TWI731497B - 用於設定冷軋鋁捲之尾料長度的定位方法 - Google Patents

Abstract

一種用於設定冷軋鋁捲之尾料長度的定位方法，包含：載入相應於前一軋延道次之盤捲長度資訊，其中相應於前一軋延道次之盤捲長度資訊包含：未軋延段長度、超出厚度公差段長度與符合厚度公差段長度；進行相應於當前軋延道次之軋延操作；以及紀錄相應於當前軋延道次之盤捲長度資訊之未軋延段長度、超出厚度公差段長度與符合厚度公差段長度。

Description

用於設定冷軋鋁捲之尾料長度的定位方法

本揭露實施例是有關於一種定位方法，且特別是有關於一種用於設定冷軋鋁捲之尾料長度的定位方法。

冷軋鋁捲在單軋機生產時，由於鋁捲內圈髒污與尾料厚度變異較大，必須在軋延末段保留幾圈鋁捲在解捲機上，以防止內圈髒汙汙染軋機，或因厚度變異大而造成軋延斷帶等問題，也可避免剩餘鋁捲長度過短而造成鬆捲。

習知的鋁捲留尾定位方式是於鋁捲上線前依據鋁捲內外徑與來料鋁帶厚度來估算鋁捲圈數，進而估算出鋁捲長度，並於鋁捲上線後之軋延過程中，藉由所量測得之鋁帶速度來估算出已軋延長度與未軋延之剩餘長度，從而依此控制軋延降速與停止時機。然而，來料鋁捲之內圈的厚度變異狀況會造成在計算鋁捲圈數上的誤差，因此在尾料長度的設定與定位準確度已難以滿足實際要求。此外，厚度變異過大也容易造成軋延板形不佳甚至導致破片。

由於無法確實掌握各鋁捲尾料厚度的實際狀況，造成軋延過程中難以精確定位出鋁捲未軋延之剩餘長度，所以必須仰賴現場操作人員視生產狀況調整留尾長度的設定值。一般來說，為了避免定位不準所造成之上述問題，現場操作人員往往會設定較長的預留長度，意即，在留尾設定上勢必需要留有較大的安全裕度，但也因此導致有過多的尾料切除損失。

本揭露之目的在於提出一種用於設定冷軋鋁捲之尾料長度的定位方法，先記錄鋁捲於前一軋延道次之盤捲長度資訊，並於當前軋延道次之軋延操作中記錄盤捲長度資訊與解捲長度資訊，從而設定最佳的尾料剩餘長度。本揭露能夠依據各鋁捲的實際狀況來彈性、系統化地設定最佳的留尾長度，本揭露能夠確實掌握尾料剩餘長度資訊，從而能夠準確地定位尾料切除的位置設定點，除了能夠防止鬆捲、軋延板形不佳和/或軋延破片之發生，也能大幅減少尾料切除損失。

根據本揭露之上述目的，提出一種用於設定冷軋鋁捲之尾料長度的定位方法，包含：載入相應於前一軋延道次之盤捲長度資訊，其中相應於前一軋延道次之盤捲長度資訊包含：未軋延段長度、超出厚度公差段(off-gauge)長度與符合厚度公差段(on-gauge)長度；進行相應於當前軋延道次之軋延操作；以及紀錄相應於當前軋延道次之盤捲長 度資訊之未軋延段長度、超出厚度公差段長度與符合厚度公差段長度。其中，相應於當前軋延道次之軋延操作包含以下步驟：進行打開開度(gap open)步驟；進行穿帶(threading)步驟；接著進行關閉開度(gap close)步驟，並同時計算出相應於當前軋延道次之盤捲長度資訊之未軋延段長度與解捲長度資訊之未軋延段長度；進入厚度控制模式，用以根據厚度目標值來對相應於當前軋延道次之鋁捲進行軋延；當鋁捲之出口厚度誤差小於厚度誤差閥值時，計算出相應於當前軋延道次之盤捲長度資訊之超出厚度公差段長度；當相應於當前軋延道次之解捲長度資訊之未軋延段長度與厚度控制段長度之和值大於相應於前一軋延道次之盤捲長度資訊之符合厚度公差段長度時，進入力量控制模式，用以根據軋延力目標值來對鋁捲進行軋延；以及當相應於當前軋延道次之解捲長度資訊之力量控制段長度大於留尾長度閥值時，停止軋延操作，並同時計算出相應於當前軋延道次之盤捲長度資訊之符合厚度公差段長度。

