DE102014016504A1

DE102014016504A1 - Computersystem für Streckreduzierwalzwerke

Info

Publication number: DE102014016504A1
Application number: DE102014016504.3A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2014-11-07
Publication date: 2016-05-12

Abstract

Für das Streckreduzieren von Rohren wird ein Computersystem vorgeschlagen, mit dem bei Anwendung eines komplexen numerischen Prozessmodells die Ermittlung von Walzparametern sichergestellt und ein vielfältiges Walzprogramm übersichtlich verwaltet und optimiert werden kann.

Description

Streckreduzierwalzwerke dienen zur Warmfertigung nahtloser Stahlrohre. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass eine große Variationsbreite von Fertigrohrabmessungen schnell und einfach durch Einstellung der Motordrehzahlen und Austausch von Walzgerüsten bei nur wenigen Eingangsrohrabmessungen abgedeckt wird. Unterschiedliche Wanddicken werden aus einer Wanddicke des Vorrohres erzielt, indem lediglich die Drehzahleinstellung der Walzen bzw. Antriebsmotoren geändert werden. Unterschiedliche Fertigrohrdurchmesser werden bei Beibehaltung der Eingangsrohrabmessung durch Austausch aller Walzgerüste oder nur einer Gruppe von Walzgerüsten dargestellt.
Alle auf dem Streckreduzierwalzwerk erzeugbaren oder geplanten Rohrabmessungen werden üblicherweise in sogenannten D-s-Diagrammen dargestellt (siehe 1). Mit D bezeichnet man den Durchmesser des Fertigrohres, mit s die Wanddicke. Das D-s-Diagramm besteht aus einer Tabelle mit den Merkmalen Durchmesser und Wanddicke des Fertigrohres und konkreten Durchmesserwerten in der Vorspalte und konkreten Wanddickenwerten in der Kopfzeile. Die Felder der Tabelle, die Kombinationen von Durchmessern und Wanddicken des Produktionsprogrammes repräsentieren, werden z. B. farblich markiert, so dass das Fertigungsprogramm als markierte Fläche erscheint.
Innerhalb dieser markierten Fläche können wiederum bestimmte Parameter eingetragen oder gekennzeichnet werden. Zum Beispiel ist es üblich die Bereiche des Walzprogrammes gesondert zu markieren, die einem gemeinsamen Vorrohrdurchmesser zugeordnet sind.
Aufgrund der hohen Flexibilität des Streckreduzierwalzwerkes können bei Bedarf beliebige Wanddicken und Durchmesser innerhalb der vorgegebenen Grenzen erzeugt werden. Dadurch entsteht eine sehr große Zahl von Walzprogrammen, das sind Datensätze, die jeweils mit einer Fertigrohrabmessung verbunden sind. Für jede Abmessung müssen technologische Walzparameter festgelegt werden. Zum Beispiel muss im Rahmen der Produktionsplanung festgelegt sein, welche Vorrohrabmessung verwendet wird, welche Geschwindigkeit, welche Drehzahlen, welche Reduktionsreihe usw. Die Festlegung der Walzparameter erfolgt mittel eines Prozessmodells. Nachdem eine Abmessung gewalzt ist, fließen Erfahrungswerte zurück und die Walzparameter können optimiert werden.
Das Vorhalten und Optimieren von Walzprogrammen wird bei einer großen Anzahl unterschiedlicher Fertigrohrabmessungen schwierig. Beispielsweise können mehrere Tausend Walzprogramme zu verwalten sein.
Eine bekannte Lösung für ein solches Problem ist die Verwaltung des Prozessmodells und zugeordneter Parametersätze, wobei dann keine Walzprogramme gespeichert und verwaltet werden. Konkrete Walzprogramme werden stattdessen bei der Produktion mit Hilfe des Prozessmodells berechnet.
Diese bekannte Lösung kann nicht angewendet werden, wenn das Prozessmodell ein numerisches Lösungsverfahren verwendet, dass keine vollständige Ergebnissicherheit bietet. Die bekannten komplexen Prozessmodelle für das Streckreduzieren sind einerseits sehr treffsicher bei der Bestimmung der Umformparameter, andererseits beinhalten sie keine geschlossene Lösung sondern greifen auf numerische Lösungsverfahren zurück, die nicht in allen Fällen zu brauchbaren Ergebnissen führen. Aus diesem Grund können solche Prozessmodelle nicht für die Berechnung der Walzparameter während der Produktion verwendet werden. Ein weiterer Nachteil dieser Lösung ist der fehlende Überblick über die Walzprogramme, der nur durch konkrete Werte erzielt werden kann.
Die bekannte alternative Lösung stellt das Speichern der konkreten Walzprogramme dar. Diese Lösung bietet zwar die für den Produktionsbetrieb erforderliche Ergebnissicherheit, aber bei einer großen Anzahl von Walzprogrammen fehlt auch hier der Überblick. Die Walzprogramme können nicht mehr zusammenhängend verwaltet werden.
