本申请要求2016年3月8日提交的美国临时专利申请第62/305,113号的权益，其全部内容以引用的方式并入。本申请还涉及2014年3月11日提交的美国专利申请序列号14/203,695，其全部内容特此以引用的方式并入。
技术领域
本申请涉及用于测量和控制多机架热轧机中金属带的厚度轮廓和平直度的控制系统和方法。
背景技术：
热轧是一种金属成型工艺，其中厚的坯料、带材或板材穿过一对轧辊以减小坯料、带材或板材的厚度。在加工期间，由于轧制的压力和摩擦力、金属变形和/或因为进入轧机的金属片或板是热的，所以轧机的轧辊和穿过轧辊的金属片或板变热。所产生的热量导致轧机辊膨胀，这影响加工的金属片或板的厚度轮廓、平直度和质量。
采用许多机构和方法来补偿由于温度和压力而引起的轧机中工作辊的扭曲。举例来说，轧机可配备有各种系统以加热和冷却轧机的工作辊和/或支承辊，从而实现所需的热弯度。许多轧机还配备有顶升机构以在加工期间在工作辊轴承座和/或支承辊轴承座上施加压力以弯曲轧辊，从而生产出平直度和厚度轮廓一致性经过改进的金属片或板。工作辊和/或支承辊可以用扭曲的型材磨削，为了补偿在轧制期间发生的扭曲，所述型材故意不成完美的圆柱形。可使用其它更昂贵的系统来补偿使用期间工作辊弯度的变化，所述系统例如可动态地改变辊弯度的可变形支撑辊，或可沿其旋转轴移动以改变工作辊缝的几何形状的连续可变凸度（CVC）工作辊和/或中间辊。
如果操作者或控制人员具有关于工作辊的条件的足够信息，例如操作条件，如轧制负载和弯曲力，加工的金属片或板或其任何组合，那么上文提到的轧机控制机构仅对工作辊热弯度和加工的金属片或板的所得平直度和厚度轮廓一致性提供足够的补偿。如今，轧机使用有限数量的传感器和热模型进行操作以尝试预测轧机条件并对其进行调整，从而在金属片或板的表面上实现最佳的可能平直度和厚度轮廓一致性。然而，与金属片或板在其进入或离开多机架轧机时的平直度和厚度轮廓的测量结果结合的模型无法提供足够的信息来使轧机和其相关的控制机构实时地完全补偿工作辊热弯度。具体来说，热模型通常是不准确的，并且可能不代表实际的轧机条件。对金属片或板在其离开多机架轧机时的平直度和厚度轮廓的测量结果过于滞后而不能响应于改变工艺和材料参数快速且有效地调整轧机控制机构。此外，在多机架轧机中，单这些测量结果并不能表明需要调整哪个轧制机架来实现期望的厚度轮廓。
技术实现要素：
术语实施例和类似术语希望广泛地指代本公开和随附权利要求书的所有主题。含有这些术语的陈述应理解为不限制本文中所述的主题或不限制随附权利要求书的含义或范围。本文中所涵盖的本公开的实施例由随附权利要求而非本发明内容限定。本发明内容为本公开的各种方面的高级综述，且引入了在以下具体实施方式部分中进一步描述的一些概念。本发明内容并非意图识别所要求主题的关键或基本特征，也并非意图单独使用以确定所要求主题的范围。应参考本公开的整个说明书的适当部分、任何或所有图式以及每一权利要求来理解主题。
公开了使用位于多机架热轧机或热精轧机的连续机架处或之间的传感器，或者使用热反转轧机（具有用于来回传递的一个或多个机架）来测量轧辊的热弯度、带材的平直度和/或厚度轮廓并计算在轧机中轧制的金属片或板的宽度上的凸度和/或楔形度以将厚度轮廓、平直度和/或带材位置控制在目标公差内的系统和方法。使用位于轧机机架之间的传感器来直接测量金属片或板的平直度、厚度轮廓、位置和/或轧机中轧辊的弯度可与反馈回路控制系统一起使用以快速地调整或调适轧机控制机构，从而生产出平直度和厚度轮廓一致性经过改进的金属片或板。
金属片或板的机架间测量允许控制系统实时地测量金属片或板的平直度、厚度轮廓和/或位置，以便可以使用反馈回路来控制轧机控制机构，例如但不限于可变形支承辊、弯曲千斤顶、任何其它型材致动器、冷却剂喷雾器、连续可变凸度中间辊或工作辊、轧制负载、金属带张力，或可能影响轧制带材或板材的性能和/或属性的任何其它机构。可以对第一机架的轧机控制机构进行调整以实现目标厚度轮廓，同时对平直度的影响很小。然后，可以通过确保负载下的辊缝几何形状与厚度轮廓匹配并确保厚度在金属带上的所有点处具有均匀的相对减小量，将此厚度轮廓传播到下游机架。这是通过直接测量轧辊的热弯度并使用例如辊式千斤顶和/或喷雾器等适当致动器控制辊缝来完成的。为了确保可以实现期望的辊缝，通过选择性地加热和冷却轧辊来控制轧辊的热弯度。或者，轧机中的每个连续机架可包含传感器，所述传感器用以连续地测量多个反馈回路的金属片或板的平直度和厚度轮廓，或用以提供带材厚度轮廓的下游测量结果以用于在上游将调整传播到热轧机的各个机架。
附图说明
下文参照以下附图详细描述本公开的说明性实例：
图1是根据实例的具有辊弯度和机架间金属带属性和位置传感器的多机架热轧机的示意性侧视图。
图2是根据实例的具有多个金属带属性和位置传感器的热轧机机架的示意性端视图。
图3是根据实例的用于控制具有辊弯度和机架间金属带属性和位置传感器的热轧机的示范性方法。
图4是根据一个实例的用于控制具有辊弯度和机架间金属带属性和位置传感器的热轧机的控制系统。
图5是根据实例的具有辊弯度和机架间金属带属性的多机架热轧机和集成到示范性控制系统中的位置传感器的示意性侧视图。
图6A和6B是根据一个实例的用于控制具有辊弯度和机架间金属带属性的热轧机以及具有快速和慢速控制回路的位置的控制系统。
具体实施方式
此处具体描述本发明的实施例的主题以满足法定要求，但是此描述未必意图限制权利要求书的范围。所要求的主题可以用其它方式体现，可以包含不同元件或步骤，并且可以结合其它现有或将来的技术使用。此描述不应当解释为暗示各种步骤或元件之间的任何特定次序或布置，除非明确描述了各个步骤的次序或元件的布置。
如本文中所使用，厚度通常是指垂直于带材表面进行的金属带的厚度的点测量，通常但未必在金属带的中心线处。厚度轮廓或轮廓通常是指在垂直于轧制方向的金属带的特定横截面上进行的厚度测量的聚集。通过连续测量金属带表面上的厚度，例如通过横向或振荡厚度传感器，或通过测量带材的特定横截面上的多个位置处的厚度并用数学模型估计轮廓，可以直接测量厚度轮廓。可通过二阶或更高阶的多项式来估计厚度轮廓，但也可使用其它数学模型。厚度和/或厚度轮廓可以按长度为单位表示，通常为密耳、毫米或微米。凸度和楔形度是测量的厚度轮廓的参数。凸度通常描述金属带的中心线与两个边缘厚度的平均值之间的厚度差。楔形度通常是指金属带的两个带材边缘之间的厚度差。凸度和楔形度通常表示为多项式中心线厚度的百分比。通常，平直度是金属带在不受张力时的屈曲的量度，这是因为金属带在穿过轧辊并且厚度减小时在金属带上的不同点处的伸长率不相等。辊弯度通常是指轧机中的完美圆柱形轧辊的形状和/或与其的偏离。弯度可描述直接接触金属带的工作辊的形状，或者存在于轧机中的任何其它轧辊，并且通常以长度单位表示。
在整个说明书中，对金属带的属性、参数等的参考可包括但不限于厚度、厚度轮廓、平直度、温度、电导率、宽度、位置、轧制方向上的角度、横向方向上的角度、辊缝外部的总张力和/或辊缝外部的差异张力。可以通过各种传感器测量这些属性和参数，在某些情况下包含下文所描述的金属条属性和位置传感器中的一个或多个。轧机和/或任何各个轧机机架还可包含一个或多个型材致动器和/或轧机控制机构。举例来说，轧机或轧制机架可包含用以向工作辊和/或支承辊施加弯曲力的例如弯曲千斤顶和/或其它机构等型材致动器、可包含通过热或冷喷雾器的辊加热和/或辊冷却的热凸度致动器、感应加热器或任何其它热管理机构，连续可变凸度（CVC）中间辊和/或工作辊、可变形支承辊、轧辊倾斜和/或辊对交叉。在一些情况下，轧机和/或轧制机架还可具有一个或多个设置或生产参数，这些参数可在轧制、启动、关闭、瞬态行为期间被考虑，并且可通过使用一个或多个传感器来测量，所述传感器例如下文所描述的金属条属性和位置传感器，或者用于特定目的的专用传感器。这些设置或生产参数可包含但不限于厚度减小量、工作辊位置、差异轧制负载、轧制速度、轧机的各个机架之间的速度差、轧辊扭矩和/或差异带材冷却。
