轧机机列的作业方法及相应构成的轧机机列 【技术领域】
本发明涉及一个用于轧制带状轧件的轧机机列的作业方法，该轧机机列包括一个轧边机及多架从轧制方向上看是前后布置的轧机，每架轧机分别配有一个用于影响轧件带尾形状的调整单元。本发明还涉及这样的轧机机列，即它尤其是也可以在入口侧配备有一个用于缩减轧件宽度的轧边机。
背景技术
为了轧制轧件，可以在一个轧机机列中使用多架轧机。此外，这些轧机通常被设计成所谓的多辊轧机的形式并且具有多个工作辊并根据需要地具有多个支承辊，这些轧机被设置用于让通常是长长地延伸的轧件穿过，并且这些轧机从一个也被称为轧制方向的轧件前进方向上看是前后布置的。一个具有多架这样的轧机的轧机机列尤其是可以被用于生产带状轧件或轧制带材。在这种情况下，带状轧件按照尤其是两维结构地形式被制造成在延伸平面内伸展的并且厚度与其在该延伸平面内的尺寸相比很小的轧件的形状。
正是在生产这样的带状轧件时，所谓的带材走向即轧件穿过轧机机架的过程是非常重要的。即，在生产带状轧件时，在轧件内出现了被称为“带材张力”的张力。在这里，带材张力通常稳定地作用在真正的运行带材上。但当加工与带材纵向中心轴线有关地是对称时，带材张力也偏心地产生。因此，例如在带材离开从轧制方向看是当时靠后的轧机机架时，带材跑偏。此外，当因带材张力而出现偏心作用于轧件的力时，出现了一个不同于原来轧件的带尾状况，这又可能导致轧制缺陷。
为了适当控制与轧制产品有关的运行带材或带状轧件穿过轧机机架的情况，可以绕一个大致垂直于轧制方向的转动轴线转动地形成轧机机架。在这里，通过使一个或每个机架适当摆动来如此影响带材运行，即非对称出现的张力保持得非常小，或者遵守带材运行的另一个既定状况。带材运行缺陷可能导致如轧薄的带尾、轧辊损伤和与之相关的额外换辊的要求，这样的缺陷通常通过操作人员适当地使轧机机架转动来弥补。但在这里，为获得非常好的轧制效果而可能施加的干预手段是有限的，因为尤其是在从轧制方向上看在前的几架轧机里，因为在这几架中有比较厚的轧件，所以所需的弥补措施很难掌控，还因为在轧制方向上邻接的轧机机架之间的间隙看起来也比较小。
【发明内容】
因此，本发明的任务是提出一个上述类型的轧机机列作业的方法，根据该方法，可以非常简单可靠地并可重现地遵循对预定轧制结果有利的带材运行。其目的是，产生尽可能成矩形的对称的带材头/尾。也可以避免在带尾上的长带舌和鱼尾端。此外，可以提供一种特别适用于执行该方法的轧机机列。
根据本发明，与方法有关的任务是如此完成的，即根据一条轧制完的轧件的带尾的已求出的轮廓，预定用于一个或每个配属于一架轧机机架或一个轧边机的调整单元的一个调整值。
在这里，本发明基于以下考虑，即为了简单可靠地保持预定带材运行，应根据特别能够表示之前轧制过程的带材运行的特征的输入参数来影响带材运行。因此，可以按照学习自适应系统的形式并根据在前的轧制记过来进行对带材影响的跟踪控制。此外，作为在前轧制结果的计算分析的基础的是在已轧制完的轧件中的材料流动状况，该材料流动恰好与轧机机架的各在前进行的转动程度有关地出现在各轧件中。这种材料流动本身以在轧件全长范围内累积的效果的形式尤其是在带尾区域中减弱。因此对在带材轧件延伸平面中的带尾轮廓的分析提供了对在下个轧件经过时给定出用于轧机机架或轧边机的调整值来说非常宝贵的信息。
