專利名稱：軋制金屬板條的方法
軋制金屬板條的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷軋金屬板條的方法，該類型的方法包括使板條進(jìn)入至少 兩個連續(xù)的支架，每一個支架包括至少兩個從動輥子，所述板條在所述從 動輥子之間循環(huán)并被壓縮。
在冶金工業(yè)中冷軋是長形產(chǎn)品生產(chǎn)中的重要階段。它的目的是減小 輸入的產(chǎn)品的厚度。金屬板產(chǎn)品通常被用于機(jī)動車和食品工業(yè)中。
因而，軋制是依靠塑性變形來減少金屬條的厚度。為了這個目的， 所述板條連續(xù)地在兩個旋轉(zhuǎn)的輥子之間循環(huán)，旋轉(zhuǎn)的輥子被稱為工作 輥，其具有平行軸線，在相互之間界定夾持空間，其通常稱為空氣間隙， 并且對其施力。然后，通過壓縮使所述板條的厚度減小。這種裝置構(gòu)成 了滾軋機(jī)的支架。所述板條同時通過多個連續(xù)的支架，這些支架的使用 構(gòu)成了滾軋機(jī)串聯(lián)結(jié)構(gòu)。
工作輥按照規(guī)定速度旋轉(zhuǎn)。當(dāng)板條通過滾軋機(jī)的支架時，考慮到其 厚度的減小和寬度的保持，所述板條的速度會增加。
出于冶金學(xué)的原因，在串聯(lián)結(jié)構(gòu)輸出端的厚度變化量必須盡可能的 微小。為了這個目的，使用不同的調(diào)節(jié)回路。
因此，通常連續(xù)地測量第一支架輸出的板條的線速度、第一支架輸 入和輸出的板條的厚度，和最后的支架輸出的板條厚度。
例如，根據(jù)在第一支架輸入端測量的厚度，通過作用于第一支架工 作輥的空氣間隙來校正厚度是已知的。所述的空氣間隙是所述兩個工作 輥分開的距離。
相似地，根據(jù)在第一支架輸出端測量的厚度，改變第一支架工作輥 的空氣間隙是已知的。
根據(jù)第一支架輸出的板條厚度，改變第一支架的輥子的旋轉(zhuǎn)速度也 是已知的。
最后，根據(jù)在最后的支架輸出端所測量的厚度，調(diào)整最后的支架的 輥子的旋轉(zhuǎn)速度是已知的。這些校正方法減小板條厚度的變化量，但是考慮到滾軋機(jī)中發(fā)生的 復(fù)雜現(xiàn)象其仍是不足的。
另外，在特殊的熱軋情況下，已知文獻(xiàn)EP0000454A1中的方法，其 用于補償滑動變化量對支架之間的牽引力的影響，以便將這種牽引力保 持在恒定值，使得保持軋制產(chǎn)品的寬度。這種方法是基于在支架之間的 兩端保持板條的速度的原理。
在冷軋的情況下，有關(guān)的物理現(xiàn)象是不同的。因而，支架間的牽引 力對軋制產(chǎn)品的寬度沒有任何影響。因此，在冷軋的情況下，通過文獻(xiàn) EP0000454 Al中描述的方法來解決支架間保持牽引力為定值的問題并 不重要。另外，冷軋裝置中通過使用牽引力表校正牽引力很容易解決控 制板條牽引力的問題。由于實施起來非常困難，這些裝置通常不在金屬 板的熱軋過程中使用。
通常，在冷軋機(jī)中，當(dāng)軋制速度減小時，支架間的牽引力自然地增 大。與熱軋方法(其中牽引力保持恒定)相反，這種支架間牽引力的變化 量會引起支架上游的輸出端的滑動變化量。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種冷軋方法，該方法能夠進(jìn)一步減小 來自滾軋機(jī)輸出端的板條的厚度變化量。
為此，本發(fā)明涉及一種控制前面所述類型的金屬板條的冷軋的方 法，其特征在于包括
估計支架輸出端的滑動變化量；和
根據(jù)估計的滑動變化量校正至少一個支架的輥子的旋轉(zhuǎn)速度。 根據(jù)特殊的實施例，所述方法包括如下的一個或更多的特征； 滑動變化量的估計包括測量支架輸出端的板條線速度的步驟，估計
支架中輥子的圓周速度的步驟，和根據(jù)支架輸出端的板條線速度和支架
中輥子的圓周速度來計算板條的滑動量的步驟；
