下文参见附图,在这几张图中,相同参考符号表示相同或相应的部件。具体地参见图1,以下将描述本发明的一个实施例。
以下根据适用于本发明的实施例进行详细描述。
图1是同时表示一个本发明轧机控制装置实施例的大致结构和所适用的轧机的框图。在图1中,轧机1~6构成了六架连轧机,沿A方向轧制轧制材料10(以下简称材料)。这些轧机1~6配备有控制各板凸度和板平坦度用的促动器11~16。作为促动器,它可以是各种形式的。在以下的a~d项中列出了作为配有促动器的典型轧机:
a.四辊轧机,除了具有使由上工作辊与上支撑辊构成辊对、由下工作辊与下支撑辊构成辊对并将这些辊对在轧制方向上相互交叉的功能外,还具有使工作辊弯曲的功能和使工作辊沿轴向移动的功能,即所谓的“辊对交叉式轧机”。
b.四辊轧机,除了具有使轴向上辊径不同的工作辊沿轴向移动的功能外,还具有使工作辊弯曲的功能,是CVC四辊轧机。
c.六辊轧机,具有使工作辊弯曲的功能、使中间辊弯曲的功能、使工作辊沿轴向移动的功能、使中间辊沿轴向移动的功能,即所谓的“六辊轧机”。
d.六辊轧机,具有使工作辊弯曲的功能、使中间辊弯曲的功能、使工作辊沿轴向移动的功能、使轴向上直径不同的中间辊沿轴向移动的功能,即所谓的“六辊CVC轧机”。
图1所示的促动器11~16是轧机配有这些功能的统称。在以下的说明中,板凸度修正能力强的辊对交叉角的调整装置和弯辊力调整装置等是各控制对象。在这种场合,在促动器11~16的控制系统中设有用于分别输入操作人员手动修正所得的修正值M1~M6的加法器21~26,还设有输入促动器设定值修正量以便在轧制中修正促动器11~15的板凸度的加法器31~35、输入促动器设定值修正量以便在轧制中修正促动器16的板平坦度的加法器36。
另一方面,在终轧机架6出口侧设有板平坦度测量计41,若检测出的板平坦度接近目标值,则板平坦度控制装置42把促动器16的设定值修正量输给加法器36。另外,在终轧机架6出口侧设有板凸度测量计51,若检测出的板凸度接近目标值,则板凸度控制装置52将促动器11~15的设定值修正量输给加法器31~35。
尽管图中省略了,但轧机1~6还配有控制辊缝用的压下控制装置和控制辊圆周速度用的驱动机构速率控制装置,还设有检测轧制力用的轧制力检测装置、检测出口侧板宽用的板宽检测计、板凸度计等。在这里,为使附图简单化,这些检测计一起用轧制状态测定装置61表示。而且,轧制状态测定装置61测得的轧制状态信息被输给第一设定计算器80及第二设定计算器90。
在从图中省略的上级计算机中设定的钢种、轧制前的板厚、板宽与材料温度等轧制前参数以及包括轧制后的板厚、板宽、材料温度与板凸度和板平坦度等目标值在内的轧制后的参数统称为轧制信息70,但在此称其为“轧制指令表”,轧制信息70被输给第一设定计算器80及第二设定计算器90。
图2是表示第二设定计算器90的具体结构的框图。第二设定计算器90在先行材料的轧制后且在后行材料轧制前计算出促动器设定值修正量100。为此,要在规定时间间隔内计算出辊凸度,同时,设置了预测计算用的辊凸度计算装置91、用于求解与先行材料和后行材料有关的辊凸度偏差的辊凸度偏差计算装置92、轧制力偏差计算装置93、板宽偏差计算装置94及板凸度目标值偏差计算装置95,还设置了判断板凸度目标值偏差计算装置95的输出是否为零的板凸度目标值偏差判定装置96、根据辊凸度和轧制力及板宽的各偏差求解促动器修正量的促动器设定值第一修正量计算装置97、根据板凸度目标值偏差求解促动器修正量的促动器设定值第二修正量计算装置98、加法求解所求得的修正量的加法计算装置99。
