CN1228152C - 冷轧机的形状控制方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种抑制局部延伸或复合形状的形状不良能进行高精度的形状控制的冷轧机的形状控制方法和装置。在冷轧机(15)输出侧沿被轧制材料(2)的板宽方向配置多个空气喷嘴并从前述多个空气喷嘴(95)向被轧制材料(2)喷射空气。形状控制装置(5)用根据目标形状和检测形状求出的形状绝对值偏差和形状空间偏差来求出从多个空气喷嘴(95)喷射的空气操作量。空气调整装置(84)基于空气操作量调节从多个空气喷嘴(95)喷射的空气量。

Description

冷轧机的形状控制方法和装置
技术领域
本发明涉及控制用冷轧机所轧制的被轧制材料的形状的形状控制方法和装置。
现有技术
在轧制被轧制材料的轧机中从提高产品质量和提高生产率的观点来说要求形状控制的高精度化。轧机的形状控制通过改善轧机输出侧的被轧制材料的平坦度(板形状)，根据轧机输出侧的检测形状与目标形状的形状偏差运算求出执行器的操作量从而调整执行器。
在6级冷轧机中，作为执行器有工作辊弯曲(bender)(WR弯曲)、中间辊弯曲(bender)(IMR弯曲)、压下矫正、点冷却。WR弯曲、IMR弯曲是使各种轧辊挠曲的功能，利用轧辊的挠曲变更被轧制材料的宽度方向的轧制板的力的分布而控制板宽总体的形状。
此外，压下矫正是分别设置于轧机的作业侧、驱动侧的压下位置(辊缝)之差，操作它通过变更被轧制材料的宽度方向的轧制板的力的分布而控制板宽总体的形状。点冷却是对轧机的工作辊(作业辊)局部地喷射纯水或润滑油等冷却介质改变作业辊的热冠(thermal crown)通过变更板宽方向的轧制力的分布而控制局部延伸或复合形状。
在热轧机中，例如，如特开2001-129608号公报中所述，测定板宽方向的局部的过冷却发生位置，用通过少量研磨调整与局部冷却发生位置相对应的部分的轧辊表面的作业辊来冷却热轧后的板而控制板宽方向的温度分布是公知的。
此外，如特开2001-73041号公报中所述，为了防止伴随板宽方向的温度偏差的变形的发生，求出未发生变形的中央部冷却温度与冷却幅度向中央部区域注入冷却水并且向边缘侧区域吹空气，进行温度控制以便板宽方向的温度分布在边缘侧比在中央部附近低温并且最高温度部位于边缘部与中央部之间是公知的。
这样一来，在热轧中因为是高温故被轧制材料的温度分布对材料的硬度分布和板形状有很大影响，故积极地控制被轧制材料的温度分布。
在现有技术中，因为冷轧与热轧相比温度低，所以可以认为被轧制材料的温度对形状的影响小，用工作辊弯曲、中间辊弯曲、压下矫正来进行形状控制。但是，存在着仅能控制板宽总体的形状，不进行局部延伸或控制复合形状不能高精度的形状控制这样的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抑制局部延伸或复合形状的形状不良能进行高精度的形状控制的冷轧机的形状控制方法和装置。
本发明的特征在于，在冷轧机输出侧沿被轧制材料的板宽方向配置多个空气喷嘴从空气喷嘴向被轧制材料喷射空气，用根据目标形状与检测形状求出的形状绝对值偏差与形状空间偏差求出从多个空气喷嘴喷射的空气操作量，基于此一空气操作量调节从多个空气喷嘴喷射的空气量。
这里，在本说明书中，把被轧制材料的板宽方向的形状划分成多个区间检测的同一区间的形状目标值与形状检测值的偏差称为形状绝对值偏差，此外，把某个区间的形状绝对值偏差与另一个区间的形状绝对值偏差的偏差称为形状空间偏差(或形状位置偏差)。另一个区间最好是取为某个区间的两邻的区间。
