在轧机机架的出口处的金属带材的平面度调节

摘要

本发明涉及一种用于调节在轧机机架的出口处的金属带材的平面度的方法，该轧机机架调节平面度的装置，该装置包括至少一个动态平面度传动装置，在轧制过程中，根据该方法，由通过分布于所述带材的宽度上的n个点的值D的测量结果来表征带材的平面度，基于n个值D的测量结果，然后通过使用对平面度的平面度调节的作用模型和优化方法，确定用于调节装置的全部设定值，所述的全部设定值包括至少一个用于动态传动装置的基本设定值，从而计算的残余平面度误差标准最小化，并且通过用于调节平面度的装置执行全部的设定值，其特征在于，对于每一个动态传动装置，用于确定全部的设定值的平面度的作用模型包括与表征平面度的值D的测量结果的点一样多的子模型，当设定值应用于相应动态传动装置时，每一个子模型能够计算在相应的动态传动装置的相应点处对值D的影响。

说明书

本发明涉及一种在轧机机架的出口处的金属带材的平面度调节，该轧机机架安装有包括至少一个平面度的动态传动装置的用于调节平面度的装置。

通常通过轧制并且最经常地通过在轧制机组上轧制来制造诸如金属带材的扁平的金属产品，该轧制机组由多个轧机机架构成，该轧机机架具有用于轧平轧制带材的轧辊，并被相继放置而被所述带材连续横向穿过。

此轧制可以是热轧或冷轧，当通过轧制预热板坯而获得或通过薄带材铸造而生产带材时为热轧，当通过附加轧制一通过热轧而预先获得的带材而获得带材时为冷轧。在这两种情况下，在轧机的出口处缠绕带材。

在这种轧制过程中，特别是由于在轧制过程中施加在产品上的压力造成的轧辊变形，所获得的带材的横截面通常不是完美的矩形。

此外，如果没有适当调节从一轧制操作到下一操作的一系列的截面，带材的不同纵向构造的延长是不同的。这可能导致平面度缺陷，该平面度缺陷通过仅分布在带材宽度的一部分上的未显影的轧波纹而表现出来。这些轧波纹可沿着带材的中心线，此时该种缺陷被称作中心弯曲；或者轧波纹在带材的一边或两边，此时该种缺陷称作边缘波动；或者轧波纹在带材的中心线和带材的边缘中间的部分。

在热轧过程中通常清楚可见的平面度缺陷在冷轧过程中由于在冷轧过程中施加在带材上的张力而通常较少看到。

误差是否直接可见或不直接可见，平面度缺陷可以通过合适的装置，例如平面度测量辊来测量。

为了限制平面度缺陷，可以采取措施以限制轧机的轧辊的变形，特别是工作辊的变形。这些措施与轧机的性质相关。实际上，通常带材在由四辊式轧机机架构成的轧机上轧制，即机架包括两个工作辊，每一个工作辊被支撑在一个更大的支撑辊之上，但是带材还可以在六辊式轧机机架上轧制，而工作辊支撑在侧向平移中可移动的中间辊上，中间辊依次被支撑在更大直径的支撑辊上。

在所有情况下，在每一个轧机机架的出口处的带材的横截面可至少局部控制，并且因此可以限制所述平面度问题。可以通过调节轧辊的加工曲面(bombé d’usinage)进行该控制，即当加工轧辊表面时产生沿它们长度的直径变化，从而产生了轧辊的挠曲(cambrage)，即产生于反偏转力并抵消产生于轧制力的偏转力的偏转(施加到轧辊颈)，确保了工作辊的轴线相对于支撑辊的轴线轻微交叉，这改进了工作辊在支撑辊上的支撑条件并因此改进了在轧辊上的横向压力分布以及因此的轧辊变形。

