專(zhuān)利名稱(chēng)：基于模型求得用于寬帶材熱軋機(jī)組的軋制機(jī)架的非對(duì)稱(chēng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)-理論值 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于模型地控制用于寬帶材熱軋機(jī)組、尤其精軋機(jī)組的帶運(yùn)行的方案。
背景技術(shù)：
寬帶材熱軋機(jī)組、尤其精軋機(jī)組具有多個(gè)由要軋制的帶、通常是金屬帶、如鋼帶、 鋁帶、銅帶或一般有色金屬帶先后通過(guò)的軋制機(jī)架&、&、&、…Gn，其中利用常見(jiàn)的控制和調(diào)節(jié)方法能夠?qū)崿F(xiàn)，軋制的帶具有所期望的最終溫度和所期望的最終厚度。其它用于評(píng)價(jià)軋制質(zhì)量的重要參數(shù)例如是帶的外形(Profil)、輪廓(Kontur)和平直度。與此相關(guān)列舉DE 102 11 623 Al，在其中詳細(xì)描述了一些重要的基本概念。最重要的概念在這里要再一次定義?！皫庑巍被驇У摹巴庑沃怠北硎編н吘壣系膸Ш衽c帶中心的帶厚的偏差?！皫Ш褫喞?指的是在帶寬度上除了帶中心的帶厚外的帶厚變化。帶厚輪廓可以分成基于帶中心對(duì)稱(chēng)的部分和非對(duì)稱(chēng)的部分。非對(duì)稱(chēng)的部分以“帶厚斜度”表示。概念“平直度”用作在帶中存在的內(nèi)部應(yīng)力的同義詞，而且與這個(gè)內(nèi)部應(yīng)力是否導(dǎo)致金屬帶的可見(jiàn)變形無(wú)關(guān)。
總是相對(duì)于軋機(jī)機(jī)組中心線(xiàn)看去，帶以已知的基于機(jī)架中心(在Z=O時(shí))的相應(yīng)中心錯(cuò)位并且以已知的相應(yīng)的入口端的帶厚斜度進(jìn)入到每個(gè)軋制機(jī)架Gi (i=l,…，η)中，由此帶或帶端頭從相應(yīng)軋制機(jī)架中以相應(yīng)的中心錯(cuò)位、相應(yīng)的出口端的帶厚斜度和相應(yīng)的出口端的帶曲率排出。
在軋制帶時(shí)可能將內(nèi)部應(yīng)力“軋入”到帶中。根據(jù)帶厚、帶寬、帶的材料特性和可能作用于帶上的外部拉應(yīng)力，這種內(nèi)部應(yīng)力導(dǎo)致或大或小顯現(xiàn)的帶變形，例如形成波浪狀或馬刀狀(Saebelbildung)。對(duì)于在軋制機(jī)架中“軋入”固有應(yīng)力的主要原因是進(jìn)入到機(jī)架中的帶的不消失的帶厚斜度。帶厚斜度可能具有不同的原因。因此例如可以使帶已經(jīng)在軋制之前具有楔形的厚度輪廓。備選地，通過(guò)在前置的軋制機(jī)架的軋制間隙中進(jìn)行軋制引起帶厚斜度。對(duì)于在軋制機(jī)架中材料變形期間將帶厚斜度加入到帶中考慮多個(gè)因素。例如帶可以具有在帶寬上的溫度梯度，帶偏心地進(jìn)入到軋制間隙中或者軋制間隙本身是楔形的。這些(和其它)因素組合也是可能的。
如果熱軋帶材也以不可忽略的帶厚斜度和/或偏心地進(jìn)入到機(jī)架Gi中，則帶形狀在機(jī)架Gi與Gw之間的接著的中間機(jī)架段中通常不是直線(xiàn)的、而是馬刀形地延伸。馬刀形的走向取決于，帶是否只單側(cè)地夾緊在機(jī)架中(在機(jī)架中進(jìn)入或排出時(shí))或者在兩側(cè)被兩個(gè)相互銜接的機(jī)架作用(在軋制帶的主要部分時(shí)，即除了帶頭和帶尾)。帶拉力對(duì)馬刀形并由此對(duì)帶運(yùn)行和帶位置、尤其帶位置與中心位置的偏差的影響顯然易于理解如果觀察從機(jī)架61排出的帶的帶棱邊并且假設(shè)，塑性的材料流在這個(gè)帶棱邊上的速度低于在另一帶棱邊上的速度，則顯然，只要下一機(jī)架Gw作用時(shí)，帶拉力在帶寬上是不均勻的。在此帶拉力在所考慮的“更短”的帶棱邊上更高。較高的帶拉力引起帶在這個(gè)帶棱邊上的更劇烈地厚度減小，并由此提高塑性的材料流在這個(gè)棱邊上的速度。塑性的材料流的速度在帶寬上降低；中間機(jī)架張力穩(wěn)定地作用于在精軋機(jī)組內(nèi)部的帶運(yùn)行。