如本说明书中所描述，轧机和/或各个轧制机架可具有任何数量的额外传感器以监控轧机和/或轧制机架加工条件。在一些情况下，轧机和/或各个轧制机架中的传感器可以监控轧制负载、弯曲力、轧辊和金属带速度、轧辊扭矩和/或工作辊位置。此外，传感器可以用超声波、红外、触摸和/或其它合适的传感器监控工作辊和/或支承辊的辊弯度。在某些情况下，轧机和/或各个轧制机架还可包含用于直接测量辊缝几何形状的红外、超声波、触摸、激光和/或其它合适的传感器。此外，也可以通过基于辊弯度测量结果和/或进入与出去的带材之间的厚度轮廓和平直度的变化以及例如但不限于轧制负载、弯曲力、带材张力和金属片属性的其它轧制参数对其进行计算来间接确定辊缝几何形状。上文所提到的传感器、参数和/或操作条件中的任一个可以用在整个说明书中所描述的控制系统和方法中。可以监控和/或调整这些传感器、参数和/或操作条件中的一个或多个以保持或改变轧机的一个或多个轧制机架的辊缝几何形状，从而生产出属性或参数在期望的范围或公差内的轧制金属片或板。
本公开的某些方面和特征涉及在多机架热轧机中使用机架间金属带属性和位置传感器来加工铝片或板。与使用仅分别在第一个轧机机架之前和最后一个轧机机架之后并有传感器的传统控制系统所获得的优点和机会相比，使用金属带属性和位置传感器来测量热轧机的各个机架之间的带材厚度轮廓提供了增强控制方法、提高效率和更高产品质量的优势和机会。通常被称作带材的金属片或板的厚度轮廓和/或其它属性或参数的机架间测量，以及辊热弯度、辊缝几何形状的测量和/或其它轧机工艺参数的监控提供关于热轧机的当前操作条件的信息，并允许操作者或控制系统补偿恒定或动态的变化或不规律性。可以使用金属带厚度轮廓和/或其它属性或参数（例如辊热弯度和辊缝几何形状和/或轧机工艺参数测量）的机架间测量来更准确地控制轧机，以确定哪个轧制机架可能导致过度变化，并用直接测量和反馈回路和/或其它更高级的控制来替换或支持设置表和数学模型。改进对轧机和各个轧制机架的控制可以产生更高质量的产品并减少浪费，这是因为轧机和轧制机架可以更快地对不合规格片做出反应，以将不可接受的产品量减到最少和/或调整后续轧制机架以进行补偿而没有或减少材料损失。还可使用改进的轧机条件测量通过将信息从热轧机馈送到例如可逆式轧机来改进相邻过程。
图1是多机架热轧机100的示意性侧视图，其并有用以监控轧机100的操作条件的多个传感器和用以调整轧机100的参数以补偿变化的工艺条件并保持可接受的产品质量规格的控制机构。轧机100包括第一轧制机架102、第二轧制机架104、第三轧制机架106和第四轧制机架108。然而，轧机100可并有特定材料、最终产品规格和/或加工厂间距和生产考虑因素所必需的数量的轧制机架。每个轧制机架102、104、106、108包含为上部工作辊112提供支撑的上部支承辊110。类似地，每个轧制机架102、104、106、108还包含用以向下部工作辊116提供支撑的下部支承辊114。在一些情况下，使用额外支承辊或不使用支承辊。金属带136在图1中从左向右穿过轧制机架102、104、106、108的上部工作辊112与下部工作辊116之间。
轧机100还并有多个传感器，以提供关于轧机100的操作条件和金属带136在进入、穿过和离开轧机100的条件的信息。在某些情况下，传感器可用以直接测量轧机100和其各个轧制机架102、104、106、108和工作辊112、116的操作条件。如图1所示，工作辊弯度测量传感器118可用以确定上部工作辊112的弯度或扭曲的量。在一些情况下，工作辊弯度测量传感器118可用于上部工作辊112、下部工作辊116、上部工作辊112和下部工作辊116两者，或其任何组合或子集，工作辊弯度测量传感器118可以是超声波传感器、红外传感器、基于激光的辊缝几何形状传感器、触摸传感器或适于确定工作辊的热弯度的任何类型的传感器。然而，在许多应用中，仅测量上部工作辊112或下部工作辊116的热弯度就可能足以确定所述特定轧制机架102、104、106、108的操作条件和辊缝几何形状。用以测量轧机100的操作条件的额外传感器可包含但不限于工作辊温度传感器、工作辊接触压力传感器，或特定应用或轧机100设计或设备所必需的任何其它传感器。
轧机100和任何相关的控制系统还可包含用以直接测量金属带136的属性或条件的传感器。举例来说，可使用入口温度传感器126以在金属带136进入第一轧制机架102之前测量金属带136的温度。还可使用出口温度传感器128以在金属带136离开轧机100的最终轧制机架108时测量金属带136的温度。在某些情况下，当在金属带136进入第一轧制机架102之前已知金属带136的温度和导电率时，有可能基于导电率的变化而测量轧制机架102、104、106、108之间的金属带136的温度。在一些情况下，金属带136的温度可以在多个点处测量，或者通过扫描和/或振荡传感器测量，以在金属带136上提供温度分布并补偿由于金属轧制过程中的力水平变化、厚度减小或其它变化而产生的温度梯度所引起的差异膨胀。轧机100还可包含用以确定金属带136的中心线厚度和厚度轮廓并计算金属带136在进入轧机100时、在加工期间和在离开最终轧制机架108时的对应凸度和/或楔值的传感器。举例来说，可以定位一个或多个进入的金属带属性和位置传感器132，以测量金属带136在进入第一轧制机架102之前的金属带136的厚度、厚度轮廓、导电率和/或任何其它属性或参数。类似地，可以定位一个或多个出口金属带属性和位置传感器134，以测量金属带136在离开最终轧制机架108时的厚度、厚度轮廓和/或任何其它属性或参数。平直辊130可以定位在最终轧制机架108之后以测量金属带136的宽度上的张应力一致性，从而确定在金属带136穿过轧机100之后存在于金属带136中的带材屈曲的趋势。在某些情况下，平直辊130可以定位在最后一个与倒数第二个机架之间，即本文中的第三轧制机架106与第四轧制机架108，以测量金属带136的宽度上的张应力，从而指示在金属带136穿过轧机100时工作辊112、116的辊缝几何形状的任何变化或差异。在某些情况下，可以使用进入的金属带属性和位置传感器132、出口金属带属性和位置传感器134和/或机架间金属带属性和位置传感器138中的一个或多个在轧制和侧向方向上测量带材角度来测量任何屈曲趋势。
另外，一个或多个机架间金属带属性和位置传感器138也可以定位在第一轧制机架102与第二轧制机架104之间。一个或多个机架间金属带属性和位置传感器138向控制系统和/或操作者提供关于金属带136在离开第一轧制机架102时和在进入第二轧制机架104之前的厚度轮廓和/或任何其它属性或参数的信息。在一些情况下，一个或多个机架间金属带属性和位置传感器138可定位在其它轧制机架102、104、106、108之间，或者可以在后续轧制机架104、106、108之间添加额外机架间金属带属性和位置传感器138以提供关于金属带136在穿过各个轧制机架102、104、106、108之间时的加工的更多信息。此信息向控制系统和/或操作者提供关于轧机100的性能和金属带136的条件的快得多的反馈，包含不在期望的公差或规格内的任何变形、异常和/或尺寸。因此，操作者和/或控制系统可调整第一轧制机架102和/或任何后续轧制机架104、106、108的任何可用轧机控制机构中的一个或多个，以当在轧机100中加工金属带136时补偿金属带136的厚度轮廓、凸度、楔形度、厚度公差、平直度和/或其它不规则性，使得金属带136将以可接受的厚度轮廓和/或楔形度水平、凸度、平直度、厚度变化或金属带136的任何其它期望的特性或度量离开轧机100。加工与测量之间的延迟减少给轧机100和其各个轧制机架102、104、106、108提供了更准确、实时或接近实时的控制。利用一个或多个机架间金属带属性和位置传感器138直接测量金属带136和/或直接测量工作辊112、116的热弯度减少或消除了在稳态、加速、减速或启动期间对数学或计算机建模或使用轧机100的设置表的需要。实际上，可以通过反馈或其它更高级的控制结合来自进入的金属带属性和位置传感器132、出口金属带属性和位置传感器134、机架间金属带属性和位置传感器138、工作辊弯度测量传感器118和/或用于确定金属带136、轧机100或任何各个轧制机架102、104、106、108的状态的任何其它传感器中的一个或多个的实时信息来实现对处于任何稳定状态或过渡条件中的轧机100的控制。由于测量金属带136属性的延迟减少且控制方法得以改进，轧机100可以提供改进的产品质量和更高的效率，这是因为金属带136的更大部分将实现可接受的产品公差和规格。
