DE10116273A1

DE10116273A1 - Verfahren zum Betreiben einer Walzstraße sowie eine entsprechend ausgebildete Walzstraße

Info

Publication number: DE10116273A1
Application number: DE10116273A
Authority: DE
Inventors: Juergen Seidel
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2001-03-31
Filing date: 2001-03-31
Publication date: 2002-10-10
Also published as: TW531456B; CA2440210A1; JP4383745B2; CA2440210C; KR100841261B1; US20040079127A1; RU2003131972A; DE50201031D1; BR0207557A; CZ305146B6; EP1372875A1; RU2283197C2; US6983631B2; KR20040011491A; ZA200305566B; UA76143C2; CN1500016A; CN1235696C; CZ20032399A3; ATE276055T1

Abstract

Bei einer Walzstraße (1) zum Walzen eines bandartigen Walzgutes (10) mit einer Anzahl von in einer Walzrichtung (x) gesehen hintereinander angeordenten Walzgerüsten (2), die jeweils um eine im wesentlichen senkrechte zur Walzrichtung (x) orientierte Drehachse (18) schwenkbar sind, soll auf besonders einfache und zuverlässige Weise ein für ein vorgegebenes Walzergebnis günstiger Bandlauf eingehalten werden. Dazu wird erfindungsgemäß ein Stellwert (S) für den Schwenkwinkel eines oder jedes Walzgerüsts (2) in Abhängigkeit von der ermittelten Kontur des Bandendes (30) eines bereits gewalzten Walzguts (10) vorgegeben. Erfindungsgemäß kommen daneben auch weitere Stellglieder zum Einsatz.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Walzstraße zum Walzen eines bandartigen Walzgutes mit einem Staucher sowie einer Anzahl von in einer Walzrichtung gesehen hintereinander angeordneten Walzgerüsten, denen jeweils eine Stelleinheit zum Beeinflussen der Kontur des Bandendes des Walz gutes zugeordnet ist. Sie betrifft weiterhin eine derartige Walzstraße, die insbe sondere auch einlaufseitig mit einem Staucher zur Breitenreduktion des Walzguts ausgerüstet sein kann.

Zum Walzen eines Walzguts können in einer Walzstraße eine Anzahl von Walzge rüsten zum Einsatz kommen. Die Walzgerüste, die üblicherweise als sogenannte Mehrwalzengerüste ausgelegt sind und eine Anzahl von Arbeits- und bedarfswei se eine Anzahl von Stützwalzen umfassen, sind dabei für die Hindurchführung eines üblicherweise lang ausgestreckten Walzguts vorgesehen und in einer auch als Walzrichtung bezeichneten Vortriebsrichtung des Walzguts gesehen hinterein ander angeordnet. Eine Walzstraße mit einer Mehrzahl derartiger Walzgerüste kann insbesondere bei der Bearbeitung eines bandartig ausgebildeten Walzguts oder Walzbandes zum Einsatz kommen. Das bandartige Walzgut ist in diesem Fall in der Art einer vornehmlich zweidimensionalen Ausgestaltung als in einer Er streckungsebene ausgedehntes Walzgut mit im Vergleich zu seinen Abmessun gen in der Erstreckungsebene nur geringfügiger Dicke ausgebildet.

Gerade bei der Bearbeitung eines derartig bandförmig ausgebildeten Walzguts ist der sogenannte Bandlauf, also der Durchlauf des Walzguts durch die Walzgerü ste, von besonderer Bedeutung. Bei der Bearbeitung des bandförmigen Walzguts tritt nämlich ein auch als Bandzug bezeichneter Zug innerhalb des Walzguts auf. Der Bandzug wirkt dabei üblicherweise stabilisierend auf den eigentlichen Band lauf. Bei einer in bezug auf die Längs-Mittelachse des Bandes gesehen asymme trischen Bearbeitung kann der Bandzug jedoch auch außermittig auftreten. Infol gedessen kann, beispielsweise beim Austritt des Bandes aus dem in Walzrichtung gesehen jeweilig hinteren Walzgerüst, ein Ausschlagen des Bandes zur Seite hin erfolgen. Zudem kann es bei infolge des Bandzugs außermittig am Walzgut an greifenden Kräften zu einem vom eigentlichen Walzgut abweichenden Verhalten des Bandendes kommen, was wiederum zu Walzfehlern führen kann.

Um den somit für das Walzergebnis relevanten Bandlauf oder Durchlauf des bandartig ausgebildeten Walzguts durch die Walzgerüste geeignet kontrollieren zu können, können die Walzgerüste jeweils um eine im wesentlichen senkrecht zur Walzrichtung ausgerichtete Drehachse schwenkbar ausgebildet sein. Durch ein geeignetes Schwenken eines oder jedes Walzgerüsts kann dabei der Bandlauf derart beeinflußt werden, daß asymmetrisch auftretende Zugspannungen beson ders gering gehalten werden, oder daß eine andere Vorgabe für den Bandlauf eingehalten wird. Fehler im Bandlauf, die beispielsweise zu verwalzten Banden den, Beschädigungen von Walzen und damit verbunden zum Erfordernis zusätzli cher Walzenwechsel führen können, werden üblicherweise durch geeignetes Schwenken von Walzgerüsten durch einen Steuermann korrigiert. Die Eingriffs möglichkeiten im Hinblick auf ein besonders gutes Walzergebnis sind dabei jedoch nur eingeschränkt, da insbesondere in den in Walzrichtung gesehen vorderen Walzgerüsten aufgrund des dort noch vergleichsweise dicken Walzguts erforderli che Korrekturmaßnahmen nur schwer erfaßbar sind, und da zudem die Zwischen räume zwischen in Walzrichtung gesehen benachbarten Walzgerüsten auch nur vergleichsweise schlecht einsehbar sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben ei ner Walzstraße der oben genannten Art anzugeben, mit dem auf besonders einfa che und zuverlässige Weise ein für ein vorgegebenes Walzergebnis günstiger Bandlauf reproduzierbar einhaltbar ist. Ziel ist es, ein möglichst rechteckiges, symmetrisches Bandende/Bandkopf zu erzeugen. Auch lange Bandzungen und Fischschwänze am Bandende sollen vermieden werden. Zudem soll eine für die Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Walzstraße angegeben wer den.

Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, indem ein Stellwert für eine oder jede einem Walzgerüst oder einem Staucher zugeordnete Stelleinheit in Abhängigkeit von der ermittelten Kontur des Bandendes eines be reits gewalzten Walzguts vorgegeben wird.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß für eine einfache und zu verlässige Einhaltung eines vorgegebenen Bandlaufs die Einflußnahme auf den Bandlauf anhand von für den Bandlauf vorangegangener Walzvorgänge beson ders charakteristischer Eingangsgrößen erfolgen sollte. Somit kann in der Art ei nes lernenden, selbstanpassenden Systems die Nachführung der Einflußnahme auf den Bandlauf anhand von vorangegangenen Walzergebnissen erfolgen. Als Grundlage für die Auswertung der vorangegangenen Walzergebnisse ist dabei der Materialfluß in einem bereits fertiggestellten Walzgut vorgesehen, der gerade in Abhängigkeit von dem jeweils vorgenommenen Schwenkbetrag der Walzgerüste bei jedem Walzgut eintritt. Dieser Materialfluß schlägt sich in der Art eines über die gesamte Länge des Walzguts kumulierten Effekts besonders im Bereich des Bandendes nieder. Eine Auswertung der Kontur des Bandendes in der Erstrec kungsebene des bandförmig ausgebildeten Walzguts liefert somit eine für die Vor gabe der Stellwerte für die Walzgerüste bzw. den Staucher beim Durchlauf des nächsten Walzguts besonders wertvolle Information.

Vorteilhafterweise wird dabei ein Stellwert für den Schwenkwinkel eines oder je des Walzgerüsts in Abhängigkeit von der Kontur des Bandendes des bereits ge walzten Walzguts vorgegeben. Gerade ein geeigneter Schwenkwert der Walzge rüste um ihre jeweilige Drehachse ermöglicht nämlich eine besonders gezielte Einflußnahme auf den Bandlauf.

Die durch die Auswertung der Kontur des Bandendes gewonnene Information wird dabei vorteilhafterweise auch noch für weitere Korrektureingriffe in den aktuellen Walzprozeß genutzt. Besonders günstig ist dabei die Berechnung des Verlaufs der Bandbreite in den Folgegerüsten unter Berücksichtigung der Bandverlängerung. Aus der somit nunmehr verfügbaren Information hinsichtlich des Verlaufs der Bandbreite können bei Kenntnis des Walzenbiegeverhaltens Korrekturwerte für den für die Arbeitswalzenbiegung charakteristischen Stellwert in einem oder jedem nachfolgenden Walzengerüst bereitgestellt werden. Mittels dieser Korrekturwerte können die Stellwerte für die jeweilige Arbeitswalzenbiegung derart vorgegeben werden, daß Unplanheiten und/oder Bandverwalzungen nur in besonders gerin gem Umfang auftreten.

Alternativ oder zusätzlich wird die durch die Auswertung der Kontur des Banden des gewonnene Information vorteilhafterweise beim Betrieb sogenannter Looper genutzt. Bei konstanter Zugkraft kann bei z. B. schmaler werdender Breite des Walzguts im Bereich seines Bandendes eine lokal höhere Zugspannung entste hen, die in unerwünschter Weise zum Zerreißen des Bandes führen kann. Bei Kenntnis der tatsächlich vorliegenden minimalen Breite infolge der Auswertung der Kontur des Bandendes kann die Zugkraft, mit der der jeweilige Looper beauf schlagt ist, entsprechend bedarfsgerecht vermindert werden, so daß ein derartiges Zerreißen vermieden werden kann. Um andererseits lange Bandzungen am Ban dende zu vermeiden, kann dem Staucher zudem eine separate Stelleinheit zugeordnet sein, über die beispielsweise lange Bandzungen durch erhöhte Breitenre duktionen am Bandende kompensiert werden.

Falls eine Breitenbeeinflussung des Walzguts mit Hilfe eines Stauchers durchge führt wird, so können, insbesondere bei vergleichsweise hohen Breitenreduktio nen, sogenannte Fischschwanzenden am Bandende entstehen, die beim Ausfä deln des Bandes in den hinteren Gerüsten unvorteilhaft sind und zu Verwalzungen führen können. Durch die Auswertung der Kontur des Bandendes kann weiterhin alternativ oder zusätzlich die Entstehung derartiger Fischschwanzenden frühzeitig erkannt werden, so daß entsprechende Gegenmaßnahmen, insbesondere Kor rektureingriffe auf den Staucher, vorgenommen werden können. Um umgekehrt lange Bandzungen am Bandende zu vermeiden, ist der Staucher als Stellglied vorgesehen. Lange Bandzungen können durch erhöhte Breitenreduktionen am abs. Bandende bekämpft werden.

Als alternativer oder zusätzlicher Korrektureingriff für die Bandendenform kann eine Beeinflussung des Profils des Walzguts vorgesehen sein. Dazu können Pro filstellglieder, insbesondere in den in Walzrichtung gesehen vorderen Walzgerü sten, mit Stellwerten beaufschlagt sein, die ebenfalls abhängig von der ermittelten Kontur des Bandendes vorgegeben sind. Dabei liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine Erhöhung des Profils die Bandkanten verlängert, wohingegen eine Verminde rung des Profils die Bandmitte verlängert. Durch eine geeignete Beeinflussung des Profils kann somit mittelbar Einfluß auf die Kontur des Bandendes genommen werden.