對(duì)于帶運(yùn)行控制使用在軋機(jī)機(jī)組的單個(gè)機(jī)架Gi上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它們?cè)趲捝匣跈C(jī)架中心或帶中心非對(duì)稱(chēng)地影響軋制間隙的形狀，并由此影響帶厚外形。這種執(zhí)行機(jī)構(gòu)例如是擺動(dòng)和非對(duì)稱(chēng)的彎曲力。此外也設(shè)有對(duì)稱(chēng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，例如對(duì)稱(chēng)的彎曲力、用于軸向移動(dòng)所謂的CVC工作輥(具有S形磨削的軋輥)和/或所謂的“Pair-crossing (對(duì)輥交叉)” 的機(jī)構(gòu)。這些對(duì)稱(chēng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于外形控制和平直度控制。在DE 102 11 623 Al中公開(kāi)了自動(dòng)的、基于模型的用于外形和平直度控制的方法和裝置。
在現(xiàn)有技術(shù)中例如也已知，軋機(jī)機(jī)組的控制者在帶進(jìn)入時(shí)視覺(jué)地跟隨帶頭-按照其個(gè)人對(duì)于帶位置和帶波浪的印象-調(diào)整由帶頭直接穿過(guò)的軋制機(jī)架進(jìn)行靠合(尤其軋輥的擺動(dòng)位置)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，給出一種用于具有多個(gè)機(jī)架的軋機(jī)機(jī)組、尤其寬帶材熱軋機(jī)組或精軋機(jī)組的帶運(yùn)行控制的控制方法以及控制器。
這個(gè)目的通過(guò)在獨(dú)立權(quán)利要求中給出的發(fā)明實(shí)現(xiàn)。由從屬權(quán)利要求給出有利的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)。
在按照本發(fā)明的解決方案中給出一種完全的基于模型的用于軋機(jī)機(jī)組的帶運(yùn)行控制的控制方法。在此介紹一種方法，通過(guò)它能夠計(jì)算用于帶運(yùn)行控制的非對(duì)稱(chēng)的軋制機(jī)架執(zhí)行機(jī)構(gòu)的理論值。
按照本發(fā)明建議一種基于模型求得用于寬帶材熱軋機(jī)組的非對(duì)稱(chēng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)-理論值的迭代的方法，該寬帶材熱軋機(jī)組具有多個(gè)軋制機(jī)架Gi，其中i=l，…，η 且！! > 2，用于軋制熱軋帶材，其中每個(gè)軋制機(jī)架Gi具有軋制間隙，所述軋制間隙具有軋制間隙輪廓，并且所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)這樣作用于機(jī)架的軋輥上，使得對(duì)于每個(gè)機(jī)架Gi在軋輥之間調(diào)整軋制間隙的確定的目標(biāo)輪廓Ki (z;k)。該方法是迭代的方法，它在每個(gè)方法循環(huán)中具有5個(gè)單個(gè)步驟1)在第一步驟中給定每個(gè)機(jī)架Gi后面的理論速度斜度( (k))，2)在第二步驟中求得在機(jī)架Gi,其中i=l，…，n-1，的出口上的帶厚輪廓Qi(z;k)的值，其中2. 1)首先，借助于帶平直度模型為每個(gè)機(jī)架Gi計(jì)算在機(jī)架Gi的相應(yīng)的出口上的速度曲線(xiàn)(Vi (ζ ；k))，其中對(duì)每個(gè)機(jī)架Gi配有自身的帶平直度模型，其中在帶平直度模型中考慮在相應(yīng)機(jī)架Gi的入口上的熱軋帶材的帶厚輪廓θ η (ζ ;k)和出口上的熱軋帶材的帶厚輪廓 Qi (ζ ；k),2. 2)接著，將在計(jì)算的速度曲線(xiàn)(Vi (ζ ；k))中作為參數(shù)得到的速度斜度(Vi⑴(ζ ；k)) 與在第一步驟中給定的理論速度斜度(V^s (k))進(jìn)行比較，2. 3)如果計(jì)算的速度斜度(Vi⑴(k))不位于圍繞理論速度斜度(k))的公差范圍中，修改帶厚輪廓Q1 (z;k)至Qiri (ζ ;k)，并由此重新執(zhí)行第二步驟，或者2. 4)如果計(jì)算的速度斜度(Vi⑴(k))位于圍繞理論速度斜度(k))的公差范圍中，轉(zhuǎn)移到第三步驟，3)在第三步驟中借助于材料流模型確定對(duì)于每個(gè)機(jī)架Gi要施加的軋制力分布Α(ζ ； k)，其中對(duì)每個(gè)機(jī)架Gi配有材料流模型，4)在第四步驟中求得用于帶運(yùn)行-執(zhí)行機(jī)構(gòu)的目標(biāo)輪廓Ki(ζ ；k)，其中4. 