仍然参考图1，轧机100还可包含被设计成更改或调整轧机100和/或任何各个轧制机架102、104、106、108的操作条件的多个控制机构。轧机100可包含通过例如上部喷雾器120和/或下部喷雾器122等机构进行的工作辊112、116热凸度控制，以分别将加热或冷却的液体施加到上部工作辊112和下部工作辊116。视需要，可以通过顶起工作辊（通过弯曲系统）或倾斜堆叠（通过轧辊倾斜系统）或其它合适的机构在加工金属带136期间施加力以使上部工作辊112和/或下部工作辊116扭曲或弯曲。轧机100也可采用额外或替代的控制机构，包括但不限于感应加热器、差异带材冷却、可变形支承和/或工作辊，和/或连续可变凸度（CVC）中间辊和/或工作辊。控制机构可以与控制系统集成，或可以直接与一个或多个机架间带材属性和位置传感器138以及上文所描述的其它相关传感器一起工作，以调整轧机100以便在期望的容差或规格内加工金属带136。
对于多机架热轧机100中的金属带136的厚度范围，可以限制可用于任何特定轧制机架102、104、106、108的凸度变化量而不影响金属带136的平直度。为了在金属带136穿过轧机100时保持对金属带136的控制，并且为了便于随后卷绕金属带136，具有小的正凸度（即，较厚的中心）的厚度轮廓可以是优选的。对于铝，此凸度通常在金属带136厚度的0.1％到0.9％，优选地0.3％到0.9％，或更优选地0.3％到0.5％或0.5％到0.9％的范围内，并且是抛物线形状。可使用用于轧机100的上文所提到的控制机构来更改辊缝几何形状和/或金属穿过的工作辊112、116之间的相对间距。为了减小凸度，工作辊112、116之间的辊缝相对于边缘在中心处减小。类似地，为了增加凸度，工作辊112、116之间的辊缝相对于边缘在中心处增大。工作辊112、116之间的辊缝的变化将使金属带136的材料在两个方向上流动，从而改变金属带136的厚度轮廓、凸度和楔形度。金属带136的材料将在金属带136的中心与边缘之间在侧向方向上流动。金属带136的材料还将在纵向方向上流动，从而导致金属带136在轧制方向上相对于带材上的其它点的伸长率变化，进而导致金属带136的平直度变化。
在相对高的厚度下，辊缝几何形状与金属条136厚度轮廓之间的差异通常由侧向流动而不是纵向流动占据，从而导致金属带136的凸度而不是平直度变化。随着金属带136变薄，对于金属带136的厚度轮廓与辊缝几何形状之间的相同相对偏差、金属带136的差异伸长率相对于侧向流动增大，从而导致金属带136的平直度变化而不是凸度变化。由于这些原因，可能有利的是校正第一轧制机架102中的金属带136的厚度轮廓并控制后续轧制机架104、106、108的辊缝几何形状，当金属带136处于轧机100中时，后续轧制机架104、106、108在负载下，以匹配金属带136的厚度轮廓，使得相对厚度减小量在金属带136的宽度上是相同的，以避免改变金属带136的凸度或平直度。通过测量工作辊112、116和/或支承辊110、114的热弯度以及关于轧制负载的数据，可以直接计算由于轧辊偏转和在负载下的平整而产生的辊缝和几何形状的变化。可接着使用轧机100的控制机构来实现期望的辊缝和辊缝几何形状。
可以使用以下两种类型的控制回路来实现控制和保持目标厚度轮廓的目标：在一个或多个轧制机架102、104、106、108处的快速回路，其在轧机处于负载下并且金属带136被轧制时改变辊缝几何形状控制机构；以及慢速回路，其连续地起作用以控制轧制金属带136之间的厚度轮廓、凸度和/或楔形度的长期变化，同时金属带136被轧制。快速回路将一个或多个轧制机架102、104、106、108的出口处的金属带136的测量的厚度轮廓和平直度控制在目标厚度轮廓和平直度的可接受公差内，并减小由于轧机100的加速或其它瞬态行为引起的材料变化和/或瞬态效应导致的金属带136的厚度轮廓变化。慢速回路调整工作辊112、116以及轧制机架102、104、106、108中的一个或多个的其它控制机构的热弯度，使得可以针对快速控制回路优化弯曲力124的可用范围。轧机100的所得性能可接着将金属带136的厚度轮廓和平直度的任何误差减到最少。
因为轧机100的控制机构的传递功能是众所周知的，并且轧辊112、116的热弯度得到控制，所以可以在负载下调整这些控制机构以使任何下游轧制机架的辊缝几何形状与离开任何上游轧制机架的金属带136的测量的厚度轮廓匹配，使得厚度轮廓和平直度的变化最小化。由于金属带136的厚度轮廓可以与任何特定轧制机架102、104、106、108的辊缝几何形状匹配，因此金属带136上的每个点可以具有相同的相对厚度减小量，使得金属带136的相对厚度轮廓没有变化。以此方式，通过后续轧制机架104、106、108保持在第一轧制机架102之后实现的期望厚度轮廓、凸度和/或楔形度。结果是金属带136上的差异变形相对较小，并且差异伸长率和平直度的变化相对最小。为了确保满足平直度目标，可以在最后一个轧制机架108或其它轧制机架102、104、106中的任一个之后添加平直辊130或任何其它平直度测量感测装置，例如使用金属带属性和位置传感器132、134、138中的一个或多个在轧制和侧向方向上测量金属带136的位置和角度，使得平直度误差可以反馈到控制系统以调整工作辊112、116加热、冷却、弯曲、轧辊倾斜和/或可用于轧机100的可能影响轧制机架102、104、106、108的辊缝几何形状的任何其它控制机构。来自轧制机架102、104、106的出口处的一个或多个机架间带材属性和位置传感器138的反馈用于使用快速控制回路调整每个后续轧制机架104、106、108中的任何可用控制机构。在线圈或产品变化的情况下，慢速控制回路可调整工作辊112、116热弯度和/或轧机100或任何各个轧制机架102、104、106、108的任何其它控制机构，使得在过渡阶段期间，金属带136的期望厚度轮廓和平直度的不希望的扭曲减到最少。
图2是具有多个工作辊弯度测量传感器203和多个机架间金属带属性和位置传感器210、212、214的热轧机机架的出口侧的简化示意性端视图。轧机机架包含上部工作辊202和下部工作辊204。上部工作辊202和下部工作辊204可以具有由弯曲或顶升系统（未示出）和/或轧辊倾斜系统（未示出）施加的弯曲力206，其可以与任何工作辊弯度共同影响上部工作辊202与下部工作辊204之间的辊缝几何形状。金属带208在加工期间在观察者的方向上穿过上部工作辊202和下部工作辊204。
在轧机机架的出口处，中心机架间金属带属性和位置传感器210、右侧机架间金属带属性和位置传感器212以及左侧机架间金属带属性和位置传感器214定位成在金属带208穿过上部工作辊202和下部工作辊204之后且在进入后续机架以进一步轧制之前读取金属带208的中心线厚度、厚度轮廓、平直度和/或任何其它属性或参数。如所展示，轧机可以在任何各个机架之前或之后包含任何合适数量的机架间金属带属性和位置传感器，例如多个机架间金属带属性和位置传感器210、212、214，以在金属条208的表面上的不同点、区或区域处测量。在某些情况下，可使用可快速扫描金属带208的表面的单个机架间金属带属性和位置传感器，或能够测量沿金属带208的表面的不同点的一个或多个振荡机架间金属带属性和位置传感器。在一些情况下，机架间金属带属性和位置传感器210、212、214可以是单侧传感器、双侧传感器或其任何组合。此外，机架间金属带属性和位置传感器210、212、214可以是任何类型的传感器，包含但不限于感应传感器、涡流传感器、x射线传感器或能够测量金属条208的厚度、厚度轮廓、导电率、带材角度、温度和/或任何其它期望参数或属性的任何其它类型的传感器。针对特定应用选择的机架间带材属性和位置传感器的类型可以基于对因素的评估，所述因素例如所测量的金属类型、金属带208的生产速度、金属带208或金属带208周围环境的温度、任何冷却或加热流体，或任何其它环境考虑因素。应选择机架间金属带属性和位置传感器210、212、214以在应用条件下提供准确的结果和生存力。
仍然参考图2，金属带208包含中心线厚度216、右侧厚度218和左侧厚度220。由中心带材属性和位置传感器210、右侧带材属性和位置传感器212以及左侧带材属性和位置传感器214获得的测量结果指示金属带208在沿金属带208的横截面或表面的特定点处的厚度。在一些情况下，可以在金属条208的宽度上获得更多或更少数量的厚度测量结果。此外，在金属条208的宽度上的多个厚度测量结果可能不是均匀分布的，并且可以位于金属条208的表面上的任何位置处。换句话说并且作为实例，在某些情况下，相对大量的厚度测量结果可能聚集在为金属带208的性能带来困难或对金属带208的性能来说至关重要的区域中，而其它区域可包含相对较少的厚度测量结果。作为另一非限制性实例，在一些情况下，右侧带材属性和位置传感器212以及左侧带材属性和位置传感器214可以定位成与金属带208的边缘相距各种距离，使得传感器212、214分别在与金属条208的边缘相距一定距离处测量金属条208。在其它实例中，可以在宽度上提供若干传感器行。举例来说，在一些情况下，一个传感器行可以在第一机架的出口处，另一个传感器行可以距第一机架达预定距离，并且又一个传感器行可以在第二机架的入口处。也可使用传感器的各种其它配置。