以下参见图3来描述具有上述结构的本实施例的操作。
如图3(a)所示,通常在串列式轧机中,紧接着的两次换辊之间称为一个辊周期。在此期间内,材料1、材料2…材料N一起连续地进行轧制。此时,参见材料1和材料2,材料1是先行材料,材料2是后行材料。同样的,参见材料N-1和材料N,材料N-1是先行材料,材料N是后行材料。
此外如图3(b)所示,在一个辊周期内的轧制状态称为批量轧制,在批量轧制中存在非轧制时间即空轧时间。在本实施例中,在空轧段前进行轧制的材料可称为先行材料,在空轧段后进行轧制的材料定义为后行材料。
如图3(c)所示,在一个辊周期中的轧制状态称为无端轧制,是把在先轧制材料的尾端和在后轧制材料的前端利用焊接等装置接合在一起连续进行轧制的。此时,材料在相互接合状态下进行轧制,把在先轧制的材料定义为先行材料,而把在后接受轧制的材料称为后行材料。
另外在轧制后行材料前,将钢种、轧机入口侧的板厚与板宽、来料温度等轧制前参数以及包括轧机出口侧的板厚、板宽、材料温度、板凸度与板平坦度等目标值在内的轧制后参数作为轧制信息70输入给第一设定计算器80和第二设定计算器90。此时,第一计算计算器80根据轧制信息70设定计算出用于后行材料的轧机1~6出口侧的板厚、板宽度、轧制力、轧制力矩、材料温度、前滑率等,再根据此计算结果将轧机1~6的各辊缝、辊圆周速度等经过设定计算并输入给第二设定计算器90和图中省去的各控制装置。在这种情况下,利用轧制状态测定装置61的测定值进行反馈控制或前馈控制,由于与此有关的方案在各种提案中已经公开了,所以省略了对其的说明。另外,由于在各种提案中已经有所记载了,所以省去了对板平坦度控制装置42根据板平坦度测量计41的检测值计算出轧机6的促动器设定值修正量并输入给加法器36中的描述和对板凸度控制装置52根据板凸度测量计51的检测值计算出轧机1~5的各促动器的修正量并输入给加法器31~35中的描述。
在这里描述了用于根据先行材料的轧制状态提高后行材料的板凸度和板平坦度的精度的第二设定计算器90的具体工作情况。
先行材料和后行材料的轧制前参数及轧制后参数通常是不同的。由于在轧辊中存在着因轧制引起的热胀、因冷却引起的冷缩及因轧制引起的磨损等现象,所以辊形时刻在变化。为了在这样的条件下也能使板凸度和板平坦度与目标值一致,最好在轧制先行材料的过程中利用轧制状态测定装置61检测出先行材料尾端的板宽、轧制力、促动器状态值(辊对交叉角、弯辊力等)、板凸度、板平坦度并输入给第二设定计算器90。
构成第二设定计算器90的辊凸度计算装置91每隔一定时间(以i作为机架编号,其中i=1~6),计算出在第i架轧机的先行材料轧制中的辊凸度CRAi,并同时预测出后行材料轧制中的辊凸度CRBi。而且辊凸度偏差计算装置92依照以下公式计算并求出辊凸度偏差ΔCRi:
ΔCRi=CRBi-CRAi (1)
另外,轧制力偏差计算装置93输入在第i架轧机的先行材料轧制中的轧制力测定值PAi和后行材料轧制中的轧制力目标值PBi并依据下式计算出轧制力偏差ΔPi
ΔPi=PBi-PAi (2)
再者,板宽度计算装置94输入先行材料轧制中的终轧机架6出口侧的板宽测定值WA和后行材料轧制时的板宽目标值WB并依据下式计算出板宽偏差ΔW
