DE102010013387B4

DE102010013387B4 - Steuervorrichtung und -verfahren für ein Walzwerk

Info

Publication number: DE102010013387B4
Application number: DE102010013387A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Hattori; Yutaka Fukuchi; Shinichi Kaga; Takehiko Saito
Original assignee: Hitachi Ltd; Mitsubishi Hitachi Metals Machinery Inc
Current assignee: Hitachi Ltd; Primetals Technologies Japan Ltd
Priority date: 2009-04-01
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2012-11-29
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: CN101856670A; DE102010013387A1; BRPI1004958A2; CN101856670B; JP5230509B2; JP2010240662A

Abstract

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung für ein Walzwerk ist eine Steuervorrichtung für ein Walzwerk mit Spannrollen zum Zuführen und Aufwickeln eines Walzmaterials an der Eingangsseite und der Ausgangsseite des Walzwerks. Die Steuervorrichtung umfaßt eine Zugspannungs/Geschwindigkeits-Steuereinrichtung für eine Ausführung der Steuerung derart, daß die Zugspannung zwischen der Spannrolle und dem Walzwerk auf einem gewünschten Wert gehalten wird, wobei vorrangig die Geschwindigkeit der Spannrolle bei einer Abweichung von einem Zugspannungs-Einstellwert innerhalb eines vorgegebenen Bereichs konstant gehalten wird und davon Abstand genommen wird, die Zugspannungsabweichung zu korrigieren, wodurch Schwankungen in der Geschwindigkeit der Spannrolle unterdrückt werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein Walzwerk gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Steuerverfahren für das Walzwerk zum Steuern der Spannrollen, die zum Zuführen/Aufwickeln des Walzmaterials verwendet werden, gemäß dem Oberbegriff des nebengeordneten Patentanspruchs 9.
Beschreibung des Standes der Technik
Eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren jeweils gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche ist aus der japanischen Offenlegungsschrift JP 63-140724 A bekannt.
Die 7 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus und der Steuerung einer Eingerüst-Walzstraße S100 als Beispiel für ein herkömmliches Walzwerk.
Die Eingerüst-Walzstraße S100 umfasst eine Eingangs-Spannrolle 2 (im folgenden eingangsseitige TR 2), von der das Walzmaterial u zugeführt wird und die sich in der Richtung des Walzvorgangs (in der 7 durch einen Pfeil bezeichnet) an der Eingangsseite eines Walzwerks 1 befindet, und eine Ausgangs-Spannrolle 3 (im folgenden ausgangsseitige TR 3), auf die das Walzmaterial u aufgewickelt wird, nachdem es im Walzwerk 1 gewalzt und an der Ausgangsseite abgegeben wurde.
Die eingangsseitige TR 2 und die ausgangsseitige TR 3 werden jeweils von einem Elektromotor angetrieben. Zum Steuern des jeweiligen Elektromotors sind eine eingangsseitige TR-Steuervorrichtung 5 und eine ausgangsseitige TR-Steuervorrichtung 6 vorgesehen.
Bei diesem Aufbau erfolgt das Walzen in der Eingerüst-Walzstraße S100 derart, dass das Walzmaterial u von der eingangsseitigen TR 2 abgewickelt, im Walzwerk 1 gewalzt und an der ausgangsseitigen TR 3 aufgewickelt wird.
Das Walzwerk 1 ist mit einer Walzspalt-Steuervorrichtung 7 zum Steuern der Plattendicke des Walzmaterials u nach dem Walzen (der Dicke des erzeugten Produkts) durch Verändern des Walzspaltes versehen, dem Abstand zwischen einer oberen Arbeitswalze Rs1 und einer unteren Arbeitswalze Rs2. Außerdem ist eine Walzengeschwindigkeits-Steuervorrichtung 4 vorgesehen, die die Geschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit der oberen und der unteren Arbeitswalze Rs1, Rs2) des Walzwerks steuert.
Beim Walzen gibt eine Walzwerkgeschwindigkeits-Einstellvorrichtung 10 eine Geschwindigkeitsanweisung an die Walzengeschwindigkeits-Steuervorrichtung 4 aus, und die Walzengeschwindigkeits-Steuervorrichtung 4 führt eine Steuerung derart aus, dass die Geschwindigkeit am Walzwerk 1 (Umfangsgeschwindigkeit der oberen und der unteren Arbeitswalze Rs1, Rs2) konstant ist.
Damit der Walzvorgang stabil und wirkungsvoll abläuft, wird auf das Walzmaterial u an der Eingangsseite des Walzwerks 1 (in der 7 links vom Walzwerk 1) und an der Ausgangsseite des Walzwerks 1 (in der 7 rechts vom Walzwerk 1) eine Zugspannung ausgeübt.
Die jeweils erforderliche Zugspannung wird an einer eingangsseitigen Zugspannungs-Einstellvorrichtung 11 und einer ausgangsseitigen Zugspannungs-Einstellvorrichtung 12 berechnet.
Auf der Basis des von der eingangsseitigen und der ausgangsseitigen Zugspannungs-Einstellvorrichtung 11, 12 jeweils berechneten eingangsseitigen bzw. ausgangsseitigen Zugspannungs-Einstellwertes berechnen ein eingangsseitiger Zugspannungs/Strom-Konverter 15 und ein ausgangsseitiger Zugspannungs/Strom-Konverter 16 den Stromwert für den Elektromotor an der eingangsseitigen TR 2 bzw. der ausgangsseitigen TR 3, damit der Elektromotor jeweils das Drehmoment erzeugt, das zum Anlegen der eingestellten Zugspannung an das Walzmaterial u an der Eingangsseite und der Ausgangsseite erforderlich ist. Die berechneten Stromwerte werden an die eingangsseitige TR-Steuervorrichtung 5 und die ausgangsseitige TR-Steuervorrichtung 6 ausgegeben.
Die eingangsseitige TR-Steuervorrichtung 5 und die ausgangsseitige TR-Steuervorrichtung 6 steuern den Strom für den jeweiligen Elektromotor so, dass die berechneten Ströme erhalten werden und durch die Motordrehmomente der Elektromotoren an der eingangsseitigen TR 2 und der ausgangsseitigen TR 3 jeweils die vorgegebene Zugspannung auf das Walzmaterial u ausgeübt wird.
Der eingangsseitige Zugspannungs/Strom-Konverter 15 und der ausgangsseitige Zugspannungs/Strom-Konverter 16 berechnen den Strom-Einstellwert (den Einstellwert für das Drehmoment des jeweiligen Elektromotors) zum Erhalten des Zugspannungs-Einstellwerts auf der Basis eines Modells für das mechanische System der Spannrollen (TR) und der TR-Steuervorrichtung (für die Spannrollen). Ein solches Steuermodell enthält jedoch Fehler, weshalb die eingangsseitige Zugspannungs-Steuervorrichtung 13 und die ausgangsseitige Zugspannungs-Steuervorrichtung 14 die jeweiligen Zugspannungs-Einstellwerte auf der Basis der tatsächlichen Zugspannungen korrigieren, die an einem eingangsseitigen Zugspannungs-Meßgerät 8 an der Eingangsseite des Walzwerks 1 und an einem ausgangsseitigen Zugspannungs-Meßgerät 9 an der Ausgangsseite des Walzwerks 1 erhalten werden. Die korrigierten Werte werden an den eingangsseitigen Zugspannungs/Strom-Konverter 15 und den ausgangsseitigen Zugspannungs/Strom-Konverter 16 ausgegeben, und der eingangsseitige Zugspannungs/Strom-Konverter 15 und der ausgangsseitige Zugspannungs/Strom-Konverter 16 ändern den jeweils einzustellenden Stromwert für die eingangsseitige TR-Steuervorrichtung 5 und die ausgangsseitige TR-Steuervorrichtung 6 entsprechend.
Da die Plattendicke des Walzmaterials u für die Produktqualität wichtig ist, wird sie ebenfalls gesteuert.