当金属带208穿过轧机的轧制机架时，除了金属带208的其它属性之外，机架间金属带属性和位置传感器210、212、214还将测量厚度216、218、220。因为机架间金属带属性和位置传感器210、212、214相对于金属带208的表面定位，并且金属带208移动经过这些机架间金属带属性和位置传感器，所以由机架间金属带属性和位置传感器210、212、214获得的多个测量结果可被汇编以提供三维厚度轮廓和平直度函数，所述函数描述在金属带208的长度上的厚度轮廓和平直度变化，且此外可用于控制金属带208的三维平直度和厚度轮廓和/或连续地调整轧机的轧制机架以校正或补偿金属带208在其穿过轧机时不具有可接受平直度、厚度轮廓或其它带材属性的任何部分。举例来说，如果金属带208的第一部分的轮廓不同于第二后部部分的轮廓，那么考虑到这些差异，当金属带208前进通过轧机时，轧机和任何相关控制系统可沿着金属带208的长度使用不同的厚度轮廓测量结果来更改随后的轧制机架。
厚度测量结果216、218、220还可用于计算金属带208在穿过轧机时的其它属性。如图2所示，金属条208可以偏离理想的矩形轮廓，且在其宽度上具有不同的厚度测量结果216、218、220（已放大偏差以显示细节）。由机架间金属带属性和位置传感器210、212、214获得的厚度测量结果216、218、220可用于通过确定金属带208的表面上相对于中心线厚度216的差来计算金属带208的曲率或凸度。并且，右侧厚度218与左侧厚度220的差可用于计算在加工期间金属带208的任何楔形或倾斜轮廓。接着，可将这些值与厚度轮廓、凸度和/或楔形度的期望或可接受的范围进行比较，以确定是否有必要对轧机或各个轧制机架进行调整。如果有必要进行调整，那么可以使用上述图1的控制机构中的任一个来控制金属带208的厚度轮廓、中心线厚度、平直度和/或任何其它属性或参数。类似地，可以将上述图1的控制系统中的任一个并入到控制系统中，以提供关于哪些控制机构需要调整和/或那些调整的程度的进一步信息。
多个机架间带材属性和位置传感器210、212、214还可用于确定金属带208在穿过工作辊202、204时的相对位置和轮廓。举例来说，带材属性和位置传感器210、212、214可用以测量边缘的侧向位置、相对于通过线的带材高度位置，和/或金属带208的表面角度等等。这些测量可接着用以计算或确定金属带208的三维位置、形式和/或表现的不平直度。这些值可接着用于操纵金属带208以将其位置保持在工作辊202、204的中心线处，并控制辊缝几何形状以避免金属带208的厚度轮廓和/或平直度的误差。将金属带208保持在工作辊202、204的中心线处提高了厚度轮廓的测量准确度和对称厚度轮廓的可能性。带材属性和位置传感器210、212、214还可用于通过检测金属带208的导电率或金属带208从进入轧机时到其当前位置的导电率变化来测量金属带208的温度。
图3是用于控制并有机架间金属带属性和位置传感器的热轧机的示范性方法，所述传感器例如但不限于传感器138、210、212和/或214。在框302处，在操作轧机期间，机架间金属带属性和位置传感器可记录金属带的位置、带材角度、平直度、温度、点厚度和/或厚度轮廓。取决于所使用的特定带材属性和位置传感器及其能力，可以直接测量厚度轮廓，或者可以基于金属带的各个点厚度测量来计算厚度轮廓。在框304处，可接着使用这些测量来计算金属带厚度轮廓、凸度、楔形度和/或平直度。在框306处，可接着将金属带厚度轮廓、凸度、楔形度和/或平直度的计算值以及带材厚度和/或厚度轮廓和/或位置的直接测量值与期望值或目标值和/或并有可允许或可接受公差范围的期望值或目标值进行比较。在框308处，基于测量的厚度和/或厚度轮廓以及计算的厚度轮廓、凸度、楔形度、平直度和/或任何其它属性或参数值，控制系统和/或操作者可以调整第一机架或后续机架以补偿或校正不在期望或目标范围内的任何测量。在一些情况下，可能优选的是调整第一机架、一个或多个后续机架或这两者。此确定可以基于误差的类型—是相对恒定的误差还是波动的误差，以及期望值与测量的厚度和/或厚度轮廓和/或计算的金属条厚度轮廓、凸度、楔形度和/或平直度之间的偏差量来进行。此外，框308处的影响辊缝几何形状从而影响金属带的厚度轮廓（包含凸度和/或楔形度）、中心线厚度和/或平直度和/或位置中的任何一个的对轧机控制机构的任何调整往往会影响其它测量和/或计算的金属带参数。因此，在框308处对辊缝几何形状进行任何改变以校正一个金属带参数的误差还应包含辊缝几何形状变化对其它相关金属带参数的影响的考虑。在框310处，在金属带离开轧机后，可以使用出口金属带属性和位置传感器和/或单独的轮廓仪（例如x射线轮廓仪）和/或平直辊对金属带厚度轮廓和平直度进行最终测量。包含厚度轮廓、平直度和/或例如带材位置和温度等其它属性的金属带参数的此最终测量允许控制系统检验所进行的任何调整是否导致金属带实现厚度、厚度轮廓、凸度、楔形度、平直度的任何给定测量和/或任何其它性能量度值、测量结果或属性的任何期望或目标范围。在框312处，控制系统和/或操作者可接着继续连续地监控测量的厚度、厚度轮廓、计算的凸度、计算的楔形度、中心线厚度、带材位置、平直度和/或轮廓，并根据需要调整轧机或轧制机架操作条件以将金属带保持在厚度轮廓、凸度、楔形度、平直度和/或其它带材属性的期望或目标范围内。
仍然参考图3，参考定位在第一轧制机架之后的一个或多个机架间带材属性和位置传感器描述框302到312的控制方法。然而，所述方法可以容易地适用于定位在第一轧制机架下游的任何一对轧制机架之间的一个或多个机架间金属带属性和位置传感器或在任何一对轧制机架之间的多组机架间金属带属性和位置传感器。使用多组机架间金属带属性和位置传感器可用于确定各个轧制机架中的一个或多个是否可能是金属带中不合规格条件的原因。此外，测量的厚度或厚度轮廓以及根据它们计算的任何值可用于调整在用于获取测量的厚度或厚度轮廓的所述特定机架间金属带属性和位置传感器的上游或下游的轧制机架。框302到312的方法还可以并有如参考上图1所述的任何额外传感器，并且类似地可以基于上述控制机构中的任一个调整轧机100和/或轧制机架102、104、106、108。在某些情况下，框302到312的控制方法可以基于反馈回路策略，其调整轧机和/或上游轧机机架，继续监控机架间金属带属性和位置传感器，并继续调整迭代过程以实现金属带的中心线厚度、厚度轮廓、凸度、楔形度、平直度和/或任何其它属性或参数的期望值或目标值。在某些情况下，框302到312的控制方法可以使用前馈回路策略来调整轧机和/或下游轧机机架。
图4是用于调整轧机和/或各个轧机机架以保持或实现金属带的期望厚度、厚度轮廓、凸度、楔形度、平直度和/或任何其它属性或参数的示例控制回路。可以测量一个或多个参数和/或将其输入到控制回路中。举例来说，用户可以在框402处输入期望的金属条厚度轮廓，在框403处输入期望的平直度，在框404处输入中心线厚度的厚度公差，在框405处输入平直度公差，在框406处输入厚度轮廓公差，和/或在框408处输入金属带材料。控制系统可接着接收来自各种传感器的值，这些传感器可以与控制系统集成或以其它方式与控制系统通信。举例来说，控制系统可以在框410处接收进入轧机的金属带的温度，在框412处接收离开轧机的金属带的温度，在框414处接收金属带生产速度，在框415处接收进入轧制机架的金属带的平直度，在框416处接收进入轧制机架的金属带的中心线厚度和厚度轮廓，在框417处接收从轧制机架离开的金属带的平直度，在框418处接收离开轧制机架的金属带的中心线厚度和厚度轮廓，在框419处接收进入和离开机架的金属带的位置，在框420处接收工作辊温度，在框421处接收进入和离开机架的金属带的温度，且在框422处接收工作辊弯度。在一些情况下，控制系统可以使用一个、多个、所有或额外的未列出输入或测量参数来确定适用的金属带属性和/或期望的工艺结果。可接着在框424处使用这些测量和/或输入值来计算金属带凸度、楔形度和/或平直度。在框426处，可以将金属带厚度、厚度轮廓、凸度、楔形度、位置和/或平直度的值与期望的厚度、厚度轮廓、凸度、位置、楔形度和/或平直度以及任何适用公差或允许变化进行比较。如果在框428处金属带的测量和/或计算的参数在期望范围内，那么控制系统可以在框430处保持当前的轧机和/或轧制机架设置。在这种情况下，控制系统将针对相对于期望值或目标值的任何变化或偏差来继续监控金属带参数、测量结果和/或属性。
