軋制形狀控制方法及軋制形狀控制系統的製作方法

2023-05-21 16:13:36

專利名稱：軋制形狀控制方法及軋制形狀控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種冷軋的形狀控制。
背景技術：
圖7中模式化表示現有的冷軋用的軋制設備的基本構成。軋制設備1 具備軋制機2，通過軋制機2上的上下作業輥5、 5的擠壓對從輸入側張力 巻取機3抽出的被軋制材料4負載軋制負荷，同時進行被軋制材料4的軋 制，並用輸出側張力巻取機6巻取該軋制後的被軋制材料4。在此，輸入 側為被軋制材料4進入軋制機2的一側，輸出側為被軋制材料4自軋制機 2輸出的一側。在軋制設備l的軋制中，被軋制材料4延展，但該延展在被軋制材料 的寬度方向未必是均勻的。即，受到軋制的被軋制材料4其延展在寬度方 向產生分布。這種延展的不均勻性在被軋制材料4的長度方向上產生波動。 即，在寬度方向以均勻的板速度從輸入側張力巻取機3抽出，且同樣在寬 度方向以均勻的板速度由輸出側張力巻取機6巻取的被軋制材料4位於輸 入側張力巻取機3和輸出側張力巻取機6之間，在寬度方向具有因寬度方 向上的延展的不同而不同的板速度，由於該寬度方向上的板速度的不同而 在長度方向產生波動。被軋制材料4的波動與軋制製品的品質也有關係，但主要對軋制操作 的穩定性造成問題。因此，在軋制設備l上，通常以能夠將波動抑制在一 定以下的控制為形狀控制來進行，且設有用於該形狀控制的軋制形狀控制 系統11。軋制形狀控制系統11具備輸入惻形狀控制裝置12和輸出側形狀控制 裝置13。輸入側形狀控制裝置12進行輸入側形狀控制作為前饋控制，該 前饋控制基於來自檢測軋制機2的輸入側的被軋制材料4的形狀的輸入側形狀檢測器14的檢測數據、和由目標形狀產生裝置15生成的目標形狀。另-…方面，輸出側形狀控制裝置13進行輸出側形狀控制作為反饋控制， 該反饋控制基於來自檢測軋制機2的輸出側的被軋制材料4的形狀的輸出 側形狀檢測器16的檢測數據、和由目標形狀產生裝置15生成的目標形狀。 而且，基於將這些輸入側形狀控制和輸出側形狀控制組合而生成的控制輸 出，例如對作業輥5負載彎曲負荷，或者進行使由伴隨軋制的發熱來加熱 的作業輥5的溫度狀態局部不同這樣的作業輥5的冷卻，由此進行抑制波 動、即抑制延展的不均勻性的形狀控制。在此，形狀控制中的"形狀"是被軋制材料4的波動程度，直接由延 展差率表示。即，延展差率乃至延展差率的分布(延展差率的寬度方向分 布)為形狀控制中的直接的"形狀"。因此，輸入側形狀檢測器14及輸出 側形狀檢測器16例如以50mm為單位檢測間隔，按每個該單位檢測間隔 檢測延展差率並輸出。這樣，由於形狀控制中的"形狀"由延展差率表示， 故用於形狀控制的目標形狀由延展差率的分布規定。這種目標形狀的生成 需要被軋制材料4的板厚、板寬、材質等信息，但這些信息通常由自外部 提供的軋製程序17得到。有關以上的形狀控制，例如專利文獻l及專利文獻2等中己有公開的 例子。專利文獻h特開平3-184614號公報 專利文獻2:特開2006-346721號公報上述那樣的形狀控制中，例如以接近扁平的形狀、即接近延展差率分 布為扁平的狀態的形狀為目標形狀進行。該情況下，對應於軋制機2的輸 入側的形狀，在軋制機2的軋制狀態下，在寬度方向產生差值，且板厚的 減少率(壓下率)在寬度方向上不同。