1)首先，由軋制力分布(ζ ；k)對(duì)于每個(gè)機(jī)架Gi借助工作軋輥-壓扁模型計(jì)算軋輥在機(jī)架Gi中的壓扁量Ai (ζ ；k),4. 2)通過(guò)從相應(yīng)的在第二步驟中求得的在機(jī)架Gi的出口上的帶厚輪廓Qi (z;k)減去所述壓扁量Ai (z ;k)，為每個(gè)機(jī)架Gi計(jì)算剩余-帶厚外形Qi (ζ ；k)-Ai (ζ ；k),4. 3)通過(guò)消去剩余-帶厚外形的對(duì)稱(chēng)部分，為每個(gè)機(jī)架Gi計(jì)算目標(biāo)輪廓Ki (ζ ；k)，其中所述目標(biāo)輪廓Ki (ζ ；k)相當(dāng)于剩余-帶厚外形的在此保留的部分，5)在第五步驟中最終為每個(gè)機(jī)架Gi借助于優(yōu)化方法由所述目標(biāo)輪廓Ki(ζ ；k)計(jì)算執(zhí)行機(jī)構(gòu)-理論值。
有利地，在第一步驟中首先-測(cè)量在每個(gè)機(jī)架Gi前面的熱軋帶材(10)的偏心度(Ι"和最后的機(jī)架Gn后面的熱軋帶材(10)的偏心度dn，-測(cè)量在最后的機(jī)架6 后面的帶厚輪廓θη (ζ ；k), -求得第一機(jī)架G1前面的帶厚輪廓Qtl (z;k)，尤其通過(guò)測(cè)量或估算。
在控制回路中由之前進(jìn)行的方法循環(huán)k-Ι的理論速度斜度(k-1)和偏心度測(cè)量值dH (k-Ι)和Cli (k-Ι)以及偏心度測(cè)量值dH⑴和屯(k)計(jì)算給定的理論速度斜度C⑴。
在第二步驟中對(duì)配屬于機(jī)架Gi的帶平直度模型輸送下面的數(shù)據(jù) -在機(jī)架Gi的入口上的偏心度測(cè)量值Cli (k)，-在機(jī)架Gi的入口和出口上的帶厚輪廓θ η (z;k)和Qi (ζ ；k) -在機(jī)架Gi的入口和出口上的帶拉力， -在機(jī)架Gi的入口上的速度曲線(xiàn)ν η (ζ ；k), -在機(jī)架Gi中測(cè)得的軋制力& (k)，-用于帶寬、在帶中心的入口厚度和在機(jī)架Gi中的熱軋帶材(10)的減薄量的理論值。
在第三步驟中對(duì)材料流模型輸送與帶平直度模型相同的數(shù)據(jù)。附加地作為材料流模型的輸入?yún)?shù)使用摩擦參數(shù)R，它們描述在軋制間隙中在縱向和橫向上的摩擦特性。
在第四步驟中緊接著分步驟4. 2)首先從剩余-帶厚外形Qi (Z^)-Ai (ζ ；k) 中附加地減去修正值屮(Z;k)、bi (Z;k)、Ci (Ζ ；k)0在此-Bi (Ζ ；k)是工作軋輥的初始輪廓，-bi (Z;k)是當(dāng)前計(jì)算的熱凸度和磨損凸度，以及-Ci (ζ ；k)是機(jī)架Gi的對(duì)稱(chēng)的外形-和平直度-執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輪廓。
接著在分步驟4. 3)中為了求得目標(biāo)輪廓Ki (ζ ；k)接著利用由此修正的剩余-帶厚外形。
此外建議一種按照本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，用于執(zhí)行按照本發(fā)明的方法，以及6一種通過(guò)這種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品編程的控制計(jì)算機(jī)，用于具有至少兩個(gè)軋制機(jī)架Gi的軋機(jī)機(jī)組。
與不基于模型的帶運(yùn)行控制相比，通過(guò)按照本發(fā)明的解決方案得到優(yōu)點(diǎn)，即在成功地引導(dǎo)設(shè)備以后對(duì)于后續(xù)設(shè)備需要更短的投入運(yùn)行和維護(hù)時(shí)間，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于新的產(chǎn)品系列更好的外推性。


本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、特征和細(xì)節(jié)由下面描述的實(shí)施例以及借助于附圖給出。
附圖示出圖1多機(jī)架軋機(jī)機(jī)組的示意2軋機(jī)機(jī)組的示意圖，用于表示第二方法步驟， 圖3軋機(jī)機(jī)組的示意圖，用于表示第三方法步驟， 圖4軋機(jī)機(jī)組的示意圖，用于表示第四方法步驟， 圖5軋機(jī)機(jī)組的示意圖，用于表示第五方法步驟。
在附圖中一致或相互對(duì)應(yīng)的部位、零部件、組件或方法步驟以相同的附圖標(biāo)記表7J\ ο具體實(shí)施方式
