СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ДЛЯ АКТИВНЫХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРОФИЛЬ И ПЛАНШЕТНОСТЬ В ПРОКАТНОЙ КЛЕТИ И ЗНАЧЕНИЙ ПРОФИЛЯ И ПЛАНШЕТНОСТИ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ОБЛАСТИ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОЛОСЫ
METHOD FOR DETERMINING CONTROL ACTIONS FOR ACTIVE ACTUATING ELEMENTS FOR IMPACT ON THE SHAPE AND FLATNESS IN A ROLLING MILL STAND AND THE VALUES OF THE SHAPE AND FLATNESS OF THE CENTRAL AREA OF A HOT-ROLLED METAL STRIP

Область техники
Изобретение относится к способу определения управляющих воздействий для активных исполнительных элементов для воздействия на профиль и планшетность для по меньшей мере одной прокатной клети для горячей прокатки металлической полосы посредством множества i=1… I следующих друг за другом проходов и определения значений профиля и планшетности центральной области горячекатаной металлической полосы.
Уровень техники
Ниже изобретение описывается с использованием многочисленных прикладных терминов. Для лучшего понимания изобретения указанные термины, которые все без исключения известны из уровня техники, сначала поясняются со ссылкой на фиг. 3-10.
На фиг. 3 схематично показана чистовая линия прокатного стана для горячей прокатки металлической полосы, в данном случае в качестве примера содержащая семь чистовых прокатных клетей F1-F7. Каждая из отдельных чистовых прокатных клетей снабжена механическими исполнительными элементами для воздействия на планшетность центральной области и/или профиль металлической полосы. Исполнительные элементы для воздействия на профиль и планшетность представляют собой, например, устройства для осевого смещения рабочих валков, если они имеют так называемый CVC-контур (continuously variabel crown, CVC - непрерывно изменяющаяся бочкообразность) или так называемый контур Smart Crown. На фиг. 3 и 4 показан CVC-контур и, соответственно, контур Smart Crown рабочих валков, на фиг. 4 дополнительно показан принцип CVC, при котором рабочие валки с S-образным контуром смещаются в осевом направлении. Кроме того, на фиг. 3 показано, что воздействие на профиль металлической полосы с увеличением числа пройденных чистовых прокатных клетей все более уменьшается. В противоположность этому допустимая планшетность центральной области, в частности в первых клетях чистовой линии прокатного стана, особенно велика, тогда как в задних клетях чистовой линии прокатного стана она все более уменьшается.
M
Термин "профиль" для прокатываемой металлической полосы поясняется на фиг. 5. Различают термины "абсолютный профиль" и "относительный профиль". Важно понять, что здесь термин "профиль" С, в отличие от значения указанного термина в разговорной речи, означает не форму поперечного сечения металлической полосы (контур полосы), а фактически расстояние по вертикали между поверхностью металлической полосы и фиктивной идеальной горизонтальной линией Р, проходящей через наивысшую точку профиля в середине полосы при наблюдении в направлении ширины. Профиль или, соответственно, расстояние по вертикали, определенное указанным образом, всегда определяются только в конкретном положении X по ширине, на заданном расстоянии от кромки металлической полосы, например X=25 мм. Абсолютные значения профиля рассчитываются как разность толщины полосы H посередине ширины металлической полосы и толщины Нх металлической полосы на расстоянии X от кромки полосы.
Кроме того, на фиг. 5 наглядно объяснены термины "область тела", т.е. "центральная область", "кромка полосы", "кромочные области полосы" и "область контура полосы".
На фиг. 6 наглядно пояснен термин "волнистость" или, соответственно, равнозначный термин "планшетность" металлической полосы. При проходе через прокатную клеть металлическая полоса претерпевает пластическое деформирование, которое в частности может привести к изменению формы (контура) указанной полосы. Два соответствующих примера показаны на фиг. 6. В зависимости от формы (контура) металлической полосы перед входом в чистовую прокатную клеть и от пластического деформирования, претерпеваемого металлической полосой в указанной клети, форма (контур) выходящей металлической полосы может быть разной. В частности выходящая металлическая полоса может содержать нежелательные кромочные или центральные волны. Образование гребней или впадин волны означает дополнительное удлинение полосы в сравнении с равномерным удлинением L плоской полосы (без волн). Указанное изменение длины полосы по ширине полосы показано на фиг. 6 в качестве примера для полосы с кромочными волнами. Из указанного чертежа в частности видно, что продольные полоски металлической полосы у кромки удлинены по сравнению с первоначальной исходной длиной L. Удлинение тем больше, чем больше амплитуда волн. Например, при распределении по ширине В металлической полосы получается параболическое распределение. Величина удлинения ΔL полосы по отношению к первоначальной длине L полосы служит в качестве меры планшетности центральной области или, соответственно, волнистости металлической полосы. Положительное отношение ΔL к L является выражением кромочных волн, тогда как отрицательное отношение ΔL к L является выражением центральных волн.
