[发明专利]板材轧制机及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及结构为上下一对工作辊分别用独立的电动机提供驱动力的板材轧制机及其控制方法。

背景技术

在用结构为上下一对工作辊分别用独立的电动机提供驱动力的板材轧制机进行板材轧制的过程中，由于轧制材料的翘曲有可能产生通板损坏或者称之为“起伏、全波、小波”等横贯板材宽度方向的波形引起的平面度不良，因此提出过各种防止发生这些情况的技术。

例如，作为控制轧制板材翘曲的技术，有根据前轧道(前パス)的轧制载荷和轧制转矩的实际值运算出在该轧道产生的轧制翘曲量，运算出用来防止该翘曲的上下辊圆周速度之差的设定改变控制量，根据该运算出的上下辊圆周速度之差的设定改变控制量控制工作辊的圆周速度的方法(参照例如日本特开平7-164031号公报)。

但是，由于用来防止翘曲的上下辊圆周速度之差的设定改变控制量因各种干扰因素而变化，因此难以准确地运算出来。因此，这种方法虽然具有一定的效果，但不能够完全消除翘曲。

并且，作为防止小波、起伏的技术，有使轧制板材向上翘地控制上下辊圆周速度之差的板材轧制方法(参照例如日本特开2002-346617号公报)。这是一种基于说明被称为“小波”或者“起伏”的横跨整个板宽的波形是在轧制机输出一侧轧制材料向下翘曲与辊道冲突所产生的技术。但是，还存在不是与辊道冲突而产生的小波和起伏，在这种情况下上述方法没有效果。

而且，作为轧制机的电动机驱动控制的一种功能，用于减小上下辊驱动转矩之差的工作辊平衡控制已被实用化(参照例如富士时报(Vol.73、No.11、pp.614～618(2000))。这是一种检测上下转矩之差来控制上下辊旋转速度差的系统，主要以保护轧制设备为目的，是一种用来避免成为轧制速度控制干扰的时间常数大的、缓慢的控制，不能够获得防止翘曲和起伏的效果。

但是，虽然与本发明的目的完全不同，但在日本特开昭54-71064号公报和日本特开昭60-9509号公报中公开了与本发明类似的实施形态。这些发明为主动地使上下辊的圆周速度或转矩不同，给轧制材料施加附加的剪切塑性变形，进行所谓异圆周速度轧制的技术。

发明内容

本发明所要解决的问题是要提供一种能够消除轧制材料翘曲带来的通板损坏或者称之为“起伏、全波、小波”等的横贯板材宽度方向的波形带来的平面度不良的板材轧制机及其控制方法。

本发明者为了解决上述问题，对翘曲或者横贯板材宽度方向的波形引起的平面度不良的产生机理进行了广泛的研究，结果获得以下技术发现。

(A)产生翘曲或起伏时，上下工作辊的轧制转矩平衡发生很大变化。

(B)更具体为，轧制材料上翘时，下轧制转矩向增加的方向急剧变化、上轧制转矩向减小的方向急剧变化，当轧制材料下翘时，产生与上述相反方向的转矩变化。

(C)产生起伏时，上下工作辊的轧制转矩的平衡连续、并且周期性地变化。

(D)而且，在引起轧制损坏这样大的翘曲的情况下——例如热带精轧的情况下，在1秒钟左右这样短的时间内上下辊之间产生方向相反的、每根辊转矩的绝对值超过50％这样非常大的转矩变化。并且，即使在这样的情况下，上下辊转矩的合计值几乎保持在一定值。

(E)从上述可知，如果进行抑制上下工作辊之间轧制转矩平衡变化的高响应特性的驱动控制的话，能够防止翘曲或者横贯板材宽度方向的波形引起的平面度不良。

并且，本发明者反复进行了各种实验性研究和理论性研究，结果发现通过采用现有技术中没有的下述新的控制方式能够实现抑制上下工作辊之间轧制转矩平衡的变化的、高响应特性的驱动控制。作为与轧制速度控制不相矛盾的控制方案：驱动一个工作辊的电动机以工作辊的旋转速度作为控制目标值进行控制，驱动另一个工作辊的电动机以使由该电动机驱动的工作辊施加给轧制材料的轧制转矩大致一定为控制目标、以驱动转矩作为控制量进行控制。

其中轧制转矩大致一定是指在轧制长度相当于轧制输出侧板厚的100倍的长度时，转矩控制侧工作辊的轧制转矩与上下轧制转矩合计值之比随时序的变化在合计转矩的10％左右以下，最好是5％左右以下。