DE10014813B4

DE10014813B4 - Verfahren und Vorrichtung zum lagegerechten Aufwickeln eines gewalzten Warmbandes in einer Haspelvorrichtung

Info

Publication number: DE10014813B4
Application number: DE10014813A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Müller; Andreas Wolff; Michael Degner
Original assignee: ThyssenKrupp Stahl AG; BFI VDEH Institut fuer Angewandte Forschung GmbH
Current assignee: BETRIEBSFORSCHUNGSINSTITUT VDEH - INSTITUT FUER ANG; ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2000-03-27
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2020-03-28
Also published as: KR100702745B1; EP1278606A1; EP1278606B1; DE50105307D1; US20030102401A1; US6874724B2; JP2004500245A; WO2001072444A1; KR20020093862A; DE10014813A1; JP4842488B2

Abstract

Verfahren zum lagegerechten Aufwickeln eines Metallbandes in einer Haspelvorrichtung, wobei das Metallband, insbesondere gewalztes Warmband, über eine Treibvorrichtung mit Treibrollen der Haspelvorrichtung zugeführt wird, über einen Regler die Treibrollen mittels Stellgliedern für eine Veränderung des Treibrollenspaltes relativ zueinander neigbar sind und dem Regler als Messgröße und als Soll-Führungsgröße die Lage der Kante des Metallbandes zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Kante des Metallbandes (2) vor der Treibvorrichtung ermittelt und gleichzeitig die Oberflächengeometrie des Metallbandes (2) als Messgröße ermittelt und einer Vorsteuerung (15) zugeführt wird, die dem Regler (14) nachgeschaltet und der Ansteuerung der Stellglieder der Treibrollen (6, 7) für die Änderung des Treibrollenspaltes (17) vorgeschaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum lagegerechten Aufwickeln eines Metallbands gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum lagegerechten Aufwickeln eines Metallbandes gemäß dem Oberbegriff des nebengeordneten Patentanspruchs 10.
Es ist allgemein bekannt, dass beim Warmbandwalzen das fertiggewalzte Warmband nach dem Auslaufen aus dem letzten Gerüst der Fertigstraße vom Auslaufrollgang durch eine Kühlstrecke, vorzugsweise ein System von Spritzwasserdüsen, zu einer Haspelvorrichtung transportiert wird. Von der Haspelvorrichtung wird das Warmband zu Bunden (Coils) aufgewickelt. Im Bereich vor der Haspelvorrichtung kann das Warmband auf dem Auslaufrollgang durch hydraulisch seitlich an die Bandkanten anstellbare Seitenführungslineale geführt werden, um das gewalzte Warmband für das Einlaufen in die Haspelvorrichtung auszurichten. Entsprechend sind die Seitenfüh rungslineale während des Haspelvorganges im Kontakt mit den Bandkanten des Warmbandes.
Am Ende des Auslaufrollganges ist eine Treibvorrichtung angeordnet, die im wesentlichen aus einer unteren Treibrolle, die im Gestell der Haspelvorrichtung gelagert ist, und einer oberen Treibrolle besteht, die in einer Treiberschwinge gelagert ist. Die obere Treibrolle ist über Hydraulikzylinder zur Ein- und Verstellung des Spaltes zwischen den Treibrollen verschwenkbar. Mit dem Ziel einer Bandlaufstabilisierung werden vorrangig bombierte untere Treibrollen oder auch Treibrollen mit zylindrischem Mittelteil und jeweils konische Rollenenden verwendet. Die wesentlichen Funktionen der Treibvorrichtung einschließlich deren Antriebe sind, den von der Fertigstraße kommenden Anfang des Walzbandes strammzuziehen, die einlaufende Bandspitze in Richtung der Haspelvorrichtung zu leiten und den Rückzug gegen die Haspelvorrichtung während des Wickelvorganges zu gewährleisten.
Die wesentlichen Komponenten der Haspelvorrichtung sind ein spreizbarer Dorn zum Aufwickeln des Walzbandes, Andrückrollen und Führungsschalen zur Führung des Walzbandes während des Wickelvorganges sowie ein Dornantrieb. Das freie Dornende (Coilabziehseite) wird im allgemeinen beim Haspeln durch ein einschwenkbares Dornlager unterstützt.
Zur Einleitung des Wickelvorganges wird die von dem Fertiggerüst kommende Spitze des Warmbandes von dem Treibrollenpaar aus der Ebene des Auslaufrollganges nach unten zum Wickeldom hin abgelenkt. Dann führen die Andrückrollen und die Führungsschalen der Haspelvorrichtung den Bandanfang mehrere Male um den sich drehenden Dorn. Der Dorn besteht aus mehreren Segmenten, die kurz nach dem Eintreffen der Bandspitze kontinuierlich gespreizt werden, bis das Band kraftschlüssig zu fest aufeinanderliegenden Windungen gewickelt wird. Die wesentlichen Funktionen der Haspelvorrichtung sind, die kraftschlüssige Verbindung von Bandanfang und Dorn zu gewährleisten, das beim Wickeln entstehende Coil zu tragen und das Band während das Wickelns mit definiertem Bandzug zu beaufschlagen.