ΔW=WB-WA (3)
还有,板凸度目标值偏差计算装置95输入在终轧机架6的先行材料轧制中的终轧机架6出口侧板凸度目标值CA REF和后行材料轧制时的板凸度目标值CB REF并依据下式计算出板凸度目标值偏差ΔCREF
ΔCREF=CB REF-CA REF (4)
另一方面,由于操作人员针对先行材料轧制中的尾端进行修正,所以利用轧制状态测定装置61而测得的板凸度测定值与目标值CA REF相比具有偏差ΔCA。
此时,板凸度目标值偏差计算装置95依据下式进行计算:
ΔCREF=CB REF-(CA REF+ΔCA) (5)
ΔCREF是终轧机架6出口侧的板凸度目标值偏差。
通常在先行材料和后行材料中,(1)式的辊凸度偏差ΔCRi、(2)式的轧制力偏差ΔPi、(3)式的板宽偏差ΔW是变化的,板凸度目标值偏差判定装置96判断板凸度目标值偏差计算装置95的ΔCREF是否为零,即判断(4)或(5)式的板凸度目标值偏差ΔCREF是否为零。在这里,(4)式的板凸度目标值偏差ΔCREF为零时,这意味着先行材料的板凸度目标值与后行材料的板凸度目标值偏差为零。(5)式的板凸度目标值偏差ΔCREF为零时,这意味着后行材料的板凸度目标值与先行材料的板凸度测定值偏差为零。
如果(4)式或(5)式的板凸度目标值偏差ΔCRFF为零,则只有促动器设定值第一修正量计算装置97计算促动器设定值的修正量,促动器设定值第二修正量计算装置98因输入为零而不进行计算,其输出为零。在这里说明板凸度目标值偏差ΔCREF为零时,第一促动器设定值修正量计算装置97的操作及其工作原理。
通常,使辊对在轧制方向上相互交叉而形成的辊对交叉角与弯辊力相比对板凸度的修正能力要强。在这里首先考虑求解上述辊对交叉角修正量的情况。
第i架轧机的辊对交叉角修正量ΔXi、上述轧制力偏差ΔPi、板宽偏差ΔW和辊凸度偏差ΔCRi之间存在以下关系式:
(Ci/Xi)·ΔXi=(Ci/Pi)·ΔPi+(Ci/W)·ΔW+(Ci/CRi)·ΔCRi (6)
此关系式(6)变型后得到下式:
ΔXi=1/(Ci/Xi)·[(Ci/Pi)·ΔPi+(Ci/W)·ΔW+(Ci/CRi)·ΔCRi] (7)
其中:
C/X:辊对交叉角X对板凸度的影响系数;
C/P:轧制力P对板凸度的影响系数;
C/W:板宽W对板凸度的影响系数;
C/CR:辊凸度CR对板凸度的影响系数;
脚标i:轧机机架编号。此外,下述四项中:
Ci/Xi,Ci/Pi,Ci/W,Ci/CRi
第一项是辊对交叉角X对板凸度的影响系数,第二项是轧制力对板凸度的影响系数,第三项是板宽度对板凸度的影响系数,第四项是辊凸度对板凸度的影响系数,这些系数决定了轧机尺寸、轧制材料(轧制计划)并且是在计算或实验中求得的值,这些系数可通过另外方式求出,并存储到第二设定计算器90中未示的存储器中。
另一方面,在未利用辊对交叉角或在未配有这些促动器的轧机中通过修正弯辊力F而以如下方式求解出后行材料的板凸度设定值和板平坦度设定值。
第i架轧机的弯辊力修正量ΔFi、上述轧制力偏差ΔPi、板宽偏差ΔW、辊凸度偏差ΔCRi之间存在以下关系式:
(Ci/Fi)·ΔFi=(Ci/Pi)·ΔPi+(Ci/W)·ΔW+(Ci/CRi)·ΔCRi (8)
此公式(8)变型后得到下式:
ΔFi=1/(Ci/Fi)·[(Ci/Pi)·ΔPi+(Ci/W)·ΔW+(Ci/CRi)·ΔCRi] (9)
其中:
C/F:弯辊力F对板凸度的影响系数;
脚标i:轧机机架编号。
另外,C/F是弯辊力对板凸度的影响系数,它决定了轧机尺寸、轧制材料(轧制计划)并且是在计算或实验中求得的值,这些值可通过其它方式求出,并存储到第二设定计算器90中未画出的存储器中。
如此求得的促动器设定值修正量ΔXi或ΔFi利用加法计算装置99而作为促动器设定值修正量100输出。
在换辊后,最初接受轧制的轧制材料的促动器设定值由第一设定计算器80进行设定。与在两次后进行轧制的材料对应地,先行材料尾端的测定值为设定值。
接着,(4)式或(5)式的板凸度目标值偏差ΔCREF不为零时,板凸度目标值偏差定断装置96将其所示信号输入促动器设定值第二修正量计算装置98中。此促动器设定值第二修正量计算装置98象下述那样计算出板凸度目标值偏差ΔCREF为零时的促动器设定值修正量。
在这里,板凸度目标值偏差ΔCREF为终轧机架6出口侧偏差,对各架轧机1~6的所有促动器设定值进行修正以使其为零。此时,必须要考虑到前架轧机的板凸度对后架轧机的遗传影响。即,板凸度目标值偏差ΔCREF、第i架轧机的促动器设定值修正量ΔCCTL之间存在以下关系式:
ΔCi SUM/hi=(ΔCREF/h6)·αi (10)
ΔCi SUM=ηi·ΔCi~1 SUM+ΔCi CTL (11)
ΔC6 SUM=ΔCREF (12)
其中:
ΔCCTL:板凸度修正量
ΔCREF:板凸度目标值偏差
h:轧机出口侧板厚
h6:终轧机架出口侧板厚
η:遗传系数
ΔCi SUM:考虑遗传系数后的板凸度
α:调整系数(0≤α≤1.0)
脚标i:轧机机架编号
为了使板凸度目标值偏差ΔCREF为零,利用(10)式、(11)式确定各架轧机1~6的促动器设定值修正量ΔCi CTL,由于比率凸度修正量一定或成比例,所以上述修正量求解方式的特点是板平坦度不会恶化。
可以如此求出各架轧机1~6的板凸度修正量ΔCi CTL,如前所述地求出促动器修正量,板凸度修正能力强的辊对交叉角修正量ΔXi CTL和板凸度修正量ΔCi CTL之间存在以下公式的关系:
(Ci/Xi)·ΔXi CTL=ΔCi CTL (13)
据此:ΔXi CTL=ΔCi CTL/(Ci/Xi) (i=1~6) (14)
促动器设定值第二修正量计算装置98在板凸度目标值偏差ΔCREF不为零时,用(10)和(11)式求出板凸度修正量ΔCi CTL,并随后用(14)式求出辊对交叉角修正量ΔXi CTL。
另一方面,在不利用辊对交叉角或在未配备有类似装置的轧机中,如此通过修正弯辊力求出后行材料的板凸度和板平坦度设定值,在这种情况下,弯辊力修正量ΔFi CTL和板凸度修正量ΔCi CTL之间具有下式的关系:
(Ci/Fi)·ΔFi CTL=ΔCi CTL (15)
据此:ΔFi CTL=ΔCi CTL/(Ci/Fi) (i=1~6) (16)
这样一来,板凸度目标值偏差ΔCREF不为零时,在促动器设定值第一修正量计算装置97求出修正量的同时,利用促动器设定值第二修正量计算装置98求出修正量,加法计算装置99将这些修正量相加而得到促动器设定值修正量100。
总而言之,在辊对交叉轧机中,用(7)式求出的辊对交叉角修正量ΔXi与用(14)式求出的辊对交叉角修正量ΔXi CTL之和就是促动器设定值修正量100。