本发明由于用根据目标形状与检测形状求出的形状绝对值偏差与形状空间偏差求出从多个空气喷嘴喷射的空气操作量，基于此一空气操作量调节从多个空气喷嘴喷射的空气量，所以可以抑制局部延伸或复合形状的形状不良高精度地进行被轧制材料的形状控制。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施例的构成图。
图2是本发明的一个实施例的局部构成图。
图3是本发明的形状控制部之一例构成图。
图4是表示本发明的分级机构之一例的构成图。
图5是用来说明本发明的效果的特性图。
具体实施方式
图1示出本发明的一个实施例，第1～第5机架的5台冷轧机11～15连续配置，被轧制材料2沿箭头所示的轧制方向移送依次在第1～第5机架中被轧制。轧机11～15是6级式，由对峙的一对工作辊17，夹着工作辊17的一对中间辊18和夹着中间辊18的一对支撑辊19来构成。
在第5机架(最终机架)15的输出侧设有检测被轧制材料2的形状的形状检测辊3。形状检测辊3如图2中所示，把被轧制材料2的板宽方向划分成多个区间1～n检测每个区间1～n的形状。此外，在轧机15的输出侧形状检测辊3的设置位置的轧机15一侧沿被轧制材料2的板宽方向(辊轴心方向)配置着多个(n个)空气喷嘴95。空气喷嘴95配置于形状检测辊3的每个形状检测区间1～n，向对应的区间的被轧制材料2喷射空气。
形状检测器4输入形状检测辊3的输出信号变换成形状检测信号加到形状控制装置5与形状显示装置10。形状控制装置5输入形状设定装置6的形状目标值与形状检测器4的形状检测值(形状实际值)运算板宽方向的形状控制操作量，送给弯曲(bender)控制装置81、压下位置控制装置82、点冷却控制装置83和空气调整装置84。
弯曲控制装置81控制工作辊17的工作辊弯曲与中间辊18的中间辊弯曲，压下位置控制装置82操作支撑辊19的压下位置。此外，点冷却控制装置83从喷嘴94对工作辊17局部地喷射水或润滑油等冷却介质改变工作辊17的热冠而改变板宽方向的轧制力的分布。
空气调整装置84如图2中所示具备调整总体的流量的空气阀85与在n个空气喷嘴95每个中调整流量的n个空气阀86，调节从设在最终机架15输出侧的n个空气喷嘴95空气喷射量而调整板宽方向的流量分布。空气调整装置84也可以由空气操作装置7手动操作。操作员一边看着显示于形状显示装置10的实际形状(形状检测值)一边由空气操作装置7操作空气调整装置84。
接下来说明形状控制的动作。
弯曲控制装置81控制工作辊17的工作辊弯曲(WR弯曲)与中间辊18的中间辊弯曲(IMR弯曲)，压下位置控制装置82操作支撑辊19的压下位置。此外，点冷却控制装置83从喷嘴94对工作辊17局部地喷射水或润滑油等冷却介质改变工作辊17的热冠而改变板宽方向的轧制力的分布。这种WR弯曲、IMR弯曲、矫正、点冷却可以用现有技术的控制方式，是公知的，所以省略详细说明。
再说，本发明进行用在最终机架15输出侧的空气喷嘴95的吹空气来进行形状控制。来自多个空气喷嘴95的空气喷射如下地控制。
(1)变更吹空气总体的流量
在强制喷射空气的被轧制材料2的部分(区间)中，因为板有延伸的倾向故如果强力喷射空气则板宽方向的空气流量分布变得不均一，由此有时板形状局部地延伸。
一边用显示来自形状检测器4的形状检测值的实际形状显示装置10监视实际形状一边用空气阀85调节空气总体的流量以便板宽方向的空气流量分布变得均一借此控制板形状。
(2)变更吹空气的板宽方向的流量分布
凭经验知道强制喷射空气的部分有板形状延伸的倾向，此外弱势喷射空气的部分有不延伸的倾向。利用此一性质控制形状。
在来自形状检测器4的形状实际值中，在发生局部的延伸的场合，形状控制装置6识别此一局部的延伸，检测对板宽方向的局部延伸发生部位。形状控制装置5操作空气喷射控制装置84使局部的延伸发生的部分的空气流量减少。借此局部的延伸减少，可以得到稳定的板形状。