Тема регулировки профиля полосы и планшетности центральной области в (чистовых) прокатных клетях в частности обсуждается в следующей опубликованной патентной литературе.
В европейском патенте ЕР 0591291 В1 описывается прямая регулирования формы. При управлении чистовыми прокатными клетями в соответствии с указанной прямой относительный профиль полосы (отношение профиля к толщине в процентах) в прокатном стане сохраняется постоянным, и следование за указанной прямой должно обеспечивать в конце чистовой прокатной линии хорошую планшетность, особенно тонкой металлической полосы. Поле допуска вокруг указанной прямой регулирования формы определено предельными кривыми и может быть использовано при оценке профиля. При меньшей конечной толщине поле допуска невелико для предотвращения отрицательного воздействия на планшетность полосы. В указанном документе определение значения профиля полосы дано согласно DIN EN 10051 по отношению к опорной точке от кромки. Планшетность в определенной центральной области полосы в указанном документе не рассматривается.
Аналогичное раскрытие содержит патентная заявка DE 4040360 А1. В указанной заявке также описывается, что в частности в случае тонких полос обеспечивается постоянство профиля от одной прокатной клети к другой, и что при приемлемых краевых условиях профиль линейно уменьшается с толщиной полосы.
Европейский патент ЕР 0850704 В1 касается улучшения планшетности в чистовой линии прокатного стана. В указанном документе по ширине полосы задается целевая форма и форма планшетности. Непланшетности должны сохраняться в определенных пределах также в области кромки полосы. Планшетность описывается для области тела, т.е. для центральной области металлической полосы, и для области кромок полосы. И в указанном документе непланшетности должны сохраняться в определенных пределах.
При настройке параметров прокатки в чистовой линии прокатного стана с целью прокатки с хорошей планшетностью центральной области также все более тонких металлических полос и/или металлических полос повышенной прочности, могут возникнуть следующие проблемы.
а)
В случае тонких и/или высокопрочных металлических полос уровень усилия прокатки высок, если такие металлические полосы прокатываются в чистовой линии стана горячей прокатки. Усилие прокатки в прокатном стане, как правило, уменьшается от передних чистовых прокатных клетей к задним прокатным клетям, см. фиг. 8а). Дуга контакта, т.е. область контакта между рабочим валком и прокатываемым материалом, также соответственно уменьшается, даже непропорционально, от передних чистовых прокатных клетей к задним прокатным клетям, см. фиг. 8b). В результате этого от первой прокатной клети к последней прокатной клети повышается давление при прокатке, т.е. усилие прокатки, поделенное на площадь контакта (дуга контакта, умноженная на ширину полосы), см. фиг. 8с). Указанный эффект приводит к усиленному сплющиванию рабочего валка, которое в соответствии с профилем в кромочной области полосы дает эффект в виде более крутого спада кромки полосы, т.е. в виде так называемого "утонения" кромки.
b)
Кроме того, в современных чистовых линиях прокатных станов удлиняются программы прокатки, т.е., таким образом, также увеличивается время работы рабочих валков. Поскольку при этом начисто прокатанными должно быть большее количество металлических полос одинаковой ширины, также увеличивается износ поверхности рабочих валков, что приводит к более глубоким выемкам на поверхности валков. В конечном итоге вследствие этого еще более усиливается утонение кромки, т.е. спад кромки полосы становится более крутым, ср. фиг. 9а) с фиг. 9b).
