BRPI0807342A2

BRPI0807342A2 - Método de operação de um dispositivo de bobinamento utilizado para bobinar ou desbobinar uma fita metálica, e dispositivo de controle e dispositivo de bobinar para o mesmo

Info

Publication number: BRPI0807342A2
Application number: BRPI0807342-2A
Authority: BR
Inventors: Otto Schmid
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 2007-02-02
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2014-05-20
Also published as: WO2008092896A1; US8713979B2; RU2459677C2; DE502008001650D1; EP2125260A1; PL2125260T3; US20090314873A1; EP2125260B1; CN101600521B; CN101600521A; RU2009132970A; ATE485899T1; DE102007005378A1

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DE OPERAÇÃO DE UM DISPOSITIVO DE BOBINAMENTO UTILIZADO PARA BOBINAR OU DESBOBINAR UMA FITA METÁLICA, E DISPOSITIVO DE CONTROLE E DISPOSITIVO DE BOBINAR PARA O MESMO".

5 A presente invenção refere-se a um método de operação de um

dispositivo de bobinamento utilizado para bobinar ou desbobinar uma fita metálica, o qual tem pelo menos um bobinador, opcionalmente pelo menos um rolo de acionamento associado com o bobinador e um dispositivo de controle para o bobinador, e possivelmente para o rolo de acionamento.

A invenção também refere-se a um dispositivo de controle e a

um sistema de controle para uma disposição de bobinamento utilizada para bobinar ou desbobinar uma fita metálica, em que a disposição de bobina- mento tem um bobinador e opcionalmente pelo menos um rolo de aciona- mento associado com o bobinador. Um assunto adicional da invenção é um 15 dispositivo de bobinamento utilizado para bobinar uma fita metálica, o qual tem um bobinador, opcionalmente um rolo de acionamento associado com o bobinador, e um dispositivo de controle para o bobinador, e possivelmente para o rolo de acionamento. A invenção também refere-se a um portador de dados.

As disposições de bobinamento utilizadas para bobinar uma fita

são geralmente conhecidas, tal como, por exemplo, da EP 0 790 084 B1 pa- ra um Iaminador de aço.

As disposições de bobinamento são utilizadas tanto na rolagem a quente quanto na rolagem a frio, isto quer dizer também abaixo da tempe- 25 ratura de recristalização. Por exemplo, uma fita de aço é primeiramente bo- binada em um Iaminador a quente, enviada nesta forma bobinada para um Iaminador a frio, e desbobinada ali novamente para a rolagem a frio. No Ia- minador a frio, podem existir tanto um bobinador de desbobinamento quanto, no final do laminador, um bobinador de tensionamento para bobinar. Se ope- 30 rando em modo inverso, isto é, se a tira move-se através do laminador a frio em ambas as direções, pode existir também um bobinador de tensionamento em ambos os lados. Em conexão com a invenção, o desbobinamento e o bobinamento estão ambos abaixo referidos pelo termo subordinante bobi- namento.

É também conhecido operar um bobinador em Iaminadores sob excesso de velocidade e com um limite de torque fixo. Neste caso, um dis- 5 positivo de controle prescreve para o bobinador uma velocidade de bobina- dor de ponto de ajuste e um momento de limitação de bobinador, que atua na direção de deslocamento da fita. Similarmente, o dispositivo de controle prescreve para um rolo de acionamento uma velocidade de rolo de ponto de ajuste e tanto um momento de limitação de rolo que atua na direção de des- 10 Iocamento da fita quanto um momento de limitação de rolo que atua contra a direção de deslocamento da fita, e assim o dispositivo de controle também opera o rolo de acionamento em um modo controlado em velocidade e limi- tado em momento.

No caso das disposições de bobinamento conhecidas, existe um problema que variações ocorrem na tensão da fita. A tensão aumentada po- de, neste caso, ser tão grande que esta excede o limite de escoamento da fita, isto quer dizer, leva a deformações plásticas, por exemplo constrições, da fita. A espessura, e especificamente também a largura, da fita a ser bobi- nada pode variar como um resultado. A perda de espessura e largura cons- tantes da fita a ser enrolada representa uma perda em qualidade. Na AT 408 526 B está descrito, por exemplo, um método para reduzir as flutuações na força de tração durante o bobinamento, tais flutuações na força de tração sendo descritas como sendo causadas por instâncias de fora de redondeza na região do bobinador. Para correção, a força de tração respectivamente corrente e o ângulo de torcedura respectivamente corrente do bobinador são determinados.

A invenção está baseada no objeto de aperfeiçoar adicionalmen- te a qualidade do bobinamento, e consequentemente a qualidade da fita, no caso de um bobinador de fita.

Este objeto é conseguido com relação ao método de operação

de acordo com a invenção mencionado no início, por

a) uma temperatura de fita corrente e/ou uma propriedade de microestrutura corrente da fita sendo medidas ou determi- nadas por cálculo de modelo como o valor real de uma pro- priedade corrente da fita,

b) um valor de torque corrente, que atua na e/ou contra a dire- ção de deslocamento da fita, sendo determinado pelo dis- positivo de controle do valor real ou de uma variável deriva- da do mesmo, e

c) o dispositivo de controle utilizando o valor de torque corren- te para operar o bobinador e/ou o rolo de acionamento.

O valor real primário pode ser tomado como uma base para de-

rivar computacionalmente outros valores reais, os quais são então por sua parte utilizados para determinar o valor de torque.