考慮到所述板條循環(huán)的方向，估計第一支架的滑動變化量； 考慮到所述板條循環(huán)的方向，在一組至少兩個連續(xù)的支架中應(yīng)用速
度校正；
應(yīng)用到連續(xù)支架中的速度校正是相同的；
速度校正包括改變當(dāng)估計滑動變化量時被充分校正的支架速度；考慮到所述板條循環(huán)的方向，速度校正包括改變通過時間偏移量來 校正的第一支架的速度，時間偏移量等于板條在最后被校正的支架和后
面的支架之間移動的時間；
時間偏移量包括了由過濾引起的延時；和
考慮到所述板條循環(huán)的方向，速度校正包括改變通過時間偏移量來 校正的第一支架的速度，時間偏移量等于板條在估計滑動變化量的支架 后面的支架和第一個被校正的支架之間移動的時間；
為了保持牽引力，在靠近己校正支架的至少一個支架上應(yīng)用夾持校 正；和
對位于第一支架上游的牽引力保持裝置的控制，并且所述控制考慮 已估計的滑動變化量。
本發(fā)明也涉及控制金屬板條的軋制的裝置，其包括至少兩個連續(xù)的 支架，每一個支架包括至少兩個從動輥子，板條在輥子之間循環(huán)并被壓 縮，其特征在于包括
估計在支架輸出端的滑動變化量的裝置；
根據(jù)估計的滑動變化量校正至少一個支架的輥子的旋轉(zhuǎn)速度的裝 置；和
用來實施之前定義的方法的裝置。
通過參考附圖閱讀下面的僅僅通過舉例提供的描述能更好的理解 本發(fā)明，其中


圖1是根據(jù)本發(fā)明的軋制裝置的示意圖2是根據(jù)第一實施例，補償滑動變化量對厚度的影響的方法圖， 其說明了待被實施的校正步驟；和
圖3和4是分別等同于圖1和2的另一個實施例的視圖。
圖1示意性地說明用于金屬板條B的冷軋裝置10。因而，這個裝置 以已知的方式包括用來保持滾軋機(jī)輸入端的牽引力的系統(tǒng)11。這個系 統(tǒng)包括在巻軸對巻軸的滾軋機(jī)中的開巻機(jī)12,或在連續(xù)滾軋機(jī)中的S 形滑輪，其展開速度通過力矩控制單元14來控制。
應(yīng)用于本發(fā)明的軋制裝置包括二到六個支架。通過實例描述的裝置由五個支架16A、 16B、 16C、 16D和16E組成，板條B連續(xù)地在其中循 環(huán)。
以已知的方式，滾軋機(jī)的每一個支架包括兩個具有平行軸線的工作 輥子18，板條B在其間循環(huán)。這些輥子由驅(qū)動電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)，其速度 由對每一個支架特定的預(yù)定指令Ua和Ub控制。每一個支架包括液壓或 機(jī)電的夾持裝置22,其能夠給兩個工作輥子18傳遞必要的軋制力以便 它們能保證減小預(yù)定的厚度。裝置22確保對分離兩個輥子18的空氣間 隙的調(diào)節(jié)。通過一個或更多的支撐輥子20的疊加來實現(xiàn)從所述裝置22 向所述工作輥子18傳遞軋制力。
用于測量厚度J。的測量計24設(shè)置在第一支架16A的上游。在所述 板條進(jìn)入第一支架16A之前，此測量計24能連續(xù)地測定板條B的厚度。
相似地，第二厚度測量計J,26設(shè)置在第一支架16A的輸出端。所 述板條已經(jīng)在支架16A中被軋制之后，第二厚度測量計26能連續(xù)地 測定板條B的厚度。
另外，用來感知速度VS1的傳感器28設(shè)置在第一支架16A的輸出端。 它能連續(xù)地測定所述板條B在支架16A輸出端的瞬時圓周線速度。例如， 所述傳感器由激光速度計構(gòu)成。
以已知的方式，測量計26和單元29相連，單元29用來根據(jù)在第 一支架16A輸出端所測量的厚度校正速度。
以已知的方式，驅(qū)動第一支架16A和第二支架16B的輥子18的電 機(jī)分別由速度調(diào)節(jié)器30A, 30B控制，速度調(diào)節(jié)器30A， 30B可以為相關(guān) 的支架電機(jī)定義速度指令。所述速度調(diào)節(jié)器30A與所述速度校正單元 29相連，以便接收近似速度校正值u1A，其被用來計算施加到第一支架 16A中的指令Ua。