点冷却虽然通过冷却示出延伸的部分的工作辊17来进行形状控制，但是本发明成为通过冷却未延伸(拉紧)部分的被轧制材料2来控制板形状。
形状控制装置5如下通过运算求出空气操作量。
根据来自形状检测器4的形状检测值减去由形状设定装置6给出的形状目标值求出形状偏差Δεi。这里，i表示形状检测器4中的区间(通道)。形状图形识别形状偏差Δεi，在WR弯曲、IMR弯曲、压下矫正中运算控制的分量。
从形状偏差Δεi减去弯曲与矫正的运算结果，提取靠弯曲和压下矫正无法去除的局部的形状偏差。模糊推论运算局部的形状偏差而运算空气操作量。
图3中示出形状控制装置之一例的详细构成。
把来自形状检测器4的实际形状由前处理机构53分解成与相邻的部分(区间)之差(X要素)，与从合适的部分的目标形状的偏差(P要素)分别进行运算。
i-1、i、i+1号的形状偏差Δε i-1，Δεi，Δεi+1被输入到形状空间偏差运算部51的前处理机构53。前处理机构53求出形状偏差Δεi-1与Δεi的偏差，和形状偏差Δεi与Δεi+1的偏差加到分级机构54A、54B。加到分级机构54A、54B的偏差成为形状空间偏差。
分级机构54A、54B输出确信度。由两个分级机构54A、54B求出的确信度分别输入到推论机构55A、55B。推论机构55A参照推理规则库56根据形状偏差Δεi-1与Δεi的偏差确定控制信号加到评价部57。此外，推论机构55B参照推论规则库56根据形状偏差Δεi与Δεi+1的偏差确定控制信号加到评价部57。
另一方面，作为形状绝对值偏差的形状偏差Δεi被输入到P要素的形状绝对值偏差运算部52的分级机构54C。推论机构55C参照推论规则库56根据形状绝对值偏差Δεi确定控制信号加到评价部57。在评价部57中进行了求出模糊推论运算的重心等评价的控制信号被输入到空气量运算部58求出空气操作量。
图4中示出分级机构54之一例详细图。
分级机构54有用来把输入信号I(形状偏差信号)分成多个等级的分类要素61、62、63。分类要素61具有表示横轴上输入信号I的大小，纵轴上作为输出的确信度S的大小的分类函数。分类要素61的分类函数用实线表示，其他分类要素的分类函数用虚线表示。
分类要素61如果输入信号I的值为a则表示作为输出的确信度S的值为b。同样，分类要素62如果输入信号I的值为a则表示作为输出的确信度M的值为c，此外，分类要素63如果输入信号I的值为a则表示输出值为零。
由于用像这样根据目标形状与检测形状所求出的形状绝对值偏差与形状空间偏差求出从多个空气喷嘴喷射到被轧制材料的空气操作量，基于此一空气操作量调节从多个空气喷嘴喷射的空气量，所以可以抑制局部延伸或复合形状的形状不良高精度地进行被轧制材料的形状控制。
能够发挥这种效果的理由虽然没有明确地解析，但是可以概略地推断如下。
轧制温度一般在高于室温的高温下进行，此外因为在轧机输出侧施加某种程度的张力所以可以推测引起以下的现象。在轧机机架15输出侧，如果局部地急冷被轧制材料2，则所冷却的部分收缩而该部分的张力分布增加。
因为所冷却的部分的张力比周围要高，故该部分被特别轧制，成为延伸的形状。此外，因为所冷却的部分的张力分布高，故张力引起延伸，然后直到板作为罗圈被卷取，板总体的温度降低，结果成为延伸形状。
减弱局部延伸发生的部分的冷却，减少该部分的张力分布，与此同时局部地减少轧机直接下方的压下量，形状就成为在拉紧方向上有利的。
图5示出空气喷射与实际形状的关系。图5是形状检测器4产生的实际形状，是绘制出空气流量调整前(流量最大)和调整后(流量1/2)时的实际形状。可以看出通过增加空气流量，空气喷嘴位置处的轧制材料的板形状被延伸。
如果利用上述被轧制材料的性质，则通过减少板形状延伸的部分的空气流量，增加拉紧部分的空气流量，改善板形状成为可能。