O valor de torque pode ser utilizado como um valor de torque de ponto de ajuste e/ou como um valor de limite de torque. Por exemplo, se os acionamentos forem operados sob excesso de velocidade, os dois termos devem ser considerados como sinônimos. O rolo de acionamento opcional está, especificamente, disposto a montante do bobinador.

Consequentemente, o controle dinâmico baseado em torque com base nas propriedades de fita correntes é possível. Os inventores reco- 20 nheceram que uma característica importante para o cálculo dos limites de torque é a rigidez corrente da fita a ser enrolada, e que esta rigidez é decisi- vamente influenciada pela temperatura da fita e/ou pela microestrutura da fita. A adaptação ativa do cálculo de torque com base nos valores reais dos parâmetros que determinam a rigidez de uma fita ao longo do processo de 25 bobinamento inteiro produz um momento de enrolamento mais uniforme, isto é, o momento no lado do material (dentro do material), e consequentemente produz melhores tensões (forças de tensão).

A medição da força de tração corrente ou do ângulo de torcedu- ra corrente do bobinador não é obrigatória para a seleção de torque prescrito no caso do método de acordo com a invenção, mas ao contrário é irrelevan- te para o conceito de controle de acordo com a invenção, apesar de que sob algumas circunstâncias, é vantajoso para os conceitos de controle opcionais adicionais.

A nova proposta tomada pelos inventores torna-se especifica- mente clara da variante de medir a temperatura da fita. Apesar do pensa- mento anterior no desenvolvimento de Iaminadores destinado a manter a temperatura da fita constante, incluindo durante o bobinamento, os invento- res consideram que os efeitos de flutuações de temperatura não são nunca inteiramente evitáveis, mesmo no grau em que as flutuações de temperatura são conscientemente aceitas. É até possível com a invenção que as fitas com temperaturas que variam ao longo do comprimento da fita, isto quer dizer, os perfis de temperatura ou um resfriamento graduado, por exemplo, com uma cabeça ou extremidade quente, sejam deliberadamente roladas muito exatamente sem nenhum problema surgindo durante o bobinamento da fita, por que, especificamente no caso de tais perfis com desvios relati- vamente grandes entre o valor de ponto de ajuste e o valor real, a tempera- tura da fita é calculada.

Como uma alternativa ou além da medição de temperatura, uma propriedade de microestrutura corrente da fita, especificamente um tamanho de grão, ou uma estrutura de grão, uma proporção de fase, uma entalpia livre de Gibbs e/ou uma distribuição molecular ou atômica, é vantajosamente 20 medida ou determinada por cálculo de modelo. Todas as variáveis que estão baseadas nas propriedades de fase do material da fita, por exemplo, o grau do aço ou o tipo de liga, são (também) adequadas.

A nova proposta tomada pelos inventores do mesmo modo tor- na-se especificamente clara da variante na qual uma propriedade de micro- 25 estrutura da fita é determinada como o valor real de um cálculo de modelo. Apesar do pensamento anterior no desenvolvimento de Iaminadores objeti- vava na temperatura na fita e nos processos de resfriamento corresponden- tes, os inventores estão assumindo que o controle, no futuro, se concentrará mais nas propriedades de material diretas. Métodos de modelagem corres- 30 pondentes são conhecidos, por exemplo, da EP 1 576 429 B1 ou da DE 10 204 005 919 A1. Estes, por meio disto, reconheceram que, durante o bobi- namento, isto quer dizer, bobinamento ou desbobinamento da fita, um con- trole correspondente na dependência das propriedades de material referen- tes à microestrutura é especificamente vantajoso.

O valor de temperatura real que é utilizado para a determinação de valor de torque (ponto de ajuste) também não precisa ser medido, especi- ficamente não-diretamente na região do dispositivo de bobinamento, mas ao contrário, pode ser determinado de um cálculo de modelo. Isto é vantajoso porque as medições exatas de temperatura ou de propriedades de material da fita não são sempre possíveis, ou não sem um grande esforço, devido às condições ambientes que ali prevalecem (calor, sujeira). Especificamente, estas medições somente proveem um valor em um ponto acima da largura de fita, espessura de fita, etc. Com um cálculo de modelo é possível pré- calcular de outros parâmetros de partida, por exemplo, um valor de tempera- tura ou uma propriedade de material diretamente na região do dispositivo de bobinamento, por exemplo de valores medidos ou dados obtidos em outro lugar no laminador a montante. O cálculo de modelo pode opcionalmente (também) determinar um número de, ou muitos, valores em pontos espaci- almente distribuídos sobre a largura de fita e/ou espessura de fita.

A fita é especificamente uma fita de aço ou uma fita não ferrosa em um laminador e/ou uma linha de tratamento a jusante, por exemplo, em 20 um laminador a frio do tipo mencionado no início. O método de acordo com a invenção pode também ser especificamente bem-utilizado em um laminador a quente. Este pode também ser utilizado para uma fita de aço de qualquer liga, mas também para um metal não ferroso, por exemplo, o alumínio.

De preferência, o dispositivo de controle determina continuamen- 25 te os valores de torque de tal modo que uma variação no momento de enro- Iamento ou tensão de fita que atua na fita é reduzida, o momento de enrola- mento ou a tensão de tira no material de preferência sendo constante. É im- portante que a variação na fita seja reduzida, já que o momento de enrola- mento ou a tensão de tira que atua na tira pode - mas não precisa - do 30 mesmo modo requerer um momento constante no lado do motor ou do lado do rolo.

