DE102014215397B4

DE102014215397B4 - Band position control with optimized controller design

Info

Publication number: DE102014215397B4
Application number: DE102014215397.2A
Authority: DE
Inventors: Kurt Schlacher; Anastasiia Galkina; Bernhard Weisshaar; Agnes Baumgärtner; Andreas Lorenz
Original assignee: Primetals Technologies Germany GmbH
Current assignee: Primetals Technologies Germany GmbH
Priority date: 2014-08-05
Filing date: 2014-08-05
Publication date: 2016-04-28
Anticipated expiration: 2034-08-06
Also published as: DE102014215397A1

Abstract

In einer Walzstraße wird ein Metallband (1) gewalzt. Die Walzstraße weist mindestens ein Walzgerüst (2a) und eine dem Walzgerüst (2a) nachgeordnete Einrichtung (2b) auf. Während des Auslaufens des Bandkopfes (7) aus dem Walzgerüst (2a) wird mittels einer Erfassungseinrichtung (8) an mindestens einem zwischen dem Walzgerüst (2a) und der nachgeordneten Einrichtung (2b) liegenden Erfassungsort (9) eine seitliche Abweichung (δy) der Lage (y) des Bandkopfes (7) von einer Solllage (y*) erfasst. Mittels eines Bandlagereglers (10) wird ein Stellbefehl (S) für das Walzgerüst (2a) ermittelt, mittels dessen der Abweichung (δy) entgegengewirkt wird. Das Walzgerüst (2a) wird entsprechend dem ermittelten Stellbefehl (S) beaufschlagt. Der Bandlageregler (10) ermittelt den Stellbefehl (S) derart, dass der Stellbefehl (S) zumindest einen Proportionalanteil (SP) aufweist, der proportional zur Abweichung (δy) ist. Ein Verhältnis des Proportionalanteils (SP) zur Abweichung (δy) ist oberhalb einer Minimalgeschwindigkeit indirekt proportional zu einer Transportgeschwindigkeit (v), mit der das Metallband (1) aus dem Walzgerüst (2a) ausläuft.In a rolling mill, a metal strip (1) is rolled. The rolling train has at least one rolling stand (2a) and a rolling mill (2a) downstream device (2b). During the run-out of the tape head (7) from the rolling stand (2a) by means of a detection device (8) at least one between the rolling stand (2a) and the downstream device (2b) detection location (9) a lateral deviation (δy) of the situation (y) of the tape head (7) from a desired position (y *) detected. By means of a belt position controller (10), a control command (S) for the rolling stand (2a) is determined, by means of which the deviation (δy) is counteracted. The rolling stand (2a) is acted upon in accordance with the determined positioning command (S). The band position controller (10) determines the control command (S) such that the control command (S) has at least one proportional component (SP) which is proportional to the deviation (δy). A ratio of the proportional component (SP) to the deviation (δy) above a minimum speed is indirectly proportional to a transport speed (v) at which the metal strip (1) leaves the rolling stand (2a).

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Betriebsverfahren für eine Walzstraße, in der ein Metallband gewalzt wird,

– wobei die Walzstraße mindestens ein Walzgerüst und eine dem Walzgerüst nachgeordnete Einrichtung aufweist,
– wobei während des Auslaufens des Bandkopfes aus dem Walzgerüst mittels einer Erfassungseinrichtung an mindestens einem zwischen dem Walzgerüst und der nachgeordneten Einrichtung liegenden Erfassungsort eine seitliche Abweichung der Lage des Bandkopfes von einer Solllage erfasst wird,
– wobei mittels eines Bandlagereglers ein Stellbefehl für das Walzgerüst ermittelt wird, mittels dessen der Abweichung entgegengewirkt wird,
– wobei das Walzgerüst entsprechend dem ermittelten Stellbefehl beaufschlagt wird.

The present invention is based on an operating method for a rolling train in which a metal strip is rolled,

Wherein the rolling train has at least one rolling stand and a device arranged downstream of the rolling stand,
Wherein a lateral deviation of the position of the tape head from a desired position is detected during the run-out of the tape head from the rolling stand by means of a detection device at at least one detection location located between the rolling stand and the downstream device;
Wherein a positioning command for the rolling stand is determined by means of a band position controller, by means of which the deviation is counteracted,
- The rolling mill is acted upon in accordance with the determined control command.

Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Computerprogramm, das Maschinencode umfasst, der von einer Steuereinrichtung für eine Walzstraße abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung bewirkt, dass die Steuereinrichtung die Walzstraße gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.The present invention is further based on a computer program comprising machine code executable by a rolling mill controller, wherein the processing of the machine code by the controller causes the controller to operate the mill train according to such an operating method.

Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Steuereinrichtung für eine Walzstraße, wobei die Steuereinrichtung mit einem derartigen Computerprogramm programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung die Walzstraße gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.The present invention is further based on a control device for a rolling mill, wherein the control device is programmed with such a computer program, so that the control device operates the rolling mill in accordance with such an operating method.

Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Walzstraße zum Walzen eines Metallbandes,

– wobei die Walzstraße zumindest ein Walzgerüst und eine dem Walzgerüst nachgeordnete Einrichtung aufweist,
– wobei die Walzstraße eine Steuereinrichtung aufweist, welche die Walzstraße gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.

The present invention is further based on a rolling mill for rolling a metal strip,

Wherein the rolling train has at least one rolling stand and a device arranged downstream of the rolling stand,
- wherein the rolling train has a control device which operates the rolling train according to such an operating method.

Ein Betriebsverfahren und eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art sowie die entsprechende Walzstraße sind beispielsweise aus der DE 197 04 337 B4 bekannt.An operating method and a control device of the type mentioned and the corresponding rolling train are for example from the DE 197 04 337 B4 known.

Aus der JP H11 028 510 A ist ein Betriebsverfahren für eine Walzstraße bekannt, in der ein Metallband gewalzt wird. Die Walzstraße weist mindestens ein Walzgerüst und eine dem Walzgerüst nachgeordnete Einrichtung auf. Während des Auslaufens des Bandkopfes aus dem, Walzgerüst wird mittels einer Erfassungseinrichtung an mindestens einem zwischen dem Walzgerüst und der nachgeordneten Einrichtung liegenden Erfassungsort eine seitliche Abweichung der Lage des Bandkopfes von einer Solllage erfasst.From the JP H11 028 510 A For example, an operating method for a rolling mill is known in which a metal strip is rolled. The rolling train has at least one rolling stand and a device downstream of the rolling mill. During the run-out of the tape head from the rolling stand, a lateral deviation of the position of the tape head from a desired position is detected by means of a detection device at at least one detection location located between the rolling stand and the downstream device.

