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CN107107137B - 轧制生产线的蛇行控制装置 - Google Patents

轧制生产线的蛇行控制装置 Download PDF

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CN107107137B
CN107107137B CN201580073160.1A CN201580073160A CN107107137B CN 107107137 B CN107107137 B CN 107107137B CN 201580073160 A CN201580073160 A CN 201580073160A CN 107107137 B CN107107137 B CN 107107137B
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rolling stock
stock
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Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
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Abstract

提供轧制生产线的蛇行控制装置，即使在轧制材料的宽度方向的温度分布均匀的情况下也能够设定轧制材料的温度以抑制轧制材料的蛇行。轧制生产线的蛇行控制装置具备：尾端轧制负载计算部，基于对轧制材料的轧制负载、对轧制材料施加的入料侧张力、对轧制材料施加的出料侧张力、以及轧制材料的温度，计算未施加入料侧张力的情况下的轧制负载的预测值；允许蛇行量轧制负载计算部，基于未施加入料侧张力的情况下的轧制材料的蛇行的允许量、轧制材料的一侧轧制负载与另一侧轧制负载之差、以及轧制材料的速度，计算轧制材料的蛇行量为允许量的情况下的对轧制材料的轧制负载的基准值；和升温量计算部，基于轧制负载的预测值与轧制负载的基准值之差计算轧制材料的升温量。

Description

轧制生产线的蛇行控制装置
技术领域
本发明涉及一种轧制生产线的蛇行(也可称作蜿蜒曲折或者波浪状起伏)控制装置。
背景技术
专利文献1公开一种轧制生产线的蛇行控制装置。根据该蛇行控制装置，轧制材料的宽度方向的温度分布变得均匀。作为其结果，轧制材料的蛇行得到抑制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-237240号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，即使在轧制材料的宽度方向的温度分布均匀的情况下也可能会产生轧制材料的蛇行。在该情况下，在专利文献1所记载的装置中，未设定用于抑制轧制材料的蛇行的轧制材料的温度。
本发明是为了解决上述课题而进行的。本发明的目的在于提供一种轧制生产线的蛇行控制装置，即使在轧制材料的宽度方向的温度分布均匀的情况下也能够设定轧制材料的温度以抑制轧制材料的蛇行。
用于解决课题的手段
本发明的轧制生产线的蛇行控制装置具备：尾端轧制负载计算部，基于轧制机架对轧制材料的轧制负载、在上述轧制机架的入料侧对轧制材料施加的入料侧张力、在上述轧制机架的出料侧对轧制材料施加的出料侧张力、以及轧制材料的温度，计算未施加上述入料侧张力的情况下的上述轧制机架对轧制材料的轧制负载的预测值；允许蛇行量轧制负载计算部，基于未施加上述入料侧张力的情况下的轧制材料的蛇行的允许量、上述轧制机架对轧制材料的一侧轧制负载与另一侧轧制负载之差、以及上述轧制机架的入料侧的轧制材料的速度，计算轧制材料的蛇行量为上述允许量的情况下的对轧制材料的轧制负载的基准值；以及升温量计算部，基于由上述尾端轧制负载计算部计算出的轧制负载的预测值与由上述允许蛇行量轧制负载计算部计算出的轧制负载的基准值之差，计算轧制材料的升温量。
发明效果
根据本发明，与轧制材料的宽度方向的温度分布无关地计算出轧制材料的升温量。因此，即使在轧制材料的宽度方向的温度分布均匀的情况下也能够设定轧制材料的温度以抑制轧制材料的蛇行。
附图说明
图1是对本发明的实施方式1的轧制生产线的蛇行控制装置进行了应用的轧制生产线的构成图。
图2是表示对本发明的实施方式1的轧制生产线的蛇行控制装置进行了应用的轧制生产线中的轧制材料的蛇行量的计算模型的图。
图3是本发明的实施方式1的轧制生产线的蛇行控制装置中设置的蛇行控制修正量运算装置的框图。
图4是本发明的实施方式1的轧制生产线的蛇行控制装置的硬件构成图。
图5是对本发明的实施方式2的轧制生产线的蛇行控制装置进行了应用的轧制生产线的构成图。
图6是本发明的实施方式2的轧制生产线的蛇行控制装置中所设置的蛇行控制修正量运算装置的框图。
图7是对本发明的实施方式3的轧制生产线的蛇行控制装置进行了应用的轧制生产线的构成图。
图8是本发明的实施方式3的轧制生产线的蛇行控制装置中设置的蛇行控制修正量运算装置的框图。
具体实施方式
根据附图对用于实施本发明的方式进行说明。此外，在各图中，对于相同或者相当的部分赋予相同的符号。该部分的重复说明适当地简化或者省略。
实施方式1.