A determinação do valor real acontece especificamente em tem- po real, on-line e/ou continuamente, por exemplo a uma taxa de pelo menos 50 ou 25 medições por segundo.

O dispositivo de controle pode operar o bobinador e/ou o rolo de acionamento em um modo limitado em momento, isto quer dizer especifica- 5 mente com um valor de limitação de torque respectivamente correntemente calculado.

O lugar no qual, ou com relação ao qual, a determinação do va- lor real acontece de preferência encontra-se entre o bobinador e o rolo de acionamento, e/ou diretamente a montante do rolo de acionamento e/ou en- 10 tre o sistema de bobinamento, formado pelo bobinador e o rolo de aciona- mento opcional, e um cavalete de rolagem disposto a montante do sistema de bobinamento, especificamente diretamente a jusante do cavalete de rola- gem. A fita está mais macia diretamente a jusante do último cavalete de ro- lagem de um laminador; ali, a espessura e a largura da fita são especifica- 15 mente susceptíveis à influência, e assim uma medição de valor real é ali es- pecificamente vantajosa. Uma seção de resfriamento que resfria ativamente e/ou passivamente a fita pode estar disposta entre o último cavalete de rola- gem e o sistema de bobinamento.

Uma propriedade de material da fita, especificamente uma pro- priedade de material macroscópica, é de preferência determinada do valor real, especificamente uma rigidez, uma resistência à tração, uma qualidade de superfície, uma temperatura, uma dimensão geométrica, um limite de es- coamento, uma tenacidade ou uma ductilidade.

É também vantajoso se, além dos valores respectivamente cor- 25 rentes e mutáveis para a temperatura de fita e uma propriedade de material, uma propriedade de material estática da fita é também transferida para o dispositivo de controle, especificamente um tipo de material, um limite de escoamento a quente como uma função do grau de aço, um código de liga, informações sobre uma análise química ou composição do material de fita 30 e/ou fatores de correção associados.

O dispositivo de controle de preferência também emite uma ve- locidade de bobinador de ponto de ajuste para o bobinador, e/ou possivel- mente também uma velocidade de rolo de ponto de ajuste para o rolo de acionamento, e assim o dispositivo de controle pode de preferência operar o bobinador, e possivelmente o rolo de acionamento, em um modo controlado em velocidade. Uma operação limitada em velocidade é também possível.

O objeto mencionado no início é conseguido com relação ao

dispositivo de controle de acordo com a invenção mencionado no início pelo dispositivo de controle sendo formado de tal modo que este opera o bobina- dor, e possivelmente o rolo de acionamento, de acordo com o método de operação acima mencionado. As vantagens e as modalidades preferidas que 10 são mencionadas para o método de operação aplicam-se analogamente pa- ra o dispositivo de controle.

Para este propósito, o dispositivo de controle tem, com uma van- tagem específica, um sensor para medir uma propriedade corrente da fita, especificamente um sensor de temperatura, e/ou uma unidade de cálculo de modelo para o cálculo baseado em modelo de uma propriedade de microes- trutura corrente e/ou uma temperatura corrente da fita.

O objeto mencionado no início é conseguido com relação ao sis- tema de controle de acordo com a invenção mencionado no início, de acordo com uma primeira variante, pelo sistema de controle tendo os seguintes meios:

a) pelo menos um sensor para medir uma temperatura corren- te da fita,

b) um dispositivo de controle o qual tem um meio de cálculo de torque para calcular um valor de torque corrente da tem-

peratura corrente da fita, e

c) pelo menos um dispositivo de controle de acionamento para o bobinador e/ou o rolo de acionamento, para o qual o valor de torque pode ser alimentado.

O sensor é, especificamente, um sensor sem contato.

Os dados de sensor são utilizados no dispositivo de controle pa-

ra determinar o valor de torque respectivamente corrente. O valor de torque pode ser utilizado como um valor de torque de ponto de ajuste e/ou como um valor de limitação de torque. Por exemplo, se os acionamentos forem operados sob excesso de velocidade, os dois termos devem ser considera- dos como sinônimos.

Como uma alternativa ou em adição ao sensor, o dispositivo de controle ou o sistema de controle tem em uma segunda variante uma unida- de de cálculo de modelo para o cálculo baseado em modelo de uma proprie- dade corrente da fita, que caracteriza a microestrutura da fita. Os modelos conhecidos para o comportamento termodinâmico de um material, por e- xemplo os assim denominados modelos de microestrutura e/ou modelos de transformação de fase, entram em consideração especificamente. A unidade de cálculo de modelo pode também determinar a temperatura de fita corren- te na região do dispositivo de bobinamento. Também no caso da segunda variante, o sistema de controle tem um dispositivo de controle e pelo menos um dispositivo de controle de acionamento. Ao invés da temperatura medida, no entanto, uma temperatura calculada ou uma propriedade de microestrutu- ra pode ser alimentada para o dispositivo de controle.

As vantagens e as configurações preferidas que são menciona- das em conexão com o método de operação aplicam-se analogamente ao sistema de controle.

Com relação ao dispositivo de bobinamento mencionado no iní-

cio, o objeto sobre o qual a invenção está baseada é conseguido pelo dispo- sitivo de controle ou pelo sistema de controle sendo formado no modo acima descrito.

Um portador de dados com um código de programa que repro- duz o método de operação também atinge o objeto. Um assunto adicional da invenção é um laminador com um dispositivo de bobinamento da configura- ção acima mencionada.

