CN1255229C - 连轧机的形状控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种连轧机的形状控制方法，在最终轧制机架的输出侧检测出钢板形状，对上述钢板形状信号进行二次微分，根据上述微分值并相对于轧制钢板宽度，进行上述轧钢机的作业侧和驱动侧及中央部的分区，根据中央部的钢板形状进行上述最终轧制机架的工作辊以及中间辊弯曲控制的同时控制上述最终轧制机架的压下，根据上述轧钢机的作业侧端部钢板形状及驱动侧端部的钢板形状，进行上述最终轧制机架的工作辊移动的控制以及上述最终轧制机架的前段侧的单个或多个轧制机架的工作辊或中间辊的弯曲的控制。能够独立控制钢板端部，又能够在钢板宽度方向整体实现稳定的钢板形状。

Description

连轧机的形状控制方法及装置

技术领域

本发明涉及一种轧钢机的形状控制方法及装置，特别涉及对于钢板端部形状向上时的控制方法及装置。

背景技术

图6是表示现有的轧钢机的形状控制装置的概略的方框图。图6是4号机架(第4个)的轧钢机14采用由工作辊(WR)、中间辊(IMR)、支撑辊(BUR)组成的6辊轧钢机构成的情况。轧钢机的形状控制是以下方式进行：把轧钢机输出侧的钢板形状(平面度)，根据作为从连接于设置在轧钢机输出侧的形状检测轧辊的形状检测器4输出的形状信号的反馈信号与目标形状设定装置6提供的目标形状信号的差，通过形状控制输出计算装置5计算控制量，操作轧钢机具有的调节器，从而控制钢板形状。在6辊轧钢机中，作为其调节器，具有：

(1)作业轧辊(工作辊，以下简称WR)弯曲控制装置(94)

(2)中间辊(过渡辊，以下简称IMR)弯曲控制装置(94)

(3)压下整平(压下位置控制装置)(7)并通过控制这些装置从而进行形状控制。

在此，WR弯曲、IMR弯曲是使各个轧辊弯曲的功能，利用轧辊的挠性改变在轧制钢材的宽度方向破坏钢板力的分布，控制板宽度的整体形状。另外，压下整平是控制分别装备在轧钢机的作业侧(WS)，驱动侧(DS)的压下装置的压下位置(轧辊间隙)的控制装置。通过这个操作能够改变在轧制钢材的宽度方向破坏钢板力的分布，从而能够控制板宽度的整体形状。

这样，现有的形状控制中使用的调节器只能控制板宽度的整体形状，不能进行部分控制，例如在只有钢板端部形状不好的情况下，不能只对那部分形状进行控制。(如果要使钢板端部符合目标形状，整体形状就变坏)

另外，作为现有技术在日本特开平4-178208号公报中有记载。在公报中公开的技术是对于钢板形状确认，即对轧制钢材的板宽度中央部用2次式，对钢板宽度方向的端部用另一种2次式来进行近似控制从而达到改善钢板宽度方向的整体形状的技术。也就是说，把相对于轧制钢材形状的板宽度中心的对称成分Ys通过用从板宽度中心无元化的宽度方向坐标X组成下列2次式来表示，例如表示为如下形式：

Ys＝S1*X²+S2(X-X0)²

在此式中，S1、S2：系数，X0：钢板端部区域的起点，而且根据S1、S2的值，例如分别确定IMR弯曲、WR弯曲的操作量。

可是，实际上在钢板端部由于轧钢机的轧辊扁平，或轧辊的热膨胀会产生局部的形状变化，要把这些变化表现在公式中有必要导入更高的高次式。导入这个高次式时的问题点是在上述现有技术中所述那样需要大型计算机。因此，对现有的形状确认技术及调节器在这个钢板端部上的由于轧辊的扁平引起的形状变化的控制也变得困难。

另外，作为现有技术在日本特开平6-304623号公报中有记载。它是关于钢板边缘垂下的评价方法的技术。是把轧制钢材板宽度端部附近的板轮廓划分为主体***和边缘垂下区域，把主体***用4次式以下的多项式近似，把在从钢板端部开始25mm以内的任意的钢板宽度方向上上述多项式的钢板宽度方向的延长线上的值和轧制后的板轮廓的实测值的差异作为边缘垂下量进行评价的方法。

而且关于边缘垂下的控制，公布的有用具有轧辊移动设备的轧钢机在最终轧制路径的1个路径之前降低边缘垂下，在最终轧制路径降低压下率的方法，还有边缘垂下控制是在轧制步骤的最终轧制路径或者1个路径之前进行的方法。