Aus der JP S60 148 614 A ist ein Betriebsverfahren für eine Walzstraße bekannt, in der ein Metallband gewalzt wird. Die Walzstraße weist mindestens ein Walzgerüst und eine dem Walzgerüst nachgeordnete Einrichtung auf. Es wird eine Position des Walzguts relativ zu einer Mittelposition erfasst. Die Abweichung von einer Sollposition wird mit einem Proportionalitätsfaktor gewichtet. Die Abweichung wird ferner zeitlich differenziert und mit einem Faktor multipliziert, der indirekt proportional zur aktuellen Walzgeschwindigkeit ist.From the JP S60 148 614 A For example, an operating method for a rolling mill is known in which a metal strip is rolled. The rolling train has at least one rolling stand and a device downstream of the rolling mill. It detects a position of the rolling stock relative to a center position. The deviation from a nominal position is weighted by a proportionality factor. The deviation is further differentiated in time and multiplied by a factor that is indirectly proportional to the current rolling speed.

Beim Walzen von Metallband in einer Warmband-Fertigstraße soll das Metallband nach Möglichkeit mit höchster Laufstabilität und mit einem optimalen Planheitsergebnis durch die einzelnen Walzgerüste der Walzstraße geführt werden. Zu diesem Zweck ist insbesondere anzustreben, das Metallband mittig und gerade durch die einzelnen Walzgerüste der Walzstraße zuführen. Dies gilt auch und insbesondere in der Einfädelphase des Metallbandes, wenn also der Anfang des Metallbandes (= Bandkopf) bereits aus einem der Walzgerüste ausgetreten ist und dem nächsten Walzgerüst oder einer anderen nachgeordneten Einrichtung (insbesondere einem Haspel) zustrebt.When rolling metal strip in a hot strip finishing mill, the metal strip should, if possible, be guided through the individual rolling stands of the rolling mill with the highest level of running stability and optimal flatness results. For this purpose, it is desirable in particular to feed the metal strip centrally and straight through the individual rolling stands of the rolling train. This also applies and in particular in the Einfädelphase of the metal strip, so if the beginning of the metal strip (= tape head) has already leaked from one of the rolling stands and the next rolling mill or other downstream device (in particular a reel) strives.

Erfolgt in dem Walzgerüst in der Einfädelphase eine asymmetrische Verformung (wird das Metallband also mit einem Dickenkeil beaufschlagt), läuft das Metallband nicht gerade, sondern in einem Kreisbogen (in Fachkreisen auch Säbel genannt) auf das nächste Walzgerüst bzw. die andere nachgeordnete Einrichtung zu. Das Metallband trifft daher außermittig bei der nachgeordneten Einrichtung ein.If an asymmetric deformation takes place in the rolling stand in the threading phase (ie if the metal strip is subjected to a thickness wedge), the metal strip does not run straight but in a circular arc (also called a saber in professional circles) to the next rolling stand or the other downstream device. The metal strip therefore meets off-center at the downstream device.

Das seitliche Auswandern wird bei einem zu großen Betrag entweder durch ein einseitiges Schleifen an einer Seitenführung begrenzt oder spielt sich schlangenförmig innerhalb der beiden Seitenführungen ab. Ein einseitiges Schleifen beschädigt die Bandkanten. Ein schlangenförmiges Wandern führt wegen der unkontrollierten seitlichen Bandbewegung zu einem außermittigen Anstechen im nachfolgenden Walzgerüst und dadurch zu Planheitsfehlern. Im Extremfall kann der Bandkopf den Walzspalt des nachfolgenden Walzgerüsts komplett verpassen oder gedoppelt in den Walzspalt des nachfolgenden Walzgerüsts einlaufen. Beides führt zu negativen Ergebnissen. Im Extremfall ist es möglich, dass das aktuelle Metallband nur noch als Schrott verwertet werden kann oder dass sogar die Walzstraße beschädigt wird.The lateral emigration is limited to a large amount either by a one-sided grinding on a side guide or plays snake-shaped within the two side guides. A one-sided grinding damages the band edges. A serpentine walking leads due to the uncontrolled lateral belt movement to an off-center puncture in the subsequent rolling mill and thus to flatness errors. In extreme cases, the tape head can completely miss the nip of the following rolling mill stand or doubled into the nip of the following rolling mill. Both leads to negative results. In extreme cases, it is possible that the current metal strip can only be recycled as scrap or that even the rolling line is damaged.

Im Stand der Technik werden die Seitenführungen üblicherweise eng eingestellt, um dem Metallband nur einen geringen seitlichen Bewegungsspielraum zu lassen. Dies hat zur Folge, dass die Bandkanten durch die Seitenführungen abgeschliffen werden und dass das Band in sich verspannt wird.In the prior art, the side guides are usually set close to the metal strip only a small lateral To leave room for movement. This has the consequence that the band edges are ground by the side guides and that the band is braced in itself.

Steuerleute versuchen in der Praxis durch schnelle Korrekturen der Schräglage der Arbeitswalzen den Geradeauslauf des Bandkopfes auf Sicht zu beeinflussen. Diese Tätigkeit ist sehr anspruchsvoll und erfordert große Erfahrung. Darüber hinaus gelingt dies sogar erfahrenen Steuerleuten oftmals nur eingeschränkt, da die Sicht von der Steuerbühne auf das Metallband aus einem ungünstigen Winkel erfolgt. Auch beeinträchtigen oftmals Dampf und Staub die Sicht. Weiterhin sind nur Ausschnitte des Metallbandes zwischen den Walzgerüsten sichtbar. Darüber hinaus ist bei den hinteren Walzgerüsten der Walzstraße aufgrund der hohen Transportgeschwindigkeiten eine sehr schnelle Reaktion erforderlich.In practice, by means of rapid corrections of the skew of the work rolls, the control people try to influence the directional stability of the tape head in sight. This activity is very demanding and requires a lot of experience. In addition, even experienced control people often succeed only to a limited extent, since the view from the control platform on the metal strip takes place from an unfavorable angle. Also, steam and dust often interfere with visibility. Furthermore, only sections of the metal strip between the rolling stands are visible. Moreover, because of the high transport speeds, a very fast reaction is required in the rear rolling mills of the rolling mill.

