CN104837574B - 对带状轧件的宽度影响 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于尤其在轧件于热轧机中进行热轧之前、热轧期间或者热轧之后影响该带状轧件（5）的宽度的方法。本发明的任务在于，提供一种用于影响宽度的方法，利用该方法能够减少轧制出的过渡件的在宽度公差之外的长度。由此会降低产量损失。该任务通过以下方式得到解决，即根据轧件（5）的额定宽度BSoll和宽度B之间的宽度误差e=BSoll‑B来调整轧机机架（7）的至少一个工作辊和/或至少一个支撑辊的凸度，其中在e＞0时增大凸度并且在e＜0时减小凸度。

Description

对带状轧件的宽度影响
技术领域
本发明涉及一种用于尤其在轧件于热轧机中进行热轧之前、热轧期间或者热轧之后影响带状轧件的宽度的方法。
在热轧时，金属轧件、例如由钢或铝制成的带状轧件在轧机机架的轧制缝隙中热塑性成形。
具体地，本发明涉及一种用于影响带状轧件的宽度的方法，其中该轧件未经剪切地穿过第一机组和第二机组，该方法具有以下方法步骤：
-生产具有第一宽度B1的轧件，其中该轧件以宽度B=B1从第一机组中输出并且所输出的轧件在维持拉力σ=σNormal的情况下沿着运送方向被运送到第二机组；
-生产轧件的过渡件，其中该轧件从第一机组中以B1≤B≤B2的宽度B输出；
-生产具有第二宽度B2的轧件，其中该轧件以宽度B=B2从第一机组输出。
此外，本发明涉及一种用于影响带状轧件的宽度的方法，其中该轧件未经剪切地穿过第一机组和第二机组，并且所述轧件在第一机组和/或第二机组中的轧机机架中进行轧制，所述方法具有以下方法步骤：
-生产具有第一宽度B1的轧件，其中该轧件以宽度B=B1从第一机组输出，并且所输出的轧件被运送到第二机组；
-生产轧件的过渡件，其中该轧件以B1≤B≤B2的宽度B从第一机组中输出；
-生产具有第二宽度B2的轧件，其中该轧件以宽度B=B2从第一机组输出。
背景技术
由现有技术公开了，在连铸机中连续生产的连铸板坯的宽度通过移动结晶器中至少一个窄侧壁得到改变。此外公开了，连铸机在线与热轧机耦合，使得热轧机能够对在连铸机中形成的未经剪切的或者经剪切的连铸板坯直接进行热轧。连铸机与热轧机的这种耦合称作铸造-轧制-复合设备（在英语中也称作Thin Slab Casting and Rolling Plant，简称TSCR，薄板坯连铸连轧）；所述铸造-轧制-复合设备的未经剪切的直接耦合的运行方式称作无头连续运行（英语：endless operation）。用于能够良好地无头连续运行的铸造-轧制-复合设备的例子是Arvedi ESP（Endless Strip Production，无头带钢生产线）设备。
此外公开了用铸造-轧制-复合设备制造具有不同宽度的轧件。在此，典型地改变结晶器中连铸板坯的宽度，由此生产具有特定长度（根据铸造速度以及窄侧壁的移动速度）的逐渐变细或者越来越宽的板坯件（也称作过渡件或者说楔形的过渡件）。具有过渡件的连铸板坯随后在复合设备的轧制机构中轧出，由此无论如何会产生缓慢地逐渐变细或者缓慢地越来越宽的轧制带。
因为缓慢地在宽度方面变化的带材通常不会遵循宽度公差，其不利的是，具有轧出的过渡件的带材不能直接售卖。由此希望过渡件的长度保持得尽可能短。这能够通过要么从板坯中要么从轧制带纵切掉过渡件实现，由此无论如何会产生相当多的产量损失。还能够对过渡件进行修边或者说修剪，由此能够略微降低产量损失。同样切除了结晶器中窄侧壁的非常快速的移动段，因为在此会简单地在连铸板坯的较薄的条壳中形成缺口。
从现有技术中没有获知如何能够进一步减少产量损失以及将运行安全性保持在较高水平上。