Des weiteren ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 38 28 356 A1 bereits ein gattungsgemäßes Verfahren zur Beeinflussung der Lage von Warmband, das über ein Treibrollenpaar einer Haspelvorrichtung zugeführt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bekannt. Bei diesem Bandlageregelverfahren erfolgt die Bandführung für die Haspelvorrichtung ausschließlich über eine asymmetrische Verstellung des Treibrollenspaltes mittels einer schwenkbaren oberen Treibrolle. Hierfür ist die obere Treibrolle in einer Treiberschwinge gelagert, die über eine hydraulische Anstellung und Ausbalancierung verfügt. Auch ergibt sich hieraus, dass während des Haspelvorganges die Seitenführungslineale geöffnet sind.

Die Stellwirkung dieser Treibvorrichtung in Bezug auf das Warmband beruht auf einer örtlichen Verlagerung des Angriffspunktes der Bandzugkraft und der daraus resultierenden ungleichförmigen elastischen Bandlängung (Biegung) infolge eines Verschwenkens der oberen Treibrolle. Ein Verschwenken der oberen Rolle führt zu einem einseitigen Öffnen des Treiberspaltes und somit zu einer Verlagerung des Angriffspunktes der Andrückkraft, die die Treibrollen auf das Band ausüben. Der Kraftangriffspunkt, der bei symmetrischem Treiberspalt in der Anlagenmitte liegt, ist nun um einen Abstand aus der Anlagenmitte in Richtung der nicht geöffneten Seite des Treiberspaltes verlagert. Infolgedessen greift die aus dem Bremsmoment der Treibvorrichtung resultierende Bandrückzugskraft ebenfalls im Abstand zur Anlagenmitte an dem bis dahin noch mittig laufenden Band an. Aus dieser durch das Schwenken/Neigen der oberen Treibrolle herbeigeführten Krafteinleitungssituation resultiert ein auf das noch mittig laufende Band ausgeübtes Moment, das eine elastische Querbiegung des Bandes verursacht. Infolge dieser Bandverformung sind die Bandlängsfasern im Bereich der Treibvorrichtung unter einem Winkel zur Anlagenmittelachse bzw. unter einem Winkel zu den Treibrollenachsen orientiert. Somit tendiert ein reibschlüssig über eine Trei brolle geführtes Band dazu, den Bahnkurven der Rollenmantelpunkte im Kontaktbereich zu folgen. Das bedeutet im vorliegenden Fall, dass das Band nicht etwa der Bandfaserlängsrichtung folgend durch die Treibvorrichtung läuft, sondern dass der momentan im Kontaktbereich befindliche Bandpunkt in Richtung des Rollenumfangsgeschwindigkeitsvektors an der Kontaktstelle also in Richtung der Anlagenlängsachse transportiert wird. Daraus resultiert eine Querverlagerung des Bandes in der Treibvorrichtung. Durch diese Verlagerung des Bandes tritt auch eine allmähliche Vergrößerung des Abstandes zwischen dem Kraftangriffspunkt der Treiberrückzugskraft und dem Zugmittelpunkt an der Bandauflaufstelle am Coil auf. Bei großer Neigung der oberen Treibrolle wird jedoch der Abstand zur Anlagenmitte erheblich größer sein als die auftretenden Bandquerverlagerungen, so dass der Einfluss der daraus sich ergebenden Änderung des Abstandes zur Anlagenmitte vernachlässigt werden kann.