當這樣的壓下率在寬度方向的差值、 例如被軋制材料4的一方的側邊部和另一方的側邊部之間的壓下率的差值 增大到一定以上時，可能帶來如下軋製作業的異常，即，導致被軋制材料 4自軋制機2的中心偏離這樣的被軋制材料4的蛇行，或者更差的情況是 被軋制材料4被軋制機2壓斷。發明內容本發明是以上述情況為背景而開發的，其課題在於，提供一種形狀控 制方法，將導致軋製作業的異常的事態防患於未然，能夠進行更穩定的軋 製作業，還提供一種形狀控制裝置，其用於執行上述形狀控制方法。如上所述，形狀控制是為了實現軋製作業的穩定化而以抑制被軋制材 料的波動為主線進行的。因此，形狀控制中，目標形狀未必是絕對的，例 如在以接近扁平的形狀即近似扁平形狀為目標形狀的情況下，對偏離近似 扁平形狀的形狀變更目標形狀，也能夠進行有效的形狀控制。本發明基於這種觀點，將被軋制材料的輸入側和輸出側的板厚變化在 寬度方向的比值即板厚變化寬度方向比作為壓下率的寬度方向差求出，根 據該板厚變化寬度方向比來變更目標形狀，進行形狀控制，通過進行這樣 的形狀控制，壓下率差不會增大到一定以上，由此可將招致軋製作業的異 常的本身防患於未然。具體而言，提供一種軋制形狀控制方法，用於將自 輸入側的巻取機抽出的被軋制材料由軋制機軋制後巻取到輸出側的巻取 機上的軋制設備，基於規定的目標形狀進行所述被軋制材料的形狀控制， 其特徵在於，基於所述被軋制材料的軋制引起的板厚變化在所述被軋制材 料的寬度方向的比值即板厚變化寬度方向比，變更所述目標形狀。作為成為目標形狀變更的指標的壓下率的寬度方向差， 一個優選的方 式是使用在被軋制材料的一側的側邊部和另一側的側邊部之間的壓下率 的差值。即，有關上述的軋制形狀控制方法，優選將成為目標形狀變更的 指標的板厚變化寬度方向比設為在一側的側邊部和另一側的側邊部之間 的板厚變化寬度方向比來代替壓下率的寬度方向差。由此，本發明中，有關上述的軋制形狀控制方法，使用相對於所述被 軋制材料在其一側的側邊部於所述輸入側設定的第一輸入側板厚評價點 的第一輸入側板厚、相對於所述被軋制材料在所述第一輸入側板厚評價點 的相反側的側邊於所述輸入側設定的第二輸入側板厚評價點的第二輸入 側板厚、相對於所述被軋制材料與所述第一輸入側板厚評價點位置對應地 於所述輸出側設定的第一輸出側板厚評價點的第一輸出側板厚、及相對於 所述被軋制材料與所述第二輸入側板厚評價點位置對應地於所述輸出側 設定的第二輸出側板厚評價點的第二輸出側板厚，作為第一輸出側板厚相 對於第一輸入側板厚的關係和第二輸出側板厚相對於第二輸入側板厚的關係，求取所述板厚變化寬度方向比。這種情況下，更優選的是，作為(第一輸出側板厚/第一輸入側板厚) / (第二輸出側板厚/第二輸入側板厚)，求取所述板厚變化寬度方向比。提供一種軋制設備形狀控制系統，其用於所述軋制形狀控制方法的執 行，其構成為，具備用於求取所述板厚變化寬度方向比的板厚變化寬度方 向比獲取機構，並且還具備用於變更所述目標形狀的目標形狀變更機構。發明效果根據以上的本發明，可將招致軋製作業的異常的事態防患於未然，從 而能夠進行更穩定的軋製作業。


圖1是用與軋制設備的關係表示第一實施方式的軋制設備形狀控制系 統的構成的圖；圖2是表示軋制設備中的輸入側 輸出側關係模型的圖；圖3是用延展差率表示圖2中輸入側，輸出側關係模型中的輸入側和 輸出側的形狀的圖；圖4是表示產生壓下率的寬度方向差時的輸出側形狀和輸入側形狀的 例子的圖；圖5是表示板厚變化寬度方向比獲取裝置的功能的構成例的圖；圖6是表示目標形狀變更裝置的功能的構成例的圖；圖7是表示現有的軋制設備構成的圖。符號說明1軋制設備2軋制機3輸入側張力巻取機 4被軋制材料 6輸出側張力巻取機 2軋制形狀控制系統22板厚變化寬度方向比獲取裝置(板厚變化寬度方向比獲取機構) 23目標形狀變更裝置(目標形狀變更機構)24板厚變化寬度方向比 33目標形狀 HDS第二輸入側板厚 HWS第一輸入側板厚 hDS第二輸出側板厚 hWS第一輸出側板厚 MDS第二輸入側板厚評價點 MWS第一輸入側板厚評價點 mDS第二輸出側板厚評價點 mWS第一輸出側板厚評價點具體實施方式