с)
Наконец, также благодаря циклическому смещению рабочих валков от одной металлической полосы к другой, в частности при проходах в пределах одной программы прокатки с почти постоянной шириной полосы, износ рабочих валков становится более равномерным. Износ рабочих валков сравнительно высок, особенно в последних прокатных клетях чистовой линии прокатного стана, см. фиг. 8d). Поэтому указанный износ рабочих валков, как показано на фиг. 8d) и фиг. 9, в особенности в последних прокатных клетях чистовой линии прокатного стана, особенно отрицательно влияет на кромочную область прокатываемой металлической полосы.
Оба описанных эффекта, т.е. как повышение давления при прокатке (см. фиг. 8с)), так и увеличивающийся износ с увеличением длины программы прокатки (см. фиг. 8d)), приводит к нежелательному эффекту более крутого спада кромки полосы, т.е. "утонения" кромки полосы.
d)
Поэтому во многих случаях и в особенности при вышеуказанных краевых условиях может проявляться спад кромки полосы или, соответственно, спад кромки полосы, увеличивающийся от прохода к проходу или, соответственно, от прокатной клети к прокатной клети с интервалами X, например, X=40 или X=25, т.е. 40 или 25 мм от кромки полосы, как показано на фиг. 10. В таком случае как контур полосы между серединой полосы и соответствующим опорным значением Сх профиля, так и смещение кромки полосы от прохода к проходу, а также форма планшетности центральной области уже не имеют чисто параболическую форму.
При указанных условиях такой алгоритм согласно уровню техники в соответствии с европейским патентом ЕР 0591291 В1 или немецкой патентной заявкой DE 4040360 А1 и в соответствии с прямой регулирования формы, при которой относительный профиль полосы, например, в одной чистовой линии прокатного стана, поддерживается почти на постоянном уровне, в частности при опорном значении профиля С40 (см. фиг. 7а), как правило, приводит к непланшетностям тела полосы, т.е. в центральной области (при наблюдении вдоль ширины металлической полосы). Указанные непланшетности, которые не следует путать с центральными волнами металлической полосы по фиг. 6), наглядно показаны на фиг. 7b). Из указанного чертежа видно, что при таком алгоритме планшетность центральной области прокатываемой металлической полосы сильно колеблется, особенно на выходах первых прокатных клетей чистовой линии прокатного стана. Только при прохождении чистовой линии прокатного стана колебания планшетности центральной области продолжают уменьшаться с увеличением числа прокатных клетей, при этом планшетность центральной области в виде переходного процесса приближается к нулевой целевой планшетности в последней прокатной клети. Указанный уровень и указанное изменение планшетности в центральной области металлической полосы в прокатном стане отрицательно влияют на стабильность прокатки и качество продукта.
Фиг. 7а) и 7b) наглядно показывают принцип прямых регулирования формы, описанный в уровне техники, например, в ЕР 0591291 В1. Конкретно на фиг. 7а показано, каким образом, начиная с относительного профиля черновой полосы или, соответственно, профиля сляба 0,5%, в чистовой линии прокатного стана устанавливается целевой профиль полосы Сх=1,9%. При обычном алгоритме регулирования согласно уровню техники исполнительные элементы для воздействия на профиль и планшетность, каждый из которых сопоставлен с отдельной чистовой прокатной клетью I=1…7, регулируются таким образом, что относительный целевой профиль Сх реализуется в заданной опорной точке профиля металлической полосы, смещенной внутрь на x мм от кромки полосы (х=40 мм или x=25 мм). Как показано на фиг. 7а), достичь этого почти удается уже в первой чистовой прокатной клети i=1, а значение 1,9% для относительного профиля полосы, уже почти достигнутое в указанной прокатной клети, поддерживается на почти постоянном уровне во всех последующих прокатных клетях i=2-7.
Однако такая квазиидеальная реализация критерия "сохранение постоянства относительного профиля полосы" имеет свою цену. Указанная цена или, соответственно, связанный с этим недостаток проявляется на фиг. 7b) таким образом, что планшетность металлической полосы в центральной области металлической полосы, т.е. планшетность центральной области, как описано выше, не оптимальна, особенно в средних клетях чистовой линии прокатного стана. Указанные непланшетности центральной области могут отрицательно влиять на движение полосы. Даже если расчетные непланшетности центральной области лежат в пределах или в допустимых полях допуска планшетности центральной области, такая регулировка не является оптимальной и может помешать в случае чувствительных полос.