Das aus der vorgenannten deutschen Offenlegungsschrift DE 38 28 356 A1 bekannte Bandlageregelsystem besteht im wesentlichen aus einem Bandkantenerfassungssystem, einem Bandlageregler und einer hydraulischen Anstellung der oberen Treibrolle mit Kraft- und Neigungsregelung. Die Beeinflussung der Bandlage erfolgt durch das Schwenken/Neigen der oberen Treibrolle entsprechend den zuvor beschriebenen mechanischen Grundlagen. Aus der momentanen Lage der Bandkante, die mittels einer Bandkantenabtastung erfasst wird, und dem Lage-Sollwert, der aus der Bandbreite und den Anlagenabmessungen ermittelt wird, wird die Regeldifferenz für den Bandlageregler gebildet. Ausgangsgröße des Bandlagereglers ist der Sollwert der Treibrollenneigung, die für die Treibrollenanstellung vorgegeben wird. Da bei geöffneten Seitenführungslinealen kein Kontakt zwischen den Linealen und dem Band auftritt, werden sowohl der übliche Verschleiß der Lineale als auch Bandkantenbeschädigungen durch die Seitenführungslineale vermieden.

Betriebsversuche haben gezeigt, dass die Bandführung durch die Treibvorrichtung bei geöffneten Seitenführungslinealen bei Warmwalzbändern bis zu einer Dicke von etwa 5 mm grundsätzlich möglich ist. Jedoch wurden die Qualitätsanforderungen an den Wickelzustand mit diesem Verfahren noch nicht vollständig erfüllt. Die Kontur der Coilstirnfläche zeigte begrenzte aber unzulässige Restwelligkeiten (Schwankungsbreite rd. ± 10 mm). Beim Ausfädeln aus dem Fertiggerüst treten Wickelabsätze auf. Maßgeblich für diese Fehler, d. h. für das seitliche Ausscheren von Coil-Windungen, sind folgende Ursachen:
Wesentlich für die Funktion der Treibvorrichtung als Stellglied für die Bandlageregelung ist die Beeinflussung des Auslaufwinkels des Bandes (Winkel zwischen Bandmittenlinie und Treibrollenachse). Bei gekrümmten Bändern ("Säbel-Form") hat der durch die Krümmung verursachte Winkel die Wirkung einer Störgröße, d. h. der Winkel aus der Bandkrümmung wird bei der Erzeugung der Stellgröße nicht berücksichtigt und verfälscht diese in zunächst unbekannter Größe.

Da der Ankerstrom der Treibrollenantriebe von der übergeordneten Antriebsregelung gesteuert wird und somit auch begrenzt sein kann, ist bei Vorgabe einer zu geringen Stromgrenze der resultierende Zug im Band zwischen dem Dorn und der Treibvorrichtung die angestrebte Stellwirkung durch Schwenken der oberen Treibrolle, um das Band in die Sollposition zu treiben, nicht erreichbar.

Auch tritt beim Ausfädeln des Bandes aus dem Fertiggerüst eine sprunghafte Zugentlastung des Bandes auf, die Rutschvorgänge im Treiberspalt verursachen kann und damit einen Wickelabsatz im Coil verursachen kann.

