專利名稱：驅(qū)動卷取或退卷金屬帶的卷取裝置的方法和相應(yīng)控制裝置和卷取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于巻取或退巻(纏巻或開巻)金屬帶的巻取裝 置的驅(qū)動方法，該巻取裝置具有至少一個巻取機、可選地至少一個配 屬于該巻取機的驅(qū)動輥和用于該巻取才幾以及必要時用于驅(qū)動輥的控 制裝置。
此外，本發(fā)明涉及一種用于巻取或退巻金屬帶的巻取機設(shè)備的控 制裝置和控制系統(tǒng)，其中該巻取機設(shè)備具有巻取機和可選地至少 一 個 配屬于該巻取機的驅(qū)動輥。此外，本發(fā)明的主題是用于巻取金屬帶的 巻取裝置，該巻取裝置具有巻取機、可選的配屬于該巻取機的驅(qū)動輥 和用于該巻取機以及必要時用于驅(qū)動輥的控制裝置。本發(fā)明還涉及一 種數(shù)據(jù)栽體。
背景技術(shù)：
用于巻取帶的巻取機設(shè)備是眾所周知的，如出自EP 0 790 084 B1 用于軋鋼機的巻取4幾設(shè)備。
巻取機設(shè)備既可用于熱軋又可在冷軋時，即在低于再結(jié)晶溫度時 使用。例如，鋼帶首先在熱軋機列中作為巻材或線圏巻取，以這種形 式運送至冷軋機中，并在那里再次退巻用于冷軋。在冷軋機中也可以
逆運行中加工，也就是說，假如帶在兩個方向上通過冷軋設(shè)備運動， 也可以在兩側(cè)上存在張緊巻取機。在本發(fā)明中，以下用巻取這一概念 來概括退巻和巻繞。
已知的。在此，控制裝置;:規(guī)定了巻取Z的巻取機額定轉(zhuǎn)i和在帶 運行方向上起作用的巻取機極限矩。同樣地，控制裝置預(yù)先規(guī)定了驅(qū) 動輥的輥額定轉(zhuǎn)速和在帶運行方向上以及反向于帶運行方向起作用 的輥極限矩，從而該控制裝置也轉(zhuǎn)速受控地并限制力矩地驅(qū)動驅(qū)動輥。在已知的巻取機設(shè)備中存在這樣的問題，即帶中出現(xiàn)了拉力波 動。增大的拉力大到超出了帶的屈服極限，即導(dǎo)致帶的可塑性變形， 例如收縮。待巻取的帶的厚度尤其是寬度會因此改變。待巻繞的帶的
固定的厚度和寬度的損失表現(xiàn)為質(zhì)量損失。例如，在AT 408 526 B中 描述了一種在巻取時用于減小拉力波動的方法，其中這種拉力波動被 描述歸因于巻取區(qū)域的不圓度。為了進行校正，測得相應(yīng)的當前拉力 和帶的相應(yīng)的當前旋轉(zhuǎn)角。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，在帶巻取時進一步改進巻繞質(zhì)量并因此改進 帶質(zhì)量。
該目的參照根據(jù)本發(fā)明開頭所述的驅(qū)動方法由此實現(xiàn)，即 a )測量或通過模型計算確定帶的當前的帶溫度和/或當前的微觀 結(jié)構(gòu)特性，作為帶的當前的特性的實際值；
b)根據(jù)所述實際值或由此導(dǎo)出的變量，由所述控制裝置確定在
c )所i控制^置在口使用所述當前口的轉(zhuǎn)矩值的;青況下驅(qū)動所述巻取
機和/或所述驅(qū)動輥。
由初始的實際值可通過計算推導(dǎo)出其它實際值，稍后這些實際值 在它們那方面用于求出轉(zhuǎn)矩值。
所述轉(zhuǎn)矩值可以用作轉(zhuǎn)矩額定值和/或轉(zhuǎn)矩極限值。例如，假如驅(qū) 動裝置被轉(zhuǎn)速超調(diào)地驅(qū)動，那么這兩個概念視作含義相同。特別地， 可選的驅(qū)動輥布置在巻取機前面。
因此可以根據(jù)當前的帶特性動態(tài)地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩。發(fā)明人已經(jīng)認識 到，對于轉(zhuǎn)矩極限的計算來說，待巻繞的帶的當前的剛度是重要的特 征變量，并且剛度決定性地受到帶溫度和/或帶的微觀結(jié)構(gòu)的影響。通 過基于參數(shù)(其在整個巻繞過程期間確定了帶的剛度)的實際值來實 現(xiàn)轉(zhuǎn)矩計算的主動匹配，實現(xiàn)了更均勻的巻繞矩，也就是說，在材料 側(cè)面(在材料中)的矩更均勻，并因此整體上表現(xiàn)出較好的巻取質(zhì)量 以及變化小的或恒定的帶拉力(拉力)。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，巻取機的當前拉力或當前旋轉(zhuǎn)角的測量 對于轉(zhuǎn)矩預(yù)值來說不是強制的，而是對根據(jù)本發(fā)明的控制方案來說是不相關(guān)的，雖然對附加可選的控制方案來說可能是有利的。