下面，對用於實施本發明的方式進行說明。圖1中，將一實施方式的 軋制設備形狀控制系統的構成以其與軋制設備的關係進行表示。軋制設備 1與圖7所示的軋制設備1相同。因此，對於軋制設備1，引用圖7中的 說明。軋制形狀控制系統21基本上與圖7的軋制形狀控制系統11相同， 不同點是附加了板厚變化寬度方向比獲取裝置22和目標形狀變更裝置 23。板厚變化寬度方向比獲取裝置22為板厚變化寬度方向比獲取機構， 對於被軋制材料4的輸入側和輸出側的板厚的變化，求取在寬度方向的比 即板厚變化寬度方向比(板厚變化比率)24。圖2表示用於說明這種板厚 變化寬度方向比獲取裝置22的功能的輸入側 輸出側關係模型。圖2的 輸入側*輸出側關係模型是將由作業輥5軋制的被軋制材料4作成俯視看 到的狀態表示的，以圖中上側為輸入側，以圖中下側為輸出側。成為形狀 控制的控制對象的形狀是被軋制材料4的波動程度，由於其更直接地說是 延展差率的分布，故需要對被軋制材料4的寬度方向進行定義。圖的輸入 側-輸出側關係模型中，將被軋制材料4的左側定義為WS側，將右側定 義為DS側。另外，WS是軋制設備1上的操作員的作業空間的某作業側 (work side)略語，DS是設有用於驅動軋制機2的電動機的驅動側(drive side)的略語。如上所述，作為目標形狀變更的指標即壓下率的寬度方向差，優選使 用被軋制材料的一方的側邊部和另一方的側邊部之間的壓下率的差值。因此，在WS側的側邊部設定WS側形狀評價位置PWS,在DS側的側邊部設定DS側形狀評價位置PDS。另外，對於WS側形狀評價位置PWS，在輸入側設定第一輸入側板厚評價點MWS，在輸出側設定第一輸出側板厚評價點mWS，對於DS側形狀評價位置PDS，在輸入側設定第二輸入側板厚評價點MDS，在輸出側設定第二輸出側板厚評價點mDS。而且，以第一輸入側板厚評價點MWS的板厚為第一輸入側板厚HWS，以第一輸出側板厚評價點mWS的板厚為第一輸出側板厚hWS，以第二輸入側板厚評價點MDS的板厚為第二輸入側板厚HDS，以第二輸出側板厚評價點mDS的板厚為第二輸出側板厚hDS，另外，以WS側形狀評價位置PWS的輸入側的板厚速度為VWS，以DS側形狀評價位置PDS的輸入側的板厚速度為VDS，以WS側形狀評價位置PWS的輸出側的板厚速度為vWS，以DS側形狀評價位置PDS的輸出側的板厚速度為vDS。就軋制機2進行的軋制而言，被軋制材料4向軋制機2流入的流入質量和被軋制材料4從軋制機2流出的流出質量為一定的質量流第一定律 (777 口一一定則)成立。通過該質量流第一定律，下記式(1)和式(2)的關係成立。被軋制材料4的形狀如上所述，為板的波動程度，更直接地說是延展 差率在寬度方向上的差異，進而也有在寬度方向上的板速度的差異。在這 種形狀的情況下，在輸出側，由於輸出側張力巻取機6上的WS側和DS 側的巻取速度相同，故當假設WS側板厚速度vWS比DS側板厚速度vDS 大時，來自軋制機2的每單位時間的被軋制材料4的流出長度在WS側比 在DS側長，WS側的波動增大。