还有利的是，根据已轧制完的轧件的带尾轮廓来预定用于一架或每架轧机机架的转动角度的一调整值。就是说，轧机机架绕其各自转动轴线的适当转动角度能够对带材运行产生非常明确的影响。
此外，通过计算分析带尾轮廓而获得的信息也有利地被用于对实际轧制作业进一步进行修正。在这里，特别有利的是，在后续机架中，在考虑了带材延伸率的情况下来计算带材宽度的连续变化。根据此后可用的关于带材宽度变化过程的信息，在了解了弯辊性能的情况下，可以在一架或每架后续轧机机架中准备出用于表征工作辊弯曲装置的调整值的修正值。借助该修正值，可以如此给定用于各工作辊弯曲装置的调整值，即只在很小范围内出现不平坦度和/或带材压延。
作为替换方式或除此之外，通过计算分析带尾轮廓而获得的信息被有利地用于控制所谓的活套。在张力不变的情况下，例如当轧件宽度缩小时，在带尾区域中出现了局部较高的拉应力，这个拉应力不理想地可能导致带材开裂。在知道实际存在的最小宽度的情况下，由于带尾轮廓的分析计算而能相应符合要求地避免各活套所受的张力，从而能避免这样的开裂。另一方面，为了避免在带尾上出现长带舌，可以给轧边机配备一个独立的调整单元，通过该调整单元，例如可以通过在带尾上的更大的宽度缩小来补偿长带舌。
如果借助一轧边机来实施对轧件宽度的影响，则尤其是在宽度缩小量较大时，可能在带尾上出现所谓的鱼尾端，这种鱼尾端对将带材穿入下个轧机机架是不利的并且可能导致压延。此外，作为替换方式或除此之外，借助对带尾轮廓的分析计算，可以尽早发现出现了这样的鱼尾端，从而可以采取相应的应对措施，尤其是对轧边机实施修正操作。相反，为了避免很长的带尾舌片，作为调整执行机构地设置轧边机。可以通过对带尾上采取更大的宽度缩小来对付长带舌。
作为替换的或附加的带尾形状的修正干预措施，可以规定对轧件截面形状进行控制。为此，可以给尤其从轧制方向上靠前的轧机机架中的截面调整执行机构提供这样的调整值，即所述调整值也是根据已求出的带尾轮廓来预定的。在此基于以下认识，即截面增大延长了带材边缘，而截面缩小沿长了带材中央。因此，通过适当控制截面，可以影响带尾轮廓。
此外，测定已轧制完的轧件的带尾轮廓可以在轧机机列中的适当位置上并通过适当手段如通过多个宽度传感器来完成。但是，最好采取非接触的并且尤其是光学式的带尾轮廓测量，其中在有利的实施方式中，可以使用摄象机。在这里，带尾轮廓的分析计算是如此进行的，即测量在带状轧件宽度方向上的轮廓最大点的位置，在这里，作为控制参量地预定出就最大值的预定理论位置而言的转动角度调整值。但非常有利的是，带尾轮廓结合一多项式来分析计算，通过该多项式，接近多个总体表示带尾轮廓的测量值。
此外，这些测量值例如可以通过一光学摄象机进行数字化计算，其中借助该多项式的逼近可以在一个后置的计算模块中完成。通过产生最接近所求得的测量值的多项式，可以用比较少的待处理参数来计算带尾轮廓。就是在借助这样一个多项式进行分析计算时，也要非常有利地同时考虑带尾轮廓的所谓倾斜量。斜率是指带尾轮廓的优选方向偏离轧件宽度方向的程度。此外，作为替换方式，该斜率也可以通过计算这些点来求出，即带侧分别终止于这些点上并且不考虑真正的带尾轮廓。这些点的计算和求出可通过采用多项式而很有利地进行。
在另一个有利的实施方式中，除了带尾轮廓外，在延伸平面中求出的已轧制好的轧件的带头轮廓也在预定用于轧机机架的调整值时加以考虑。确切地说，由于在轧件长度方向上有较少的材料流动到带头，所以在选择轧机机架转动角度时可能出错要小于在带尾轮廓时。但是，考虑带头轮廓对为预定出转动角度调整值而可进行分析计算的信息的完善很有用。