Duas modalidades exemplares do dispositivo de bobinamento de acordo com a invenção, juntamente com o método de operação associado são abaixo explicadas em mais detalhes com base nas Figuras 1 a 4, nas quais:

Figura 1 mostra uma primeira modalidade exemplar de um dis- positivo de bobinamento de acordo com a invenção com um número de sen- sores,

Figura 2 mostra uma segunda modalidade exemplar de um dis- positivo de bobinamento de acordo com a invenção com uma unidade de cálculo de modelo,

Figura 3 mostra os detalhes da interação de uma unidade de controle com um dispositivo de controle de acionamento no exemplo do a- cionamento de bobinador das modalidades exemplares acima mencionados (análogo para o acionamento de rolo de acionamento alternativo), e Figura 4 mostra um desenvolvimento das modalidades exempla-

res acima mencionadas com a unidade de controle interagindo com um dis- positivo de controle de força do(s) rolo(s) de acionamento.

De acordo com a Figura 1, um dispositivo de bobinamento 1 está disposto a jusante de um laminador para a rolagem a quente ou rolagem a 15 frio de uma fita de aço 2, o laminador somente sendo mostrado com um úl- timo cavalete de rolagem 3 na direção de deslocamento e o dispositivo de bobinamento 1 para o bem da clareza total. A fita 2 rolada sai do último ca- valete de rolagem 3 a uma velocidade de fita V. Após deslocar-se através de uma seção de resfriamento 4, por exemplo com um resfriamento laminar, a 20 qual pode ser de aproximadamente 100 m de comprimento, a dita fita é ali- mentada para o dispositivo de bobinamento 1 e ali bobinada. O comprimento do próprio dispositivo de bobinamento 1 é tipicamente de 5 m.

O dispositivo de bobinamento 1 tem um bobinador de tensiona- mento ou bobinador 5, um rolo de acionamento 7, formado como um par de 25 rolos de acionamento, e um dispositivo de controle 10. O bobinador 5 tem um tambor de bobinador expansível. O rolo de acionamento 7 está disposto a montante do bobinador 5, isto é, este está disposto entre o bobinador 5 e o último cavalete de rolagem 3 do laminador. O dispositivo de controle 10 ativa o laminador 5 e o rolo de acionamento 7, e portanto estabelece o modo no 30 qual estes operam e interagem. Este está de preferência formado como um dispositivo de controle 10 controlado por processo, no qual um dispositivo de processador com um programa de computador carregado no mesmo de pre- ferência opera. Um programa de computador para executar o método de operação de acordo com a invenção pode ser carregado no dispositivo de controle 10 por meio de um portador de dados 40.

Com base no programa de computador, o dispositivo de controle 5 10 opera o bobinador 5 e o rolo de acionamento 7 no seguinte modo:

O dispositivo de controle 10 está conectado através de linhas 12,

14 a um respectivo dispositivo de controle de acionamento 16 ou 18 para os elementos de acionamento ou motores Mi, M2 do rolo de acionamento 7 ou do bobinador 5. Através da primeira linha 12, o dispositivo de controle 10 10 transfere uma velocidade de bobinador de ponto de ajuste fH e um valor de torque de bobinador de ponto de ajuste corrente Mh, que atua na direção de deslocamento da fita, para o dispositivo de controle de acionamento 16 para o bobinador 5. Através da segunda linha 14, o dispositivo de controle 10 passe uma velocidade de rolo de ponto de ajuste fR e um valor de torque de 15 rolo de ponto de ajuste Mr, que atua na direção de deslocamento da fita, para o dispositivo de controle de acionamento 18 para o rolo de acionamento 7. Dependendo da fase de operação do processo de bobinamento o valor de torque de rolo de ponto de ajuste Mr pode também atuar contra a direção de deslocamento da fita. Como uma alternativa à modalidade exemplar aqui 20 representada, ou somente o bobinador 5 ou somente o "acionador", isto quer dizer, por exemplo, o rolo de acionamento 7 ou o par de rolos de acionamen- to, pode ser operado pelo dispositivo de controle 10 utilizando o respectivo valor de torque corrente Mh ou Mr.

Na modalidade exemplar representada, os valores de torque de 25 ponto de ajuste Mh, Mr podem também ser compreendidos como valores de limitação de torque, porque os acionamentos são aqui operados sob exces- so de velocidade, isto é, o controlador de velocidade nunca atinge a sua ve- locidade de ponto de ajuste porque a fita não pode sair do laminador rápida o suficiente. Isto aplica-se à assim denominada operação fixa do laminador, 30 na qual a fita está fixa em ambos os lados. Disposta a montante e a jusante desta fase de operação normal estão, respectivamente, uma fase de enro- Iamento inicial e uma fase de desenrolamento, nas quais o controle de velo- cidade deve acontecer diferentemente.

