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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Walzstraße, wobei die Walzstraße mindestens ein Walzgerüst mit mindestens zwei Walzen aufweist, wobei ein Walzgut entlang der Walzstraße geführt ist, und wobei am Ende der Walzstraße ein Dickenmessgerät zur Messung der Ist-Dicke des Walzguts angeordnet ist. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Rechengerät für eine derartige Walzstraße und eine entsprechende Walzstraße als solche.
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Beispielsweise ist aus der
DE 10 2006 008 574 A1 ein Verfahren zur Unterdrückung des Einflusses von Walzenexzentrizitäten auf die Auslaufdicke eines Walzgutes bekannt. Das Walzgut durchläuft ein Walzgerüst, wobei die Walzenexzentrizitäten unter Verwendung eines Prozessmodels identifiziert werden und bei der Ermittlung eines Korrektursignals für ein Stellglied des Walzgerüsts berücksichtigt werden. Zur Identifizierung der Walzenexzentrizitäten werden dem Prozessmodell Messwerte einer Zugkraft zugeführt.
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Des Weiteren ist aus der
DE 102 34 047 A1 ein Verfahren zur Erkennung und Fehlerursachenzuordnung von periodischen Fehlern in Walzwerken bekannt. Es wird eine Ordnungsanalyse auf Basis einer zeitabhängigen Größe durchgeführt. Als Ordnungsanalyse kann beispielsweise eine Frequenzanalyse in Form einer Fast-Fourier-Transformation durchgeführt werden. Die bei der Ordnungsanalyse gewonnenen Peaks der Amplituden werden mit Kennwerten, wie z.B. die Anzahl der Schwingungen je Längeneinheit oder die Anzahl der Schwingungen pro Umdrehung verglichen. Eine Fehlerzuordnung erfolgt, wenn die gewonnenen Peaks der Amplituden und die Kennwerte in hohem Grade übereinstimmen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren zur Erkennung eines periodischen Fehlers in einer Walzstraße bereitzustellen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1. Die Aufgabe wird ebenfalls durch ein Rechengerät nach dem Anspruch 12 und durch eine Walzstraße nach dem Anspruch 13 gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in Abhängigkeit von der gemessenen Ist-Dicke und einer erwünschten Soll-Dicke des Walzguts eine Dickenabweichung ermittelt. Weiterhin wird die Drehfrequenz einer einzelnen, bestimmten Walze ermittelt. Es werden dann diejenigen diskreten Werte der Dickenabweichung ermittelt, die die Periodizität der Drehfrequenz besitzen. Aus diesen diskreten Werten wird ein Fehlerwert für die Walze ermittelt. Dieser Fehlerwert stellt ein Maß für einen periodischen Fehler der bestimmten Walze dar.
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Der ermittelte Fehlerwert kann von dem erfindungsgemäßen Verfahren fortlaufend, also in Echtzeit ermittelt werden. Anhand des Fehlerwerts kann eine Bedienperson somit fortlaufend, also während des Betriebs der Walzstraße erkennen, ob bei der bestimmten Walze ein periodischer Fehler vorliegt.
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Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache Art und Weise realisiert werden. Vorzugsweise ist es möglich, diejenigen diskreten Werte der Dickenabweichung, die die Periodizität der Drehfrequenz der bestimmten Walze besitzen, mit Hilfe eines Bandpassfilters zu ermitteln. Insbesondere kann dabei ein digitales Bandpassfilter vorgesehen sein, das beispielsweise mit Hilfe eines programmierten Rechengeräts realisiert werden kann.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die diskreten Werte zur Ermittlung des Fehlerwerts gleichgerichtet und/oder gemittelt werden. Dies stellt eine besonders einfach zu realisierende Weise dar, um die beispielsweise von dem Bandpassfilter ermittelten diskreten Werte zu dem Fehlerwert weiter zu verarbeiten.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird anstelle der Drehfrequenz ein Vielfaches der Drehfrequenz verwendet und der zugehörige Fehlerwert ermittelt. Auf diese Weise ist es möglich, nicht nur periodische Fehler zu erkennen, die der Grundschwingung der bestimmten Walze entsprechen, sondern auch periodische Fehler, die mit einer der Oberschwingungen der Drehfrequenz der bestimmten Walze auftreten.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird bzw. werden für jede der Walzen der zugehörige Fehlerwert bzw. die zugehörigen Fehlerwerte ermittelt. Es werden also für alle Walzen jeweils die Fehlerwerte für die Grundschwingung und gegebenenfalls für die Oberschwingung/en ermittelt. Anhand dieser Fehlerwerte kann dann eine Bedienperson erkennen, welche der Walzen der gesamten Walzstraße einen periodischen Fehler aufweist.
