專利名稱：實現(xiàn)平面冷軋帶材的平面度調(diào)節(jié)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在帶鋼軋機中軋制冷軋帶材的方法，該帶鋼軋機帶有至少兩個軋機機座或一個分別具有上和下工作輥的單個機座，工作輥在必要時是可調(diào)的，在必要時直接或通過中間輥支承在支承輥上，在帶鋼軋機內(nèi)為了改變冷軋帶材的狀態(tài)至少軋制一個道次，其中對于冷軋帶材規(guī)定一目標應力分布或一任意的目標不平度形狀并與實際達到的應力分布比較，并以這樣的方式應用可供使用的機械或物理方式工作的執(zhí)行環(huán)節(jié)、使得盡可能完全地消除規(guī)定的和實際達到的應力分布之間的差別。
冷軋帶材的平面度測量通常借助于平面度測量輥進行，它測量整個帶寬上的實際應力分布。測量通常在軋機機座的出口側(cè)進行。那里出現(xiàn)在80到160℃之間的中等帶溫，原則上這也適用于其他金屬，如鋁或銅。
根據(jù)經(jīng)驗帶材中心和帶材邊緣之間出現(xiàn)大致為10℃-30℃的溫度梯度。為此在

圖1中舉例列出兩種在可逆軋制優(yōu)質(zhì)鋼時測量的帶材溫度分布，從鋼的熱膨脹系數(shù)約為1.2×10-5/度和彈性模量為210000N/mm2出發(fā)，那么10度的溫度差在冷軋帶材中便已經(jīng)引起約25N/mm2的應力差；但是通常力求在整個帶材寬度上應力差保持在20N/mm2以下。不用平面度調(diào)節(jié)裝置這種由溫度引起的應力對成品的平面度沒有影響，至少是如果它保持在彈性區(qū)內(nèi)的話，對冷卻后的帶材沒有影響。
用平面度調(diào)節(jié)裝置可以這樣地調(diào)節(jié)輥隙輪廓。使得保持或達到帶材平面度或要求的不平度形狀。但是問題正好在于，測量值是熱帶材中的應力分布，它附帶所述的由溫度引起的應力(在上面的例子中大于25N/mm2)。也就是說，已知平面度調(diào)節(jié)裝置用用于平帶材的目標平面度或目標函數(shù)還調(diào)節(jié)在熱帶材內(nèi)的這種由溫度引起的應力。在冷卻和溫度差衰減以后在冷卻了的帶材內(nèi)在目標不平度形狀上附加地疊加了一個相應于由溫度引起的應力但是具有相反的符號的應力成分。
目標應力分布或目標不平度形狀對于給定的產(chǎn)品連同給定的軋制和特殊的冷卻方案原則上也可以這樣規(guī)定，使得得到冷卻后的產(chǎn)品的足夠的平面度。然而尋求要求的目標函數(shù)或不平度形狀是一個費用高的試驗過程，它使得對于每一種產(chǎn)品要求一個帶有取出試樣的帶材展開。
工藝方面令人滿意的是，不必再在可在熱態(tài)時直接在輥隙后面測量的平面度和對于不同產(chǎn)品和軋制工藝方案各不相同的冷卻后的帶材的冷態(tài)不平度形狀之間加以區(qū)分。
在1973和1975年由于當時還沒有開發(fā)出借助于拉應力測量輥直接測量帶材應力和隨后調(diào)節(jié)或測量局部帶材伸長的方法曾經(jīng)建議，測量帶材溫度分布本身(DE-A-2349611和DE-A-2554246)。在整個寬度上帶溫的差別在那里直接地解釋成整個寬度上變形程度的差別，變形程度的這種差別又解釋為平面度誤差的原因。現(xiàn)在通過將帶材內(nèi)的溫度差直接換算成在軋輥上供給的冷卻液數(shù)量之差的方法，可以改變軋輥輪廓，從而改變局部變形程度。
至少由于溫度差并非僅僅由于不同的變形程度而出現(xiàn)，而且還有其他原因，例如軋輥熱態(tài)輪廓，不同的冷卻潤滑液流量和在帶材邊緣處，特別是在卷繞狀態(tài)下表面積/體積比較大，由此通常帶材邊緣處溫度下降。相反在軋制薄鋼帶時，由于通常在帶材邊緣處軋制品埋入軋輥的埋入量變形程度較大。盡管如此由于上面所述的效應在邊緣處總的溫度較低。
因此在專利登記DE-A-2349611和DE-A-2554246中所述的方法也不能實現(xiàn)，而是后來被所述的拉應力分布直接測量連同隨后的調(diào)節(jié)所代替。其次這里這種調(diào)節(jié)的執(zhí)行環(huán)節(jié)之一是工作輥的冷卻液量的局部控制，它通常應該減小殘余誤差，這種殘余誤差不能被其他執(zhí)行環(huán)節(jié)如軋輥彎曲、移動或可吹風的軋輥補償。
