專利名稱：可逆式軋制方法及可逆式軋制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對主要軋制鋼帶的可逆式軋制設(shè)備合理地確定最佳軋制方案、進行軋制的可逆式軋制方法、以及根據(jù)該軋制方案進行軋制的可逆式軋制設(shè)備。
在具有一臺軋制機(根據(jù)情況也可以將兩臺軋制機組合起來)、使一條鋼帶在該軋制機前后往復地反復通過、在其通過時連續(xù)軋制的可逆式軋制設(shè)備中，有必要設(shè)定牽伸進度表(draft schedule)，用來規(guī)定每次通過時以多大程度的下壓量進行軋制，直至達到最后目標厚度為止，還要根據(jù)該牽伸進度表，確定滿足各種條件的軋制方案。
迄今作為已提出的可逆式軋制設(shè)備的軋制方案確定方法，在例如特開平6-262225號公報、特開平7-232205號公報等中提出了公開的技術(shù)。這些發(fā)明的主旨可以說是提供一種使產(chǎn)量為最大的軋制方案的設(shè)定方法。
特開平6-262225號公報中所述發(fā)明的基本想法是事先準備好下壓量表，根據(jù)該表設(shè)定各次通過時的軋制速度，以便達到電動機或電源的熱過載的上限。
特開平7-232205號公報中所述發(fā)明的基本想法是1．根據(jù)負載等的下壓制約條件，將各次通過時的下壓率設(shè)定為最大，根據(jù)動力等的速度制約條件，用允許的最大速度設(shè)定軋制速度。
2．根據(jù)制約條件，確定最大速度，用該條件設(shè)定各次通過時的下壓率。
另外，在另一可逆式軋制設(shè)備中，在以獲得大厚度鋼板為主旨的特開昭51-72951號公報中公開提出了軋制方案的確定方法。其基本想法的特征是將板厚的實際測量數(shù)據(jù)分成前進軋制時的數(shù)據(jù)和后退軋制時的兩組數(shù)據(jù)，并存儲起來，根據(jù)這些組中的存儲數(shù)據(jù)，各自獨立地求預(yù)測值，逐漸地進行將與理論值的差消除的適當?shù)男拚?br> 特開平6-262225號公報中所述發(fā)明的問題在于首先需要下壓量表，但其編制方法沒有公開，需要按照以經(jīng)驗為基礎(chǔ)的知識進行編制。
這一點在特開平7-232205號公報所述發(fā)明中，給出了牽伸進度表的編制方法，關(guān)于設(shè)定獲得最大產(chǎn)量的牽伸進度表，給出了一種有效的方法?？墒牵谏鲜鲈O(shè)定的進度表中，成為由各種制約限制的極限軋制，可以說實際的軋制極難。特別是設(shè)備上的制約軋制負載、轉(zhuǎn)矩等在最大板幅的軋制中成為問題，但反之在最小板幅的軋制中，大部分制約由形狀等制約難的因素決定。另外在全部軋制中，并非需要獲得使設(shè)備達到極限最大產(chǎn)量的軋制，一般說來上述那樣的軋制是受限制的。特別是在熱軋用的作為薄板軋制設(shè)備的帶鋼熱軋機的情況下，通常，一般是在粗軋工序中進行可逆式軋制，然后在串列式連續(xù)軋機中進行精軋。這時在可逆式粗軋機中，不需要強求獲得使設(shè)備達到極限最大產(chǎn)量的軋制，能在與精軋同等程度的軋制時間內(nèi)軋制即可。這樣，在進行設(shè)備能力有余裕的軋制的情況下，可以說第二個發(fā)明的軋制方案的設(shè)定方法是不適當?shù)摹?br> 另外特開昭51-72951號公報中的發(fā)明是這樣一種方法在多個制約條件中至少有變更的情況下，從該時刻開始重復通過數(shù)次，逐漸地進行理論值和預(yù)測值之間相適應(yīng)的修正，所以不能快速地適應(yīng)制約條件的變化，存在多次反復進行包含誤差的軋制的缺點。
因此本發(fā)明的目的在于提出一種確定可逆式軋制設(shè)備的各次通過的軋制方案用的有效的指導原理，并提供一種根據(jù)該指導原理，而不依靠操作經(jīng)驗，能簡單且合理地確定軋制方案、進行軋制的可逆式軋制方法及可逆式軋制設(shè)備。
(1)為了達到上述目的，本發(fā)明是一種使一條鋼帶在軋機前后多次往復通過，進行軋制的可逆式軋制方法，準備好這樣兩個函數(shù)A和B用隨各次通過時的下壓量單調(diào)增加的軋制參數(shù)定義的函數(shù)A，以及用越往后通過變得越大的軋制參數(shù)定義的函數(shù)B，取得這些函數(shù)A和B的積Q=A×B時，結(jié)果使得積Q成為大致獨立于軋制速度的函數(shù)，算出使這些函數(shù)的積Q=A×B的值在各次通過時大致相等的各次通過時的下壓量，將它作為牽伸進度表，根據(jù)該牽伸進度表確定軋制方案，進行軋制。