仍然参考图4，如果在框432处测量的厚度、厚度轮廓、计算的凸度、位置、楔形度和/或平直度值与厚度、厚度轮廓、凸度、楔形度、位置和/或平直度的期望值不匹配或者不在那些期望值的可接受公差内，那么在框434处，控制系统可以将一个或多个设置修改为轧制机架或轧机的一个或多个控制机构，以调整辊缝几何形状、接触压力或其它变量。控制系统可以更改或调整特定轧机或轧制机架上存在的任何适用的控制机构。控制机构可包含上述图1的控制机构和/或如本说明书中所描述的影响轧机或轧制机架的性能和输出的额外控制件中的任一个。举例来说，控制系统可以在框436处调整工作辊加热，在框438处调整工作辊冷却，在框440处调整工作辊弯曲力，在框442处调整可变形支承辊压力，在框444处调整连续可变凸度工作辊和/或中间辊定位，在框446处调整工作辊和/或支承辊倾斜，在框448处调整中间辊的位置，和/或在框450处调整轧辊交叉和/或对交叉参数。
控制系统可以基于预测模型来调整框436到450的控制机构和/或如上所述的任何其它控制机构或轧机加工条件中的任一个。控制系统可以考虑测量的厚度或厚度轮廓、计算的凸度和/或计算的楔形度与它们相应的期望值或目标值之间的变化量，并确定待调整的控制机构以及所需的调整量。控制系统可接着继续在框402到423处测量和接收关于金属带、轧机和/或轧制机架的信息，在框424处计算必要值，并在框426处将读入和计算的值与期望值进行比较。在某些情况下，控制系统可能不需要预测模型，并且可以基于反馈回路或前馈回路控制通过控制回路的迭代来循环。换句话说，控制系统将在框402到423处接收输入和测量值，在框424处进行任何必要的计算，在框426处将框424的测量和计算值与期望值或目标值进行比较，并在框436到450处进行任何必要的调整。控制系统可接着重复控制回路在框436到450处调整控制机构和在框426处比较值的这些步骤，直到金属条属性或参数的测量和计算值落入它们相应的期望或目标范围内。一旦金属条属性或参数在它们相应的期望或目标范围内，控制系统就可以使控制机构保持当前设置并继续将测量和计算值与输入进行比较。
图5是具有各种传感器和控制系统的示范性多机架轧机500的示意性侧视图。轧机500包括第一轧制机架502、第二轧制机架504、第三轧制机架506和第四轧制机架508。然而，轧机500可根据需要并有任意数量的机架。此外，虽然此处以数字次序描述了轧制机架502、504、506、508，但它们也可以按相对术语描述为下游或上游。举例来说，如所展示，金属带536将从左向右穿过轧机500。可以将在另一个轧制机架502、504、506、508左侧的任一个轧制机架502、504、506、508描述为相对上游。类似地，可以将在另一个轧制机架502、504、506、508右侧的任一轧制机架502、504、506、508描述为相对下游。各个轧制机架502、504、506、508可包含上部支承辊510、上部工作辊512、下部支承辊514和下部工作辊516。
轧机500和/或各个轧制机架502、504、506、508包含用以监控多个轧机500的工艺条件和/或金属带536的属性或参数的一个或多个传感器或测量装置。举例来说，如图5中所示，除其它之外，轧机500还包含一个或多个上部工作辊弯度传感器518、一个或多个下部工作辊弯度传感器519、位于连续轧制机架502、504、506、508之间的一个或多个机架间金属带属性和位置传感器538、一个或多个张力辊531、一个或多个入口金属带属性和位置传感器532、一个或多个出口金属带属性和位置传感器534和/或平直辊530。这些传感器将关于轧机500和各个轧制机架502、504、506、508的操作条件、辊缝几何形状以及金属带536的属性和参数的信息馈送到一个或多个快速回路轮廓控制器540、快速回路热弯度控制器542、快速回路平直度控制器544和/或轧机轮廓控制器546中。控制器540、542、544、546又基于传感器的测量结果和读数而调整一个或多个轧机控制机构。在一些情况下，轧机500和/或各个轧制机架502、504、506、508可包含热或冷上部喷雾器520、热或冷下部喷雾器522、通过弯曲千斤顶或其它辊弯曲机构施加的弯曲力524、轧制负载525、工作辊倾斜、连续可变凸度（CVC）工作辊和/或中间辊。轧机500和/或轧制机架502、504、506、508还可包含用以监控上述金属带536的属性或参数中的任一个的传感器或测量装置，并且可调整如上所述的轧机500和/或各个轧制机架502、504、506、508的操作条件。
仍然参考图5，轧机500的控制系统包含快速和慢速回路两者，以分别控制各个轧制机架502、504、506、508和轧机500的操作条件。快速控制回路监控并调整各个轧制机架502、504、506、508的操作条件，以快速响应轧机500的变化条件并在轧制期间补偿金属带536的厚度、厚度轮廓、凸度、楔形度、平直度和/或任何其它属性或参数的变化或误差。同时，慢速回路获得关于整个轧机500的操作条件和过程的信息。慢速回路接着调整轧机500和/或各个轧制机架502、504、506、508的控制机构和/或快速控制回路的目标以补偿较慢的整体过程变化并使轧机500和/或各个轧制机架502、504、506、508的可用弯曲范围最大化。
取决于特定应用、轧机500和/或各个轧制机架502、504、506、508的配置，以及传感器和轧机控制机构的类型和数量，控制系统可具有任何数量的不同配置。举例来说，控制系统可包含用以控制整个轧机500的慢速回路，且接着包含针对各个轧制机架502、504、506、508中的一个或其子集的一个或多个快速回路。在某些情况下，各个轧制机架502、504、506、508可具有独立的快速控制回路。此外，每个快速控制回路可包含一个或多个子回路和一个或多个控制器。在一些情况下，快速控制回路和慢速控制回路两者都可由监控轧机500和各个轧制机架502、504、506、508的操作的单个控制器或处理器进行。在一些情况下，可以在各个轧制机架502、504、506、508的快速回路和/或轧机500的慢速回路之间移动或共享信息，其中对辊缝几何形状的校正在上游或下游传播以保持穿过轧制机架502、504、506、508的厚度的均匀减小量。
如图5所示，轧机500可包含由轧机轮廓控制器546控制的慢速回路。轧机轮廓控制器546可以从上部工作辊弯度测量传感器518、下部工作辊弯度测量传感器519、机架间金属带属性和位置传感器538、入口金属带属性和位置传感器532、出口金属带属性和位置传感器534、平直辊530和/或其它测量过程和金属条536数据获得信息。轧机轮廓控制器546可接着比较其从传感器接收的信息以确定是否调整轧机控制机构中的任一个，例如但不限于上部喷雾器520、下部喷雾器522、弯曲力524、轧制负载525、CVC工作辊和/或中间辊和/或工作辊倾斜。轧机轮廓控制器546可接着调整轧制机架502、504、506、508中的一个或多个的辊缝几何形状，以实现金属带536的期望厚度、厚度轮廓、凸度、楔形度、平直度和/或其它属性或参数。轧机轮廓控制器546还可以将金属带536的属性或参数和/或辊缝几何形状的目标值馈送到快速回路轮廓控制器540、快速回路热弯度控制器542和/或快速回路平直度控制器544中的一个或多个。
每个轧制机架502、504、506、508还可以具有一个或多个快速控制回路，所述快速控制回路具有快速回路轮廓控制器540和/或快速回路热弯度控制器542。快速回路轮廓控制器540可以从机架间金属带属性和位置传感器538和/或入口金属带属性和位置传感器532和/或出口金属带属性和位置传感器534中的一个或多个获得读数。快速回路轮廓控制器540可接着将金属带536和轧机500的厚度、厚度轮廓、凸度、楔形度、平直度和/或任何其它属性或参数的读数与其由操作者输入或由慢速回路轮廓控制器546指示的期望值进行比较，并确定是否调整上部喷雾器520和下部喷雾器522、弯曲力524、轧制力525、CVC工作辊和/或中间辊、工作辊倾斜和/或任何其它轧机控制机构以调整其相关的轧制机架502、504、506、508的辊缝几何形状。在某些情况下，快速回路轮廓控制器540还可以引导上游和/或下游轧制机架502、504、506、508，从而也调整它们的辊缝几何形状，以便在其它轧制机架中的金属带536的宽度上提供均匀的厚度减小量并保持正确的厚度轮廓。快速回路轮廓控制器540还可以将数据或其它信息输出到轧机轮廓控制器546。