而且,在不利用辊对交叉轧机或在未配备有类似装置的轧机中,用(9)式求出的弯辊力修正量ΔFi与用(16)式求出的弯辊力修正量ΔFi CTL之和为促动器设定值修正量100。
如上明示,当板凸度目标值偏差ΔCREF为零时,只根据用促动器设定值第一修正量计算装置97求出的促动器修正量进行修正;当板凸度目标值偏差ΔCREF不为零时,根据用促动器设定值第一修正量计算装置97求出的修正量与用促动器设定值第二修正量计算装置98求出的修正量之和进行修正。
另外在上述实施例中,描述了在未利用辊对交叉轧机的交叉角、辊对交叉轧机或在未配备类似装置的轧机的情况下,对弯辊力进行各种修正的情况,即使在辊对交叉轧机中,在具有可轴向移动工作辊功能的情况下也可以修正轴向位移量。
此外,在CVC四辊轧机中,在具有轴向移动工作辊功能和弯辊功能的情况下,在不利用弯辊功能的情况下,也可修正工作辊轴向位移量。
而且,在六辊轧机或六辊CVC轧机中,在不利用弯辊功能的情况下,也可以修正工作辊或中间辊的轴向位移量。
另一方面,尽管串列式六架连轧机在上述实施方式中作为控制对象,但本发明不局限于这种使用情况。在特殊情况下也可适用于单机架轧机且适用于由多架构成的全连轧式连轧机。
此外在上述实施例中,当在终轧机出口侧设置板凸度计时,对上游侧的各架轧机的促动器设定值进行修正。当在多架轧机的中间设置板凸度计时,至少可以针对在板凸度计上游的轧机进行上述修正,至于在板凸度计下游的轧机,能够对从板凸度计后面的那架轧机到终轧机架实施同样的修正。
根据如上描述而所了解到的本发明,计算出与先行材料有关的轧制状态的各测定值和对应于这些测定值的后行材料轧制条件的各设定值之偏差。当在先行材料的轧制后轧制后行材料时,当先行材料的板凸度目标值与后行材料的板凸度目标值之偏差或后行材料的板凸度目标值与先行材料的板凸度测定值之偏差为零时,根据先行材料轧制状态的各测定值与后行材料轧制条件的各设定值计算值之偏差依次对用于上述后行材料的前述促动器的设定值进行修正,于是可以在不采用凸度比遗传系数和板型变化系数的前提下,通过将先行材料的轧制结果用于后行材料的轧制控制中,能够高精度地把后行轧制材料的板凸度和板平坦度精加工到目标值上。
另外根据本发明的另一个发明点,计算出与先行材料有关的轧制状态各测定值与对应于这些测定值的后行材料轧制条件的各设定值之偏差;当在先行材料的轧制后轧制后行材料时,当终轧机出口侧的后行材料的板凸度目标值与先行材料的板凸度目标值之偏差或后行材料的板凸度目标值与先行材料的板凸度测定值之偏差不为零时,此偏差乘以预定调整系数,并再乘以用当前轧机出口侧板厚与终轧机出口侧板厚之比表示的板厚比,以此作为到该当前轧机为止的板凸度设定值修正量,从此修正量中减去到该当前轧机的前架轧机为止的板凸度设定值修正量与该当前轧机遗传系数的乘积值而作为该当前轧机的板凸度修正量,根据此板凸度修正量顺序地修正促动器的设定值。于是如上所述的那样,可以在不采用凸度此遗传系数和板型变化系数的前提下,通过将先行材料的轧制结果有效地用于后行材料的轧制控制中,能够高精度地把后行轧制材料的板凸度和板平坦度精加工到目标值上。
显然,根据上述教导可以得出本发明的各种其它修改和变型。因此,很容易理解。可以在下述权利要求的范围内按照除了说明书具体所述的方式外的其它方式实施本发明。