因此，由于使積Q的值在各次通過時大致相等，利用越往后通過變得越大的函數(shù)B的作用，函數(shù)A取得越往后通過變得越小的值，另外函數(shù)A相對于各次通過時的下壓量呈單調(diào)增加的關(guān)系，所以越往后通過必然使下壓量變得越小，這是進行可逆式軋制時的一般的想法，根據(jù)該想法能與牽伸進度表對應(yīng)。而且，在本發(fā)明中由于選擇其結(jié)果使得積Q成為大致獨立于軋制速度的函數(shù)的函數(shù)A和B，所以能獨立地自由地確定各次通過時的軋制速度和牽伸進度表，能不依靠經(jīng)驗而簡單且合理地確定進行可逆式軋制用的軋制方案。
(2)在上述(1)的可逆式軋制方法中，上述函數(shù)A最好包含各次通過時的軋制轉(zhuǎn)矩及軋制負載兩者中的至少一者，或是上述軋制轉(zhuǎn)矩或軋制負載本身，上述函數(shù)B最好是包含各次通過時的出料側(cè)或進料側(cè)的軋制材料長度及累計下壓率兩者中的至少一者的函數(shù)，或是上述軋制材料長度或累計下壓率本身。
因此，函數(shù)A成為使用與牽伸進度表(下壓量)密切關(guān)聯(lián)的軋制參數(shù)定義的函數(shù)，另外函數(shù)B成為使用越往后通過變得越大的軋制參數(shù)定義的函數(shù)。
(3)在上述(1)或(2)的可逆式軋制方法中，最好設(shè)全部通過次數(shù)為N，第i次通過的函數(shù)Q為Qi，合計通過i=i～N次軋制時的評價函數(shù)為[式3]E=Σi=1N-1(Qi-Qi+1)2]]>這時，通過求出使該評價函數(shù)為最小值的各次通過時的下壓量，算出使上述函數(shù)Q的值在各次通過時大致相等的各次通過時的下壓量。
因此，能提供上述(1)或(2)的具體的計算方法，而且由于評價函數(shù)E的極小點的探察呈容易進行的函數(shù)式，所以能容易地計算最佳軋制方案。
(4)另外為了達到上述目的，本發(fā)明是一種使一條鋼帶在軋機前后多次往復通過，進行軋制的可逆式軋制方法，準備好這樣兩個函數(shù)A和B包含平均軋制消耗動力及平均過載率兩者中至少一者，或者是上述平均軋制消耗動力或平均過載率本身，并隨各次通過時的下壓量單調(diào)增加的函數(shù)A，以及包含通過時間、并隨通過時間單調(diào)增加的、或是通過時間本身的函數(shù)B，取得這些函數(shù)A和B的積Q=A×B時，結(jié)果使得積Q成為大致獨立于軋制速度的函數(shù)，算出使這些函數(shù)的積Q=A×B的值在各次通過時大致相等的各次通過時的下壓量，將它作為牽伸進度表，根據(jù)該牽伸進度表確定軋制方案，進行軋制。
因此，由于使積Q的值在各次通過時大致相等，利用越往后通過變得越大的函數(shù)B的作用，函數(shù)A取得越往后通過變得越小的值，另外函數(shù)A隨各次通過時的下壓量呈單調(diào)增加的關(guān)系，所以越往后通過必然使下壓量變得越小，這是進行可逆式軋制時的一般的想法，根據(jù)該想法能與牽伸進度表對應(yīng)。而且，在本發(fā)明中由于選擇其結(jié)果使得積Q成為大致獨立于軋制速度的函數(shù)的函數(shù)A和B，所以能獨立地自由地確定各次通過時的軋制速度和牽伸進度表，能不依靠經(jīng)驗而簡單且合理地確定進行可逆式軋制用的軋制方案。另外在本發(fā)明中，能用實際的軋制參數(shù)(平均軋制消耗動力、平均過載率、通過時間)確定牽伸進度表。
(5)在上述(4)所述的可逆式軋制方法中，最好設(shè)全部通過次數(shù)為N，第i次通過的函數(shù)A為Ai，同時將函數(shù)B取作通過時間t，設(shè)第i次通過時的函數(shù)B為通過時間ti，合計通過i=i～N次軋制時的評價函數(shù)為E=Σi=1N-1(Aiti-Ai+1ti+1)2]]>這時，通過求出使該評價函數(shù)為最小值的各次通過時的下壓量，算出使上述函數(shù)Q的值在各次通過時大致相等的各次通過時的下壓量。
因此，能提供上述(4)的具體的計算方法，而且由于評價函數(shù)E的極小點的探察呈容易進行的函數(shù)式，所以能容易地計算最佳軋制方案。
(6)在上述(1)至(5)中的任意一種可逆式軋制方法中，確定上述牽伸進度表時，最好考慮將下壓率、軋制轉(zhuǎn)矩、軋制負載、軋制線壓、以及嚙入角度中的至少一者作為制約條件，確定不超過這些最大允許值的牽伸進度表。
