CN1483525A - 级联轧制设备的控制方法和级联轧制设备 - Google Patents

Abstract

提供一种可以更有效修正轧制材料的板端部的局部形状的级联轧制设备的控制方法和级联轧制设备。级联轧制设备中，在多台轧制机中的最终级轧制机输出侧测定板形状，将该板宽度方向的整个板形状分离为中心部和板端部，在最终级轧制机的输入侧和输出侧的至少一方控制该轧制材料的板端部的板厚度分布，使其中的板端部形状检测值成为目标值，有效修正板端部。

Description

级联轧制设备的控制方法和级联轧制设备

技术领域

本发明涉及级联轧制设备的控制方法和级联轧制设备。

现有技术

冷轧的板形状的控制方法(特开平9-271818号公报、特开平6-304623号公报)中，是以控制板宽度的整个形状为目的，板端部出现的局部形状不作为对象，控制时大多忽视板端部的形状检测信号。认为该理由是轧制较厚的材料时，局部的板端部形状难以变差，即使有些变差，切板时也不会引起故障，而且，没有修正局部形状的有效方法。

近年，冷轧制品具有高级品种的生产增加，板厚度变薄，硬度***的倾向。随之，局部板端部形状变差变得引人注目。

有关原因是因为没有只修正板端部的局部形状的有效方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以更有效修正轧制材料的板端部的局部形状的级联轧制设备的控制方法和级联轧制设备。

基于多台轧制机中最终级轧制机输出侧测定的整个板宽度方向的板形状中的板端部形状检测值，控制轧制材料的板端部的板厚度分布。

附图说明

图1是表示本发明的一实施例的级联轧制设备的控制结构图。

图2是作为控制对象的端部局部伸长和通常的边缘波的说明图。

图3是作为控制对象的端部局部紧凑和通常的中部波纹的说明图。

图4是表示修正了端部局部伸长时的结果的形状修正图。

图5是端部局部形状的产生原因的说明图。

图6是纤细作业轧辊的边缘下降控制结构图。

图7是表示本发明的另一实施例的级联轧制设备的控制结构图。

图8是表示图7的例子的控制逻辑的图。

图9是表示本发明的另一实施例的级联轧制设备的控制结构图。

图10是适用了本发明的5级的级联轧制设备的控制结构图。

图11是表示本发明的另一实施例的级联轧制设备的控制结构图。

具体实施方式

冷轧制品具有高级品种的生产增加、板厚度变薄、硬度***的倾向。随之，局部板端部形状变差引起注目。图2a)是在板端部的狭窄范围内纵向伸长变大，产生微小的波，因此，与图2b)所示的边缘波不同。即，图2a)、b)与中心部相比，都是边缘波都变大，但b)伸长从中心部附近渐渐变大，而a)其范围在限定为最多小于板宽度的10％的区域伸长急剧变大。另一方面，与图2相反，具有只有板边缘波较小而紧凑的图3a)的形状，这与一般称为中部波纹的图3b)的形状不同。

修正如图2a)的形状时，由于边缘波，进行使工作轧辊弯曲力变大的控制。但是，工作轧辊弯曲抑制伸长的效果不仅对板端部的狭窄范围有效，还对中心部附近有效，所以修正后的形状如图4所示，板端部的伸长变小，但比板端部略靠中心的部分的伸长也变小，结果成为称为复合形状的复杂形成。修正该复合形状是很困难的，制品品质方面有问题。

因此，通常进行形状控制时忽视板端部的信号，只使用中心部的信号。在此，控制后的形状成为图2a)和图3a)的形状，但由于若轧制后利用修剪截去板端就会大致平坦，所以没有采取特别的对策。当然，该方法具有修剪带来的成品率降低的问题。

另外，局部形状的变差会引起板破断等整个板故障，所以难以提高轧制速度，生产性降低。

本申请人发现至此所述的板端部的局部形状变化与在同一板端部的板厚度急剧减小的所谓的边缘下降有密切关系。即，知道了延机的输入侧和输出侧发生，则局部形状产生变化。以下采用图5进行说明。