Die Plattendicke an der Ausgangsseite des Walzwerks 1 (in der 7 rechts vom Walzwerk 1) wird von einer ausgangsseitigen Dicken-Steuervorrichtung 18 gesteuert, die auf der Basis der von einem ausgangsseitigen Dicken-Meßgerät 17 festgestellten tatsächlichen Plattendicke die Walzspalt-Steuervorrichtung 7 veranlaßt, den Walzspalt des Walzwerks 1 durch Betätigen der oberen und der unteren Arbeitwalze Rs1, Rs2 zu kontrollieren.
Wie beschrieben werden somit bei der Eingerüst-Walzstraße die ausgangsseitige TR 3 und die eingangsseitige TR 2 zum Aufwickeln und Abwickeln einer Steuerung auf ein konstantes Drehmoment unterworfen, damit das von den einzelnen Elektromotoren erzeugte Drehmoment konstant ist, und die an das Walzmaterial u angelegte Zugspannung wird so gesteuert, dass sie konstant ist, wozu die Stromsollwerte für die elektrischen Motoren auf der Basis der von dem eingangsseitigen und dem ausgangsseitigen Zugspannungs-Meßgerät 8, 9 gemessenen tatsächlichen Zugspannungen entsprechend korrigiert werden.
Die Drehmomente der Elektromotoren der eingangsseitigen TR 2 und der ausgangsseitigen TR 3 werden vom Motorstrom bestimmt, so dass die Konstantdrehmomentsteuerung als Konstantstromsteuerung betrachtet werden kann (siehe die japanischen Offenlegungsschriften JP 10277618 A und JP 2000-084615 A ).
Wenn die Spannrolle (TR) mittels einer Konstantdrehmomentsteuerung gesteuert wird, wie es im japanischen Patent Nr. 4107760 beschrieben ist, stört die Konstantdrehmomentsteuerung die Plattendickensteuerung für das Walzwerk, mit der Folge einer geringen Genauigkeit der Plattendicke an der Abgabeseite. Die Auswirkungen auf die ausgangsseitige Plattendicke werden im Vergleich zur ausgangsseitigen Zugspannung mit der eingangsseitigen Zugspannung groß. Im folgenden werden die Probleme bei dem Walzwerk 1 und bei der eingangsseitigen TR 2 aufgrund dieser Auswirkungen erläutert.
Die 8 ist eine schematische Darstellung des Walzphänomens, das im Walzwerk 1 der Eingerüst-Walzstraße S100 zwischen der eingangsseitigen TR 2 und der ausgangsseitigen TR 3 auftritt.
Wie in der 8 gezeigt wird die eingangsseitige TR-Geschwindigkeit (die Spannrollengeschwindigkeit) 20 dadurch festgelegt, dass die Summe aus dem Motordrehmoment 22, das von der eingangsseitigen TR-Steuervorrichtung 5 ausgegeben wird, und dem Zugspannungsdrehmoment 25, das auf der Basis der eingangsseitigen Zugspannung (T_b) 24 und der mechanischen Bedingungen (Rollendurchmesser D und Rollengetriebe-Übersetzungsverhältnis Gr) festgelegt wird, integriert wird, das heißt die eingangsseitige TR-Geschwindigkeit 20 wird durch Integrieren der Summe aus dem Motordrehmoment 22 und dem Zugspannungsdrehmoment 25 bestimmt. J ist dabei das Trägheitsmoment (kg·m²) der eingangsseitigen TR 2.
Bei dem Walzwerk 1 wird die ausgangsseitige Plattendicke 26 auf der Basis eines Wertes, der durch Multiplizieren der Walzspaltänderung 23 (= ΔS) mit einem vorgegebenen Koeffizienten M/(M + Q) erhalten wird, und eines Wertes festgelegt, der durch Multiplizieren der eingangsseitigen Zugspannung 24 des Walzwerks 1 mit einem vorgegebenen Koeffizienten ∂P/∂T_b/(M + Q) erhalten wird. Mittels des Massenfluß-Erhaltungssatzes wird aus der festgelegten ausgangsseitigen Plattendicke 26 die eingangsseitige Geschwindigkeit 21 für das Walzwerk erhalten. Die eingangsseitige Zugspannung 24 wird durch Integrieren des Unterschieds zwischen der eingangsseitigen Geschwindigkeit 21 des Walzwerks und der eingangsseitigen TR-Drehzahl 20 erhalten.
In der 8 ist M eine Walzkonstante M (kN/m), Q eine Plastizitätskonstante (kN/m) und ∂P/∂T_b/(M + Q) ein Effektkoeffizient (k_b) für die Auswirkung einer Änderung der Walzlast P (kN) aufgrund einer Änderung der eingangsseitigen Zugspannung Tb auf die ausgangsseitige Plattendicke.
Für das Walzwerk 1 ist der Massenfluß-Erhaltungssatz eine Grundregel. Wenn das Walzmaterial u kontinuierlich von der Eingangsseite des Walzwerks 1 (der linken Seite des Walzwerks in der 7) zur Ausgangsseite des Walzwerks 1 (der rechten Seite des Walzwerks in der 7) durchläuft, läßt sich diese Regel wie folgt ausdrücken: H·V_e = h·V₀ (1), wobei
H die Plattendicke an der Eingangsseite des Walzwerks 1;
h die Plattendicke an der Ausgangsseite des Walzwerks 1;
V_e die Plattengeschwindigkeit an der Eingangsseite des Walzwerks 1; und
V₀ die Plattengeschwindigkeit an der Ausgangsseite des Walzwerks 1 ist.
Wie sich aus dieser Gleichung (1) für den Massenfluß-Erhaltungssatz ergibt, verändert sich, wenn die eingangsseitige Plattendicke konstant ist, bei einer Änderung der eingangsseitigen Plattengeschwindigkeit die ausgangsseitige Plattendicke.
Im Falle einer Eingerüst-Walzstraße (dem Walzwerk 1 der 7) ist die eingangsseitige Plattengeschwindigkeit gleich der eingangsseitigen TR-Geschwindigkeit. Bei der eingangsseitigen TR 2 wird die eingangsseitige TR-Geschwindigkeit 20 derart verändert, dass das Zugspannungsdrehmoment 25 mit dem Motordrehmoment 22 übereinstimmt. Eine solche Änderung wird jedoch durch die Trägheit der eingangsseitigen TR 2, dem Walzwerk 1 und dem Walzphänomen ausgelöst, so dass es keine Möglichkeit zum Unterdrücken von Änderungen in der eingangsseitigen TR-Geschwindigkeit 20 gibt.
Wenn bei dem Walzwerk 1 das ΔS der Walzspaltänderung 23 von der Plattendickensteuerung verändert wird, damit die ausgangsseitige Plattendicke (die Dicke des Walzmaterials u an der Ausgangsseite des Walzwerks 1) konstant bleibt, verändert sich in Reaktion auf eine solche Änderung auch die eingangsseitige Geschwindigkeit 21 des Walzwerks (die Geschwindigkeit des Walzmaterials u an der Eingangsseite des Walzwerks 1), mit der Folge, dass die eingangsseitige Zugspannung 24 Schwankungen (ΔT_b) unterliegt.
Zur Unterdrückung solcher Schwankungen wird die eingangsseitige TR-Geschwindigkeit 20 verändert, was jedoch wiederum zu einer Änderung in der ausgangsseitigen Plattendicke führt. Das von der eingangsseitigen TR 2 ausgeführte eingangsseitige Zugspannungsunterdrückungssystem 27 kann in Abhängigkeit von den Walzbedingungen eine große Zeitkonstante aufweisen, wie es im japanischen Patent Nr. 4107760 beschrieben ist. Dadurch ergeben sich dann Schwankungen in der ausgangsseitigen Plattendicke mit einer großen Welligkeit.