Die aus der DE 197 04 337 B4 bekannte Vorgehensweise führt vom Ansatz her bereits zu guten Ergebnissen. Die aus der DE 197 04 337 B4 bekannte Vorgehensweise ist jedoch noch nicht optimal.The from the DE 197 04 337 B4 known approach already leads from the approach to good results. However, the procedure known from DE 197 04 337 B4 is not yet optimal.

Aus der US 2010/0 269 556 A1 ist ein Verfahren zur Regelung der seitlichen Bandlage in einer Walzstraße mit mehreren Walzgerüsten bekannt, bei dem die Schräglagen der Arbeitswalzen in den Walzgerüsten einen Vektor bilden. Der Vektor wird aus dem Produkt einer quadratischen Matrix mit einem Vektor der ausgangsseitig der Walzgerüste erfassten Abweichungen der Bandlage von einer jeweiligen Solllage ermittelt. Die Regelverstärkung der US 2010/0 269 556 A1 ist also nicht eine skalare Größe, sondern eine Verstärkungsmatrix. In der Veröffentlichung „Steering Control at Arcelor Eko Stahl finishing HSM”, erschienen in Steel Times International, Mai/Juni 2007 wird beschrieben, dass die Bestimmung der Koeffizienten der quadratischen Matrix durch Modellrechnung, Simulation und viele Tests auf einer realen Anlage erfolgt. Diese Vorgehensweise ist sehr aufwändig und erlaubt keine schnelle Inbetriebnahme.From the US 2010/0 269 556 A1 For example, there is known a method of controlling the lateral band ply in a rolling mill having a plurality of stands in which the slopes of the work rolls in the rolling stands form a vector. The vector is determined from the product of a square matrix with a vector of the output side of the rolling stands recorded deviations of the band position of a respective desired position. The control gain of US 2010/0 269 556 A1 So it's not a scalar quantity, but a gain matrix. In the publication "Steering Control at Arcelor Eko Steel Finishing HSM", published in Steel Times International, May / June 2007, it is described that the determination of the coefficients of the quadratic matrix is done by model calculation, simulation and many tests on a real plant. This procedure is very complex and does not allow quick commissioning.

In der Promotionsschrift „Adaptive Fuzzy Logic Steering Controller for a Steckel Mill” von Arno Barry Samuel Ferreira, November 2005, wird für ein Walzgerüst ein von Steuerleuten trainierter, adaptiver Fuzzy Logic Controller entworfen, der auf die Bandlageabweichung von einem Sollwert reagiert und auf den Schräglagesollwert der Arbeitswalzen wirkt. Die initiale Regelbasis der Fuzzy Logic wird durch Befragung der Steuerleute abhängig von wichtigen weiteren Größen und Walzparametern wie beispielsweise Differenzwalzkraft, Materialhärte, Eintrittsbanddicke, Bandbreite und Walzgeschwindigkeit ermittelt. Diese Vorgehensweise erfordert viel Erfahrung, ist sehr unscharf und erlaubt keine schnelle Inbetriebnahme.Arno Barry Samuel Ferreira's Adaptive Fuzzy Logic Steering Controllers for a Steckel Mill, November 2005, developed a controller-trained, adaptive fuzzy logic controller that responds to the band deviation from a setpoint and skew setpoint for a rolling stand the work rolls acts. The initial rule base of Fuzzy Logic is determined by interviewing the controllers depending on important other sizes and rolling parameters such as differential rolling force, material hardness, inlet strip thickness, belt width and rolling speed. This procedure requires a lot of experience, is very fuzzy and does not allow fast commissioning.

In der Veröffentlichung „State Feedback Control of the Strip Steering for Aluminium Hot Rolling Mills” von Y. Okamura und I. Koshino, IFAC 1996, werden ebenfalls auf Basis eines einfachen Gerüst- und Bandmodells ein Zustandsregler mit Zustandsbeobachter für die Differenzwalzkraft und ein überlagerter Integralregler für die Bandlagenabweichung vorgeschlagen. Als Stellgröße dient ebenfalls die Schräglage der Arbeitswalzen. Auch dieser Entwurf kann nur in einem einzelnen Arbeitspunkt optimal sein.Y. Okamura and I. Koshino, IFAC 1996, "State Feedback Control of the Strip Steering for Aluminum Hot Rolling Mills", also uses a simple scaffolding and belt model to construct a state governor with differential roll force status observer and a superimposed integral controller proposed for the tape deviation. As a manipulated variable also serves the skew of the work rolls. Again, this design can only be optimal in a single operating point.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, die Bandlage schnell, einfach und zuverlässig einstellen zu können.The object of the present invention is to provide opportunities to adjust the band position quickly, easily and reliably.

Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren für eine Walzstraße mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 9.The object is achieved by an operating method for a rolling train with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the method of operation are the subject of the dependent claims 2 to 9.

Erfindungsgemäß wird ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet,

– dass der Bandlageregler den Stellbefehl derart ermittelt, dass der Stellbefehl zumindest einen Proportionalanteil aufweist, der proportional zur Abweichung ist, und
– dass ein Verhältnis des Proportionalanteils zur Abweichung oberhalb einer Minimalgeschwindigkeit indirekt proportional zu einer Transportgeschwindigkeit ist, mit der das Metallband aus dem Walzgerüst ausläuft.

According to the invention, an operating method of the initially mentioned type is configured by

- That the band position controller determines the control command such that the control command has at least a proportion proportional to the deviation, and
- That a ratio of the proportional component to the deviation above a minimum speed is indirectly proportional to a transport speed at which the metal strip runs out of the roll stand.

Durch diese Vorgehensweise wird erreicht, dass die sich ergebende Wirkung des Stellbefehls oberhalb der Minimalgeschwindigkeit unabhängig von der Transportgeschwindigkeit des Metallbandes wird.By this procedure it is achieved that the resulting effect of the control command above the minimum speed is independent of the transport speed of the metal strip.

Es ist möglich, dass über die Abhängigkeit des Verhältnisses von der Transportgeschwindigkeit hinaus keine weitergehenden Abhängigkeiten existieren. Vorzugsweise jedoch ermittelt der Bandlageregler den Proportionalanteil derart, dass das Verhältnis des Proportionalanteils zur Abweichung indirekt proportional zu einem Abstand ist, den der Erfassungsort vom Walzgerüst aufweist. In diesem Fall ist die sich ergebende Wirkung des Stellbefehls auch unabhängig von dem Abstand, den der Erfassungsort vom Walzgerüst aufweist.It is possible that there are no further dependencies beyond the dependency of the ratio on the transport speed. However, the band position controller preferably determines the proportional component in such a way that the ratio of the proportional component to the deviation is indirectly proportional to a distance that the detection location has from the rolling stand. In this case, the resulting effect of the control command is also independent of the distance that the detection point of the rolling mill has.