Die Erfassung der Kontur des Bandendes des bereits gewalzten Walzguts kann dabei an geeigneter Stelle innerhalb der Walzstraße und mit geeigneten Mitteln, beispielsweise über eine Anzahl von Breitensensoren, erfolgen. Vorzugsweise ist jedoch eine berührungslose, insbesondere eine optische, Ermittlung der Kontur des Bandendes vorgesehen, wobei in vorteilhafter Ausgestaltung eine Kamera zum Einsatz kommen kann. Die Auswertung der Kontur des Bandendes kann da bei dadurch erfolgen, daß die Lage des Maximums in der Kontur in Breitenrichtung des bandförmigen Walzguts ermittelt wird, wobei der Stellwert für die Schwenk winkel im Hinblick auf eine vorgebbare Sollposition für das Maximum als Füh rungsgröße vorgegeben wird. In besonders vorteilhafter Weiterbildung wird jedoch die Kontur des Bandendes anhand eines Polynoms ausgewertet, mit dem eine Anzahl von in ihrer Gesamtheit die Kontur des Bandendes repräsentierenden Meßwerten angenähert wird.

Die Meßwerte können dabei beispielsweise über eine optische Kamera digitalisiert ermittelt werden, wobei die Annäherung durch das Polynom in einem nachge schalteten Rechnerbaustein erfolgen kann. Durch die Erzeugung desjenigen Poly noms, das die ermittelten Meßwerte bestmöglich annähert, ist die Kontur des Bandendes mit einer vergleichsweise geringen Anzahl von weiter zu verarbeiten den Parametern auswertbar. Gerade bei einer Auswertung mittels eines derartigen Polynoms kann auch der sogenannte Keilanteil der Bandendekontur auf beson ders günstige Weise mitberücksichtigt werden. Bei der Keiligkeit handelt es sich um das Maß, um das die Vorzugsrichtung der Kontur des Bandendes von der Breitenrichtung des Walzguts abweicht. Die Keiligkeit kann dabei auch alternativ durch die Auswertung derjenigen Punkte ermittelt werden, an denen die Bandsei ten jeweils enden und die Kontur des eigentlichen Bandendes übergehen. Die Auswertung und Ermittlung dieser Punkte ist durch die Verwendung des Polynoms auf besonders günstige Weise möglich.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung wird zusätzlich zur Kontur des Bandendes auch die in der Erstreckungsebene ermittelte Kontur des Bandkopfs des bereits gewalzten Walzguts bei der Vorgabe der Stellwerte für die Walzgerüste berück sichtigt. Zwar ist wegen des vergleichsweise kleineren Materialflusses in Längs richtung des Walzguts hin auf den Bandkopf zu die Ausprägung möglicher Fehler bei der Wahl der Schwenkwinkel für die Walzgerüste geringer als bei der Kontur des Bandendes; die Berücksichtigung der Kontur des Bandkopfs trägt dennoch sehr wohl zur Vervollständigung der für die Vorgabe der Stellwerte für die Schwenkwinkel auswertbaren Informationen bei.

Eine weitere Vervollständigung der Informationen zur geeigneten Wahl der Schwenkwinkel ist erreichbar, indem in vorteilhafter Weiterbildung bei der Vorgabe des oder jedes Stellwerts für die Schwenkwinkel der Walzgerüste ein in Breiten richtung des Bandes ermitteltes Temperaturprofil des Walzguts und/oder das Bandprofil vor und/oder hinter der Walzstraße berücksichtigt.

Fehler im Bandlauf sowie ein fehlerhaft eingestellter Schwenkwinkel eines Walz gerüsts können sich abhängig von der Dicke des Walzguts in unterschiedlichem Maße auf das Walzergebnis auswirken. Um dem Rechnung zu tragen, wird in vorteilhafter Weiterbildung bei der Vorgabe des Stellwerts für ein Walzgerüst die Dicke des Walzguts bei dessen Durchlauf durch dieses Walzgerüst und/oder das Bandprofil vor und/oder hinter der Walzstraße berücksichtigt.

Infolge der beim Durchlauf durch die Walzgerüste abnehmenden Dicke des Walz guts können an einem, in Walzrichtung gesehen, vorderen Walzgerüst vorge nommene Einflußmaßnahmen auch Auswirkungen auf den Bandlauf in, in Walz richtung gesehen, hinteren Walzgerüsten haben. Insbesondere bei der Heranzie hung der Keiligkeit des Bandes als Führungsgröße für die Einstellung der Schwenkwinkel wird daher in vorteilhafter Weiterbildung ein für ein Walzgerüst vorgegebener Stellwert bei der Vorgabe eines Stellwerts für ein oder jedes in Walzrichtung gesehen nachfolgendes Walzgerüst berücksichtigt. Bei der Vorgabe eines Stellwerts für den Schwenkwinkel eines Walzgerüsts werden somit die in der Walzstraße nachfolgenden Walzgerüste mitgeschwenkt, wobei deren Nachfüh rung für eine Kompensation von durch das Schwenken des vergleichsweise vor deren Walzgerüsts hervorgerufenen Störungen vorgesehen ist. Dabei wird in wei terer vorteilhafter Ausgestaltung der für ein Walzgerüst vorgegebene Stellwert bei der Vorgabe des Stellwerts für das jeweils nachfolgende Walzgerüst in einer zur vorgesehenen Abnahme der Dicke des Walzguts beim Übergang in dieses nach folgende Walzgerüst proportionalen Maße berücksichtigt.