Die eingangsseitige Zugspannung 24 wird durch ein Walzphänomen unterdrückt. Bei einer Änderung der eingangsseitigen Zugspannung 24 verändert sich auch die Walzlast P des Walzwerks 1, mit der Folge einer Änderung in der eingangsseitigen Geschwindigkeit 21 des Walzwerks. Dieses eingangsseitige Zugspannungs- und Walzphänomensystem 28 (siehe 8) verändert die eingangsseitige Zugspannung 24. Da die Reaktion des eingangsseitigen Zugspannungs- und Walzphänomensystems 28 sehr viel schneller abläuft als die des eingangsseitigen Zugspannungsunterdrückungssystems 27, kann das eingangsseitige Walzphänomen der 8 in das der 9 umgewandelt werden.
Die 9 ist eine Blockdarstellung, die den Walzphänomenteil der 8 vereinfacht.
Wie in der 9 gezeigt, erscheint eine Walzspaltänderung 23 (= ΔS) des Walzwerks 1 an der eingangsseitigen Zugspannung 24 als gleichphasige Abweichung ΔT_b, und die eingangsseitige TR-Geschwindigkeit 20 ändert sich mit dieser Abweichung durch die Integration an der eingangsseitigen TR 2. Die Beziehungen zwischen der Walzspaltänderung 23 (= ΔS) und der Abweichung ΔT_b in der eingangsseitigen Zugspannung 24, der Änderung der eingangsseitigen TR-Geschwindigkeit 20 und der Änderung in der ausgangsseitigen Plattendicke sind in der 10 dargestellt.
Die 10 zeigt die Beziehungen zwischen der Walzspaltänderung 23, der eingangsseitigen Zugspannung 24 (ΔT_b), der eingangsseitigen TR-Geschwindigkeit 20 und der ausgangsseitigen Plattendicke.
Wie in der 10 gezeigt, verändert sich bei einer Walzspaltänderung 23 die eingangsseitige Geschwindigkeit des Walzwerks 1 und auch die eingangsseitige Zugspannung 24. Zusammen mit der Änderung der eingangsseitigen Zugspannung 24 ändert sich aufgrund der Trägheit der eingangsseitigen TR 2 die eingangsseitige TR-Geschwindigkeit 20, da an der eingangsseitigen TR 2 eine Konstantdrehmomentsteuerung ausgeführt wird.
Aus der Änderung der eingangsseitigen TR-Geschwindigkeit 20 ergibt sich aufgrund des Massenfluß-Erhaltungssatzes (Gleichung (1)) eine Änderung in der ausgangsseitigen Plattendicke.
Bei einer Änderung der ausgangsseitigen Plattendicke versucht die ausgangsseitige Dicken-Steuervorrichtung 18 (siehe 7) die Walzspaltänderung 23 so zu kontrollieren, dass die ausgangsseitige Plattendicke konstant bleibt. Wenn diese Vorgänge sich wiederholen, beginnt die ausgangsseitige Plattendicke wie in der 10 gezeigt zu schwanken.
Da das ausgangsseitige Dicken-Meßgerät 17 (siehe 7) ein Stück vom Walzwerk 1 entfernt ist, ergibt sich in der Praxis eine Zeitverzögerung, bis die ausgangsseitige Dicken-Steuervorrichtung 18 (siehe 7) die ausgangsseitige Plattendicke erfaßt. Diese Zeitverzögerung kann jedoch ignoriert werden, wenn sie ausreichend kleiner ist als die Schwankungsperiode der ausgangsseitigen Plattendicke.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wie beschrieben ist bei dem herkömmlichen Walzwerk 1 die Konstantdrehmomentsteuerung (die Konstantstromsteuerung), die an der eingangsseitigen TR 2 und der ausgangsseitigen TR 3 ausgeführt wird, ein Faktor, der Schwankungen in der eingangsseitigen und der ausgangsseitigen Geschwindigkeit des Walzwerks 1 verursacht, wobei diese Schwankungen zu Schwankungen in der ausgangsseitigen Plattendicke führen.
Der Grund dafür ist, dass bei einer Konstantdrehmomentsteuerung durch die Trägheit der eingangsseitigen TR 2 und der ausgangsseitigen TR 3 sich die Spannrollengeschwindigkeit ändert, da die Drehmomente an der eingangsseitigen TR 2 und der ausgangsseitigen TR 3 konstant gehalten werden. Als Folge davon ändert sich wegen des Massenfluß-Erhaltungssatzes (siehe Gleichung (1)) die ausgangsseitige Plattendicke.
Für das vom Walzwerk 1 erzeugte Walzmaterial u ist jedoch die Genauigkeit in der ausgangsseitigen Plattendicke (Genauigkeit in der Produktdicke) am wichtigsten. Die Zugspannungen an der Eingangsseite und an der Ausgangsseite sind wichtig für einen stabilen Betrieb, es stellt jedoch kein Problem dar, wenn sich die Zugspannungen zum Zwecke einer Aufrechterhaltung der Produktdicke geringfügig ändern.
Die vorliegende Erfindung beruht auf diesen Erkenntnissen, die auch für die Steuervorrichtung und das Steuerverfahren der JP 63-140724 A , gelten. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für ein Walzwerk zu schaffen, bei der bzw. bei dem Schwankungen in der ausgangsseitigen Plattendicke aufgrund von Änderungen der Geschwindigkeit an einer eingangsseitigen TR 2 oder einer ausgangsseitigen TR unterdrückt werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und dem erfindungsgemäßen Steuerverfahren gemäß Patentanspruch 9 vorrangig die Geschwindigkeit der Spannrolle bei einer Abweichung der Zugspannung vom vorgegebenen Wert innerhalb eines vorgegebenen Bereichs konstant gehalten und die Abweichung in der Zugspannung nicht korrigiert, um so eine Änderung in der Geschwindigkeit der Spannrolle zu unterdrücken.
In ähnlicher Weise wird bei der Steuervorrichtung der US-amerikanischen Offenlegungsschrift US 3 507 134 A vorrangig die Geschwindigkeit der Walzen bei einer Abweichung von einem Zugspannungs-Einstellwert innerhalb eines vorgegebenen Bereichs konstant gehalten.
Erfindungsgemäß wird somit eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für ein Walzwerk geschaffen, bei der bzw. bei dem Schwankungen in der Plattendicke an der Ausgangsseite des Walzwerks aufgrund von Änderungen der Geschwindigkeit an einer Eingangs-Spannrolle und einer Ausgangs-Spannrolle unterdrückt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung der Ausgestaltung einer Steuerung für eine Eingerüst-Walzstraße S bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Darstellung der Steuerung bei der ersten Ausführungsform, wenn eine eingangsseitige TR durch die eingangsseitige TR-Geschwindigkeit gesteuert wird;
3A eine genauere Darstellung der eingangsseitigen Zugspannungs/Geschwindigkeits-Steuervorrichtung bei der ersten Ausführungsform;
3B eine Darstellunge einer Totband-Einstellkurve;
4A eine Darstellung der Ausgestaltung einer eingangsseitigen TR-Geschwindigkeits-Steuervorrichtung bei der ersten Ausführungsform;
4B eine Darstellung des integrierten Wertes einer I-Steuerung relativ zur verstrichenen Zeit bei einer I-Steuerung an der eingangsseitigen TR-Geschwindigkeits-Steuervorrichtung der 4A;
4C eine Darstellung des in die I-Steuerung der eingangsseitigen TR-Geschwindigkeits-Steuervorrichtung der 4A von einer eingangsseitigen TR-Steuermodus-Bestimmungsvorrichtung eingegebenen Stromsollwertes für eine Konstantdrehmomentsteuerung relativ zu der verstrichenen Zeit;
4D eine Darstellung des in die I-Steuerung der eingangsseitigen TR-Geschwindigkeits-Steuervorrichtung der 4A von der eingangsseitigen TR-Steuermodus-Bestimmungsvorrichtung eingegebenen Signals für einen Konstantdrehmoment-Steuermodus relativ zu der verstrichenen Zeit;
5 eine Darstellung des allgemeinen Aufbaus der eingangsseitigen TR-Steuermodus-Bestimmungsvorrichtung bei der ersten Ausführungsform;
6 eine Darstellung der Ausgestaltung der Steuerung, wenn bei einer Eingerüst-Walzstraße ohne Spannungsmeßgerät an der Eingangsseite und der Ausgangsseite eines Walzwerks bei einer zweiten Ausführungsform die eingangsseitige TR von der eingangsseitigen TR-Geschwindigkeit gesteuert wird;
7 eine schematische Darstellung der Steuerung bei einer Eingerüst-Walzstraße als Beispiel für ein herkömmliches Walzwerk;
8 eine schematische Darstellung eines Walzphänomens zwischen einer eingangsseitigen TR und einem Walzmechanismus bei der Eingerüst-Walzstraße;
9 eine vereinfachte Blockdarstellung des Walzphänomens der 8; und
10 eine Darstellung der herkömmlichen Beziehungen zwischen einer Walzspaltänderung, der eingangsseitigen Zugspannung, der eingangsseitigen TR-Geschwindigkeit und der ausgangsseitigen Plattendicke.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Anhand der beiliegenden Zeichnungen werden nun Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert.