因此，即使有制約條件，也能確定最佳牽伸進度表。
(7)在上述(1)至(5)中的任意一種可逆式軋制方法中，根據(jù)上述牽伸進度表確定上述軋制方案時，最好在使各次通過時的平均過載率相等的條件下，在指定的最大軋制速度范圍內(nèi)，確定不超過軋機的指定基準過載率的各次通過時的軋制速度。
因此，能進行能獲得極大產(chǎn)量的可逆式軋制。
(8)另外為了達到上述目的，本發(fā)明是一種使一條鋼帶在軋機前后多次往復通過，進行軋制的可逆式軋制設(shè)備，該可逆式軋制設(shè)備具有(a)控制上述軋機的各次通過時的下壓量的厚度控制裝置，以及(b)控制上述軋機的各次通過時的軋制速度的軋制速度控制裝置，還具有(c)控制目標值指令裝置，它具有這樣兩個函數(shù)A和B用隨各次通過時的下壓量單調(diào)增加的軋制參數(shù)定義的函數(shù)A，以及用越往后通過變得越大的軋制參數(shù)定義的函數(shù)B，取得這些函數(shù)A和B的積Q=A×B時，結(jié)果使得積Q成為大致獨立于軋制速度的函數(shù)，用函數(shù)A和B算出使這些函數(shù)的積Q=A×B的值在各次通過時大致相等的各次通過時的下壓量，將它作為牽伸進度表，根據(jù)所確定軋制方案，將控制目標值輸出給上述厚度控制裝置及上述軋制速度控制裝置。
因此，能提供具體地實現(xiàn)上述(1)的可逆式軋制方法的可逆式軋制設(shè)備。
圖1是表示本發(fā)明的實施例的可逆式熱軋設(shè)備的結(jié)構(gòu)略圖。
圖2用來說明本發(fā)明中的術(shù)語“平均”的意思。
以下參照


本發(fā)明的實施例。
首先，圖1是表示本發(fā)明的實施例的可逆式熱軋設(shè)備的結(jié)構(gòu)略圖。在該圖中，可逆式軋機1有直接對軋制材料16進行軋制的工作軋輥2、以及與其接觸的直徑大的增強軋輥3，是所謂的四級軋機。用軋機電動機6，通過主軸4、齒輪機架5，驅(qū)動工作軋輥2。另外在上側(cè)的增強軋輥3的軸承箱7中設(shè)有控制軋制時的厚度的下壓裝置的下壓缸8、以及調(diào)整初始軋輥開度的下壓電動機9。在熱軋設(shè)備的可逆粗軋機中，由于軋制材料16的下壓量特別大，所以多半通過下壓電動機9進行軋輥開度的調(diào)整。與此不同，在冷軋機的情況下，不設(shè)置普通下壓電動機9，而是用下壓缸8直接設(shè)定初始軋輥開度。
另外在軋制過程中，由厚度控制裝置11控制下壓缸8的位置，進行厚度控制，以便用設(shè)置在軋機出料側(cè)的厚度計10測量的厚度和目標厚度的偏差為零，用軋制速度控制裝置12控制軋機電動機6的轉(zhuǎn)速，進行軋制速度的控制，以便用給定的目標速度進行軋制。
在這樣的軋制設(shè)備中，此次軋制材料的材質(zhì)、材料厚度、寬度等基本信息被從上游系統(tǒng)的生產(chǎn)管理統(tǒng)轄裝置13送給軋制方案運算裝置14。在軋制方案運算裝置14中根據(jù)上述信息計算此次軋制材料的軋制方案，將其結(jié)果輸入預(yù)置裝置15。在預(yù)置裝置15中，為了用給定的軋制方案進行軋制，在實際軋制之前通過控制下壓電動機9，設(shè)定適當?shù)某跏架堓侀_度，然后，根據(jù)輸入的軋制方案，將控制目標值指示給厚度控制裝置11及軋制速度控制裝置12，完成軋制準備。時時刻刻由厚度控制裝置11及軋制速度控制裝置12根據(jù)從預(yù)置裝置15指示的控制目標值，進行連續(xù)的實際軋制過程中的厚度控制。
而且，在上述的可逆式軋制設(shè)備中，在軋制方案運算裝置14中，根據(jù)本發(fā)明確定軋制方案。在本發(fā)明中，能簡單的設(shè)定不依靠經(jīng)驗的軋制方案，且能事先避免必要的設(shè)備上的制約條件，因此能顯著地簡化軋制操作。以下，詳細說明由軋制方案運算裝置14進行的軋制方案的確定處理方法。