O dispositivo de controle 10 determina os valores de torque de ponto de ajuste Mh, Mr automaticamente, ativamente e continuamente com base nos valores atuais respectivamente correntes daqueles parâmetros 5 "internos" da fita que determinam a rigidez da fita ao longo de todo o proces- so de enrolamento. No exemplo apresentado, os sensores de temperatura 19, 20, 21, 22 que atuam com base em um princípio de medição ótica, por exemplo, a bolometria, estão presentes para este propósito, respectivamente medindo os valores de temperatura T0, Ti, T2 e T3 on-line e continuamente 10 em várias localizações da fita, para ser específico, entre o último cavalete de rolagem 3 e o sistema de bobinamento formado pelo rolo de acionamento 7 e o bobinador 5, aqui de preferência diretamente a jusante do último cavale- te de rolagem 3, mais ainda diretamente a montante do rolo de acionamento

7, entre o rolo de acionamento e o bobinador 5 e diretamente a montante do bobinador 5. Os dois primeiros sensores de temperatura 19, 20 (To e T1) são especificamente preferidos. Para os valores de temperatura respectivamente correntes To, T1, T2, T3, o dispositivo de controle 10 respectivamente deter- mina os valores de torque de ponto de ajuste Mh, Mr correntemente, em tempo real, on-line e continuamente de tal modo que uma variação no mo- mento de enrolamento que atua na fita 2 ou uma tensão de fita é reduzida ou é de preferência constante. Isto é na base de relações que são conhecidas por si, por exemplo, que a rigidez diminui com a temperatura crescente. Com a temperatura crescente, o torque é reduzido. A medição (aquisição de valor real) e o cálculo de torque acontecem com um período de repetição de apro- ximadamente 8 ms a 16 ms. Portanto, uma formação de valor Iimitante de torque dinâmico acontece.

Como uma alternativa à temperatura de fita T0, T1, T2, T3, uma propriedade de material corrente da fita pode também ser medida - não- explicitamente representada. Mais ainda, é vantajoso que, além dos dados 30 de temperatura dinamicamente variáveis ou os dados de propriedade de ma- terial dinamicamente variável, as informações ou dados sobre as proprieda- des de material estáticas da fita, por exemplo 0 tipo de material, etc., isto quer dizer os dados que não são mudados on-line ou continuamente durante a produção da fita, são transferidos para o dispositivo de controle 10 de um computador mestre de nível mais alto 15.

Juntamente com os dispositivos de controle de acionamento 16, 5 18 e os sensores de temperatura 19, 20, 21, 22, o dispositivo de controle 10 forma um sistema de controle 11 para o dispositivo de bobinamento 1.

A modalidade exemplar de um laminador W representada na Figura 2 é idêntica à modalidade exemplar representada na Figura 1, com a diferença que, ao invés dos sensores de temperatura 19, 20, 21, 22, uma unidade de cálculo de modelo 30 está formada - por exemplo integrada no computador mestre 25 - e recebe os dados de entrada do computador mes- tre 25 ou de outra unidade de processamento de dados, unidade de aquisi- ção de dados ou unidade de entrada de dados 50, sendo possível que estes dados a serem valores medidos com relação à temperatura de fita ou uma propriedade da fita em outro lugar no laminador a montante. O computador mestre 25 ou a unidade de cálculo de modelo 30 são informados da veloci- dade de ponte de ajuste e dos valores de momento correntemente calcula- dos através da unidade de controle 10 para adaptação. Utilizando as equa- ções de condução de calor e as leis de radiação de calor relevantes, a uni- dade de cálculo de modelo 30 calcula as temperaturas T0, Ti, T2, T3 da fita 2 na região do dispositivo de bobinamento 1 e deste modo fabrica os valores medidos reais. Os sensores 19, 20, 21, 22 da Figura 1 não são absoluta- mente necessários neste caso. Os parâmetros de medição de acordo com o modelo são enviados para o dispositivo de controle 10 para o cálculo adicio- nal dos torques Mn, Mr.

A unidade de cálculo de modelo 30 pode, como uma alternativa, ou além disso, calcular os valores reais de propriedades de material macros- cópicas, por exemplo, rigidez, tenacidade, ductilidade, superfície, resistência à tração, ou de propriedades de material microscópicas, por exemplo, estru- 30 tura de grão, tamanho de grão, distribuição de fases, entalpia livre de Gibbs etc., em quaisquer localizações desejadas. Aqui é possível basear-se nos métodos de modelação conhecidos por si, como descrito, por exemplo, na EP 1 576 429 B1 ou na DE 10 2004 005 919 A1. A unidade de cálculo de modelo 30 pode neste caso calcular em tempo real, ou pelo menos adequa- damente rapidamente para o controle de fita, uma variável a qual atua como uma medida da microestrutura corrente da fita que não pode ser diretamente 5 adquirida com esta velocidade. Por exemplo, o limite de escoamento a quen- te (abreviado HYP), medido em N/mm2, é utilizado para medir a rigidez da fita.

Consequentemente, uma combinação das modalidades exem- plares das figura 1 e 2 é também significativa:

- a medição das temperatura To, T1, T2, T3 ou de outras variáveis

de estado de material nas localizações mostradas na Figura 1 pelos senso- res 19, 20, 21, 22 e

- o cálculo de uma propriedade de material, especificamente uma propriedade de microestrutura pela unidade de cálculo de modelo 30 nas mesmas (ou outras) localizações.

A invenção está baseada em uma adaptação ativa do cálculo de torque com base em valores reais dos respectivos parâmetros que determi- nam a rigidez da fita 2 ao longo do processo de enrolamento inteiro, para ser específico, a temperatura de fita e as propriedades de material que refletem 20 a microestrutura da fita. Neste caso, um cálculo de modelo corrente, que também inclui um cálculo de microestrutura com relação à propriedade de material, pode também ser utilizado como o valor real. A vantagem encontra- se em um momento de enrolamento mais uniforme, isto é, o momento de tracionamento sobre o lado do material (dentro do material), e consequen- 25 temente leva a uma melhor qualidade de enrolamento e tensões de fita mais constantes. De acordo com a invenção, o cálculo de torque, e consequente- mente a seleção de torque prescrita para os motores de bobinador M1, M2 está baseado nos valores reais e nas propriedades de fita correntes, e não nas seleções de ponto de ajuste prescritas que permanecem inalteradas du- 30 rante o processo de enrolamento. Como um resultado, as desvantagens das seleções de ponto de ajuste prescritas que permanecem inalteradas durante o processo de enrolamento, para ser especifico, os desvios que surgem en- tre o valor de ponto de ajuste e o valor real que adversamente influenciam a qualidade de enrolamento, são evitadas. A qualidade da fita enrolada, tais como por exemplo a espessura e largura constantes, é aperfeiçoada.