Die letztgenannte Vorgehensweise ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Abstand synchron mit dem Transport des Bandkopfes vom Walzgerüst zur nachgeordneten Einrichtung von einem Minimalwert auf einen Maximalwert erhöht wird.The latter approach is particularly advantageous if the distance is increased from a minimum value to a maximum value in synchronism with the transport of the tape head from the rolling stand to the downstream device.

Die Variation des Abstandes ist insbesondere dann möglich, wenn die Lage des Bandkopfes mittels der Erfassungseinrichtung in einem flächigen Bereich erfasst wird. Ein Beispiel einer derartigen Erfassungseinrichtung ist eine Kamera. The variation of the distance is possible in particular when the position of the tape head is detected by means of the detection device in a flat area. An example of such a detection device is a camera.

In Transportrichtung vom Walzgerüst zur nachgeordneten Einrichtung gesehen sollte der flächige Bereich eine möglichst große Erstreckung aufweisen. Insbesondere sollte die Erstreckung mindestens 20% eines Abstands des Walzgerüsts von der nachgeordneten Einrichtung betragen. Beispielsweise kann bei einem (typischen) Abstand der nachgeordneten Einrichtung vom Walzgerüst von ca. 5,5 m die Erstreckung ca. 1,60 m (entspricht knapp 30%) betragen.Seen in the transport direction from the rolling mill to the downstream device of the area should have the largest possible extent. In particular, the extent should be at least 20% of a distance of the stand from the downstream device. For example, at a (typical) distance of the downstream device from the rolling mill of about 5.5 m, the extension about 1.60 m (equivalent to almost 30%) amount.

Es ist möglich, dass die mittlere Dicke des aus dem Walzgerüst auslaufenden Metallbandes konstant ist. Alternativ kann die mittlere Dicke variieren, sei es innerhalb eines bestimmten Metallbandes, sei es von Metallband zu Metallband. Vorzugsweise ermittelt die Steuereinrichtung den Proportionalanteil derart, dass das Verhältnis proportional zur mittleren Dicke des aus dem Walzgerüst auslaufenden Metallbandes ist. Durch diese Vorgehensweise wird erreicht, dass die sich ergebende Wirkung des Stellbefehls unabhängig von der mittleren Dicke des aus dem Walzgerüst auslaufenden Metallbandes wird.It is possible that the average thickness of the metal strip running out of the roll stand is constant. Alternatively, the average thickness may vary, whether within a particular metal strip, be it from metal strip to metal strip. The control device preferably determines the proportional component in such a way that the ratio is proportional to the average thickness of the metal strip leaving the rolling stand. By this procedure it is achieved that the resulting effect of the control command is independent of the average thickness of the expiring from the rolling mill metal strip.

Es ist möglich, dass der Bandlageregler den Stellbefehl derart ermittelt, dass der Stellbefehl zusätzlich zum Proportionalanteil keinen weiteren Anteil aufweist. Alternativ ist es möglich, dass der Stellbefehl zusätzlich zum Proportionalanteil einen konstanten Offset aufweist.It is possible that the band position controller determines the control command such that the control command has no further share in addition to the proportional component. Alternatively, it is possible for the positioning command to have a constant offset in addition to the proportional component.

Die Vorgabe oder Ermittlung des konstanten Offsets kann nach Bedarf erfolgen. Derzeit ist bevorzugt, dass die seitliche Abweichung der Lage des Bandkopfes von einer Solllage mittels der Erfassungseinrichtung in Transportrichtung vom Walzgerüst zur nachgeordneten Einrichtung gesehen simultan an mehreren Erfassungsorten erfasst wird und dass der Offset anhand der an den mehreren Erfassungsorten simultan erfassten Abweichungen ermittelt wird. Es sind jedoch auch andere Vorgehensweisen möglich.The specification or determination of the constant offset can be made as needed. At present, it is preferred that the lateral deviation of the position of the tape head from a desired position by means of the detection device in the transport direction from the rolling stand to the downstream device is detected simultaneously at a plurality of detection locations and that the offset is determined on the basis of the deviations detected simultaneously at the plurality of detection locations. However, other approaches are possible.

Alternativ zum Aufschalten eines Offsets ist es möglich, dass der Bandlageregler den Stellbefehl derart ermittelt, dass der Stellbefehl zusätzlich zum Proportionalanteil einen Integralanteil aufweist.As an alternative to switching on an offset, it is possible for the band position controller to determine the setting command in such a way that the positioning command has an integral component in addition to the proportional component.

Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Erfindungsgemäß bewirkt die Abarbeitung des Computerprogramms, dass die Steuereinrichtung die Walzstraße gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibt.The object is further achieved by a computer program having the features of claim 10. According to the invention, the execution of the computer program causes the control device to operate the rolling train in accordance with an operating method according to the invention.

Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung für eine Walzstraße mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Computerprogramm programmiert, so dass die Steuereinrichtung die Walzstraße gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibt.The object is further achieved by a control device for a rolling mill with the features of claim 11. According to the invention, the control device is programmed with a computer program according to the invention, so that the control device operates the rolling train in accordance with an operating method according to the invention.

Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Walzstraße mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Erfindungsgemäß betreibt die Steuereinrichtung die Walzstraße jeweils gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren.The object is further achieved by a rolling train with the features of claim 12. According to the invention, the control device operates the rolling train in each case according to an operating method according to the invention.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be described in more detail in conjunction with the drawings. Here are shown in a schematic representation:

1 eine Walzstraße mit mehreren Walzgerüsten, 1 a rolling mill with several rolling stands,

2 zwei Walzgerüste der Walzstraße in perspektivischer Ansicht, 2 two rolling mills of the rolling mill in perspective view,

3 die zwei Walzgerüste der Walzstraße von 2 von oben, 3 the two rolling mills of the rolling mill of 2 from above,

4 ein Ablaufdiagramm, und 4 a flow chart, and

5 ein Walzgerüst. 5 a rolling stand.