首先，以平均軋制消耗動力及平均過載率為例，用圖2說明在以下說明中使用的術(shù)語“平均”的意思。圖2表示一般在第i次通過(第i次軋制)中，輸入側(cè)的軋制材料16a用工作軋輥2進行軋制，軋制結(jié)束時呈16b所示的狀態(tài)。這里，將軋制材料的前端被軋輥嚙入的瞬間作為時間t的基準，設(shè)t=0，經(jīng)過了通過時間t=T之后，下一次通過時的軋制開始。用P(t)表示該時間內(nèi)的瞬間軋制消耗動力，用M表示軋輥的電動機容量。如果使用該符號，則瞬間過載率O用O=P(t)/M表示，于是第i次通過時的平均軋制消耗動力Pi及平均過載率Oi一般可用下式表示[式5]Pi=1T∫0TP(t)dt,Oi=1T∫0T(P(t)M)dt---(1)]]>式中電動機容量M是有效值，在電動機的允許速度以下的情況下，最好使用按上式加權(quán)修正后的值。另外，也可以在時間序列中將上式(1)離散化后，處理平均軋制消耗動力及平均過載率。特別也可以考慮例如軋制材料的大致中央附近一點的值、或適當?shù)亩鄠€分割點上的平均軋制消耗動力，近似地處理Pi及Oi。
另外，也可以考慮所謂RMS(均方根)平均，以代替上式(1)[式6]Pi=1T∫0TP2(t)dt,Oi=1T∫0T(P(t)M)2dt---(2)]]>與上述的一樣，也可以在時間序列中將上式(2)離散化。在其他軋制參數(shù)、例如軋制負載、軋制轉(zhuǎn)矩等的情況下也一樣，說明省略。
但是，特別是關(guān)于軋制消耗動力P(t)，最好考慮作用于電動機的消耗動力。因此在此情況下，包含驅(qū)動系統(tǒng)的效率及電動機的正反轉(zhuǎn)所需要的動力等。以及上述(1)、(2)式中使用的通過時間T作為基本純軋制時間，除去無用時間后使用。特別是RMS平均過載率作為計算電動機的過載率的指標，有重要的意義。
用以上(1)、(2)的定義，無用時間為零，可忽視電動機的正反轉(zhuǎn)動力，在軋制動力與時間無關(guān)而恒定(=P0)的情況下，Pi=P0，Oi=P0/M。在以下原理性的說明中，Pi、Oi這樣處理(=P0，P0/M)。
其次，說明本發(fā)明中揭示的函數(shù)(“發(fā)明概述”部分中的(1)項及(4)項所示的函數(shù)A及B，以及該項、(3)項及(5)項所示的評價函數(shù)Q及E)的意義及目標。
一般說來，確定可逆式軋機的軋制方案時作為應(yīng)遵守的原則之一，舉出了將最初通過時的下壓量設(shè)定得最大，反復通過則逐次減小下壓量的例。
通過這樣處理，在為了使各次通過時消耗的軋制動力大致相同而設(shè)定了各次通過時的軋制速度的情況下，越是往后軋制材料變長而接近于結(jié)束時，能將軋制速度設(shè)定得越大，發(fā)揮提高生產(chǎn)率的效果。另外由于軋制材料變得越薄，形狀控制越困難，這意味著變成精軋后越往后最好使下壓量越小，容易進行形狀控制。在利用本發(fā)明中揭示的函數(shù)確定了牽伸進度表的情況下，自然形成上述特性(將在后文說明)。
另外，可逆式軋機的軋制方案的確定之所以復雜的原因，是由于在某制約條件的范圍內(nèi)設(shè)定的各次通過時的軋制速度和牽伸進度表不能互相獨立地自由地確定。如果能將這兩個因子分開，而能各自獨立地設(shè)定，則能顯著地簡便地進行可逆式軋制設(shè)備中的軋制方案的確定。本發(fā)明揭示的函數(shù)與這樣的目的一致。
以下用公式詳細說明上述情況。在以下的說明中，作為評價函數(shù)，以下式為例進行說明[式7]E=Σi=1N-1(Aiti-Ai+1ti+1)2---(3)]]>作為(3)式中A的軋制參數(shù)可以考慮軋制消耗動力P。另外，軋制消耗動力P可看作與軋制轉(zhuǎn)矩G近似地成正比，可表示成P∝Gv。另外，設(shè)軋制材料出料側(cè)長度為L，經(jīng)過時間為t，無用時間可以忽視，純軋制時間為T，用T=L/v表示。于是(3)式變成[式8]PT∝(Gv)(L/v)=GL----(4)]]>消去視在評價函數(shù)E中的速度項(v)。由此本發(fā)明揭示的評價函數(shù)可理解成軋制速度的影響小。如果考慮各軋制參數(shù)的量綱，會更加明確。例如，軋制消耗動力P的量綱眾所周知，例如可表示為[kgm/s]，可知其中有速度的量綱。通過將它乘以時間的量綱[s]，結(jié)果速度的量綱被消去。因此不言而喻，也可以用(PT)2等構(gòu)成函數(shù)。與此不同，例如在考慮了P0.5T等的情況下，軋制消耗動力P中的速度量綱不能消去，不能應(yīng)用本發(fā)明?？墒牵缱鳛镻1+εT等，取ε為0.1等小的數(shù)值等，實際上包含在本發(fā)明中。
另外，將極小值代入上述(3)式中的評價函數(shù)E所得的牽伸進度表是上述(4)式中的符號大致等于各次通過時的PT的進度表。而且，所謂等于各次通過時的PT，意味著軋制材料變長后，越往后通過，轉(zhuǎn)矩G越小，因此意味著分配少量的下壓量(牽伸)，這與前面說明過的關(guān)于確定可逆式軋制設(shè)備的牽伸進度表時一般應(yīng)遵守的原則一致。