通过移动在移动中的中间辊以及通过将它们放置在基于将要制造的带材的宽度的位置处，还可以在一个六辊式轧机机架上调节轧机对带材宽度的行为。

还可以设计可变曲面的轧辊，该轧辊为由可动外盖构成的支撑辊，该外盖围绕支撑件旋转安装并且通过能够朝工作辊的气隙施加压力的千斤顶连接至支撑件。这些沿可变曲面的轧辊的长度放置的千斤顶，能够根据轧制的带材的宽度按要求调节工作辊上的支撑辊的压力分布。

还可以使用喷洒轧辊的喷嘴，该喷嘴确保沿轧制线适当地分布喷洒。该喷洒对轧辊的表面温度产生作用并且，从而由于热胀而对轧辊的直径产生作用。

最后，为避免或解决所述带材两侧的不对称问题，可以从机架的任意一侧调节辊缝，并且因此确保轧辊的侧向倾斜。

所有这些调节轧机的装置可以在轧制带材之前进行预先定位，理论上，这能够获得具有所需厚度的截面的带材并且带材非常平坦或具有受控缺陷。

然而，这些先验调节是不充分的。实际上由于多种原因，带材的性能沿它们的整个长度是不稳定的。这种结果在于，虽然在带材的一个限定部分优化调节轧机以获得非常平坦的带材，但是对带材的另一部分来说该轧机的适当调节未必是必要的。

为了克服这种缺点，提出了测量轧机机架的出口处的带材的平面度，并且使用该平面度测量以作用于调节轧机机架的某些参数。

这些参数是用于调节动态传动装置的参数，所述动态传动装置即可以在轧制过程中修正设置的传动装置。实际上，在所有提及的传动装置中，某些传动装置由于必须施加的力太大而不能简单地在轧制过程中调节，另一些由于它们的性质而不能调节。

不能在轧制过程中调节的传动装置被称作静态传动装置。这些静态传动装置，例如是轧辊的加工曲面、六辊式轧机机架的中间辊的侧向平移或工作辊的交叉。

另一些传动装置，因为它们可以在轧制过程中调节，所以被称作动态传动装置，是工作辊或中间辊的曲面，如果还有的话，是用于调节可变曲面的轧辊的曲面的每个千斤顶、这个或那个喷洒管(une ramped’arrosage)的喷嘴的打开或闭合、以及轧辊的倾斜装置。

为了连续调节平面度，通常使用由平面度测量装置执行的测量值来表示多项式近似形式的带材的平面度误差。

使用多项式近似来确定由相关的轧机机架上可用的动态传动装置所应用的设定值。

基于多项式近似的方法具有不是很精确的缺点，此外为了控制复杂的动态平面度传动装置，诸如具有可调节曲面的、对应于多个独立的基本传动装置的轧辊难以应用该方法。

本发明的目的是通过提出了一种用于在轧制薄金属带材的过程中控制动态平面度传动装置的装置而克服所述缺点，该装置比现有技术中已知的装置更精确并且特别容易应用于控制复杂的传动装置，例如具有可调节曲面的轧辊。

因此，本发明的目的是一种用于调节在轧机机架的出口处的金属带材的平面度的方法，该轧机机架具有调节平面度的装置，该装置包括至少一个动态平面度传动装置。根据该方法，在轧制过程中，由通过分布于所述带材的宽度上的n个点的测量值(grandeur)D来表征带材的平面度。基于n个点的值D的测量结果，并通过使用对调节平面度的装置的平面度的作用模型以及优化方法，确定用于调节装置的全部设定值，所述全部设定值包括至少一个用于动态传动装置的基本设定值，从而计算的平面度残余误差标准最小化。然后通过用于调节平面度的装置执行全部的设定值。在该方法中，对于动态传动装置，用于确定全部的设定值的平面度的作用模型具有与表征平面度的值D的测量结果的点一样多的子模型，当设定值应用于相应动态传动装置时，每一个子模型能够计算在相应的动态传动装置的相应点处对值D的影响。