圖1示出軋機(jī)機(jī)組1的側(cè)視圖或截面圖，具有在那里要軋制的帶10和一定數(shù)量的軋制機(jī)架Gi (i=l，2，···!!)。在所示示例中該軋機(jī)機(jī)組具有η個(gè)機(jī)架，其中僅示出最前面的兩個(gè)機(jī)架G” (；2和最后的兩個(gè)機(jī)架Glri和Gn。
按照?qǐng)D1由控制計(jì)算機(jī)2控制用于軋制金屬帶10的軋機(jī)機(jī)組1。在此控制計(jì)算機(jī) 2的運(yùn)行方式由計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品2’確定，通過(guò)它編程控制計(jì)算機(jī)2。
下面由笛卡爾坐標(biāo)系開(kāi)始，其中坐標(biāo)系的χ軸相當(dāng)于帶10的移動(dòng)方向，y軸給出帶厚方向并且ζ軸沿著橫交于帶10的方向或者機(jī)架Gi的軋輥21的縱軸線(xiàn)的方向取向。軋輥中心或機(jī)架中心位于z=0。帶10在軋機(jī)機(jī)組1中在軋制方向χ上軋制。每個(gè)機(jī)架Gi至少具有工作軋輥2、，也可能具有(但是在圖1中未示出)支承輥。
每個(gè)機(jī)架Gi設(shè)有機(jī)架調(diào)節(jié)器30i;由控制計(jì)算機(jī)2使機(jī)架調(diào)節(jié)器30i給出用于僅僅在圖1中示出的非對(duì)稱(chēng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)2 或“致動(dòng)器”(它們最終作用于軋輥2、，并由此實(shí)現(xiàn)相應(yīng)軋制間隙的所期望的目標(biāo)形狀或輪廓)的理論值。機(jī)架調(diào)節(jié)器30i相應(yīng)于給定的理論值調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)22it)在執(zhí)行機(jī)構(gòu)2 或致動(dòng)器、軋輥與給出的軋制間隙之間的基本交互作用可以假設(shè)是已知的。
通過(guò)所述理論值，對(duì)于每個(gè)軋制機(jī)架Gi影響出口端的軋制間隙變化，它在工作輥 2、之間與位于工作輥之間的金屬帶交互作用地調(diào)整。出口端的軋制間隙變化對(duì)應(yīng)于帶10 的出口端的輪廓變化。因此必須這樣求得用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)2 的理論值，使得得到相應(yīng)于所期望的出口端的帶厚輪廓的軋制間隙變化。
為了求得用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)22i的理論值對(duì)控制計(jì)算機(jī)2輸送輸入?yún)?shù)，它們?cè)谙旅娼Y(jié)合按照本發(fā)明方法的五個(gè)單個(gè)步驟1)至5)解釋?？刂朴?jì)算機(jī)2也由輸送到它的輸入?yún)?shù)求得理論值。
帶厚輪廓根據(jù)位置ζ給出帶10的厚度、即其在y方向的延展，除去帶中心厚度，帶厚輪廓θ (ζ)除了帶棱邊以外可以通過(guò)二階多項(xiàng)式以良好的近似度近似0(z) = &m + &m ·ζ-θ{2)-Z2 (G1.1)在此，系數(shù)θ⑴描述帶10或帶厚輪廓的斜度。
此外以Θη (ζ)表示在機(jī)架Gi的入口上的帶厚輪廓，并且以Qi (ζ)表示機(jī)架& 的出口上的帶厚輪廓(其中1彡i彡η)。
在機(jī)架Gi的出口上，帶10的塑性的材料流在軋制方向或帶運(yùn)行方向上具有在帶寬Z上的一定的速度曲線(xiàn)Vi (Ζ)，它(在忽略軋制方向上的平均帶速時(shí))可以通過(guò)沒(méi)有常項(xiàng)的多項(xiàng)式近似Vi(ζ) = V1P .ζ +vj2)-ζ2 + 0(z3) (Gl. 2)在此系數(shù)Vi⑴描述速度斜度或材料流斜度，它導(dǎo)致前面所述的形成帶10的馬刀形，而系數(shù)Vi (2)是帶10平直度或不平直度的尺度。在此Vi (2)>0相當(dāng)于邊緣波浪，而Vi (2)<0意味著中心波浪。
此外以Gig表示在Z=O時(shí)直接在機(jī)架i前面帶中心在ζ方向上與軋輥中心或機(jī)架中心的偏差。