這里，上述本質(zhì)性的含義是取包含與軋制負載或軋制轉(zhuǎn)矩等的牽伸進度表密切相關(guān)的軋制參數(shù)的函數(shù)A、以及包含軋制材料長度或至該次通過為止的累計下壓率等的越往后通過必然變得越大的軋制參數(shù)的函數(shù)B，對各次通過來說，用這些A和B構(gòu)成函數(shù)Q，每次通過時使其函數(shù)值呈大致相等的值。通過這樣處理，首先由于B中含有的參數(shù)的作用，能獲得越往后通過A的值越減少的牽伸進度表。另外，因此由軋制參數(shù)構(gòu)成的函數(shù)A最好與各次通過時實際使用范圍內(nèi)的下壓量相關(guān)，具有單調(diào)增加的特性。因為這樣能使A的函數(shù)值和下壓量的大小關(guān)系對應(yīng)，能一一對應(yīng)，因此能單值地求出下壓量。
這里，相反地使函數(shù)A與實際使用范圍內(nèi)的下壓量相關(guān)，例如在具有極限值的情況下，對應(yīng)于一個A的函數(shù)值，具有兩個以上的對應(yīng)的下壓量，不能單值地確定下壓量，這就不合適。
另外取B為越往后通過必然變得越小的函數(shù)，在使A與下壓量相關(guān)呈單調(diào)減小的函數(shù)的情況下，成為與前面所述的關(guān)于確定可逆式軋制設(shè)備的牽伸進度表的一般原則相反的牽伸進度表，這是不言而喻的。
由上述可知，用本發(fā)明揭示的評價函數(shù)確定牽伸進度表的方法是一種容易與確定可逆式軋制設(shè)備的軋制方案的一般原則對應(yīng)的方法，而且由于幾乎將軋制速度和牽伸進度表分離后進行處理，所以幾乎不考慮軋制速度的影響，能明顯地簡單地確定牽伸進度表，這是可以理解的。
另外，特別是將牽伸進度表的確定方法換成求評價函數(shù)的極限值的最佳化問題，是一種以非常有效的指導原理為依據(jù)的確定方法，除此之外還具有能簡單地取得必要的制約條件的效果。這意味著能確定安全且可靠的軋制方案。
實際解決上述最佳化問題的方法，所發(fā)表的多半是廣泛采用線性規(guī)劃法的處理方法，優(yōu)點之一是能利用它們。但本發(fā)明揭示的函數(shù)或制約條件對于牽伸進度表或軋制速度一般呈非線性關(guān)系，所以最好采用非線性規(guī)劃法進行處理的方法。例如“數(shù)值解析和FORTRAN”第3版(丸善株式會社)中雖然有時沒有制約條件，但作為極限值探察方法，揭示了簡化法等。
另外，說明確定各次通過時的軋制速度的方法。首先，在上述的方法中，先確定牽伸進度表，根據(jù)該表確定各次通過時的軋制速度。確定牽伸進度表時使初始軋制速度為適當?shù)闹导纯?，例如可以設(shè)定全部通過時為相同的速度。這是因為本發(fā)明中用的評價函數(shù)如上所述對軋制速度沒有大的影響，所以牽伸進度表的變化不會比軋制速度的設(shè)定值大。這里為了取得達到最大產(chǎn)量的軋制速度，這樣設(shè)定各次通過時的軋制速度即可，即，使各次通過時的平均過載率(電動機的平均過載率)相等。但，作為軋制速度的制約條件，采用從軋制開始至全部通過的軋制結(jié)束為止的時間內(nèi)的可逆式軋機的平均RMS過載率(以下稱基準RMS)。即，在使各次通過時的平均過載率相等的軋制速度的條件下，確定軋制速度，以便使可逆式軋機的基準RMS為目標基準RMS。而且可知只要將上述目標基準RMS設(shè)定為設(shè)備允許上限值，就能獲得最大產(chǎn)量。
在這樣確定了各次通過時的軋制速度的情況下，雖然各次通過時的平均軋制消耗動力相等，但根據(jù)到此為止的說明可知，各次通過時的軋制速度一般越往后通過速度越快。與此不同，在有余裕的軋制速度的情況下，可知當然也可以將目標基準RMS設(shè)定得小些。另外雖然確定牽伸進度表的情況也一樣，但也不需要用全部通過所通用的制約條件值進行規(guī)劃。每次通過時改變制約條件值，當然也可以設(shè)定。
但是，本發(fā)明中用的評價函數(shù)可以說對軋制速度沒有大的影響，實際上冷軋設(shè)備中軋輥刀部分的摩擦系數(shù)、另外熱軋設(shè)備中軋制材料的溫度、變形阻力等都多少有些變化，所以如果軋制速度變化，受其影響評價函數(shù)也會變化。作為對其進行修正用的處理，首先對適當設(shè)定的軋制速度求牽伸進度表，其次根據(jù)設(shè)定的牽伸進度表，反復按照上述順序求軋制速度，直至兩者無變化為止。