Die 1 ist eine schematische Darstellung der Ausgestaltung einer Steuerung für eine Eingerüst-Walzstraße S bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
<<Erste Ausführungsform>>
<Allgemeiner Aufbau einer Eingerüst-Walzstraße S>
Bei der Eingerüst-Walzstraße S der ersten Ausführungsform wird eine Eingangs-Spannrolle 2 (im folgenden eingangsseitige TR 2) mit einer Konstantgeschwindigkeitssteuerung gesteuert, und die Zugspannungen am Walzmaterial u an der Eingangsseite und an der Ausgangsseite eines Walzwerks 1 werden mit einer Zugspannungssteuerung mit der Spannrollengeschwindigkeit als Steuerziel gesteuert. Für ein totes Band in der Zugspannungsabweichung, die mit der Zugspannungssteuerung gesteuert wird, wird eine Änderung in der Geschwindigkeit der eingangseitigen TR 2 unterdrückt, wodurch Abweichungen in der ausgangsseitigen Plattendicke des Walzmaterials u minimal gehalten werden.
Das heißt, dass die eingangsseitige TR 2 einer Konstantgeschwindigkeitssteuerung unterworfen wird, damit sich die Geschwindigkeit der eingangsseitigen TR 2 bei einer Änderung der Zugspannung nicht ändert.
Wenn die Schwankungen in der abgabeseitigen Plattendicke des Walzmaterials u (die Schwankungen in der Produktdicke) groß sind, wird für die eingangsseitige TR 2 eine Konstantgeschwindigkeitssteuerung ausgewählt, und wenn die Schwankungen in der abgabeseitigen Plattendicke des Walzmaterials u klein sind, wird eine Konstantdrehmomentsteuerung ausgewählt, so dass immer die Steuerung erfolgt, mit der die Qualität des Produkts erhalten bleibt.
<Ausgestaltung der Eingerüst-Walzstraße S>
Die Eingerüst-Walzstraße S der 1 hat mit Ausnahme einer eingangsseitigen TR-Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 41, einer eingangsseitigen Zugspannungs/Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 42 und einer eingangsseitigen TR-Steuermodus-Bestimmungsvorrichtung 43 (dem in der 1 gestrichelt bezeichneten Bereich H) den gleichen Aufbau wie die Eingerüst-Walzstraße S100 (siehe 7). Die gleichen strukturellen Elemente wie bei der Eingerüst-Walzstraße S100 sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht noch einmal erläutert.
Die eingangsseitige TR-Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 41, die eingangsseitige Zugspannungs/Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 42 und die eingangsseitige TR-Steuermodus-Bestimmungsvorrichtung 43 werden als Steuerprogramm beschrieben, das zum Beispiel in einer C-Sprache geschrieben, in einem PLC (programmierbaren Logik-Controller) gespeichert und durch Ausführen des Programms ausgeführt wird.
Die eingangsseitige TR-Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 41, die eingangsseitige Zugspannungs/Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 42 und die eingangsseitige TR-Steuermodus-Bestimmungsvorrichtung 43 können auch als Schaltungen realisiert werden. Die Ausführung dieser Vorrichtungen ist nicht auf eine bestimmte Technik beschränkt.
<Konstantgeschwindigkeitssteuerung>
Bei der Eingerüst-Walzstraße S, die ein Kaltwalzwerk ist, haben Schwankungen in der eingangsseitigen Zugspannung des Walzwerks 1 (der Zugspannung am Walzmaterial u auf der linken Seite des Walzwerks 1 der 1) und Schwankungen in der eingangsseitigen Plattengeschwindigkeit (der Geschwindigkeit des Walzmaterials u auf der linken Seite des Walzwerks 1 der 1) einen großen Einfluß auf die ausgangsseitige Plattendicke des Walzmaterials u nach dem Walzen (der Plattendicke des Walzmaterials u auf der rechten Seite des Walzwerks 1 der 1).
Es folgt eine Erläuterung des Falles, dass die eingangsseitige TR 2 des Walzwerks 1 mit einer Konstantgeschwindigkeitssteuerung (ASR) gesteuert wird.
Die 2 zeigt die Ausgestaltung der Steuerung, wenn die eingangsseitige TR 2 durch die eingangsseitige TR-Geschwindigkeit 20 gesteuert wird.
Wie in der 2 gezeigt, wird in der eingangsseitigen Zugspannungs/Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 42 der tatsächliche Wert T_b der eingangsseitigen Zugspannung 24, der von einem eingangsseitigen Zugspannungs-Meßgerät 8 (siehe 1) gemessen wird, einer Rückführung unterworfen und die Geschwindigkeit der eingangsseitigen TR 2 derart festgelegt, dass eine Zugspannung erhalten wird, die gleich der an einer eingangsseitigen Zugspannungs-Einstellvorrichtung 11 eingestellten eingangsseitigen Zugspannung ist. Die eingangsseitige TR-Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 41, in die von der eingangsseitigen Zugspannungs/Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 42 ein eingangsseitiger TR-Geschwindigkeits-Sollwert eingegeben wird, erfaßt die eingangsseitige TR-Geschwindigkeit 20 und steuert die eingangsseitige TR-Geschwindigkeit 20 so, dass sie gleich dem eingangsseitiger TR-Geschwindigkeits-Sollwert wird, der von der eingangsseitigen Zugspannungs/Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 42 ausgegeben wird.
Mit diesem Aufbau ist es möglich, die eingangsseitige TR-Geschwindigkeit 20 auf der Basis einer Anforderung von einem anderen Steuersystem (z. B. einer ausgangsseitigen Dicken-Steuervorrichtung 18 (siehe 1)) zu steuern.
Bei der herkömmlichen Konstantdrehmomentsteuerung, wie sie in den 8 und 9 gezeigt ist, legt das eingangsseitige Zugspannungsunterdrückungssystem 27 die eingangsseitige TR-Geschwindigkeit 20 fest, wodurch ein eingangsseitiges Zugspannungsdrehmoment erhalten werden kann, das mit dem Motordrehmoment 22 an der eingangsseitigen TR 2 übereinstimmt. Bei der Ausgestaltung der ersten Ausführungsform steuert dagegen die eingangsseitige Zugspannungs/Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 42 (siehe 2) die eingangsseitige TR-Geschwindigkeit 20 derart, dass der tatsächliche Wert der eingangsseitigen Zugspannung 24 gleich dem an der eingangsseitigen Zugspannungs-Einstellvorrichtung 11 eingestellten Wert wird.
Bei der herkömmlichen Eingerüst-Walzstraße S100 wird für den Elektromotor der Eingangs-Spannrolle 2 eine Konstantdrehmomentsteuerung durchgeführt. Bei einer Konstantdrehmomentsteuerung werden das mechanische System der eingangsseitigen TR 2 und das eingangsseitige Zugspannungsunterdrückungssystem 27, das ein Walzphänomen am Walzwerk 1 darstellt, so betrieben, dass ein Drehmoment erhalten wird, das mit dem Drehmoment 22 des Elektromotors übereinstimmt.