在一些實施例中，其中相應於當前軋延道次之盤捲長度資訊之未軋延段長度以及相應於當前軋延道次之解捲長度資訊之未軋延段長度係透過雷射測速計來量測鋁捲之軋延速度並對軋延速度進行積分所取得。

在一些實施例中，其中相應於當前軋延道次之解捲長度資訊之厚度控制段長度與力量控制段長度係透過第一編碼器所記錄之鋁捲之解捲圈數來取得；其中相應於當前軋延道次之盤捲長度資訊之超出厚度公差段長度與符合 厚度公差段長度係透過第二編碼器所記錄之鋁捲之盤捲圈數來取得。

在一些實施例中，上述留尾長度閥值為相應於前一軋延道次之盤捲長度資訊之超出厚度公差段長度。

在一些實施例中，上述留尾長度閥值為相應於前一軋延道次之盤捲長度資訊之超出厚度公差段長度與符合厚度公差段長度之和值減去相應於當前軋延道次之解捲長度資訊之未軋延段長度與厚度控制段長度之和值再減去維持不鬆捲所需之盤捲長度。

在一些實施例中，其中由厚度控制模式進入力量控制模式的過程中，鋁捲之軋延速度於厚度控制模式下會由最大軋速降至第一段低速，且鋁捲之軋延速度於進入力量控制模式時會再降至第二段低速，其中第二段低速小於第一段低速。

在一些實施例中，上述定位方法更包含：紀錄由厚度控制模式進入力量控制模式之前的時間段當中施加於鋁捲的多個軋延力(roll force)，其中軋延力目標值為多個軋延力的平均值。

在一些實施例中，上述軋延力目標值會隨著時間遞減至最小力量閥值。

在一些實施例中，上述出口厚度誤差係鋁捲之出口厚度量測值與厚度目標值之相對誤差(relative error)。

在一些實施例中，上述定位方法係適用於冷軋 非往復式單軋機。

為讓本揭露的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

1000‧‧‧定位方法

1100、1200、1300‧‧‧步驟

1210~1270‧‧‧步驟

從以下結合所附圖式所做的詳細描述，可對本揭露之態樣有更佳的了解。需注意的是，根據業界的標準實務，各特徵並未依比例繪示。事實上，為了使討論更為清楚，各特徵的尺寸都可任意地增加或減少。

[圖1]係根據本揭露的實施例之用於設定冷軋鋁捲之尾料長度的定位方法的流程圖。

[圖2]係根據本揭露的實施例之軋機進行相應於當前軋延道次之軋延操作的流程圖。

以下仔細討論本發明的實施例。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論、揭示之實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。

圖1係根據本揭露的實施例之用於設定冷軋鋁捲之尾料長度的定位方法1000的流程圖。定位方法1000包含步驟1100、1200與1300。於步驟1100，載入相應於前一軋延道次之盤捲長度資訊，其中相應於前一軋延道次之盤捲長度資訊包含：未軋延段長度Ar(i)、超出厚度公差段 (off-gauge)長度Br(i)與符合厚度公差段(on-gauge)長度Cr(i)。以下將進一步說明上述三個長度的代表意義。

在軋延過程中，軋機的操作程序依序為：打開開度(gap open)、穿帶(threading)、關閉開度(gap close)、開始進行軋延、軋延至留尾長度的設定值則停止軋延。因此，盤捲長度資訊之未軋延段長度代表的是軋機之出口盤捲長度當中，打開開度穿帶至關閉開度開始軋延前的未被軋延的頭段鋁帶的長度；盤捲長度資訊之超出厚度公差段長度代表的是開始軋延後，鋁捲之出口厚度誤差尚大於厚度誤差閥值的中段鋁帶的長度；盤捲長度資訊之符合厚度公差段長度代表的是開始軋延後，鋁捲之出口厚度誤差已小於或等於厚度誤差閥值的後段鋁帶的長度。