Исходя из указанного уровня техники, задача изобретения состоит в том, чтобы усовершенствовать известный способ определения управляющих воздействий для активных исполнительных элементов для воздействия на профиль и планшетность для по меньшей мере одной прокатной клети для горячей прокатки металлической полосы таким образом, который позволяет избежать возникновения колебаний планшетности центральной области металлической полосы, начиная с прохода k (например, k=2), и возникающих вследствие этого недостатков в отношении стабильности прокатки и качества продукта.
Эта задача решается благодаря способу, заявленному в пункте 1 формулы изобретения. Указанный способ отличается тем, что дополнительно также для требуемой планшетности центральной области металлической полосы после заданного прохода k, где i=1<k<I, и для требуемых планшетностей центральной области после последующих проходов i, где k<i≤I-1, также задают специфические для прохода интервалы, причем каждый интервал лежит внутри предельных значений планшетности центральной области; и
последовательное вычисление управляющих воздействий для исполнительных элементов для воздействия на профиль и планшетность и значений профиля и планшетности центральной области металлической полосы для отдельных проходов осуществляют с помощью технологической модели с дополнительным учетом соответствующих, предпочтительно суженных, заданных интервалов для требуемых планшетностей центральной области металлической полосы для проходов k≤i≤I.
В рамках настоящего описания термины "планшетность тела", "планшетность" и "планшетность центральной области" используются, как равнозначные термины. Планшетность в непосредственной краевой области металлической полосы не является предметом настоящего изобретения.
В данном описании термин "проход" всегда означает проход через прокатную клеть с активными исполнительными элементами для воздействия на профиль и планшетность. Это не исключает того, что металлическая полоса уже подвергалась проходам, например, в расположенных впереди черновых клетях и/или в начальных прокатных клетях чистовой линии прокатного стана, без воздействия активных исполнительных элементов для воздействия на профиль и планшетность.
Термин "технологические предельные значения планшетности центральной области" в верхней области означает предельные значения кромочных волн, а в нижней области - предельные значения центральных волн. Используемый термин "планшетность центральной области" не следует путать с термином "центральная волна". Согласно определению планшетность центральной области представляет собой планшетность (или, соответственно, непланшетность), которая выполнена или действует, как краевая или центральная волна. Планшетность центральной области рассчитывается или возникает вследствие изменения контура полосы во время прохода, главным образом, в центральной области полосы, в положительном или отрицательном направлении. Сточки зрения технологического процесса технологические предельные значения планшетности центральной области означают неоптимальную планшетность, которая, однако, в связи с изменением контура или профиля в зависимости от толщины, ширины, материала и/или номера прохода и т.д. все еще может быть допустимой.
Термин "полоса" означает металлическую полосу, в частности стальную полосу.
Заданные интервалы для требуемых планшетностей центральной области также могут быть бесконечно малыми или, соответственно, узко заданы, что в таком случае равнозначно заданию единичных требуемых значений планшетности центральной области для отдельных проходов.
Благодаря дополнительным заданным величинам согласно изобретению, а конкретно благодаря тому, что требуемые планшетности центральной области для отдельных проходов предпочтительно равны нулю и/или должны лежать в заданном интервале, технологическая модель позволяет более точно рассчитать желательные управляющие воздействия, значения профиля и планшетности центральной области, что позволяет избежать колебаний планшетности центральной области металлической полосы, начиная с прохода k, и вытекающих из этого недостатков в отношении стабильности прокатки и качества продукта.
Другие предпочтительные варианты осуществления предлагаемого изобретением способа являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения. Описанные выше термины из уровня техники согласно фиг. 3-10 равным образом действительны в отношении нижеследующего описания изобретения.
