CN108351206B

CN108351206B - 用于测量金属产品的平整度的方法及相关装置

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Publication number: CN108351206B
Application number: CN201680065722.2A
Authority: CN
Inventors: D.特里尔; B.鲍拜; F.图彻特
Original assignee: Primetals Technologies France SAS
Current assignee: Clem AG
Priority date: 2015-11-10
Filing date: 2016-11-07
Publication date: 2021-03-12
Anticipated expiration: 2036-11-07
Also published as: CN108351206A; MX2018005724A; EP3374735B1; WO2017080955A1; RU2018116712A3; RU2717741C2; RU2018116712A; EP3374735A1; EP3168570A1; JP2018533483A; US20180318895A1; US11235365B2; AU2016353955B2; AU2016353955A1; JP6668473B2

Abstract

本发明描述了用于测量金属产品平整度的方法及相关装置。因此提出一种测量金属产品（1）的平整度的方法，该金属产品是在产品的偏转器类型的平整度测量组件（2）上在牵引作用下行进的带材类型（D），其理想地包括至少测量辊（RM），该测量辊（RM）引起产品在行进方向上偏转，平整度测量通过测量在产品的偏转区域（5）上的纵向张力进行，该产品具有至少塑性或弹塑性的变形特性，其特征在于，平整度测量包括以下步骤：借助于测量辊获得第一纵向张力测量值（T1），根据测量辊上的产品在偏转区域中的塑性或弹塑性变形条件确定在带材厚度上的应力模型，根据所确定的应力模型实施对产品的纵向变形校正因子（Z1）的计算，根据纵向变形校正因子（Z1）计算在至少一个评估点（M1，M2）处的第一纵向张力测量值（T1）的校正值（T1'，T2'），通过考虑校正值，计算在所述评估点（M1，M2）中的至少一个处的平整度测量修正值（PC）。

Description

用于测量金属产品的平整度的方法及相关装置

技术领域

本发明涉及分别根据权利要求1和权利要求7的前序部分所述的用于测量金属产品的平整度（planéité）的方法以及相关装置。

背景技术

多年以来，用于测量金属产品的平整度的方法和装置在现有技术中是已知的。

特别地，申请人已经开发了一种用于测量金属产品的平整度的方法和装置，该金属产品是在牵引作用下行进的带材类型，该金属产品在使所述产品偏转的偏转器类型的平整度测量组件上，该平整度测量组件理想地包括至少一个测量辊（例如，已知商标名为Planicim®的辊），该测量辊引起产品在行进方向上偏转，平整度测量通过测量在所述产品的偏转区域（5）上的纵向张力来进行。Planicim®辊或所有其它类型的平整度的测量辊测量拉力在牵引作用下的带材宽度中的分布，并将此测量结果直接转换为平整度偏差值（以称为“UI”的单位进行评估），该值相当于这样的概念：在没有与平整度相关的拉力的情况下，带材的纵向纤维的长度变化。这种类型的平整度测量对于其变形特性具有弹性性质的产品（例如冷轧制或冷压平的金属带材）而言完美地运行。然而，例如对于热轧制或热压平的产品而言，由于产品具有至少塑性或弹塑性性质的变形特性，事实证明带材在辊上的变形效应导致复杂的应力剖面，该应力剖面导致对所述带材的平整度的实际测量偏差。文献EP 1199543 B1通过引用文献EP-A-0858845来解决这个问题，文献EP-A-0858845提出将测量辊放置在处于牵引作用下的带材的热轧制线上。然而，即使在有色金属（例如铝）的情况下，热带材处于高温下并且在测量中导致干扰，因而应该对这些干扰进行补偿。例如，可以在各种温度下执行辊的校准，以根据带材的温度对测量进行必要的校正，但是这种校准不容易执行。为了避免这种校准，文献EP 1199543 B1提供了使所述测量辊冷却的解决方案。虽然这种有利的解决方案有助于改进辊的本征测量，但事实仍然是，它不能有效地改进与在牵引作用下的带材的塑性或弹塑性特性有关的测量误差，该带材在经过测量辊的角扇区上时发生变形。