速度調(diào)節(jié)器30A在它的輸入端接收理論速度utA。
速度調(diào)節(jié)器30B能在它的輸入端接收理論速度utB，同時能在它的輸 出端提供施加到驅(qū)動第二支架16B的電機(jī)上的近似速度信號Ub。
以已知的方式，通過測量計24在支架16A的輸入端所測量的厚度 誤差通過夾持裝置22作用于支架16A的工作輥子18的空氣間隙被補 償。這個作用改變了支架16A輸出端的厚度。
以已知的方式，通過測量計26在支架16A的輸出端所測量的厚度誤差也通過夾持裝置22作用于支架16A的工作輥子18的空氣間隙被校 正。這個作用改變了支架16A輸出端的厚度。
以己知的方式，由測量計26在支架16A的輸出端所測量的厚度誤 差通過作用于第一支架16A的速度在第二支架16B的輸出端被校正。該 速度校正通過單元29來處理，同時通過調(diào)節(jié)器30A施加到支架16A， 調(diào)節(jié)器30A能通過調(diào)整速度基準(zhǔn)u"來控制工作輥子18的旋轉(zhuǎn)速度，從 而
U3A =(1 + UuJ氺UtA
所述與第一支架16A相對應(yīng)的速度校正Uu提供給慣性補償單元32， 慣性補償單元32自身與力矩控制單元H相連。根據(jù)速度校正uu和板 條的機(jī)械特征，所述單元32能夠確定必須施加于所述系統(tǒng)12上的力矩，
以維持在滾軋機(jī)輸入端的牽引力。
根據(jù)本發(fā)明，所述裝置設(shè)置有單元34，用于根據(jù)在軋制裝置的第一 支架的輸出端所測量的滑動變化量，對至少兩個支架的工作輥子的旋轉(zhuǎn) 速度進(jìn)行補償。
在圖1所闡述的第一實施例中，補償單元34僅能改變第一支架16A 的輥子的旋轉(zhuǎn)速度。所述單元34與測量速度L的傳感器28相連。另 外，用來測量輥子的驅(qū)動電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的傳感器36被設(shè)置在第一支 架上。這種測量能夠通過以下比率計算工作輥子的圓周速度vw
其中
A,為工作輥子的直徑 A^為所測量的工作輥子的旋轉(zhuǎn)速度
所述單元34與這些旋轉(zhuǎn)速度傳感器相連。由于板條在兩個輥子之
間通過期間的厚度變化量和與軋制相關(guān)的物理現(xiàn)象，使得輥子的速度與 輥子的上游和下游的板條的速度不同。板條的速度與輥子的速度僅在輥 子的外圍上由中性點所指定的點上相同。
圖2中闡述補償單元34的示意圖。此單元包括用于計算在支架16A 的輸出端板條的滑動量的模塊42，用于計算板條的瞬時滑動變化量的 模塊44，和用于處理僅校正第一支架16A的輥子的旋轉(zhuǎn)速度的信號的 單元46。更特別地，計算滑動量的模塊42包括除法器52，其保證板條在第 一支架16A的輸出端的線速度L被由傳感器36提供的第一支架的輥子 的圓周速度V。,相除。
減法器54從速度的商的結(jié)果中減去數(shù)字1。
因此，通過等式獲得滑動量g,:
其中
,Vs,為板條在第一支架和第二支架間的線速度；和
Vd為第一支架的輥子的圓周速度。
計算模塊42包括在其輸出端的濾波器58，其能過濾測量的滑動量
用來計算瞬時滑動變化量A^的模塊44包括存儲器62，當(dāng)單元34 啟動時，其能存儲由模塊42產(chǎn)生的初始已濾波的滑動值gn。因而，當(dāng) 所述單元啟動時，觸發(fā)裝置64能保證存儲由模塊42產(chǎn)生的當(dāng)前滑動值。
另外，模塊44包括減法器66，其能計算在模塊42輸出端所獲得的 當(dāng)前已濾波的滑動值g,和在存儲器62中存儲的初始已濾波的滑動值gH 之間的差值。因而，可以獲得支架16A中的滑動變化量Ag^ gl-gli。
在本實施例中，單元46能保證單元34的相對校正速度的調(diào)節(jié)。在 理論上，這個增益為-1。