Gemäß 1 soll in einer Walzstraße ein Metallband 1 gewalzt werden. Das Metallband 1 wird in einer Transportrichtung A durch die Walzstraße gefördert. Das Metallband 1 kann beispielsweise ein Stahlband, ein Aluminiumband, ein Kupferband, ein Messingband oder ein aus einem anderen Metall bestehendes Band sein. Die Walzstraße weist mehrere Walzgerüste 2 auf. Die Anzahl an Walzgerüsten 2 liegt in der Regel zwischen vier und acht, beispielsweise bei fünf, sechs oder sieben. Von den Walzgerüsten 2 sind in 1 (und auch in den anderen Figuren) nur deren Arbeitswalzen 3 dargestellt. In der Regel weisen die Walzgerüste 2 jedoch zusätzlich zu den Arbeitswalzen 3 weitere Walzen auf, insbesondere bei Quartogerüsten zusätzlich zu den Arbeitswalzen 3 Stützwalzen und bei Sextogerüsten zusätzlich zu den Arbeitswalzen 3 Stützwalzen und Zwischenwalzen. Die Arbeitswalzen 3, die Zwischenwalzen und/oder die Stützwalzen können axial verschiebbar sein. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Hinter dem letzten Walzgerüst 2 ist oftmals ein Haspel (in den Figuren nicht dargestellt) vorhanden.According to 1 Should be in a rolling mill, a metal band 1 to be rolled. The metal band 1 is conveyed in a transporting direction A through the rolling train. The metal band 1 may be, for example, a steel band, an aluminum band, a copper band, a brass band, or a band made of another metal. The rolling mill has several rolling stands 2 on. The number of rolling stands 2 is usually between four and eight, for example five, six or seven. From the rolling stands 2 are in 1 (and in the other figures) only their work rolls 3 shown. As a rule, the rolling stands point 2 however, in addition to the work rolls 3 more rolls on, especially in Quartogerüsten in addition to the work rolls 3 Back-up rolls and in sexto scaffolding in addition to the work rolls 3 Back-up rolls and intermediate rolls. The work rolls 3 , the intermediate rollers and / or the support rollers may be axially displaceable. However, this is not mandatory. Behind the last rolling stand 2 Often a reel (not shown in the figures) is present.

Die Walzstraße wird von einer Steuereinrichtung 4 gesteuert. Die Steuereinrichtung 4 steuert in der Regel die gesamte Walzstraße. Sie ist also nur einmal für alle Walzgerüste 2 der Walzstraße vorhanden. Eine Parametrierung der Steuereinrichtung 4 bezüglich der einzelnen Walzgerüste 2 kann jedoch von Walzgerüst 2 zu Walzgerüst 2 verschieden sein. The rolling train is controlled by a control device 4 controlled. The control device 4 usually controls the entire rolling mill. It is therefore only once for all rolling stands 2 the rolling mill available. A parameterization of the control device 4 with regard to the individual rolling stands 2 but can be from rolling stand 2 to rolling stand 2 to be different.

Die Steuereinrichtung 4 ist in der Regel als softwareprogrammierbare Steuereinrichtung 4 ausgebildet. Sie ist daher mit einem Computerprogramm 5 programmiert. Das Computerprogramm 5 bestimmt die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 4. Das Computerprogramm 5 umfasst Maschinencode 6, der von der Steuereinrichtung 4 abarbeitbar ist. Die Abarbeitung des Maschinencodes 6 bewirkt, dass die Steuereinrichtung 4 die Walzstraße gemäß einem Betriebsverfahren betreibt, das nachfolgend in Verbindung mit den weiteren Figuren näher erläutert wird.The control device 4 is usually a software programmable controller 4 educated. It is therefore with a computer program 5 programmed. The computer program 5 determines the operation of the controller 4 , The computer program 5 includes machine code 6 coming from the controller 4 is workable. The processing of the machine code 6 causes the control device 4 operates the rolling train according to an operating method, which will be explained in more detail below in conjunction with the other figures.

Die nachfolgend näher erläuterte erfindungsgemäße Vorgehensweise wird weiterhin in der Regel für jedes Walzgerüst 2 ergriffen. Nachfolgend wird daher in Verbindung mit den 2 und 3 und auch den weiteren Figuren nur ein einzelnes Paar von Walzgerüsten 2 betrachtet. Die entsprechenden Ausführungen gelten jedoch für jede derartige Gruppe von zwei in Transportrichtung x des Metallbandes 1 unmittelbar aufeinanderfolgenden Walzgerüsten 2. Die Ausführungen gelten weiterhin auch für das letzte Walzgerüst 2 der Walzstraße, also für dasjenige Walzgerüst 2, dem nicht ein weiteres Walzgerüst 2, sondern eine andere Einrichtung nachgeordnet ist, beispielsweise der eingangs erwähnten Haspel.The procedure according to the invention, which is explained in more detail below, will continue to be the rule for each rolling stand 2 taken. The following is therefore in connection with the 2 and 3 and also the other figures only a single pair of rolling stands 2 considered. However, the corresponding statements apply to each such group of two in the transport direction x of the metal strip 1 immediately successive rolling stands 2 , The designs continue to apply to the last mill stand 2 the rolling mill, that is for that rolling mill 2 , not another rolling mill 2 , but another device is arranged downstream, for example, the aforementioned reel.

Das vordere Walzgerüst 2 von 2 und 3, d. h. dasjenige Walzgerüst, aus dem das Metallband 1 ausläuft, ist das relevante Walzgerüst 2. Das hintere Walzgerüst 2 entspricht der nachgeordneten Einrichtung. Bezüglich des hinteren Walzgerüsts 2 kommt es nur darauf an, dass das Metallband 1 zu dem hinteren Walzgerüst 2 geführt wird. Anstelle des hinteren Walzgerüsts 2 könnte auch ein Haspel oder eine andere Einrichtung vorhanden sein. Nachstehend werden daher für das vordere Walzgerüst 2 die Bezeichnung „Walzgerüst” und das Bezugszeichen 2a verwendet. Für das hintere Walzgerüst 2 werden die Bezeichnung „nachgeordnete Einrichtung” und das Bezugszeichen 2b verwendet.The front mill stand 2 from 2 and 3 ie the rolling stand from which the metal strip 1 is the relevant rolling stand 2 , The rear mill stand 2 corresponds to the downstream facility. Regarding the rear rolling stand 2 it just depends on the metal band 1 to the rear mill stand 2 to be led. Instead of the rear roll stand 2 could also be a reel or other device present. The following are therefore for the front roll stand 2 the term "rolling stand" and the reference numeral 2a used. For the rear mill stand 2 are the term "subordinate device" and the reference number 2 B used.