Um die asymmetrischen Zugspannungen im Walzgerüst bei dessen Bearbeitung besonders gering zu halten, wird der oder jeder Stellwert für den Schwenkwinkel des jeweiligen Walzgerüsts vorteilhafterweise derart nachgeführt, daß sich eine zur Längs-Mittelachse des Walzguts symmetrische Kontur des Bandendes ein stellt. Dabei kann als Auslegungskriterium für eine der Walzstraße zugeordnete Regelung vorgesehen sein, durch geeignete Vorgabe der Stellwerte für die Schwenkwinkel der Walzgerüste eine Abweichung der Kontur des Bandendes von einer asymmetrischen Kontur auf ein Minimum zurückzuführen.

Als Führungsgröße für eine der Walzstraße zugeordnete Regeleinheit kann eine vorgebbare Keilform oder Keiligkeit des Bandes in seiner Erstreckungsebene oder auch alternativ die Position des Maximums der Kontur des Bandendes in Breiten richtung vorgesehen sein. Dabei wird der oder jeder Stellwert für den Schwenk winkel des jeweiligen Walzgerüsts vorteilhafterweise derart nachgeführt, daß die Kontur des Bandendes ihr Maximum in Breitenrichtung des Bandes an einer als Sollwert vorgebbaren Position einnimmt.

Eine besonders hohe Flexibilität bei der Bearbeitung des Walzguts ist erreichbar, indem der Sollwert für die Position des Maximums in Breitenrichtung oder der Sollwert für die Bandendenkeiligkeit in der Erstreckungsebene in besonders vor teilhafter Weiterbildung in Abhängigkeit von der Position des jeweiligen Walzge rüsts in der Walzstraße vorgegeben wird. Dabei kann beispielsweise ein, in Band querschnittsrichtung gesehen, bereits asymmetrisch ausgebildetes bandförmiges Walzgut in besonders vorteilhafter Weise bearbeitet werden, indem in dem in Walzrichtung gesehen vorderen Walzgerüst der Schwenkwinkel zunächst derart eingestellt wird, daß die Keiligkeit des einlaufenden bandförmigen Walzguts zurückgeführt und das Walzgut somit in eine zu seiner Längs-Mittelachse symmetri sche Querschnittsform gebracht wird. Dabei wird zwar in Kauf genommen, daß sich im vorderen Walzgerüst aufgrund des unterschiedlichen Materialflusses eine in Breitenrichtung gesehen ungleichmäßige Bandverlängerung des Walzguts ein stellt. Aufgrund der im vorderen Walzgerüst noch vergleichsweise großen Dicke des Walzguts ist eine derartige ungleichmäßige Bandverlängerung jedoch mögli cherweise tolerabel. In den in Walzrichtung gesehen folgenden Walzgerüsten kann dann eine Einstellung einer symmetrischen Kontur des Bandendes in der Erstreckungsebene erfolgen. Durch eine derartig flexible Vorgabe der Sollwerte oder Führungsgrößen für die Regelung ist somit auch ein zunächst vergleichswei se unsymmetrisches Walzgut auf zuverlässige Weise mit besonders geringen Bandlauffehlern zu einem vergleichsweise symmetrischen Endprodukt verarbeit bar. Es sind auch unterschiedliche Sollwerte für den Bandkopf, das Bandmittel stück und das Bandende vorgesehen.

Zur Unterstützung und/oder Überwachung des Walzprozesses werden weiterhin in vorteilhafter Ausgestaltung die Bandquerschnittsprofile des in die Walzstraße ein laufenden und des aus dieser auslaufenden Walzguts gemessen.

Bezüglich der Walzstraße der oben genannten Art wird die genannte Aufgabe ge löst mit einer Regeleinheit, die einen Stellwert für eine oder jede einem Walzgerüst oder einem Staucher zugeordnete Stelleinheit, vorteilhafterweise für den Schwenkwinkel eines oder jedes Walzgerüsts, in Abhängigkeit von der in der Er streckungsebene ermittelten Kontur des Bandendes eines bereits gewalzten Walzguts vorgibt. Die Regeleinheit ist dabei zweckmäßigerweise ausgangsseitig mit Stelleinrichtungen zum Einstellen der Schwenkwinkel verbunden.

Für eine zuverlässige Zuführung geeigneter Eingangsparameter für die Regelein heit ist diese vorteilhafterweise eingangsseitig mit einer Anzahl von jeweils einem Walzgerüst zugeordneten Meßeinrichtungen zur Ermittlung der Kontur des Bandendes und/oder des Bandkopfs des bereits gewalzten Walzguts in seiner Erstreckungsebene verbunden. Die Meßeinrichtungen können dabei beispielswei se am jeweils zugeordneten Walzgerüst in einer erhöhten Position angeordnet sein, so daß die Ermittlung der Kontur des Bandendes in Draufsicht auf das Walz gut ermöglicht ist.

Zur Erfassung der Kontur des Bandendes können geeignete Breitensensoren vor gesehen sein, über die die Ermittlung der Breite des Walzguts in Abhängigkeit von einer Längskoordinate ermöglicht ist. Vorzugsweise ist die jeweilige Meßeinrich tung für eine berührungslose Messung als optische Einrichtung, insbesondere als Kamera, ausgebildet.