图1是对本发明的实施方式1的轧制生产线的蛇行控制装置进行了应用的轧制生产线的构成图。
在图1中，粗轧机1设置在轧制生产线的最靠入料侧。板带加热器(barheater)2设置在粗轧机1的出料侧。精轧机3设置在板带加热器2的出料侧。精轧机3具备多个轧制机架3a。多个轧制机架3a沿着轧制生产线排列。
板带加热器控制装置4的输出部与板带加热器2的输入部连接。蛇行控制装置5具备蛇行控制修正量运算装置6。蛇行控制修正量运算装置6的输入部与设置于各轧制机架3a的设备连接。蛇行控制修正量运算装置6的输出部与板带加热器控制装置4的输入部连接。
在轧制生产线的热轧工序中，轧制材料7由粗轧机1进行轧制。然后，轧制材料7由板带加热器2加热。然后，轧制材料7由精轧机3进行轧制。此时，在各轧制机架3a中，计测出对于轧制材料7的轧制负载、对轧制材料7的一侧轧制负载与另一侧轧制负载之差等。
蛇行控制修正量运算装置6使用计测值以及设定值的至少一方，对轧制材料7的尾端的蛇行量的预测值进行计算。蛇行控制修正量运算装置6计算为了抑制与该预测值相对应的轧制材料7的蛇行而需要的轧制材料7的温度。蛇行控制修正量运算装置6基于计算结果来计算轧制材料7的升温量。蛇行控制修正量运算装置6将与该升温量相对应的信号向板带加热器控制装置4输出。
板带加热器控制装置4基于与该信号对应的升温量来计算板带加热器2的使用电力。板带加热器控制装置4将该电力向板带加热器2施加。
接下来，使用图2对轧制材料7的蛇行进行说明。
图2是表示对本发明的实施方式1的轧制生产线的蛇行控制装置进行了应用的轧制生产线中的轧制材料的蛇行量的计算模型的图。
图2的模型是将作为无张力状态下的轧制中的周知见解而已知的蛇行量的计算模型进行了简化而得到的模型。若由于某种原因导致产生了对轧制材料7的一侧轧制负载与另一侧轧制负载之差，则轧制材料7的一侧与另一侧的厚度之差(楔形率)的入料侧与出料侧之差即楔形率变化量发生变化。作为该楔形率变化量被累积的结果，轧制材料7产生蛇行。若轧制材料7产生蛇行，则对轧制材料7的一侧轧制负载与另一侧轧制负载之差增大。因此，楔形率进一步变化。作为其结果，轧制材料7的蛇行增大。
接下来，使用图3对蛇行控制修正量运算装置6进行说明。
图3是本发明的实施方式1的轧制生产线的蛇行控制装置中设置的蛇行控制修正量运算装置的框图。
如图3所示那样，蛇行控制修正量运算装置6具备第一存储部6a、第二存储部6b、第三存储部6c、尾端轧制负载计算部6d、蛇行量计算部6e、蛇行量异常检测部6f、允许蛇行量轧制负载计算部6g、差分轧制负载计算部6h、以及升温量计算部6i。
第一存储部6a暂时存储与轧制材料7的温度相对应的信息。第二存储部6b暂时存储与轧制材料7的蛇行的允许量相对应的信息。第三存储部6c暂时存储与轧制机架3a的入料侧的轧制材料7的速度V相对应的信息。
在轧制稳定时，尾端轧制负载计算部6d计算未施加入料侧张力的情况下的轧制机架3a对轧制材料7的轧制负载的预测值。此时，尾端轧制负载计算部6d基于轧制机架3a对轧制材料7的轧制负载PACT(kN)、在轧制机架3a的入料侧对轧制材料7施加的入料侧张力σe、ACT(MPa)、在轧制机架3a的出料侧对轧制材料7施加的出料侧张力σx、ACT(MPa)、以及精轧中的轧制材料7的温度Tstrip(℃)，计算轧制负载的预测值P0(kN)。
例如，尾端轧制负载计算部6d使用如下的(1)式表示的轧制负载的计算式。
P＝fp(σe，σx，Tstrip···) (1)