另外，关于形状控制在日本特开平7-303910号公报或者日本特开平10-166021号公报中有记载。前者是根据轧制钢材的延展的、宽度方向的分布，调整工作辊或者中间辊的弯曲量。而后者是在与端部相连的宽度方向内侧的区域根据与测定的延展或者延展率的平均值的差异驱动弯曲装置的方法。

在上述现有技术中，把钢板端部和中央部分别用不同的二次式表述并进行控制，但要进一步提高精度，则需用更高次的4次或6次式表述才行，这时必须使用大型的计算机，还有，很难从这些多项式直接判断钢板形状的实际状态。

另外，即使按钢板宽度方向进行分区并控制，也会根据怎样的观点进行分区而对分区后的形状控制也产生影响。另外，即使能够做到对板宽度整体的形状控制，还没有确立的端部控制。

发明内容

本发明是鉴于上述问题点而作出的，其目的在于提供一种可以以简便的方法、在包括钢板端部的、在遍及钢板宽度方向整体上达成稳定的钢板形状的轧钢机的形状控制方法及装置。

预测在轧制时产生的、由轧辊扁平和轧辊热膨胀引起的、在轧制钢材的钢板端部的形状变化的区域，分别确认这个区域的形状变化和板宽度整体的形状变化，通过控制调节器进行各自的形状修正。具体的通过以下手段进行。

本发明提供一种连轧机的形状控制方法，所述连轧机具有工作辊、中间辊以及支撑辊，该连轧机的形状控制方法的特征在于：在最终轧制机架的输出侧检测板的形状；基于上述板的形状信号在板的宽度方向划分区域；与上述区域的板的形状信号相对应地进行上述轧钢机的轧辊的弯曲控制、轧制机架的压下控制、上述轧制机架的工作辊的移动控制以及中间辊的弯曲控制，从而对板的形状进行控制。

本发明提供一种连轧机的形状控制装置，该连轧机具有工作辊、中间辊及支撑辊，其特征在于包括：在最终轧制机架输出侧设置的板的形状检测器；基于上述检测出的板的形状信号进行分区的板的形状板的宽度方向区域分割装置；根据上述分割装置及目标形状设定装置的信号把握所分割的区域的板的形状的形状确认装置；根据上述形状确认装置的输出信号计算进行上述轧钢机的压下位置控制、中间辊的弯曲控制、轧制机架的工作辊移动控制、中间辊的移动控制以及上述轧制机架的工作辊或中间辊的弯曲控制的信号的形状控制输出计算装置；压下位置控制装置；轧辊的弯曲控制装置；工作辊移动装置；工作辊或中间辊的弯曲控制装置；以及工作辊移动控制装置。

另外，其特征在于：在最终轧制机架的输出侧检测钢板形状，对上述钢板形状信号进行二次微分，根据上述微分值并相对于轧制钢板宽度，进行上述轧钢机的作业侧和驱动侧及中央部的区域划分，根据中央部的钢板形状进行上述最终轧制机架的工作辊以及中间辊的弯曲控制的同时，控制上述最终轧制机架的压下，根据上述轧钢机的作业侧端部的钢板形状及驱动侧端部的钢板形状，进行上述最终轧制机架的工作辊移动控制以及上述最终轧制机架的前段侧的单个或多个轧制机架的工作辊或中间辊的弯曲控制，从而对钢板形状进行控制。另外，当上述板端部的钢板形状其最大位置在从上述板端部开始的预定距离以内时，把上述钢板形状的最大位置和板端部之间对应于作业侧、驱动侧而作为作业侧端部及驱动侧端部，把其他部分作为中心部，并对于上述轧制机架的上述各部分进行形状控制。另外，从上述板端部开始的预定距离是20～100mm。另外，计算上述轧钢机的作业侧端部的钢板形状以及驱动侧端部的钢板形状的平均值，根据上述平均值控制上述最终轧制机架的前段侧的单个或多个轧制机架的工作辊或中间辊的弯曲，从而对钢板形状进行控制。