如图5a)所示，若输入侧的板厚度分布(包含边缘下降)和输出侧的板厚度分布的比例在板宽度方向的各点相同，换言之，若宽度方向各点的压下率相同，则成为扁平的形状。与此不同，如图5b)所示，在输入侧的边缘下降小时、输出侧的边缘下降变大的条件下进行轧制时，板端部的压下率变大，纵向伸长变大，产生局部伸长。相反，如图5c)所示，在输入侧的边缘下降大时、输出侧的边缘下降变小的条件下进行轧制时，板端部的伸长变小，成为局部紧凑状态的形状。板厚度较厚时，在板端部也产生板宽度方向的变形，具有吸收纵向伸长变化的一部分的效果，所以不会产生太大的局部伸长和紧凑。但是，其效果不及较薄材料，所以容易产生局部形状变化。

从上述，通过控制最终通路的输入侧的边缘下降，可以修正最终通路输出侧的板端部局部形状。另外，也可以通过在最终通路控制输出侧的边缘下降，修正板部局部形状。

具体说来，在局部伸长时，使最终通路输出侧的边缘下降变小，或使最终通路输入侧的边缘下降变大。另外，在局部紧凑时，使最终通路输出侧的边缘下降变大，或使最终通路输入侧的边缘下降变小。像这样，修正同一形状时，在输入侧和输出侧，对于边缘下降控制进行相反方向的操作。

控制最终通路输入侧的边缘下降时，在最终级的前级控制修正边缘下降的手段即可。在该边缘下降修正方法有以下各种方法。最有效的方法是，例如特公平4-200814号公报所示，将图6所示的一端作为纤细状的作业轧辊配置成点对称，对准边缘下降区域来移动的方法。另外，在此将纤细开始点18和板端距离设为δw，通过利用作业轧辊移动装置改变该值，将边缘下降控制为目标值。

作为另一边缘下降修正方法，根据CAMP-ISIJVol.5(1992)，495～498页“冷轧的6级轧制机的降低边缘下降的能力”，作为边缘下降修正方法，所谓的形状修正方法，例如对作业轧辊增加弯曲力的方法，移动中间轧辊，使作业轧辊弯曲的方法也有效。另外，根据塑性和加工37卷426号(1996-7)717～722页“单通路轧制的冷延板的边缘下降特性”，还可以利用上下交叉作业轧辊的方法等。另外，通过改变螺钉的辊缝来控制轧制负荷，改变边缘下降。另外，由于上述方法是控制板形状的方法，所以适用本发明时，将有些区分为边缘下降修正方法，将其它区分为形状控制方法，不将一个方法用于控制两方面。

因此，在最终级输出侧检测板端部的局部形状，在最终级的前一通路控制上述各装置，控制最终级输入侧的边缘下降即可。或者，在最终级输出侧检测板端部的局部形状，控制最终级的边缘下降，控制最终级输出侧的边缘下降即可。或者，在最终级输出侧检测板端部的局部形状，分担进行最终级输入侧的边缘下降控制和、最终级输出侧的边缘下降控制即可。局部形状的检测是测定板宽度整体的形状，分离局部形状。因为在板端部检测了形状，是不能判断图2或图3中的a)还是b)。

下面，作为另一方法，在最终级输出侧测定边缘下降和板形状，将检测出的板宽度方向整个形状分离为板端部形状和此外的中心部形状，从分离后的板端部形状检测值和最终级输出侧边缘下降检测值确定最终级输入侧边缘下降目标值，为了成为该输入侧边缘下降目标值，控制最终级的前级的至少一种以上的边缘下降修正机构即可。

当前，作为一个方法，控制分离后的板端部形状检测值成为目标值时，根据检测出的边缘下降量和目标边缘下降量的大小关系，选择是控制最终级输入侧的边缘下降、还是控制输出侧的边缘下降。在边缘下降检测值和目标值相同、但板端部形状不是目标值时，将边缘下降向比目标值大的方向进行控制，将板端部形状作为目标值。这是为了避免边缘下降太小，板端的板厚度变大的边缘提升状态。