具体地说，尾端轧制负载计算部6d使用如下的(2)式至(4)式来计算轧制负载的预测值P0(kN)。
PACAL＝fp(σe、ACT，σx、ACT，Tstrip···) (2)
β＝PACT/PACAL(3)
P0＝β·fp(σe0，σx、ACT，Tstrip···) (4)
在此，PACAL为将σe、ACT、σx、ACT、Tstrip代入(1)式计算出的轧制负载实际计算值，σe0为0。
蛇行量计算部6e基于由尾端轧制负载计算部6d计算出的轧制负载的预测值P0、轧制机架3a对轧制材料7的一侧轧制负载与另一侧轧制负载之差δP(kN)、以及轧制机架3a的入料侧的轧制材料7的速度V(m/s)，计算轧制材料7的蛇行量yc(mm)。例如，一侧轧制负载与另一侧轧制负载之差δP是根据来自设置于各轧制机架3a的测压元件(未图示)的、工件侧的轧制负载PWS(kN)及驱动器侧的轧制负载PDS(kN)来计算的。
例如，蛇行量计算部6e使用由如下的(5)式表示的蛇行量预测式来计算轧制材料7的蛇行量yc。
yc＝fyc(δP，P0，V，···) (5)
蛇行量异常检测部6f判定轧制材料7的蛇行量yc是否超过允许量yc′。蛇行量异常检测部6f在轧制材料7的蛇行量yc超过允许量yc′的情况下检测到异常。允许量yc′对应于会引起成为操作障碍的轧制故障的事态而设定。例如，允许量yc′对应于轧制材料7由于蛇行而被拖拉伸的事态而设定。例如，允许量yc′对应于轧制材料7与精轧机3的侧部接触的事态而设定。例如，允许量yc′对应于轧制机架3a等设备损坏的事态而设定。
允许蛇行量轧制负载计算部6g计算轧制材料7的蛇行量yc为允许量yc′的情况下的对轧制材料7的轧制负载的基准值P0′(kN)。
例如，允许蛇行量轧制负载计算部6g使用由(5)式表示的函数的反函数来计算轧制负载的基准值P0′。允许蛇行量轧制负载计算部6g使用如下的(6)式来计算轧制负载的基准值P0′。
P0′＝fyc′-1(δP，V，yc′，···) (6)
差分轧制负载计算部6h在蛇行量异常检测部6f未检测到异常的情况下，不计算预测值P0与基准值P0′之差ΔP(kN)。在蛇行量异常检测部6f检测到异常的情况下，计算预测值P0与基准值P0′之差ΔP。预测值P0与基准值P0′之差ΔP由如下的(7)式表示。
ΔP＝P0-P0′ (7)
升温量计算部6i计算为了使预测值P0与基准值P0′之差ΔP消失而需要的轧制材料7的升温量ΔTBH(℃)。升温量ΔTBH是通过板带加热器2使轧制材料7升温时的升温量。
例如，升温量计算部6i使用由如下的(8)式表示的轧制材料温度预测式来计算轧制材料7的升温量ΔTBH。
ΔTBH＝ft(ΔP，Tstrip，···) (8)
这些计算针对多个轧制机架3a的全部都进行。升温量计算部6i将与针对全部轧制机架3a计算出的轧制材料7的升温量ΔTBH中值最大的升温量ΔTBH相对应的信号向板带加热器控制装置4输出。
板带加热器控制装置4计算满足与来自升温量计算部6i的信号相对应的轧制材料7的升温量ΔTBH的、板带加热器2的使用电力Pw。板带加热器控制装置4基于计算结果对板带加热器2的加热进行控制。通过该加热，对轧制材料7的轧制负载降低。作为其结果，轧制材料7的蛇行得到抑制。
接下来，使用图4对蛇行控制修正量运算装置6的硬件构成的一个例子进行说明。
图4是本发明的实施方式1的轧制生产线的蛇行控制装置中设置的蛇行控制修正量运算装置的硬件构成图。