Die Reaktion ist daher im Vergleich zu einer Konstantgeschwindigkeitssteuerung extrem schnell.
Wenn das Phänomen bzw. Problem, das mit der vorliegenden Erfindung gelöst werden soll, in einem Fall auftritt, bei dem die Reaktion des eingangsseitigen Zugspannungsunterdrückungssystems 27, die von der eingangsseitigen Plattengeschwindigkeit V_e, der ausgangsseitigen Plattendicke h des Walzmaterials u, dem Effektkoeffizient k_b (= ∂P/∂T_b/ (M + Q)) und dergleichen bestimmt wird, abnimmt, d. h. in einem Fall auftritt, bei dem die Zeitkonstante groß wird, wird vorzugsweise im Normalfall eine Konstantdrehmomentsteuerung ausgeführt, die ein einfacheres Steuersystem darstellt.
Zum Beispiel wird wie in der 2 gezeigt die Zeitkonstante groß, wenn die eingangsseitige Plattengeschwindigkeit V_e groß ist, die ausgangsseitige Plattendicke h klein ist und der Effektkoeffizient k_b groß ist. Zusammen bestimmen diese Größen die Verstärkung des eingangsseitigen Zugspannungsunterdrückungssystems 27. Die Schwankungen in der Produktdicke des Walzmaterials u werden damit groß.
Deshalb ist bei der ersten Ausführungsform die eingangsseitige TR-Steuermodus-Bestimmungsvorrichtung 43 (siehe 1 und 2) vorgesehen, die feststellt, ob eine Konstantgeschwindigkeitssteuerung oder eine Konstantdrehmomentsteuerung geeigneter ist. Die Steuerung erfolgt derart, dass bei der Ausführung einer Konstantgeschwindigkeitssteuerung der von der eingangsseitigen TR-Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 41 ausgegebene Stromsollwert entsprechend den tatsächlichen Daten wie der eingangsseitigen Plattengeschwindigkeit V_e für die Walzgeschwindigkeit, der ausgangsseitigen Plattendicke h des Walzmaterials u und dem Effektkoeffizient k_b in die eingangsseitige TR-Steuervorrichtung 5 eingegeben wird. Bei der Ausführung einer Konstantdrehmomentsteuerung wird der vom eingangsseitigen Zugspannungs/Stromkonverter 15 aus dem an der eingangsseitigen Zugspannungs-Einstellvorrichtung 11 eingestellten Zugspannung bestimmte Stromsollwert in die eingangsseitige TR-Steuervorrichtung 5 eingegeben.
<Eingangsseitige Zugspannungs/Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 42>
Die 3A zeigt die Ausgestaltung der eingangsseitigen Zugspannungs/Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 42 im Einzelnen und die 3B eine Totband-Einstellkurve.
Die eingangsseitige Zugspannungs/Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 42 der 3A führt auf der Basis der Abweichung der tatsächlichen Daten für die eingangsseitige Zugspannung, die von dem eingangsseitigen Zugspannungs-Meßgerät 8 (siehe 1) erfaßt werden, von der an der eingangsseitigen Zugspannungs-Einstellvorrichtung 11 eingestellten Zugspannung eine PI-Steuerung (Proportional-Integral-Steuerung) 421 durch.
Um die eingangsseitige Zugspannung 24 am Walzwerk 1 auf dem eingestellten Wert zu halten, ist es erforderlich, die Geschwindigkeit der eingangsseitigen TR 2 so zu steuern, dass ein totes Band mit dem Ausmaß der Schwankungen in der eingangsseitigen Zugspannung erhalten wird und bis zu einem bestimmten Wert der Zugspannungsabweichung, der auf der Basis der Walzbedingungen festgelegt wird, keine Steuerung erfolgt. Der Grund dafür ist, dass, wenn ohne die Festlegung eines toten Bandes mit dem Ausmaß der Schwankungen in der eingangsseitigen Zugspannung eine Steuerung erfolgt, die Schwankungen in der Geschwindigkeit der eingangsseitigen TR 2 entsprechend dem Ausmaß der Schwankungen in der eingangsseitigen Zugspannung groß werden und im Ergebnis die ausgangsseitige Plattendicke des Walzmaterials u (die Produktdicke) schwankt (siehe die Gleichung (1) für den Massenfluß-Erhaltungssatz).
Deshalb nimmt wie in der 3A gezeigt eine Totband-Einstellvorrichtung 424 die tatsächlichen Daten für die ausgangsseitige Plattendicke von dem ausgangsseitigen Dicken-Meßgerät 17 auf, das die Plattendicke des Walzmaterials u an der Ausgangsseite des Walzwerks 1 erfaßt (siehe 1). Die Totband-Einstellvorrichtung 424 legt fest, wie viel Schwankung in der Zugspannung in Übereinstimmung mit den tatsächlichen Daten über die ausgangsseitige Plattendicke erlaubt werden kann. Das heißt, dass wie in der 3B gezeigt das Ausmaß des toten Bandes in der eingangsseitigen Zugspannung relativ zu einer vorgegebenen Plattendicke vorab durch eine Berechnung und dergleichen bestimmt, als Totband-Einstellkurve 425 festgelegt und in einem Speicher gespeichert wird.
Wie in der 1 gezeigt nimmt, wenn das Walzmaterial u gewalzt wird, die Totband-Einstellvorrichtung 424 die tatsächlichen Daten über die Plattendicke von dem ausgangsseitigen Dicken-Meßgerät 17, auf, legt das Ausmaß des eingangsseitigen toten Bandes anhand der tatsächlichen Daten für die Plattendicke entsprechend der Totbandkurve 425 fest und gibt dieses Ausmaß in die Totbandvorrichtung 422 ein.
Die Totbandvorrichtung 422, die das Ausmaß des eingangsseitigen toten Bandes in der Zugspannung festlegt, führt an der eingangsseitigen Zugspannungsabweichung einen Totbandprozeß aus und gibt die Abweichung, die den Prozeß durchlaufen hat, an die PI-Steuerung 421. Die PI-Steuerung 421 führt unter Verwendung des Wertes für die Zugspannungsabweichung eine PI-Steuerung aus und gibt auf der Basis der Zugspannungsabweichung einen Wert für die eingangsseitige TR-Geschwindigkeitsänderung aus.
Der Wert für die eingangsseitige TR-Geschwindigkeitsänderung ist die Abweichung von dem Einstellwert für die eingangsseitige TR-Geschwindigkeit.
Eine eingangsseitige Geschwindigkeits-Berechnungsvorrichtung 423 bestimmt dann aus der an einer Walzwerk-Geschwindigkeits-Einstellvorrichtung 10 eingestellten Geschwindigkeit für das Walzwerk 1 einen Einstellwert für die eingangsseitige TR-Geschwindigkeit, und es wird ein eingangsseitiger TR-Geschwindigkeitssollwert ausgegeben, der durch Addieren des Wertes für die eingangsseitige TR-Geschwindigkeitsänderung zu dem Einstellwert für die eingangsseitige TR-Geschwindigkeit erhalten wird. Dann wird die Abweichung zwischen dem eingangsseitigen TR-Geschwindigkeitssollwert und den tatsächlichen Daten für die eingangsseitige TR-Geschwindigkeit 20 ermittelt (in der 3A durch ein negatives Symbol bezeichnet, siehe 2) und an die eingangsseitige TR-Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 41 gegeben (siehe 1 und 3).