发明内容
本发明的任务是克服现有技术的缺点并且给出一种用于影响带状轧件的宽度的方法，用该方法能够减少所轧制出的过渡件的处于宽度公差以外的长度。由此会降低产量损失。
该任务通过用于影响带状轧件的宽度的方法得到解决，其中该轧件未经剪切地穿过第一机组和第二机组，该方法具有以下方法步骤：
-生产具有第一宽度B1的轧件，其中该轧件以宽度B=B1从第一机组中输出并且所输出的轧件在维持拉力σ=σNormal的情况下沿着运送方向被运送到第二机组；
-生产轧件的过渡件，其中该轧件从第一机组中以B1≤B≤B2的宽度B输出；
-生产具有第二宽度B2的轧件，其中该轧件以宽度B=B2从第一机组输出；
通过以下方法实现解决方案，即作用到第一机组和第二机组之间的轧件上的拉力σ根据轧件的额定宽度BSoll和宽度B之间的宽度误差e=BSoll-B进行调整，其中拉力σ在e＜0的情况下增加到σ＞σNormal。
按本发明求得轧件的额定宽度BSoll和宽度B之间的宽度误差e并且根据宽度误差e调整作用到第一和第二机组之间的轧件上的拉力σ。在此，拉力σ在宽度误差e为负值时增加到σ＞σNormal，由此降低了轧件在从第二机组中输出时的宽度。该原理基于以下认识，即在轧制带材时通常不仅给出了长度增量（所谓的变长），而且也给出了宽度增量（所谓的变宽）。然而如果在拉力之下形成带材，那么宽度增量很小或者说甚至是负值。在此要注意的是，所提到的原理绝不局限于轧制机构上，更确切地说而是能够应用到任意直接耦合的机组上。重要的仅仅是，能够调整作用到两个机组之间的轧件上的拉力。
例如能够通过增加第二机组的驱动力矩来实现拉力σ的增加（其中第二机组沿运送方向跟随在第一机组后面）。作为替代方案或者说补充方案，能够降低第一机组的驱动力矩。这例如能够通过轧机机架中的或者在成对的主动辊子（Treibrolle）中的驱动马达实现。
为了增加轧件的宽度有利的是，在宽度误差e为正值时将拉力σ降低到σ＜σNormal。在此能够-绝对考虑-假定拉力σ甚至为负值，也就是说沿着运送方向的法向应力是压应力。
拉力σ的降低例如能够通过降低第二机组的驱动力矩实现。作为替代方案或者说补充方案，能够提高第一机组的驱动力矩。这例如能够通过轧机机架中的或者在成对的主动辊子中的驱动马达实现。由此，在按本发明的方法中能够至少部分地、优选完全地补偿正的宽度误差。此外要注意的是，带材的宽度虽然也能够通过两个轧机机架之间的活套形成器（英语：looper）的应用受到影响，然而对于正的宽度误差来说由***决定地将其排除。
第一和第二机组例如能够是铸造机和预轧机、预轧机和终轧机、或者普遍地也是两个主动辊子之间的区域，然而其中，为了能够将拉力施加在所述主动辊子之间的带材上，至少应该能够独立地调整主动辊子的驱动力矩。当然，这两个机组同样能够是一个或者相同的轧机的两个相互跟随的轧机机架。
根据宽度误差e对拉力σ的调整要么能够受控制要么能够受调节，也就是说，在考虑轧件的所测量的宽度BIst的情况下在从第二机组中输出时或者输出之后实现。在受调节的调整方面有利的是，轧件或者说轧制产品在轧制轧件之后的实际宽度要考虑其它影响（例如热轧带的温度）。
特别有利的是，在考虑轧件的数学上的收缩模型的情况下实现对拉力σ（也有负号并且由此也可能是压力）的调整。该模型有利地考虑了取决于变形程度曲线、变形速度曲线以及温度曲线和当前组织状态的变形强度、取决于当前轧件状态的蠕变特性、轧件的化学成分、轧件的温度以及必要时轧件的取决于温度的弹性模块。
特别有意义的是，所述第一或第二机组是轧机机架并且轧件在轧机机架中进行轧制。在此，能够简单地通过提高的或者说降低的轧制力矩来调整作用到轧件上的拉力，而为此不需要额外的仪器方面的费用。