將其稱作輸出側WS側延展。另一方面，數式li7附 fVs = / 附 衡(2)在輸入側，由於輸入側張力巻取機3上的WS側和DS側的抽出速度相同， 故當假設WS側板厚速度VWS比DS側板厚速度VDS大時，向軋制機2 流入的每單位時間的被軋制材料4的流入質量在DS側比在WS少，DS 側的波動變大。將其稱作輸入側DS側延展。將以上的輸入側和輸出側的形狀用延展差率表示而示於圖3。圖3中 (a)為輸入側形狀，圖3中(b)為輸出側形狀，延展差率的+側(箭頭 方向)成為被軋制材料4的波動大的方向。其次，以如上的輸入側'輸出側關係模型為前提，考慮輸出側形狀和 輸入側形狀處於圖4所示的關係的情況。圖4中(a)的輸出側形狀為WS 側和DS側的各自的延展差率相同的扁平形狀。該情況下，下記式(3)成力:數式2VDS =財 (3因此，由式(1)和式(2)得到下記式(4), 數式3y『——r附 (4)附另-一方面，在圖4中(b)的輸入側形狀方面，成為DS側延展的狀態。 該情況下，WS側板厚速度VWS和DS側板厚速度VDS為下記式(5)的 關係，通過將該關係應用於式(4)，下記式(6)成立。數式4(5)這表示的是，ws側的輸入側和輸出側的板厚比(第一輸入側板厚評10價點MWS的第一輸入側板厚HWS和第一輸出側板厚評價點mWS的第 一輸出側板厚hWS的比值)比DS側的輸入側和輸出側的板厚比(第二輸 入側板厚評價點MDS的第二輸入側板厚HDS和第二輸出側板厚評價點 mDS的第二輸出側板厚hDS的比值)大。艮卩，成為WS側的壓下率比DS 側的壓下率大的狀態。這樣，使輸出側為扁平形狀，且使輸出側形狀和輸 入側形狀不同，以使在輸入側的WS側和DS側使延展差率不同，由此， 軋制機2進行軋制的狀態在寬度方向不同，壓下率在寬度方向產生差。而 且，當壓下率的寬度方向差增大到一定以上時，如上所述，可能帶來如下 軋製作業的異常，即，導致被軋制材料4自軋制機2的中心偏離這樣的被 軋制材料4的蛇行，進而更差的情況是被軋制材料4被軋制機2壓斷。在此，上述的壓下率的寬度方向差由形狀控制中的與目標形狀的關係 決定其大小。因此，若能夠適宜變更目標形狀，則能夠有效地防止可能帶 來軋製作業的異常的某壓下率的寬度方向差的產生。對此求出壓下率的寬 度方向差，基於該壓下率的寬度方向差變更目標形狀是有效的。由此，利用板厚變化寬度方向比獲取裝置22求取壓下率的寬度方向 差作為板厚變化寬度方向比24。板厚變化寬度方向比獲取裝置22如圖5 所示，具備板厚變化寬度方向比運算機構25，其使用輸入側形狀檢測器 14和輸出側形狀檢測器16各自的檢測數據，利用板厚變化寬度方向比運 算機構25算出板厚變化寬度方向比24。板厚變化寬度方向比運算機構25 進行的板厚變化寬度方向比24的運算可如下進行。輸入側形狀檢測器14或輸出側形狀檢測器16如上那樣來檢測形狀， 作為每單位檢測間隔的延展差率。該延展差率由下記式(7)定義。其中， e為延展差率，1為基準延展，Al為相對於基準延展在單位檢測部位的 延展的偏差。數式5formula see original document page 11(7)設圖2中的WS側形狀評價位置PWS和DS側形狀評價位置PDS各 自的輸出側WS側的形狀(第一輸出側板厚評價點mWS的形狀)為eDWS，設輸出側DS側的形狀(第二輸出側板厚評價點mDS的形狀)為 eDDS，設輸入側WS側的形狀(第一輸入側板厚評價點MWS的形狀) 為e EWS，設輸入側DS側的形狀(第二輸入側板厚評價點MDS的形狀) 為e EDS時，WS側形狀評價位置PWS和DS側形狀評價位置PDS各自 的WS側的板速度和DS側的板速度的比值在輸出側由下記式(8)表示， 在輸入側由下記式(9)表示。 