另外，不需要采用在到此為止的說明中求得的軋制方案直接作為實際的軋制方案，當然可以以此為基準進行任何變更。例如，隨著設(shè)備的不同，有時軋制速度不能分階段地選擇成預(yù)先確定的設(shè)定速度。在此情況下，可以考慮選擇與用本方法獲得的速度近似的設(shè)定速度等。
另外，從一次軋制通過結(jié)束到下一次軋制通過開始，一般有不進行軋制的無用時間。考慮到這一問題時，在上述(1)、(2)式中用增加了上述無用時間后的T’時間代替軋制時間T。在此情況下，無用時間中的軋制消耗動力當然變?yōu)镻(t)=0。特別是RMS平均過載率作為謀求電動機的熱過載的指標有重要的意義。在利用該制約規(guī)劃軋制速度的情況下，通過求出考慮了上述無用時間后的更準確的電動機的熱過載，能找出增加軋制速度的余地。因此在本發(fā)明中，在用平均軋制消耗動力或平均過載率作為評價函數(shù)的參數(shù)的情況下，最好使用(2)式中的RMS平均。
另外如果采用本發(fā)明的軋制方案的確定方法，則能在本發(fā)明的條件下，簡單地確定最佳的重復軋制次數(shù)。即在各種通過次數(shù)下，用本發(fā)明的軋制方案的確定方法，求出從軋制開始到結(jié)束的累計軋制時間，該時間具有最少的通過次數(shù)，將其作為軋制的重復次數(shù)即可。不管用哪一種軋制的制約條件確定全部通過時，都將成為最小通過次數(shù)，它成為與上述已知例的特開平7-232205意義相同的軋制方案?？墒窃摖顟B(tài)不限于給定最小的軋制時間。特別是在此情況下，因為軋制負載、軋制轉(zhuǎn)矩等變大，其結(jié)果通過限制電動機的允許動力，發(fā)生不能獲得使軋制速度小的狀態(tài)。與此不同，如果增加通過次數(shù)，各次通過時的軋制逐漸變輕，變得能使軋制速度增加到允許上限，反而存在可以減少累計軋制時間的情況?？墒牵僭黾油ㄟ^次數(shù)時，由于在各次通過之間存在的無用時間的累計效果的作用，軋制時間反而變長。即，在累計軋制時間中存在極小值。通過解決上述的最佳化問題，探察將極小值代入該累計軋制時間的通過次數(shù)，具有該通過次數(shù)，作為軋制的重復次數(shù)。
以下具體說明采用本發(fā)明的確定方法來確定軋制方案的實施例。
在以下的實施例中，以熱可逆式軋機的情況為例進行說明?？紤]平均過載率Oi及通過時間ti，評價函數(shù)E是用最簡單的下式計算出來的。E=Σi=1N-1(Oiti-Oi+1ti+1)2:MIN---(9)]]>但是，φj≥0，j=1～M這里MIN是計算極限值(極小值)的意思，另外φj≥0是第j個制約條件，最大為M個。具體地說，例如在通過k次的軋制負載的制約條件式的情況下，設(shè)最大軋制負載為Fm，設(shè)Fk為求該通過k次的軋制負載的函數(shù)，用φj=Fm-Fk表示。
用上述的(5)式計算了牽伸的情況下，與假定的初始軋制速度無關(guān)，表示能獲得大致相同的牽伸進度表，所以將用表1的條件計算的結(jié)果示于表2。通過次數(shù) 軋輥直徑 電動機容量 進料側(cè)板厚度 出料側(cè)板厚度 板寬度2 800mm10000kw100mm35mm 1000mm表2設(shè)通過次數(shù)為2次，第一次通過的軋制速度固定為100m/min，第二次通過的速度從100m/min到300m/min變化時，是根據(jù)這些軋制速度和表1中的條件，由(5)式獲得的表示第一次通過時出料側(cè)的板厚度。第二次通過速度(mpm)100150200250300第二次通過厚度(mm) 57.0 56.7 56.4 56.2 56.0從上述表2可知，即使軋制速度變大，所獲得的牽伸進度表幾乎不變。因此，能理解通過由(5)式確定牽伸進度表，能獲得與軋制速度幾乎獨立的牽伸進度表。
其次，給出用熱粗軋設(shè)備反復通過7次軋制時的一例。軋制負載作為Sims的計算式，在表3所示的條件下，用(5)式計算了評價函數(shù)。通過次數(shù) 軋輥直徑 電動機容量 進料側(cè)板厚度 出料側(cè)板厚度 板寬度71000mm 8000kw 220mm 30mm1200mm表4中的板厚度的計算結(jié)果是不考慮制約條件，設(shè)正反轉(zhuǎn)切換時的無用時間為零，適當?shù)剌斎肓塑堉扑俣鹊闹涤嬎愠鰜淼摹?但是，軋制動力是有效軋制動力，過載率表示該動力與電動機容量的簡單比。這時，從軋制開始至全部通過的軋制結(jié)束的時間內(nèi)軋機的平均RMS過載率(以下稱基準RMS)為74.1％。