在帶溫度測量的變型方案中，發(fā)明人提出了特別新穎的構(gòu)思。假 如在軋機的發(fā)展中目前的構(gòu)思時在巻取時也保持帶溫度的恒定，那 么，發(fā)明人的構(gòu)思在于，溫度波動的影響決不可能完全消除，并且甚 至有意識地容忍溫度波動。根據(jù)本發(fā)明，甚至可以利用在整個帶長上 變化的溫度，即溫度曲線或分級冷卻(例如具有熱的前端或末端)非 常準確地有針對性地軋制帶，而不在帶的巻取時產(chǎn)生任何問題，因為
替代或者附加于溫度測量，有利地測量或通過模型計算求出帶的 當前的微觀結(jié)構(gòu)特性，特別是晶粒大小、晶粒組織、相比例、吉布斯 自由焓或/和分子或原子分布。所有基于帶的材料的相特性的變量，例 如鋼類型或合金類型(也)是合適的。
對于由模型計算求出帶的微觀結(jié)構(gòu)特性作為實際值的變型方案， 發(fā)明人同樣提出了特別新穎的構(gòu)思。假如在軋機的發(fā)展中目前的構(gòu)思 時帶溫度和相應(yīng)的冷卻過程，那么發(fā)明人認為，將來將更顯著地針對
直接的材料特性進行調(diào)整。相應(yīng)的建模方法已經(jīng)例如在EP 1 576 429 Bl或DE 10 2004 005 919 Al中公開。其中，它們已經(jīng)認識到，在巻 取時，即在帶的巻取或退巻時，取決于與微觀結(jié)構(gòu)相關(guān)的材料特性的 相應(yīng)的控制是尤其有利的。
也不必測量用于求出轉(zhuǎn)矩(額定)值的溫度實際值，尤其不必直 接在巻取裝置的范圍內(nèi)測量，而是可以從模型計算求出。這樣做是有 利的，因為由于那里的環(huán)境條件(熱、臟)不可能總是以小的花費精 確地測量帶的溫度或材料特性。特別地，這種測量僅能提供整個帶寬、 帶厚等上的一個點值。例如，利用模型計算可以從其它起始參數(shù)，例 如從在前面布置的軋機中的其它位置上已經(jīng)獲取的測量值或數(shù)據(jù)，直 接算出巻取裝置的區(qū)域內(nèi)的溫度值或材料特性?？蛇x地，模型計算 (也)可以求出多個或大量在空間上分布在整個帶寬和/或帶厚上的點 值。
特別地，所述帶是在軋機中和/或在下游的處理線中例如開頭所述 類型的冷軋機中的鋼帶或有色金屬帶。根據(jù)本發(fā)明的方法也可以特別 好地用在熱軋機中。其可應(yīng)用于各種合金的鋼帶以及有色金屬，例如鋁。
優(yōu)選控制裝置這樣持續(xù)地求出轉(zhuǎn)矩值，使得在帶中起作用的巻繞 矩或帶拉力的變化減小，其中優(yōu)選材料中的巻繞矩或帶拉力是恒定 的。重要的是帶中的變化減小，因為在帶中起作用的巻繞矩或帶拉力 可以-不是必須-在電動機側(cè)或軋輥側(cè)同樣要求恒定的矩。
特別地，實際值的確定是實時的、在線的和/或連續(xù)的，例如每秒
測量至少50或25次。
控制裝置可以限制力矩地驅(qū)動巻取機和/或驅(qū)動輥，即特別地借助 相應(yīng)當前算出的轉(zhuǎn)矩極限值。
確定實際值的地點優(yōu)選位于巻取機和驅(qū)動輥之間，和/或直接在驅(qū) 動輥之前，和/或在由巻取才幾和可選的驅(qū)動輥所構(gòu)成的巻取系統(tǒng)和在巻 取系統(tǒng)之前布置的軋機機架之間，特別地直接在該軋機機架之后。直 接位于軋機的最后一個軋機機架之后的帶是最柔軟的；那里的帶的厚 度和寬度特別容易被影響，因此在那里進行實際值測量是特別有利 的。在最后一個軋機機架和巻取系統(tǒng)之間可以布置主動或/被動地冷卻 帶的冷卻段。
有利地，從所述實際值求出帶的材料特性，特別是宏觀材料特性， 特別是剛度、抗拉強度、表面質(zhì)量、溫度、幾何尺寸、屈服極限、韌 性或延展性。
此外，有利的是，除了帶溫度和材料特性的相應(yīng)當前的且可變的 值之外還向控制裝置傳輸帶的靜態(tài)的材料特性，特別是材料類型、作 為鋼類型的函數(shù)的高溫屈服極限、合金型號、關(guān)于帶材料的成分的化 學(xué)分析的信息和/或所屬的修正系數(shù)。
優(yōu)選，控制裝置也給巻取機發(fā)送巻取機額定轉(zhuǎn)速，和/或必要時也 給驅(qū)動輥發(fā)送輥額定轉(zhuǎn)速，從而控制裝置可以優(yōu)選轉(zhuǎn)速受控地驅(qū)動巻 取機并必要時驅(qū)動驅(qū)動輥。限制轉(zhuǎn)速的驅(qū)動也是可行的。
開頭所述任務(wù)參照開頭所述的根據(jù)本發(fā)明的控制裝置如此解決， 即這樣地構(gòu)造該控制裝置，即該控制裝置根據(jù)前述驅(qū)動方法來驅(qū)動巻 取機并必要時驅(qū)動驅(qū)動輥。驅(qū)動方法的上述優(yōu)點和優(yōu)選的實施例同樣 適用于該控制裝置。