<Eingangsseitige TR-Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 41>
Die 4A zeigt die Ausgestaltung der eingangsseitigen TR-Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 41. Die 4B bis 4D zeigen Darstellungen für den Betrieb der eingangsseitigen TR-Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 41. Dabei zeigt die 4B den Integrationswert für eine I-Steuerung relativ zur verstrichenen Zeit in der I-Steuerung 412 der 4A, die 4C zeigt den Stromsollwert für eine Konstantdrehmomentsteuerung, der von der eingangsseitigen TR-Steuermodus-Bestimmungsvorrichtung 43 in die I-Steuerung 412 der 4A eingegeben wird, relativ zur verstrichenen Zeit t, und die 4D zeigt das Signal bei dem Konstantdrehmoment-Steuermodus, das von der eingangsseitigen TR-Steuermodus-Bestimmungsvorrichtung 43 in die I-Steuerung 412 der 4A eingegeben wird, relativ zur verstrichenen Zeit t.
Wie in der 4A dargestellt, berechnet die eingangsseitige TR-Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 41 den Stromsollwert mittels PI-Steuerung aus der Abweichung zwischen dem Geschwindigkeitssollwert von der eingangsseitigen Zugspannungs/Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 42 und den tatsächlichen Daten für die eingangsseitige TR-Geschwindigkeit.
Bei der Eingerüst-Walzstraße S der vorliegenden Erfindung wird, da eine Umschaltung zwischen einer Konstantdrehmomentsteuerung und einer Konstantgeschwindigkeitssteuerung erfolgt, die PI-Steuerung an der eingangsseitigen TR-Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 41 in eine P-Steuerung (Proportionalsteuerung) 411 und eine I-Steuerung (Integralsteuerung) 412 aufgeteilt, und für die I-Steuerung 412 erfolgt eine Korrektur unter Verwendung des Ausgangssignals der eingangsseitigen TR-Steuermodus-Bestimmungsvorrichtung 43.
Im Konstantdrehmoment-Steuermodus wird, wie in den 1 und 2 dargestellt, von der eingangsseitigen TR-Steuermodus-Bestimmungsvorrichtung 43 an die eingangsseitige TR-Steuervorrichtung 5 ein Stromsollwert ausgegeben, der dem von dem eingangsseitigen Zugspannungs/Strom-Konverter 15 umgewandelten Zugspannungssollwert an der eingangsseitigen Zugspannungs-Einstellvorrichtung 11 entspricht. Da jedoch die eingangsseitige TR-Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 41 nicht in Betrieb ist, ist das Ausgangssignal der I-Steuerung 412 der 4A gleich Null. In diesem Zustand wird, wenn der Steuermodus von der Konstantdrehmomentsteuerung zur Konstantgeschwindigkeitssteuerung umgeschaltet wird, der Stromsollwert zu Null, so dass es schwierig ist, die Zugspannung aufrechtzuerhalten.
Deshalb wird, wenn die eingangsseitige TR-Steuermodus-Bestimmungsvorrichtung 43 (siehe 1 und 4A) den Konstantdrehmomentmodus (die Konstantdrehmomentsteuerung) (siehe α1 in der 4D) auswählt, an der I-Steuerung 412 der eingangsseitigen TR-Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 41 (siehe 4A) ein Prozeß zum Ersetzen des Integralterms durch den Stromsollwert der Konstantdrehmomentsteuerung ausgeführt. Wenn der Steuermodus von der Konstantdrehmomentsteuerung (siehe α1 in der 4D) auf die Konstantgeschwindigkeitssteuerung (siehe α2 in der 4D) umgeschaltet wird, wird der Prozeß zum Ersetzen des Integralterms beendet, und die eingangsseitige TR-Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 41 beginnt die Steuerung mit dem Stromsollwert zum Zeitpunkt der Konstantdrehmomentsteuerung.
<Eingangsseitige TR-Steuermodus-Bestimmungsvorrichtung 43>
Die 5 zeigt die allgemeine Ausgestaltung der eingangsseitigen TR-Steuermodus-Bestimmungsvorrichtung 43.
In der eingangsseitigen TR-Steuermodus-Bestimmungsvorrichtung 43 wählt eine Ausgang-Umschaltvorrichtung 431 auf der Basis der tatsächlichen Daten für das Walzen, zum Beispiel bei einer großen eingangsseitigen Plattengeschwindigkeit V_e, einer kleinen ausgangsseitigen Plattendicke h und einem Effektkoeffizienten k_b entweder die Konstantdrehmomentsteuerung oder die Konstantgeschwindigkeitssteuerung aus.
Wenn die Ausgang-Umschaltvorrichtung 431 die Konstantdrehmomentsteuerung auswählt, wird ein Ausgangssignal 435, das durch Addieren eines in einem Speicher 433 gespeicherten Korrektur-Stromwertes zum Ausgangssignal des eingangsseitigen Zugspannungs/Strom-Konverters 15 erhalten wird, zum Stromsollwert 436.
Wenn dagegen die Ausgang-Umschaltvorrichtung 431 die Konstantgeschwindigkeitssteuerung auswählt, wird das Ausgangssignal 434 der in der 5 gezeigten eingangsseitigen TR-Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 41 zum Stromsollwert 436.
Wenn die Ausgang-Umschaltvorrichtung 431 den Steuermodus von der Konstantgeschwindigkeitssteuerung auf die Konstantdrehmomentsteuerung (Konstantstromsteuerung) umschaltet, kann es sein, dass das Ausgangssignal des eingangsseitigen Zugspannungs/Strom-Konverters 15 nicht mit dem Ausgangssignal der eingangsseitigen TR-Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 41 (siehe 1 und 5) übereinstimmt. In diesem Fall ändert sich der Stromsollwert sprungartig (siehe β1 in der 4C), so dass sich die die eingangsseitige TR-Geschwindigkeit 20 ändert und damit auch die Zugspannung am Walzmaterial u an der Eingangsseite des Walzwerks 1 und die Plattendicke des Walzmaterials u an der Ausgangsseite.
Deshalb wird wie in der 5 gezeigt zum Konstantgeschwindigkeitssteuerung-AUS-Zeitpunkt (siehe β2 in der 4D) die Differenz zwischen dem Ausgangssignal der eingangsseitigen TR-Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 41 und dem Ausgangssignal des eingangsseitigen Zugspannungs/Strom-Konverters 15 im Speicher 433 gespeichert und der gespeicherte Wert zum Ausgangssignal des eingangsseitigen Zugspannungs/Strom-Konverters 15 hinzuaddiert. Damit wird verhindert, dass sich der Stromsollwert sprungartig ändert (siehe β3 in der 4B).
In einer Regelbasis 432 der eingangsseitigen TR-Steuermodus-Bestimmungsvorrichtung 43 der 5 sind die Steuerregeln dafür festgelegt, wann in Abhängigkeit von den Einstellungen für den Walzvorgang und den tatsächlichen Daten für den Walzvorgang die Konstantdrehmomentsteuerung (Konstantstromsteuerung) anzuwenden ist und wann die Konstantgeschwindigkeitssteuerung.
Wenn zum Beispiel wie in der 2 gezeigt der Effektkoeffizient k_b (= ∂P/∂T_b/(M + Q)) groß ist, die ausgangsseitige Plattendicke h klein und die eingangsseitige Plattengeschwindigkeit V_e groß, wird die Zeitkonstante für diese die Verstärkung des eingangsseitigen Zugspannungsunterdrückungssystems 27 bestimmenden Größen groß, und auch die Schwankungen an der Abgabeseite (in der Produktdicke) werden groß, so dass die Konstantgeschwindigkeitssteuerung ausgewählt wird. In allen anderen Fällen wird die Konstantdrehmomentsteuerung ausgewählt. Dabei werden J (das Trägheitsmoment der eingangsseitigen TR 2) und Gr (das Übersetzungsverhältnis zwischen der eingangsseitigen TR 2 und dem die eingangsseitigen TR 2 antreibenden Elektromotor) vom mechanischen System bestimmt und es kann angenommen werden, dass diese Größen feste Werte haben.