Das erfindungsgemäße Computersystem soll die Nachteile der vorbekannten Lösungen ausräumen, indem es gemäß den Patentansprüchen Referenzabmessungen zur Verwaltung konkreter Datensätze verwendet sowie eine Methode zur Sicherstellung von Berechnungsergebnissen für beliebige Abmessungen und die übliche Tabelle mit Durchmesser und Wanddicke als Merkmale zur übersichtlichen Darstellung von Ein- und Ausgabegrößen.
Referenzabmessungen repräsentieren das Fertigungsprogramm durch vergleichsweise wenige über dem Tabellenbereich des Fertigungsprogrammes verteilte Kombinationen von Durchmessern und Wanddicke. Für die Referenzabmessungen werden Walzparameter mit Hilfe des Prozessmodells und Parametersets berechnet und ggf. dargestellt.
Mit Hilfe einer Berechnungsmethode ohne Verwendung des Prozessmodells werden Zwischenabmessungen berechnet. Eine solche Berechnungsmethode ist zum Beispiel die Interpolation. Walzparameter für eine beliebige Abmessung werden zum Beispiel durch Interpolation der Walzparameter der benachbarten Referenzabmessungen ermittelt. Damit sind dann alle Abmessungen mit Sicherheit berechenbar, wobei das Prozessmodell allen Berechnungen zugrunde liegt.
Schließlich wird die übliche D-s-Tabelle verwendet, um Eingaben zu machen und Ergebnisse zusammenhängend darzustellen. Beispielsweise werden Tabellenfelder markiert, um Referenzabmessungen zu definieren. Parameter werden in den Tabellenfeldern eingegeben, wie z. B. die Walzgeschwindigkeit oder die Wanddicke des Vorrohres. Berechnete Größen wie zum Beispiel die Walzendrehzahlen werden ebenfalls in den Tabellenfeldern angezeigt.
Ein- und Ausgabegrößen werden nach Anspruch 2 entweder als numerische Werte oder grafisch für den Abmessungsbereich des Walzprogrammes oder einen Teilbereich aufbereitet, beispielsweise als Heatmap oder 3-D-Fläche. In dieser Weise hat der Benutzer des Computersystems immer das gesamte Walzprogramm oder zusammenhängende Bereiche des Walzprogrammes im Blick. Die Konsistenz der Parameter oder Fehler lassen sich leicht erkennen. Bei Optimierungen werden nicht nur die Parameter einzelner Abmessungen geändert sondern die zusammenhängende Parameterfläche im Walzprogramm oder eines Bereiches.
Gemäß Anspruch 3 wird zusätzlich ein Verfahren eingesetzt, das eine geeignete Verteilung der Referenzabmessungen innerhalb des Walzprogrammbereiches ermittelt. Dazu werden für Abmessungen, die zwischen den Referenzabmessungen liegen, die Abweichungen zwischen den mit dem Prozessmodell und den mit der Methode nach Anspruch 1, Merkmal b berechneten Größen ermittelt. Sind diese Abweichungen größer als ein vorgegebener Grenzwert, werden die Anzahl und die Lage der Referenzabmessungen geändert, so dass die Dichte der Referenzabmessungen erhöht wird. Diese Prozedur wird wiederholt bis die ermittelten Abweichungen kleiner als die vorgegebenen Grenzwerte sind.
Mit Hilfe des vorgeschlagen Computersystems lassen sich technologische Vorgaben für ein vielfältiges Walzprogramm an Streckreduzierwalzwerken übersichtlich verwalten und optimieren. Der wirtschaftliche Vorteil liegt in der Sicherheit der Berechnung von Walzprogrammen und Zielsicherheit der Optimierung bei Verwendung komplexer numerischer Prozessmodelle. Fehler, die zu Fehlwalzungen und Materialausschuss führen, werden vermieden. Die Produktqualität steigt, da Erfahrungswerte sicher in eine Optimierung einfließen. Produktionspausen infolge fehlender vorberechneter Walzparameter werden vermieden.

Claims

Computersystem zur Berechnung technologischer Größen für den Betrieb eines Streckreduzierwalzwerkes mittels eines Prozessmodells dadurch gekennzeichnet, dass a) Referenzabmessungen zur Repräsentation eines Walzprogrammes verwendet werden sowie b) Methoden zur Erzeugung der technologischen Größen für beliebige weitere Abmessungen unter Verwendung der Berechnungsergebnisse für die Referenzabmessungen und ohne Verwendung des Prozessmodells und c) eine Tabelle mit den in Zeilen und Spalten angeordneten Merkmalen Fertigrohrdurchmesser und Fertigrohrwanddicke als Ein- und Ausgabeinterface.
Computersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ein- und Ausgabegrößen numerisch oder grafisch, z. B. als 3D-Fläche, Farbfläche mit der Tabelle als Basis dargestellt werden,
Computersystem nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine automatische Erzeugung von Referenzpunkten so erfolgt, dass die Differenz zwischen den nach 1a) und den nach 1b) ermittelten Werten einen festgelegten Grenzwert nicht übersteigt.