发明内容

本发明的目的在于提出一种更准确地测量金属产品的平整度的方法，该金属产品是在牵引作用下行进的带材类型，其在使所述产品偏转的偏转器类型的平整度测量组件上，所述平整度测量组件理想地包括至少一个测量辊，该测量辊引起产品在行进方向上偏转，平整度测量通过在所述产品的偏转区域上测量纵向张力来进行，所述产品具有至少塑性或弹塑性的变形特性。

通过权利要求1的特征提供一种平整度测量方法的形式的解决方案。

因此提出了一种测量金属产品的平整度的方法，该产品是在牵引作用下行进的带材类型，且该产品在使所述产品偏转的偏转器类型的平整度测量组件上，该平整度测量组件理想地包括至少一个测量辊，所述测量辊引起产品在行进方向上偏转，平整度测量通过在所述产品的偏转区域上测量纵向张力来进行，所述产品具有至少塑性或弹塑性的变形特性，其特征在于，平整度测量包括以下步骤：

- 借助于测量辊，获得第一纵向张力测量值，

- 根据测量辊上的产品在偏转区域中的塑性或弹塑性变形的条件，确定在带材厚度上的应力模型，

- 根据所确定的应力模型，实施对产品的纵向变形校正因子的计算，

- 根据纵向变形校正因子，计算在至少一个评估点处的第一纵向张力测量值的校正值，

- 通过考虑校正值，计算在所述评估点中的至少一个处的平整度测量修正值。

而且，通过权利要求7提出用于实施根据本发明的所述方法的平整度测量装置。

该装置用于测量在牵引作用下行进的带材类型的金属产品的平整度，所述产品具有至少塑性或弹塑性的变形特性，所述装置包括使所述产品偏转的偏转器类型的平整度测量组件，该平整度测量组件理想地包括至少一个测量辊，该测量辊引起产品的纵向偏转，其特征在于，所述装置包括平整度测量校正模块，所述产品在其经过至少所述测量辊上时的至少一个平整度测量修正值被传输至该校正模块，通过实施根据本发明的测量方法来获取所述修正值。

所有的从属权利要求也体现了本发明的优点。

附图说明

借助所描述的附图提供根据本发明的实施例和应用：

图1是在带材通过测量辊上时沿着带材厚度的变形曲线（profil），

图2是在弹性类型的带材通过测量辊上时沿着带材厚度的应力曲线，

图3是在塑性或弹塑性类型的带材通过测量辊上时沿着带材厚度的应力曲线，

图4用于实施根据本发明的方法的第一实施例，

图5用于实施根据本发明的方法的第二实施例，

图6用于实施根据本发明的方法的第三实施例。

具体实施方式

图1示出了在带材（1）沿纵向方向（D）通过在测量辊的圆周弧上的一点处沿带材（1）的厚度（ep）的局部变形曲线（D1），该测量辊引起带材在行进方向上偏转。该曲线因此表示变形状态，其中所述变形将是线性的在于，带材的最远离辊的纵向边（brin）比最接近辊的纵向边被更多地拉伸，这些最接近辊的纵向边可能被压缩到一定厚度“dphi”以下。

以图1的方式，图2示出了在弹性类型的带材沿着纵向方向通过在测量辊的圆周弧上的一点处沿带材厚度的局部应力曲线（C2），该测量辊引起带材在行进方向上偏转。因此该曲线表示具有弹性机械特征的材料的应力状态，其中所述应力也是线性的在于，（接近）该辊的带材的纵向边经受与所施加的变形（图1）成比例的拉伸或压缩应力。

类似于图2，图3示出了在带材沿纵向方向通过在测量辊的圆周弧上的一点处沿着带材厚度的局部应力曲线（C3），该测量辊引起带材在行进方向上偏转，其中带材具有塑性或/和弹塑性类型的机械特征的材料。在弹性的中心区间上，应力如图2中一样地是线性类型的。然而，从所施加的一定变形阈值开始，例如由于在厚度范围（plast，塑性）中更多地拉伸一边，塑性类型的带材的变形使得应力变为非线性的。在该特定范围中，测量辊因此不能再简单地通过与由辊所测量的“带材-辊”张力成比例来测量对带材的边的拉伸。因此，一旦该带材至少展现出与受到应力作用的塑性材料相当的变形行为，则平整度测量会失真。