這里，特別有利的是，控制裝置具有用于測量帶的當前特性的傳 感器特別是溫度傳感器，和/或具有模型計算單元用于基于模型計算帶的當前的微觀結(jié)構(gòu)特性和/或當前的溫度。
開頭所述任務(wù)參照開頭所述的根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)根據(jù)第一
變型方案如此解決，即控制系統(tǒng)包括如下設(shè)備
a) 至少一個傳感器，用于測量帶的當前的帶溫度；
b) 具有轉(zhuǎn)矩計算機構(gòu)的控制裝置，以根椐帶的當前的溫度計算 出轉(zhuǎn)矩值；以及
c ) 用于所述巻取機和/或所述驅(qū)動輥的至少 一 個驅(qū)動調(diào)節(jié)裝 置，所述轉(zhuǎn)矩值被輸送給該驅(qū)動調(diào)節(jié)裝置。 特別地，所述傳感器是無接觸式傳感器。
傳感器數(shù)椐在控制裝置中用于求出相應(yīng)的當前的轉(zhuǎn)矩值。該轉(zhuǎn)矩 值可用作轉(zhuǎn)矩額定值和/或轉(zhuǎn)矩極限值。例如，假如驅(qū)動裝置被轉(zhuǎn)速超 調(diào)地驅(qū)動，那么這兩個扭克念^f見作含義相同。
替代或者附加于傳感器，控制裝置或控制系統(tǒng)在第二變型方案中 具有模型計算單元，用于基于模型計算出帶的當前的表明帶的微觀結(jié)
構(gòu)的特性。特別地使用已知的用于材料的熱力學(xué)特性的模型，例如， 所謂的微觀結(jié)構(gòu)模型和/或相變模型。模型計算單元也可求出巻取裝置 范圍內(nèi)當前的帶溫度。在第二變型方案中，控制系統(tǒng)也具有控制裝置 和至少一個驅(qū)動調(diào)節(jié)裝置。然而替代測量得到的溫度，可向控制裝置 輸送計算出的溫度或微觀結(jié)構(gòu)特性。
前述聯(lián)系于驅(qū)動方法的有利和優(yōu)選的構(gòu)造方案同樣適用于該控 制系統(tǒng)。
參照開頭所述的巻取裝置，本發(fā)明要解決的任務(wù)如此被解決，即 控制裝置或控制系統(tǒng)如前述構(gòu)造。
具有描述該驅(qū)動方法的程序代碼的數(shù)據(jù)載體也解決了該任務(wù)。具 有根據(jù)前述構(gòu)造方案的巻取裝置的軋機也是本發(fā)明的主題。


下面借助于附圖1到4進一步說明根據(jù)本發(fā)明的巻取裝置連同所 屬的驅(qū)動方法的兩個實施例。其示出了
圖1根據(jù)本發(fā)明的具有多個傳感器的巻取裝置第一實施例；
圖2根據(jù)本發(fā)明的具有模型計算單元的巻取裝置第二實施例；
圖3以前述實施例的巻取機驅(qū)動裝置為例，示出驅(qū)動調(diào)節(jié)裝置和
10控制單元的共同作用的細節(jié)(對可選的驅(qū)動輥傳動來說類似)；
圖4在控制單元和驅(qū)動輥(n)的力控制裝置的共同作用下前述 實施例的改進方案。
具體實施例方式
根據(jù)圖1,巻取裝置1布置在用于熱軋或冷軋鋼帶2的軋機機列 的后面，其中為了清晰，僅通過在穿行方向上最后一個軋機機架3和 巻取裝置1示出了軋機機列。被軋制的帶2以帶速V經(jīng)過最后一個軋 機機架3。帶2在穿過例如層流冷卻的冷卻段4(其可以約為100m長) 后被輸送至巻取裝置1并在那里被巻取。巻取裝置1自身的長度通常 為5m。
巻取裝置1具有張緊巻取機或巻取機5、構(gòu)造為驅(qū)動輥對的驅(qū)動 輥7和控制裝置10。巻取機5具有可擴張開的巻芯。驅(qū)動輥7布置在 巻取機5前面，也就是說，其布置在巻取機5和軋機機列的最后一個 軋機機架3之間?？刂蒲b置10控制巻取機5和驅(qū)動輥7，即確定它們 的運行方式和共同作用。優(yōu)選控制裝置構(gòu)造為過程控制的控制裝置 10，在控制裝置10中優(yōu)選運行有在其中加載有計算機程序的處理器 裝置。在控制裝置10中可借助于數(shù)據(jù)載體40加載用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā) 明的驅(qū)動方法的計算機程序。
基于計算機程序，控制裝置10以如下方式驅(qū)動巻取機5和驅(qū)動
輥7:
控制裝置IO通過導(dǎo)線12、 14與用于驅(qū)動輥7或巻取機5的電動 機M!、 M2或驅(qū)動元件的各驅(qū)動調(diào)節(jié)裝置16和18連接?？刂蒲b置10 通過第一導(dǎo)線12向用于巻取機5的驅(qū)動調(diào)節(jié)裝置16傳輸巻取機額定 轉(zhuǎn)速fH和在帶運行方向上起作用的當前的巻取機轉(zhuǎn)矩額定值MH?？?制裝置10通過第二導(dǎo)線14向用于驅(qū)動輥7的驅(qū)動調(diào)節(jié)裝置18傳輸 輥額定轉(zhuǎn)速fR和在帶運行方向上起作用的輥轉(zhuǎn)矩額定值MR。根椐巻 繞過程的運行階段，輥轉(zhuǎn)矩額定值MR也會反向于帶運行方向起作用。 替代這里描述的實施例，控制裝置10可以在應(yīng)用相應(yīng)當前的轉(zhuǎn)矩額 定值Mh或Mr的情況下，或者只驅(qū)動巻取機5，或者只驅(qū)動"驅(qū)動器"， 即例如驅(qū)動輥7或驅(qū)動輥對。