Von Bedeutung ist weiterhin, dass der Bandkopf 7 des Metallbandes 1, d. h. der Anfang des Metallbandes 1, zwar bereits aus dem Walzgerüst 2a ausgelaufen ist, die nachgeordnete Einrichtung 2b jedoch noch nicht erreicht hat. Dieser Zustand wird üblicherweise und auch nachfolgend als Auslaufen des Bandkopfes 7 aus dem Walzgerüst 2a bezeichnet.Of importance is also that the tape head 7 of the metal band 1 ie the beginning of the metal band 1 already out of the mill stand 2a has expired, the subordinate institution 2 B but has not reached yet. This condition is usually and subsequently as leakage of the tape head 7 from the rolling stand 2a designated.

Während des Auslaufens des Bandkopfes 7 aus dem Walzgerüst 2a wird mittels einer Erfassungseinrichtung 8 an mindestens einem Erfassungsort 9 eine seitliche Abweichung δy der Lage y des Bandkopfes 7 von einer Solllage y* erfasst. Der Erfassungsort 9 liegt gemäß den 2 und 3 zwischen dem Walzgerüst 2a und der nachgeordneten Einrichtung 2b.During the run out of the tape head 7 from the rolling stand 2a is by means of a detection device 8th at least one detection location 9 a lateral deviation δy of the position y of the tape head 7 detected by a target position y *. The detection site 9 is in accordance with the 2 and 3 between the rolling stand 2a and the subordinate institution 2 B ,

Es ist möglich, dass direkt die seitliche Abweichung δy als solche erfasst wird. Alternativ ist es möglich, dass die seitliche Lage y als solche erfasst wird und die Abweichung δy durch Bilden der Differenz zwischen der erfassten Lage y und der Solllage y* ermittelt wird.It is possible that directly the lateral deviation δy is detected as such. Alternatively, it is possible that the lateral position y is detected as such and the deviation δy is determined by taking the difference between the detected position y and the target position y *.

Es ist möglich, die seitliche Lage y anhand der Lage einer oder beider Kanten des Metallbandes 1 zu ermitteln. Vorzugsweise wird die seitliche Lage y für einen Punkt des Metallbandes 1 ermittelt, der, bezogen auf das Metallband 1, seitlich mittig angeordnet ist.It is possible, the lateral position y based on the position of one or both edges of the metal strip 1 to investigate. Preferably, the lateral position y becomes a point of the metal strip 1 determined, the, based on the metal strip 1 , is arranged laterally in the middle.

Die Steuereinrichtung 4 implementiert unter Abarbeitung des Computerprogramms 5 (unter anderem) einen Bandlageregler 10 für das Walzgerüst 2a. Dem Bandlageregler 10 wird die Abweichung δy zugeführt. Der Bandlageregler 10 ermittelt einen Stellbefehl S für das Walzgerüst 2a. Mittels des Stellbefehls S wird der Abweichung δy entgegengewirkt. Das Walzgerüst 2a wird entsprechend dem ermittelten Stellbefehl S beaufschlagt. Der Stellbefehl S kann insbesondere eine Differenzwalzkraft oder einen Differenzwalzspalt bewirken.The control device 4 implemented under execution of the computer program 5 (among other things) a band position controller 10 for the rolling stand 2a , The band position controller 10 the deviation δy is supplied. The band position controller 10 determines a setting command S for the mill stand 2a , By means of the control command S, the deviation δy is counteracted. The rolling stand 2a is acted upon in accordance with the determined control command S. The control command S can in particular cause a differential rolling force or a differential rolling gap.

Der Bandlageregler 10 ermittelt den Stellbefehl S derart, dass der Stellbefehl S zumindest einen Proportionalanteil SP aufweist, der proportional zur Abweichung δy ist. Dies wird nachfolgend in Verbindung mit 4 näher erläutert.The band position controller 10 determines the control command S such that the control command S has at least one proportional component SP, which is proportional to the deviation δy. This will be described below in connection with 4 explained in more detail.

Gemäß 4 nimmt der Bandlageregler 10 in einem Schritt S1 die Abweichung δy entgegen. In einem Schritt S2 ermittelt die Steuereinrichtung 4 einen Verstärkungsfaktor K. Der Verstärkungsfaktor K wird von der Steuereinrichtung 4 gemäß der Beziehung K = L1·d / T·v·x (1) ermittelt. In dieser Gleichung haben folgende Größen folgende Bedeutung:

– L1 ist (vergleiche 5) der Abstand von Stellelementen 11 (meist Hydraulikzylindereinheiten 11), mittels derer die Arbeitswalzen 3 des Walzgerüsts 2a gegeneinander angestellt werden.
– d ist (vergleiche ebenfalls 5) die mittlere Dicke, mit der das Metallband 1 aus dem Walzgerüst 2a ausläuft.
– T ist ein (prinzipiell frei wählbarer) Skalierungsfaktor. In der Regel liegt der Skalierungsfaktor T zwischen 0,01 und 0,1, meist zwischen 0,02 und 0,06. Der Skalierungsfaktor T hat die Dimension „Sekunde”.
– v ist eine Transportgeschwindigkeit, mit der das Metallband 1 aus dem Walzgerüst 2a ausläuft.
– x ist in Transportrichtung A der Abstand des Erfassungsorts 9, an dem die Abweichung δy erfasst wird, von dem Walzgerüst 2a (genauer: von dessen Walzspalt).

According to 4 takes the band position controller 10 in a step S1 the deviation δy counter. In a step S2, the control device determines 4 a gain K. The gain K is provided by the controller 4 according to the relationship

K = L1 * d / T * v * x (1)

determined. In this equation, the following quantities have the following meaning:

- L1 is (compare 5 ) the distance of actuators 11 (mostly hydraulic cylinder units 11 ), by means of which the work rolls 3 of the rolling stand 2a be hired against each other.
- d is (compare also 5 ) the average thickness with which the metal band 1 from the rolling stand 2a expires.
- T is a (in principle arbitrary) scaling factor. As a rule, the scaling factor T is between 0.01 and 0.1, usually between 0.02 and 0.06. The scaling factor T has the dimension "second".
- v is a transport speed with which the metal band 1 from the rolling stand 2a expires.
- x is in the transport direction A, the distance of the detection location 9 , at which the deviation δy is detected, from the rolling stand 2a (more precisely, from its nip).