Um die Berücksichtigung des Temperaturprofils des Walzguts bei der Vorgabe der Stellwerte für die Schwenkwinkel der Walzgerüste zu ermöglichen, ist die Re geleinheit in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung eingangsseitig mit einer Tempe raturmeßeinrichtung zur Ermittlung des Temperaturprofils des Bandes in seiner Breitenrichtung und/oder mit einer Anzahl von Bandquerschnitts- Profilmeßeinrichtungen verbunden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Berücksichtigung der Kontur des Bandendes eines zuvor gewalzten Walzguts in seiner Erstreckungsebene bei der Vorgabe der Stellwerte für die Schwenkwin kel der Walzgerüste für den Walzprozeß und das Walzergebnis nachteilige Fehleinstellungen bei dem Schwenken der Walzgerüste auf besonders einfache und zuverlässige Weise kompensierbar sind. Dabei ist in der Art eines lernenden oder adaptierenden Systems die Erfassung der Fehleinstellungen anhand der Auswertung vorangegangener Walzergebnisse vorgesehen, wobei die Kontur des Bandendes als direkte Auswirkung des Materialflusses im bandförmigen Walzgut einen besonders präzisen und zuverlässigen Rückschluß auf mögliche Fehlein stellungen bei den Schwenkwinkeln der Walzgerüste zuläßt. Zudem kann gerade durch die Vorgabe von Führungsgrößen für die Einstellung der Schwenkwinkel abhängig von der Position des jeweiligen Walzgerüsts in der Walzstraße eine be sonders flexible Bearbeitung des Walzguts erfolgen, so daß bei zuverlässig hoher Walzqualität auch verschiedenartig vorgeformtes Walzgut bearbeitbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Walzstraße mit einer Anzahl von Walzgerüsten, und

Fig. 2 das Bandende eines bandförmig ausgebildeten Walzguts in Aufsicht.

Gleiche Teile sind in beiden Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die Walzstraße 1 umfaßt eine Anzahl von Walzgerüsten 2, die im Ausführungs beispiel jeweils als Mehrwalzengerüste ausgebildet sind. Dazu umfaßt jedes Walzgerüst 2 jeweils eine erste Arbeitswalze 4 und eine zweite Arbeitswalze 6, die gemeinsam einen Walzspalt 8 bilden und für die Hindurchführung eines Walzguts 10 ausgebildet sind. Die Arbeitswalzen 4, 6 sind an ihren vom Walzgut 10 abge wandten Seiten jeweils von einer zugeordneten Stützwalze 12 bzw. 14 abgestützt, die ihrerseits jeweils in einem nicht näher dargestellten Walzenständer gehalten ist.

Die Walzstraße 1 ist für die Bearbeitung eines in der Art eines Bandes in einer Erstreckungsebene ausgedehnten Walzguts 10 ausgebildet. Das bandartige Walzgut 10 weist dabei eine vornehmlich zweidimensionale Gestalt auf. Gerade für die Bearbeitung eines derartigen bandförmigen Walzguts 10 ist der sogenannte Bandlauf, also der Durchlauf des Walzguts 10 durch die Walzgerüste 2, von be sonderer Bedeutung. Dementsprechend ist die Walzstraße 1 derart ausgelegt, daß der Bandlauf während des eigentlichen Walzprozesses beeinflußt werden kann. Dazu ist jedes Walzgerüst 2 jeweils um eine in der Figur durch eine Linie angedeutete, im wesentlichen senkrecht zur durch den Pfeil 16 angedeuteten Walzrichtung x orientierte Drehachse 18 anstellbar oder schwenkbar ausgebildet. Zur Einstellung des Schwenkwinkels, also einer vorgebbaren Ausrichtung des je weiligen Walzgerüsts 2 in Bezug auf seine Drehachse 18, ist jedem Walzgerüst 2 jeweils eine Stelleinheit 20 zugeordnet, die eine nicht näher dargestellte Anstel lung des jeweiligen Walzgerüstes 2 darstellt.

Die Walzstraße 1 ist mit einer Regeleinheit 22 versehen, die unter anderem zur automatisierten Beeinflussung des Schwenkwinkels der Walzgerüste 2 vorgese hen ist. Dazu ist die Regeleinheit 22 ausgangsseitig zur Übermittlung eines Stell werts S jeweils über eine Datenleitung 24 mit der Stelleinrichtung 20 jedes Walz gerüsts 2 verbunden. Die Walzstraße 1 und insbesondere deren Regeleinheit 22 sind dabei für eine besonders zuverlässige Einhaltung eines ordnungsgemäßen Bandlaufs während des Walzprozesses ausgelegt.

Dazu ist die Regeleinheit 22 derart ausgebildet, daß sie die Stellwerte S für die Schwenkwinkel der Walzgerüste 2 in Abhängigkeit von der in der Erstreckungs ebene eines bereits gewalzten Walzguts 10 ermittelten Kontur von dessen Ban dende 30 vorgibt. Ein Beispiel für eine derartige Kontur des Bandendes 30 ist in Fig. 2 für ein bandartig ausgebildetes Walzgut 10 in Draufsicht gezeigt. Das Walzgut 10 ist dabei lediglich ausschnittsweise und im Bereich seines Bandendes 30 dargestellt. Die Kontur des Bandendes 30 in der Erstreckungsebene des Walz guts 10 kann dabei eine vergleichsweise unregelmäßige und im Vergleich zur Längs-Mittelachse 32 des Walzguts 10 asymmetrische Form aufweisen. Derartige Asymmetrien können insbesondere infolge von fehlerhaft eingestellten Schwenk winkeln in einem oder mehreren Walzgerüsten 2 auftreten. Ein fehlerhaft einge stellter Schwenkwinkel kann nämlich in einem im Vergleich zum sonstigen Walz gut 10 lokal unterschiedlichen Materialfluß in Längsrichtung des Bandes 10 resultieren. Ein derartig lokal unterschiedlicher Materialfluß schlägt sich in kumulierter Art besonders am Bandende 30 des Walzguts 10 in Form einer asymmetrischen Kontur nieder.

Zur Vorgabe der Stellwerte S für die Stelleinheiten 20 der Walzgerüste 2 kann in der Regeleinheit 22 die Ermittlung des Maximums der Kontur des Bandendes 30 in der Breitenrichtung y des Walzguts 10 vorgesehen sein. Die Kontur des Ban dendes 30 kann in diesem Fall als Punktfolge ausgewertet werden. In diesem Fall könnte die Regeleinheit 22 die Stellwerte S für den Schwenkwinkel der Walzgerü ste 2 derart ausgeben, daß sich das Maximum in der Kontur des Bandendes 30 in der Art einer symmetrischen Kontur in einer Position in unmittelbarer Nähe der Längs-Mittelachse 32 des Walzguts 10 einstellt. Alternativ wäre auch die Auswer tung der Kontur des Bandendes 30 über Spline-Funktionen möglich.