按本发明的任务同样通过用于影响带状轧件宽度的方法得到解决，其中该轧件未经剪切地穿过第一机组和第二机组并且轧件在第一机组和/或第二机组中的轧机机架中进行轧制，所述方法具有以下方法步骤：
-生产具有第一宽度B1的轧件，其中该轧件以宽度B=B1从第一机组中输出并且所输出的轧件被运送到第二机组；
-生产轧件的过渡件，其中轧件以B1≤B≤B2的宽度B从第一机组中输出；
-生产具有第二宽度B2的轧件，其中该轧件以宽度B=B2从第一机组输出；
通过以下方法实现该解决方案，即根据轧件的额定宽度BSoll和宽度B之间的宽度误差e=BSoll-B调整轧机机架的至少一个工作辊和/或至少一个支撑辊的凸度，其中在e＞0时增加该凸度并且在e＜0时降低该凸度。
在作为第一和/或第二机组的轧机机架中，作为对轧件拉力的影响的补充或替代，能够根据宽度误差e调整轧机机架的工作辊或支撑辊的凸度，其中在e＞0时增加轧辊的凸度并且在e＜0时降低轧辊的凸度。凸度在此应该理解为中心的凸度（英语central crown），其中在增大凸度时降低了轧件在中央区域中的厚度，从而增加了轧件在轧制时的宽度。在另一方面，在宽度误差e为负值时降低中央的凸度，从而降低了在轧制时的宽度。轧辊的凸度的调整例如能够通过轧辊弯曲执行器或者也通过轧辊的热影响（例如根据区域进行冷却）实现。如果在热影响中希望提高凸度，那么轧辊的边缘区域比中央区域更强烈地增加冷却。由此，轧辊的中央区域比边缘区域更强烈地膨胀，由此增加了凸度。在另一方面，当轧辊的中央区域比边缘区域更强烈地增加冷却时，降低了所述凸度。
为了调整用于影响宽度的凸度不强烈地改变轧件的几何形状，有利的是，两个机组具有轧机机架并且主要在第一机组中实现轧辊的凸度的变化。由此实现了所轧制的产品在第二机组中轧制之后具有所希望的几何形状。
也能够要么控制要么调整地实现根据宽度误差e调整凸度，也就是在考虑轧件的所测量的宽度BIst的情况下例如在从第二机组中输出时或者随后在额外的位置中实现。
尤其在调整凸度时非常有利的是，考虑轧件从第一机组或者说从用于获取实际宽度BIst的测量设备到轧机机架的运送时间。由此及时地补偿在第二机组的轧机机架中过渡件的宽度。然而，对运送时间的考虑也能够用在调整用于影响宽度的拉力中。
因为通常只能售卖具有特定宽度的带材，所以有利的是，额定宽度BSoll是从B1到B2或者从B2到B1的阶跃函数H（t）。作为替代方案，该额定宽度BSoll也能够是从B1到B2或者从B2到B1的斜坡函数R（t）。当然也能够是其它函数。
通常有利的是，所述第一机组是铸造机的结晶器，例如弧形连铸机或者双辊铸造机，或者是轧机机架、例如预轧机的轧机机架。
尤其在热轧机中进行热轧时有利的是，轧件从第一机组在辊道上输向第二机组。然而本发明绝不局限于此，而是例如也为两个机组之间自由下垂的滑行起作用。
附图说明
本发明的其它优点以及特征从下面对非限制性的实施例的描述中获得，其中参照以下附图，附图示出：
图1和图8：分别是铸造-轧制-复合设备的用于在连铸机和预轧机构之间影响带状轧件的宽度的部件的示意图，
图2和图5：分别是相对于按图1的实施方式的所述轧件在结晶器中的宽度BKokille、在主动辊子中的宽度BTreibrolle以及在主动辊子的位置上的额定宽度BSoll关于时间的曲线，
图3和图6：分别是相对于按图1的实施方式在主动辊子的位置上宽度误差e关于时间的曲线，
图4a：用于实施按本发明的方法的控制示图，
图4b、图7以及图10：分别是用于实施按本发明的方法的调节示图，
图9：相对于按图8的实施方式不同的宽度关于时间的曲线。