另外，其特征在于：它具有设置在最终轧制机架输出侧的钢板形状检测器；对上述钢板形状信号进行二次微分的二次微分器；根据上述微分值并对应于上述钢板宽度，进行对两端部分和中央部的区域划分的钢板宽度方向区域分割装置；根据上述分割装置被分割的中央部形状确认装置；根据上述分割装置被分割的作业侧端部的形状确认装置；根据上述分割装置被分割的驱动侧端部的形状确认装置；根据上述中央部的形状确认装置的输出进行最终轧制机架的压下位置以及对中间辊的弯曲控制的中央部形状控制输出计算装置；根据上述作业侧端部的形状确认装置的输出并根据中央部的形状确认装置进行最终轧制机架的压下位置控制及中间辊的弯曲控制的中央部形状控制输出计算装置；进行上述最终轧制机架的工作辊移动控制以及控制上述最终轧制机架的前段侧单个或多个轧制机架的工作辊或中间辊的弯曲控制的作业侧边缘部形状控制输出计算装置；以及进行上述最终轧制机架的工作辊移动控制及上述最终轧制机架的前段侧单个或多个轧制机架的工作辊或中间辊的弯曲控制的驱动侧边缘部形状控制输出计算装置。

附图说明

图1为适用了本发明的轧钢机的形状控制装置之1个实施例方框图；

图2为本实施例的形状控制方法的分区和调节器的作用说明图；

图3为4号机架的工作辊(WR)移动控制方法的说明图；

图4为1～3号机架的控制方法的说明图；

图5为1～3号机架弯曲的控制方法的说明图；

图6为现有的轧钢机的形状控制装置示意图。

具体实施方式

以下就本发明的实施例用图加以说明。图1是适用于本发明的轧钢机的形状控制装置的1个实施例，表示连续配置4台轧钢机的4个机架连轧机的情况。如图1所示，实施例的形状控制装置具有在轧钢机最终机架输出侧设置的形状检测轧辊3，把形状检测轧辊的信号转换成形状信号的形状检测器4，根据形状检测器的信号预测由轧辊的扁平和热膨胀引起的形状变化区域的板端部形状变化区域预测装置58。

以这些区域的预测结果为基础，把形状实际值在钢板宽度方向进行分区的钢板宽度方向分割装置54，根据分区后的形状实际值与由目标形状设定装置6确定的目标形状的偏差，对每个区域进行形状确认。形状确认装置具有中央部形状确认装置55、WS边缘形状确认装置56、DS边缘形状确认装置57。以这些形状确认结果为基础，具备计算形状控制输出的中央部形状控制输出计算装置51、WS边缘部形状控制输出计算装置52、DS边缘部形状控制输出计算装置53，还具有在最终机架14上能够变更WR的钢板宽度方向的位置的WR移动控制装置，这个工作辊使用尖头轧辊(圆锥状轧辊，后述)。下面就实施例的形状控制方法用图1、2加以说明。

图2是说明在本实施例中的轧钢机的形状控制方法的、分区和每个区的调节器的功能分工的图。首先，对轧辊扁平形状变动区域的预测方法进行说明。图2的(A)是表示以形状检测器3的形状检测信号为例。在钢板端部形状变化区域预测装置58中，进行对从形状检测器检测出的形状FB信号(图2(A))的在钢板宽度方向的二次微分计算。计算结果如图2的(B)所示。这个结果能够检测出在轧制钢材的宽度方向上形状变化最大的部分。

求出这个形状变化的最大位置，若这个位置在轧辊扁平的形状变动区域之内(从钢板端部开始Xmm以内，根据轧制钢材的种类不同通常是20mm～100mm)，则确认为由轧辊的扁平引起的钢板端部形状变化区域的开始点。可是，实际上形状检测器每个通道都有宽度。于是通过各通道测定钢板形状。因此，在钢板端部，根据与轧制钢材的形状检测器通道对应的被覆率，进行利用这个边缘部分的形状变动区域的“实施控制”或者“不实施控制”的判断。

这个被覆率Cv是相对于具有某宽度的检测通道，板材所占的比例。(被覆率在钢板端部是Cv≤1.0，在其它部分是Cv＝1.0)另外，Cv在比预定值都小的情况下那部分不作为控制的对象。例如，Cv＜0.25的情况下，采用不使用那部分通道的形状数据作为控制对象的方法。

象这样利用钢板形状的2次微分值，预测由轧辊扁平引起的形状变动区域，以预测结果为基础，分别把钢板宽度方向的区域如图2的(C)所示，分成3个区域：

(1)区域①：轧钢机作业侧的端部(WS的边缘部)、WS轧辊扁平形状区域

(2)区域②：中央部

(3)区域③：轧钢机驱动侧的端部(DS的边缘部)、DS轧辊扁平形状区域

而且，以各个区域的钢板形状确认(钢板形状的检测值)55、56、57为基础，分别根据中央部形状控制输出计算装置51、WS边缘部形状控制输出计算装置52、DS边缘部形状控制输出计算装置53来计算控制量，由调节器91、92、93、94、7、8进行控制。