Im Ausführungsbeispiel ist jedoch die Auswertung der Kontur des Bandendes 30 unter Zuhilfenahme eines Polynoms vorgesehen. Dabei wird ein Polynom, dessen Verlauf 34 in Fig. 2 strichliert dargestellt ist, derart gewählt, daß sein Verlauf 34 die anhand einer Anzahl von Meßwerten ermittelte tatsächliche Kontur des Ban dendes 30 bestmöglich annähert. Bei der mathematischen Bestimmung des Poly noms ist eine größere Wichtung der Meßpunkte im Bandmittenbereich 35 vorteil haft. Über dieses Polynom kann die weitere Auswertung der Kontur des Banden des 30 mit lediglich einer vergleichsweise geringen Anzahl von Parametern erfol gen.

Als Führungsgröße für die Vorgabe der Stellwerte S durch die Regeleinheit 22 kann dabei die Position des Maximums 36 im Verlauf 34 des Polynoms in Breiten richtung y des Walzguts 10 herangezogen werden. Alternativ kann als Führungs größe jedoch auch die sogenannte Keiligkeit des Bandendes 30 ermittelt werden. Dabei wird durch Auswertung des Polynoms oder auch der einzelnen, den tat sächlichen Verlauf der Kontur des Bandendes 30 wiedergebenden Meßwerte eine in Fig. 2 durch die Linie 38 schematisch dargestellte Vorzugsrichtung des Ban dendes 30 ermittelt. Diese Vorzugsrichtung entspricht über die Gesamtbreite des Walzguts 10 gesehen einer Längendifferenz 40 der Außenseiten des Walzguts 10. Diese Längendifferenz 40 ist somit ein Maß für die Asymmetrie des Bandendes 30.

Zur Ermittlung der Kontur des Bandendes 30 ist die Walzstraße 1, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, mit einer Anzahl von Meßeinrichtungen 50 versehen. Die Meßeinrichtungen 50 können dabei beispielsweise als Breitensensoren ausge staltet sein. Im Ausführungsbeispiel ist jedoch eine berührungslose optische Er fassung der Kontur des Bandendes 30 vorgesehen. Dazu sind die Meßeinrichtun gen 50 als optische Einrichtungen, nämlich als Kameras, ausgebildet. Die Meßein richtungen 50 sind dabei zwischen jeweils zwei Walzgerüsten 2 in einer Höhe der art angeordnet, daß eine Ermittlung der Kontur des Bandendes 30 in Draufsicht auf das Walzgut 10 ermöglicht ist. Die Regeleinheit 22 ist dabei eingangsseitig zur Übernahme der von den Meßeinrichtungen 50 gelieferten, für die Kontur des Ban dendes 30 charakteristischen Meßwerte eingangsseitig an die Meßeinrichtungen 50 angeschlossen.

Im Ausführungsbeispiel sind die als Kameras ausgestalteten Meßeinrichtungen 50 derart dimensioniert und positioniert, daß die gesamte Kontur des Bandendes 30, also die Kontur über die gesamte Breite des Walzguts 10 hinweg, im Meßbereich der jeweiligen Meßeinrichtung 50 liegt und somit gleichzeitig erfaßt werden kann. Alternativ kann jedoch, beispielsweise infolge abweichender äußerer Randbedin gungen, bspw. bei sehr langen Bandzungen eine oder jede Meßeinrichtung 50 derart positioniert sein, daß ihr Meßbereich nicht die gesamte Breite des Walzguts 10 erfaßt. In diesem Fall kann in der Art einer sequentiellen Abtastung für die Er mittlung der Kontur des Bandendes 30 vorgesehen sein, daß die jeweils betroffe ne Meßeinrichtung 50 eine Serie von teilweise überlappenden Einzelbildern auf nimmt, die in ihrer Gesamtheit die vollständige Kontur des Bandendes 30 wiedergeben. Diese Einzelbilder werden dann in einer Auswerteeinheit in der Weise zu einem Gesamtbild zusammengefügt, daß sie in den jeweiligen Überlappungsbe reichen zur Deckung kommen. Beim Verlaufen des Bandendes 30 in Querrichtung werden die jeweiligen Bilder entsprechend mitverschoben.

Weiterhin ist die Regeleinheit 22 eingangsseitig mit einer Temperaturmeßeinrich tung 52 verbunden. Die Temperaturmeßeinrichtung 52 ist dabei zur Ermittlung eines Temperaturprofils des Walzguts 10 in seiner Breitenrichtung y ausgelegt.

Zudem ist die Regeleinheit 22 eingangsseitig mit einer ersten Profilmeßeinrichtung 54 und mit einer zweiten Profilmeßeinrichtung 56 verbunden. Die Profilmeßein richtung 54 ist dabei in Walzrichtung des Walzguts gesehen vor dem ersten Walz gerüst 2 angeordnet und dient zur Ermittlung des Querschnittprofils des in die Walzstraße 1 einlaufenden Walzguts 10. Die Profilmeßeinrichtung 56 hingegen ist in Walzrichtung des Walzguts 10 gesehen hinter dem letzten Walzgerüst 2 ange ordnet und zur Ermittlung des Querschnittsprofils des aus der Walzstraße 1 aus tretenden Walzguts 10 vorgesehen.