Como uma alternativa a um cálculo de modelo, o valor de micro- estrutura real pode ser determinado por medição direta, por exemplo por meio difração de raios X.

A figura 3 mostra detalhes da construção da unidade de controle e do dispositivo de controle de acionamento 16 do acionamento de bobi- nador e sua interação. Esta descrição da figura aplica-se analogamente ao acionamento de rolo de acionamento alternativo ou adicional.

A unidade de controle 10 recebe - por exemplo, do computador mestre 25, os assim denominados dados de fita de configuração, especifi- camente a espessura de fita d e largura de fita b desejadas. Mais ainda, esta recebe os valores que refletem as propriedades de fita correntes, isto quer 15 dizer, por exemplo, os valores medidos para as temperatura To, Ti, T2, T3 ou os valores calculados ou simulados pela unidade de cálculo de modelo 30 para as propriedades de material ou para a microestrutura corrente da fita 2. Os dados e os valores entram em um módulo de cálculo de torque 61, o qual calcula o valor de torque de ponto de ajuste Mh- 20 Mais ainda, um módulo de cálculo de velocidade 62 da unidade

de controle 10 calcula a velocidade de bobinador de ponto de ajuste fH da dependência da fase de enrolamento prescrita pelo computador mestre 25. As fases de enrolamento para uma bobina que deve ser produzida são, es- pecificamente, "enrolamento inicial" (fase de partida), "estado físico" (fase de 25 operação) e "desenrolamento" (fase final). A velocidade de bobinador de ponto de ajuste fn para o motor de bobinador M2 é alimentada através da linha 12 para um circuito de controle de velocidade de Ioop fechado. Os valo- res típicos ficam na faixa de 500 a 1000 revoluções por minuto. Para formar o circuito de controle de Ioop fechado, associado com o motor de bobinador 30 M2 está um contador de revoluções 63, a velocidade corrente medida fact a qual serve como uma variável controlável para calcular o desvio de sistema "fact - íh" para um controlador de velocidade 64 formado no dispositivo de controle de acionamento 16. O valor de saída do controlador de velocidade 64 é um valor de torque, o qual após o recálculo através do fluxo de motor Φε torna-se uma corrente de motor de bobinador de ponto de ajuste íh- A corrente de motor de bobinador de ponto de ajuste íh serve como uma variá- 5 vel de entrada para um controlador de corrente 65, o qual está do mesmo modo formado no dispositivo de controle de acionamento 16. No lado de en- trada, ao controlador de corrente 65 é alimentada uma corrente de motor corrente iact, medida por um amperímetro 66, como uma variável controlada. O controlador de corrente 65 controla a corrente de acionamento do motor 10 de bobinador M2.

Uma parte de componente adicional do dispositivo de controle de acionamento 16 é um módulo de limitação de torque 68, o qual limita o valor de torque determinado pelo controlador de velocidade 64. Na modali- dade exemplar representada, está indicado pelas duas setas M- e M+ que 15 tanto o limite superior quanto o limite inferior podem ser alimentados do mó- dulo de cálculo de torque 61 (através da linha 12) para o módulo de limitação de torque 68 e os dois são então referidos como o valor de torque de ponto de ajuste Mn. O limite superior é utilizado com preferência para o bobinador 5 e o rolo de acionamento 7, o limite inferior é de preferência somente utili- 20 zado para o rolo de acionamento 7 a ativação e o controle do qual pode de outro modo acontecer por analogia com o bobinador 5. O limite superior é de preferência utilizado no "estado fixo", para evitar que o limite de escoamento da fita 2 seja excedido, o limite inferior nas outras fases de enrolamento.

O limite superior do valor de torque de ponto de ajuste Mh é for- mado no módulo de torque 61 pela soma de quatro submomentos:

Mh = Μη,ζ + Mh,b + Mh,a + Mh,r Os quatro submomentos computacionalmente determinados no exemplo do tambor de bobinador são:

a) um momento de tração (torque) Mh,z para manter a fita 2 esticada:

Μη,ζ = Z . D/2

com Z = Sgpec. b . d . kt 5

z: tensão de bobinador

D: diâmetro de bobina (corrente)

d: espessura de fita

b: largura de fita

kt: fator de correção de tensão de bobinador Sspec- tensão de bobinador específica

b) um momento de flexão (torque) Mh,b para enrolar a fita 2

sobre o bobinador 5:

Mh,B — b . (d / 4) . Sspec · fcorr

fcorr: fator de correção

c) um momento de aceleração Mh,a para superar as forças de inércia:

lubrificação e da velocidade, e pode ser determinado duran- te a operação inicial e possivelmente posteriormente atuali- zado.

A tensão de bobinador específica Sspec muda como uma função das propriedades de fita correntes. Em princípio, aqui isto inclui a rigidez/ dureza da fita, que é dependente da microestrutura e também da temperatu- ra da fita.