与各个区域相对应的形状控制的调节器如下述那样对应：

①WS边缘部52

4号机架14的WR移动8，1～3号机架11、12、13的WR/IMR弯曲91、92、93

②中央部51

4号机架14的WR/IMR弯曲94、4号机架14的压下整平7

③DS边缘部53

4号机架14的WR移动8、1～3号机架WR/IMR弯曲91、92、93

下面，说明各调节器的控制方法。其中，关于中央部还是进行与现有的一样的控制方法，所以省略有关这部分的说明。图3是说明4号机架WR移动的控制方法。如图3的(A)所示，在轧制钢材2的上下配置的上WRl41、下WRl42是使用尖头轧辊。尖头的加工是只在轧辊的一端的进行。把加工成尖头的一侧在上下轧辊分别配置成轧钢机的工作侧(WS)、驱动侧(DS)。

图3中对上轧辊的尖头加工在作业侧，下轧辊在驱动侧为例进行说明。根据这样配置轧辊的尖头加工部分，能够把钢板端部形状通过作业侧、驱动侧分别独立控制。因为对轧辊进行了尖头加工，所以能够通过变更轧辊的钢板宽度方向的位置改变加在板上的轧制力的分布。例如，尖头加工的开始点在如图3的(A)所示的圆圈PC以内，做成比钢板宽度还为内侧，从而能够减小加在钢板端部的轧制力。与此相对，能够消除钢板端部的延展。

本形状控制方法中通过比较钢板端部形状实绩和目标形状的差，对钢板端部进行形状确认，根据确认的结果检测钢板端部的延展、拉伸。根据检测结果确定WR移动的控制方向。图3的(B)表示形状控制的目标形状信号和形状控制的FB控制信号。这种形状确认相对轧钢机的作业侧(WS)、驱动侧(DS)各自独立进行，根据确认的结果：

钢板端部延展...WR移动位置变更成外侧

钢板端部拉伸...WR移动位置变更成内侧轧钢机的作业侧、驱动侧独立确定控制输出，图3的(C)所示为移动控制方框图。

下面，说明使用1～3号机架的控制方法。图4是关于1～3号机架的控制方法的设想的说明图。如图4的(A)、(B)所示，着眼于4号机架输入侧的板轮廓和4号机架输出侧的钢板形状。如图4(B)的(a)的情况，4号机架输入侧的板轮廓，只要钢板端部厚，也就是边缘上翘状态，则因在4号机架的轧制而钢板端部的压下率变大(钢板端部的延展大)，4号机架输出侧的钢板形状象耳边。

另外，如图4(B)的(b)的情况，相反的4号机架输入侧的板轮廓，只要钢板端部薄，也就是边缘偏薄状态，则因在4号机架的轧制而钢板端部的压下率变小(钢板端部的延展小)，因此4号机架输出侧的钢板形状平整或者是中凸。由此看出，通过使用1～3号机架控制4号机架输入侧的板轮廓，其结果能够控制4号机架输出侧的钢板形状。

图5是1～3号机架的弯曲的控制方法的说明图。如图5所示，轧钢机的操作侧(WS)，驱动侧(DS)的各自的形状确认与刚才所述的图3的WR的移动控制方法相同，而本实施例是对弯曲作为对操作侧，驱动侧等量控制的对称弯曲加以说明。为了实现操作侧、驱动侧的等量控制，使用操作侧、驱动侧分别确认的形状确认结果的平均值确定控制输出。作为钢板形状的平均值的确认结果，如

钢板端部延展...1～3号机架WR/IMR弯曲减小

钢板端部拉伸...1～3号机架WR/IMR弯曲增大那样确定控制输出。

由此，能够只控制钢板端部的形状，从而经常能够轧制稳定形状的产品。按照本发明，能够在钢板宽度方向整体上达到稳定的钢板形状。进而由于稳定的钢板形状，使得减少钢板断裂实现稳定的轧制成为可能。

经过以上说明，按照本发明，分别确认由于轧制时产生的轧辊扁平或由于热膨胀使钢板形状发生变化的钢板端部附近的区域的形状变化，及板宽度整体的形状变化，通过分别操作包括轧钢机的WR移动以及连轧机的前段机架的弯曲的、适合于钢板端部形状修正的调节器、和对板宽度整体的形状进行修正的弯曲，从而能够在每个区域控制钢板形状，从而在钢板宽度方向整体上得到稳定形状的产品。