在本揭露的實施例中，上述之軋機乃是指冷軋非往復式單軋機，換言之，用於設定冷軋鋁捲之尾料長度的定位方法1000係適用於冷軋非往復式單軋機。在本揭露的實施例中，上述之出口厚度誤差係鋁捲之出口厚度量測值與厚度目標值之相對誤差(relative error)，其中，出口厚度量測值可例如由設置於出口盤捲端的X射線測厚儀所量測取得。在本揭露的實施例中，上述之厚度誤差閥值例如為5%，但本揭露不限於此，上述之厚度誤差閥值也可以是現場操作人員依據鋁捲材料種類、人為經驗或產品需求所設定的數值。

請繼續參照圖1，於步驟1200，軋機進行相應於當前軋延道次之軋延操作。圖2係根據本揭露的實施例之 軋機進行相應於當前軋延道次之軋延操作1200的流程圖，包含步驟1210~1270。於步驟1210，軋機進行打開開度(gap open)步驟。於步驟1220，軋機進行穿帶(threading)步驟。

於步驟1230，軋機進行關閉開度(gap close)步驟，並同時計算出相應於當前軋延道次之盤捲長度資訊之未軋延段長度Ar(i+1)與解捲長度資訊之未軋延段長度Ap(i+1)。其中，相應於當前軋延道次之盤捲長度資訊之未軋延段長度Ar(i+1)以及相應於當前軋延道次之解捲長度資訊之未軋延段長度Ap(i+1)係透過雷射測速計來量測鋁捲之軋延速度並對軋延速度進行積分所取得。值得一提的是，在鋁帶的頭段(即：未軋延段)，由於實質上尚未對鋁帶進行軋延，因此相應於當前軋延道次之盤捲長度資訊之未軋延段長度Ar(i+1)相等於相應於當前軋延道次之解捲長度資訊之未軋延段長度Ap(i+1)，即Ar(i+1)=Ap(i+1)。

應注意的是，若利用盤捲圈數紀錄鋁捲長度，容易受到在頭段穿帶、軋延時打滑的影響，而造成所記錄到的盤捲圈數可能存在有誤差。另外，由於鋁捲內圈含有前一軋延道次之未軋延段與超出厚度公差段，因此厚度將呈不均勻分布，從而嚴重影響盤捲圈數的估算準確度。因此，本揭露乃是利用對軋延速度進行積分來取得鋁捲之未軋延段長度，原因在於，在鋁帶的頭段(即：未軋延段)，由於軋延時程短，因此利用軋延速度量測數據積分所造成之數值累積誤差的影響可忽略不計。值得一提的是，由步驟1220之穿帶 步驟進入步驟1230之關閉開度步驟的判斷依據在於，盤捲端具有足夠張力而不鬆捲。

於步驟1240，軋機進入厚度控制模式，上述之厚度控制模式軋機指的是軋機會根據厚度目標值來對相應於當前軋延道次之鋁捲進行軋延。由於此時是剛開始進行軋延，因此鋁捲之出口厚度誤差會大於厚度誤差閥值，且隨著軋延之進行，鋁捲之出口厚度誤差會逐漸減少。

值得一提的是，由步驟1230之關閉開度步驟進入步驟1240之厚度控制模式之前，會經歷一段軋延速度升速過程。換言之，在關閉開度後，軋延速度會由零開始增加，直到軋延速度上升到預定速度閥值時，軋機才會進入步驟1240之厚度控制模式。其中，預定速度閥值可以是現場操作人員依據鋁捲材料種類、人為經驗或產品需求所設定的數值。

於步驟1250，當鋁捲之出口厚度誤差已小於或等於厚度誤差閥值(例如如圖2所示之5%)時，計算出相應於當前軋延道次之盤捲長度資訊之超出厚度公差段長度Br(i+1)。其中，相應於當前軋延道次之盤捲長度資訊之超出厚度公差段長度Br(i+1)係透過盤捲端所裝設之編碼器(encoder)來記錄之鋁捲之盤捲圈數來取得。