Ferner ist in der deutschen Patentschrift DE 197 09 992 C1 ein Verfahren zum Messen der Oberflächengeometrie von Warmband unter Erzeugung von Linien auf der Bandoberfläche mittels einer Lichtquelle beschrieben. Mit diesem Verfahren soll ein einfaches und effektives Erfassen der Bandplanheit ermöglicht werden, um diese für eine feinfühligere Regelung von Walz- und Haspelparametern zu verwenden. Auf der Messoberfläche, dem Warmband bzw. der Stirnfläche eines im Entstehen begriffenen Coils wird über einen Diaprojektor ein Linienmuster projiziert, das über eine CCD-Kamera (charge coupled device) erfasst wird. Der Projektor ist dabei oberhalb des Warmbandes angeordnet und projiziert das Linienmuster in einem Winkel zur Vertikalen auf die Oberfläche des Warmbandes, so dass sich die Linien vorzugsweise quer zur Bandoberfläche erstrecken und somit die ganze Bandbreite erfassen.

Die CCD-Kamera erfasst die quer über die Bandoberfläche verlaufenden Linien. Bei einer absoluten Bandplanheit entsteht ein gleichmäßiges Muster gerader Linien mit unverändertem Linienabstand. Abweichungen der Bandoberfläche von der idealen Ebene bewirken eine Änderung des Linienabstandes im Bereich der Unebenheit. Diese Änderung erfasst die Kamera und lässt sich rechnerisch durch einen Vergleich mit einem Referenzmuster auf einfache Weise in Höhendifferenzen umrechnen. In ähnlicher Weise wie beim Planheitsmessen am laufenden Band, lässt sich mit Hilfe des Meßsystems die Planheit der Stirnflächen beim Haspeln überwachen. Die Stirnfläche des sich im Haspel aufbauenden Coils entspricht dabei der Bandoberfläche. Dieses Messverfahren ermöglicht eine schnelle On-line-Ermittlung der tatsächlichen Höhendifferenzen der Bandoberfläche und erlaubt so eine Echtzeiterfassung und -regelung fortlaufender Bandabschnitte. Dies hat den Vorteil, dass die Messergebnisse ein Anpassen der Walz- und/oder Haspelparameter unmittelbar nach dem Auftreten einer Unebenheit erlauben. Auch eine Querwölbung des Bandes ist hiermit zu bestimmen. Konventionelle Meßsysteme erfassen lediglich die Bandfaserlänge. Die Messlinien lassen sich zudem bezüglich ihrer Intensität und Liniendicke unterschiedlichen Bedingungen anpassen.

Zusammenfassend ergibt sich somit, dass weiterhin beim Aufhaspeln von Walzband infolge von Querbewegungen des aufzuhaspelnden Walzbandes seitliche Ausscherungen von Coilwindungen auftreten, die zu unebenen Stirnflächen des Coils führen. Im Zuge der weiteren Verarbeitung und Förderung derartiger Coils sind die hervortretenden Bandkanten anfällig für Beschädigungen. Infolge dieser Beschädigungen können zusätzliche Kosten bei der Weiterverarbeitung entstehen bzw. Erlöseinbußen auftreten. Darüber hinaus ist die eingangs beschriebene konventionelle Führung des Walzbandes beim Haspeln durch Seitenführungslineale mit einem relativ hohen Instandhaltungsaufwand verbunden, da die Seitenführungslineale einem erhöhten abrasiven Verschleiß durch die zu führenden Bandkanten des Walzbandes unterliegen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung zum lagegerechten Aufwickeln eines Warmbandes in eine Haspelvorrichtung zu schaffen, mit denen eine Optimierung des Wickelergebnisses des Walzbandcoils erreicht wird. Voranging sollen seitliche Ausscherungen der einzelnen Coilwindungen des Walzbandes beim Haspeln vermieden werden und die gewickelten Coils den DIN-Anforderungen wie fest gewickelt, möglichst rund sowie kantengerade entsprechen. Die Grenzmaße für ein Coil im Wickelzustand sind in der DIN 1016 festgelegt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst. In Bezug auf die Vorrichtung zum lagegerechten Aufwickeln eines Metallbandes wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale im Patentanspruch 10 gelöst. In den Unteransprüchen 2 bis 9 und 11 bis 13 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Vorrichtung angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum lagegerechten Aufwickeln eines Warmbandes in einer Haspelvorrichtung und deren zugehörige Vorrichtung kann in einem Mehrgrößen-Bandlageregelsystem mit Vorsteuerung abgebildet werden, dass im wesentlichen aus einem Meßsystem zur Erfassung der Bandoberflächengeometrie und der Bandkantenlage, einem Mehrgrößen-Regler für den Bandzug und die Bandlage, einer Vorsteuerung, die den Einfluss der Oberflächengeometrie des einlaufenden Bandes berücksichtigt, einem Beobachter zur Schätzung der Bandlage auf dem Coil und des Bandzuges zwischen Treiber und Dorn sowie einer hydraulischen Anstellung der oberen Treibrolle über eine Kraft- und Neigungsregelung besteht.