因而，能從模塊46的輸出端獲得另外的校正信號112,= -l*Agl。
如圖1所示，單元46的輸出端與乘法器69A相連，乘法器69A設(shè) 置在速度調(diào)節(jié)器30A的輸出端。乘法器的輸出端為輥子18的驅(qū)動電機(jī) 提供速度指令值UA。所述乘法器能將指令值U3a和(1+U2a)相乘。因而，
速度指令Uw的百分比增大或減少的量等于在所涉及測量點上的滑動變
化量A"的相反值(opposite)。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)此類裝置能提高軋制裝置輸出端的板條厚度的一致性。實 際上，由單元34提供的附加校正值U2A能在裝置的循環(huán)過程中考慮到滑 動的變化量，通過直接作用于第一支架，該變化量尤其發(fā)生在第一支架。
由單元34實現(xiàn)的附加校正是令人滿意的，因為可以證明在支架上 的滑動變化量等于后面支架上厚度的相對變化量，也就是A￡，
IT =Ag'
其中
AE2為支架16B輸出端的厚度變化量； E2為支架16B輸出端的參考厚度； A g,為支架輸出端的滑動變化量。
圖3闡明軋制裝置的另一個實施例。其包括與圖1中相同或相應(yīng)的 元件。這些用相同的附圖標(biāo)記表示。
所述裝置另外包括用來測量支架16B的驅(qū)動電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度L的 傳感器138，因此能夠測量第二支架16B的工作輥子的瞬時圓周速度。 這個傳感器與附加的補償單元34相連接。
在這個實施例中，單元34包括兩個輸出端， 一個與乘法器69A相 連接，第二個與第二乘法器69B相連接，第二乘法器69B集成入速度調(diào) 節(jié)器30B。
所述附加補償單元34的第二輸出端能夠給乘法器69B提供附加校 正值u2B，目的是在其輸出端提供施加到第二支架16B的電機(jī)上的速度 指令值uB。
根據(jù)比率U「UtB(1 +u2B)，所述指令UB等于通過附加校正值U2B校正 后的近似的指令UtB。
另外，所述附加補償單元34包括輸出U2c:，用來控制第三支架16C
的輥子的夾持位置。
圖4闡明了所述附加校正單元34的示意圖。本示意圖再一次包含 第一實施例中的模塊42和44。
另外，所述單元34包括模塊70，用來估計產(chǎn)品在第二和第三支架 16B、 16C之間傳輸?shù)臅r間。此模塊包括存儲器72，用來存儲第二和第 三支架16B、 16C的分離距離d23，也包括估計器74，用來估計板條在第 二和第三支架16B、 16C之間的線速度VS2。估計器74通過計算能夠確 定第二支架16B輸出端板條的速度，特別地根據(jù)以下比率
其中-
、2為第二和第三支架間板條的線速度；和V"為從傳感器138獲得的第二支架的工作輥子的圓周速度； gsm為在第二支架輸出端的理論滑動量。
所述模塊70包括除法器76,其能夠根據(jù)第二和第三支架的分離距 離d23和板條循環(huán)的速度VS2，計算板條B的一點在這些支架間傳輸?shù)臅r 間t23。
在除法器76的輸出端設(shè)置有與存儲器80相連接的加法器78，用來 存儲與滑動濾波器58的傳播時間相對應(yīng)的延時常量t 。
所述模塊70的輸出端與集成到校正模塊46中的延遲線82相連接。 延遲線的輸入端接收從乘法器68的輸出端所獲得的信號-Ag,。
所述延遲線82能夠確保對支架16A和16B施加的附加校正信號U2A、 U2B延遲由模塊70所產(chǎn)生的時間。
將延遲線82的輸出施加到兩個乘法器69A、 69B,以便每一個速度 指令uA、 uB被相對校正為等于下述量的百分比值
其中
t為測量瞬時值；
t23為在支架16A和16B之間的傳輸時間；和
t為滑動濾波器58的傳播時間。