在示出的實施例中，轉(zhuǎn)矩額定值MH、 MR也可以理解為轉(zhuǎn)矩極限值，因為在此驅(qū)動裝置被轉(zhuǎn)速超調(diào)地驅(qū)動，也就是說，轉(zhuǎn)速控制器從 來沒有達到其額定轉(zhuǎn)速，因為帶不能足夠快地從軋機中出來。這適用 于軋機的所謂的夾緊運行，在該種運行中帶在兩側(cè)被夾緊。在這種正 常運行階段之前或之后是起巻階段或完巻階段，在這些階段中，轉(zhuǎn)速 調(diào)節(jié)必須不同地進行。
控制裝置IO基于帶的"內(nèi)部"參數(shù)(其確定在整個巻繞過程中帶的
剛度)的各個當前的實際值，自動地、主動地并連續(xù)地求出轉(zhuǎn)矩額定
值MH、 MR。在示出的例子中，在此根據(jù)光學(xué)的測量原理，例如輻射
熱測量，設(shè)有起作用的溫度傳感器19、 20、 21、 22,這些溫度傳感器 在帶的不同位置，即在最后一個軋機機架3和由驅(qū)動輥7和巻取機5 所構(gòu)成的巻取系統(tǒng)之間，在此優(yōu)選直接在最后 一 個軋機機架3之后， 更進一步地直接在驅(qū)動輥7之前，在驅(qū)動輥7和巻取機5之間并直接 在巻取機5之前，分別在線并連續(xù)地測量溫度值T。、 T,、 丁2及丁3。 兩個第一溫度傳感器19、 20 (To及T!)是特別優(yōu)選的。通過減小在 帶2中起作用的巻繞矩或帶拉力的變化或優(yōu)選這種變化是恒定的，于 是控制裝置10從各個當前的溫度值T0、 T!、 T2、 丁3分別在當前地、 實時地、在線地并連續(xù)地求出轉(zhuǎn)矩額定值MH、 Mr。在此，這基于已 知的關(guān)系，例如剛度隨著溫度的升高減小。在溫度升高時，轉(zhuǎn)矩減小。 測量(檢測實際值)和轉(zhuǎn)矩計算以約8ms到16ms的重復(fù)周期發(fā)生。 即動態(tài)地形成轉(zhuǎn)矩極限值。
替代帶溫度To、 T!、 T2、 T3還可以以未詳細描述的方式測量帶的 當前的材料特性。此外，有利的是，除了控制裝置10的動態(tài)變化的 溫度或材料特性數(shù)據(jù)之外，還由上級的主計算機25傳輸關(guān)于帶的靜 態(tài)的材料特性的信息或數(shù)據(jù)，例如材料類型等，即在帶制造期間不在
線或持續(xù)地改變的數(shù)據(jù)。
控制裝置IO和驅(qū)動調(diào)節(jié)裝置16、 18和溫度傳感器19、 20、 21、 22 —起形成用于巻取裝置1的控制系統(tǒng)11。
圖2中示出的軋機W的實施例與圖1中示出的實施例一致，不同 之處在于，在溫度傳感器19、 20、 21、 22的位置上形成了例如集成 在主計算機25中的模型計算單元30，該模型計算單元獲得來自主計 算機25或其它數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)檢測單元或數(shù)據(jù)輸入單元50的輸 入數(shù)據(jù)，其中，這些數(shù)據(jù)可以是在前面軋機中的其它位置處關(guān)于帶溫
12度或帶特性的測量值。主計算機25或模型計算單元30通過控制單元 10獲得當前計算出的轉(zhuǎn)速額定值和矩額定值用于匹配。模型計算單元 30在使用相關(guān)的熱傳導(dǎo)方程和熱輻射定律的情況下，計算在巻取裝置 1的范圍內(nèi)帶2的溫度T0、 T,、 T2、 T3，并以這種方式模擬實際的測 量值。圖1中的傳感器19、 20、 21、 22在這種情況下不是必需的。 根據(jù)模型的測量參數(shù)被發(fā)送至控制單元10用于進一步計算轉(zhuǎn)矩值
MH、 MR。
備選地或附加地，模型計算單元30可以在任意位置上計算宏觀 材料特性的實際值，例如剛度、韌性、延展性、表面、抗拉強度的實 際值，或微觀材料特性的實際值，例如晶粒組織、晶粒大小、相分布、 吉布斯自由焓等的實際值。在此，可以參考已經(jīng)公開的建模方法，例 如在EP 1 576 429 Bl或DE 10 2004 005 919 Al描述的建模方法。在 此，模型計算單元30可以實時或至少對于帶調(diào)節(jié)來說足夠快地計算 出一個變量，該變量用作用于以這種速度不可能直接獲取的帶的當前 的微觀結(jié)構(gòu)的尺度。例如，高溫屈服極限("Hot yield point",縮寫為 HYP)用作用于帶的剛度的尺度，以N/mm2為單位測量。