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den zugehörigen Figuren dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in den Figuren.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Walzstraße beispielsweise eines Kaltwalzwerkes, die 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der Walzstraße der 1, die 3 zeigt ein schematisches Zeitdiagramm einer beispielhaften absoluten Dickenabweichung des gewalzten Walzguts, und die 4 zeigt eine beispielhafte Anzeige von Fehlerwerten für die Walzstraße der 1.
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In der 1 ist eine Walzstraße 10 dargestellt, die beispielhaft fünf Walzgerüste 12 aufweist. Jedes der Walzgerüste 12 besteht aus einer oberen Arbeitswalze 13 und einer unteren Arbeitswalze 14, denen eine obere Stützwalze 15 und eine untere Stützwalze 16 zugeordnet sind. Diese Arbeits- und Stützwalzen werden nachfolgend vereinfacht auch nur als Walzen bezeichnet.
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Zwischen den Arbeitswalzen 13, 14 der Walzgerüste 12 ist ein Walzgut 18 entlang der Walzstraße 10 geführt. Bei dem Walzgut 18 kann es sich beispielsweise um ein Weißblech handeln. Das Walzgut 18 läuft in Richtung des Pfeils 19 durch die fünf Walzgerüste 12 der Walzstraße 10. Die Dicke des Walzgutes 18 beträgt vor dem ersten Walzgerüst 12 beispielsweise 2,5 mm. Nach dem fünften Walzgerüst 12 soll das Walzgut 18 eine erwünschte Soll-Dicke S von beispielsweise 0,25 mm aufweisen.
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Am Ende der Walzstraße 10, im vorliegenden Ausführungsbeispiel also in Richtung des Pfeils 19 nach dem fünften Walzgerüst 12, ist ein Dickenmessgerät 21 angeordnet, mit dem die dort vorhandene Ist-Dicke I des Walzguts 18 gemessen und als Ausgangssignal zur Verfügung gestellt wird.
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In der 2 ist ein Verfahren 30 dargestellt, mit dem ein periodisch auftretender Fehler innerhalb der Walzstraße erkannt werden kann. Ein derartiger periodischer Fehler kann beispielsweise durch eine Exzentrität einer der Arbeits- oder Stützwalzen 13, 14, 15, 16 hervorgerufen werden. Ebenfalls kann ein periodischer Fehler durch eine defekte Kardanwelle entstehen, über die eine oder mehrere der Arbeits- oder Stützwalzen 13, 14, 15, 16 mit einem zugehörigen Antriebsmotor verbunden sind. Es versteht sich, dass ein innerhalb der Walzstraße 10 auftretender periodischer Fehler auch noch andere Ursachen haben kann. Vereinfachend ist nachfolgend immer nur von einem periodischen Fehler der Walzen die Rede.
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Einem ersten Block 32 des Verfahrens 30 ist die von dem Dickenmessgerät 21 erfasste Ist-Dicke I des Walzguts 18 zugeführt. Weiterhin wird davon ausgegangen, dass dem Block 32 die erwünschte Soll-Dicke S bekannt ist, beispielsweise durch eine entsprechende Eingabe einer Bedienperson oder auf sonstige Weise.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird von dem Block 32 aus der Ist-Dicke I und der Soll-Dicke S eine absolute Dickenabweichung D ermittelt. Dabei handelt es sich um die Differenz zwischen der Soll-Dicke S und der Ist-Dicke I; es gilt also: D = S – I.
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Ein Beispiel einer derart ermittelten absoluten Dickenabweichung D ist in der 3 dargestellt. Die absolute Dickenabweichung D verändert sich im Verlauf der Zeit t und kann dabei größer oder kleiner als Null sein.
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Es wird darauf hingewiesen, dass es alternativ auch möglich wäre, anstelle der absoluten Dickenabweichung D eine relative Dickenabweichung d zu ermitteln und zu verwenden. In diesem Fall wird die Differenz von Soll- und Ist-Dicke auf die Soll-Dicke S bezogen; es gilt also: d = (S – I)/S. Das Zeitdiagramm einer derartigen relativen Dickenabweichung d stimmt dabei zumindest qualitativ im Wesentlichen mit dem Zeitdiagramm einer absoluten Dickenabweichung D überein.