模塊47的作用是通過根據(jù)速度校正值U2B來計算對支架16C的校正 夾持U2c，以保證保持支架16B和16C之間的牽引力。實際上， 一方面 速度校正值U2B和另一方面在支架16C輸入端由滑動變化量Ag,產(chǎn)生的 厚度變化量導(dǎo)致這些牽引力的變化量。模塊82的輸出被模塊90過濾， 以便相對支架16C的夾持，保證支架16B的電機(jī)的動力學(xué)適應(yīng)。模塊 91將增益U加到模塊90的輸出信號上，以保證支架16C的夾持U2c的 位置變化量正好充分地補償由U2B產(chǎn)生的牽引力變化量。
模塊91的增益由下述比率給出
其中，
11_1為相對于支架輸入端厚度的變化量的支架16C的作用力變化
C&為支架16C的變形；
^為支架16C輸入端的厚度。
在圖3和圖4所闡述的實例中，為了考慮第一支架輸出端的滑動變 化量Ag,，第一和第二支架的輥子具有校正后的旋轉(zhuǎn)速度，以便在板條 進(jìn)入第三支架16C的過程中，在第二支架輸出端所產(chǎn)生的厚度變化量相 對于理論上最佳的厚度被補償。
更通常地，根據(jù)本發(fā)明的方法能夠延伸到多于兩個的連續(xù)支架，除 了最后一個支架，所有支架或僅僅部分支架的輥子速度，能通過同樣的 相對值來校正，同時考慮在第二支架和最終校正的支架之間產(chǎn)品的傳輸 時間，以便最終校正的支架確保對由第一支架輸出端的滑動變化量所產(chǎn) 生的厚度變化量的補償。
有利地，如圖1和圖3所示，如已知的，慣性補償單元32另外接 收調(diào)節(jié)器30A的速度校正仏A和通過考慮校正單元34來獲得的附加速度 校正u2A,以便在支架16A輸入端傳輸?shù)淖兓磕軌蛲ㄟ^保持滾軋機(jī)輸 入端牽引力的系統(tǒng)被補償，并且不破壞支架16A輸入端的牽引力。
在所闡述的實施例中，單元30A、 30B和34是分離的。然而，作為 變形，這些單元由單臺計算機(jī)機(jī)來進(jìn)行功能上的操作。
在前述的實施例中，從第一支架開始進(jìn)行支架速度的校正。然而， 在雙重方式下，這些支架的速度校正可以從最終的支架開始。例如，對 于有五個支架的滾軋機(jī)
僅僅等于+ ^ " + & + k - ^的校正相對速度被應(yīng)用于最后的支架
16E;或
等于+々7 p + & + & - ^的校正相對速度被應(yīng)用于最后兩個支架16D和 16E;或
等于+々^ + ^、的校正相對速度被應(yīng)用于最后三個支架16C、 16D、 16E。
在之前的公式中，使用了下述符號1:23為支架16B和16C之間的傳輸時間； tw為支架16C和16D之間的傳輸時間； t,s為支架16D和16E之間的傳輸時間； t為滑動濾波器58的傳播時間。 在實施例中，慣性補償被用于巻繞裝置中。
權(quán)利要求
1. 一種控制金屬板條(B)的冷軋的方法，包括使板條在冷的狀況下連續(xù)進(jìn)入至少兩個連續(xù)的支架(16A，16B，16C，16D，16E)，每一個支架包括至少兩個從動輥子(18)，板條(B)在從動輥子之間循環(huán)并被壓縮，其特征在于，所述方法包括估計支架(16A)輸出端的滑動變化量(Δg1)；和根據(jù)所估計的滑動變化量(Δg1)，校正至少一個支架(16A；16A，16B)的輥子(18)的旋轉(zhuǎn)速度(uA；uA，uB)。
2. —種控制冷軋金屬板條(B)厚度的方法，包括使板條在冷的狀況 下連續(xù)進(jìn)入至少兩個連續(xù)的支架(16A， 16B， 16C, 16D， 16E)，每一個支 架包括至少兩個從動輥子(18)，板條在從動輥子之間循環(huán)并被壓縮，其 特征在于，所述方法包括估計支架(16A)輸出端的滑動變化量(Ag》；和根據(jù)所估計的滑動變化量(A gl)，校正至少一個支架(16A; 16A, 16B) 的輥子(18)的旋轉(zhuǎn)速度(ua; uA. uB)0
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，估計滑動變化 量包括測量支架輸出端的板條線速度(VS1)的步驟，估計支架(16A)中輥 子的圓周速度(Vu)的步驟，和根據(jù)支架(16A)輸出端的板條線速度(VS1) 和支架(16A)中輥子的圓周速度(VJ來計算板條滑動量(gl)的步驟。