可以如此进一步完善信息以便适当选择转动角度，即在一个有利的改进方案里，在预定出这个或每个用于轧机机架转动角度的调整值时，要考虑一个在该带材宽度方向上求出的轧件温度分布和/或在轧机机列之前和/或之后的带材截面形状。
带材运行误差以及错误地调出的轧机机架的转动角度可以根据轧件厚度而不同程度地作用于轧制结构。为了对付这个问题，在有利的改进方案中，在预定一个轧机机架的调整值时，要考虑在经过该机架时的轧件厚度和/或在轧机机列之前和/或之后的带材截面形状。
由于轧件厚度在经过轧机机架时递减，所以在一个从轧制方向看靠前的轧机机架中采取的干预措施也对带材在从轧制方向看靠后的轧机机架中的穿行情况产生影响。因此，尤其是当以带材斜率为用于调节转动角度的控制参量时，在有利的改进方案中，一个为一轧机机架预定的调整值也要在预定出一个用于一个或每个从轧制方向上看靠后的轧机机架的调整值时加以考虑。因此，当预定用于一个轧机机架转动角度的一调整值时，要同时使在轧机机列中靠后的轧机机架转动，其中其跟踪控制的目的是为了补偿因靠前轧机机架的转动引起的干扰。此外，在另一有利实施方式中，为一轧机机架预定的调整值也要在预定一个各后续轧机机架的调整值时如此加以考虑，即按照与该轧件厚度在转入该后续轧机机架时的预定递减量成比例的尺度。
为了在其作业中保持该轧机机架内的非对称拉应力很小，这个或每个用于各轧机机架转动角度的调整值如此有利地进行跟踪控制，即调节出一个相对轧件纵向中心线是对称的带尾轮廓。此外，作为用于配属于轧机机列的控制装置的设计准则而规定，通过适当给定用于轧机机架转动角度的调整值，使带尾轮廓与非对称轮廓的偏差最小。
作为配属于轧机机列的一控制单元的控制参量，可以规定在其延伸平面中的带材斜率或预定锥形，或者带尾轮廓最大值在宽度方向上的位置。此外，这个或每个用于各轧机机架转动角度的调整值可如此有利地进行跟踪控制，即带材轮廓在带材宽度方向上在一个可作为理论值预定的位置上具有其最大值。
可以如此非常灵活地加工轧件，即在非常有利的改进方案中，根据各轧机机架在轧机机列中的位置，预定用于在宽度方向上的最大值位置的理论值或在延伸平面中的带尾斜率的理论值。此外，例如可以特别有利地如此加工一个在带材横向上看已是非对称的带状轧件，即在轧制方向上看靠前的轧机机架中，如此先调节出转动角度，即移入带状轧件的斜率回退，由此一来，使轧件具有一个相对其纵向中心轴线是对称的横接面形状。此外要容忍，在靠前机架中，因为材料流动状况不同，所以调节出在宽度方向上看是不均匀的带材延伸率。但由于轧件厚度在靠前机架中还比较厚，所以还能容忍这样的不一致的带材延伸率。在轧制方向上靠后的一些轧机机架里，调节出在延伸平面中的对称带尾轮廓。因此，通过这样的灵活给定理论值或用于控制装置的控制参量，也可以带材运行缺陷较少地将原先不太对称的轧件可靠轧制成一比较对称的终产品。也可以预定出用于带头、带材中央段和带尾的不同理论值。
为了支持和/或监测轧制作业，在有利的实施方式中，测量进入轧机机列和离开轧机机列的轧件的横截面形状。
关于上述类型的轧机机列，通过一个控制单元来完成上述任务，该控制单元根据一个已轧制完的轧件的带尾的求出轮廓预定出一个用于一个或每个配属于一轧机机架或一个轧边机的调整单元的调整值，有利的是用于一个或每个轧机机架的转动角度的调整值。此外，该控制单元适当地在输出侧与用于调节出转动角度的调整装置连接。