Vorteilhafterweise ist das Verfahren zum lagegerechten Aufwickeln eines Warmbandes in eine Haspelvorrichtung und deren zugehörige Vorrichtung in bestehende Anlagen unter Ausnutzung der vorhandenen Stellglieder (Anstellung der Treibrollen, Antriebe von Treibapparat und Dorn) und der messtechnischen Vorrichtung zur Ermittlung von Bandlage und Bandoberflächengeometrie nachrüstbar.

Besonders vorteilhaft ist, dass die Führungsgröße für den Bandzug der Treibvorrichtung so bemessen wird, dass die vollständige Rückzugübernahme durch die Treibvorrichtung beim Ausfädeln des Walzbandes aus dem letzten Gerüst der Fertigstraße nicht sprunghaft erfolgt, sondern bereits vor Ausfädelung des Bandendes aus dem Fertiggerüst ein stetig differenzierbarer Anstieg bis zur vollen Zugübernahme stattfindet. Hierdurch werden erfolgreich Wickelabsätze im Coil vermieden.

Die wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung sind, dass die Bandoberflächengeometrie im Einlauf zur Haspelvorrichtung durch eine Vorsteuerung prädiktiv berücksichtigt wird, die Lage des Bandes auf dem Coil durch Beobachter unter Nutzung überprüfbarer physikalischer Modelle geschätzt wird sowie der Bandzug unter Berücksichtigung der einlaufenden Bandoberflächengeometrie und der momentanen Bandlage optimiert wird.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Seitenansicht eines Endabschnittes eines Auslaufrollganges mit anschließender Treib- und Haspelvorrichtung für ein Warmband,
2 eine Detailansicht der Treibrollen der Treibvorrichtung und
3 ein Blockschema eines Regelkreises für eine Mehrgrößenregelung der Bandlage eines Warmbandes im Bereich einer Haspelvorrichtung.
Die 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Endabschnittes eines Auslaufrollganges 1, der eingangsseitig mit einem nicht dargestellten Fertiggerüst einer Warmbandstrasse verbunden ist. Auf dem Auslaufrollgang 1 wird ein fertiggewalztes Warmband 2 in Richtung einer Haspelvorrichtung 3 mit einer vorgeschalteten Treibvorrichtung 4 gefördert. Von der Haspelvorrichtung ist das Warmband 2 zu Coils 5 aufwickelbar. Die am Ende des Auslaufrollganges 1 angeordnete Treibvorrichtung 4 besteht im wesentlichen aus einer unteren Treibrolle 6 und einer oberen Treibrolle 7. Die obere Treibrolle 7 ist über nicht dargestellte hydraulische Kolben-/Zylindereinheiten zur Ein- und Verstellung des Spaltes zwischen den Treibrollen 6 und 7 in Richtung der unteren Treibrolle 6 anstellbar sowie seitlich neigbar. In der 2, die eine Detailansicht der Treibrollen 6 und 7 der Treibvorrichtung 4 zeigt, ist eine geneigte obere Treibrolle 7 sowie ein keilförmiger Treibrollenspalt 17 dargestellt. Die Ausrichtung des einlaufenden Walzbandes 2 in Richtung der Haspelvorrichtung 3 ausschließlich anhand der Neigungsverstellung der Treibrollen 6 und 7 zueinander sowie die mechanischen Grundlangen der hierdurch bewirkbaren Querverschiebung des Warmbandes im Treibrollenspalt ist bereits ausführlich in der Würdigung der eingangs angegebenen deutschen Offenlegungschrift DE 38 28 356 A1 erfolgt, die hiermit Bestandteil der Beschreibung wird. Zusätzlich zur Bandlaufstabilisierung ist die untere Treibrolle 6 bombiert ausgebildet.