按照本發(fā)明的迭代方法的計(jì)算循環(huán)k具有五個(gè)單個(gè)步驟1)至5)，它們例如借助于計(jì)算機(jī)程序在控制計(jì)算機(jī)2上執(zhí)行(在圖中為了清晰沒(méi)有給出下面使用的參數(shù)“k”和“ζ”):步驟1)用于材料流斜度Vi⑴的測(cè)量或測(cè)量值分析和規(guī)定理論值(參見(jiàn)圖1) 借助于相應(yīng)的傳感器或測(cè)量值變送器(未示出)測(cè)量-帶10在每個(gè)機(jī)架Gi (其中i=l，…，η)前面的偏心度dH以及帶在最后的機(jī)架6 后面的偏心度dn，和-在最后的機(jī)架Gn后面的帶厚輪廓θη (ζ)。
優(yōu)選光學(xué)地測(cè)量帶10在每個(gè)機(jī)架Gi前面的偏心度dH，例如利用激光系統(tǒng)或照相機(jī)系統(tǒng)。為了測(cè)量帶在最后的機(jī)架Gn后面的偏心度《無(wú)需附加的測(cè)量?jī)x，因?yàn)檫@個(gè)參數(shù)可以利用最后機(jī)架后面的(通常橫向的)帶厚輪廓測(cè)量?jī)x確定。
附加地，或者在線(xiàn)地測(cè)量在第一機(jī)架G1前面的帶厚輪廓θ ^ (z)，或者對(duì)于θ/ζ) 使用估算，它們例如以單獨(dú)進(jìn)行的離線(xiàn)測(cè)量或手工測(cè)量為基礎(chǔ)。
在每個(gè)循環(huán)k中，在計(jì)算機(jī)程序中實(shí)施的帶運(yùn)行-控制算法的計(jì)算步驟1中，給定每個(gè)機(jī)架。(其中i=l，…，η)后面的(新的)理論速度斜度(k)。在控制回路中，由理論速度斜度V^is (k-Ι)和最后的計(jì)算循環(huán)的偏心度測(cè)量值dn仏-1)和屯(k-Ι)以及當(dāng)前的偏心度測(cè)量值dH (10和4 (k)計(jì)算理論速度斜度^fis (k)(其中i=l，…，η)。
對(duì)于第一循環(huán)(k=l)作為“開(kāi)始值” V^a (0)、(1η (0)和屯(0)可以例如使用由之前軋制的帶的軋制工藝已知的數(shù)值。也可備選地假設(shè)v(1)i (0)= Cli^1 (0)= Cli (0)=p, 其中P可以是任何數(shù)值包括P=0。
步驟2)計(jì)算每個(gè)機(jī)架Gi后面的用于中間機(jī)架-帶厚輪廓Qi (z;k)、尤其用于帶厚斜度θ⑴ i (k)的理論值(參見(jiàn)圖2)在這里計(jì)算在機(jī)架Gi (i=l,…，n-1)出口上的帶厚輪廓θ j (ζ ；k) (i=l, ···, n-1) 的適合的理論值。借助于物理的帶平直度模型40i (或者帶平直度模型的近似函數(shù)(“查閱表格”))為每個(gè)機(jī)架Gi計(jì)算在機(jī)架Gi的出口上的速度曲線(xiàn)Vi (ζ)包括系數(shù)\(1)(10 (見(jiàn) Gl. 2)，該系數(shù)相當(dāng)于速度斜度，其中對(duì)每個(gè)機(jī)架Gi配有模型40it)在計(jì)算機(jī)程序中實(shí)施模型40i以及其它下面使用的模型。
模型40i涉及在DE 102 11 623 Al中描述的和在那里稱(chēng)為“平直度估算器”的模型或其近似函數(shù)的擴(kuò)展，在附加地考慮非對(duì)稱(chēng)效應(yīng)的條件下。
對(duì)配屬于機(jī)架Gi的模型40i輸送下面的數(shù)據(jù) -在機(jī)架Gi的入口上的偏心度測(cè)量值Cli (k)，-在機(jī)架Gi的入口和出口上的假設(shè)的、計(jì)算的或測(cè)量的帶厚輪廓Θη(ζ;10和θ^ζ;k)-在機(jī)架Gi的入口和出口上的假設(shè)的、計(jì)算的或測(cè)量的帶拉力， -在機(jī)架Gi的入口上的假設(shè)的或計(jì)算的速度曲線(xiàn)ν η (ζ ；k), -在機(jī)架Gi中測(cè)得的軋制力，-用于帶寬、(在帶中心的)入口厚度和在機(jī)架Gi中的減薄量的計(jì)算值或理論值。
通常不測(cè)量輸送到第一機(jī)架G1的帶平直度模型40i的速度曲線(xiàn)Y0 (ζ)，并且假設(shè)V0 (ζ ) =0 o
利用模型40i和上述的輸入數(shù)據(jù)，在每個(gè)循環(huán)k中在步驟2中計(jì)算在機(jī)架Gi的出口上的速度曲線(xiàn)Vi (ζ ；k)。在其中含有的速度斜度在邏輯單元41中與在步驟1)中求得的理論速度斜度進(jìn)行比較。
對(duì)于給出比較的情況為，用于速度曲線(xiàn)Vi (ζ ；k)的計(jì)算值不位于圍繞這個(gè)理論值的公差范圍內(nèi)部、即最大值與最小值之間時(shí)，修改帶厚輪廓Q1 (ζ)至Θμ (z;k)，直到所述比較給出足夠的一致性。