为了可靠地将适当输入参数输入控制单元，控制单元有利地在输入侧与多个分别配属给一轧机机架的并用于测量已轧完的轧件的在其延伸平面里的带材头/尾轮廓的测量装置。在这里，该测量装置例如安置在各自所属的轧机机架的一个升高位置上，从而带尾轮廓的测定能够俯视轧件地进行。
为掌握带尾轮廓，可以设置适当的宽度传感器，通过这些传感器，能够根据一个长度坐标来求出轧件宽度。为了非接触测量，最好每个测量装置被设计成光学仪器且尤其是摄象机的形式。
为了能够在预定轧机机架转动角度的调整值时考虑轧件温度分布情况，在另一有利的实施方式中，该控制单元在输入侧与一个用于测量在宽度方向上的带材温度分布的温度测量装置和/或多个带材横截面测量装置。
通过本发明获得的优点尤其在于，通过在给定用于轧机机架转动角度的调整值时考虑一条已轧制完的轧件的在其延伸平面中的带尾形状，对轧制作业和轧制结果不利的轧机机架转动的错误调整被非常简单可靠地补偿。此外，按照学习或自适应系统的形式，结合在先轧制结果的分析计算地掌握错误调整，其中作为在带材中的材料流动的直接作用效果的带尾轮廓可以非常精确和可靠地推断出可能出现的对轧机机架转动角的调整。此外，恰好通过根据各机架在轧机机列中的位置来预定用于调节转动角度的控制参量，实现了非常灵活的轧件加工，从而在允许高品质的轧制质量的情况下，也可以加工各种各样地预成形的轧件。
【附图说明】
结合一张图来详细描述本发明的一个实施例，其中：
图1示意表示具有多个机架的轧机机列；
图2以俯视图表示带状轧件的尾部。
【具体实施方式】
在这两附图中，相同的部件配有相同的附图标记。
轧机机列1包括多架轧机机架2，它们在这个实施例中各自成多辊轧机的形式。此外，每个轧机机架2分别有一个第一工作辊4、一个第二工作辊6，它们共同构成一道辊缝8并且引导轧件10穿过该辊缝。工作辊4、6在其背对轧件10的侧面上由一个所属支撑辊12或14支撑，这些支撑辊又分别固定在一个未详细示出的机架里。
轧机机列1被设计用于轧制以带材形式在一延伸平面里伸展的轧件10。在这里，带状轧件10具有尤其是两维的形状。恰好对这样的带状轧件10的加工来说，所谓带材运行就是说轧件10穿行轧机机架2的情况是非常重要的。相应地，如此设计轧机机列1，即在真正的轧制过程中可以影响带材运行。为此，每个轧机机架2被设计成可分别绕一个在图中用线表示的并基本垂直于箭头16所示轧制方向x取向的转动轴线18压下或摆动。为了调节转动角度，就是说与其转动轴线18有关地调节出每个轧机机架2的一个预定方向，给每个轧机机架2分别配备一个调整单元20，该调整单元表示各轧机机架2的一个未详细示出的压下装置。
轧机机列1配备有一控制单元22，它还被设置用于自动影响轧机机架2的转动角度。为此，该控制单元22在输出侧通过一数据线24与各轧机机架2的调整单元20连接，以便传输调整值。此外，轧机机列1且尤其是其控制单元22被设计用于在轧制过程中很可靠地保持有规律的带材运行。