Die Treibvorrichtung 4 einschließlich deren nicht dargestellter Antriebe hat neben der zuvor beschriebenen Aufgabe das einlaufende Warmband in Richtung der Haspelvorrichtung 3 zu leiten und auszurichten die Aufgaben, den von der Fertigstraße kommenden Anfang des Warmbandes 2 strammzuziehen, die einlaufende Bandspitze in Richtung der Haspelvorrichtung 3 zu leiten und den Rückzug des Warmbandes 2 gegen die Haspelvorrichtung 3 während des Wickelvorganges zu gewährleisten.
Die Haspelvorrichtung 3 besteht im wesentlichen aus einem angetrieben und spreizbaren Dorn 8 zum Aufwickeln des Walzbandes 2 sowie nicht dargestellten Andrückrollen und Führungsschalen zur Führung des Walzbandes 2 während des Wickelvorganges. Zur Einleitung des Wickelvorganges wird die Spitze des Warmbandes 2 von den Treibrollen 6 und 7 aus der Ebene des Auslaufrollganges 1 nach unten zum Wickeldorn 8 hin abgelenkt. Dann führen die Andrückrollen und die Führungsschalen der Haspelvorrichtung 3 den Bandanfang mehrere Male um den sich drehenden Dorn wobei die Segmente des Dorns 8 kontinuierlich gespreizt werden, bis das Walzband 2 kraftschlüssig zu fest aufeinanderliegenden Windungen gewickelt wird. Die wesentlichen Funktionen der Haspelvorrichtung 3 sind, die kraftschlüssige Verbindung von Bandanfang und Dorn 8 zu gewährleisten, das beim Wickeln entstehende Coil 5 zu tragen und das Band 2 während das Wickelns mit definiertem Bandzug zu beaufschlagen.
Des Weiteren sind im Bereich des Endes des Auslaufrollganges 1 an den jeweiligen Enden der Rollen 9 des Auslaufrollganges 1 angeordnete und seitlich an die Kanten 10 des Warmbandes 2 anstellbare Seitenführungsli neale 11 vorgesehen, um den Anfang des Warmbandes 2 für das Einlaufen in die Haspelvorrichtung 3 auszurichten. Die Seitenführungslineale 11 sind während des Haspelvorganges geöffnet.
Auch im Bereich des Endes des Auslaufrollganges 1 ist eine Messvorrichtung 12 zur Bestimmung der Lage der Kante des Walzbandes 2 sowie eine weitere Messvorrichtung 13 zur Bestimmung der Oberflächengeometrie des Walzbandes 2, insbesondere zum Erkennen einer etwaigen "Säbelform" des Walzbandes 2, angeordnet. Die Messvorrichtungen 12 und 13 sind vorzugsweise vor den Seitenführungslinealen 11 und nach der nicht dargestellten Kühlstrecke im Verlauf des Auslaufrollganges 1 angeordnet. Die Messvorrichtung 13 zur Bestimmung der Oberflächengeometrie des Walzbandes 2 weist einen Projektor 18 und eine Kamera 19 auf und deren Funktion ist bereits eingangs im Zusammenhang mit der Würdigung der deutschen Patentschrift DE 197 09 992 C1 näher erläutert worden, die hiermit Bestandteil der Beschreibung wird.