因此圖1和2的實施例的結(jié)合也是有意義的
-由傳感器19、 20、 21、 22在圖1中示出的位置上測量溫度To、 TV T2、 T3或其它材料狀態(tài)變量，以及
-由模型計算單元30在相同(或不同的)位置處計算材料特性， 特別是微觀結(jié)構(gòu)特性。
根據(jù)本發(fā)明，使根據(jù)在整個巻繞過程期間確定了帶的剛度的各個
4行的5:計算實現(xiàn)了主動匹配。在此，還4以使用當前的:型計算
作為實際值，此外同樣可以使用關(guān)于材料特性的組織計算作為實際 值。優(yōu)點在于實現(xiàn)更均勻的巻繞矩，即在材料側(cè)面(在材料中)的拉 力矩，并因此導(dǎo)致更好的巻繞質(zhì)量和更恒定的帶拉力。根據(jù)本發(fā)明， 巻取電動機Ml、 M2的轉(zhuǎn)矩計算以及因此轉(zhuǎn)矩預(yù)值基于實際值和當前 的帶特性，而與在巻繞過程中保持不變的額定預(yù)值無關(guān)。由此避免了 在巻繞過程中保持不變的額定預(yù)值的缺點，即避免了對巻取質(zhì)量帶來 負面影響的額定值和實際值之間的偏差。改進了被巻取的帶的質(zhì)量， 例如有恒定的厚度和寬度。替代模型計算，也可以例如借助于x射線衍射通過直接測量得到 微觀結(jié)構(gòu)實際值。
圖3示出了控制單元IO和巻取機驅(qū)動裝置的驅(qū)動調(diào)節(jié)裝置16的 結(jié)構(gòu)細節(jié)以及它們的共同作用。這些圖形描述同樣適用于備選或附加 的驅(qū)動輥驅(qū)動裝置。
控制單元10例如由主計算機25獲得所謂的初始帶數(shù)椐 (Set-up-Banddaten ),特別是期望的帶厚d和帶寬b。此外，其獲得 反映當前的帶特性的值，即例如溫度Tq、 TV T2、 丁3的測量值，或由 模型計算單元30算出或模擬出的材料特性或帶2的當前的微觀結(jié)構(gòu) 的值。這些數(shù)據(jù)和值到達轉(zhuǎn)矩計算模塊61,該轉(zhuǎn)矩計算模塊計算轉(zhuǎn)矩 額定值MH。
此外，控制單元10的轉(zhuǎn)速計算模塊62根據(jù)由主計算機25預(yù)設(shè) 的巻取階段計算巻取機額定轉(zhuǎn)速fH。用于待產(chǎn)生的帶巻(Coil)的巻 繞階段特別為"起巻"(開始階段)、"夾緊狀態(tài)"(運行階段)和"完巻"
(結(jié)束階段)。用于巻取電動機M2的巻取機額定轉(zhuǎn)速fH通過導(dǎo)線12
輸送給轉(zhuǎn)速控制回路。典型的值為每分鐘500到1000轉(zhuǎn)的范圍內(nèi)。 為了形成控制回路，給巻取電動機M2配有轉(zhuǎn)速測量器63，其測得的 當前的轉(zhuǎn)速f^用作控制變量用于計算在驅(qū)動調(diào)節(jié)裝置16中形成的轉(zhuǎn) 速控制器64的控制差"faet-fH"。轉(zhuǎn)速控制器64的輸出值是轉(zhuǎn)矩值，該
轉(zhuǎn)矩值在通過電動機電通量CDE換算之后變?yōu)閹喨☆~定電動機電流iH。
巻取額定電動機電流iH用作電流控制器65的輸入變量，該電流控制 器65同樣形成在驅(qū)動調(diào)節(jié)裝置16中。由電流測量器66測得的當前
的電動機電流iACT在輸入端作為控制變量輸送給電流控制器65。該電
流控制器65調(diào)節(jié)巻取電動機M2的驅(qū)動電流。
此外，驅(qū)動調(diào)節(jié)裝置16的組成部件還有轉(zhuǎn)矩限制模塊68,其限 制由轉(zhuǎn)速控制器64求出的轉(zhuǎn)矩值。在示出的實施例中通過兩個箭頭 m-和m+表示可以由轉(zhuǎn)矩計算模塊61把上限值和下限值(此后這兩個 值稱為轉(zhuǎn)矩額定值mh)傳遞給轉(zhuǎn)矩限制模塊68 (通過導(dǎo)線12)。優(yōu) 選，上限值用于巻取機5和驅(qū)動輥7,而下限值優(yōu)選只用于驅(qū)動輥7, 此外可以類似于巻取機5進行驅(qū)動輥7其他方面的控制和調(diào)節(jié)。優(yōu)選 上限值在"夾緊狀態(tài)"中用于避免超出帶2的屈服極限，而下限值用于 其它巻繞階段。轉(zhuǎn)矩額定值MH的上限值在轉(zhuǎn)矩計算模塊61中由四個部分轉(zhuǎn)矩相
力口而得
MH =MH,z+MH,B+Mh,a + Mh,r
這四個計算求出的部分轉(zhuǎn)矩以巻芯為例為 a )拉力(轉(zhuǎn))矩Mh,z用于保持帶2繃緊:
MH,Z = Z ■ D/2
其中