具体实施方式
图1示出了带有用于将钢熔液连续地铸造成薄板坯的弧形连铸机1以及后面跟随的在线布置的轧钢机的铸造-轧制-复合设备的部件。在轧钢机中仅仅示出了预轧机的轧机机架7；放弃示出其它设备部件。在结晶器8中将液态的钢连续地铸造成连铸坯，其中开始时连铸坯的宽度B=B1=1800mm并且其厚度为90mm。铸造速度11为5m/min；连铸机1的从结晶器8到两个主动辊子10的冶金长度为15m。在结晶器8后面，所述连铸坯在连铸坯导辊9中得到支撑、引导以及进一步冷却，其中连铸坯在弧形的连铸坯导辊9的最后三分之一中彻底凝固。该连铸坯导辊9通过两个连铸坯引导辊子表明。彻底凝固的连铸坯通过主动辊子10从连铸机1中输出并且示出了轧件5。这对主动辊子10形成了第一机组2。轧件5沿着运送方向6从第一机组2未剪断地通过辊道3通向第二机组4，其中该第二机组4由预轧机的轧机机架7形成。在轧机机架中轧制的轧件5也称作轧制产品12。
如果现在希望其它宽度的轧制产品12，那么将结晶器8的两个窄侧板横向于铸造方向移动。例如在铸造-轧制-复合设备的不中断的运行中以50mm/min的移动速度将两个窄侧板从B1=1800mm移动到B2=1850mm。通过这种移动，在结晶器8后面在连铸坯导辊9中构造宽度变化的楔形的连铸坯（也称作过渡件）。在图2中用实线示出了从结晶器8中输出时连铸坯的宽度BKokille，并且在图2中用虚线示出了在轧件5从第一机组2中输出时的宽度BTreibrolle。通过连铸机的长度使得过渡件的头部相对于结晶器8以3min的延迟从第一机组2中输出。
为了在结晶器中调整宽度，要注意的是，在生产薄板坯时结晶器的窄侧在过渡件的开始处缓慢地倾斜，随后移动倾斜的板，并且最后将倾斜的板再返回到其原始的斜度中。这具有以下优点，即更好地通过铸型壁支撑所述连铸坯。在图2中用点划线示出了在这种移动方式中的宽度BKokille和BTreibrolle。
此外，在图2中示出了轧件5的额定宽度BSoll，其中该额定宽度在数学方面能够写成BSoll=1800+50·H（240），其中海维塞德阶跃函数H（t）在240s时从零跳跃到一。阶跃函数例如从以下网站公开http://mathworld.wolfram.com/HeavisideStepFunction.html。
本发明的原理现在基于，根据宽度误差e用e=BSoll-B改变在第一机组2（具体是对主动辊子10）和第二机组4（预轧机的轧机机架7）之间作用到轧件5上的拉力，其中在e为负数时增加沿着运送方向6作用到轧件5上的拉力σ。由此通过拉力使轧件5收缩，由此降低了轧件5或者说轧制产品12的宽度。
在图3中示出了宽度误差e。放弃了为图2中点划线表示的宽度示出宽度误差e。
在图4a中示出了用于实现按本发明的方法的控制示图。具体地通过额定宽度BSoll与宽度B之间的差确定宽度误差e，其中B在考虑通过延迟环节13的3min的延迟时间的情况下通过连铸坯在结晶器8出口处的宽度确定B。随后通过放大环节14增大宽度误差并且通过限止环节15保持在允许的最小和最大极限值内。将结果σSoll输入用于轧机机架7的拉力调节器中Rσ，该拉力调节器相应地调整作用到轧件5上的拉力σ。将调整参量u接入到调节段G上，其中调节段G作为输出值提供了轧制产品12在从第二机组4中输出时的实际宽度BIst。
图4a中的控制线路与图4b中的调整线路之间的重要区别在于，轧制产品12的实际宽度BIst就在从第二机组4中输出之后通过宽度测量设备16进行测量（参见图1）并且送回到调节回路中，从而能够显著提高宽度影响（Breitenbeeinflussung）的精度。