此外，如此设计控制单元22，即它根据在已轧制带材的延伸平面中测定的带尾30轮廓来给定用于轧机机架2的转动角度的调整值S。一个用于这样的带尾30的轮廓的例子在表示成带状轧件10的图2的俯视图中示出了。在这里，只是出了在带尾30区里的轧件10的局部。此外，在轧件10延伸平面中的带尾30的轮廓可以具有比较规则的并与轧件10纵向中心轴线32有关地成非对称的形状。这样的非对称可以尤其是因为在一个或多个轧机机架2中的错误调定的转动角度而出现。就是说，错误调定的转动角度可能导致一个与其它轧件10相比在带材10纵向上有局部不同的材料流量。局部不同的材料流动尤其是以非对称轮廓反映在轧件10的带尾30上。
为了给定轧机机架2控制单元20的调整值S，可以在控制单元22中规定测量在轧件10宽度方向y上的带尾30轮廓的最大值。在这里，带尾30的轮廓可以以点序形式来分析。在这种情况下，控制单元22如此给出用于轧机机架2转动角度的调整值S，即以对称轮廓形式在一个紧邻轧件10纵向中心轴线32的位置上调整出带尾30轮廓的最大值。或者，也可以通过仿样函数来分析带尾30轮廓。
但在这个实施例中，规定借助多项式来进行带尾30轮廓的分析。在这里，如此选择其变化曲线34如图2虚线所示的一个多项式，即其变化曲线34能够最佳地近似于结合多个测量值求出的带尾30实际轮廓。对通过数学计算确定多项式来说，着重考虑带材中央区35内的测量点是有利的。通过该多项式，可以用比较少的参数进行带尾30轮廓的进一步分析。
此外，作为用于控制单元22预定调整值S的控制参量，可以考虑在轧件10宽度方向y上的该多项式变化曲线34的最高点36的位置。不过，或者也可以求出带尾30的所谓斜率。在这里，通过多项式计算或通过分析表示带尾30轮廓的实际变化曲线的各测量值，求出在图2中通过线38示意表示的带尾30的优选方向。该优选方向从轧件10的整个宽度来考虑就等于轧件10外侧面的长度差40。因此，该长度差40是带尾30非对称性的一个衡量尺度。
为了求出带尾30轮廓，轧机机列1如图1所示地配备有多个测量装置50。此外，这些测量装置50例如成宽度传感器的方式。但在这个实施例中，规定了以不接触的光学方式来测量带尾30轮廓。为此，测量装置被设计成光学仪器即摄象机的形式。在这里，测量装置50在各两架轧机机架2之间被安置在这样的高度上，即带尾30轮廓的测量能够俯视轧件10地进行。此外，控制单元22在输入侧与测量装置50连接，以便接收由测量装置50提供的并表征带尾30轮廓的测量值。
在这个实施例中，成摄象机形式的测量装置50是如此确定尺寸和定位的，即带尾30的整个轮廓即在轧件10整个宽度上的轮廓位于各测量装置50的测量范围中并因而同时可以测量到。不过，或者由于外部边界条件是波动的，例如当带舌很长时，可以如此定位一个或每个测量装置50，即它的测量范围测不到轧件10的整个宽度。在这种情况下，按照用于带尾30轮廓的顺序扫描的方式规定了，各相关测量装置50负责一系列部分重叠的分图象，这些分图象共同重现出带材头位30的整个轮廓。这些分图象随后如此在一分析处理单元中被拼凑成一个总图象，因此，即分图象在各重叠区内被重合。当带尾30沿横向经过时，各图象相应地同时移动。
另外，控制单元22在输入侧与一温度测量装置52连接，在这里，该温度测量装置52被设计用于求出轧件10在其宽度方向y上的温度分布。
此外，控制单元22在输入侧与一个第一截面测量装置54和一个第二截面测量装置56连接。在这里，截面测量装置54从轧件轧制方向上看被设置在第一轧机机架2之前并用于测量经过进入该轧机机列1的轧件10的横接面形状。而截面测量装置56从轧件10的轧制方向上看设置在最后一个轧机机架2的后面并用于测量离开轧机机列1的轧件10的横截面形状。