Z = Sspec ■ b ' d ■ kt
b)
Z:巻耳又才幾4立力
D:(當前的)輥直徑、帶巻直徑 d:帶厚 b:帶寬
kt:巻取機拉力修正系數(shù) Sspec:比巻取機拉力
彎(轉(zhuǎn))矩Mhb用于使帶2巻繞在巻取機5上
MH,B = b ■ (d2/M) ■ S
spec
Lcorr"
修正系數(shù)
c) 加速(轉(zhuǎn))矩Mha用于克服慣性力
w,爿
1 i).丌./9
.■/ ---1--
D 16.,'
D
i:傳動比
JF,X:慣性矩(電動機側(cè)) Do:巻耳又一幾直徑 p:(鋼的)比密度 兀3,14... dV/dt:加速度
d)摩擦力矩MH，R用于克服摩擦影響。它決于軸承的結(jié)構(gòu)、潤滑和速度，并且可以在開動期間測得并在后期更新。
比巻取機拉力Sspec作為當前帶特性的函數(shù)變化。原則上在這里涉 及帶的剛度/硬度，其取決于微觀結(jié)構(gòu)以及帶溫度。
特別是拉轉(zhuǎn)矩MH,Z和彎矩MH,B除了取決于帶厚d和帶寬b之外，
還因此非常依賴HYP，還因此依賴當前的帶溫度T。根椐情況要求， 可以使用(例如平均)溫度值To、 T!、 T2、 丁3中的一個或多個溫度值， 用于在計算中輸入的當前的帶溫度T。
因此，根據(jù)本發(fā)明的控制裝置IO可以動態(tài)地響應(yīng)變化的帶溫度， 并因此可以在電動機轉(zhuǎn)矩變化時保證帶2中盡可能恒定的巻繞矩，即 減小不希望的拉力波動和帶質(zhì)量損失。不僅可以對由于在巻繞的帶中 的不圓度所引起的周期性的拉力波動進行修正，如當僅僅基于帶外部 參數(shù)如當前的調(diào)整角進行修正，還可以對非周期性出現(xiàn)的變化進行修 正。而在根據(jù)本發(fā)明的巻取方法中，測量當前的巻取機旋轉(zhuǎn)角和/或驅(qū) 動輥旋轉(zhuǎn)角以及測量當前的拉力以求出拉力額定值/轉(zhuǎn)矩額定值不再 是強制必須的，因為額定值從帶的溫度和/或微觀結(jié)構(gòu)特性推導(dǎo)求出。 在考慮了當前的溫度或微觀結(jié)構(gòu)的情況下，轉(zhuǎn)矩極限制的動態(tài)匹配保 證了，例如不超過屈服極限以及在繃緊巻繞的帶巻(Coil)中得到好 的巻繞結(jié)果。
截至目前普遍的是，將比巻取機拉力在調(diào)整中、即在帶被巻繞之 前從等級2作為固定的也取決于帶特性(鋼等級和溫度)的值發(fā)送至 自動化裝置，與此相反，在根據(jù)本發(fā)明的例子中，溫度和/或在微觀結(jié) 構(gòu)中的鋼特性在巻繞過程中不是恒定的。因此沒有固定的值用于整個 帶長，而是在巻繞中通過測得的帶實際溫度和/或模型化的微觀結(jié)構(gòu)在 巻繞過程期間持續(xù)地修正(固定的)初始值。由此，特別有利地實施 一種例如分級冷卻，即一種模式，在這種模式中帶頭比帶的中間部分 更熱。對此，對中間部分(=帶的主要部分)使用與帶頭不同的另外 的拉力矩和彎矩。
在圖4中示出前述實施例的改進方案，其中控制單元10和力調(diào) 節(jié)裝置或驅(qū)動輥7的調(diào)節(jié)控制裝置80共同作用
轉(zhuǎn)矩極限確定了帶中的電動機轉(zhuǎn)矩MR、 Mh和拉力。巻取機5和 其芯軸基本形狀配合地連接，且通常帶不可能"滑動"。
對于驅(qū)動輥對7，即在兩個相疊布置且利用力F壓合在一起的輥
16不存在這種形狀配合，且在驅(qū)動力F較低或轉(zhuǎn)矩MR較高時，輥可能 不接觸帶2并"滑過"。因此，在待施加的輥轉(zhuǎn)矩額定值MR ("驅(qū)動器 轉(zhuǎn)矩")和驅(qū)動器額定力FR之間存在聯(lián)系。
因此，有利的是相應(yīng)地使轉(zhuǎn)矩值MR的大小與力額定值FR相匹配。 這里在示出的實施例中，在控制單元10中形成有力計算模塊81，該 模塊從輥轉(zhuǎn)矩額定值MR并必要時其它的影響變量計算出驅(qū)動器額定 力FR。驅(qū)動器額定力FR傳輸至驅(qū)動器的調(diào)節(jié)控制裝置80，亦即在其 中形成的力控制器82。為了形成力控制回路，設(shè)有作用于輥對7上的 液壓調(diào)整裝置83，控制器82借助于受控的閥84影響調(diào)整裝置83。 調(diào)整運動通過雙箭頭85表示。 一個未示出的測量變送器測量當前的
液壓壓力pac"該壓力在轉(zhuǎn)換為當前的驅(qū)動力Fw后作為控制變量唄傳
輸至力控制器82的輸入端。
權(quán)利要求