К описанию приложено десять чертежей, на которых показано следующее:
фиг. 1 - схема последовательности операций для пояснения предлагаемого изобретением способа;
фиг. 2а) и b) - сравнение предлагаемого изобретением способа и известного способа из уровня техники, каждый из которых предназначен для регулировки значений профиля и планшетности центральной области, а также управляющих воздействий для активных исполнительных элементов для воздействия на профиль и планшетность в прокатной клети;
фиг. 3 - схематическое представление чистовой линии прокатного стана и ее исполнительных элементов для воздействия на профиль для горячей прокатки металлической полосы согласно уровню техники;
фиг. 4 - принцип CVC (Continuous Variable Crown - непрерывно изменяющаяся бочкообразность) (уровень техники);
фиг. 5 - термин "профиль" для прокатываемой металлической полосы (уровень техники);
фиг. 6 - термин "волнистость" или, соответственно, равнозначный термин "планшетность центральной области" металлической полосы (уровень техники);
фиг. 7 - обычный способ определения значений профиля и планшетности центральной области, а также управляющих воздействий для активных исполнительных элементов для воздействия на профиль и планшетность в прокатных клетях, например, в чистовой линии прокатного стана, причем указанный обычный способ имеет своей целью сохранение как можно более постоянного относительного профиля металлической полосы (уровень техники);
фиг. 8 - параметры прокатки для полос повышенной прочности (уровень техники);
фиг. 9 - воздействия изношенных и, соответственно, сильно изношенных рабочих валков на кромочную область прокатываемой металлической полосы согласно уровню техники; и
фиг. 10 - контур начисто прокатанной металлической полосы с нежелательным утонением кромки полосы (уровень техники).
Ниже в виде примеров исполнения следует подробное описание изобретения со ссылкой на указанные фиг. 1 и 2.
Изобретение относится к способу определения значений профиля и планшетности центральной области, а также управляющих воздействий для активных исполнительных элементов для воздействия на профиль и планшетность для по меньшей мере одной прокатной клети для горячей прокатки металлической полосы. Горячую прокатку осуществляют посредством множества следующих друг за другом проходов i=1… I. Способ согласно изобретению включает следующие этапы, см также фиг. 1.
Согласно этапу a1), прежде всего, задают требуемое значение профиля и требуемое значение планшетности центральной области металлической полосы после последнего прохода и технологические предельные значения планшетности центральной области металлической полосы после отдельных проходов i, причем для требуемой планшетности центральной области после последнего прохода задают интервал, лежащий в пределах технологических предельных значений планшетности центральной области или ограничиваемый ими.
Согласно этапу b) указанные задаваемые значения вводят в технологическую модель для моделирования процесса горячей прокатки. Согласно изобретению предусмотрено, что дополнительно также задают специфические для прохода интервалы для требуемых планшетностей центральной области металлической полосы после заданного прохода k, где i=1…<k<…I, и для требуемых планшетностей центральной области для последующих проходов k<i≤I-1. (Этап а2 способа). Согласно изобретению затем производят расчет управляющих воздействий для исполнительных элементов для воздействия на профиль и планшетность и расчет по меньшей мере одного значения профиля и планшетности центральной области металлической полосы для отдельных проходов с помощью технологической модели с учетом всех соответствующих заданных интервалов для требуемых планшетностей центральной области металлической полосы для проходов k≤i≤I. Предлагаемый изобретением расчет также должен быть обязательно выполнен еще раз для прохода I, поскольку его значения могли измениться вследствие расчетов для предыдущих проходов.
Перед последовательным вычислением управляющих воздействий для исполнительных элементов для воздействия на профиль и планшетность имеет смысл сначала определить первый проход (i=1) или, соответственно, первую прокатную клеть в чистовой линии прокатного стана, в которой вообще имеются активируемые исполнительные элементы для воздействия на профиль и планшетность, см. этап инициализации в верхней части фиг. 1. Обычно указанная первая клеть фиксирована в конструктивном и функциональном отношении, при этом она также фактически представляет собой первую прокатную клеть в чистовой линии прокатного стана. Однако обязательным это не является, так как перед первой прокатной клетью с активируемыми исполнительными элементами для воздействия на профиль и планшетность также могут быть расположены прокатные клети другого типа - без активируемых исполнительных элементов для воздействия на профиль и планшетность.
Кроме того, перед последовательным вычислением управляющих воздействий также должен быть определен тот проход к из множества i=1…<k<…I, начиная с которого должна быть задана требуемая планшетность центральной области металлической полосы, лежащая в заданном интервале, см. второй этап способа после инициализации на фиг. 1. Предпочтительно согласно изобретению это осуществляют уже при втором и последующих проходах или, соответственно, в последующих прокатных клетях.