当然同样能够选择其它函数用于额定宽度BSoll，例如在图5中所示。然而这种选择在宽度值B相同时引起了宽度误差e的正值和负值，使得按图4a的控制或者按图4b的调节在e为正值时镦锻轧件5。通过这种镦锻增加了轧件5的宽度。
无论如何，通过按本发明的方法将轧制产品12的实际宽度BIst保持在额定宽度BSoll附近，从而能够更好地满足宽度公差。
除了影响用于影响轧件5的宽度的拉力σ之外，同样能够根据宽度误差e调整轧机机架7的工作辊和/或支撑辊的凸度。为此例如使用按图7的调节示图。与按图4b的示图的区别在于，所述宽度误差e额外地输入用于影响轧机机架7的工作轧辊和/或支撑轧辊的凸度的调节器RBalligk中，该调节器通过调整参量u2影响轧辊的凸度。由此，通过两个调整参量u1、u2影响调节段G，其中所调整的参数是轧件5在第二机组4（具体是轧机机架7）后面的宽度BIst。所述调整参量u1相应于图4b中的调整参量u。如在图1中能够看到，实际宽度BIst能够通过第二设备4出口处的宽度测量设备16进行测量并且输入调节回路。
图8像图1一样示出了具有连铸机1、形式为成对主动辊子10的第一机组2的铸造-轧制-复合设备的一部分、形式为轧机机架7的第二机组4以及额外的形式为另一轧机机架7的第三机组17。为了实现增大的拉出力或者说保持力，第一机组2当然也能够包括多个主动辊子10。第二机组4连同第三机组17构成了铸造-轧制-复合设备的预轧机。在图8中，轧件5从连铸机1中的主动辊子10中以90mm的厚度输出，随后在第二机组4中轧制成50mm的厚度，并且最后在第三机组17中降低到30mm的厚度。一方面没有BAggregat2并且一方面在使用按本发明的BIst方法的情况下，在图9中示出了连铸坯在结晶器8之后的宽度BKokille、连铸坯在主动辊子10中的宽度BTreibrolle、额定宽度BSoll以及连铸坯在从第二机组4中输出之后的宽度。所述轧件5或者说轧制产品12的实际宽度再次就在第二机组4后面通过宽度测量设备16进行测量。从图9中能够获知，所述轧制产品12的实际宽度BIst通过应用方案在宽度公差中保持的时间显著更长，从而减少了产量损失。
在图10中示出了相对于图8和9的调节示图。与按图4b的调节示图不同，宽度误差e=BSoll-BIst用于调整第一机组2和第二机组4之间的第一拉力σ1并且用于调整第二机组4和第三机组17之间的第二拉力σ2，其中所产生的调整参量u1、u2相互作用到调节段G上。必要时不仅能够不同地选择放大环节14的放大系数K1和K2、限止环节15的限止程度，而且也能够不同地选择用于影响第一拉力σ1的第一分支以及影响第二拉力σ2的第二分支的调节器Rσ。
虽然通过优选实施例详细地说明并且描述本发明，但是本发明没有通过公开的例子受到限制并且本领域技术人员能够从中推导出其它变型方案，而不离开本发明的保护范围。
附图标记列表：
1 连铸机
2 第一机组
3 辊道
4 第二机组
5 轧件
6 运送方向
7 轧机机架
8 结晶器
9 连铸坯导辊
10 主动辊子
11 铸造速度
12 轧制产品
13 延迟环节
14 放大环节
15 限止环节
16 宽度测量设备
17 第三机组
B 宽度
BIst 实际宽度
BSoll 额定宽度
BKokille 从结晶器中输出时连铸坯的宽度
BTreibrolle 从第一机组中输出时轧件的宽度
BAggregat2 机组
B1 第一宽度
B2 第二宽度
e 宽度误差
G 调节段
R 调节器
Rσ 拉力调节器
σ 拉力
t 时间
u、u1、u2 调整参量。

Claims (15)