在企業(yè)資料“ABB自動化和驅(qū)動裝置(文獻3BSE005258)，1994年2月17日，第3頁”中將當今平面度調(diào)節(jié)的技術現(xiàn)狀歸納如下1.確定一目標平面度2.測量帶材平面度3.計算平面度誤差
4.借助于影響函數(shù)描述各種輥隙機械執(zhí)行環(huán)節(jié)的函數(shù)5.影響函數(shù)盡可能的疊加，以消除平面度誤差6.應用輥隙執(zhí)行環(huán)節(jié)，以調(diào)整輥隙7.應用可局部調(diào)整的軋輥冷卻裝置，以通過由熱引起的工作輥直徑變化可選擇地調(diào)整輥隙。
在歐洲專利申請EP0850704A1中也找到這種現(xiàn)有技術，并附加這樣的提示，規(guī)定在熱帶材時整個帶長上不同的不平度形狀，以達到冷態(tài)時平的帶材。在現(xiàn)有技術中找不到關于在冷態(tài)時不平的帶材確切的原因是什么的見解，也就是說如上所述，沒有說明按現(xiàn)有技術狀況的調(diào)節(jié)方案本身與整個帶寬上不均勻的溫度分布的關系。同樣也沒有找到關于除了單純的經(jīng)驗(“在熱帶材中不同的不平度形狀”)外對此人們還能做些什么的見解。
本發(fā)明的目的是，找到一種調(diào)節(jié)平面度的方法，用這種方法不必再在可在熱態(tài)時直接在輥隙后面測量的平面度和對于不同產(chǎn)品及軋制工藝方案不同的冷卻帶材的冷態(tài)不平度形狀之間加以區(qū)別，并且用這種方法可以規(guī)定在熱態(tài)時相同的平面度或不平度形狀。
為了實現(xiàn)這個目的設想，除在熱帶材中的應力分布本身外還測量在整個寬度上帶材溫度的分布，并由此計算求出在帶材冷卻后出現(xiàn)的應力分布，如果在熱態(tài)中的帶有在輥隙后面形成的溫度分布的帶材沒有應力的話，并且將這種由溫度引起的應力分布在將它與目標不平度形狀比較以前用來校正實際所達到的應力。
按本發(fā)明的建議的優(yōu)點是，平面度的目標函數(shù)的編制可以按要求這樣地進行，使得可以用直接的途經(jīng)達到冷卻的帶材盡可能好的平面度。與DE-A-2349611和DE-A-2554246的觀點不同本發(fā)明不把溫度測量用作直接和不平度聯(lián)系的測量值(這個任務由拉應力測量輥承擔)，而是根據(jù)不平度原因的工藝知識用作對于可當時直接測量的熱帶材內(nèi)的拉應力的補充的校正值，因此在各種情況下調(diào)節(jié)可以達到具有規(guī)定平面度的冷卻后的冷軋帶材。
按本發(fā)明的方法的進一步發(fā)展在從屬權利要求中規(guī)定。
下面借助于附圖中圖2對本發(fā)明加以說明。帶材沿行進方向用計算機分解成條，但是實際上不必規(guī)定像所用的拉應力測量輥一樣的條寬。在很多技術實施情況下條寬約為52mm，并且通常也相當于冷卻橫梁上噴嘴的間距。對于每根這種條i由溫度信號求出一平均溫度Ti。如果溫度信號不是按—在所述例子中-52mm的間距給定，那么事先還必須進行插補，成為這種條間距。此外算出在整個帶寬上的平均溫度Tm。在輸出端條的溫度TAi與平均溫度TAm之差用ΔTai表示ΔTAi＝TAi-TAm(1)其中數(shù)值ΔTAi在輸出端處與軋制品的熱膨脹系數(shù)α相乘，得到一假想的這個條相對長度變動量ΔLAi/LAmΔLAi/LAm＝α·TAi(2)與所有這些條平均長度LAm之比。但是因為這些條是連在一起的，它們不可能占有這些長度變的量，而是在產(chǎn)生應力的情況下(近似地)保持其長度LAm，此長度由平均帶溫決定。這些關于條的應力σTAi為σTAi＝-E·ΔLAi/LAm(3)其中E為軋制品的彈性模量。
正負號由這樣的約定得到，拉應力用正號，壓應力用負號。如果那種應力梯度由執(zhí)行環(huán)節(jié)在熱帶內(nèi)調(diào)節(jié)，那么在冷卻的帶材內(nèi)應力σa保持不變。在材料值α和E與溫度有關時應力取負的表達式(3)σai＝E·ΔLAi/LAm＝E αΔTAi(4)公式(2)至(4)給出從溫度分布換算到應力分布的第一次近似值，因為·材料值α和E不完全取決于溫度，和·各個條不完全縮回到由平均溫度決定的長度Lm，而是原則上保持略TMG不同的長度Li≠Lm，這導致應力比按公式(4)計算的略微減小。