4. 根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，考慮板 條循環(huán)的方向，估計第一支架(16A)的滑動變化量。
5. 根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，考慮板 條循環(huán)的方向，在一組至少兩個連續(xù)的支架(16A， 16B)中施加速度(uA， uB)的校正。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，施加到連續(xù)的支架中的速度(Ua, Ub)校正是相同的。
7. 根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，速度(uA) 校正包括當(dāng)估計滑動變化量時被充分校正的支架的速度變化量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1到6中任意一個所述的方法，其特征在于，速度校正包括，考慮板條循環(huán)的方向，改變用時間偏移量(t23)來校正的第一支架的速度，時間偏移量等于板條在最終被校正的支架(16B)和后面 的支架(16C)之間移動的時間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，時間偏移量包括由 濾波引起的延時(T)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1到6中任意一個所述的方法，其特征在于，速度校正包括，考慮板條循環(huán)的方向，改變用時間偏移量(t23 + t24)來校正的第一支架的速度，時間偏移量等于板條在估計滑動變化量的支架后面 的支架和第一個被校正的支架之間移動的時間。
11. 根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的方法，在靠近已校正支架的 至少一個支架上施加夾持校正以保持牽引力。
12. 根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，其包括 控制位于第一支架上游的牽引力保持裝置(12)，并且所述控制考慮已估計的滑動變化量。
13. —種用來控制金屬板條(B)冷軋的裝置，包括至少兩個連續(xù)的 支架(16A， 16B， 16C， 16D， 16E)，每一個支架包括至少兩個從動輥子 (18)，板條(B)在冷的狀況下在從動輥子之間循環(huán)并被壓縮，其特征在 于，所述裝置包括估計支架(16A)輸出端的滑動變化量(A gl)的裝置(34); 根據(jù)所估計的滑動變化量(△ gJ ，校正至少一個支架(16A; 16A， 16B)的輥子(18)的旋轉(zhuǎn)速度(UA; Ua, Ub)的裝置(30A， 34);和用來實施前述任意一個權(quán)利要求所述的方法的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及控制金屬板條(B)的冷軋的方法，包括在至少兩個連續(xù)的滾軋支架(16A，16B，16C，16D，16E)中連續(xù)通過板條，每一個支架包括至少兩個從動輥子(18)，板條在從動輥子之間移動并被形成板。它包括估計一個滾軋支架(16A)輸出端的滑動變化量(Δg₁)；和根據(jù)已估計的滑動變化量來校正至少一個已校正的滾軋支架的棍子(18)的旋轉(zhuǎn)速度(u_A，u_B)。
文檔編號B21B37/52GK101454091SQ200780013344
公開日2009年6月10日 申請日期2007年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月14日
發(fā)明者L·布魯薩爾 申請人:康沃爾蒂姆股份公司