Der Quellencode für ein Steuerprogramm in einem PLC sieht folgendermaßen aus. Der Entscheidungsteil wird zu (wähle Konstantgeschwindigkeitssteuerung) oder (wähle Konstantdrehmomentsteuerung). IF (k_b > k1) AND (h < h1) AND (V_e > V1) THEN (wähle Konstantgeschwindigkeitssteuerung)
ELSE (wähle Konstantdrehmomentsteuerung),
wobei k1, h1 und V1 Konstanten sind, deren Werte entsprechend den gegebenen Bedingungen geeignet gewählt werden.
Mit dieser Ausgestaltung ist es nicht nur möglich, die eingangsseitige TR 2 mit einer Konstantdrehmomentsteuerung zu betreiben, sondern sie kann auch mit einer Konstantgeschwindigkeitssteuerung betrieben werden, wobei zwischen den beiden Steuermoden entsprechend den tatsächlichen Daten für den Walzvorgang umgeschaltet wird. Damit können Schwankungen in der ausgangsseitigen Plattendicke (Schwankungen in der Produktdicke) des Walzwerks 1 aufgrund von Schwankungen in der eingangsseitige TR-Geschwindigkeit 20 minimiert werden.
In der eingangsseitigen Zugspannungs/Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 42 (siehe 3) der ersten Ausführungsform wird für die Abweichung in der eingangsseitigen Zugspannung ein totes Band (Totbandvorrichtung 422, Totband-Einstellvorrichtung 424) vorgesehen. Statt dieser Ausgestaltung ist es auch möglich, Schwankungen in der ausgangsseitigen Plattendicke dadurch zu unterdrücken, dass ein Begrenzer für den Geschwindigkeitssollwert vorgesehen wird und die Steuerung der eingangsseitige TR-Geschwindigkeit derart erfolgt, dass ein Grenzwert nicht überschritten wird. In diesem Fall erfolgt die Steuerung entsprechend einer Prioritätsreihenfolge für die eingangsseitige Zugspannung 24 und die Schwankungen in der ausgangsseitigen Plattendicke.
Die erste Ausführungsform wurde anhand eines Beispiels erläutert, bei dem entsprechend den Bedingungen für das Walzen des Walzmaterials u zwischen einer Konstantgeschwindigkeitssteuerung, und einer Konstantdrehmomentsteuerung für die eingangsseitige TR 2 umgeschaltet werden kann. Zwischen der Konstantgeschwindigkeitssteuerung und der Konstantdrehmomentsteuerung kann jedoch auch entsprechend einer Produktspezifikation für das Walzmaterial u umgeschaltet werden oder eine Einstellung vor dem Walzen erfolgen. Zwischen diesen Steuermoden kann entsprechend den gegenwärtigen Walzbedingungen für das Walzmaterial u oder früheren Walzbedingungen (den letzten, vorletzten usw.) für das Walzmaterial u umgeschaltet werden.
<<Zweite Ausführungsform>>
Anhand der 6 wird eine zweite Ausführungsform der Eingerüst-Walzstraße erläutert.
Die 6 zeigt die Ausgestaltung der Steuerung bei einer zweiten Ausführungsform, bei der in einer Eingerüst-Walzstraße ohne Zugspannungs-Meßgerät an der Eingangsseite und der Ausgangsseite des Walzwerks die eingangsseitige TR 2 durch die eingangsseitige TR-Geschwindigkeit 20 gesteuert wird.
Die Eingerüst-Walzstraße der zweiten Ausführungsform enthält keine eingangsseitigen oder ausgangsseitigen Zugspannungs-Meßgeräte 8, 9 (siehe 1), die die tatsächlichen Daten für die Zugspannung an der Eingangsseite und der Ausgangsseite des Walzwerks 1 messen.
Wenn bei der Eingerüst-Walzstraße an der Eingangsseite und der Ausgangsseite des Walzwerks kein Zugspannungs-Meßgerät zum Messen der tatsächlichen Zugspannung vorhanden ist, wird wie in der 6 gezeigt die Änderung in der eingangsseitige TR-Geschwindigkeit 20 zu Null, wenn das Motordrehmoment 22 mit dem eingangsseitigen Zugspannungsdrehmoment 25 übereinstimmt. Entsprechend ist die eingangsseitige Zugspannungs/Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 42 so ausgestaltet, dass der Stromwert i1, in den die an der eingangsseitigen Zugspannungs-Einstellvorrichtung 11 eingestellte Zugspannung von dem eingangsseitigen Zugspannungs/Strom-Konverter 15 umgewandelt wird, mit dem Stromsollwert i2 übereinstimmt, der das Ergebnis der Steuerung durch die eingangsseitige TR-Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 41 ist, die derart erfolgt, dass der Geschwindigkeitssollwert von der eingangsseitige Zugspannungs/Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 42 damit übereinstimmt.
Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, die eingangsseitige TR 2 durch die eingangsseitige TR-Geschwindigkeit 20 mittels des Schemas der vorliegenden Erfindung bei einem Walzwerk ohne Zugspannungs-Meßgerät zu steuern.
Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform wurde die Steuerung der eingangsseitigen TR 2 erläutert. Die gleiche Ausgestaltung kann auch für die Steuerung der ausgangsseitigen TR 3 verwendet werden.
Bei den vorstehenden Ausführungsformen ist das Walzwerk eine Eingerüst-Walzstraße. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf Eingerüst-Walzstraßen beschränkt, sondern kann auch bei Tandem-Walzwerken mit einer Anzahl oder einer Vielzahl von Walzgerüsten verwendet werden, wenn sich an der Eingangsseite oder der Ausgangsseite eine Spannrolle befindet.
<<Schlußfolgerung>>
Eine Änderung in der Geschwindigkeit einer Spannrolle wird bei dem Steuerverfahren für die Spannrollen (2, 3) unterdrückt und dazu von einer Konstantstromsteuerung (Konstantdrehmomentsteuerung) zu einer Konstantgeschwindigkeitssteuerung übergegangen. Die Zugspannungssteuerung (Konstantdrehmomentsteuerung) erfolgt mit einem Geschwindigkeitssollwert, wobei die Geschwindigkeit der Spannrolle nicht geändert wird, wenn die Änderung der Zugspannung in einem akzeptierbaren Bereich liegt. Dadurch werden Schwankungen in der ausgangsseitigen Dicke des Walzmaterials u (Schwankungen in der Produktdicke) vermieden.
Unter dem Gesichtspunkt des Ansprechverhaltens der Steuerung ist die Konstantdrehmomentsteuerung vorzuziehen, so dass entsprechend den Walzbedingungen zwischen der Konstantdrehmomentsteuerung und der Konstantgeschwindigkeitssteuerung umgeschaltet wird.
Bei einem Walzwerk ohne Zugspannungs-Meßgerät (8, 9) erfolgt die Steuerung der Spannrollengeschwindigkeit durch eine Steuerung, bei der ein Spannrollen-Geschwindigkeitssollwert derart gesteuert wird, dass die tatsächlichen Stromdaten mit dem Stromsollwert für die Zugspannung (2, 3) übereinstimmen, um die Zugspannung an der Eingangsseite und an der Ausgangsseite des Walzwerks jeweils auf dem eingestellten Wert zu halten.
<<Ablauf und Auswirkungen>>
Erfindungsgemäß ist es im Vergleich zum herkömmlichen Fall, bei dem eine Spannrolle mit einer Konstantdrehmomentsteuerung (Konstantstromsteuerung) gesteuert wird, möglich, Schwankungen in der Plattendicke an der Abgabeseite eines Walzwerks zu unterdrücken und die Präzision in der Plattendicke (Präzision in der Produktdicke) zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung kann ohne praktische Probleme bei der Steuerung eines Kaltwalzwerks angewendet werden.

