專利名稱：軋鋼機(jī)及軋制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軋鋼機(jī)及軋制方法。
背景技術(shù)：
作為將軋制后的鋼板形狀形成為所希望的鋼板形狀的形狀控制方法，用形狀檢測器測定軋制后的形狀，利用軋輥彎曲機(jī)、移動等機(jī)械控制裝置，校正軋制材料的卷邊或中間伸長等簡單的形狀，為了校正難于校正的局部伸長或復(fù)合伸長，改變對工作軋輥的冷卻劑的流量分布，進(jìn)行使與目標(biāo)形狀的偏差最小的自動控制。作為被公眾所知的改變冷卻劑流量分布的技術(shù)，在特開平2-229612號、特開平4-127909號公報上有所記載。
一方面，在軋制鋼板厚度非常薄的箔時，有向大約板寬外側(cè)的工作軋輥區(qū)域上供給高溫的冷卻劑、校正鋼板形狀的方法。這樣的技術(shù)在特開昭60-180611號、特開平3-297507號上有所記載。
但是在上述的現(xiàn)有的技術(shù)中具有以下課題，即，由于形狀變化反應(yīng)遲緩造成的成品率低、由于增加冷卻劑總量而擴(kuò)大改造范圍及增大引進(jìn)成本、由于賦予冷卻劑的溫度差增大而造成的操作成本增大等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供通過高反應(yīng)得到所希望的鋼板形狀，并且以小型設(shè)備可以降低成本的軋鋼機(jī)及軋制方法。
使工作輥的直徑在所希望的范圍內(nèi)，根據(jù)檢測出的鋼板形狀進(jìn)行機(jī)械控制裝置及冷卻劑控制。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明一實施例的6重軋鋼機(jī)的構(gòu)成圖。
圖2是表示冷卻劑噴嘴流量·溫度調(diào)整裝置及冷卻劑頭部列的構(gòu)成圖。
圖3是表示軋輥平均溫度變化的圖。
圖4是表示軋輥熱膨脹量變化的圖。
圖5是表示軋輥熱膨脹變化傾斜度的圖。
圖6是表示工作軋輥直徑Dw與最大鋼板寬度Bmax的比與形狀反應(yīng)速度的關(guān)系的圖。
圖7是表示波及輪廓的軋輥直徑的影響的圖。
圖8是表示2系統(tǒng)的冷卻劑供給系統(tǒng)的流量·溫度調(diào)整實施方式及其結(jié)果的圖。
圖9是表示中間軋輥直徑對6重軋鋼機(jī)的形狀控制能力的影響的圖。
圖10是表示3系統(tǒng)的冷卻劑供給系統(tǒng)的流量·溫度調(diào)整實施方式及其結(jié)果的圖。
圖11是表示影響軋制后的鋼板形狀的各種因素的寬度方向曲線。
圖12是表示冷卻劑噴嘴流量·溫度調(diào)整裝置及冷卻劑頭部列的變形例。
圖13是表示冷卻劑頭部列的布局圖。
圖14是表示2系統(tǒng)的冷卻劑供給系統(tǒng)的流量·溫度調(diào)整實施方式及其結(jié)果的圖。
圖15是表示2系統(tǒng)的冷卻劑供給系統(tǒng)的流量·溫度調(diào)整實施方式及其結(jié)果的圖。
圖16是表示2系統(tǒng)的冷卻劑供給系統(tǒng)的流量·溫度調(diào)整實施方式及其結(jié)果的圖。
具體實施例方式
圖1表示的是本發(fā)明的軋鋼機(jī)的一個構(gòu)成例。在圖1中，軋鋼機(jī)具有直接接觸軋制材料14進(jìn)行軋制的工作軋輥11、在垂直方向支持該工作軋輥的中間軋輥12、在垂直方向支持該中間軋輥12的加強(qiáng)軋輥13及檢測軋制材料形狀的形狀檢測器15。
分別設(shè)有使彎曲力作用于工作軋輥11及中間軋輥12上的工作軋輥彎曲裝置33、中間軋輥彎曲裝置34、在中間軋輥12上將軋輥向軸方向移動的中間軋輥移動裝置35。該工作軋輥彎曲裝置33、中間軋輥彎曲裝置34、中間軋輥移動裝置35的動作受彎曲·移動控制裝置32的控制。并且，彎曲·移動控制裝置32受來自彎曲·移動控制量演算裝置31的信號控制。