在轧机机列1的作业中，为了可靠保持一个对获得高质量轧制产品有利的带材运行，通过控制单元预定出适当的调整值S而对每个轧机机架2的转动角度进行控制。在这里，轧机机列1被设计成学习或自适应系统，其中在考虑已轧好的轧件的轧制结果的情况下预定调整值S。为此，通过测量装置50测量已轧好的轧件10的带尾30的轮廓。在这里，该轮廓可以根据一个已完全离开轧机机列1的轧件10确定的，或者根据一个已离其中一架轧机机架2但还必须穿过后续轧机机架2的轧件10确定的。
当测量带尾30轮廓时，结合由测量装置50提供的测量值产生近似于轮廓变化曲线的多项式。根据多项式，在每架轧机机架2中检查，一个为该轧机机架2预定的控制参量是否在一个预定的理论值的允许范围里。在这里，作为控制参量地例如分析计算在轧件10宽度方向y上的多项式最大值的位置或表征轧件10斜率的长度差40。就相应预定的控制参量来说，如此跟踪控制轧机机架2的调整值S，即渐进地逼近对应的理论值。
此外，在这个实施例中，控制单元22按照下式地产生用于在轧机机列1中的具有连续编号i的轧机机架2的转动角度的修正值ΔS。
ΔSi＝Hi+*ΔLi/Li*fi*fu
其中：Hi表示在有位置编号i的待考虑轧机机架2中的轧件10厚度；
ΔLi表示在有位置编号i的待考虑轧机机架2中的轧件10斜率或长度差；
Li表示一与轧机机架2位置编号i有关的标准长度，在该标准长度下，在轧件10中出现了在轧制方向或轧件10纵向上的材料流动；
fi表示用于计算在轧件10长度方向上轧件中的材料流动的系数；
fu以转动模型形式表示一个用于将带材斜率转换成压下位置调整值的转换系数。
另外，控制单元22还被设计用于，用于一个轧机机架2的转动角度的调整值也在预定用于后续轧机机架2的转动角度的调整值时加以考虑。在这里规定，由在一轧机机列1中的一架轧机机架2的偏转而在其后续轧机机架引起的干扰要在带材运行中尽可能地加以补偿。此外，后续轧机机架2的同步转动按照一个与在轧制方向上递减的轧件10厚度成比例的尺度进行。
此外，控制单元22预定用于工作辊4、6弯辊力的调整值，为此，它与分别配属于工作辊4、6的并没有详细画出的调整件连接。用于工作辊4、6弯辊力的调整值也结合带尾30的求出轮廓来进行跟踪控制和修正。为此，在考虑了带材延伸率的情况下，在控制单元22中根据求出的带尾30轮廓而计算出在当时的后续轧机机架2中的带材宽度的变化曲线。根据这些宽度值并在考虑了轧辊弯曲状况的情况下，如此预定出用于工作辊4、6弯辊力的调整值，即尽可能不出现轧件10的不平坦度和进而带材压延。
此外，控制单元22也被设计用来，将求出的带尾30轮廓用于预定活套张力和/或预定一个用于节在轧机机列1之前的未示出的轧边机的调整值。
该方法不仅可被用于一个包括多架轧机机架的轧机机列，而且也被用于其中进行多道轧制的可逆轧机。
附图标记一览表
1-轧机机列；2-轧机机架；4、6-工作辊；8-辊缝；10-轧件；12、14-支承辊；16-箭头；18-转动轴线；20-调整单元；22-控制单元；30-带尾；32-纵向中心轴线；34-校平函数(如多项式)的曲线；35-带材中央区；36-最大值；38-线；40-用于在延伸平面中的带尾斜率的长度差或尺度；50-测量装置；52-温度测量装置；54、56-截面测量装置；S-调整值；x-轧制方向；y-宽度方向；i-位置编号；