在最终级输出侧测定边缘下降和板形状，为了检测出的边缘下降量成为目标边缘下降量，控制最终级的前级的至少一种以上的边缘下降修正机构时，将检测出的板宽度方向整个域的形状分离为板端部形状和此外的中心部形状，将该边缘下降修正机构的控制量修正为分离后的板端部形状检测值成为目标值。例如，将目标边缘下降量本身修正为板端部形状成为目标值的值即可。

在最终级输出侧在不仅控制板端部的局部形状，还同时控制边缘下降时采用以下方法。即，在最终级输出侧测定边缘下降和板的形状，控制最终级的至少一种以上的边缘下降修正机构，以便检测出的边缘下降量成为目标边缘下降量，将检测出的板宽度方向的整个形状分离为板端部形状和此外的中心部形状，从分离后的板端部形状检测值和最终级输出侧边缘下降检测值确定最终级输入侧边缘下降目标值，为了成为该输入侧边缘下降目标值，控制最终级的前级的至少一种以上的边缘下降修正机构即可。

至此的方法中，通过并用为了分离后的中心部形状检测值成为目标值而控制最终级的形状控制机构的公知的方法，可以将板宽度整个形状都控制为目标值。(实施例)

图1示出本发明的一实施例。轧制材料1由2台轧制机轧制，经挠性轧辊28卷到卷轴29。这些轧制机分别是由一对作业轧辊2、3、8、9、中间轧辊4、5、10、11、补强轧辊6、7、12、13构成的6级轧制机，作为形状控制机构具有作业轧辊弯曲器、中间轧辊弯曲器、中间轧辊移动装置。

在作为最终级轧制机的最终级(第2级)输出侧，由形状检测器14测定板宽度整个形状。测定的形状送到计算机15，在此分离为板端部形状和中心部形状。考虑了几个分离的方法，以下示出一例。首先，将板端部例如设定为10％，将该部分的形状信号作为板端部形状，将剩余部分作为中心部形状。10％的比例也可以是其它值，可以任意设定。另外，也可以不根据板宽度，而设定为50mm或100mm。当然，也可以采用此外的值。在板端部形状和邻接的最近的形状输出之差小时，由于认为如图2b)、图3b)所示的板宽度整个形状发生变化，所以此时不看作局部形状，不进行以下所述的控制。因此，求出板端部形状和邻接的最近的形状输出之差，只在该值大于规定值时，将该差作为板端部形状输出。

分离的形状中，中心部的形状输出到第2级形状控制用计算机16，利用公知的方法分别控制形状控制机构，即第2级作业轧辊弯曲器25、中间轧辊弯曲器26、27、中间轧辊移动装置(未图示)的操作量Fw2、Fi2、δ2。

另一方面，板端部形状输出到计算机30。在此，计算为了修正板端部所需的第2级输入侧边缘下降修正量ΔE1或第2级输出侧边缘下降量ΔE2或双方的边缘下降量修正量。这些计算方法如下所述。作为局部伸长判断范围外的伸长率差Δε计算分离后的板端部形状输出。即，成为下式。

Δε＝hc/Hc-he/He                  (式1)

在此，he是第2级输出侧的板端部板厚度，hc是同样的输出侧的局部伸长判断范围外(靠近中心部)的板厚度，He是第2级输入侧的板端部板厚度，Hc是同样的输入侧的局部伸长判断范围外的板厚度。另外，Δε为正表示边缘伸长，Δε为负表示边缘紧凑。第2级输入侧的边缘下降量E1、第2级输出侧的边缘下降量E2分别如下。

E1＝Hc-He                          (式2)

E2＝hc-he                          (式3)

本发明的实施例中，目的是使Δε为0。为此需要变更式1的hc、Hc、he、He中的某个，但利用自动板厚度控制装置(AGC)控制该内中心部附近部分的板厚度hc、Hc成为规定大小，不能随便进行变更。因此，通过利用边缘下降控制变更he或He或双方来使Δε为0。