Затем при помощи указанных заданных величин и технологической модели, как сказано выше, производят расчет управляющих воздействий для исполнительных элементов для воздействия на профиль и планшетность и расчет по меньшей мере одного значения профиля и планшетности центральной области для металлической полосы после отдельных проходов. Особенно предпочтительно при первом прогоне моделирования интервал для требуемых планшетностей центральной области, начиная со второго прохода, устанавливают на нуль или на близкое к нулю значение, или на значение, составляющее менее половины значений технологических пределов планшетности центральной области.
Указанный описанный метод, в частности заявленный по п. 1 формулы изобретения, дает то преимущество, что планшетность центральной области прокатываемой полосы уже очень заблаговременно, в идеальном случае - уже после второй чистовой прокатной клети с активными исполнительными элементами для воздействия на профиль и планшетность в чистовой прокатной линии или, соответственно, в идеальном случае - после третьего этапа способа, осуществленного с активными исполнительными элементами для воздействия на профиль и планшетность, лежит в заданном интервале, предпочтительно равна нулю - см. на фиг. 2b) обозначенную черными треугольниками непрерывную линию "Алгоритм регулирования: оптимальная планшетность центральной области".
Условием для этого является то, что в расположенной спереди, как правило, в первой прокатной клети чистовой линии прокатного стана или, соответственно, при первом проходе должен быть предусмотрен широкий диапазон регулирования для исполнительных элементов для воздействия на профиль, который, если он полностью использован, влечет за собой также большие значения планшетности центральной области, в частности большие кромочные и центральные волнистости в прокатываемом металлическом листе на выходе первой чистовой прокатной клети. Однако критичным это не является, поскольку для первых чистовых прокатных клетей или, соответственно, для первого прохода технологические заданные предельные значения планшетности центральной области, в частности для кромочной и центральной волнистости металлической полосы, все еще далеки от границ интервала. Как правило, пределы для первой прокатной клети настолько широки, что даже при полном использовании диапазона регулирования исполнительных элементов для воздействия на профиль широкие пределы планшетности центральной области металлического листа еще не достигаются, см. фиг. 2b). Это в свою очередь имеет то преимущество, что в отношении заданных предельных значений планшетности центральной области для последующих проходов все еще имеется достаточный резерв для реагирования на возможные помехи, без необходимости превышать предельные значения планшетности центральной области для кромочной и центральной волнистости.
На фиг. 2а) посредством линии "Алгоритм регулирования: оптимальная планшетность центральной области" показан эффект, с которым приходится считаться для предлагаемого изобретением желательного быстрого достижения требуемой планшетности центральной области в чистовой линии прокатного стана или, соответственно, при начальных проходах. Конкретно быстрое достижение требуемой планшетности центральной области обеспечивают благодаря сравнительно более медленному приближению смоделированных или, соответственно, расчетных относительных значений профиля к заданным требуемым значениям профиля, в частности, на выходе последней чистовой прокатной клети чистовой прокатной линии или, соответственно, при последнем проходе. Однако с этим считаются, поскольку практически это не является релевантным.
В противоположность этому пунктирные линии "Алгоритм регулирования: постоянный относительный профиль" на фиг. 2а) показывают изменение относительного профиля полосы или, соответственно, значений профиля, а на фиг. 2b) - изменение планшетности тела или, соответственно центральной области прокатываемой металлической полосы в чистовой линии прокатного стана с прокатными клетями 1-7 или, соответственно при проходах i=1-7 согласно описанному выше уровню техники.
Согласно первому примеру осуществления изобретения указанное последовательное вычисление управляющих воздействий для исполнительных элементов для воздействия на профиль и планшетность, а также вычисление по меньшей мере одного значения профиля и значения планшетности центральной области металлической полосы осуществляют также с тем дополнительным условием, что разность между расчетным значением профиля и заданным требуемым значением профиля металлической полосы после каждого прохода, в частности после последнего прохода, лежит в пределах заданного поля допуска, который предпочтительно также задан равным нулю (этап d способа), см. фиг. 1.
Горячая прокатка может производиться либо в чистовой линии прокатного стана, имеющей множество чистовых прокатных клетей с активными исполнительными элементами для воздействия на профиль и планшетность, или посредством реверсивной прокатной клети. В чистовой линии прокатного стана в каждой чистовой прокатной клети производится собственный проход. В реверсивной прокатной клети следующие друг за другом проходы производятся посредством одних и те же рабочих валков.