另外，本設(shè)備中設(shè)有向工作軋輥11噴射冷卻劑的冷卻劑頭部列45a、45b，對構(gòu)成冷卻劑頭部列45a、45b的各個噴嘴，通過獨立地調(diào)整流量及溫度的調(diào)整裝置43，供給冷卻劑。流量溫度調(diào)整裝置43受冷卻劑控制裝置42的控制。并且，冷卻劑控制裝置42受來自冷卻劑控制量演算裝置41的信號控制。
另外，彎曲·移動控制量演算裝置31根據(jù)形狀校正演算裝置21的信號，演算彎曲·移動的控制量。并且，冷卻劑控制量演算裝置41受形狀校正演算裝置21的信號控制。
圖2表示的是流量溫度調(diào)整裝置43及冷卻劑頭部列45a、45b的一個構(gòu)成例，是通過從冷卻劑罐到泵，在冷卻劑流量調(diào)整器432a、432b上控制冷卻劑的流量，冷卻劑溫度調(diào)整器433a、433b上控制冷卻劑的溫度，由流量與溫度不同的兩個冷卻劑供給系統(tǒng)、與從兩個供給系統(tǒng)選擇性地供給冷卻劑的裝置434構(gòu)成。另外，在冷卻劑選擇供給裝置434上，也可以停止兩系統(tǒng)的冷卻劑供給。
就以上構(gòu)成的本實施方式的操作及作用在以下(1)至(5)中進(jìn)行說明。
(1)就形狀控制效果的高反應(yīng)性進(jìn)行說明。利用流體進(jìn)行固體的加熱或冷卻時，外部流體的流量及溫度一定的情況下，如果該固體的熱容量大，加熱或冷卻效果從表面層到內(nèi)部滲透需要的時間長，相反，如果物體的熱容量小，可以迅速滲透到內(nèi)部。在利用冷卻劑加熱或冷卻軋制軋輥時也同樣，如果軋輥直徑大，熱容量大，體現(xiàn)加熱或冷卻效果需要時間，相反如果直徑小，熱容量小，加熱或冷卻效果可以在短時間內(nèi)體現(xiàn)。但是，無論加熱、冷卻，變化軋輥的熱膨脹量(溫度)的分布來控制軋制后的鋼板形狀時，不同的軋輥直徑其效果不同。本發(fā)明者們著眼于以下的認(rèn)識，即存在有為了得到所希望的鋼板形狀控制效果的適用的軋輥直徑。由于上述現(xiàn)有的技術(shù)中，對于形狀控制，沒有考慮任何關(guān)于適用的軋輥直徑，將現(xiàn)有的技術(shù)應(yīng)用在不同形式的軋鋼機(jī)或不同的軋輥直徑上時，不能高反應(yīng)地校正鋼板形狀，使鋼板的縱向形狀不穩(wěn)定，不但不能確保所希望的鋼板形狀，而且造成成品率下降。
就本發(fā)明實施方式中的高反應(yīng)進(jìn)行說明。圖3表示的是，軋制時的軋制率及冷卻條件(冷卻劑總流量)相同時，由于軋輥直徑的不同而發(fā)生的軋輥平均溫度的變化。另外，橫向的冷卻是相同的，經(jīng)過一定時間后，將冷卻劑總流量變成2倍。加熱·放熱平衡到達(dá)平衡狀態(tài)的時間，軋輥直徑大則時間長，軋輥直徑小則時間短，平衡狀態(tài)下的軋輥溫度幾乎是相同值。由于其后的冷卻條件的變化(流量為2倍)，從軋輥直徑小的一方開始按順序到達(dá)下一個平衡狀態(tài)的時間短。因此，可以看出由于工作軋輥的大小不同，體現(xiàn)冷卻效果的時間不同。
以下圖4是將圖3所示的軋輥的平均溫度變換成熱膨脹量。平衡狀態(tài)下，軋輥的平均溫度相同，因此可以看出與軋輥直徑成比例的值，軋輥直徑大時，熱膨脹量大，軋輥直徑小時，熱膨脹量小。隨著其后的冷卻條件變化(流量為2倍)的熱膨脹量的變化傾斜度(絕對值)是，因直徑不同而不同，軋輥直徑大時傾斜度平緩，軋輥直徑小時傾斜度大。到達(dá)平衡狀態(tài)時的熱膨脹量的變化與軋輥直徑成比例，但冷卻條件剛一變化后的變化傾斜度(絕對值)是軋輥直徑越小傾斜度越大，可以得到高反應(yīng)。