当前，只变更he来修正Δε时，即，只变更第2级输出侧的边缘下降量E2来修正时，必要的he的变更量Δhe为

Δhe＝Δε×He                     (式4)

另一方面，只变更He来修正Δε时，即，只变更第2级输入侧的边缘下降量E1来修正时，必要的He的变更量ΔHe为

ΔHe＝-Δε×He2/he                (式5)

一般，由于中心板厚度和板端部板厚度的差，即边缘下降量与板厚度绝对值相比极其小，所以用第2级输入侧、输出侧的中心部板厚度H、h更换式4、式5的板厚度也不会有大误差。因此，式4、式5如下。

 ΔheΔε×H                     (式6)

 ΔHe-Δε×H2/h                 (式7)

  第2级输入侧的边缘下降变更量ΔE1、第2级输出侧的边缘下降变更量分别如下。

ΔE1＝-ΔHeΔε×H2/h            (式8)

ΔE2＝-ΔHe-Δε×H              (式9)

以上是只变更第2级输入侧或输出侧的一方的边缘下降的情况，但也可以是将Δε分为在输入侧修正的Δε1和在输出侧修正的Δε2，变更双方的边缘下降。

另外，也可以是通常只控制第2级输入侧的ΔE1，只有在只用它不能修正时也控制ΔE2，考虑了各种方式。当然，例如在第2级没有作业轧辊移动装置，并且轧制荷重也因板厚度控制而不能使用时，即，没有边缘下降修正方法时，只进行第2级输入侧的边缘下降控制。

下面，边缘下降变更量ΔE1、ΔE2分别送到第1级边缘下降控制用计算机31、第2级边缘下降控制用计算机32，在此，利用下式计算实现各边缘下降变更量所需的作业轧辊移动量Δδw1、Δδw2、荷重变更量ΔP1、ΔP2，各装置根据它被控制。

Δδw1＝α1×ΔE1                  (式10)

Δδw2＝α2×ΔE2                  (式11)

ΔP1＝β1×ΔE1                    (式12)

ΔP2＝β2×ΔE1                    (式13)

在此，α1、α2、β1、β2是由轧制条件确定的常数，可以通过实验等预先求出。

作为上述方法的变形例，也可以是作为边缘下降修正机构使用上述以外的装置，例如第1级作业轧辊弯曲器、中间轧辊弯曲器、中间轧辊移动等。

图7示出当前的一个实施例。轧制机的结构与图1相同，但在最终级的输出侧检测板形状，同时还利用边缘下降检测器19检测边缘下降量，输出给计算机30。在计算机30中，接受来自计算机15的有关板端部形状的信号，利用图8所示的逻辑控制第1级作业轧辊位置δw1、或第2级作业轧辊位置δw2。

说明图8。首先，判断板端部形状是伸长(Δε＞0)还是紧凑(Δε＜0)。在伸长时，可从图5的关系可知，使最终级输入侧边缘下降变大、或使最终级输出侧边缘下降变小即可。

接着，在边缘下降测定值E2和目标值Ea2的差ΔE为正(边缘下降比目标值大)时，由于需要减小最终级输出侧边缘下降，所以进行减小最终级输出侧边缘下降的方向的控制，即增大第2级作业轧辊位置Δδw2的控制。相反，在差ΔE为负(边缘下降比目标值小)时，由于需要增大最终级输出侧边缘下降的控制，所以进行增大最终级输入侧边缘下降的方向的控制，即减小第1级作业轧辊位置Δδw1的控制。

同样，板端部形状为紧凑时进行与上述相反的操作。即，减小最终级输入侧边缘下降，或增大最终级输出侧边缘下降即可。即，差ΔE为正时(边缘下降比目标值大)，由于需要进行减小最终级输出侧边缘下降的方向的控制，所以进行减小最终级输入侧边缘下降方向的控制，即增大第1级作业轧辊位置δw1的控制。相反，在差ΔE为负时(边缘下降比目标值小)，由于需要进行增大最终级输出侧边缘下降的方向的控制，所以进行增大最终级输出侧边缘下降的方向的控制，即减小第2级作业轧辊位置δw2的控制。