为此，图4示出了如同用于实现根据本发明的方法的第一实施例的装置。

根据用于测量金属产品（1）的平整度的方法，该金属产品是在牵引作用下行进的带材类型（D），且该金属产品在使所述产品偏转的偏转器类型的平整度测量组件（2）上，该平整度测量组件理想地包括至少一个测量辊（RM），该测量辊（RM）引起产品在行进方向上偏转，平整度测量通过测量在所述产品的偏转区域（5）上的纵向张力来进行，所述产品具有至少塑性或弹塑性的变形特性（D1），所述方法的特征在于，平整度测量包括以下步骤：

- 借助于测量辊，获得在称作平整状态的形式中的第一纵向张力测量值（T1），

-根据测量辊上的产品在偏转区域中的塑性或弹塑性变形条件，确定在带材厚度上的应力模型，例如，从图3中的应力曲线（C3）所导出的应力模型，

- 根据所确定的应力模型（C3），实施对产品的纵向变形校正因子（Z1）的计算，

- 根据纵向变形校正因子（Z1），计算在至少一个评估点（M1，M2）处的第一纵向张力测量值（T1）的校正值（T1'，T2'），

- 通过考虑校正值，计算在所述评估点（M1，M2）中的至少一个处的平整度测量修正值（PC）。

此处确保在测量辊（RM）上游的压平或轧制单元（3）或/和测量辊（RM）下游的另外的牵引单元（4）之间对行进带材的牵引。

通过在纵向变形校正因子计算中考虑到应力模型（对于每种材料是已知的），因此可以以非常精确地方式修正在塑性和/或弹塑性条件下由于变形/应力的非线性效应初始发生偏差的纵向张力值。因此，平整度测量修正值（PC）也是非常真实的值，且因此关于带材的平整度状态更为精确。

在实施根据本发明的方法的优选实施例中，还可以将额外的校正因子应用于平整度测量修正值（PC）的计算，这是通过考虑到相对于压平或轧制单元（3）、测量单元（2）和牵引单元（4）的尺寸设置坐标，例如上述的这些单元之间的间距（L1，L2，...）。以这种方式，通过在计算纵向变形校正因子时考虑这些尺寸设置坐标，可以以精确的方式校正上述这些单元之间的变形的中间影响。

有利地，根据本发明的方法提出，借助于校正模块（7）的平整度测量修正值（PC）被传输至产品的平整度控制模块（8）。平整度控制模块（8）控制对压平或轧制单元（3）的平整度执行器的调节，该压平或轧制单元（3）理想地设置在平整度测量组件（2）的上游。以这种方式，即使带材呈现塑性或弹塑性特性，但借助于联接至平整度校正设备的执行器（例如轧制机座）或其它设备（例如刚好位于测量辊的上游的刨机）的所述平整度控制模块，可以在所述压平或轧制设备的输出处，甚至在例如平整度测量组件的上游或下游处，调整对于所期望的实际横向平整度的横向平整度目标曲线。

因此，图4示出了简单的第一实施例，其呈用于测量在牵引作用下行进的带材类型的金属产品（1）的平整度的装置的形式，所述产品具有至少塑性或弹塑性的变形特性，所述装置包括使所述产品偏转的偏转器类型的平整度测量组件（2），该平整度测量组件（2）在此处理想地包括单个测量辊（RM），该测量辊（RM）引起产品的纵向偏转。该装置的特征在于，该装置包括平整度测量校正模块（7），其中所述产品在其经过至少所述测量辊上时的至少一个平整度测量修正值被传输至该校正模块（7），通过实施根据本发明的测量方法来获取所述修正值。

因此，所述方法允许对产品的平整度进行位于测量辊（RM）上游的点处的局部评估（M1），通过至少考虑与测量辊相关的、来自于与第一校正因子（Z1）相关的第一纵向张力测量值（T1）的平整度测量修正值，得以计算所述评估（M1）。

因此，所述方法还允许对产品的平整度进行位于测量辊（RM）下游的点处的局部评估（M2），通过至少考虑与测量辊相关的、来自于与第一校正因子（Z1）相关的第一纵向张力测量值（T1）的平整度测量修正值，得以计算所述评估（M2）。