Die 3 zeigt ein Blockschema eines Regelkreises für eine Mehrgrößenregelung der Bandlage eines Warmbandes 2 im Bereich einer Haspelvorrichtung 3. Es ist ersichtlich, dass die Stellgrößen für die Treibrollenanstellung (Soll-Treibrollenneigung) und den Treibrollenantrieb (Soll-Bandzugmoment) mit Hilfe eines Mehrgrößen-Reglers 14 bestimmt werden. Dabei wird der Einfluss der Bandoberflächengeometrie, insbesondere die sogenannte "Säbel"-Form, durch eine Vorsteuerung 15 kompensiert. Für diese Vorsteuerung 15 wird aus dem Ergebnis der Bandoberflächengeometriemessung 13 und dem Bandzug ein fiktives Querbiegemoment ermittelt, das durch entsprechende Neigung der oberen Treibrolle 6 kompensiert wird, um ein seitliches Vertreiben des Walzbandes 2 aufgrund der Bandoberflächengeometrie zu vermeiden.
Die Bandlage auf dem Coil, für deren Messung bisher keine im Walzbetrieb realisierbaren Verfahren bekannt sind, und der Bandzug zwischen Treibvor richtung 4 und Dorn 8 werden mit Hilfe von Beobachtern 16 (modellgestützte Ermittlung nicht messbarer Größen aus gemessenen Größen) geschätzt und zur Bildung der Regeldifferenzen zurückgeführt. Hierzu wird mittels der Messvorrichtung 12 die Bandkantenlage vor dem Treiber bestimmt.
Als Führungsgrößen werden dem Mehrgrößen-Regler 14 die Soll-Bandkantenlage sowie der Soll-Bandzug zugeführt. Die Führungsgröße für den Bandzug der Treibvorrichtung 4 ist so konzipiert, dass die vollständige Rückzugübernahme durch die Treibvorrichtung 4 beim Ausfädeln des Walzbandes 2 aus dem letzten Gerüst der Fertigstraße nicht sprunghaft erfolgt, sondern ein stetig differenzierbarer Anstieg bis zur vollen Zugübernahme stattfindet, der bereits beginnt, bevor das Bandende ausgefädelt wird.
Für die modellgestützte Ermittlung (Beobachter 16) des Ist-Bandzuges werden vorzugsweise die Drehzahl der Treiberrollen (6, 7), der Feldstrom und die Feldspannung und der Ankerstrom und die Ankerspannung der die Treiberrollen (6, 7) antreibenden Motoren, die Anpreßkraft der Treiberrollen und das Biegemoment des Bandes um die Treiberrollen herangezogen.
Für die modellgestützte Ermittlung (Beobachter 16) der Ist-Lage der Bandkanten wird vorzugsweise der Bandzug, die Treiberrollenneigung, Bandgeschwindigkeit, Bandlage vor dem Treiber und Oberflächengeometrie des Walzbandes herangezogen.
Die Regelung des Antriebs des Dorns 8 erfolgt über eine Drehzahlregelung mit unterlagerter Drehmoment- und Stromregelung. Zur Regelung der Motormomente werden die spezifischen Banddaten vorgegeben. Damit wird erreicht werden, dass der Bandzug dem Bandquerschnitt angepasst und über die Bandlänge konstant ist. Die Regelung der Antriebe der Treibrollen 6 und 7 erfolgt über eine Geschwindigkeitsregelung mit unterlagerter Stromregelung. Die hydraulische Anstellung der oberen Triebrolle 7 erfolgt über eine Kraft- und Neigungsregelung.

