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 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，該方法能夠進一步減小 來自滾軋機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中的開巻機12,或在連續(xù)滾軋機中的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 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機來進行功能上的操作。
在前述的實施例中，從第一支架開始進行支架速度的校正。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
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