圖5表示的是每個軋輥直徑的軋輥熱膨脹變化傾斜度，可以看出隨著軋輥直徑變小，熱膨脹變化傾斜度逐漸增大，軋輥直徑在不到400mm的領(lǐng)域中明顯增大。但是利用軋輥的熱膨脹變化的鋼板形狀控制方法中，不同的軋輥直徑，形狀反應(yīng)速度(單位時間的形狀變化量[I-unit/sec])不同，一般來說，軋輥直徑越小，形狀反應(yīng)速度越大，對脫離目標(biāo)形狀的鋼板形狀具有快速的校正能力，可以提高縱向鋼板形狀的成品率。
圖6是將工作軋輥的直徑Dw與該軋鋼機(jī)軋制可能的最大鋼板寬度Bmax的比作為橫軸，將形狀反應(yīng)速度(單位時間的形狀變化量[I-unit/sec])作為縱軸。各種軋鋼機(jī)(4重、6重等)的設(shè)計上，增大軋制可能的最大鋼板寬度Bmax時，為了確保軋鋼機(jī)的剛性，也加大工作軋輥的直徑Dw，上述比是在大致保持同程度的值的情況下，選定軋輥直徑。此時，即使上述比大致上一定，有可能由于工作軋輥自身的變化，在圖5所示的軋輥熱膨脹變化傾斜度上產(chǎn)生差異，隨著軋制可能的最大鋼板寬度的改變，軋輥冷卻裝置的規(guī)格也被改變(增強(qiáng))，因此，圖6所示的形狀反應(yīng)速度與(軋輥直徑Dw/最大鋼板寬度Bmax)比的關(guān)系沒有圖示的那樣影響大。從上述整理出的形狀反應(yīng)速度與(軋輥直徑Dw/最大鋼板寬度Bmax)比的關(guān)系圖中，工作軋輥直徑Dw與最大鋼板寬度Bmax的比不到0.3時，可以確保形狀反應(yīng)速度為0.1[I-unit/sec]，與上述比更大的狀態(tài)相比較，可以確保更高的反應(yīng)性，得到形狀控制效果。
一方面，隨著將(軋輥直徑Dw/最大鋼板寬度Bmax)比縮小，在工作軋輥上產(chǎn)生水平方向的彎曲，成為鋼板形狀控制上的外力干擾。為了抑制該水平彎曲，設(shè)置在水平方向支持工作軋輥的支持軋輥是必不可少的，但是由于設(shè)置支持軋輥，冷卻劑對軋輥面的沖撞被阻礙，利用軋輥冷卻難于高精度地控制鋼板形狀。不需要這樣的支持軋輥、可以忽略不計的水平方向彎曲的下限值是從構(gòu)造條件中導(dǎo)出的(軋輥直徑Dw/最大鋼板寬度Bmax)比的下限值，該值為0.16以上。
在上述實施方式中，調(diào)查了將軋輥冷卻劑的流量變化為2倍時的形狀反應(yīng)速度與(軋輥直徑Dw/最大鋼板寬度Bmax)比的關(guān)系，限定了能夠得到更好效果的(軋輥直徑Dw/最大鋼板寬度Bmax)比的范圍。當(dāng)然，如果流量增加三倍、四倍，圖3至圖6所示縱軸的值發(fā)生變化，可以得到更高的反應(yīng)性，利用軋輥冷卻劑的鋼板形狀控制能力也有所增加，但圖6所示曲線的趨勢幾乎沒有變化，(軋輥直徑Dw/最大鋼板寬度Bmax)比的限定范圍不變。
該基本原理在牛頓的冷卻法則(森北出版、傳熱工學(xué)P31)中所示，對固體壁面的流體的傳熱用Q＝h·S·Δθ(公式1)表示。在此，Q是單位時間內(nèi)移動的熱量、h是傳熱系數(shù)、S是表面積、Δθ是固體壁面與流體的溫度差。如果將該原理用于軋制軋輥與軋輥冷卻劑，可以看出傳熱系數(shù)h與冷卻劑流量的階乘(0.5～0.6)大致成比例，通過增加流體的流量，可以增加該冷卻能力，從軋輥面移動的熱量也與傳熱系數(shù)h成比例增加。
同樣，由于軋輥冷卻劑的溫度降低，上述公式的溫度差Δθ增大，從軋輥面移動的熱量也與傳熱系數(shù)h成比例增加，利用軋輥冷卻劑的鋼板形狀控制能力也增加，但與軋輥冷卻劑的流量增加時相同，圖6所示曲線的趨勢大致不變，(軋輥直徑Dw/最大鋼板寬度Bmax)比的限定范圍不變。
另外，通過提高軋輥冷卻劑的溫度，與冷卻時相反，可以從冷卻劑向軋輥面移動熱量。此時也同樣地提高軋輥冷卻劑的溫度，通過增大溫度差Δθ的絕對值，可以增加向軋輥面移動的熱量。即使在這種情況下，由于基本原理不變，圖6所示曲線的趨勢大致不變，(軋輥直徑Dw/最大鋼板寬度Bmax)比的限定范圍不變。