對(duì)于給出比較的情況為，用于速度曲線(xiàn)Vi (ζ ；k)的計(jì)算值實(shí)際上位于圍繞目標(biāo)值的公差范圍內(nèi)部時(shí)，轉(zhuǎn)移到步驟3)，在那里繼續(xù)使用在所述比較的范圍內(nèi)求得的帶厚輪廓 θi (ζ ；k)。
步驟3)計(jì)算每個(gè)機(jī)架Gi在帶寬上的軋制力分布& (參見(jiàn)圖3):對(duì)于每個(gè)機(jī)架Gi配有物理的材料流模型SOi (或這種材料流模型的近似函數(shù)(“查閱表格”))，給其輸送與在步驟2)中的模型40i相同的數(shù)據(jù)。附加地使材料流模型SOi作為從單元51的輸入?yún)?shù)得到摩擦參數(shù)R，其描述在軋制間隙中在縱向和橫向上的不同摩擦特性。
摩擦參數(shù)R是模型-適配參數(shù)，它們這樣確定，使總算法盡可能好地預(yù)測(cè)在最后的機(jī)架后面測(cè)得的帶厚輪廓和測(cè)得的帶平直度。
材料流模型SOi修改帶10在機(jī)架Gi的軋制間隙中的物理特性。
與在步驟2)中一樣，在這里對(duì)于第一機(jī)架前面的速度曲線(xiàn)假設(shè)Vtl (ζ) =0。
借助于材料流模型SOi利用上述的輸入數(shù)據(jù)分別確定軋制力分布& (ζ ；k)。相應(yīng)的材料流模型SOi為機(jī)架Gi求得在帶與工作軋輥之間的線(xiàn)性負(fù)荷分布& (z)0 f, (ζ)在帶寬上的積分給出在機(jī)架Gi中的軋制力。
在材料流在軋制間隙中的模擬中的主要不可靠性在于軋制間隙中的摩擦特性，不僅在軋制方向上而且橫向于軋制方向上。因此摩擦參數(shù)R是主要的模型適配參數(shù)。
步驟4)對(duì)于每個(gè)機(jī)架Gi計(jì)算帶運(yùn)行-執(zhí)行機(jī)構(gòu)22i (即非對(duì)稱(chēng)的帶厚輪廓-執(zhí)行機(jī)構(gòu))的目標(biāo)輪廓(參見(jiàn)圖4)圖4示出在循環(huán)k的步驟3)中確定的軋制力分布& (z;k)的繼續(xù)處理。對(duì)于每個(gè)機(jī)架Gi這個(gè)軋制力分布輸送到配屬于機(jī)架Gi的計(jì)算單元70i，在其中利用工作軋輥-壓扁模型71計(jì)算與軋制力分布& (ζ)相關(guān)的工作軋輥在機(jī)架Gi中的壓扁量Ai (z;k)。
在計(jì)算單元70i的減法器72中從機(jī)架Gi的出口上的帶厚輪廓θ i (z ;k)中減去這個(gè)壓扁量Ai (z ;k)，即在減法器7 中計(jì)算剩余-帶厚外形Qi (ζ ；k)-Ai (ζ ；k)0從這個(gè)剩余-帶厚外形可以在其它減法器73i-75i中減去修正值 (Z;k)、bi (z;k)、Ci (ζ ； k)，其中ai (z;k)是工作軋輥的初始輪廓(即磨削Xbi (ζ ;k)是當(dāng)前計(jì)算的熱凸度和磨損凸度，而Ci (ζ ；k)描述機(jī)架Gi的對(duì)稱(chēng)的外形-和平直度-執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輪廓。在計(jì)算參數(shù) (Z;k)、bi (z;k)、Ci (ζ ;k)時(shí)分別考慮帶的當(dāng)前的偏心度屯(k)。
最后，將從最后的減法器75i中獲得的、修正的剩余-帶厚外形輸送到邏輯單元 76i，在其中消去剩余帶厚輪廓的對(duì)稱(chēng)部分。保留的帶厚輪廓是目標(biāo)輪廓Ki (z;k)，它借助于機(jī)架Gi的帶運(yùn)行-執(zhí)行機(jī)構(gòu)2 調(diào)整。因此計(jì)算單元70i最終提供這個(gè)目標(biāo)輪廓Ki (ζ ； k)。
步驟5)計(jì)算用于帶運(yùn)行-執(zhí)行機(jī)構(gòu)2 的理論值(參見(jiàn)圖5)在最后的步驟中，對(duì)于每個(gè)機(jī)架Gi例如借助于所謂的“最小平方法”優(yōu)化100 (最小平方方法)由所述目標(biāo)輪廓Ki (ζ ；k)在考慮帶運(yùn)行-執(zhí)行機(jī)構(gòu)2 的技術(shù)的、物理的執(zhí)行機(jī)構(gòu)限制Iim的條件下計(jì)算正確的執(zhí)行機(jī)構(gòu)值，由此最終調(diào)節(jié)機(jī)架Gi的帶運(yùn)行-執(zhí)行機(jī)構(gòu)22it) 也可能對(duì)于由此求得的設(shè)置還添加修正korr，例如以手動(dòng)的方式。