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Dem ersten Block 32 des Verfahrens ist weiterhin eine Drehfrequenz fi zugeführt. Bei dieser Drehfrequenz fi handelt es sich um die Drehfrequenz von einer einzelnen, bestimmten Walze der Arbeits- oder Stützwalzen 13, 14, 15, 16 der fünf Walzgerüste 12 der Walzstraße 10.
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Die vorgenannte Drehfrequenz fi kann dabei beispielsweise wie folgt erzeugt werden.
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So ist es beispielsweise möglich, dass einer einzelnen, bestimmten Arbeitswalze oder Stützwalze der Walzstraße 10 ein Drehzahlmesser zugeordnet ist, mit dem die Drehzahl dieser bestimmten Arbeitswalze oder Stützwalze gemessen wird. Diese gemessene Drehzahl wird dann in die Drehfrequenz fi dieser bestimmten Arbeitswalze oder Stützwalze umgerechnet.
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Weiterhin ist es beispielsweise möglich, dass die beiden Arbeitswalzen eines Walzgerüsts 12 miteinander gekoppelt sind, beispielsweise dadurch, dass sie von einem gemeinsamen Antriebsmotor angetrieben sind. In diesem Fall ist diesen beiden Walzen ein gemeinsamer Drehzahlmesser zugeordnet, dessen gemessene Drehzahl dann in die zu beiden Arbeitswalzen zugehörige Drehfrequenz fi umgerechnet wird.
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Weiterhin ist es beispielsweise möglich, dass die Drehzahl einer oder beider Arbeitswalzen eines Walzgerüsts 12 auf eine der vorstehenden Weisen gemessen wird. Aus den bekannten Durchmessern der Arbeitswalzen und der Stützwalzen wird dann die Drehzahl der Stützwalzen dieses Walzgerüsts 12 berechnet. Diese berechnete Drehzahl wird dann in die zu beiden Stützwalzen zugehörige Drehfrequenz fi umgerechnet.
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Es versteht sich, dass auch noch andere Möglichkeiten denkbar sind, um die Drehfrequenz fi einer einzelnen, bestimmten Walze der Arbeits- oder Stützwalzen 13, 14, 15, 16 der fünf Walzgerüste 12 der Walzstraße 10 zu ermitteln. Ebenfalls versteht es sich, dass es bei dieser Ermittlung gegebenenfalls auch möglich ist, auf den erwähnten Drehzahlmesser zu verzichten, indem beispielsweise die Drehfrequenz fi einer bestimmten Arbeitswalze unmittelbar aus Betriebsgrößen des diese Arbeitswalze antreibenden Antriebsmotors ermittelt wird. In diesem Fall muss gegebenenfalls ein zwischen dem Antriebsmotor und der Arbeitswalze vorhandenes Getriebe bei der Ermittlung der Drehfrequenz fi berücksichtigt werden.
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Die Ermittlung der Drehfrequenz fi kann also auf unterschiedlichste Art und Weise ausgeführt sein.
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Wesentlich ist, dass die Drehfrequenz fi einer einzelnen bestimmten Arbeitswalze 13, 14 oder einer einzelnen bestimmten Stützwalze 15, 16 eines der Walzgerüste 12 der Walzstraße 10 zugeordnet ist. Zum Zwecke einer vereinfachten Beschreibung wird dies nachfolgend nur noch als Drehfrequenz fi der Walze i bezeichnet.
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In dem Block 32 des Verfahrens 30 wird nunmehr gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die ermittelte absolute Dickenabweichung D in Abhängigkeit von der Drehfrequenz fi der Walze i gefiltert. Bei dieser Filterung werden diejenigen diskreten Werte Di aus dem Zeitverlauf der absoluten Dickenabweichung D herausgegriffen, die in diesem Zeitverlauf an denjenigen periodischen Zeitpunkten Ti vorhanden sind, die der Drehfrequenz fi der Walze i entsprechen.
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In der 3 sind beispielhaft vier periodische Zeitpunkte Ti angegeben, deren zeitlicher Abstand dem Kehrwert der Drehfrequenz fi der Walze i entspricht. Ebenfalls sind in der 3 die an diesen Zeitpunkten Ti vorhandenen diskreten Werte Di der absoluten Dickenabweichung D angegeben.