Наличие высокоэффективных исполнительных элементов для воздействия на профиль и планшетность, в частности на прокатной клети для первого прохода, будь то в чистовой линии прокатного стана или в реверсивной клети, позволяет предпочтительным образом соблюсти два следующих (краевых) условия или, соответственно, две следующие заданные величины:
1. Может быть достигнуто, что расчетная или, соответственно, смоделированная планшетность центральной области лежит в пределах предлагаемого изобретением заданного интервала для требуемой планшетности центральной области, уже начиная с k-го прохода, предпочтительно с прохода k=2. Особенно предпочтительно планшетность центральной области равна нулю или приближается к нулю, или находится в технологических пределах планшетности центральной области, уже начиная с прохода k=2.
2. Кроме того, может быть достигнуто, что расчетное или, соответственно, смоделированное значение профиля металлической полосы после последнего прохода находится в заданном поле допуска для требуемого значения профиля после последнего прохода. Поле допуска, т.е. также поле допуска для разности между требуемым значением профиля и расчетным или, соответственно, смоделированным значением профиля, лежит, например, в пределах от 0 мкм до +/-10 мкм, предпочтительно от 0 мкм до +/-3 мкм, или в идеальном случае составляет 0 мкм.
Лишь в редких случаях при втором проходе еще приходится считаться с коррекцией профиля полосы и, таким образом, прежде всего, с непланшетностью центральной области, т.е. с планшетностью центральной области вне заданного интервала.
Управляющие воздействия, определенные таким образом с помощью технологической модели для исполнительных элементов для воздействия на профиль и планшетность, которые делают возможными, или соответственно, обеспечивают соблюдение указанных двух условий, сохраняют в качестве "подходящих" или, соответственно, используют для регулировки прокатного стана.
Напротив, если при первом прогоне моделирования оказывается, что управляющие воздействия, необходимые для соблюдения двух указанных условий, лежат вне своих пределов, или при использовании определенных управляющих воздействий разность между расчетным профилем после последнего прохода и заданным требуемым значением профиля металлической полосы лежит вне допуска или, соответственно, поля допуска, то ранее заданные интервалы для требуемой планшетности центральной области металлической полосы непосредственно после прохода к на этапе а2) предпочтительно расширяют до технологических предельных значений планшетности центральной области. Затем итеративное или, соответственно, последовательное вычисление значений профиля и планшетности итеративно повторяют с измененными краевыми условиями. Это осуществляют до тех пор, пока не будет достигнуто требуемое значение профиля металлической полосы после последнего прохода, или пока не будут расширены требуемые значения планшетности центральной области металлической полосы для всех последующих проходов. Иначе говоря, итеративное или, соответственно, последовательное вычисление управляющих воздействий для активных исполнительных элементов для воздействия на профиль и планшетность для оптимизации их настройки производят до тех пор, пока разность между расчетным значением профиля и заданным требуемым значением профиля, в частности для последнего прохода, не будет лежать в поле допуска, или пока требуемые значения профиля для всех проходов не будут расширены до предельных значений планшетности центральной области.
Интервал для требуемой планшетности центральной области после отдельного прохода, например, задают следующим образом: от 0% до +/-50%, предпочтительно от 0% до +/-25% и особенно предпочтительно 0% от заданного технологического предельного значения планшетности центральной области после соответствующего прохода.
Расчетное значение профиля и заданное требуемое значение профиля относятся соответственно к одному и тому же заданному расстоянию X, причем, например, X=25 мм или X=40 мм, проходящему в направлении ширины от кромки металлической полосы внутрь. Расчетное значение профиля и заданное требуемое значение профиля может соответственно представлять собой либо абсолютное, либо относительное значение профиля, см. фиг. 5.
На этапе с), кроме того, управляющие воздействия для исполнительных элементов для воздействия на профиль и планшетность могут вычисляться итеративно для каждого прохода таким образом, что после каждого прохода расчетная планшетность центральной области как можно лучше совпадает с заданной требуемой планшетностью центральной области.
Наряду с параметрами "планшетность центральной области" и "значение профиля" при предлагаемом изобретением определении управляющих воздействий также может учитываться параметр "контур металлической полосы". Для этого на этапе a1) также задают требуемый контур для металлической полосы после отдельных проходов, а на этапе с) также рассчитывают контур металлической полосы после каждого прохода. Наконец, затем на этапе с) при помощи технологической модели управляющие воздействия для исполнительных элементов для воздействия на профиль и планшетность для каждого прохода вычисляют итеративно таким образом, что после каждого прохода расчетный контур полосы как можно лучше совпадает с заранее требуемым контуром.