通過以上的內(nèi)容，利用軋輥冷卻劑的流量或溫度控制工作軋輥的熱膨脹量時，確保更高的反應(yīng)性，可以得到形狀控制效果的(軋輥直徑Dw/最大鋼板寬度Bmax)比在0.16≤Dw/Bmax＜0.3(公式2)的范圍。
(2)就減少引進(jìn)·操作成本進(jìn)行說明。利用改變冷卻劑的流量分布的特開平2-229612號、特開平4-127909號公報上所記載的眾所周知的技術(shù)，解決由于形狀變化反應(yīng)遲緩而造成的成品率低下的課題時，可以容易地推測出增加軋輥冷卻劑的總流量，從而提高軋輥寬度方向及局部的冷卻能力。但是伴隨著冷卻劑總流量增加的改造，不僅是供給系統(tǒng)，而且包括附帶在初期設(shè)計的冷卻劑的回收系統(tǒng)的過濾器、回收管道等設(shè)備，導(dǎo)致成本增大。另外，即使重新設(shè)置的情況下，由于適用的軋輥直徑不同冷卻效果不同，軋輥直徑大時，為了得到所希望的鋼板形狀控制效果，需要非常多的流量。另外軋輥直徑小時，由于設(shè)置了控制軋輥水平方向彎曲的支持軋輥，軋輥冷卻劑對軋輥面的沖撞被阻礙，產(chǎn)生得不到所希望的冷卻效果的問題。
本實施方式中，公式2中規(guī)定的(軋輥直徑Dw/最大鋼板寬度Bmax)比范圍的形狀反應(yīng)速度大體上是范圍外的形狀反應(yīng)速度的兩倍以上。因此，如果要提高范圍外的形狀反應(yīng)速度，傳熱系數(shù)需要確保大約兩倍的程度。如前所述，由于傳熱系數(shù)h與流量的階乘(0.5～0.6)大致成比例，因此作為流量，需要三倍到四倍的流量。如果必要流量是三倍到四倍，隨之需要將冷卻劑供給泵、供給·回收管道直徑、熱交換器、過濾器、罐大型化，引進(jìn)時的成本非常大，不是好辦法。
公式2中規(guī)定的(軋輥直徑Dw/最大鋼板寬度Bmax)比范圍與范圍外相比較，同樣的鋼板寬度，工作軋輥直徑小，也有助于軋鋼機(jī)整體的小型化，并且有降低軋鋼機(jī)本體成本的效果。
另外，即使賦予溫度差Δθ進(jìn)行工作軋輥的冷卻·加熱時，如果從公式(1)進(jìn)行類推，公式2中限定的(軋輥直徑Dw/最大鋼板寬度Bmax)比范圍與范圍外的必要的溫度差Δθ相差兩倍，將關(guān)系到進(jìn)行冷卻劑的加熱、冷卻的熱交換器的傳熱面積的大型化及作為增強(qiáng)能力的引進(jìn)及操作成本的增加。并且，由于冷卻劑種類的不同，具有高·低溫區(qū)域潤滑性的磨損損耗及在高溫區(qū)域起火的危險性，可能不利于操作。根據(jù)本發(fā)明，使溫度差Δθ是現(xiàn)有的1/2左右，就可以充分發(fā)揮形狀控制效果，因此可以降低操作成本。
另外，由于現(xiàn)有的技術(shù)中，沒有考慮工作軋輥直徑、軋鋼機(jī)形式及軋輥直徑比，存在著以下課題，即與鋼板寬度比，工作軋輥直徑比較大，對于不能控制M型及W型等復(fù)合形狀的4段軋鋼機(jī)，為了得到所希望的形狀控制效果，需要非常多的流量，與利用冷卻劑進(jìn)行形狀控制效果的組合達(dá)不到所希望的能力，但本實施方式中，以恰當(dāng)?shù)牧髁靠梢缘玫角‘?dāng)?shù)目刂颇芰Α?br> 另外，利用改變冷卻劑溫度分布的特開昭60-180611號公報、特開平3-297507號公報所記載的眾所周知的技術(shù)時，容易推測出使軋輥冷卻劑的溫度差增大來增大加熱能力。但是，增大冷卻劑的溫度差造成操作時消費能量成本的增大。使用油的原液作為冷卻劑時，出于防止由于油的溫度上升引起火災(zāi)的觀點，不能隨便升高油溫。并且，使用將百分之幾的油乳化在水中的乳化液時，雖然與原液相比火災(zāi)的危險性降低了，但是一旦脫離乳化液的乳化穩(wěn)定區(qū)域，油水分離被加速，產(chǎn)生冷卻性能及潤滑性能不穩(wěn)定，軋制不穩(wěn)定的問題，本實施例中可以解決該問題。