數式6formula see original document page 12因此，下記式(10)成立，作為(第一輸出側板厚hWS/第一輸入側 板厚HWS) / (第二輸出側板厚hDS/第二輸入側板厚HDS)，可求出板厚 變化寬度方向比24。數式7formula see original document page 12目標形狀變更裝置23為目標形狀變更機構，其基於由板厚變化寬度 方向比獲取裝置22求出的板厚變化寬度方向比24生成目標形狀變更量 26。圖6表示目標形狀變更裝置23的功能的構成例。圖6的例中的目標 形狀變更裝置23具備目標形狀修正量生成機構27，並且具備目標形狀變 更量生成機構28。目標形狀修正量生成機構27使用圖6中(b)所示的目標形狀修正FG (目標形狀修正函數生成程序)29根據板厚變化寬度方向 比24生成目標形狀修正量30。目標形狀變更量生成機構28通過將目標形 狀修正量30變換為目標形狀變更用的矩陣量來生成目標形狀變更量26。目標形狀修正FG29規定板厚變化寬度方向比24和目標形狀修正量的 關係。該目標形狀修正FG29根據被軋制材料4的板厚、板寬、材質等預 先準備多個，並存儲於FG存儲機構31中。而且，FG選擇機構32基於來 自軋製程序17的信息從FG存儲機構31選擇性地取出必要的目標形狀修 正FG29，將其提供給目標形狀修正量生成機構27。需要說明的是，圖中 (b)的目標形狀修正FG29為如下情況的例子，即，對板厚變化寬度方向 比24設置死區，在板厚變化寬度方向比24超過了死區的範圍內，生成目 標形狀修正量。由目標形狀變更裝置23生成的目標形狀變更量26在輸出側形狀控制 中加在來自目標形狀產生裝置15的目標形狀33上。即，目標形狀變更裝 置23進行的目標形狀的變更與輸出側形狀控制下的目標形狀33相關聯。如上所述，由板厚變化寬度方向比獲取裝置22求出板厚變化寬度方 向比24，根據該板厚變化寬度方向比24，由目標形狀變更裝置23變更目 標形狀，由此能夠不使壓下率差增大到一定以上，能夠將導致軋製作業異 常的本身防患於未然，從而能夠進行更穩定的軋製作業。以上對用於實施本發明的一個方式進行了說明，但其只不過是代表的 例子，本發明在不脫離其主旨的範圍內可用各種方式實施。例如在以上實 施方式中，具備輸入側形狀控制裝置12和輸出側形狀控制裝置13，但也 可以為省略輸入側形狀控制裝置12的方式。即，形狀控制在僅有輸出側 形狀控制裝置13進行的輸出側形狀控制就足已的情況也很多，這種情況 下，通常省略輸入側形狀控制裝置12進行的輸入側形狀控制，只進行輸 出側形狀控制裝置13進行的輸出側形狀控制。另外，在以上實施方式中，在WS側的側邊部和DS側的側邊部分別 設定了形狀評價位置，但不限於此，也可以在寬度方向的任意位置進行形 狀評價。另外，在以上實施方式中，使用由形狀檢測器得到的檢測數據求取板 厚變化寬度方向比，但未必限於該方法，例如也可以在圖2中各板厚評價點設置板厚檢測器，使用該板厚檢測器的檢測數據求取板厚變化寬度方向 比。但是，考慮到在檢測精度方面形狀檢測器比板厚檢測器優良、以及由 於其可利用已有的形狀檢測器故可減輕成本負擔等，更優選使用形狀檢測 器的方式。
權利要求