1.一種用于卷取裝置(1)的驅(qū)動方法，所述卷取裝置(1)用于卷取或退卷金屬帶(2)，所述卷取裝置(1)具有至少一個卷取機(5)、可選地至少一個配屬于所述卷取機(5)的驅(qū)動輥(7)和用于所述卷取機(5)以及必要時用于所述驅(qū)動輥(7)的控制裝置(10)，其中a)測量或通過模型計算確定帶(2)的當前的帶溫度(T0、T1、T2、T3)和/或當前的微觀結(jié)構(gòu)特性，作為帶(2)的當前的特性的實際值；b)根據(jù)所述實際值或由此導(dǎo)出的變量，由所述控制裝置(10)確定在帶運行方向上和/或反向于帶運行方向起作用的當前的轉(zhuǎn)矩值(MH、MR)；以及c)所述控制裝置(10)在使用所述當前的轉(zhuǎn)矩值(MH、MR)的情況下驅(qū)動所述卷取機(5)和/或所述驅(qū)動輥(7)。
2. 按權(quán)利要求1所述的驅(qū)動方法，其中，帶(2)是在軋機中、
3. i權(quán)利要求,或2 ;述的驅(qū)動方法，其^，所述控制裝置(IO) 持續(xù)地確定轉(zhuǎn)矩值(Mh、 Mr),使得在帶(2)中起作用的巻繞矩或 帶拉力的變化減小，其中優(yōu)選所述巻繞矩或所述帶拉力是恒定的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項所述的驅(qū)動方法，其中，所述實 際值的確定實時地、在線地和/或連續(xù)地進行，特別地以每秒至少50 次的測量頻率進4亍。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項所述的驅(qū)動方法，其中，所述控 制裝置(10 )限制轉(zhuǎn)矩地驅(qū)動所述巻取機(5 )和/或所述驅(qū)動輥(7 )。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項所述的驅(qū)動方法，其中，所述實 際值的確定在所述巻取機(5)和所述驅(qū)動輥(7)之間進行，和/或直 接在所述驅(qū)動輥(7)之前進行，和/或在由所述巻取機(5)和所述可 選的驅(qū)動輥(7)所構(gòu)成的巻取系統(tǒng)與在該巻取系統(tǒng)前面布置的軋機 機架(3)之間進行，特別地直接在所迷軋機機架(3)之后進行。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項所述的驅(qū)動方法6,其中測量或 求出晶粒大小、晶粒組織、相比例、吉布斯自由焓或/和分子或原子分 布作為微觀結(jié)構(gòu)特性。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項所述的驅(qū)動方法，其中，根據(jù) 所述實際值求出帶(2)的當前的材料特性，特別是剛度、抗拉強度、 表面質(zhì)量、溫度、幾何尺寸、屈服極限、韌性或延展性。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項所述的驅(qū)動方法，其中，給所述 控制裝置(10)傳輸帶(2)的靜態(tài)的材料特性，特別是材料類型、 合金型號、關(guān)于帶材料的化學(xué)分析的信息和/或從屬的修正系數(shù)。
10. 根椐權(quán)利要求1到9中任一項所述的驅(qū)動方法，其中，所述 控制裝置(10)給所述巻取機(5)發(fā)送巻取機額定轉(zhuǎn)速(fH)，并必 要時給所述驅(qū)動輥(7)發(fā)送輥額定轉(zhuǎn)速(fR)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的驅(qū)動方法，其中，所述控制裝置(10) 轉(zhuǎn)速受控地驅(qū)動所述巻取機(5)并必要時驅(qū)動所述驅(qū)動輥(7)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一項所述的驅(qū)動方法，其中，所 述控制裝置(10)限定轉(zhuǎn)速地驅(qū)動所述巻取機(5)并必要時驅(qū)動所 述驅(qū)動輥。
13. —種用于巻取機設(shè)備的控制裝置(10)，所述巻取機設(shè)備用 于巻取或退巻帶(2),其中，所述巻取機設(shè)備具有巻取機(5)和可 選地至少一個配屬于所述巻取機(5)的驅(qū)動輥(7)，其中所述控制 裝置(10)如此構(gòu)造，使得所述控制裝置按照根據(jù)前述權(quán)利要求1到 12中任一項所述的驅(qū)動方法來驅(qū)動所述巻取機(5)和/或必要時驅(qū)動 所述驅(qū)動輥(7)。