图5示出了第二实施例，其以根据图4的用于测量在牵引作用下行进的带材类型的金属产品（1）的平整度的装置的形式，所述产品具有至少塑性或弹塑性的变形特性。

与图4中的装置的不同之处在于，使所述产品偏转的双偏转器类型的平整度测量组件（2）还包括位于测量辊的下游或上游的至少第二偏转辊，使得带材在进入和离开组件（2）的位置处具有平行的行进（这里是水平的），该平整度测量组件理想地（至少）包括第一测量辊（2a或2b），该第一测量辊引起产品的纵向偏转。

该装置还包括平整度测量校正模块（7），所述产品在其经过至少测量辊（5a或5b）上时的至少一个平整度测量值修正值被传输至该校正模块（7），通过实施根据前述权利要求中任一项所述的测量方法来获取所述修正值。

对于根据图5的第二平整度测量装置，出现图中的两种情况：

a）第二偏转辊（2a）设置在测量辊（2b）的上游。

所述方法因此允许对产品的平整度的进行位于测量辊（2b）上游的点处的局部评估（M1），其中计算所述评估（M1）考虑到：

- 与测量辊相关的、来自于与第一校正因子（Z1; Zb）相关的第一纵向张力测量值（T1）的平整度测量修正值，

- 以及每个中间平整度修正值（如果存在），其由至少一偏转辊所引起，例如设置在测量辊的上游和局部评估点（M1）的下游的偏转辊（2a），所述偏转辊将至少第二校正因子（Za）应用于第一校正因子（Z1; Zb）。

所述方法还允许对产品的平整度进行位于测量辊（2b）下游的点处的局部评估（M2），其中计算所述评估（M2）考虑到：

b）第二偏转辊（2b）设置在测量辊（2a）的下游。

所述方法因此允许对产品的平整度的进行位于测量辊（2a）上游的点处的局部评估（M1），其中计算所述评估（M1）考虑到：

- 与测量辊相关的、来自于与第一校正因子（Z1; Za）相关的第一纵向张力测量值（T1）的平整度测量修正值，

所述方法还允许对产品的平整度的进行位于测量辊（2a）下游的点处的局部评估（M2），其中计算所述评估（M2）考虑到：

-每个中间平整度修正值（如果存在），其由至少一偏转辊所引起，例如此处设置在测量辊下游和局部评估点（M2）上游的偏转辊（2b），所述偏转辊将至少第二校正因子（Zb）应用于第一校正因子（Z1; Za）。

因此，根据图5的平整度测量装置提出，至少第二偏转辊（2b或2a）设置在测量辊（2a或2b）的上游或下游。

如果至少第二偏转辊设置在测量辊的下游，则如果所述偏转辊设置在产品的平整度评估点（M2）的上游，所述偏转辊引起第二平整度修正值，该第二平整度修正值是待在传输到校正模块（7）的修正值的计算中进行考虑的。

如果至少第二偏转辊设置在测量辊的上游，则如果所述偏转辊设置在产品的平整度评估点（M1）的下游，至少所述偏转辊引起第二平整度修正值，该第二平整度修正值是待在传输到校正模块（7）的修正值的计算中进行考虑的。

图6最后示出了第三实施例，其以根据图4或图5的用于测量在牵引作用下行进的带材类型的金属产品（1）的平整度的装置的形式，所述产品具有至少塑性或弹塑性的变形特性。

与图4和图5中的装置的不同之处在于，使所述产品偏转的三偏转器类型的平整度测量组件（2）在测量辊的上游和下游还包括至少第二和第三偏转辊（2a，2c），使得带材在进入和离开组件（2）时具有平行的（这里水平的）行进，理想地带材所沿着行进的线具有恒定的高度，该测量组件（2）理想地（至少）包括第一测量辊（2b），该第一测量辊（2b）引起产品的纵向偏转。

该装置还包括平整度测量校正模块（7），所述产品在其经过（在此为5b）至少测量辊（2b）上的至少一个平整度测量修正值被传输至该平整度测量校正模块（7），通过实施根据前述权利要求中任一项所述的测量方法来获取所述修正值。

类似于图5的附图中的情况，测量辊可以放置在其它偏转辊（2a，2c）之一的位置处，在这种情况下，产品的平整度的局部评估（M1，M2）的原理可以从前述评估示例中推导出。