對(duì)于機(jī)架存在多個(gè)獨(dú)立的帶運(yùn)行-執(zhí)行機(jī)構(gòu)、例如擺動(dòng)和非對(duì)稱(chēng)彎曲的情況，在優(yōu)化步驟步驟5)中可以求得所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最佳組合。
權(quán)利要求
1.一種用于基于模型求得用于寬帶材熱軋機(jī)組的非對(duì)稱(chēng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(2 )的執(zhí)行機(jī)構(gòu)-理論值的迭代的方法，該寬帶材熱軋機(jī)組具有多個(gè)軋制機(jī)架Gi，其中i=l，…，η且 η ^ 2，用于軋制熱軋帶材(10)，其中每個(gè)軋制機(jī)架.一種用于基于模型求得用于寬帶材熱軋機(jī)組的非對(duì)稱(chēng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(2 )的執(zhí)行機(jī)構(gòu)-理論值的迭代的方法，該寬帶材熱軋機(jī)組具有多個(gè)軋制機(jī)架Gi，其中i=l，…，11且11 > 2，用于軋制熱軋帶材(10)，其中每個(gè)軋制機(jī)架 Gi具有軋制間隙，所述軋制間隙具有軋制間隙輪廓，并且所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)(22》這樣作用于機(jī)架的軋輥(21》上，使得對(duì)于每個(gè)機(jī)架Gi在軋輥(21》之間能夠調(diào)整軋制間隙的確定的目標(biāo)輪廓Ki (z ;k)，其中在一個(gè)方法循環(huán)k (k=l，2，…)中:1)在第一步驟中給定每個(gè)機(jī)架Gi后面的理論速度斜度((k))，2)在第二步驟中求得在機(jī)架Gi,i=l,…，n-1，的出口上的帶厚輪廓Qi (z ;k)的值，其中2.1)首先，借助于帶平直度模型40i為每個(gè)機(jī)架Gi計(jì)算在機(jī)架Gi的相應(yīng)的出口上的速度曲線(xiàn)(Vi (ζ ；k))，其中對(duì)每個(gè)機(jī)架Gi配有帶平直度模型40i，并且其中在帶平直度模型 40i中考慮在相應(yīng)的機(jī)架Gi的入口上的熱軋帶材(10)的帶厚輪廓θ η (ζ ;k)和出口上的熱軋帶材(10)的帶厚輪廓(Z;k),2. 2)接著，將在計(jì)算的速度曲線(xiàn)(Vi (ζ ；k))中作為參數(shù)得到的速度斜度(Vi(1)(k))與在第一步驟中給定的理論速度斜度(k))進(jìn)行比較，2. 3)如果計(jì)算的速度斜度(Vi⑴(k))不位于圍繞理論速度斜度( β (k))的公差范圍中，修改帶厚輪廓Q1 (z;k)至Qiri (ζ ;k)，并由此重新執(zhí)行第二步驟，或者2. 4)如果計(jì)算的速度斜度(Vi⑴(k))位于圍繞理論速度斜度(k))的公差范圍中，轉(zhuǎn)移到第三步驟，3)在第三步驟中借助于材料流模型50確定對(duì)于每個(gè)機(jī)架Gi要施加的軋制力分布 (ζ ；k)，其中對(duì)每個(gè)機(jī)架Gi配有材料流模型50”4)在第四步驟中求得用于帶運(yùn)行-執(zhí)行機(jī)構(gòu)(2 )的目標(biāo)輪廓Ki(ζ ；k)，其中4. 1)首先，由用于每個(gè)機(jī)架Gi的軋制力分布& (ζ ；k)根據(jù)工作軋輥-壓扁模型(71) 計(jì)算在機(jī)架Gi中軋輥的壓扁量Ai (ζ ；k),4. 2)通過(guò)從相應(yīng)的在第二步驟中求得的在機(jī)架Gi的出口上的帶厚輪廓Qi (z;k)減去所述壓扁量Ai (z ;k)，為每個(gè)機(jī)架Gi計(jì)算剩余-帶厚外形Qi (ζ ；k)-Ai (ζ ；k),4. 3)通過(guò)消去剩余-帶厚外形的對(duì)稱(chēng)部分，為每個(gè)機(jī)架Gi計(jì)算目標(biāo)輪廓Ki (ζ ；k)，其中所述目標(biāo)輪廓Ki (ζ ；k)相當(dāng)于剩余-帶厚外形的在此保留的部分，5)在第五步驟中為每個(gè)機(jī)架Gi借助于優(yōu)化方法由所述目標(biāo)輪廓Ki(ζ ；k)計(jì)算執(zhí)行機(jī)構(gòu)-理論值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在第一步驟中首先 -測(cè)量在每個(gè)機(jī)架Gi前面的熱軋帶材(10)的偏心度(Ι"和最后的機(jī)架Gn后面的熱軋帶材(10)的偏心度dn，-測(cè)量在最后的機(jī)架6 