14. 根椐權(quán)利要求13所述的控制裝置(10),所述控制裝置(10) 具有用于測量帶(2)的當前的特性的傳感器(19、 20、 21、 22)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制裝置(10),其中所述傳感器 (19、 20、 21、 22)是溫度傳感器。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13到15中任一項所述的控制裝置(10)，所 述控制裝置(10)具有模型計算單元(30),用于基于模型來計算帶(2)的當前的表征帶(2)的微觀結(jié)構(gòu)的特性，和/或用于計算當前的 帶溫度(To、 T、T2、 T3)。
17. —種用于巻取機設(shè)備的控制系統(tǒng)(11 )，所述巻取機設(shè)備用 于巻取或退巻金屬帶(2)，其中，所述巻取機設(shè)備具有巻取機(5) 和可選地至少一個配屬于所述巻取機(5)的驅(qū)動輥(7),所述控制 系統(tǒng)(11 )包括a) 至少一個傳感器(19、 20、 21、 22),用于測量帶(2)的 當前的帶溫度(T0、 L、 T2、 T3);b) 具有轉(zhuǎn)矩計算機構(gòu)的控制裝置(10)，以根據(jù)帶(2)的當 前的溫度(T0、T2、 T3)計算出轉(zhuǎn)矩值(MH、 Mr);以及c) 用于所述巻取機(5)和/或所述驅(qū)動輥(7)的至少一個驅(qū) 動調(diào)節(jié)裝置(16、 18)，所述轉(zhuǎn)矩值(MH、 MR)被輸送給該驅(qū)動調(diào) 節(jié)裝置(16、 18)。
18. —種用于巻取機設(shè)備的控制系統(tǒng)(11 )，所述巻取機設(shè)備用 于巻取或退巻金屬帶(2)，其中，所述巻取機設(shè)備具有巻取機(5) 和可選地至少一個配屬于所述巻取機(5)的驅(qū)動輥(7)，所述控制 系統(tǒng)(11 )包括a) 模型計算單元(30)，用于基于模型來計算當前的溫度(To、 T2、 T3)和/或帶(2)的當前的表征所述帶(2)的微觀結(jié)構(gòu)的特性；b) 具有轉(zhuǎn)矩計算機構(gòu)的控制裝置(10)，用于從帶(2)的當前的微觀結(jié)構(gòu)特性或溫度計算出轉(zhuǎn)矩值(MH、 MR);以及c) 用于所述巻取機(5)和/或所述驅(qū)動輥(7)的至少一個驅(qū) 動調(diào)節(jié)裝置(16、 18),所述轉(zhuǎn)矩值被輸送給該驅(qū)動調(diào)節(jié)裝置(16、 18)。
19. 用于巻取金屬帶(2)的巻取裝置(1 )，所述巻取裝置(1 ) 具有巻取機(5)、可選的配屬于所述巻取機(5)的驅(qū)動輥(7)和 用于所述巻取機以及必要時用于所述驅(qū)動輥(7)的控制裝置(10),其特征在于，所述控制裝置(10)根據(jù)權(quán)利要求13到16中任一 項構(gòu)造。
20. 用于巻取金屬帶(2)的巻取裝置(1 )，所述巻取裝置(1 ) 具有巻取機(5)、可選的配屬于所述巻取機(5)的驅(qū)動輥(7)和 用于所述巻取機以及必要時用于所述驅(qū)動輥(7)的控制系統(tǒng)(11),其特征在于，所述控制系統(tǒng)(11)根據(jù)權(quán)利要求17或18構(gòu)造。
21. 數(shù)據(jù)載體(40),具有存儲在其上的計算機程序，所述計算 機程序用于當根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一項所述的驅(qū)動方法栽入所 述控制裝置(10)時執(zhí)行所述驅(qū)動方法。
22. 用于軋制鋼帶(2)的軋機(W),特別是熱軋機，其具有根據(jù)權(quán)利要求19或20的巻取裝置(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于卷取或退卷帶(2)的卷取裝置(1)，該卷取裝置(1)具有至少一個卷取機(5)、可選的配屬于該卷取機(5)的驅(qū)動輥(7)和用于該卷取機(5)以及必要時用于驅(qū)動輥(7)的控制裝置(10)?？刂蒲b置(10)這樣地驅(qū)動卷取裝置(1)，使得通過測量或模型計算求出當前的帶溫度和/或帶的當前的微觀特性，根據(jù)所述實際值或由此導(dǎo)出的變量由控制裝置(10)求出當前的轉(zhuǎn)矩額定值(M_H，M_R)；并且控制裝置(10)在使用當前的轉(zhuǎn)矩額定值(M_H，M_R)的情況下驅(qū)動卷取機(5)并必要時驅(qū)動驅(qū)動輥(7)。優(yōu)點在于，改善了卷繞質(zhì)量和針對帶厚和帶寬改善了帶質(zhì)量。
文檔編號B21C47/00GK101600521SQ200880003734
公開日2009年12月9日 申請日期2008年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月2日
發(fā)明者O·施米德 申請人:西門子公司