如图4所示那样，蛇行控制修正量运算装置6具备处理电路8。处理电路8具备处理器8a以及存储器8b。图3的蛇行控制装置5的各部的动作是通过至少一个处理器8a执行至少一个存储器8b所存储的程序来实现的。
根据以上说明的实施方式1，与轧制材料7的宽度方向的温度分布无关系地计算轧制材料7的升温量。因此，即使在轧制材料7的宽度方向的温度分布均匀的情况下，也能够设定轧制材料7的温度以抑制轧制材料7的蛇行。作为其结果，能够抑制轧制材料7的断裂以及拉伸。能够抑制轧制生产线的设备的损坏。作为其结果，能够抑制轧制的制品的成品率的恶化以及生产率的降低。
此外，轧制材料7的蛇行量通过蛇行量计算部6e的计算来求出。因此，即使不设置对轧制材料7的宽度方向的温度分布进行计测的温度计以及蛇行计，也能够抑制轧制材料7的蛇行。
此外，仅在检测到轧制材料7的蛇行的异常的情况下才计算轧制材料7的升温量。因此，能够抑制蛇行控制修正量运算装置6的计算负荷。
此外，也可以在精轧机3的出料侧设置蛇行计。在该情况下，在由蛇行计所计测到的轧制材料7的蛇行量超过允许量的情况下检测为异常即可。
实施方式2.
图5是对本发明的实施方式2的轧制生产线的蛇行控制装置进行了应用的轧制生产线的构成图。此外，对于与实施方式1相同或者相当的部分，赋予相同符号。该部分的说明省略。
实施方式2的轧制生产线是对实施方式1的轧制生产线追加了多个喷射器9以及喷射器控制装置10而构成的。
各喷射器9设置在相邻的轧制机架3a之间。喷射器控制装置10的输出部与喷射器9的输入部连接。喷射器控制装置10的输入部与蛇行控制修正量运算装置6的输出部连接。
例如，蛇行控制修正量运算装置6基于轧制材料7的升温量，以使轧制材料7成为目标温度的方式计算最靠出料侧的喷射器9的水流量。喷射器控制装置10基于由蛇行控制修正量运算装置6计算出的水流量，通过最靠出料侧的喷射器9对轧制材料7进行控制。
接下来，使用图6对蛇行控制修正量运算装置6进行说明。
图6是本发明的实施方式2的轧制生产线的蛇行控制装置中设置的蛇行控制修正量运算装置的框图。
如图6所示那样，实施方式2的蛇行控制修正量运算装置6是对实施方式1的蛇行控制修正量运算装置6追加了第四存储部6j以及喷射器流量计算部6k而构成的。
第四存储部6j暂时存储与轧制材料7的目标温度TFD，TG(℃)相对应的信息。
喷射器流量计算部6k基于由升温量计算部6i计算出的轧制材料7的升温量ΔTBH及目标温度TFD、TG，计算喷射器9的水流量FSP。
例如，喷射器流量计算部6k使用由如下的(9)式表示的喷射器流量预测式来计算喷射器9的水流量FSP。
FSP＝ff(ΔTBH，TFD、TG，···) (9)
在(9)式中，喷射器9的水流量FSP被计算为相对于最大流量的比例(％)。
喷射器流量计算部6k将与喷射器9的水流量FSP相对应的信号向喷射器控制装置10输出。
喷射器控制装置10基于与来自喷射器流量计算部6k的信号相对应的流量FSP，将与水流量的变更量相对应的信号向喷射器9输出。喷射器9根据与来自喷射器控制装置10的信号相对应的水流量FSP来变更水流量。
根据以上说明的实施方式2，以使轧制材料7成为目标温度的方式控制喷射器9。因此，能够降低对轧制材料7的材质产生负面影响的可能性。
此时，对在被预测到了轧制材料7的蛇行的轧制机架3a的出料侧设置的喷射器9的任一个进行控制即可。例如，也可以仅通过一个喷射器9对轧制材料7进行冷却。例如，也可以通过多个喷射器9分散地对轧制材料7进行冷却。
实施方式3.