於步驟1260，當相應於當前軋延道次之解捲長度資訊之未軋延段長度Ap(i+1)與厚度控制段長度Bp(i+1)之和值大於或等於相應於前一軋延道次之盤捲長度資訊之符合厚度公差段長度時Cr(i)時，代表前一軋延道次之符合 厚度公差段(相應於Cr(i))已軋延完畢，且即將要被軋延的是前一軋延道次之超出厚度公差段(相應於Br(i))，因此本揭露使得軋機進入力量控制模式，上述之力量控制模式指的是軋機會根據軋延力目標值來對鋁捲進行軋延。其中，相應於當前軋延道次之解捲長度資訊之厚度控制段長度Bp(i+1)係透過解捲端所裝設之編碼器來記錄之鋁捲之解捲圈數來取得。

在本揭露的實施例中，上述之力量控制模式之軋延力目標值的起始值為由厚度控制模式進入力量控制模式之前的一個時間段當中施加於鋁捲的多個軋延力(roll force)的平均值(例如：500噸)，換言之，本揭露之定位方法1000還會記錄由厚度控制模式進入力量控制模式之前的一個時間段當中施加於鋁捲的多個軋延力。在本揭露的實施例中，於力量控制模式下之軋延力目標值會由上述之起始值隨著時間逐漸遞減至最小力量閥值，並持續以相等於最小力量閥值的軋延力目標值來對鋁捲進行軋延直到軋延停止(步驟1270)，其中最小力量閥值可以是現場操作人員依據鋁捲材料種類、人為經驗或產品需求所設定的數值(例如：10噸)。

在本揭露的實施例中，由厚度控制模式進入力量控制模式之前，鋁捲之軋延速度會由最大軋速(例如：500mpm(meters per minute))降至第一段低速(例如：200mpm)。換言之，於厚度控制模式的最末時間段，鋁捲之軋延速度會由最大軋速降至第一段低速。在本揭露的實施例中，由厚度控制模式進入力量控制模式後，鋁捲之軋延速度 於進入力量控制模式時會再降至第二段低速(例如：50mpm)，其中第二段低速小於第一段低速。具體而言，本揭露透過上述的兩階段降速控制來大幅提升軋延穩定性，使得板形穩定且避免軋延破片的情形發生。

請繼續參照圖2，於步驟1270，當相應於當前軋延道次之解捲長度資訊之力量控制段長度Cp(i+1)大於或等於留尾長度閥值時，停止軋延操作，並同時計算出相應於當前軋延道次之盤捲長度資訊之符合厚度公差段長度Cr(i+1)。其中，相應於當前軋延道次之解捲長度資訊之力量控制段長度Cp(i+1)係透過解捲端所裝設之編碼器來記錄之鋁捲之解捲圈數來取得；其中，相應於當前軋延道次之盤捲長度資訊之符合厚度公差段長度Cr(i+1)係透過盤捲端所裝設之編碼器來記錄之鋁捲之盤捲圈數來取得。

應注意的是，若利用所量測得之鋁帶軋延速度積分來求得鋁捲長度，容易受到數值累積誤差的影響，且在一般所需的軋延時間內，此累積誤差通常會超過所容許的範圍。本揭露乃是利用解捲圈數、盤捲圈數來紀錄超出厚度公差段與符合厚度公差段之鋁捲長度，這是因為對於中段(超出厚度公差段)與後段(符合厚度公差段)之鋁捲而言，張力已建立完成，加上軋延速度處於較為穩定的狀態，鋁捲不易打滑，因此可利用解捲圈數、盤捲圈數來記錄中段(超出厚度公差段)與後段(符合厚度公差段)之鋁捲的長度，避免因為使用鋁帶軋延速度積分來求得鋁捲長度所造成的累積誤差。

在本揭露的實施例中，留尾長度閥值乃是用以判斷停止軋延操作的依據，留尾長度閥值的原則有二，[原則1]：當前軋延道次僅軋延到前一軋延道次之符合厚度公差段與超出厚度公差段，而不軋延到前一軋延道次之未軋延段；[原則2]：解捲時不鬆捲。以下將進一步針對上述兩個原則來作說明。