表5中示出了在與上述相同的條件下，確定了軋制速度的另一例。軋制速度的確定條件制約于基準RMS大約為100％。具體地說，確定了軋制速度，以使過載率大約為100％。另外，用該軋制速度，由(5)式再次計算了板的厚度。 過載率按照各基準大致相等地分配，而且基準RMS為99.9％。
與上述不同，嚙入角度限制為18.0度，最大軋制速度限制為300m/min，以及最后通過的下壓率為20％，作為軋制速度的制約條件，設(shè)基準RMS為80％，使各次通過時的最大允許軋制速度制約于300m/min，用(5)式計算的結(jié)果示于表6。 在該例中，通過1至3次時利用嚙入角度的限制加以制約，通過6次時用最大軋制速度進行規(guī)劃，通過7次時用最大下壓率及最大軋制速度進行規(guī)劃，結(jié)果示于上表。另外各次通過時的過載率除了用軋制速度規(guī)劃的通過以外，大致都相等，在該狀態(tài)下，基準RMS為80.1％，能獲得目標基準RMS大致一致的軋制方案。
另外通過一次及兩次的軋制速度比通過3次的大。這是因為該通過受嚙入角度限制，下壓量低，呈輕壓狀態(tài)，所以能將軋制速度設(shè)定得高。可是通常越靠前通過時速度越低，作為一般的原則這樣來考慮，所以再次將“前次通過的軋制速度≤后次通過的軋制速度”式取入速度制約條件進行確定，另外當然可以這樣計算。
如上所述，如果采用本發(fā)明的軋制方案的確定方法，則能獲得簡單地避免來自設(shè)備能力的必要的制約條件的軋制方案，能可靠地進行軋制。
另外，制約條件不一定必須設(shè)定設(shè)備允許的上限值，在各基準中當然可以自由地取具有余裕的安全值。
另外關(guān)于評價函數(shù)，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，也可以采用另外的形式，包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如如(5)式所示，在本發(fā)明中，用連續(xù)的兩次軋制通過時的(平均過載率)×(通過時間)的差的平方和給出?？芍词瓜?次方和那樣將它換成使用另一偶數(shù)指數(shù)的乘方和，也能獲得同樣的效果。另外將無制約的各基準中的(平均過載率)×(通過時間)的簡單平均值設(shè)為Otm，如下式所示。Ec=Σi=1N(Oiti-OTm)2]]>另外在此情況下，即使還原為最佳化問題，制約條件的取入處理也很復雜，但可以直接如下處理。O1t1=O2t2=……=Ontn另外，板的寬度、軋制材料的長度等，從嚴格的意義上說通常是不能準確地確定的。例如在熱軋過程中，產(chǎn)生板的寬度沿橫向擴展的所謂擴幅現(xiàn)象。正確地說，由于該擴幅現(xiàn)象，軋制后板的寬度當然也使軋制材料的長度受影響，但準確地知道該量的大小，一般說來是非常困難的?？墒窃诒景l(fā)明中，在使用上述參數(shù)的情況下，也可以不使用準確的值，例如使用假定不發(fā)生擴幅現(xiàn)象求得的值即可?？墒侨绻褂玫膮?shù)的模式不同，則所得到的軋制方案當然也不同，但這可利用結(jié)果進行判斷，實際上不超過應(yīng)用本發(fā)明時的設(shè)計事項。
如果采用本發(fā)明，則能根據(jù)不基于經(jīng)驗的有效的指導原理，簡單且合理地確定進行可逆式軋制用的軋制方案。另外，能獲得極大的產(chǎn)量，能簡單地獲得容易進行形狀控制的軋制方案等。
權(quán)利要求
1．一種可逆式軋制方法，使一條鋼帶在軋機前后多次往復通過，進行軋制，其特征在于準備好這樣兩個函數(shù)A和B用隨各次通過時的下壓量單調(diào)增加的軋制參數(shù)定義的函數(shù)A，以及用越往后通過變得越大的軋制參數(shù)定義的函數(shù)B，取得這些函數(shù)A和B的積Q=A×B時，結(jié)果使得積Q成為大致獨立于軋制速度的函數(shù)，算出使這些函數(shù)的積Q=A×B的值在各次通過時大致相等的各次通過時的下壓量，將它作為牽伸進度表，根據(jù)該牽伸進度表確定軋制方案，進行軋制。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的可逆式軋制方法，其特征在于上述函數(shù)A包含各次通過時的軋制轉(zhuǎn)矩及軋制負載兩者中的至少一者，或是上述軋制轉(zhuǎn)矩或軋制負載本身，上述函數(shù)B是包含各次通過時的出料側(cè)或進料側(cè)的軋制材料長度及累計下壓率兩者中的至少一者的函數(shù)，或是上述軋制材料長度或累計下壓率本身。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可逆式軋制方法，其特征在于設(shè)全部通過次數(shù)為N，第i次通過的函數(shù)Q為Qi，合計通過i=1～N次軋制時的評價函數(shù)為[式1]E=Σi=1N-1(Qi-Qi+1)2]]>這時，通過求出使該評價函數(shù)為最小值的各次通過時的下壓量，算出使上述函數(shù)Q的值在各次通過時大致相等的各次通過時的下壓量。