图7是对本发明的实施方式3的轧制生产线的蛇行控制装置进行了应用的轧制生产线的构成图。此外，对于与实施方式1相同或者相当的部分，赋予相同符号。该部分的说明省略。
实施方式3的轧制生产线是对实施方式1的轧制生产线追加了多个矫平器11以及矫平器控制装置12而构成的。
各矫平器11设置于各轧制机架3a。此外，在图7中，仅示出一个矫平器11。矫平器控制装置12的输出部与矫平器11的输入部连接。矫平器控制装置12的输入部与蛇行控制修正量运算装置6的输出部连接。
例如，蛇行控制修正量运算装置6计算与在轧制材料7的升温量超过板带加热器2的可升温温度的情况下的超过了可升温温度的升温量相当的轧制材料7的蛇行量。蛇行控制修正量运算装置6以使该蛇行量抵消的方式计算矫平器11的操作量。矫平器控制装置12基于由蛇行控制修正量运算装置6计算出的操作量，控制矫平器11以使轧制材料7的楔形率变小。
接下来，使用图8对蛇行控制修正量运算装置6进行说明。
图8是本发明的实施方式3的轧制生产线的蛇行控制装置中设置的蛇行控制修正量运算装置的框图。
如图8所示那样，实施方式2的蛇行控制修正量运算装置6是对实施方式1的蛇行控制修正量运算装置6追加了第五存储部6l、升温量不足蛇行量计算部6m、以及矫平器操作量计算部6n而构成的。
第五存储部6l暂时存储与板带加热器2的可升温量ΔTBH、UL(℃)相对应的信息。
升温量不足蛇行量计算部6m基于轧制材料7的升温量ΔTBH及板带加热器2的可升温量ΔTBH、UL(℃)，计算轧制材料7的可升温量ΔTBH″(℃)及升温量不足的轧制材料7的蛇行量Δyc″(mm)。
例如，在轧制材料7的升温量ΔTBH为板带加热器2的可升温量ΔTBH、UL以上的情况下，升温量不足蛇行量计算部6m使用如下的(10)式以及(11)式来计算轧制材料7的可升温量ΔTBH″及升温量不足的轧制材料7的蛇行量Δyc″。
ΔTBH″＝ΔTBH、UL (10)
Δyc″＝fyc(δP，fp(ΔTBH-ΔTBH、UL)，V，···) (11)
例如，在轧制材料7的升温量ΔTBH低于板带加热器2的可升温量ΔTBH、UL的情况下，升温量不足蛇行量计算部6m使用如下的(12)式以及(13)式来计算轧制材料7的可升温量ΔTBH″以及升温量不足的轧制材料7的蛇行量Δyc″。
ΔTBH″＝ΔTBH (12)
Δyc″＝0 (13)
升温量不足蛇行量计算部6m将与轧制材料7的可升温量ΔTBH″相对应的信号向板带加热器控制装置4输出。升温量不足蛇行量计算部6m将与升温量不足的轧制材料7的蛇行量Δyc″相对应的信号向矫平器操作量计算部6n输出。
矫平器操作量计算部6n基于与来自升温量不足蛇行量计算部6m的信号相对应的升温量不足的轧制材料7的蛇行量Δyc″来计算矫平器的操作量δS(mm)。
矫平器操作量计算部6n使用由如下的(14)式表示的矫平器操作量预测式来计算矫平器的操作量δS。
δS＝fδS(Δyc″，···) (14)
矫平器操作量计算部6n将与矫平器的操作量δS相对应的信号向矫平器控制装置12输出。矫平器控制装置12按照与来自矫平器操作量计算部6n的信号相对应的操作量δS对矫平器11进行操作。