类似地，每个轧制机架502、504、506、508可包含快速回路热弯度控制器542。在某些情况下，快速回路热弯度控制器可以分别通过上部工作辊弯度测量传感器518和/或下部工作辊弯度测量传感器519获得上部工作辊512和/或下部工作辊516弯度的读数。热弯度控制器542可接着将测量的上部工作辊512和/或下部工作辊516弯度与由操作者输入或由慢速回路轮廓控制器546指示的期望工作辊弯度进行比较。热弯度控制器542可接着调整轧机控制机构中的一个或多个，例如但不限于用于其轧制机架502、504、506、508的上部喷雾器520和下部喷雾器522。可在实现指定辊缝几何形状、金属带536的特定属性或参数或这两者时指示这些变化。在一些情况下，热弯度控制器542还可以在上游和/或下游轧制机架502、504、506、508中传播上部工作辊512和/或下部工作辊516弯度的变化。在某些情况下，热弯度控制器542还可以将数据或其它信息返回到轧机轮廓控制器546。
轧机500还可包含一个或多个快速回路平直度控制器544，其可位于最终轧制机架508或可能需要直接控制金属带536的平直度的任何其它轧制机架502、504、506处。如所展示，快速回路平直度控制器544可以直接通过平直辊530或者间接通过带材角度信息接收关于金属带536的平直度的信息，形成带材属性和位置传感器532、534或538中的任一个。快速回路平直度控制器544可接着引导轧机控制机构中的一个或多个，包含但不限于上部喷雾器520和下部喷雾器522、弯曲力524、轧制力525、CVC工作辊和/或中间辊和/或工作辊倾斜，以调整轧机500和任何各个轧制机架502、504、506、508，从而实现期望的平直度。快速回路平直度控制器544还可以将数据或其它信息输出到轧机轮廓控制器546。
在轧制机架502、504、506、508和/或轧机500的快速和慢速回路中，快速回路轮廓控制器540、快速回路热弯度控制器542、快速回路平直度控制器544和/或轧机轮廓控制器546可以交换信息或以其它方式彼此交互以实现金属条536的期望属性和参数。值得注意的是，一个轧制机架502、504、506、508上的辊缝几何形状的任何变化可能需要对上游和/或下游轧制机架502、504、506、508进行调整或更改。此外，对轧机500和/或轧制机架502、504、506、508的任何改变将影响作为一组的金属带536的厚度、厚度轮廓、凸度、楔形度、平直度和/或其它属性或参数。因此，可能有必要持续监控金属带536的所有测量和/或计算的度量，以补偿在可接受范围内的值可能发生的任何变化，同时调整轧机控制机构以使超出范围的值在可接受范围内。举例来说，如果金属条536的平直度超出范围，那么为了补偿或校正平直度误差而进行的任何改变可能需要针对可能需要额外调整或校正的任何非预期影响监控金属条536的厚度轮廓、凸度、楔形度或其它属性或参数。
图6A和6B是使用快速控制回路728和/或慢速控制回路730来调整轧机和/或各个轧制机架的示例控制方法。所述控制方法意图在由轧机加工金属带时实现金属带的期望属性或参数。虽然下文描述了许多测量、输入、轧机控制机构和逻辑路径，但它们绝不是详尽的列表。实际上，控制系统可包含额外的输入、测量和/或轧机控制机构。此外，控制系统在使用中可仅包含所列步骤的子集，或包含额外步骤。还可以使用如预测控制方法等更高级的控制方法替代下文所描述的反馈控制回路来实现更好的性能。
控制系统可根据特定应用的需要或要求从例如入口、机架间和/或出口金属带属性和位置传感器、工作辊弯度测量传感器、张力辊、平直辊和/或任何其它传感器或测量装置等装置接收任何数量的测量值或以其它方式感测到的值。举例来说，控制系统可以在框602处读入进入机架的带材的厚度的测量值或感测值，在框604处读入离开机架的带材的厚度，在框606处读入工作辊弯度，在框608处读入进入机架的带材的温度，在框610处读入离开机架的带材的温度，在框612处读入进入机架的带材的电导率，在框614处读入离开机架的带材的电导率，在框616处读入进入机架的带材的宽度，在框618处读入离开机架的带材的宽度，在框620处读入进入机架的带材的位置，在框622处读入离开机架的带材的位置，在框624处读入进入机架的带材在轧制方向上的角度，在框626处读入离开机架的带材在轧制方向上的角度，在框628处读入进入机架的带材在侧向方向上的角度，在框630处读入离开机架的带材在侧向方向上的角度，在框632处读入进入机架的带材的总张力，在框634处读入离开机架的带材的总张力，在框636处读入进入机架的带材的差异张力，且在框638处读入离开机架的带材的差异张力。可接着将这些测量或感测值602到638发送到快速回路控制器668。
快速回路控制器668还可以从操作者或其它控制器和/或控制系统接收描述轧制过程的期望输出或度量的输入值。举例来说，控制系统可以接收包含但不限于以下的输入值：框640处的期望中心线厚度、框642处的中心线厚度公差、框644处的期望厚度轮廓、框646处的厚度轮廓公差、框648处的期望凸度、框650处的凸度公差、框652处的期望楔形度、框654处的楔形度公差、框656处的期望平直度、框658处的平直度公差、框660处的起始材料厚度、框662处的厚度减小量、框664处的期望厚度、框666处的厚度公差、期望的带材位置667a和/或带材位置公差667b。
一旦快速回路控制器668已经接收到测量值或感测值602到638，快速回路控制器668就可以计算其它值，例如但不限于框670处的厚度轮廓、凸度、楔形度和/或平直度。可接着在框672处将框670的计算值和/或测量或感测值602到638与来自输入640到667b的中心线厚度、厚度轮廓、凸度、楔形度、平直度和/或期望厚度和/或位置的期望值进行比较。如果在框674处框670的计算值和/或测量或感测值602到638在框640到667b处的输入的期望值的可接受公差内，那么快速回路控制器668可以在框675处保持当前设置，并继续将测量或感测值602到638和/或计算值670与输入640到667b进行比较。
如果在框676处所述值超出公差，那么快速回路控制器668可接着使用测量或感测值602到638在框678处计算一个或多个轧制机架的工作辊的辊缝几何形状。快速回路控制器668可接着基于框670处的计算值和框602到638的测量或感测值，在框680处确定新的辊缝几何形状。因为输入640到667b所描述的对于期望值中的一个的辊缝几何形状变化可能影响输入640到667b的其它期望值，所以快速回路控制器668可以基于输入640-667b的相互关系在框680处计算新的辊缝几何形状。在一些情况下，快速回路控制器668可仅在框680处计算新的辊缝几何形状以调整超出公差的一个或多个值。快速回路控制器668可接着监控测量值或感测值602到638并且在框680处通过迭代过程继续计算新的辊缝几何形状以找到最佳的新辊缝几何形状。
一旦快速回路控制器668在框680确定了新的辊缝几何形状，其就可以在框682调整一个或多个轧机控制机构。快速回路控制器668可调整一个或多个轧机控制机构以影响辊缝几何形状。举例来说，轧机可包含轧机控制机构，例如但不限于工作辊加热684、工作辊冷却686、工作辊弯曲688、CVC辊定位690、可变形支承辊压力692、轧辊倾斜694、轧辊交叉和/或对交叉696、差异带材冷却697、工作辊位置698、差异轧制负载700、轧制速度702、轧制机架之间的速度差704、轧辊扭矩706和/或轧制负载708。作为非限制性实例，差异带材冷却可用于通过在不同区选择性地调整流量来控制机架出口处的带淬火，从而控制淬火出口处的平直度和带材温度。框682还可考虑轧机控制机构684到708的当前值以遵守给定的致动器限制。在调整轧机控制机构684到708中的一个或多个之后，快速回路控制器668可以继续监控测量或感测值602到638并将测量或感测值602到638和/或计算值670与在整个轧机生产循环中在框672处的输入640到667b进行比较。