對於[原則1]而言，留尾長度閥值為相應於前一軋延道次之盤捲長度資訊之超出厚度公差段長度Br(i)，意即，判斷相應於當前軋延道次之解捲長度資訊之力量控制段長度Cp(i+1)是否大於或等於相應於前一軋延道次之盤捲長度資訊之超出厚度公差段長度Br(i)，當Cp(i+1)=Br(i)時，代表前一軋延道次之超出厚度公差段(相應於Br(i))已軋延完畢，且即將要被軋延的是前一軋延道次之未軋延段(相應於Ar(i))。由於[原則1]乃是不軋延到前一軋延道次之未軋延段，因此當Cp(i+1)≧Br(i)時，停止軋延操作。

對於[原則2]而言，留尾長度閥值為相應於前一軋延道次之盤捲長度資訊之超出厚度公差段長度Cr(i)與符合厚度公差段長度Br(i)之和值減去相應於當前軋延道次之解捲長度資訊之未軋延段長度Ap(i+1)與厚度控制段長度Bp(i+1)之和值再減去維持不鬆捲所需之盤捲長度SL。其中，維持不鬆捲所需之盤捲長度SL所代表的是盤捲端具有足夠張力而不鬆捲，例如可為相應於盤捲圈數兩圈的盤捲長度，然而本揭露不限於此，維持不鬆捲所需之盤捲長度SL可為現場操作人員依據鋁捲材料種類、人為經驗或產品需求 所設定的數值。在[原則2]之下，當Cp(i+1)=Cr(i)+Br(i)-Ap(i+1)-Bp(i+1)-SL時，代表還沒有被軋延的剩餘鋁帶長度已等於維持不鬆捲所需之盤捲長度SL，且若繼續軋延，則剩餘鋁帶長度將不足以維持不鬆捲，因此當Cp(i+1)≧Cr(i)+Br(i)-Ap(i+1)-Bp(i+1)-SL時，停止軋延操作。

應注意的是，對本揭露而言，留尾長度閥值之[原則1]與[原則2]只要有一個先符合，就會停止軋延操作。換言之，進入步驟1270的判斷依據有[原則1]與[原則2]，本揭露會同時針對[原則1]與[原則2]來做判斷，只要有其中一者符合時，即會進入步驟1270。

請回到圖1，於步驟1300，紀錄相應於當前軋延道次之盤捲長度資訊之未軋延段長度Ar(i+1)、超出厚度公差段長度Br(i+1)與符合厚度公差段長度Cr(i+1)。於步驟1300所記錄之Ar(i+1)、Br(i+1)與Cr(i+1)可接著傳遞給下一軋延道次使用之，從而使得下一軋延道次要進行軋延時，可據此來設定最佳的留尾長度，並可避免鬆捲的狀況發生。

綜合上述，本揭露提出一種用於設定冷軋鋁捲之尾料長度的定位方法，先記錄鋁捲於前一軋延道次之盤捲長度資訊，並於當前軋延道次之軋延操作中記錄盤捲長度資訊與解捲長度資訊，從而設定最佳的尾料剩餘長度。本揭露之定位方法能夠依據各鋁捲的實際狀況來彈性、系統化地設定最佳的留尾長度，本揭露之定位方法能夠確實掌握尾料剩 餘長度資訊，從而能夠準確地定位尾料切除的位置設定點，除了能夠防止鬆捲、軋延板形不佳和/或軋延破片之發生，也能大幅減少尾料切除損失。

以上概述了數個實施例的特徵，因此熟習此技藝者可以更了解本揭露的態樣。熟習此技藝者應了解到，其可輕易地把本揭露當作基礎來設計或修改其他的製程與結構，藉此實現和在此所介紹的這些實施例相同的目標及/或達到相同的優點。熟習此技藝者也應可明白，這些等效的建構並未脫離本揭露的精神與範圍，並且他們可以在不脫離本揭露精神與範圍的前提下做各種的改變、替換與變動。