根据以上说明的实施方式3，在轧制材料7的升温量超过板带加热器2的可升温量的情况下，矫平器11被操作。因此，即使在轧制材料7的升温量超过板带加热器2的可升温量的情况下，也能够控制轧制材料7的蛇行。
工业上的可利用性
如上所述，本发明的轧制生产线的蛇行控制装置能够利用于即使在轧制材料的宽度方向的温度分布均匀的情况下也能够设定轧制材料的温度以抑制轧制材料的蛇行的系统。
符号的说明
1粗轧机，2板带加热器，3精轧机，3a轧制机架，4板带加热器控制装置，5蛇行控制装置，6蛇行控制修正量运算装置，6a第一存储部，6b第二存储部，6c第三存储部，6d尾端轧制负载计算部，6e蛇行量计算部，6f蛇行量异常检测部，6g允许蛇行量轧制负载计算部，6h差分轧制负载计算部，6i升温量计算部，6j第四存储部，6k喷射器流量计算部，6l第五存储部，6m升温量不足蛇行量计算部，6n矫平器操作量计算部，7轧制材料，8处理电路，8a处理器，8b存储器，9喷射器，10喷射器控制装置，11矫平器，12矫平器控制装置。

Claims (5)

1.一种轧制生产线的蛇行控制装置，具备：
尾端轧制负载计算部，基于轧制机架对轧制材料的轧制负载、在上述轧制机架的入料侧对轧制材料施加的入料侧张力、在上述轧制机架的出料侧对轧制材料施加的出料侧张力、以及轧制材料的温度，计算未施加上述入料侧张力的情况下的上述轧制机架对轧制材料的轧制负载的预测值；
允许蛇行量轧制负载计算部，基于未施加上述入料侧张力的情况下的轧制材料的蛇行的允许量、上述轧制机架对轧制材料的一侧轧制负载与另一侧轧制负载之差、以及上述轧制机架的入料侧的轧制材料的速度，计算轧制材料的蛇行量为上述允许量的情况下的对轧制材料的轧制负载的基准值；以及
升温量计算部，基于由上述尾端轧制负载计算部计算出的轧制负载的预测值与由上述允许蛇行量轧制负载计算部计算出的轧制负载的基准值之差，计算轧制材料的升温量。
2.如权利要求1所述的轧制生产线的蛇行控制装置，其中，
具备：
蛇行量计算部，基于由上述尾端轧制负载计算部计算出的轧制负载的预测值、以及上述轧制机架对轧制材料的一侧轧制负载与另一侧轧制负载之差，计算轧制材料的蛇行量。
3.如权利要求1或2所述的轧制生产线的蛇行控制装置，其中，
具备：
蛇行量异常检测部，在轧制材料的蛇行量超过上述允许量的情况下检测到异常，
上述升温量计算部在上述蛇行量异常检测部未检测到上述异常的情况下不计算轧制材料的升温量，在上述蛇行量异常检测部检测到上述异常的情况下计算轧制材料的升温量。
4.如权利要求2所述的轧制生产线的蛇行控制装置，其中，
具备：
喷射器流量计算部，基于由上述升温量计算部计算出的轧制材料的升温量，以在上述轧制机架的出料侧轧制材料成为目标温度的方式计算在上述轧制机架的出料侧设置的喷射器的水流量。
5.如权利要求2所述的轧制生产线的蛇行控制装置，其中，
具备：
升温量不足蛇行量计算部，在由上述升温量计算部计算出的轧制材料的升温量超过可升温温度的情况下，计算与超过上述可升温温度的升温量相当的轧制材料的蛇行量；以及
矫平器操作量计算部，以将由上述升温量不足蛇行量计算部计算出的轧制材料的蛇行量抵消的方式计算设置于上述轧制机架的矫平器的操作量。
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