In einem Schritt S3 begrenzt die Steuereinrichtung 4 den Verstärkungsfaktor K auf einen Maximalwert Kmax. In einem Schritt S4 ermittelt der Bandlageregler 10 durch Multiplizieren der Abweichung δy mit dem Verstärkungsfaktor K einen Proportionalanteil SP des Stellbefehls S. Der Proportionalanteil SP ist also proportional zur Abweichung δy. Oberhalb einer Minimalgeschwindigkeit ist somit ein Verhältnis des Proportionalanteils SP zur Abweichung δy indirekt proportional zur Transportgeschwindigkeit v. Unterhalb der Minimalgeschwindigkeit ist der Verstärkungsfaktor K jedoch auf den Maximalwert Kmax begrenzt.In a step S3, the control device limits 4 the gain K to a maximum value Kmax. In a step S4, the band position controller determines 10 by multiplying the deviation δy by the gain K, a proportional component SP of the control command S. The proportional component SP is thus proportional to the deviation δy. Above a minimum speed, a ratio of the proportional component SP to the deviation Δy is thus indirectly proportional to the transport speed v. Below the minimum speed, however, the gain K is limited to the maximum value Kmax.

In einem Schritt S5 ermittelt der Bandlageregler 10 unter Verwendung des Proportionalanteils SP den Stellbefehl S. Der Schritt S5 kann eine Ergänzung des Proportionalanteils SP um weitere Anteile (beispielsweise einen Integralanteil SI) umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann der Schritt S5 eine Glättung und/oder eine Begrenzung des Stellbefehls S umfassen. Entsprechend dem ermittelten Stellbefehl S steuert der Bandlageregler 10 in einem Schritt S6 das Walzgerüst 2a an. Der Stellbefehl S bewirkt – siehe schematisch 5 – eine entsprechende Schwenkbewegung der Arbeitswalzen 3 des Walzgerüsts 2a. Die Schwenkbewegung ist in 5 durch entgegengesetzt gerichtete Pfeile bei den beiden Stellelementen 11 angedeutet.In a step S5, the band position controller determines 10 using the proportional component SP, the control command S. The step S5 may comprise a supplementation of the proportional component SP by further components (for example an integral component SI). Alternatively or additionally, step S5 may include smoothing and / or limiting the control command S. In accordance with the determined positioning command S, the band position controller controls 10 in a step S6, the rolling stand 2a at. The adjustment command S causes - see schematically 5 - A corresponding pivoting movement of the work rolls 3 of the rolling stand 2a , The pivoting movement is in 5 by oppositely directed arrows at the two actuating elements 11 indicated.

Im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise wird die Transportgeschwindigkeit v, mit der das Metallband 1 aus dem Walzgerüst 2a ausläuft, in der Regel messtechnisch erfasst. Die Erfassung kann direkt oder indirekt sein. Eine indirekte Erfassung ist beispielsweise die Erfassung der Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen 3 des Walzgerüsts 2a nebst Berücksichtigung der Voreilung. Alternativ zur Berücksichtigung der Transportgeschwindigkeit v als solcher kann auch deren Sollwert verwendet werden.In the context of the procedure according to the invention, the transport speed v, with which the metal strip 1 from the rolling stand 2a leaking, usually detected by measurement. The capture can be direct or indirect. An indirect detection is, for example, the detection of the peripheral speed of the work rolls 3 of the rolling stand 2a in addition to consideration of the lead. As an alternative to consideration of the transport speed v as such, its nominal value can also be used.

Bezüglich der Dicke d des Metallbandes 1 sind verschiedene Vorgehensweisen möglich. So ist es beispielsweise möglich, dass die Dicke d messtechnisch erfasst wird. Alternativ ist es möglich, dass dieser Wert der Steuereinrichtung 4 anderweitig bekannt ist, beispielsweise über Sollwertvorgaben oder einen Stichplan. Der Abstand L1 der Stellelemente 10 voneinander ist im Betrieb nicht variabel. Er muss der Steuereinrichtung 4 nur einmalig vorgegeben werden, beispielsweise im Rahmen einer Parametrierung bei der Inbetriebnahme.Regarding the thickness d of the metal strip 1 Different approaches are possible. For example, it is possible that the thickness d is measured. Alternatively, it is possible that this value of the control device 4 otherwise known, for example via setpoint specifications or a pass schedule. The distance L1 of the control elements 10 each other is not variable in operation. He must be the controller 4 can only be specified once, for example as part of a parameterization during commissioning.

Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise wird nicht nur bewirkt, dass das Verhältnis des Proportionalanteils SP zur Abweichung δy oberhalb der Minimalgeschwindigkeit indirekt proportional zur Transportgeschwindigkeit v ist. Es wird zugleich auch bewirkt, dass das Verhältnis des Proportionalanteils SP zur Abweichung δy indirekt proportional zu dem Abstand x ist, den der Erfassungsort 9 vom Walzgerüst 2a aufweist. Weiterhin wird zugleich auch bewirkt, dass das Verhältnis des Proportionalanteils SP zur Abweichung δy proportional zur mittleren Banddicke d ist, mit der das Metallband 1 aus dem Walzgerüst 2a ausläuft. Im Ergebnis wird durch die Art und Weise, auf die der Verstärkungsfaktor K bestimmt wird, somit die Regelstrecke linearisiert.The procedure according to the invention not only causes the ratio of the proportional component SP to the deviation Δy above the minimum speed to be indirectly proportional to the transport speed v. At the same time, it is also caused that the ratio of the proportional component SP to the deviation δy is indirectly proportional to the distance x that the detection location 9 from the rolling stand 2a having. Furthermore, at the same time it is also effected that the ratio of the proportional component SP to the deviation Δy is proportional to the mean strip thickness d with which the metal strip 1 from the rolling stand 2a expires. As a result, the manner in which the amplification factor K is determined thus linearises the controlled system.