Для определения планшетности центральной области металлической полосы после прохода в распоряжении имеются следующие варианты:
а) анализ параболической составляющей расчетного удлинения ΔL/L полосы по ширине металлической полосы;
b) как а), но с более сильным взвешиванием удлинений полосы в центральной области металлической полосы, чем в области кромки металлической полосы;
c) анализ разности между относительными значениями профиля при проходах i и i-1, соответственно в фиксированной/одинаковой опорной точке а>Х, которая в направлении ширины расположена дальше внутрь от кромки металлической полосы;
d) арифметическое усреднение расчетного удлинения ΔL/L полосы для различных расчетных точек в определенной области ширины, предпочтительно в центральной области ширины;
и/или
с) анализ разности между расчетными относительными профилями при проходах или, соответственно, после проходов i и i-1, - соответственно в переменной опорной точке а>Х, в направлении ширины расположенной дальше внутрь от кромки металлической полосы, причем а выбирают в зависимости от ширины полосы, толщины металлической полосы и качества материала.
Исполнительные элементы для воздействия на профиль и планшетность могут представлять собой, например, устройства для осевого смещения S-образных профилированных рабочих валков, что соответствует изменению выпуклости рабочего валка, см. фиг. 4. Альтернативно или дополнительно указанные элементы могут представлять собой устройства для перекрещивания рабочих валков и/или гибочные устройства для изгиба рабочих валков; см. фиг. 3.
AW
AW
Фактическая эффективность исполнительного элемента для воздействия на профиль и планшетность может быть квантифицирована посредством эквивалентного изменения выпуклости ΔC рабочего валка. Диапазон ΔC регулировки выпуклости рабочих валков, который предпочтительно может быть реализован по меньшей мере на первой прокатной клети с исполнительными элементами для регулирования профиля, должен удовлетворять следующему условию:
AW
AW
2
ΔC>K⋅BL
где
AW
AW
2
2
K=0,14 мм/м или особенно предпочтительно K=0,18 мм/м в качестве коэффициента
AW
ΔC в мм: диапазон регулировки выпуклости рабочего валка, равный max. AW-Crown - min AW-Crown (параболическая составляющая, отнесенная к длине бочки рабочего валка в качестве опорной ширины)
BL в мм: длина бочки рабочего валка.
WS
Альтернативно или дополнительно эквивалентный диапазон ΔC регулировки профиля зазора между валками для эффективности совокупности исполнительных элементов прокатной клети:
WS
B
max
2
ΔC>K⋅B
где
B
B
2
2
K=0,16 мм/м или особенно предпочтительно K=0,2 мм/м в качестве коэффициента
WS
ΔC в мм: изменение профиля зазора между валками при
изменении установочного положения исполнительного элемента или исполнительных элементов для воздействия на профиль в прокатной клети между минимальным и максимальным диапазоном регулировки (расчетные значения без учета взаимодействия с полосой в опорной точке профиля полосы, например, смещенной внутрь на Х=40 мм или Х=25 мм от кромки полосы)
max
B в мм: максимальная номинальная ширина полосы предпочтительно может быть реализован по меньшей мере на первой прокатной клети с исполнительными элементами для регулирования профиля.
Разумеется, управляющие воздействия для исполнительных элементов для воздействия на профиль и планшетность, которые согласно предлагаемому изобретением способу моделируются теоретически, т.е. с помощью технологической модели, могут быть использованы и на практике. Для этого указанные смоделированные управляющие воздействия, оцененные как оптимальные или, соответственно, подходящие, устанавливают на реальных прокатных клетях, после чего посредством соответствующим образом настроенных прокатных клетей в чистовой линии прокатного стана или в реверсивной прокатной клети путем горячей прокатки прокатывают металлический лист. Допустимые абсолютные диапазоны значений управляющих воздействий исполнительных элементов для воздействия на профиль и планшетность, задаваемые для отдельных проходов, как правило, уменьшаются от первого прохода к последнему при наблюдении в направлении прокатки.