Beim Betrieb der Walzstraße 10 erfolgt zur zuverlässigen Einhaltung eines für ein qualitativ hochwertiges Walzergebnis günstigen Bandlaufs eine Einstellung der Schwenkwinkel jedes Walzgerüsts 2 durch Vorgabe geeigneter Stellwerte S durch die Regeleinheit 22. Die Walzstraße 1 ist dabei in der Art eines lernenden oder adaptiven Systems ausgebildet, wobei die Stellwerte S unter Berücksichtigung des Walzergebnisses bei bereits gewalzten Walzgütern vorgegeben werden. Dazu wird über die Meßeinrichtungen 50 die Kontur des Bandendes 30 eines bereits gewalzten Walzguts 10 ermittelt. Die Kontur kann dabei für ein Walzgut 10 ermit telt werden, das die Walzstraße 1 insgesamt verlassen hat, oder auch für ein Walzgut 10, das aus einem der Walzgerüste 2 bereits ausgetreten ist, die nachfol genden Walzgerüste 2 aber noch durchlaufen muß.

Bei der Ermittlung der Kontur des Bandendes 30 wird anhand der von der Meßein richtung 50 gelieferten Meßwerte das den Konturverlauf annähernde Polynom er zeugt. Anhand dieses Polynoms wird für jedes Walzgerüst 2 überprüft, ob eine für dieses Walzgerüst 2 vorgesehene Führungsgröße im Toleranzbereich eines vor gebbaren Sollwerts liegt. Dabei kann als Führungsgröße beispielsweise die Positi on des Maximums des Polynoms in Breitenrichtung y des Walzguts 10 oder auch die die Keiligkeit des Walzguts 10 charakterisierende Längendifferenz 40 ausge wertet werden. Im Hinblick auf die entsprechend vorgegebene Führungsgröße werden die Stellwerte S für die Walzgerüste 2 derart nachgeführt, daß die ent sprechenden Sollwerte zunehmend angenähert werden.

Die Regeleinheit 22 generiert dabei im Ausführungsbeispiel Korrekturwerte ΔS für den Schwenkwinkel des Walzgerüsts 2 mit der fortlaufenden Nummer i innerhalb der Walzstraße 1 gemäß der Beziehung.

ΔS_i = H_i.ΔL_i/L_i.f_l.f_u

Darin geben an:
H_i: die Dicke des Walzguts 10 am zu betrachtenden Walzgerüst 2 mit der Po sitionsnummer i,
ΔL_i: den Keilanteil oder die Längendifferenz 40 des Walzguts 10 am Walzgerüst 2 mit der Positionsnummer i,
L_i: eine von der Positionsnummer i des Walzgerüsts 2 abhängige Referenz länge, auf der im Walzgut 10 ein Materialfluß in Walzrichtung oder Längs richtung des Walzguts 10 stattfindet,
f_l: einen Faktor zur Bewertung des Materialflusses im Walzgut 10 in dessen Längsrichtung,
f_u: in der Art eines Schwenkmoduls einen Umrechnungsfaktor zur Überführung einer Bandkeiligkeit zu einem Stellwert für die Anstellposition.

Die Regeleinheit 22 ist dabei zusätzlich dafür ausgelegt, daß ein Stellwert für den Schwenkwinkel eines Walzgerüsts 2 bei der Vorgabe der Stellwerte für die Schwenkwinkel der nachfolgenden Walzgerüste 2 ebenfalls berücksichtigt wird. Dabei ist vorgesehen, daß die durch die Verschwenkung eines Walzgerüsts 2 in nerhalb der Walzstraße 1 in den ihm nachfolgenden Walzgerüsten 2 hervorgeru fene Störung im Bandlauf möglichst weitgehend kompensiert wird. Dabei erfolgt das Mitschwenken der nachfolgenden Walzgerüste 2 in einem zur in Walzrichtung abnehmenden Dicke des Walzguts 10 proportionalen Maße.

Die Regeleinheit 22 gibt weiterhin Stellwerte für die Biegekräfte der Arbeitswalzen 4, 6 vor, und ist dazu mit den Arbeitswalzen 4, 6 jeweils zugeordneten, nicht näher dargestellten Stellelementen verbunden. Auch diese Stellwerte für die Biegekräfte der Arbeitswalzen 4, 6 werden anhand der ermittelten Kontur des Bandendes 30 nachgeführt und korrigiert. Dazu wird aus der ermittelten Kontur des Bandendes 30 in der Regeleinheit 22 unter Berücksichtigung der Bandverlängerung der Ver lauf der Bandbreite in den jeweils nachfolgenden Walzgerüsten 2 errechnet. Aus diesen Breitenkennwerten werden unter Berücksichtigung des Walzenbiegever haltens die Stellwerte für die Biegekraft der Arbeitswalzen 4, 6 derart vorgegeben, daß Unplanheiten am Walzgut 10 und somit Bandverwalzungen möglichst nicht auftreten.

Zusätzlich kann die Regeleinheit 22 auch für eine Nutzung der ermittelten Kontur des Bandendes 30 bei der Vorgabe einer Zugkraft für einen Looper und/oder eines Stellwerts für einen der Walzstraße 1 vorgeschalteten, nicht dargestellten Staucher ausgelegt sein.

Das Verfahren ist nicht nur bei einer Walzstraße bestehend aus mehreren Gerü sten anwendbar, sondern auch bei Reversiergerüsten, in denen mehrere Stiche gewalzt werden.