1200‧‧‧步驟

1210~1270‧‧‧步驟

Claims (10)

1. 一種用於設定冷軋鋁捲之尾料長度的定位方法，包含：載入相應於一前一軋延道次之一盤捲長度資訊，其中相應於該前一軋延道次之該盤捲長度資訊包含：一未軋延段長度、一超出厚度公差段(off-gauge)長度與一符合厚度公差段(on-gauge)長度；進行相應於一當前軋延道次之一軋延操作，包含以下步驟：進行一打開開度(gap open)步驟；進行一穿帶(threading)步驟；接著進行一關閉開度(gap close)步驟，並同時計算出相應於該當前軋延道次之一盤捲長度資訊之一未軋延段長度與一解捲長度資訊之一未軋延段長度；進入一厚度控制模式，用以根據一厚度目標值來對相應於該當前軋延道次之一鋁捲進行軋延；當該鋁捲之一出口厚度誤差小於一厚度誤差閥值時，計算出相應於該當前軋延道次之該盤捲長度資訊之一超出厚度公差段長度；當相應於該當前軋延道次之該解捲長度資訊之該未軋延段長度與一厚度控制段長度之和值大於相應於該前一軋延道次之該盤捲長度資訊之該符合厚度公差段長度時，進入一力量控制模式，用以根據一軋延力目標值來對該鋁捲進行軋延；以及當相應於該當前軋延道次之該解捲長度資訊之一 力量控制段長度大於一留尾長度閥值時，停止該軋延操作，並同時計算出相應於該當前軋延道次之該盤捲長度資訊之一符合厚度公差段長度；以及紀錄相應於該當前軋延道次之該盤捲長度資訊之該未軋延段長度、該超出厚度公差段長度與該符合厚度公差段長度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之定位方法，其中相應於該當前軋延道次之該盤捲長度資訊之該未軋延段長度以及相應於該當前軋延道次之該解捲長度資訊之該未軋延段長度係透過一雷射測速計來量測該鋁捲之一軋延速度並對該軋延速度進行積分所取得。
3. 如申請專利範圍第1項所述之定位方法，其中相應於該當前軋延道次之該解捲長度資訊之該厚度控制段長度與該力量控制段長度係透過一第一編碼器所記錄之該鋁捲之一解捲圈數來取得；其中相應於該當前軋延道次之該盤捲長度資訊之該超出厚度公差段長度與該符合厚度公差段長度係透過一第二編碼器所記錄之該鋁捲之一盤捲圈數來取得。
4. 如申請專利範圍第1項所述之定位方法，其中該留尾長度閥值為相應於該前一軋延道次之該盤捲長度資訊之該超出厚度公差段長度。
5. 如申請專利範圍第1項所述之定位方法，其中該留尾長度閥值為相應於該前一軋延道次之該盤捲長度資訊之該超出厚度公差段長度與該符合厚度公差段長度之和值減去相應於該當前軋延道次之該解捲長度資訊之該未軋延段長度與該厚度控制段長度之和值再減去維持不鬆捲所需之一盤捲長度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之定位方法，其中由該厚度控制模式進入該力量控制模式的過程中，該鋁捲之一軋延速度於該厚度控制模式下會由一最大軋速降至一第一段低速，且該鋁捲之該軋延速度於進入該力量控制模式時會再降至一第二段低速，其中該第二段低速小於該第一段低速。
7. 如申請專利範圍第1項所述之定位方法，更包含：紀錄由該厚度控制模式進入該力量控制模式之前的一時間段當中施加於該鋁捲的複數個軋延力(roll force)，其中該軋延力目標值的一起始值為該些軋延力的平均值。
8. 如申請專利範圍第7項所述之定位方法，其中該軋延力目標值會由該起始值隨著時間遞減至一最小力量閥值。
9. 如申請專利範圍第1項所述之定位方法， 其中該出口厚度誤差係該鋁捲之一出口厚度量測值與該厚度目標值之相對誤差(relative error)。
10. 如申請專利範圍第1項所述之定位方法，其中所述定位方法係適用於一冷軋非往復式單軋機。

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