(3)就利用與機(jī)械控制裝置的組合提高形狀控制能力進(jìn)行說明。如上所述，為了確保更高的反應(yīng)性，明確了得到形狀控制效果的(軋輥直徑Dw/最大鋼板寬度Bmax)比范圍，但在實際的鋼板軋制中，如果是4重軋鋼機(jī)，利用與工作軋輥彎曲力，如果是6重軋鋼機(jī)，利用與工作軋輥及中間軋輥彎曲力這樣的機(jī)械控制裝置的組合進(jìn)行鋼板形狀的控制。在此，首先對軋制時的軋輥熱膨脹曲線由于不同的軋輥直徑具有什么樣的不同進(jìn)行了調(diào)查。
圖7表示的是圖4所示的軋輥熱膨脹量變化曲線中，經(jīng)過60分鐘后的軋輥曲線。隨著軋輥直徑縮小，從鋼板中心部到鋼板端部，軋輥曲線傾斜度趨勢變化的橫向位置向鋼板端部移動。利用軋輥冷卻或加熱使形狀反應(yīng)性高的軋輥直徑范圍內(nèi)，象這樣由于軋輥曲線有在鋼板端部附近急劇變化的傾向，有必要對與機(jī)械控制裝置的組合進(jìn)行再研究。
一般來說，作為對軋制后的鋼板形狀有大影響的工作軋輥的變形，有熱膨脹曲線、軋制負(fù)荷產(chǎn)生的彎曲、表面扁平，向冷軋那樣薄鋼板的情況下，大的控制因素是熱膨脹曲線和彎曲。表面扁平與熱膨脹曲線相比，由于鋼板寬度內(nèi)的偏差小，因此即使忽略不計也沒有關(guān)系。圖11(a)是摘選了圖7所示的工作軋輥直徑為Φ340mm的軋輥熱膨脹，只在鋼板寬度內(nèi)的熱膨脹曲線，橫軸是鋼板寬度方向位置h，以鋼板寬度1250mm的情況為例。圖11(b)表示的是軋制負(fù)荷P產(chǎn)生的軋輥彎曲Pδ。因此，有必要通過機(jī)械控制裝置及利用軋輥冷卻劑的熱膨脹曲線變化，控制重疊圖11(a)及(b)曲線的曲線。
考慮4重軋鋼機(jī)(稱為4Hi軋鋼機(jī))時，作為機(jī)械控制裝置，有代表性的是工作軋輥彎曲裝置，工作軋輥彎曲裝置對軋輥彎曲WRδ的影響如圖11(c)所示，其控制范圍限定在鋼板端部附近(鋼板寬度2/3以外)。因此，利用工作軋輥彎曲控制如圖11(b)所示的、象軋制負(fù)荷產(chǎn)生的軋輥彎曲Pδ那樣的、從鋼板寬度中心附近平滑地變化的彎曲是困難的，必須利用軋輥冷卻劑控制該彎曲。但是，軋制負(fù)荷產(chǎn)生的軋輥彎曲Pδ是非常大的，為了利用軋輥冷卻劑的熱膨脹量變化對其進(jìn)行控制，必須引進(jìn)具備非現(xiàn)實加熱冷卻能力的冷卻劑設(shè)備。
一方面，使用兼?zhèn)溆兄虚g軋輥彎曲裝置的6重軋鋼機(jī)(稱為6HiUC軋鋼機(jī))時，中間軋輥彎曲產(chǎn)生的軋輥彎曲WRδ如圖11(d)所示，中間軋輥彎曲裝置的控制特性是，可以控制從鋼板寬度中心附近平滑地變化的彎曲，圖11(b)所示的軋制負(fù)荷產(chǎn)生的軋輥彎曲Pδ。因此，與4Hi軋鋼機(jī)相比較，不但減輕了施加給軋輥冷卻劑的設(shè)備的負(fù)擔(dān)，還可以按照各種形狀控制裝置的控制特性分擔(dān)功能。即工作軋輥彎曲裝置控制鋼板端部附近的鋼板形狀，中間軋輥彎曲裝置控制大致是鋼板寬度中心附近的鋼板形狀，軋輥冷卻劑用來校正用工作軋輥及中間軋輥彎曲裝置控制困難的局部形狀。
下面，設(shè)工作軋輥與軋輥冷卻劑的噴射條件相同，比較4Hi軋鋼機(jī)與6HiUC軋鋼機(jī)的控制能力。
圖8是比較噴射同樣的冷卻劑的情況下，鋼板形狀的校正效果。
圖中的虛線是開始控制前的初期狀態(tài)，鋼板形狀的伸長側(cè)與支撐側(cè)的偏差大約是160[I-unit](-100[I-unit]到+60[I-unit])。4Hi軋鋼機(jī)在110[I-unit](-70[I-unit]到+40[I-unit])以內(nèi)，6HiUC軋鋼機(jī)在60[I-unit](-40[I-unit]到+20[I-unit])以內(nèi)，可以使鋼板形狀平坦化。如前所述可以看出4Hi軋鋼機(jī)由于缺乏機(jī)械控制能力，不能得到充分的控制能力。實際操作中要求的偏差大約是20[I-unit](-10[I-unit]到+10[I-unit])，所以即使是6HiUC軋鋼機(jī)也是不充分的。