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Gemäß der 3 sind die vier diskreten Werte Di deutlich ungleich Null, im vorliegenden Fall deutlich größer als Null. Dies bedeutet, dass eine mit der Periode der Drehfrequenz fi auftretende Dickenabweichung vorhanden ist. Aufgrund der Drehfrequenz fi wird diese Dickenabweichung dann der zugehörigen Walze i zugeordnet.
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Die erläuterte und in dem Block 32 durchgeführte Filterung der ermittelten absoluten Dickenabweichung D in Abhängigkeit von der Drehfrequenz fi der Walze i wird fortlaufend durchgeführt und kann auf unterschiedliche Arten realisiert sein. So ist es beispielsweise möglich, dass ein Bandpassfilter, insbesondere ein digitales Bandpassfilter vorhanden ist, das auf die Drehfrequenz fi der Walze i abgestimmt ist. Dies bedeutet, dass das Bandpassfilter nur diejenigen diskreten Werte Di der absoluten Dickenabweichung D durchlässt, die die Periodizität der Drehfrequenz fi besitzen.
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Aus den diskreten Werten Di wird nunmehr von dem Block 32 ein Fehlerwert Fi für die zugehörige Walze i ermittelt. Dieser Fehlerwert Fi stellt diejenige Dickenabweichung des Walzguts 18 dar, die von der Walze i hervorgerufen wird. Ist der Fehlerwert Fi gleich Null oder zumindest nahezu gleich Null, so bedeutet dies, dass die zugehörige Walze i keinen oder nahezu keinen Fehler verursacht. Ist der Fehlerwert Fi jedoch deutlich ungleich Null, so bedeutet dies, dass von der zugehörigen Walze i ein periodischer Fehler hervorgerufen wird.
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Die Ermittlung des Fehlerwerts Fi kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die zeitlich aufeinanderfolgenden diskreten Werte Di gleichgerichtet werden, und dass dann davon ein Mittelwert gebildet wird. Insbesondere kann dabei ein gleitender Mittelwert gebildet werden. Es versteht sich, dass die Ermittlung des Fehlerwerts Fi auch noch weitere Schritte aufweisen kann oder auch andersartig ausgeführt werden kann.
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Der zu der Walze i zugehörige Fehlerwert Fi wird dann von dem Block 32 an einen Block 33 weitergegeben. Von diesem Block 33 wird der Fehlerwert Fi einer Bedienperson zur Anzeige gebracht. Zusammen mit dem Fehlerwert Fi kann von dem Block 33 gleichzeitig die zugehörige Walze i der Bedienperson angezeigt werden.
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Dabei ist es beispielsweise möglich, dass der Fehlerwert Fi als Balken optisch angezeigt wird. Die Länge des Balkens kann dem Fehlerwert Fi entsprechen. Diese Länge kann sich dabei entsprechend dem Fehlerwert Fi zeitlich fortlaufend verändern. Es versteht sich, dass auch andere oder zusätzliche Anzeigemöglichkeiten des Fehlerwerts Fi denkbar sind.
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Gegebenenfalls ist es möglich, dass der Fehlerwert Fi vor einer Anzeige an eine Bedienperson mit einem vorgebbaren ersten Schwellwert verglichen wird. In diesem Fall wird der Fehlerwert Fi nur dann zur Anzeige gebracht, wenn er größer ist als der erste Schwellwert. Damit wird die Anzeige von vernachlässigbar kleinen periodischen Fehlern der Walze vermieden.
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Weiterhin ist es gegebenenfalls möglich, dass der Fehlerwert Fi vor einer Anzeige mit einem vorgebbaren zweiten Schwellwert verglichen wird, der größer ist als der erste Schwellwert. Ist der Fehlerwert Fi größer als der zweite Schwellwert, so stellt dies einen besonders gravierenden periodischen Fehler der Walze dar, der bei der Anzeige zusätzlich beispielsweise farblich kenntlich gemacht und/oder akustisch angezeigt wird.
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Wie erläutert wurde, wird das vorstehend erläuterte Verfahren auf der Grundlage der Drehfrequenz fi einer Walze i durchgeführt. Die Drehfrequenz fi entspricht dabei der Drehzahl der entsprechenden Walze. Mit dem Verfahren können in diesem Fall die periodischen Fehler der Walze i ermittelt werden, die bei der Grundwelle der Drehfrequenz fi vorhanden sind.