為了計算這個長度輪廓Li可以選擇類似在論文《用于熱軋和冷軋的熱力學中凸模型》第20頁“熱彈性連接“一章中對于圓柱形軋輥所述的方法，那里對于圓柱形情況下得到的公式(26)可以看出，如果R非常大的話，徑向膨脹輪廓R(z)便消失。類似地在我們的情況下，如果帶長Lm非常大，那么縱向的帶長輪廓Li也消失，因此實際上按(1)-(4)計算就足夠了。
與按經(jīng)驗求出的，隱含地包含熱感應的應力分量的目標函數(shù)相比按本發(fā)明的方法的優(yōu)點是通過取消冷卻帶材的檢驗使求得熱帶材的目標不平度方便得多。避免了由溫度波動引起的冷態(tài)不平度的分散性。減小了對于不同產(chǎn)品目標不平度的差別。在采用重新用于帶材的冷卻方案時目標不平度不需要與之相適應。迄今為止在冷裝料時軋制的并因此在每個道次后大致冷卻一天的帶卷可以在短時間后繼續(xù)軋制，如果不超過允許的總溫度的話。這里通過新的方法還使得目標不平度與道次之間的等待時間無關。
權利要求
1.在帶鋼軋機中軋制冷軋帶材的方法，該帶鋼軋機帶有至少兩個軋機機座或一個分別具有上和下必要時可調(diào)的工作輥的單個機座，工作輥必要時直接或通過一中間輥支承在支承輥上，在帶鋼軋機內(nèi)為了改變冷軋帶材的狀態(tài)至少軋制一個道次，其中對于冷軋帶材規(guī)定一目標應力分布或一任意的目標不平度形狀并與實際達到的應力分布比較，并且以這樣的方式應用可供使用的機械或物理方式工作的執(zhí)行環(huán)節(jié)，使得盡可能完全地消除規(guī)定的和實際達到的應力分布之間的差值。其特征為除了本身的在熱帶材內(nèi)的應力分布外還測量在整個帶寬上的帶溫分布并由此計算求出帶材在冷卻后出現(xiàn)的應力分布，如果帶材在熱態(tài)在帶有在輥隙之后存在的溫度分布情況下沒有應力的話，并且這種由溫度引起的應力分布在它與目標不平度形狀比較之前用來校正實際達到的應力。
2.按權利要求1的方法，其特征為從實際的應力分布中減去溫度引起的應力分布，由此算出其差，并且以這樣的方式采用可供使用的機械式物理的方式工作的執(zhí)行環(huán)節(jié)，使得盡可能完全地消除這個差值。
3.按權利要求1的方法，其特征為由溫度引起的應力分布與目標不平度形狀相加，將實際測出的平面度分布與這個總和分布相比較，由此算出差值，并且以這樣的方式使用可供使用的機械或物理的方式工作的執(zhí)行環(huán)節(jié)，使得盡可能完全消除這個差值。
4.按權利要求1至3之任一項的方法，其特征為在平面度調(diào)節(jié)的許多不同觀點的工藝折衷方案的意義上由溫度引起的應力分布在進一步處理之前與一放大因子相乘。
5.按權利要求4的方法，其特征為在該放大因子的工藝輪廓加權的意義上對于每個帶材條有一不同的數(shù)值。
6.按權利要求1-5之任一項的方法，其特征為以測量技術，尤其是非接觸式測量輥隙后的帶材溫度分布。
7.按權利要求1-5之任一項的方法，其特征為由一計算模型推導出輥隙后的帶材溫度分布。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用來在帶鋼軋機中軋制冷軋帶材的方法,該帶鋼軋機帶有至少兩個軋機機座或一個分別具有上和下在某些情況下可調(diào)的、在某些情況下直接或通過一中間輥支承在支承輥上的工作輥的單個機座,在帶鋼軋機內(nèi)為了改變冷軋帶材的狀態(tài)至少軋制一個道次,其中對于冷軋帶材規(guī)定一目標應力分布或一任意的目標不平度形狀并與實際達到的應力分布比較,并且以這樣的方式應用可供使用的機械或物理方式工作的執(zhí)行環(huán)節(jié),使得盡可能完全消除規(guī)定的和實際達到的應力分布之間的差值。其中除了本身的在熱帶材內(nèi)的應力分布外還測量在整個帶寬上的帶溫分布,并由此計算求出帶材冷卻后出現(xiàn)的應力分布,如果帶材在熱態(tài)時在帶有在輥隙之后存在的溫度分布情況下沒有應力的話,并且這種由溫度引起的應力分布在與目標不平度形狀比較之前用來校正實際達到的應力。
文檔編號B21B37/76GK1343146SQ00805065
公開日2002年4月3日 申請日期2000年3月14日 優(yōu)先權日1999年3月15日
發(fā)明者福爾克·哈澤, 沃爾夫?qū)そB爾 申請人:Sms德馬格股份公司