慢速回路730基于与快速回路728类似的原理操作。慢速回路控制器710可以接收测量或感测值602到638和输入640到667b。慢速回路控制器710可接着在框712处计算例如厚度轮廓、凸度、楔形度和/或平直度等值。在框714处，可以将测量或感测值602到638和/或计算值712与输入640到667b进行比较。如果在框716处这些值在公差内，那么慢速回路控制器710可在框718处保持当前设置并继续监控轧机过程。
如果在框720处测量或感测值602到638和/或计算值712中的一个或多个不在输入640到667b的公差内，那么慢速回路控制器710可在框722处计算当前辊缝几何形状，并且在框724处确定新的辊缝几何形状。如上文所描述，慢速回路控制器710可在框724处确定新的辊缝几何形状，同时考虑改变辊缝几何形状以使测量或感测值602到638和/或计算值712中的一个在输入640到667b的公差内的影响的相互关联性，并且随后影响其它测量或感测值602到638和/或计算值712中的一个或多个。在一些情况下，慢速回路控制器710还可以改变辊缝几何形状以使一个或多个测量或感测值602到638和/或计算值712在公差内并且继续迭代过程以在框724处确定新的辊缝几何形状，直到所有测量或感测值602到638和/或计算值712都在输入640到667b的公差内。
一旦慢速回路控制器710在框724处确定了新的辊缝几何形状，那么其可以在框726处调整轧机控制机构684到708中的一个或多个。框726还可以考虑轧机控制机构684到708的当前值以遵守给定的致动器限制和/或改变快速控制回路的一个或多个输入值640到667b。在一些情况下，慢速回路控制器可以考虑关于某些参数或属性的操作者反馈。举例来说，在一些情况下，轧机可能不包含平直辊，并且操作者可以提供关于实现的平直度的反馈。
尽管快速回路728和慢速回路730使用类似的逻辑路径，但快速回路728和慢速回路730可执行不同功能。慢速回路730用以控制整个轧机及其生产过程。慢速回路730还可用以允许轧机使用某些轧机控制机构补偿轧机过程中相对较大的时间尺度变化，并允许轧辊弯曲，这可以是更快响应的轧机控制机构，以保持快速回路728的最大可变性。相比之下，快速回路728可用以快速地更改或调整辊缝几何形状，以在对轧制过程进行瞬态或其它相对快速移动的改变期间保持恰当的轧机功能。在某些情况下，整个控制系统可包含多个快速回路728。举例来说，具有多个轧制机架的轧机可以具有用于每个轧制机架或其任何子集的快速回路728。并且，可以在各个快速回路728和/或慢速回路730之间传递指令和/或数据。慢速回路730可将指令和/或数据提供到一个或多个快速回路728，反之亦然。类似地，各个快速回路728可以交换指令和/或数据，并且辊缝几何形状变化可以在轧机的上游或下游传播，以在金属带穿过各个轧制机架时确保厚度均匀减小并且保持期望的厚度轮廓、凸度、楔形度和/或平直度。
附图中所描绘或上文所描述的组件的不同布置以及未示出或描述的组件和步骤是可能的。类似地，一些特征和子组合是有用的，并且可以在不参照其它特征和子组合的情况下使用。已经出于说明性而非限定性目的描述了本发明的实施例，并且替代实施例对于本专利的读者将变得显而易见。因此，本发明不限于上文所描述或附图中所描绘的实施例，并且可以在不脱离随附权利要求书的范围的情况下进行各种实施例和修改。
下文提供一组示范性实施例，包含至少一些明确列举为“EC”（实施组合）的示范性实施例，其根据本文中所描述的概念提供各种实施例类型的额外描述。这些实例并不意味着相互排斥、具有穷举性或限制性；并且本发明不限于这些实例实施例，而是涵盖所颁予的权利要求及其等同物的范围内的所有可能修改和变化。
EC 1.一种方法，其包括：利用厚度轮廓测量传感器测量金属带的厚度轮廓，其中所述厚度轮廓测量传感器安置在轧机的轧机机架的入口侧或出口侧中的一个处；利用平直度测量传感器测量所述金属带的平直度，其中所述平直度测量传感器安置在所述轧机机架的所述入口侧或所述出口侧中的一个处；利用辊弯度传感器测量所述轧机的轧辊的弯度；利用辊缝几何传感器测量所述轧机机架的辊缝几何形状；在控制器处从所述厚度轮廓测量传感器、所述平直度测量传感器、所述辊弯度传感器或所述辊缝几何形状传感器中的至少一个接收数据；以及通过所述控制器调整轧机控制机构，使得所述辊缝几何形状提供在预限定公差内的所述金属带的期望厚度轮廓和期望平直度。
EC 2.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其中调整所述轧机控制机构包括调整所述轧辊的所述弯度，使得弯曲范围在预限定范围内。
EC 3.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其中所述金属带是第一金属条，并且其中调整所述轧机控制机构包括调整所述轧辊的所述弯度，使得所述第一金属条的所述辊缝几何形状与后一金属带的辊缝几何形状匹配。
EC 4.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其中调整所述轧机控制机构包括使所述轧辊的轧辊冷却时间和轧辊加热时间中的至少一个减到最少。
EC 5.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其中所述轧机机架是第一轧机机架，并且其中调整所述轧机控制机构包括调整在所述第一轧机机架下游的第二轧机机架的辊缝几何形状以保持所述金属带的所述厚度轮廓和所述平直度。
EC 6.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其中所述轧机机架是多个轧机机架中的一个轧机机架，并且其中调整所述轧机控制机构包括调整所述多个轧机机架的所述辊缝几何形状以产生所述金属带的对称轮廓。
EC 7.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其中所述轧机机架是多个轧机机架中的一个轧机机架，并且其中调整所述轧机控制机构包括在所述多个轧机机架中的至少两个中实施所述金属带的轮廓变化。
EC 8.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其中在所述多个轧机机架中的至少两个中实施轮廓变化包括考虑所述多个轧机机架中的所述轧辊的热条件。
EC 9.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其中调整所述轧机控制机构包括基于所述轧辊的测量的热条件和计算的热条件中的至少一个而校准设置模型的热模型。
EC 10.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其中所述轧辊是上部轧辊，并且其中测量所述轧辊的热条件、测量所述轧辊的所述弯度和测量所述辊缝几何形状包括以下中的至少一个：在轧制所述上部轧辊时利用超声波感测测量所述辊缝几何形状；通过用激光测量所述上部轧辊与下部轧辊与之间的距离来测量所述辊缝几何形状；利用超声波感测测量所述上部轧辊和所述下部轧辊的所述弯度；基于进入的厚度轮廓与出去的厚度轮廓之间的差、所述平直度和轧制条件信息而计算所述辊缝几何形状；基于辊弯度测量结果和所述轧制条件信息而计算所述辊缝几何形状；或基于辊缝几何形状测量结果和所述轧制条件信息而计算所述轧辊的所述辊弯度。
EC 11.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其中所述轧制条件信息是轧制负载测量结果和弯曲力测量结果中的至少一个。
EC 12.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其中测量所述金属带的所述厚度轮廓包括测量所述金属带的表面上的多个厚度。
EC 13.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其中所述轧机机架是第一轧机机架，并且其中所述方法进一步包括：利用所述轧机控制机构调整所述第一轧机机架和在所述第一轧机机架下游的第二轧机机架以保持穿过所述第二轧机机架的所述金属带的所述厚度轮廓，其中所述利用所述轧机控制机构调整所述轧机机架是基于所述测量所述轧机的所述轧辊的所述弯度或所述测量所述轧机的所述轧机机架的所述辊缝几何形状中的至少一个。