为此，该装置可以有利地提供：

- 至少第二偏转辊设置在测量辊的上游或下游；

- 至少第三偏转辊设置在测量辊的下游或上游；

- 如果第二和/或第三偏转辊中的至少一个设置在测量辊的下游，则如果所述偏转辊设置在产品的平整度评估点（M2）的上游，至少所述偏转辊引起第二和/或第三平整度修正值，该第二和/或第三平整度修正值是待在传输至校正模块（7）的修正值的计算中进行考虑的；

- 如果第二和/或第三偏转辊中的至少一个设置在测量辊的上游，则如果所述偏转辊设置在产品的平整度评估点（M1）的下游，至少所述偏转辊引起第二和/或第三平整度修正值，该第二和/或第三平整度修正值是待在传输至校正模块（7）的修正值的计算中进行考虑的。

根据这些特征，描述了装置通过排列偏转辊或测量器类型的所有构型，即根据图6：

- 测量辊（2a），第二偏转辊（2b），第三偏转辊（2c）；

- 测量辊（2b），第二偏转辊（2a），第三偏转辊（2c）；

- 测量辊（2c），第二偏转辊（2a），第三偏转辊（2b）。

根据图6所实施的所述方法允许对产品的平整度进行位于测量辊（2b）上游的点处的局部评估（M1），计算所述评估（M1）考虑到：

- 与测量辊（2b）相关的、来自于与第一校正因子（Z1; Zb）相关的第一纵向张力测量值（T1）的平整度测量修正值，

- 以及每个中间平整度修正值（如果存在），其由设置在测量辊的上游和局部评估点（M1）下游的至少一偏转辊（2a）所引起，所述偏转辊将至少第二校正因子（Za）应用于第一校正因子（Z1; Zb）。

所述方法还允许对产品的平整度进行位于测量辊（2b）下游的点处的局部评估（M2），在于对产品平整度的局部评估（M2），其中计算所述评估（M2）考虑到：

- 以及每个中间平整度修正值（如果存在），其由设置在测量辊的下游和局部评估点（M2）上游的至少一偏转辊（2b，2c）所引起，所述第三偏转辊（2c）将至少第三校正因子（Zc）应用于第一校正因子（Z1; Zb）。

总之，对于来自图5和图6中的示例的这些最后情况而言并且与图4的示例进行比较，第一校正因子（Z1）由此本身通过根据本发明所描述的方法的一个或多个其它校正因子得到校正，这是因为在额外设置在测量辊的上游或下游的至少一偏转辊的额外变形的作用下，该偏转辊本身在塑性或弹塑性类型的带材上施加非线性变形/应力。

在用于实施根据本发明的方法的设备的形式的所有实施例中，借助于校正因子（Z1，Za，Zb，Zc）所计算的准确的和局部的平整度测量校正值（PC）被传输到产品的平整度控制模块（8）。平整度控制模块（8）控制对压平或轧制单元（3）的平整度执行器的调节，该压平或轧制单元（3）理想地设置在平整度测量组件（2）的上游。由于在压平或轧制单元（3）的输出位置处更精确地测量平整度，因此可以更好地实现对压平或轧制单元（3）本身的调节。最后，进入所述压平或轧制单元（3）的塑性或弹塑性类型的产品将因此更好地变平或轧制。

在测量辊之外，根据本发明的方法和相关装置不限于没有、一个或两个偏转辊。当然可以提供三个或更多个偏转辊，在这种情况下，如前所述的根据本发明的所述方法和装置的实施例可以容易地推导出。

Claims

1.一种用于测量金属产品（1）的平整度的方法，所述金属产品是在牵引作用下行进的带材类型（D），且所述金属产品在使所述金属产品偏转的偏转器类型的平整度测量组件（2）上，所述平整度测量组件包括至少测量辊（RM），所述测量辊引起产品在行进方向上偏转，平整度测量通过测量在所述产品的偏转区域（5）上的纵向张力来进行，所述产品具有至少塑性或弹塑性的变形特性（D1），