Especificamente, o torque de tração Μη,ζ e o momento de flexão Mn,B são consequentemente altamente dependentes não somente da espes- sura de fita d e da largura de fita B mas também do HYP, consequentemente

v /

15

I: razão de engrenagem

Jfíx: momento de inércia (lado do motor)

Do: diâmetro de bobinador p: densidade específica (do aço) π: 3,14... dV/dt: aceleração

d) um momento de atrito Mh.r para superar as influências de

20

atrito. Isto depende do projeto estrutural dos rolamentos, da portanto da temperatura de fita corrente T. Dependendo das especificações, apenas um ou um número dos valores de temperatura T0, Ti, T2, T3, por e- xemplo, um número de valores médios, podem ser utilizados para a tempe- ratura de fita corrente T que é incluída no cálculo.

Consequentemente, o dispositivo de controle 10 de acordo com

a invenção pode reagir dinamicamente para mudar as temperaturas de fita e consequentemente assegurar um momento de enrolamento largamente constante na fita 2 no caso de variar o torque de motor, isto quer dizer, redu- zir as flutuações indesejadas em tensão e perdas de qualidade de fita. Não 10 somente as flutuações periódicas na força de tração, por exemplo, causadas por instâncias de fora de redondeza na fita enrolada, podem ser corrigidas, assim como corrigindo exclusivamente com base nos parâmetros externos de fita tais como o ângulo de ajuste corrente, mas também mudanças que ocorrem não-periodicamente. Ao contrário, no caso do método de bobina- 15 mento de acordo com a invenção, a medição do ângulo de torcedura corren- te do bobinador e/ou do rolo de acionamento e a medição da força de tração corrente não são absolutamente necessárias para determinar o valor de pon- to de ajuste para a tensão / momento, porque o valor de ponto de ajuste é derivado da temperatura e/ou de uma propriedade de microestrutura da fita. 20 A adaptação dinâmica dos limites de torque com uma tolerância para a tem- peratura ou a microestrutura correntes assegura, por exemplo, que o limite de escoamento não seja excedido e um bom resultado de enrolamento seja conseguido com uma fita enrolada esticada (bobina).

Apesar de ser anteriormente costumeiro enviar a tensão de bo- 25 binador específica para o sistema de automação durante a configuração, isto quer dizer, antes da fita ser enrolada, do nível 2 como um valor fixo, apesar de que também dependente das propriedades da fita (classe de aço e tem- peratura), em contraste é assumido no caso do exemplo de acordo com a invenção que a temperatura e/ou as propriedades do aço na microestrutura 30 não são constantes durante o enrolamento. Portanto, nenhum valor fixo é utilizado ao longo do comprimento inteiro da fita, mas ao contrário, o valor de partida (fixo) é continuamente corrigido durante o enrolamento pela tempera- tura de fita real medida e/ou as microestruturas modeladas. Isto permite, por exemplo, que um resfriamento graduado, um modo no qual a cabeça da fita é deixada mais quente do que a parte do meio da fita, seja executado espe- cificamente vantajosamente. Neste caso, um momento de tração e um mo- 5 mento de flexão diferentes são utilizados para a parte do meio (= parte prin- cipal da fita) do que para a cabeça da fita.

Representado na Figura 4 está um desenvolvimento das modali- dades acima mencionadas no qual a unidade de controle 10 interage com um dispositivo de controle de força ou dispositivo de controle de ajuste 80 para o(s) rolo(s) de acionamento 7.

Os limites de torque determinam o torque de motor Mr, Mh e a tensão na fita. O bobinador 5 tem o que é virtualmente uma conexão positiva com o seu tambor e a fita geralmente não pode "deslizar".

No caso do par de rolos de acionamento 7, isto quer dizer, dois 15 rolos dispostos um acima do outro e pressionados juntos com uma força F, esta conexão positiva não existe e o rolo pode perder contato com a fita 2 e "deslizar" se a força de acionador F for muito baixa ou o torque Mr for muito alto. Existe consequentemente uma relação entre o valor de torque de rolo de ponto de ajuste Mr a ser aplicado ("torque de acionador") e a força de 20 acionador de ponto de ajuste Fr.

É consequentemente vantajoso utilizar a variável do valor de torque Mr para ajustar o valor de força de ponto de ajuste Fr corresponden- temente. Na modalidade exemplar representada, formado para este propósi- to na unidade de controle 10, está um módulo de cálculo de força 81, o qual 25 calcula a força de acionador de ponto de ajuste Fr do valor de torque de rolo de ponto de ajuste Mr e possivelmente variáveis adicionalmente influentes. A força de acionador de ponto de ajuste Fr é alimentada para o dispositivo de controle 80 do acionador, para ser preciso, um controlador de força 82 formado no mesmo. Para formar o circuito de controle de força de Ioop fe- 30 chado, existe um ajuste hidráulico 83, o qual atua sobre o par de rolos 7 e é influenciado pelo controlador 82 por meio de uma válvula ativada 85. Um transdutor de medição (não-representado) mede a pressão hidráulica corren- te Pact- Após o recálculo para uma força de acionamento corrente Fact, esta é alimentada como uma variável controlada para a entrada do controlador de força 82.