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Es ist nunmehr möglich, das erläuterte Verfahren auch auf der Grundlage eines Vielfachen der Drehfrequenz fi durchzuführen. Beispielsweise kann das Verfahren in entsprechender Weise mit der zweifachen Drehfrequenz fi ausgeführt werden. In diesem Fall ist es möglich, mit dem Verfahren diejenigen periodischen Fehler der Walze i zu ermitteln, die bei der ersten Oberwelle der Drehfrequenz fi vorhanden sind. Entsprechendes gilt für die zweite oder weitere Oberwellen der Drehfrequenz fi.
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Die zu den unterschiedlichen Oberwellen ermittelten Fehlerwerte können dann in entsprechender Weise als weitere Balken zur Anzeige gebracht werden.
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Das vorstehend erläuterte Verfahren bezieht sich, wie erwähnt, auf eine einzelne, bestimmte Walze i der Arbeits- und Stützwalzen 13, 14, 15, 16 der Walzgerüste 12. Der/die ermittelte/n Fehlerwert/e Fi ist/sind dann dieser einzelnen Walze i zugehörig.
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Das Verfahren kann nunmehr in entsprechender Weise auch für alle anderen Walzen der Walzstraße 10 zur Anwendung kommen.
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Dies bedeutet, dass beispielsweise für eine andere Walze j die zugehörige Drehfrequenz fj ermittelt wird, um aus dem Verlauf der absoluten Dickenabweichung D dann die zu der Walze j zugehörigen diskreten Werte Dj herauszufiltern und den zugehörigen Fehlerwert Fj zu ermitteln und anzuzeigen. Dieser Fehlerwert Fj ist dann der genannten anderen Walze j zugehörig.
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Ebenfalls können für die andere Walze j auch die Fehlerwerte für die Oberwelle/n der Drehfrequenz fj ermittelt und zur Anzeige gebracht werden.
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Wie erwähnt, kann dies alles fortlaufend für alle Walzen der Walzstraße 10 vorgenommen werden.
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Das Verfahren kann quasi gleichzeitig für alle Walzen der Walzstraße 10 zur Anwendung kommen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass für jede der Walzen ein separates Bandpassfilter vorhanden ist. Diese Bandpassfilter führen dann fortlaufend die erläuterte Filterung in Abhängigkeit von den Drehfrequenzen der Walzen durch. Die Ermittlung der zugehörigen diskreten Werte und des zugehörigen Fehlerwerts kann dann ebenfalls separat ausgeführt werden.
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Ebenfalls ist es möglich, dass der Walzstraße 10 ein digitales Rechengerät zugeordnet ist, das dazu vorgesehen ist, das erläuterte Verfahren mit Hilfe eines entsprechenden Computerprogramms zu realisieren und auszuführen.
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Im Hinblick auf die Anzeige des Fehlerwerts aller Walzen ist es möglich, beispielsweise auf einem Bildschirm eines Rechners sämtliche Walzen zumindest symbolisch darzustellen und gegebenenfalls auch zu benennen, und bei jeder der Walzen den bzw. die zugehörigen Fehlerwert/e, also insbesondere den bzw. die zugehörigen Balken anzuzeigen.
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In der 4 ist ein Beispiel für eine Anzeige 40 dargestellt, und zwar für die Walzstraße 10 der 1. Die zwanzig Walzen der Walzstraße 10 sind in der 4 symbolisch als Kreise dargestellt. Es versteht sich, dass diese Darstellung auch auf eine andere Art und Weise erfolgen kann. Zu jeder der Walzen können in der 4 ein oder mehrere Fehlerwerte in der Form von Balken zur Anzeige gebracht werden. Als Beispiel sind in der 4 bei der oberen Arbeitswalze 13 des vorletzten Walzgerüstes 12 der Walzstraße 10 zwei Balken dargestellt, von denen beispielsweise der linke Balken einen Fehlerwert hinsichtlich der Grundwelle der genannten Arbeitswalze und der rechte Balken einen Fehlerwert hinsichtlich der ersten Oberwelle der genannten Arbeitswalze darstellt.
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Eine Bedienperson kann in diesem Fall mit einem Blick aus der Anzeige 40 der 4 entnehmen, bei welcher der zwanzig Walzen ein periodischer Fehler vorhanden ist und welcher Art dieser Fehler ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006008574 A1 [0002]
- DE 10234047 A1 [0003]