以下圖14是表示將產(chǎn)生鋼板形狀伸長部位的軋輥冷卻劑增加到2倍后的結(jié)果。4Hi軋鋼機(jī)在80[I-unit](-50[I-unit]到+30[I-unit])以內(nèi)，6HiUC軋鋼機(jī)在20[I-unit](-10[I-unit]到+10[I-unit])以內(nèi)，可以縮小寬度方向鋼板形狀的偏差。
圖15表示的是將產(chǎn)生鋼板形狀伸長部位的軋輥冷卻劑比周圍降低10℃的結(jié)果。4Hi軋鋼機(jī)在70[I-unit](-45[I-unit]到+25[I-unit])以內(nèi)，6HiUC軋鋼機(jī)在15[I-unit](-10[I-unit]到+5[I-unit])以內(nèi)，可以縮小寬度方向鋼板形狀的偏差。
圖16表示的是將產(chǎn)生鋼板形狀支撐的鋼板端部外側(cè)的軋輥冷卻劑比鋼板寬度內(nèi)升高20℃的結(jié)果。4Hi軋鋼機(jī)在50[I-unit](-20[I-unit]到+30[I-unit])以內(nèi)，6HiUC軋鋼機(jī)在15[I-unit](-5[I-unit]到+10[I-unit])以內(nèi)，可以縮小寬度方向鋼板形狀的偏差。
任何一種情況下，6HiUC軋鋼機(jī)可以通過最小限度地使用利用軋輥冷卻劑的熱膨脹量變化，達(dá)到實際操作上所要求的偏差，大約是20[I-unit](-10[I-unit]到+10[I-unit])，通過與工作軋輥彎曲裝置、中間軋輥彎曲裝置這樣的機(jī)械控制裝置相組合，得到充分的效果，能達(dá)到大致是4Hi軋鋼機(jī)4倍的效果。
一般來說，使用6HiUC軋鋼機(jī)時，為了控制從鋼板中心附近平滑地變化的彎曲，有必要使中間軋輥直徑大于工作軋輥直徑，區(qū)別彎曲力形成的彎曲特性與工作軋輥的彎曲特性。工作軋輥與中間軋輥的直徑幾乎相等時，彎曲特性幾乎沒有差別，得到的效果主要是除去中間軋輥移動產(chǎn)生的有害接觸部。因此，為了控制直到鋼板寬度中心附近的彎曲，有必要研究中間軋輥直徑與工作軋輥直徑的比。
圖9(a)表示的是工作軋輥直徑為Φ340、中間軋輥直徑分別為Φ340、Φ380、Φ440時的鋼板形狀控制效果。隨著中間軋輥直徑Di與工作軋輥直徑Dw的比接近1，該控制范圍變窄，控制鋼板寬度中心附近很困難，鋼板形狀的校正效果也小。圖9(b)是設(shè)(中間軋輥直徑Di與工作軋輥直徑Dw)比為橫軸，對4Hi軋鋼機(jī)的形狀控制能力的相對值為縱軸，調(diào)查各種軋輥直徑比?？梢钥闯鲕堓佒睆奖瘸^1.2的范圍，該能力提高明顯，具有4倍以上的能力。因此，具有工作軋輥彎曲裝置、中間軋輥彎曲裝置、中間軋輥移動功能的6重軋鋼機(jī)與利用軋輥冷卻的形狀控制裝置相組合，控制鋼板形狀時，最好是適用中間軋輥直徑Di超過工作軋輥直徑Dw1.2倍的范圍。
(4)就利用從3系統(tǒng)溫度的選擇供給提高形狀控制能力進(jìn)行說明。另外，通過組合圖15、圖16的實施，可以得到更加理想的形狀控制效果。圖10是以下情況下的實施例，向鋼板端部的外側(cè)供給高于軋輥面溫度的60℃的冷卻劑，向鋼板寬度內(nèi)產(chǎn)生伸長的部位供給低溫的冷卻劑。此時，通過利用冷卻劑選擇供給裝置434，從3系統(tǒng)溫度中選擇供給冷卻劑，冷卻劑的總量不變，不需要改造泵、回收系統(tǒng)、過濾器、罐等，只將供給系統(tǒng)改變成圖2或圖10所示的構(gòu)造即可。
這樣，通過利用工作軋輥彎曲裝置與供給高溫冷卻劑校正鋼板端部附近的支撐形狀，利用中間軋輥彎曲裝置校正鋼板整體的大的形狀，利用低溫冷卻劑校正鋼板寬度內(nèi)的局部伸長形狀，可以校正成如圖所示的大致上平坦的鋼板形狀。