Claims

Verfahren zum lagegerechten Aufwickeln eines Metallbandes in einer Haspelvorrichtung, wobei das Metallband, insbesondere gewalztes Warmband, über eine Treibvorrichtung mit Treibrollen der Haspelvorrichtung zugeführt wird, über einen Regler die Treibrollen mittels Stellgliedern für eine Veränderung des Treibrollenspaltes relativ zueinander neigbar sind und dem Regler als Messgröße und als Soll-Führungsgröße die Lage der Kante des Metallbandes zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Kante des Metallbandes (2) vor der Treibvorrichtung ermittelt und gleichzeitig die Oberflächengeometrie des Metallbandes (2) als Messgröße ermittelt und einer Vorsteuerung (15) zugeführt wird, die dem Regler (14) nachgeschaltet und der Ansteuerung der Stellglieder der Treibrollen (6, 7) für die Änderung des Treibrollenspaltes (17) vorgeschaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächengeometrie des Metallbandes (2) vor der Zuführung des Metellbandes (2) zu der Treibvorrichtung (4) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem als Mehrgrößen-Regler ausgebildeten Regler (14) als weitere Führungsgröße der Soll-Bandzug zwischen den Treibrollen (6, 7) und der Haspelvorrichtung (3) zugeführt wird und von dem Regler (14) hiermit der Treibrollenantrieb und die Einstellung des Treibrollenspaltes (17) angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Bandzug derart vorgewählt verändert wird, dass vor Ausfädeln des Metallbandes (2) aus einem der Treibvorrichtung (4) vorgeschalteten Fertigwalzgerüst die Rückzugskraft der Treibrollen (6, 7) für das von der Haspelvorrichtung (3) aufgewickelte Metallband (2) stetig bis zur vollen Übernahme der Rückzugskraft nach Ausfädeln des Metallbandes (2) gesteigert wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Bandzug zwischen den Treibrollen (6, 7) und der Haspelvorrichtung (3) über eine modellgestützte Ermittlung aus messbaren Größen bestimmt wird und dem Mehrgrößen-Regler als Messgröße zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die modellgestützte Ermittlung (Beobachter 16) des Ist-Bandzuges vorzugsweise die Drehzahl der Treibrollen (6, 7), der Feldstrom und die Feldspannung und der Ankerstrom und die Ankerspannung der die Treibrollen (6, 7) antreibenden Motoren, die Anpresskraft der Treibrollen und das Biegemoment des Metallbandes (2) um die Treibrollen herangezogen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Lage der Bandkanten des von der Haspelvorrichtung (3) aufgewickelten Metallbandes (2) über eine modellgestützte Ermittlung (Beobachter 16) aus messbaren Größen bestimmt wird und dem Mehrgrößenregler als Messgröße zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die modellgestützte Ermittlung (Beobachter 16) der Ist-Lage der Bandkanten vorzugsweise der Bandzug, die Treibrollenneigung, Bandgeschwindigkeit, Bandlage vor dem Treiber und Oberflächengeometrie des Metallbandes (2) herangezogen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Treibrollenspalt (17) mittels einer Kraft- und Neigungsregelung der Treibrollen (6, 7) eingestellt wird.
Vorrichtung zum lagegerechten Aufwickeln eines Metallbandes, insbesondere eines gewalzten Warmbands in einer Haspelvorrichtung, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 bis 9, mit einer der Haspelvorrichtung das Metallband zuführenden Treibvorrichtung mit zueinander neigbaren Treibrollen, mit Stellgliedern und einem Regler hierfür für eine Veränderung des Treibrollenspaltes und der hierdurch bewirkten Beeinflussung der seitlichen Lage des Metallbandes und mit einer Messvorrichtung zur Ermittlung der Lage der Kante des Metallbandes vor der Treibvorrichtung, deren Messwerte dem Regler zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Kante des Metallbandes (2) mittels einer Messvorrichtung (12) im Bereich vor der Treibvorrichtung (4) ermittelt und eine Messvorrichtung (13) für die Ermittlung der Oberflächengeometrie des Walzbandes (2) vorgesehen ist und beide Messgrößen einer Vorsteuerung (15) zugeführt werden, die dem Regler (14) nachgeschaltet und der Ansteuerung der Stellglieder der Treibrollen (6, 7) für die Änderung des Treibrollenspaltes (17) vorgeschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (14) als Mehrgrößen-Regler ausgebildet ist, dem die Soll-Bandkantenlage und der Soll-Bandzug zugeführt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (14) mit einem Beobachter-Baustein (16) verknüpft ist, über den modellgestützt aus messbaren Größen der Ist-Bandzug zwischen den Treibrollen (6, 7) und der Haspelvorrichtung (3) bestimmbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (14) mit einem Beobachter-Baustein (16) verknüpft ist, über den modellgestützt aus messbaren Größen die Ist-Lage der Bandkanten (9) des von der Haspelvorrichtung (3) aufgewickelten Metallbandes (2) bestimmbar ist.