优选地，以全部设定值的应用与传动装置的可操作约束相兼容的方式确定所述的全部设定值。

所述一个或多个传动装置由例如至少一个下述装置构成：工作辊或中间辊的曲面的调节装置、用于内部调节可变曲面支撑辊的压力的千斤顶、喷嘴、轧辊的倾斜装置。

优选地，调节平面度的装置包括多个动态传动装置，而全部设定值包括用于每一个动态传动装置的基本设定值，并且为了确定全部的设定值，例如执行计算每一个动态传动装置对平面度的作用总和以确定所计算的残余平面度误差。

通常，动态传动装置的作用模型与所述带材的宽度有关。

调节平面度的装置还可以包括至少一个在轧制所述带材之前根据将轧制带材的宽度预调节的静态平面度传动装置，并且通过采用静态传动装置的预先调节设定值来确定动态传动装置模型。

至少一个静态传动装置是例如侧向平移的轧辊或交叉的轧辊。

所计算的残余平面度误差标准可以是至少一个在所计算的残余平面度误差和目标平面度误差之间的标准偏差(l’écart)的增加的正函数。

所计算的残余平面度误差标准可以是例如所计算的残余误差的平方差。所计算的平面度残余误差的标准还可以是所计算的残余误差的最大范围(l’amplitude)。所计算的误差的标准还可以是上述两种标准的结合。

所计算的残余平面度误差标准可额外地包括静态成本因子和/或动态成本因子。

优选地，表征平面度的值D的测量点的数目n与所述带材的宽度有关。

例如借助于平面度测量装置，诸如具有多个跨轧制线的宽度横向分布的测量区域的平面度测量辊，来测量值D。

优选地，在连续的时间间隔进行估计平面度误差、限定用于动态传动装置的设定值以及调节动态传动装置。

连续的时间间隔可以与所述带材的进给速度有关，并且例如可以与该速度成反比。

可以通过使用在机架上的轧制模拟模型来确定轧制的预先调节设置和基本传动装置的作用模型。

优选地，在轧制带材之前，借助于轧制模拟模型，计算适用于轧制带材的静态和动态传动装置的预先调节的设定值，通过线性化逼近预先调节的设定值来计算基本动态传动装置的作用模型，预先调节轧机机架并且将基本动态传动装置的作用模型的参数传送到调节装置。

根据本方法(le procédé)，还可以测量至少一个附加的轧制参数，诸如具体是，轧制力或张力，并且在借助于调节装置的作用模型和优化方法来确定用于调节装置的全部设定值之前，借助于优选的作用模型来确定至少一个用于优选动态传动装置的设定值的调节，并且在确定用于调节装置的全部设定值时考虑这个或这些调节。

所述优选的动态传动装置可以是工作辊的曲面。

根据本发明的方法可以通过计算机来实施，且尤其应用于冷轧。

最后，本发明涉及用于实施该方法的软件。

现参考附图以一种更准确但并不局限的方式描述本发明，其中：

-图1是设有平面度测量辊的四辊式轧机机架的平面度调节方法的总体示意图；

-图2是调节方法的局部详细示意图，该方法确定将传送到轧机机架的平面度传动装置的设定值。

为了轧制诸如带材之类的薄金属，使用包括至少一个静态平面度传动装置和至少一个动态平面度传动装置的连续轧机机架。这些平面度传动装置将在下面明确表述。

在该轧机机架的下游设有一种用于测量平面度的装置，其通过对横向设置在带材上的不同点进行测量来确定平面度。

更确切地，用于测量平面度的装置是例如平辊，其长度等于轧制线的宽度。沿该平辊的长度在精细测量的距离处放置有多个与带材接触的传感器。有效传感器的数目与所述带材宽度相关。实际上，仅仅干扰带材的传感器有效，即仅沿长度小于或等于带材的宽度的线放置的传感器有效。此外，轧制带材可以比轧制线的宽度窄。

因此，用于测量平面度的装置在测量的时候表示带材的平面度特征，即在给定点上，通过一系列的、其中每一个都对应于来自传感器的测量值表征。这些测量的组合形成了尺寸矢量(dimension)n，n与带材的宽度相关并等于有效的传感器的数目。

如果表征平面度的值称为D的话，在给定时刻平面度测量由列矢量表示。