(5)就冷卻劑頭部構(gòu)造的變形例進(jìn)行說明。圖12是圖2所示的流量溫度調(diào)整裝置43及冷卻劑頭部列45a、45b的變形例，兩者的不同點在于冷卻劑選擇供給裝置434是上下(434a、434b)分離的。從成本上考慮，如圖2所示的上下共用的好處是減少零件數(shù)。但是冷卻劑選擇供給裝置434上下共用時，由于選擇供給裝置434設(shè)置在軋鋼機(jī)的上部或者下部，到達(dá)冷卻劑頭部列45a、45b的管道長度有時上下不一樣，開關(guān)操作完成后，在噴嘴頂端使流量或/及溫度實際上發(fā)生變化的時間上產(chǎn)生快慢差。為了不產(chǎn)生這樣的時間差，使冷卻劑選擇供給裝置434上下分離，將到達(dá)冷卻劑頭部列45a、45b的管道長度設(shè)置在最短的位置。
圖13(a)是應(yīng)用例，在輸入側(cè)，將對工作軋輥噴射冷卻劑的冷卻劑頭部列451a、451b、452a、452b上下設(shè)置兩對，可以在一對噴嘴時、冷卻劑的噴射面積小的情況下，確保噴射面積。
圖13(b)、圖13(c)是利用原有的冷卻劑供給裝置，應(yīng)用本發(fā)明時的實施方式。圖13(b)所示的原有的冷卻劑供給設(shè)備45c，是在軋制材料的輸入輸出兩側(cè)用同樣的流量、溫度向?qū)挾确较蚬┙o冷卻劑，供給的主要目的是在輸入一側(cè)進(jìn)行軋輥與軋制材料之間的潤滑，在輸出側(cè)沖洗殘存在鋼板表面的鐵粉及無光粉。在此，通過增設(shè)或改造本發(fā)明的輸入側(cè)的噴嘴頭部451a、451b及輸出側(cè)的噴嘴頭部452a、452b，控制軋輥的熱膨脹量，進(jìn)行鋼板形狀的控制。
圖13(c)是在輸入側(cè)保留原有的冷卻劑供給設(shè)備，在輸出側(cè)應(yīng)用本發(fā)明的冷卻劑頭部列45a、45b的情況。一般來說剛軋制后的軋輥表面是高溫的，如果在向半徑方向傳熱之前進(jìn)行冷卻，冷卻效果提高。在軋制材料的輸出側(cè)應(yīng)用本發(fā)明，也可以提高鋼板的形狀控制效果。
根據(jù)本發(fā)明，用高反應(yīng)得到所希望的鋼板形狀，并且可以提供利用小型設(shè)備能夠降低成本的軋鋼機(jī)及軋制方法。
權(quán)利要求
1.一種軋鋼機(jī)，具有軋制軋鋼材料的工作軋輥、至少在軋鋼材料的輸入側(cè)供給冷卻劑的冷卻劑裝置、測定軋制后的鋼板形狀的形狀檢測器及控制鋼板形狀的機(jī)械控制裝置，其特征在于，前述工作軋輥的直徑是軋制可能的鋼板最大寬度的0.16倍以上、不足0.3倍，在前述冷卻劑裝置中，設(shè)置在鋼板寬度方向配置有多個噴嘴的冷卻劑頭部列、和具有分別調(diào)整冷卻劑流量及溫度的裝置的多個供給系統(tǒng)，具有根據(jù)前述形狀檢測器的檢測值，控制該機(jī)械控制裝置及該冷卻劑裝置的控制裝置。
2.一種軋鋼機(jī)，具有上下一對的工作軋輥、中間軋輥、加強(qiáng)軋輥、及中間軋輥的軸方向的移動裝置、工作軋輥和中間軋輥的彎曲裝置、及至少在軋制材料的輸入側(cè)供給冷卻劑的冷卻劑裝置、及測定軋制后的鋼板形狀的形狀檢測器、及控制前述中間軋輥移動、工作軋輥彎曲、中間軋輥彎曲裝置及冷卻劑供給裝置的動作的裝置，其特征在于，前述工作軋輥的直徑是軋制可能的鋼板最大寬度的0.16倍以上、不足0.3倍，前述冷卻劑供給裝置具有在鋼板寬度方向配置有多個噴嘴的至少上下一對以上的冷卻劑頭部列，該噴嘴對應(yīng)前述形狀檢測器的鋼板橫向測定間隔；及具有分別調(diào)整冷卻劑流量或/及溫度的裝置的多個供給系統(tǒng)；前述中間軋輥移動、工作軋輥彎曲、中間軋輥彎曲控制裝置及冷卻劑控制裝置，具有以前述形狀檢測器的輸出信號與目標(biāo)形狀的偏差為基礎(chǔ)、演算處理各個控制量的裝置；并且前述冷卻劑控制裝置，具有從前述多個冷卻劑供給系統(tǒng)中選擇1系統(tǒng)的冷卻劑、供給前述冷卻劑頭部列的各個噴嘴的裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的軋鋼機(jī)，其特征在于，前述中間軋輥的直徑超過前述工作軋輥直徑的1.2倍。