后面的帶厚輪廓θη (ζ ；k),-求得第一機(jī)架G1前面的帶厚輪廓Qtl (z;k)，尤其通過(guò)測(cè)量或估算， 并且在控制回路中由-之前進(jìn)行的方法循環(huán)k-Ι的理論速度斜度V^a (k-Ι)和偏心度測(cè)量值(Ι" (k-Ι)和Cli (k-Ι)，以及-來(lái)自當(dāng)前的循環(huán)k的偏心度測(cè)量值Gig⑴和屯(k)計(jì)算給定的理論速度斜度vSU (k)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在第二步驟中對(duì)配屬于機(jī)架Gi的帶平直度模型40i輸送下面的數(shù)據(jù)-在機(jī)架Gi的入口上的偏心度測(cè)量值Cli (k)， -在機(jī)架Gi的入口和出口上的帶厚輪廓θ η (z;k)和Qi (ζ ；k), -在機(jī)架Gi的入口和出口上的帶拉力， -在機(jī)架Gi的入口上的速度曲線(xiàn)ν η (ζ ；k), -在機(jī)架Gi中測(cè)得的軋制力f (k)，-用于帶寬、在帶中心的入口厚度和在機(jī)架Gi中的熱軋帶材(10)的減薄量的理論值。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在第三步驟中對(duì)材料流模型50輸送與帶平直度模型40i相同的數(shù)據(jù)，并且附加地作為材料流模型SOi的輸入?yún)?shù)使用摩擦參數(shù)R，其描述在軋制間隙中在縱向和橫向上的摩擦特性。
5.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在第四步驟中緊接著分步驟 4. 2)，首先從剩余-帶厚外形θ, (ζ ；k)-Ai (ζ ;k)中附加地減去修正值ai (Z;k)、bi (ζ ； k)、Ci (ζ ；k)，其中-Bi (ζ ；k)是工作軋輥的初始輪廓， _bi (z;k)是當(dāng)前計(jì)算的熱凸度和磨損凸度，以及 -Ci (ζ ；k)描述機(jī)架Gi的對(duì)稱(chēng)的外形-和平直度-執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輪廓并且其中接著在分步驟4. 3)中為了求得所述目標(biāo)輪廓Ki (ζ ；k)利用由此修正的剩余-帶厚外形。
6.計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，用于執(zhí)行如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法。
7.利用按照權(quán)利要求6所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品(2’)編程的控制計(jì)算機(jī)(2)，用于具有至少兩個(gè)軋制機(jī)架Gi的軋機(jī)機(jī)組(1)。
8.由按照權(quán)利要求7所述的控制計(jì)算機(jī)(2)控制的軋機(jī)機(jī)組(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于模型求得用于具有多個(gè)軋制機(jī)架的寬帶材熱軋機(jī)組的執(zhí)行機(jī)構(gòu)-理論值的方案，通過(guò)該方案在執(zhí)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)-理論值時(shí)可以調(diào)節(jié)機(jī)架的軋制間隙的所期望的目標(biāo)輪廓。在第一方法步驟中給定每個(gè)機(jī)架后面的熱軋帶材的理論速度斜度。在第二步驟中借助于帶平直度模型求得在機(jī)架的出口上的帶厚輪廓的值。在第三步驟中借助于材料流模型確定對(duì)于每個(gè)機(jī)架施加的軋制力分布。在第四步驟中求得帶運(yùn)行-執(zhí)行機(jī)構(gòu)的目標(biāo)輪廓，而在第五步驟中對(duì)于每個(gè)機(jī)架借助于優(yōu)化方法由所述目標(biāo)輪廓計(jì)算執(zhí)行機(jī)構(gòu)-理論值。
文檔編號(hào)B21B37/68GK102510779SQ201080043473
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者J.賴(lài)因施克 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司