另外，在边缘下降控制为目标值，ΔE为0时，选择增大最终级输出侧边缘下降的方向的控制。该理由是因为一般边缘下降过小而板端部的板厚度比中心部大的状态对于后工艺的作业不便。有时，边缘下降不成为目标值，但由于修正形状的边缘下降变更量小即可，所以不存在大问题。另外，制品品质方面通常大多是比边缘下降更优先形状。假如是应该优先边缘下降的目标值的制品时，ΔE为0时，不进行修正板端部形状的操作即可。

图9示出另一实施例。轧制机的结构与图1相同。在最终级输出侧检测板形状，同时还利用边缘下降检测器19检测边缘下降量E2，输出给计算机33。另一方面，将由形状检测器14测定的形状送给计算机15，在此分离为板端部形状和中心部形状。

分离的形状中，中心部的形状输出到第2级的形状控制用计算机16，利用公知的方法，分别控制形状控制机构，即第2级作业轧辊弯曲器25、中间轧辊弯曲器26、27、中间轧辊移动装置(未图示)的操作量Fw2、Fi2、δ2。

计算机33从边缘下降量E2和最终目标下降量Ea2计算应修正的边缘下降差ΔE2，输出给第2级边缘下降控制用计算机32，进行使ΔE2为0的控制。

接着，计算机34接受来自计算机15的有关板端部形状Δε的信号、以及最终目标边缘下降量Ea2，计算将板端部形状作为目标值的第2级输入侧的目标边缘下降量Ea1。

计算机35计算来自设置在第2级输入侧的边缘下降检测器20的信号E1和与该Ea1的差ΔE1，输出给第1级边缘下降控制用计算机31，进行使ΔE1为0的控制。利用上述方法，可以将边缘下降和板端部形状的任一个控制为目标值。

在此，在没有第2级输入侧的边缘下降检测器20时，也可以预测实现Ea1的控制量，还考虑有关变形。

至此说明中，说明了2级的级联研磨机，本发明当然不限制级联数。至此所示的图1、图7、图9的实施例中，也可以在2台轧制机之间，或第1台轧制机之前再另外配置几台轧制机。因此，图10中示出了适用于轧制机51～55构成的一般5级的级联研磨机的实施例。

各轧制机的结构和控制方法与图1相同，第1和第2级的作业轧辊为图6所示的纤细形状，具有可变更各作业轧辊位置δw1、δw2的移动装置。

由形状检测器14在最终级的输出侧测定的形状送到计算机15，在此分离为板端部形状和中心部形状。分离的形状中，中心部的形状输出到最终(第5)级的形状控制用计算机16，利用公知的方法分别控制第5级的形状控制机构，即作业轧辊弯曲器、中间轧辊弯曲器、中间轧辊移动装置的操作量Fw5、Fi5、δ5。

另一方面，板端部形状输出到计算机30。在此，为了修正板端部形状所需的第5级输入侧边缘下降修正量ΔE4根据所述的式8计算。

第5级输入侧边缘修正量ΔE4输出到第1级的边缘下降控制用计算机31。在此，第1级的边缘下降控制通过图6所示的纤细作业轧辊的移动的δw1和、油压式的压下用起重机23的轧制荷重P1的变更来进行。另外，计算机31计算用于达到ΔE4的各量。另外，只用第1级的边缘下降控制而不能修正时，将ΔE4输出到第2级的边缘下降控制用计算机31。