4.如權(quán)利要求2所述的軋鋼機(jī)，其特征在于，前述冷卻劑供給裝置具有在鋼板寬度方向配置有多個噴嘴的至少上下一對的冷卻劑頭部列，該噴嘴對應(yīng)前述形狀檢測器的鋼板橫向測定間隔；及具有分別調(diào)整冷卻劑流量的裝置的兩個供給系統(tǒng)，第2供給系統(tǒng)的每個噴嘴的流量比第1供給系統(tǒng)的每個噴嘴的流量要多。
5.如權(quán)利要求2所述的軋鋼機(jī)，其特征在于，前述冷卻劑供給裝置具有在鋼板寬度方向配置有多個噴嘴的至少上下一對的冷卻劑頭部列，該噴嘴對應(yīng)前述形狀檢測器的鋼板橫向測定間隔；及具有分別調(diào)整冷卻劑溫度的裝置的兩個供給系統(tǒng)，第2供給系統(tǒng)的溫度比第1供給系統(tǒng)的溫度要低。
6.如權(quán)利要求2所述的軋鋼機(jī)，其特征在于，前述冷卻劑供給裝置具有在鋼板寬度方向配置有多個噴嘴的至少上下一對的冷卻劑頭部列，該噴嘴對應(yīng)前述形狀檢測器的鋼板橫向測定間隔；及具有分別調(diào)整冷卻劑溫度的裝置的三個供給系統(tǒng)，第2供給系統(tǒng)的溫度比第1供給系統(tǒng)的溫度要低，第3供給系統(tǒng)的溫度比第1供給系統(tǒng)的溫度要高。
7.一種軋鋼機(jī)的軋制方法，該軋鋼機(jī)具有軋制軋鋼材料的工作軋輥、至少在軋鋼材料的輸入側(cè)供給冷卻劑的冷卻劑裝置、測定軋制后的鋼板形狀的形狀檢測器及控制鋼板形狀的機(jī)械控制裝置，前述工作軋輥的直徑是軋制可能的鋼板最大寬度的0.16倍以上、不足0.3倍，其特征在于，在前述冷卻劑裝置中，分別調(diào)整該冷卻劑的流量及溫度的同時，從多個供給系統(tǒng)中，向鋼板寬度方向配置有多個噴嘴的冷卻劑頭部列供給冷卻劑，通過該機(jī)械控制裝置及該冷卻劑裝置，根據(jù)前述形狀檢測器的檢測值，控制鋼板形狀。
8.一種軋鋼機(jī)用的控制裝置，該軋鋼機(jī)具有至少在軋鋼材料的輸入處供給冷卻劑的冷卻劑裝置、測定軋制后的鋼板形狀的形狀檢測器及控制鋼板形狀的機(jī)械控制裝置，軋制軋鋼材料的工作軋輥的直徑是軋制可能的鋼板最大寬度的0.16倍以上、不足0.3倍，其特征在于，前述冷卻劑裝置，具有分別調(diào)整該冷卻劑流量及溫度的同時，從多個供給系統(tǒng)中，向鋼板寬度方向設(shè)置有噴嘴的冷卻劑頭部列供給冷卻劑的裝置，通過該機(jī)械控制裝置及該冷卻劑裝置，根據(jù)前述形狀檢測器的檢測值，控制鋼板形狀。
全文摘要
本發(fā)明的目的是，用高反應(yīng)得到所希望的鋼板形狀，并且提供利用小型設(shè)備能夠降低成本的軋鋼機(jī)及軋制方法。本發(fā)明的軋鋼機(jī)，具有軋制軋鋼材料的工作軋輥、至少在軋鋼材料的輸入側(cè)供給冷卻劑的冷卻劑裝置、測定軋制后的鋼板形狀的形狀檢測器及控制鋼板形狀的機(jī)械控制裝置，前述工作軋輥的直徑是軋制可能的鋼板最大寬度的0.16倍以上、不足0.3倍，前述冷卻劑裝置中，設(shè)置在鋼板寬度方向配置有多個噴嘴的冷卻劑頭部列、及具有分別調(diào)整冷卻劑流量及溫度方法的多個供給系統(tǒng)，具有根據(jù)前述形狀檢測器的檢測值，控制該機(jī)械控制裝置及該冷卻劑裝置的控制裝置。
文檔編號B21B37/00GK1473669SQ0314256
公開日2004年2月11日 申請日期2003年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月8日
發(fā)明者斎藤武彥, 二瓶充雄, 平間幸夫, 乳井辰彰, 小林裕次郎, 夫, 彰, 次郎, 藤武 , 雄 申請人:株式會社日立制作所