像以上这样，本发明由于用根据目标形状与检测形状求出的形状绝对值偏差与形状空间偏差求出从多个空气喷嘴喷射的空气操作量，基于此一空气操作量调节从多个空气喷嘴喷射的空气量所以可以抑制局部延伸或复合形状的形状不良而高精度地进行被轧制材料的形状控制。
此外，如果用本发明则由于可以不需要点冷却，所以可以消除轧制后的材料的锈蚀问题或冷却剂浓度降低的问题。
再者，虽然上述实施例取为通过模糊推论运算求出空气操作量，但是显然也可以通过其他运算来进行。
如果用本发明，则由于可以容易地控制板宽方向的局部的板形状，所以可以轧制在板宽方向上稳定的形状的产品，产品形状精度的提高成为可能。

Claims (8)

1.一种冷轧机的形状控制方法，由配置于冷轧机输出侧的形状检测机构把被轧制材料的板宽方向的形状划分为多个区间后进行检测从而控制所述被轧制材料的形状，其特征在于，在冷轧机输出侧沿所述被轧制材料的板宽方向配置多个空气喷嘴并从所述多个空气喷嘴向所述被轧制材料喷射空气，利用根据目标形状和检测形状求出的形状绝对值偏差和形状空间偏差来求出从所述多个空气喷嘴喷射的空气操作量，基于该空气操作量调节从所述多个空气喷嘴喷射的空气量。
2.根据权利要求1所述的冷轧机的形状控制方法，其特征在于，利用根据目标形状和检测形状求出的形状绝对值偏差和形状空间偏差来进行模糊推论运算而求出从所述多个空气喷嘴喷射的空气操作量，基于该空气操作量调节所述多个空气喷嘴中的每一个喷射的空气量。
3.一种冷轧机的形状控制方法，由配置于冷轧机输出侧的形状检测机构把被轧制材料的板宽方向的形状划分为多个区间后进行检测从而控制所述被轧制材料的形状，其特征在于，在冷轧机输出侧沿所述被轧制材料的板宽方向配置多个空气喷嘴并从所述多个空气喷嘴向所述被轧制材料喷射空气，利用根据目标形状和检测形状求出的形状偏差来求出从所述多个空气喷嘴喷射的空气操作量，基于该空气操作量调节从所述多个空气喷嘴喷射的空气量。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的冷轧机的形状控制方法，其特征在于，所述冷轧机是备有工作辊和中间辊的多级轧机，是工作辊弯曲与中间辊弯曲被控制的轧机。
5.一种冷轧机的形状控制装置，其特征在于具备，轧制被轧制材料的冷轧机；配置于所述冷轧机的输出侧，把所述被轧制材料的板宽方向的形状划分为多个区间后进行检测的形状检测机构；在所述冷轧机输出侧沿所述被轧制材料的板宽方向配置，向所述被轧制材料喷射空气的多个空气喷嘴；利用根据目标形状和检测形状求出的形状绝对值偏差和形状空间偏差来求出从所述多个空气喷嘴喷射的空气操作量的形状控制机构；以及输入所述空气操作量从而调节从所述多个空气喷嘴喷射的空气量的空气调节机构。
6.根据权利要求5所述的冷轧机的形状控制装置，其特征在于，所述形状控制机构利用根据目标形状和检测形状求出的形状绝对值偏差和形状空间偏差来进行模糊推论运算求出从所述多个空气喷嘴喷射的空气操作量；所述空气调节机构输入所述空气操作量从而调节从所述多个空气喷嘴中的每一个喷射的空气量。
7.一种冷轧机的形状控制装置，其特征在于具备，轧制被轧制材料的冷轧机；配置于所述冷轧机的输出侧，把所述被轧制材料的板宽方向的形状划分为多个区间后进行检测的形状检测机构；在所述冷轧机输出侧沿所述被轧制材料的板宽方向配置，向所述被轧制材料喷射空气的多个空气喷嘴；利用根据目标形状和检测形状求出的形状偏差来求出从所述多个空气喷嘴喷射的空气操作量的形状控制机构；以及输入所述空气操作量从而调节从所述多个空气喷嘴喷射的空气量的空气调节机构。
8.根据权利要求5～7中任一项所述的冷轧机的形状控制装置，其特征在于，所述冷轧机是备有工作辊和中间辊的多级轧机，是工作辊弯曲与中间辊弯曲被控制的轧机。
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