EC 14.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其进一步包括：测量所述轧机的至少一个额外工艺参数；以及调整所述轧机的所述至少一个额外工艺参数以提供所述轧机的所述轧机机架的所述辊缝几何形状，从而在所述厚度轮廓和所述平直度公差内将所述金属带的所述厚度轮廓和所述平直度保持为所述期望厚度轮廓和所述平直度。
EC 15.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其中所述轧机控制机构包括在所述轧机机架中或在机架间位置处的致动器，其中所述致动器包括以下中的至少一个：轧辊正弯和反弯；所述轧辊的加热和冷却；控制连续可变凸度辊或中间辊的定位；使可变形支承辊变形；轧辊倾斜；轧辊交叉和对交叉；差异带材冷却和加热；轧制负载和差异轧制负载；轧制速度；以及在多个轧机机架内的厚度减小量的动态移动。
EC 16.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其进一步包括基于以下中的至少一个而控制所述轧机控制机构：一个或多个反馈回路；一个或多个前馈回路；以及高级控制方法，例如模型预测控制。
EC 17.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其中所述测量所述金属带的所述厚度轮廓包括利用涡流传感器测量所述金属带的所述厚度轮廓。
EC 18.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其进一步包括快速控制回路和慢速控制回路。
EC 19.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其进一步包括以下中的至少一个：利用所述快速控制回路在所述轧机机架的出口处控制厚度轮廓和平直度目标；利用所述快速控制回路控制所述轧辊的所述热弯度；利用所述慢速控制回路优化可用弯曲范围；利用所述慢速控制回路在所述轧机机架的所述出口处校正厚度轮廓目标和平直度目标；通过经由所述轧机控制机构调整所述快速控制回路的目标来优化所述轧辊的热条件以用于产品转移。
EC 20.一种方法，其包括：测量轧机的至少一个轧制机架的辊缝几何形状；在金属带穿过一个或多个上游机架之后，在所述轧机的第一机架间位置处、在所述一个或多个上游机架与一个或多个下游机架之间测量所述金属带的厚度轮廓；将所述金属带的所述厚度轮廓与期望厚度轮廓进行比较；以及利用一个或多个轧机控制机构调整所述一个或多个上游机架以提供所述一个或多个上游机架的辊缝几何形状，其在厚度轮廓公差内使所述金属带的所述厚度轮廓与所述期望厚度轮廓匹配。
EC 21.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其进一步包括：根据所述金属带的所述厚度轮廓计算所述金属带的凸度；将所述凸度与期望凸度进行比较；以及利用所述一个或多个轧机控制机构调整所述一个或多个上游机架以在凸度公差内使所述凸度与所述期望凸度匹配。
EC 22.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其中所述测量所述金属带的所述厚度轮廓包括测量所述金属带的表面上的多个厚度。
EC 23.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其中所述一个或多个轧机控制机构影响所述轧机的所述至少一个轧制机架的所述辊缝几何形状。
EC 24.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其进一步包括利用所述一个或多个轧机控制机构调整所述一个或多个下游机架以保持穿过所述一个或多个下游机架的所述金属带的所述厚度轮廓，其中所述利用所述一个或多个轧机控制机构调整所述一个或多个下游机架是基于测量所述轧机的所述至少一个轧制机架的所述辊缝几何形状。
EC 25.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其进一步包括：测量所述轧机的至少一个额外工艺参数；以及调整所述轧机的所述至少一个额外工艺参数以提供所述轧机的所述至少一个轧制机架的所述辊缝几何形状，从而在所述厚度轮廓公差内将所述金属带的所述厚度轮廓保持为所述期望厚度轮廓。
EC 26.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其进一步包括：调整所述一个或多个轧机控制机构以提供所述轧机的所述至少一个轧制机架的工作辊弯度，其中所述至少一个轧制机架的所述工作辊弯度提供所述至少一个轧制机架的所述辊缝几何形状，使得可用弯曲范围最大化。
EC 27.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其中所述一个或多个轧机控制机构包括弯曲所述至少一个轧制机架的至少一个工作辊。
EC 28.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其中所述一个或多个轧机控制机构包括以下中的至少一个：加热所述至少一个轧制机架的至少一个工作辊，冷却所述至少一个轧制机架的至少一个工作辊，控制连续可变凸度工作辊或中间辊的所述定位，或使可变形支承辊变形。
EC 29.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其中测量至少一个轧机的所述辊缝几何形状包括测量所述轧机的多个轧制机架的所述辊缝几何形状。
EC 30.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其进一步包括基于反馈回路或前馈回路而控制所述一个或多个轧机控制机构。
EC 31.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其进一步包括在所述轧机的第二机架间位置处测量至少一个额外厚度，其中所述至少一个额外厚度是在所述轧机的所述一个或多个上游机架与所述一个或多个下游机架之间测量的。
EC 32.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其中测量所述轧机的所述多个轧制机架的所述辊缝几何形状包括对所述辊缝几何形状进行超声波感测。
EC 33.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其进一步包括在所述金属带离开所述轧机之后利用平直辊测量所述金属带的平直度；以及利用所述一个或多个轧机控制机构调整所述一个或多个上游机架或所述一个或多个下游机架中的至少一个以提供所述一个或多个上游机架或所述一个或多个下游机架的所述辊缝几何形状，从而在平直度公差内使所述金属带的所述平直度与所述金属带的期望平直度匹配。
EC 34.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其中所述一个或多个轧机控制机构包括将差异冷却应用于所述金属带。
EC 35.根据任何前述或下述实例组合所述的方法，其中所述测量所述金属带的所述厚度轮廓包括利用涡流传感器测量所述金属带的所述厚度轮廓。
EC 36.一种轧机控制系统，其包括：用于测量金属带的厚度轮廓的至少一个厚度轮廓测量传感器，其中所述至少一个厚度轮廓测量传感器安置在具有多个轧制机架的轧机的第一机架间位置处、在一个或多个上游机架与一个或多个下游机架之间；用于测量多个工作辊中的至少一个的弯度的至少一个辊弯度传感器；轧机控制机构；以及控制器；其中所述控制器从所述至少一个厚度轮廓测量传感器和所述至少一个辊弯度传感器接收数据并调整所述轧机控制机构，使得所述多个轧制机架中的至少一个的辊缝几何形状被配置成产生所述金属带的期望厚度轮廓。
EC 37.根据任何前述或下述实例组合所述的轧机控制系统，其中所述轧机控制机构包括工作辊弯曲机构。
EC 38.根据任何前述或下述实例组合所述的轧机控制系统，其中所述轧机控制机构包括工作辊加热或冷却系统。
EC 39.根据任何前述或下述实例组合所述的轧机控制系统，其中所述轧机控制机构包括可变形支承辊、连续可变凸度工作辊，或连续可变凸度中间辊。