1.用于影响带状轧件（5）的宽度的方法，其中，所述轧件（5）未经剪切地穿过第一机组（2）和第二机组（4），并且所述轧件（5）在所述第一机组（2）和/或所述第二机组（4）中的轧机机架（7）中被轧制，所述方法具有以下方法步骤：
-生产具有第一宽度B1的轧件（5），其中，所述轧件（5）以宽度B=B1从所述第一机组（2）中输出，并且所输出的轧件（5）被运送到所述第二机组（4）；
-生产所述轧件（5）的过渡件，其中，所述轧件（5）以B1≤B≤B2的宽度B从所述第一机组（2）中输出；
-生产具有第二宽度B2的轧件（5），其中，所述轧件（5）以宽度B=B2从所述第一机组（2）中输出；
其特征在于，根据所述轧件（5）的额定宽度BSoll和宽度B之间的宽度误差e=BSoll-B来调整所述轧机机架（7）的至少一个工作辊和/或至少一个支撑辊的凸度，其中，在e＞0时增大凸度并且在e＜0时减小凸度。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述宽度误差e受控制地实现对所述凸度的调整。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述宽度误差e受调节地实现对所述凸度的调整，其中，所述宽度B是所述轧件（5）在从所述第二机组（4）中输出时或者之后所测量的宽度BIst。
4.按照权利要求1到3之一所述的方法，其特征在于，对凸度的调整考虑了将所述轧件从所述第一机组（2）运送到所述轧机机架（7）的运送时间。
5.按照权利要求1到3之一所述的方法，其特征在于，所述额定宽度BSoll要么是从B1到B2或者从B2到B1的阶跃函数H（t），要么是从B1到B2或者从B2到B1的斜坡函数R（t）。
6.按照权利要求1到3之一所述的方法，其特征在于，所述第一机组（2）是铸造机的结晶器。
7.按照权利要求1到3之一所述的方法，其特征在于，所述第一机组（2）是轧机机架（7）。
8.按照权利要求1到3之一所述的方法，其特征在于，所述轧件（5）在辊道（3）上从所述第一机组（2）被运送到所述第二机组（4）。
9.按照权利要求1所述的方法，其中，从所述第一机组（2）中输出的轧件（5）在维持拉力σ=σNormal的情况下沿着运送方向（6）被运送到第二机组（4），其特征在于，根据宽度误差e=BSoll-B调整所述第一机组（2）和所述第二机组（4）之间的轧件（5）上的拉力σ，其中所述拉力σ在e＜0时被提高到σ＞σNormal, 其中，σNormal是轧件（5）上的沿着运送方向（6）的正常拉力。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，所述拉力σ在e＞0时被降低到σ＜σNormal。
11.按照权利要求9到10之一所述的方法，其特征在于，根据所述宽度误差e受控制地实现对拉力σ的调整。
12.按照权利要求9到10之一所述的方法，其特征在于，根据所述宽度误差e受调节地实现对拉力σ的调整，其中所述宽度B是轧件（5）在从所述第二机组（4）中输出时所测量的宽度BIst。
13.按照权利要求9到10之一所述的方法，其特征在于，所述对拉力σ的调整在考虑所述轧件在拉力σ下的数学上的收缩模型的情况下实现。
14.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，所述铸造机是弧形连铸机（1）或者双辊铸造机。
15.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，所述轧机机架（7）是预轧机的轧机机架（7）。
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