條帶(400)僅在冷滾壓站的出口側上被冷卻，但並未在入口側上被冷卻。
  12. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其特徵在於：可以獲得多數潤滑劑(S1、S2、S3)，各在冷滾壓站(300)的滾壓間隙內具有不同的摩擦係數降低效應，而且，每單位時間施覆至金屬條帶寬度上的潤滑劑(200)之量化分佈計量，係藉由從可獲得的潤滑劑(S1、S2、S3)與空氣的適當混合物中針對滾壓間隙中的想要磨擦係數而實施出來。
  13. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其特徵在於：該金屬條帶(400)包含鋼或非鐵金屬條帶，例如鋁條帶。
  14. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其特徵在於：冷滾壓站的滾壓間隙之量值在金屬條帶(400)的整個加工過程期間被保持成固定。
  15. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其特徵在於：在冷滾壓站的入口中，潤滑劑被施覆至金屬條帶的上及/或下側，且/或施覆至冷滾壓站的至少一工作滾筒上。
  16. 一種電腦程式，具有用於潤滑劑施覆裝置(100)的控制裝置(120)之程式碼，其特徵在於：該程式碼被建構成可實施如申請專利範圍第1至15項中任一項之方法。
  17. 一種資料載體，具有如申請專利範圍第16項之電腦程式。
  18. 一種潤滑劑施覆裝置(100)，包含：一容器(160)，係用於至少一潤滑劑(S1、S2、S3)；至少一噴嘴樑(100)，係具有多個噴嘴(110-i)，其中，該噴嘴樑係配置於一個橫貫於金屬條帶(400)的輸送方向之冷滾壓站(300)的入口側，用以計量在金屬條帶上每單位時間內的潤滑劑(S1、S2、S3)；以及一控制裝置(120)，用於相關於金屬帶所希望的平坦度而適當地控制該噴嘴樑(110)的噴嘴(110-i)；其特徵在於：一粗糙度感測器裝置(130-2)係設置於出口側上，用以偵測該金屬條帶(400)寬度上的實際粗糙度分佈；而且該控制裝置(120)被建構成與該噴嘴樑(110)一起合作，以便根據在冷滾壓站出口中的金屬條帶(400)之寬度上實際與想要的粗糙度分佈之間的一個控制偏差(e-RHV )，而計量出每單位時間內在金屬條帶(400)的寬度上的量化分佈之至少 一潤滑劑(S1、S2、S3)。
  19. 一種潤滑劑施覆裝置(100)，包含：一容器(160)，係用於至少一潤滑劑(S1、S2、S3)；至少一噴嘴樑(100)，係具有多個噴嘴(110-i)，其中，該噴嘴樑係配置於一個橫貫於金屬條帶(400)的輸送方向之冷滾壓站(300)的入口側，用以計量在金屬條帶上每單位時間內的潤滑劑(S1、S2、S3)；一平坦度感測器裝置(130-1)係設置於冷滾壓站(300)的出口側上，用以偵測在金屬條帶寬度上的實際平坦度分佈；以及控制裝置(120)被建構成與該噴嘴樑(110)一起合作，以便根據在冷滾壓站出口中的金屬條帶(400)之寬度上實際與想要的平坦度分佈之間的一個控制偏差(e-PLV )，而相關於金屬帶所希望的平坦度計量出每單位時間內在金屬條帶(400)的寬度上的量化分佈之至少一潤滑劑(S1、S2、S3)；其特徵在於：一粗糙度感測器裝置(130-2)係設置於冷滾壓站(300)的出口側上，用以偵測該金屬條帶(400)寬度上的實際粗糙度分佈；而且該控制裝置被建構成另外根據在冷滾壓站(300)的出口中的金屬條帶(400)之寬度上實際與想要的粗糙度分佈之間的一個控制偏差(e-RHV )，而相關於所希望的平坦度計量出潤滑劑。
  20. 一種潤滑劑施覆裝置(100)，包含： 一容器(160)，係用於至少一潤滑劑(S1、S2、S3)；至少一噴嘴樑(100)，係具有多個噴嘴(110-i)，其中，該噴嘴樑係配置於一個橫貫於金屬條帶(400)的輸送方向之冷滾壓站(300)的入口側，用以計量在金屬條帶上每單位時間內的潤滑劑(S1、S2、S3)；一控制裝置(120)，用於相關於金屬帶所希望的粗糙度而適當地控制該噴嘴樑(110)的噴嘴(110-i)；其中：一平坦度感測器裝置(130-1)係設置於冷滾壓站(300)的出口側上，用以偵測在金屬條帶寬度上的實際平坦度分佈，及/或一粗糙度感測器裝置(130-2)係設置於出口側上，用以偵測該金屬條帶(400)寬度上的實際粗糙度分佈；而且該控制裝置(120)被建構成與該噴嘴樑(110)一起合作，以便根據冷滾壓站(300)出口中的金屬條帶(400)之寬度上實際與想要的平坦度分佈之間的一個偵測到的控制偏差(e-PLV )、在冷滾壓站出口中的金屬條帶(400)之寬度上實際與想要的粗糙度分佈之間的一個控制偏差(e-RHV )，或此兩個控制偏差的組合，而計量出每單位時間內在金屬條帶(400)的寬度上的量化分佈之至少一潤滑劑(S1、S2、S3)。
  21. 如申請專利範圍第18至20項中任一項之潤滑劑施覆裝置(100)，其特徵在於：該潤滑劑施覆裝置被建構成可實施如申請專利範圍第1至15項中任一項之方法。
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