其特征在于，平整度测量包括以下步骤：

- 借助于所述测量辊，获得第一纵向张力测量值（T1），

- 根据所述测量辊上的所述产品在所述偏转区域中的塑性或弹塑性的变形条件，确定在带材厚度上的应力模型（C3），

- 根据所确定的所述应力模型（C3），实施对所述产品的第一校正因子（Z1）的计算，

- 根据所述第一校正因子（Z1），计算在至少一评估点（M1，M2）处的所述第一纵向张力测量值（T1）的校正值（T1’，T2’），

- 通过考虑所述校正值，计算在所述评估点（M1，M2）中的至少一个处的平整度测量修正值（PC）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过考虑关于压平或轧制单元（3）、测量组件（2）和牵引单元（4）的尺寸设置坐标，将额外的校正因子应用于所述平整度测量修正值（PC）的计算。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，通过考虑压平或轧制单元（3）、测量组件（2）和牵引单元（4）之间的间距（L1，L2，...），将额外的校正因子应用于所述平整度测量修正值（PC）的计算。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述平整度测量修正值（PC）被传输至所述产品的平整度控制模块（8）。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述平整度控制模块（8）控制对压平或轧制单元（3）的平整度执行器的调节，所述压平或轧制单元设置在所述平整度测量组件的上游。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述产品的平整度评估点M1是位于所述测量辊（RM）上游的点处，计算所述评估点M1处的校正值考虑到：

- 与所述测量辊相关的、来自于与第一校正因子（Z1）相关的所述第一纵向张力测量值（T1）的所述平整度测量修正值，

- 以及每个中间平整度修正值，如果存在，其由设置在所述测量辊的上游和所述评估点M1下游的至少一偏转辊（2a）所引起，将由所述偏转辊引起的至少第二校正因子（Za）应用至所述第一校正因子（Z1）。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述产品的平整度评估点M2是位于所述测量辊（RM）下游的点处，计算所述评估点M2处的校正值考虑到：

- 与所述测量辊相关的、来自于与所述第一校正因子（Z1）相关的所述第一纵向张力测量值（T1）的所述平整度测量修正值，

- 以及每个中间平整度修正值，其由设置在所述测量辊下游和所述评估点M2上游的至少一偏转辊（2b，2c）所引起，将由所述偏转辊引起的至少第三校正因子（Zb，Zc）应用至所述第一校正因子（Z1）。

8.一种平整度测量装置，其用于测量在牵引作用下行进的带材类型的金属产品（1）的平整度，所述产品具有至少塑性或弹塑性的变形特性，所述装置包括使所述产品偏转的偏转器类型的平整度测量组件（2），所述平整度测量组件包括至少测量辊（RM），所述测量辊引起所述产品的纵向偏转，

其特征在于，所述装置包括平整度测量校正模块（7），采用所述平整度测量校正模块来计算所述产品在其经过至少所述测量辊上时的至少一个平整度测量修正值（PC），通过实施根据权利要求1-7中任一项所述的测量方法来获取所述修正值。

9.根据权利要求8所述的平整度测量装置，其中，至少第二偏转辊（2b）设置在所述测量辊（RM）的上游或下游。

10.根据权利要求9所述的平整度测量装置，其中，至少第三偏转辊（2c）设置在所述测量辊（RM）的下游或上游。

11.根据权利要求10所述的平整度测量装置，其中，如果第二或/和第三偏转辊中的至少一个设置在所述测量辊的下游，则如果所述偏转辊设置在所述产品的平整度评估点M2的上游，至少所述偏转辊引起第二或第三平整度修正值，所述第二或第三平整度修正值是待在传输到所述校正模块（7）的所述修正值的计算中进行考虑的。

12.根据权利要求10所述的平整度测量装置，其中，如果第二或/和第三偏转辊中的至少一个设置在所述测量辊的上游，则如果所述偏转辊设置在所述产品的平整度评估点M1的下游，至少所述偏转辊引起第二或第三平整度修正值，所述第二或第三平整度修正值是待在传输到所述校正模块（7）的所述修正值的计算中进行考虑的。

13.根据权利要求8或9所述的装置，其中，所述平整度测量修正值（PC）被传输至所述产品的平整度控制模块（8）。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，根据所述装置，所述平整度控制模块（8）控制对压平或轧制单元（3）的平整度执行器的调节，所述压平或轧制单元设置在平整度测量组件（2）的上游。