Claims

1. Método para a operação de um dispositivo de bobinamento (1) utilizado para bobinar ou desbobinar uma fita metálica (2), o qual tem pelo menos um bobinador (5), opcionalmente pelo menos um rolo de acio- namento (7) associado com o bobinador (5) e um dispositivo de controle (10) para o bobinador (5), e possivelmente para o rolo de acionamento (7), em que a) uma propriedade de microestrutura corrente da fita (2) é medida ou determinada por cálculo de modelo como o valor real, b) um valor de torque corrente (MH, Mr), que atua na e/ou con- tra a direção de deslocamento da fita, é determinado pelo dispositivo de controle (10) do valor real ou de uma variável derivada do mesmo, e c) o dispositivo de controle (10) utiliza o valor de torque cor- rente (Mh, Mr) para operar o bobinador (5) e/ou o rolo de acionamento (7).

2. Método de operação de acordo com a reivindicação 1, em que a fita (2) é uma fita de aço ou uma fita não-ferrosa em um laminador, especi- ficamente um laminador a quente, e/ou em uma linha de tratamento a jusan- te.

3. Método de operação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o dispositivo de controle (10) determina continuamente os valores de torque (MH, MR) de tal modo que uma variação no momento de enrolamento ou tensão de fita que atua na fita (2) é reduzida, o momento de enrolamento ou a tensão de tira no material de preferência sendo constante.

4. Método de operação de acordo com qualquer uma das reivin- dicações 1 a 3, em que a determinação do valor real acontece em tempo real, on-line e/ou continuamente, especificamente a uma taxa de pelo menos 50 medições por segundo.

5. Método de operação de acordo com qualquer uma das reivin- dicações 1 a 4, em que o dispositivo de controle (10) opera o bobinador (5) e/ou o rolo de acionamento (7) em um modo limitado em momento.

6. Método de operação de acordo com qualquer uma das reivin- dicações 1 a 5, em que a determinação do valor real acontece entre o bobi- nador (5) e o rolo de acionamento (7) e/ou diretamente a montante do rolo de acionamento (7), e/ou entre o sistema de bobinamento, formado pelo bo- binador (5) e o rolo de acionamento opcional (7), e um cavalete de rolagem (3) disposto a montante do sistema de bobinamento, especificamente dire- tamente a jusante do cavalete de rolagem (3).

7. Método de operação de acordo com qualquer uma das reivin- dicações 1 a 6, em que um tamanho de grão, uma estrutura de grão, uma proporção de fase, uma entalpia livre de Gibbs e/ou uma distribuição mole- cular ou atômica é medida ou determinada como a propriedade de microes- trutura.

8. Método de operação de acordo com qualquer uma das reivin- dicações 1 a 7, em que uma propriedade de material corrente da fita (2) é determinada do valor real, especificamente uma rigidez, uma resistência à tração, uma qualidade de superfície, uma temperatura, uma dimensão geo- métrica, um limite de escoamento, uma tenacidade ou uma ductilidade.

9. Método de operação de acordo com qualquer uma das reivin- dicações 1 a 8, em que uma propriedade de material estática da fita (2) é transferida para o dispositivo de controle (10), especificamente um tipo de material, um código de liga, informações sobre uma análise química do ma- terial de fita e/ou fatores de correção associados.

10. Método de operação de acordo com qualquer uma das rei- vindicações 1 a 9, em que o dispositivo de controle (10) emite uma velocida- de de bobinador de ponto de ajuste (íh) para o bobinador (5), e possivelmen- te uma velocidade de rolo de ponto de ajuste (ír) para o rolo de acionamento (7).

11. Método de operação de acordo com a reivindicação 10, em que o dispositivo de controle (10) opera o bobinador (5) e possivelmente o rolo de acionamento (7) em um modo controlado em velocidade.

12. Método de operação de acordo com qualquer uma das rei- vindicações 1 a 11, em que o dispositivo de controle (10) opera o bobinador (5) e possivelmente o rolo de acionamento em um modo limitado em veloci- dade.

13. Dispositivo de controle (10) para uma disposição de bobina- mento utilizada para bobinar ou desbobinar uma fita (2), em que a disposi- ção de bobinamento tem um bobinador (5) e opcionalmente pelo menos um rolo de acionamento (7) associado com o bobinador (5), em que o dispositivo de controle (10) é formado de tal modo que este opera o bobinador (5), e/ou possivelmente o rolo de acionamento (7), de acordo com um método de ope- ração como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12.

14. Dispositivo de controle (10) de acordo com a reivindicação 13, o qual tem um sensor para medir a propriedade de microestrutura da fita (2).

15. Dispositivo de controle (10) de acordo com a reivindicação 13 ou 14, o qual tem uma unidade de cálculo de modelo (30) para o cálculo baseado em modelo de uma propriedade corrente da fita (2), que caracteriza a microestrutura da fita (2), e/ou para o cálculo de uma temperatura de fita corrente (T0, T1, T2, T3).

16. Sistema de controle (11) para uma disposição de bobina- mento utilizada para bobinar ou desbobinar uma fita metálica (2), em que a disposição de bobinamento tem um bobinador (5) e opcionalmente pelo me- nos um rolo de acionamento (7) associado com o bobinador (5), com: a) uma unidade de cálculo de modelo (30) para o cálculo ba- seado em modelo de uma propriedade corrente da fita (2), que caracteriza a microestrutura da fita (2), b) um dispositivo de controle (10) o qual tem um meio de cál- culo de torque para calcular um valor de torque (MH, Mr) da propriedade de microestrutura corrente da fita (2), e c) pelo menos um dispositivo de controle de acionamento (16, 18) para o bobinador (5) e/ou o rolo de acionamento (7) pa- ra o qual o valor de torque pode ser alimentado.