如上所述，图10中使用了第1级和第2级，当然也可以使用其它级。像这样，本发明中除了至此所述的实施例以外，还可以进行各种组合。

另外，对于轧制机的结构，不限于至此所述的实施例采用的具有中间轧辊移动机构的6级轧制机，只要是具有形状控制手段、边缘下降控制手段的轧制机，任何形状都可以。

图11示出作为第1级的轧制机，采用可将作业轧辊在水平面内上下交叉的轧制机的例子。形状控制通过由作业轧辊弯曲器21、上下作业轧辊交叉角变更装置(未图示)，以及压下起重机24，通过分别变更弯曲力Fw1、交叉角θ1、以及轧制荷重P来进行。此外的部分与图1所述的方法完全相同。

即，板端部形状输出到计算机30。在此，为了修正板端部形状所需的第2级输入侧边缘下降修正量ΔE1根据所述的式8计算。

第2级输入侧边缘下降修正量ΔE1输出到第1级的边缘下降控制用计算机31。在此，第1级的边缘下降控制是根据作业轧辊交叉角变更和、油压式的压下用起重机23的轧制荷重P1的变更来进行。这样，在计算机31计算这些各量。

此外，作为形状控制方法有多个公知例。例如，发表了将作业轧辊和补强轧辊作为一对上下交叉的方式、对中间轧辊或作业轧辊赋予特殊的凸面并移动的方式、在轴方向变化轧辊的冷却模式的方式等，任一方式都可以适用本发明。

另外，对于边缘下降控制方法，除了至此所述的方式以外，还考虑了加热或冷却板端部附近的作业轧辊的方式，也可以用该方式。

根据本发明的实施例，没有图4所示的复合形状，板宽度整个形状良好，可以提高产品附加价值。另外，切去的板端部的形状不良部分少，从而提高成品率。另外，由于没有板破断和整个板故障，所以可以提高轧制速度，可以提高生产性。可以得到上述等等多个效果。

发明效果

根据本发明，可以提供可以更有效修正轧制材料的板端部的级联轧制设备的控制方法和级联轧制设备。

Claims (7)

1.一种级联轧制设备的控制方法，其特征在于：

在最终级轧制机的输入侧和输出侧中的至少一方控制该轧制材料的板端部的宽度方向的板厚度分布，使在多台轧制机中的最终级轧制机输出侧测定的板宽度方向的整个板形状中的板端部形状检测值成为目标值。

2.一种级联轧制设备的控制方法，该级联轧制设备具有多台轧制机，其特征在于：

在最终级轧制机输出侧测定轧制材料板形状，

将测定的板宽度方向的整个板形状分离为板端部形状和中心部形状，在最终级轧制机的输入侧和输出侧中的至少一方控制端部的板厚度分布，使分离后的板端部形状测定值成为目标值。

3.一种级联轧制设备的控制方法，该级联轧制设备具有多台轧制机，其特征在于：

在最终级轧制机输出侧测定轧制材料板形状，

将测定的板宽度方向的整个板形状分离为板端部形状和中心部形状，为了设定最终级轧制机的输入侧和输出侧中的至少一方的边缘下降变更量，控制最终级轧制机之前的前级的至少一种边缘下降修正机构，来达到该边缘下降变更量使分离后的板端部形状测定值成为目标值。

4.如权利要求2所述的级联轧制设备的控制方法，其特征在于：

测定的板宽度方向的整个板形状包含轧制材料的伸长率。

5.如权利要求2所述的级联轧制设备的控制方法，其特征在于：

控制最终级轧制机的形状控制机构，使测定的中心部检测值成为目标值。

6.一种级联轧制设备，其特征在于，包括：

测定多台轧制机中的最终级轧制机输出侧的轧制材料板形状的测定装置和；在最终级轧制机的输入侧和输出侧的至少一方控制该轧制材料的板端部的板厚度分布的控制装置，使测定的板宽度方向的整个板形状中的板端部形状检测值成为目标值。

7.一种级联轧制设备的控制装置，其特征在于：

在最终级轧制机的输入侧和输出侧中的至少一方控制该轧制材料的板端部的板厚度分布，使在多台轧制机中的最终级轧制机输出侧测定的板宽度方向的整个板形状中的板端部形状检测值成为目标值。

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