Claims

Steuervorrichtung für ein Walzwerk (1) mit Spannrollen (2, 3) zum Zuführen und Aufwickeln eines Walzmaterials (u) an der Eingangsseite und der Ausgangsseite des Walzwerks (1), wobei die Steuervorrichtung umfasst: eine Zugspannungs/Ge chwindigkeits-Steuereinrichtung (42) zum Steuern der Zugspannung zwischen der Spannrolle (2, 3) und dem Walzwerk, um die Zugspannung auf einem gewünschten Wert zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass vorrangig die Geschwindigkeit der Spannrolle (2, 3) bei einer Abweichung von einem Zugspannungs-Einstellwert innerhalb eines vorgegebenen Bereichs konstant gehalten wird und davon Abstand genommen wird, die Zugspannungsabweichung zu korrigieren, wodurch Schwankungen in der Geschwindigkeit der Spannrolle (2, 3) unterdrückt werden.
Steuervorrichtung für ein Walzwerk (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Geschwindigkeitssteuerung/Drehmomentsteuerung-Umschalteinrichtung (43) zum Umschalten des Steuermodus entsprechend den Walzbedingungen zwischen einer Steuerung zum Konstanthalten der Zugspannung durch die Zugspannungs/Geschwindigkeits-Steuereinrichtung (42) mittels der Geschwindigkeit der Spannrolle (2, 3); und eine Steuerung zum Konstanthalten der Zugspannung durch eine Spannrollen-Konstantdrehmoment-Steuereinrichtung (41) mittels Konstanthalten des Antriebsdrehmoments der Spannrolle (2, 3).
Steuervorrichtung für ein Walzwerk (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeitssteuerung/Drehmomentsteuerung-Umschalteinrichtung (43) den Steuermodus entsprechend den Walzbedingungen für das Walzmaterial (u) und einer Produktspezifikation für das Walzmaterial (u) zwischen der Steuerung zum Konstanthalten der Zugspannung durch die Zugspannungs/Geschwindigkeits-Steuereinrichtung (42) und der Steuerung zum Konstanthalten der Zugspannung durch die Spannrollen-Konstantdrehmoment-Steuereinrichtung (41) umschaltet.
Steuervorrichtung für ein Walzwerk (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeitssteuerung/Drehmomentsteuerung-Umschalteinrichtung (43) den Steuermodus vorab entsprechend einer Produktspezifikation für das Walzmaterial (u) auf entweder die Steuerung zum Konstanthalten der Zugspannung durch die Zugspannungs/Geschwindigkeits-Steuereinrichtung (42) oder die Steuerung zum Konstanthalten der Zugspannung durch die Spannrollen-Konstantdrehmoment-Steuereinrichtung (41) einstellt.
Steuervorrichtung für ein Walzwerk (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeitssteuerung/Drehmomentsteuerung-Umschalteinrichtung (43) den Steuermodus beim Walzen des Walzmaterials (u) entsprechend den Walzbedingungen für das Walzmaterial (u) auf entweder die Steuerung zum Konstanthalten der Zugspannung durch die Zugspannungs/Geschwindigkeits-Steuereinrichtung (42) oder die Steuerung zum Konstanthalten der Zugspannung durch die Spannrollen-Konstantdrehmoment-Steuereinrichtung (41) einstellt.
Steuervorrichtung für ein Walzwerk (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Zugspannung zwischen der Spannrolle (2, 3) und dem Walzwerk (1) durch die Zugspannungs/Geschwindigkeits-Steuereinrichtung (42) auf der Basis des tatsächlichen Wertes für die Zugspannung am Walzmaterial (u) erfolgt, der durch eine Zugspannungs-Erfassungseinrichtung (8, 9) gemessen wird, die auf der Eingangsseite und/oder der Ausgangsseite des Walzwerks (1) angeordnet ist.
Steuervorrichtung für ein Walzwerk (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Zugspannung zwischen der Spannrolle (2, 3) und dem Walzwerk (1) derart erfolgt, dass der tatsächliche Wert für den Antriebsdrehmomentsollwert der Spannrolle (2, 3) mit dem Antriebsdrehmomentsollwert der Spannrolle (2, 3) übereinstimmt, der aus einem eingestellten Wert für die Zugspannung berechnet wird.
Steuervorrichtung für ein Walzwerk (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsdrehmomentsollwert für die Spannrolle (2, 3) als Antriebsstromsollwert an die Spannrolle (2, 3) gegeben wird.
Steuerverfahren für ein Walzwerk (1) mit Spannrollen (2, 3) zum Zuführen und Aufwickeln eines Walzmaterials (u) an der Eingangsseite und der Ausgangsseite des Walzwerks (1), wobei das Verfahren umfasst, dass eine Steuervorrichtung (42) die Zugspannung zwischen der Spannrolle (2, 3) und dem Walzwerk (1) so steuert, dass die Zugspannung auf einem gewünschten Wert gehalten wird; dadurch gekennzeichnet, dass vorrangig die Geschwindigkeit der Spannrolle (2, 3) bei einer Abweichung von einem Zugspannungs-Einstellwert innerhalb eines vorgegebenen Bereichs konstant gehalten wird; und davon Abstand genommen wird, die Zugspannungsabweichung zu korrigieren, wodurch eine Steuerung erfolgt, mit der Schwankungen in der Geschwindigkeit der Spannrolle (2, 3) unterdrückt werden.
Steuerverfahren für ein Walzwerk (1) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Steuerung zum Konstanthalten der Zugspannung mittels der Geschwindigkeit der Spannrolle (2, 3); und eine Steuerung zum Konstanthalten der Zugspannung durch Konstanthalten des Antriebsdrehmoments der Spannrolle (2, 3); wobei zwischen der Steuerung zum Konstanthalten der Zugspannung mittels der Geschwindigkeit der Spannrolle (2, 3) und der Steuerung zum Konstanthalten der Zugspannung durch Konstanthalten des Antriebsdrehmoments der Spannrolle (2, 3) umgeschaltet wird.
Steuerverfahren für ein Walzwerk (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend den Walzbedingungen für das Walzmaterial (u) und einer Produktspezifikation für das Walzmaterial (u) der Steuermodus zwischen der Steuerung zum Konstanthalten der Zugspannung mittels der Geschwindigkeit der Spannrolle (2, 3) und der Steuerung zum Konstanthalten der Zugspannung durch Konstanthalten des Antriebsdrehmoments der Spannrolle (2, 3) umgeschaltet wird.
Steuerverfahren für ein Walzwerk (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Walzen entsprechend einer Produktspezifikation für das Walzmaterial (u) vorab der Steuermodus zwischen der Steuerung zum Konstanthalten der Zugspannung mittels der Geschwindigkeit der Spannrolle (2, 3) und der Steuerung zum Konstanthalten der Zugspannung durch Konstanthalten des Antriebsdrehmoments der Spannrolle (2, 3) festgelegt wird.
Steuerverfahren für ein Walzwerk (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass während des Walzens entsprechend den Walzbedingungen für das Walzmaterial (u) der Steuermodus zwischen der Steuerung zum Konstanthalten der Zugspannung mittels der Geschwindigkeit der Spannrolle (2, 3) und der Steuerung zum Konstanthalten der Zugspannung durch Konstanthalten des Antriebsdrehmoments der Spannrolle (2, 3) festgelegt wird.
Steuerverfahren für ein Walzwerk (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Zugspannung zwischen der Spannrolle (2, 3) und dem Walzwerk (1) auf der Basis des tatsächlichen Wertes für die Zugspannung erfolgt, der durch eine Zugspannungs-Erfassungseinrichtung (8, 9) gemessen wird, die auf der Eingangsseite und/oder der Ausgangsseite des Walzwerks (1) angeordnet ist.
Steuerverfahren für ein Walzwerk (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Zugspannung zwischen der Spannrolle (2, 3) und dem Walzwerk (1) derart erfolgt, dass der tatsächliche Wert für den Antriebsdrehmomentsollwert für die Spannrolle (2, 3) mit dem Antriebsdrehmomentsollwert für die Spannrolle (2, 3) übereinstimmt, der aus einem eingestellten Wert für die Zugspannung berechnet wird.
Steuerverfahren für ein Walzwerk (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsdrehmomentsollwert für die Spannrolle (2, 3) als Antriebsstromsollwert an die Spannrolle (2, 3) gegeben wird.