Bezugszeichenliste

1

Walzstraße

2

Walzgerüst

4

,

6

Arbeitswalzen

8

Walzspalt

10

Walzgut

12

,

14

Stützwalzen

16

Pfeil

18

Drehachse

20

Stelleinheit

22

Regeleinheit

30

Bandende

32

Längs-Mittelachse

34

Verlauf der Glättungsfunktion (z. B. Polynom)

35

Bandmittenbereich

36

Maximum

38

Linie

40

Längendifferenz bzw. Maß für die Bandendenkeiligkeit in der Erstreckungsebene

50

Meßeinrichtung

52

Temperaturmeßeinrichtung

54

,

56

Profilmeßeinrichtungen
S Stellwert
x Walzrichtung
y Breitenrichtung
i Positionsnummer

Claims

1. Verfahren zum Betreiben einer Walzstraße (1) zum Walzen eines bandarti gen Walzgutes (10) mit einem Staucher sowie einer Anzahl von in einer Walzrichtung (x) gesehen hintereinander angeordneten Walzgerüsten (2), wobei eine Anzahl von Stelleinheiten (20) zum Beeinflussen der Kontur des Bandendes (30) zum Einsatz kommt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellwert (S) für eine oder jede einem Walzgerüst (2) oder einem Staucher zugeordnete Stelleinheit (20) in Abhängigkeit von der ermittelten Kontur des Bandendes (30) eines bereits gewalzten Walzguts (10) vorge geben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der ermittelten Kontur des Bandendes (30) des bereits gewalzten Walzguts (10) ein Stellwert (S) für den Schwenkwinkel eines oder jedes Walzgerüsts (2) um eine im wesentlichen senkrecht zur Walzrichtung (x) orientierte Drehachse (18) vorgegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur des Bandendes (30) optisch ermittelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Stellwert (S) anhand einer Auswertung eines Polynoms vorgegeben wird, das eine Anzahl von in ihrer Gesamtheit die Kontur des Bandendes (30) charakterisierenden Meßwerten annähert.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Vorgabe des oder jedes Stellwertes (S) die ermittelte Kontur des Bandkopfs des bereits gewalzten Walzguts (10) berücksichtigt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Vorgabe des oder jedes Stellwertes (S) ein in Breitenrichtung (y) des Bandes ermitteltes Temperaturprofil des Walzguts (10) und/oder ein in Breitenrichtung (y) des Bandes ermitteltes Dickenprofil berücksichtigt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Vorgabe eines Stellwertes (S) für ein Walzgerüst (2) die Dicke des Walzgutes (10) bei dessen Durchlauf durch dieses Walzgerüst (2) be rücksichtigt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein für ein Walzgerüst (2) vorgegebener Stellwert (S) bei der Vorgabe eines Stellwertes (S) für ein oder jedes in Walzrichtung (x) gesehen nach folgendes Walzgerüst (2) mitberücksichtigt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der für ein Walzgerüst (2) vorgegebene Stellwert (S) bei der Vorgabe des Stellwertes (S) für das jeweils nachfolgende Walzgerüst (2) in einem zur vorgesehenen Abnahme der Dicke des Walzgutes (10) beim Übergang in dieses nachfolgende Walzgerüst (2) proportionalen Maße berücksichtigt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Stellwert (S) derart nachgeführt wird, daß sich eine zur Längs-Mittelachse (32) des Walzguts (10) symmetrische Kontur des Ban dendes (30) einstellt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Stellwert (S) derart nachgeführt wird, daß die Kontur des Bandendes (30) an einer als Sollwert vorgebbaren Position in Breitenrich tung (y) des Bandes ein Maximum (36) einnimmt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Position des jeweiligen Walzgerüsts (2) in der Walzstraße (1) abhängiger Sollwert für die Position des Maximums (36) in Breitenrich tung (y) und/oder für die Keiligkeit der Kontur des Bandendes (30) vorgege ben wird.

13. Walzstraße (1) zum Walzen eines bandartigen Walzguts (10) mit einer An zahl von in einer Walzrichtung (x) gesehen hintereinander angeordneten Walzgerüsten (2), denen jeweils eine Stelleinheit (20) zum Beeinflussen der Kontur des Bandendes (30) zugeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Regeleinheit (22), die einen Stellwert (S) für eine oder jede einem Walzgerüst (2) oder einem Staucher zugeordnete Stelleinheit (20) in Ab hängigkeit von der ermittelten Kontur des Bandendes (30) eines bereits gewalzten Walzguts (10) vorgibt.

14. Walzstraße (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit (22) in Abhängigkeit von der ermittelten Kontur des Bandendes (30) des bereits gewalzten Walzguts (10) einen Stellwert (S) für den Schwenkwinkel eines oder jedes Walzgerüsts (2) um eine im wesentli chen senkrecht zur Walzrichtung (x) orientierte Drehachse (18) vorgibt.

15. Walzstraße (1) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit (22) eingangsseitig mit einer Anzahl von jeweils einem Walzgerüst (2) zugeordneten Meßeinrichtungen (50) zur Ermittlung der Kontur des Bandendes (30) und/oder des Bandkopfs in der Erstreckungs ebene verbunden ist.

16. Walzstraße (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Meßeinrichtung (50) als optische Einrichtung, vorzugs weise als Kamera, ausgebildet ist.

17. Walzstraße (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit (22) eingangsseitig mit einer Temperaturmeßeinrich tung (52) zur Ermittlung eines Temperaturprofils des Walzguts in seiner Breitenrichtung (y) und/oder mit einer Anzahl von Profilmeßeinrichtungen (54, 56) zur Ermittlung eines Bandprofils in Breitenrichtung (y) verbunden ist.

18. Walzstraße (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die vorderen Walzgerüste so schwenkbar sind, daß ein keilfreies Fer tigbandprofil erzeugbar ist.

19. Walzstraße (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß Korrekturglieder für die Looperzugkraft und die Arbeitswalzen- Biegekraft in Abhängigkeit der ermittelten Bandbreite vorgesehen sind.

20. Walzstraße (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in der Walzstraße ein Stauchgerüst angeordnet ist zwecks Einstellung des optimierten Bandrechtecks.

21. Walzstraße (1) nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine Überwachungseinheit der maximalen Stauchabnahme zwecks Ver meidung von Fischschwänzen.

22. Walzstraße (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzgerüste der Walzstraße Profilstellglieder zur Korrektur des Bandprofils aufweisen, um die Bandendenform beeinflussen zu können.