按照本发明，能够得到产品形状制度的向上，特别是钢板端部形状良好，在钢板宽度方向整体上稳定形状的轧制产品。

Claims (7)

1.一种连轧机的形状控制方法，所述连轧机具有工作辊、中间辊以及支撑辊，该连轧机的形状控制方法的特征在于：

在最终轧制机架的输出侧检测板的形状；

基于上述板的形状信号在板的宽度方向划分区域；

与上述区域的板的形状信号相对应地进行上述轧钢机的轧辊的弯曲控制、轧制机架的压下控制、上述轧制机架的工作辊的移动控制以及中间辊的弯曲控制，从而对板的形状进行控制。

2.根据权利要求1所述的连轧机的形状控制方法，其特征在于：

对上述板的形状信号进行二次微分，根据上述微分值对于轧制板宽，进行上述轧钢机的作业侧、驱动侧及中央部的区域划分；

根据中央部的板的形状进行上述最终轧制机架的工作辊以及中间辊的弯曲控制，同时控制上述最终轧制机架的压下；

根据上述轧钢机的作业侧端部的板的形状及驱动侧端部的板的形状，进行上述最终轧制机架的工作辊移动的控制以及上述最终轧制机架的前面机架侧的单个或多个轧制机架的工作辊或中间辊的弯曲控制，从而对板的形状进行控制。

3.根据权利要求2所述的连轧机的形状控制方法，其特征在于：

当上述板端部的板的形状为最大的位置在从上述板端部开始的预定距离以内时，把上述板的形状的最大位置和板端部之间对应于作业侧、驱动侧而作为作业侧端部及驱动侧端部，把其他部分作为中心部，并对于上述轧制机架的上述各部分进行形状控制。

4.根据权利要求3所述的连轧机的形状控制方法，其特征在于：

从上述板端部开始的预定距离是20～100mm。

5.根据权利要求2所述的连轧机的形状控制方法，其特征在于：

计算上述轧钢机的作业侧端部的板的形状以及驱动侧端部的板的形状的平均值，根据上述平均值对上述最终轧制机架的前面机架侧的单个或多个轧制机架的工作辊或中间辊的弯曲进行控制，从而对板的形状进行控制。

6.一种连轧机的形状控制装置，该连轧机具有工作辊、中间辊及支撑辊，其特征在于包括：

在最终轧制机架输出侧设置的板的形状检测器；

基于上述检测出的板的形状信号进行分区的板的形状板的宽度方向区域分割装置；

根据上述分割装置及目标形状设定装置的信号把握所分割的区域的板的形状的形状确认装置；

根据上述形状确认装置的输出信号计算进行上述轧钢机的压下位置控制、中间辊的弯曲控制、轧制机架的工作辊移动控制、中间辊的移动控制以及上述轧制机架的工作辊或中间辊的弯曲控制的信号的形状控制输出计算装置；

压下位置控制装置；

轧辊的弯曲控制装置；

工作辊移动装置；

工作辊或中间辊的弯曲控制装置；以及

工作辊移动控制装置。

7.根据权利要求6所述的连轧机的形状控制装置，其特征在于还包括：

对上述板的形状信号进行二次微分的二次微分器，

上述板的宽度方向区域分割装置，根据上述微分值进行针对上述板的宽度的两端部分和中央部的区域划分；

上述形状确认装置分别为：对根据上述分割装置所分割的中央部形状、作业侧端部的形状和驱动部端部的形状进行确认的中央部形状确认装置、作业侧端部状确认装置和驱动侧端部状确认装置；

上述形状控制输出计算装置分别为：根据上述中央部的形状确认装置的输出进行最终轧制机架的压下位置控制或者根据上述作业侧端部的形状确认装置的输出并根据中央部的形状确认装置进行最终轧制机架的压下位置控制及中间辊的弯曲控制的中央部形状控制输出计算装置、进行上述最终轧制机架的工作辊移动控制以及上述最终轧制机架的前面机架侧单个或多个轧制机架的工作辊或中间辊的弯曲控制的作业侧边缘部形状控制输出计算装置、进行上述最终轧制机架的工作辊移动控制及上述最终轧制机架的前面机架侧单个或多个轧制机架的工作辊或中间辊的弯曲控制的驱动侧边缘部形状控制输出计算装置。

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