4．一種可逆式軋制方法，使一條鋼帶在軋機前后多次往復通過，進行軋制，其特征在于準備好這樣兩個函數(shù)A和B包含平均軋制消耗動力及平均過載率兩者中至少一者，或是上述平均軋制消耗動力或平均過載率本身，并隨各次通過時的下壓量單調(diào)增加的函數(shù)A，以及包含通過時間、并隨通過時間單調(diào)增加的、或者是通過時間本身的函數(shù)B，取得了這些函數(shù)A和B的積Q=A×B時，結(jié)果使得積Q成為大致獨立于軋制速度的函數(shù)，算出使這些函數(shù)的積Q=A×B的值在各次通過時大致相等的各次通過時的下壓量，將它作為牽伸進度表，根據(jù)該牽伸進度表確定軋制方案，進行軋制。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的可逆式軋制方法，其特征在于設(shè)全部通過次數(shù)為N，第i次通過的函數(shù)A為Ai，同時將函數(shù)B取作通過時間t，設(shè)第i次通過時的函數(shù)B為通過時間ti，合計通過i=1～N次軋制時的評價函數(shù)為[式2]E=Σi=1N-1(Aiti+Ai+1ti+1)2]]>這時，通過求出使該評價函數(shù)為最小值的各次通過時的下壓量，算出使上述函數(shù)Q的值在各次通過時大致相等的各次通過時的下壓量。
6．根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任意一項所述的可逆式軋制方法，其特征在于確定上述牽伸進度表時，考慮將A)下壓率B)軋制轉(zhuǎn)矩C)軋制負載D)軋制線壓E)嚙入角度中的至少一者作為制約條件，以不超過這些最大允許值的方式確定牽伸進度表。
7．根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的可逆式軋制方法，其特征在于根據(jù)上述牽伸進度表確定上述軋制方案時，在使各次通過時的平均過載率相等的條件下，在指定的最大軋制速度范圍內(nèi)，以不超過軋機的指定基準過載率的方式確定各次通過時的軋制速度。
8．一種可逆式軋制設(shè)備，使一條鋼帶在軋機前后多次往復通過，進行軋制，該可逆式軋制設(shè)備具有(a)控制上述軋機的各次通過時的下壓量的厚度控制裝置，以及(b)控制上述軋機的各次通過時的軋制速度的軋制速度控制裝置，其特征在于還具有(c)控制目標值指令裝置，它具有這樣兩個函數(shù)A和B用隨各次通過時的下壓量單調(diào)增加的軋制參數(shù)定義的函數(shù)A，以及用越往后通過變得越大的軋制參數(shù)定義的函數(shù)B，取得這些函數(shù)A和B的積Q=A×B時，結(jié)果使得積Q成為大致獨立于軋制速度的函數(shù)，用函數(shù)A和B算出使這些函數(shù)的積Q=A×B的值在各次通過時大致相等的各次通過時的下壓量，將它作為牽伸進度表，根據(jù)所確定軋制方案，將控制目標值輸出給上述厚度控制裝置及上述軋制速度控制裝置。
全文摘要
一種可逆式軋制方法及可逆式軋制設(shè)備,可不依賴經(jīng)驗,合理地確定軋制方案。其確定軋制方案的方法,有包含通過時的軋制參數(shù)并隨各次通過時的下壓量單調(diào)增加的函數(shù)A,和包含隨通過次數(shù)一起增大的軋制參數(shù)的函數(shù)B,使函數(shù)A和B的積作為基本獨立于軋制速度的函數(shù),使該函數(shù)值在各次通過時呈相等的參數(shù),通過解決最佳化問題,算出各次通過時的下壓量,將其作為牽伸進度表,來確定軋制方案。
文檔編號B21B37/16GK1287032SQ0010406
公開日2001年3月14日 申請日期2000年3月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月3日
發(fā)明者小林裕次郎 申請人:株式會社日立制作所