1、一種軋制形狀控制方法，用於將自輸入側的卷取機抽出的被軋制材料由軋制機軋制後卷取到輸出側的卷取機上的軋制設備，基於規定的目標形狀進行所述被軋制材料的形狀控制，其特徵在於，基於所述被軋制材料的軋制引起的板厚變化在所述被軋制材料的寬度方向的比值即板厚變化寬度方向比，變更所述目標形狀。
2、 如權利要求1所述的軋制形狀控制方法，其特徵在於，使用相對於所述被軋制材料在其一側的側邊部於所述輸入側設定的 第一輸入側板厚評價點的第一輸入側板厚、相對於所述被軋制材料在所述 第一輸入側板厚評價點的相反側的側邊於所述輸入側設定的第二輸入側 板厚評價點的第二輸入側板厚、相對於所述被軋制材料與所述第一輸入側 板厚評價點位置對應地於所述輸出側設定的第一輸出側板厚評價點的第 一輸出側板厚、及相對於所述被軋制材料與所述第二輸入側板厚評價點位 置對應地於所述輸出側設定的第二輸出側板厚評價點的第二輸出側板厚， 作為第一輸出側板厚相對於第一輸入側板厚的關係和第二輸出側板厚相 對於第二輸入側板厚的關係，求取所述板厚變化寬度方向比。
3、 如權利要求2所述的軋制形狀控制方法，其特徵在於，作為(第一輸出側板厚/第一輸入側板厚)/ (第二輸出側板厚/第二輸 入側板厚)，求取所述板厚變化寬度方向比。
4、 一種軋制形狀控制系統，其用於將自輸入側的巻取機抽出的被軋 制材料由軋制機軋制後巻取到輸出側的巻取機上的軋制設備，並具有控制 部，該控制部基於規定的目標形狀進行所述被軋制材料的形狀控制，所述 軋制形狀控制系統的特徵在於，具有目標形狀變更部，該目標形狀變更部基於所述被軋制材料的軋制 引起的板厚變化在所述被軋制材料的寬度方向的比值即板厚變化寬度方 向比，變更所述目標形狀。
5、 如權利要求4所述的軋制形狀控制系統，其特徵在於，使用相對於所述被軋制材料在其一側的側邊部於所述輸入側設定的第一輸入側板厚評價點的第一輸入側板厚、相對於所述被軋制材料在所述 第一輸入側板厚評價點的相反側的側邊於所述輸入側設定的第二輸入側 板厚評價點的第二輸入側板厚、相對於所述被軋制材料與所述第一輸入側 板厚評價點位置對應地於所述輸出側設定的第一輸出側板厚評價點的第 一輸出側板厚、及相對於所述被軋制材料與所述第二輸入側板厚評價點位 置對應地於所述輸出側設定的第二輸出側板厚評價點的第二輸出側板厚， 作為第-一輸出側板厚相對於第一輸入側板厚的關係和第二輸出側板厚相 對於第二輸入側板厚的關係，求取所述板厚變化寬度方向比。 6、如權利要求5所述的軋制形狀控制系統，其特徵在於， 作為(第一輸出側板厚/第一輸入側板厚)/ (第二輸出側板厚/第二輸 入側板厚)，求取所述板厚變化寬度方向比。
全文摘要
本發明提供一種軋制形狀控制系統，將招致軋製作業異常的事態防患於未然，能夠進行更穩定的軋製作業。軋制形狀控制系統(21)用於將自輸入側張力卷取機(3)抽出的被軋制材料(4)由軋制機(2)軋制後卷取到輸出側張力卷取機(6)的軋制設備(1)，基於由目標形狀產生裝置(15)生成的目標形狀(33)進行被軋制材料的形狀控制。另外，軋制形狀控制系統(21)具備板厚變化寬度方向比獲取裝置(22)和目標形狀變更裝置(23)，由板厚變化寬度方向比獲取裝置求取被軋制材料的軋制引起的板厚變化在被軋制材料的寬度方向的比值即板厚變化寬度方向比(24)，目標形狀變更裝置基於該板厚變化寬度方向比變更目標形狀。
文檔編號B21B37/28GK101274334SQ20081000512
公開日2008年10月1日 申請日期2008年1月22日 優先權日2007年3月28日
發明者服部哲, 福地裕 申請人:株式會社日立製作所