Vorzugsweise wird die Lage y des Bandkopfes 7 (bzw. deren Abweichung δy von der Solllage y*) mittels der Erfassungseinrichtung 8 in einem flächigen Bereich 12 erfasst. Beispielsweise ist eine derartige Erfassung möglich, wenn die Erfassungseinrichtung 8 als Kamera ausgebildet ist. Der flächige Bereich 12 weist in Transportrichtung A vom Walzgerüst 2a zur nachgeordneten Einrichtung 2b gesehen eine Erstreckung L2 auf. Die Erstreckung L2 beträgt vorzugsweise mindestens 20% eines Abstands L3 des Walzgerüsts 2a von der nachgeordneten Einrichtung 2b. Beispielsweise weisen die Walzgerüste 2 einer mehrgerüstigen Walzstraße (genauer: deren Walzspalte) einen Abstand L3 voneinander auf, der üblicherweise zwischen 5 m und 9 m liegt, beispielsweise bei ca. 5,5 m. Es sind Kameras bekannt, mittels derer ein Erfassungsbereich von ca. 1,60 m × 2,40 m erfassbar ist. Eine Ortsauflösung derartiger Kameras in Transportrichtung A liegt üblicherweise im Bereich weniger mm, beispielsweise bei ca. 1 mm bis ca. 5 mm. Eine Ortsauflösung quer zur Transportrichtung A liegt üblicherweise im Millimeterbereich. Je nach Orientierung der Kamera ist bei einem angenommenen Abstand L3 von 5,5 m eine Erfassung über gut 29% bis knapp 44% des Abstands L3 möglich. Eventuell können auch mehrere Kameras nebeneinander und/oder hintereinander angeordnet werden. Dadurch kann der flächige Bereich 12 noch größer sein.Preferably, the position y of the tape head 7 (or their deviation δy from the desired position y *) by means of the detection device 8th in a flat area 12 detected. For example, such detection is possible if the detection device 8th is designed as a camera. The flat area 12 points in the transport direction A from the rolling stand 2a to the subordinate institution 2 B seen an extension L2 on. The extension L2 is preferably at least 20% of a distance L3 of the roll stand 2a from the downstream facility 2 B , For example, the rolling stands 2 a multi-stand rolling train (more precisely: the roll nips) a distance L3 from each other, which is usually between 5 m and 9 m, for example, at about 5.5 m. There are known cameras, by means of which a detection range of about 1.60 m × 2.40 m can be detected. A spatial resolution of such cameras in the transport direction A is usually in the range of a few mm, for example about 1 mm to about 5 mm. A spatial resolution transverse to the transport direction A is usually in the millimeter range. Depending on the orientation of the camera, with a presumed distance L3 of 5.5 m, detection over a good 29% to almost 44% of the distance L3 is possible. Eventually, several cameras can be arranged side by side and / or behind one another. This allows the area area 12 be even bigger.

Die Erfassung des Bandkopfes 7 in dem flächigen Bereich 12 weist verschiedene Vorteile auf.The detection of the tape head 7 in the area 12 has several advantages.

Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, dass es möglich ist, einen bezüglich des Metallbandes 1 ortsfesten Punkt P des Bandkopfes 7 zu erfassen und über den Erfassungsbereich der Erfassungseinrichtung 8 – im Ergebnis also über den flächigen Bereich 12 – jeweils die seitliche Abweichung δy des ortsfesten Punktes P zu erfassen. In diesem Fall ist der Abstand x des Erfassungsortes 9 nicht eine Konstante, sondern wird synchron mit dem Transport des Bandkopfes 7 vom Walzgerüst 2a zur nachgeordneten Einrichtung 2b von einem Minimalwert x1 auf einen Maximalwert x2 erhöht. Der Abstand x weist den Minimalwert x1 auf, wenn der Bandkopf 7 (bzw. der ortsfeste Punkt P) erstmals von der Erfassungseinrichtung 8 erfasst wird, also sich an demjenigen Rand des flächigen Bereichs 12 befindet, der dem Walzgerüst 2a am nächsten liegt. Der Abstand x wird sodann mit dem Transport des Metallbandes 1 erhöht.A significant advantage is that it is possible to have a respect to the metal strip 1 fixed point P of the tape head 7 and over the detection range of the detection device 8th - As a result, over the area 12 - To detect each of the lateral deviation δy of the fixed point P. In this case, the distance x is the detection location 9 not a constant, but becomes synchronous with the transport of the tape head 7 from the rolling stand 2a to the subordinate institution 2 B increased from a minimum value x1 to a maximum value x2. The distance x has the minimum value x1 when the tape head 7 (or the fixed point P) for the first time by the detection device 8th is detected, so on that edge of the area 12 which is the rolling stand 2a is closest. The distance x is then with the transport of the metal strip 1 elevated.

Es ist möglich, den Abstand x anhand der Transportgeschwindigkeit v als solcher in Verbindung mit einer Wegverfolgung zu ermitteln. Vorzugsweise wird jedoch innerhalb des flächigen Bereichs 12 jeweils der Ort des Bandkopfes 7 ermittelt und daraus der aktuelle Wert für den Abstand x ermittelt.It is possible to determine the distance x on the basis of the transport speed v as such in connection with a tracking. Preferably, however, within the area of area 12 in each case the location of the band head 7 determines and determines the current value for the distance x.

Der Abstand x wird erhöht, bis der Abstand x den Maximalwert x2 erreicht, der Bandkopf 7 also aus dem Erfassungsbereich der Erfassungseinrichtung 8 austritt. Ab diesem Zeitpunkt wird der Abstand x auf dem Maximalwert x2 gehalten. Weiterhin wird ab diesem Zeitpunkt nicht mehr auf den Bandkopf 7 abgestellt, sondern auf denjenigen Ort des Metallbandes 1, der sich am vom Walzgerüst 2a entfernten Ende des Erfassungsbereichs der Erfassungseinrichtung 8 befindet.The distance x is increased until the distance x reaches the maximum value x2, the tape head 7 ie from the detection range of the detection device 8th exit. From this point on, the distance x is kept at the maximum value x2. Furthermore, from this point on is no longer on the tape head 7 turned off, but to that place of the metal band 1 which is from the mill stand 2a remote end of the detection range of the detection device 8th located.

Im Ergebnis wird somit die Abweichung δy des ortsfesten Punktes P kontinuierlich erfasst, während der ortsfeste Punkt P den Erfassungsbereich der Erfassungseinrichtung 8 durchläuft.As a result, the deviation δy of the fixed point P is thus continuously detected, while the fixed point P detects the detection range of the detection means 8th passes.

In diesem Zeitraum wird – entsprechend der Bewegung des ortsfesten Punktes P – der Abstand x vom Minimalwert x1 auf den Maximalwert x2 erhöht. Entsprechend der Erhöhung des Abstands x wird der Verstärkungsfaktor K jeweils angepasst.In this period, according to the movement of the fixed point P, the distance x is increased from the minimum value x1 to the maximum value x2. In accordance with the increase in the distance x, the gain K is adjusted in each case.

Ein weiterer wichtiger Vorteil einer Erfassung der seitlichen Abweichung δy über einen Bereich, der sich in Transportrichtung A in nennenswertem Umfang erstreckt, wird später erläutert werden, nachdem die theoretischen Grundlagen der vorliegenden Erfindung dargelegt wurden.Another important advantage of detecting the lateral deviation δy over a range extending to a significant extent in the transporting direction A will be explained later after the theoretical principles of the present invention have been set forth.

Wenn das Metallband 1 ungekrümmt aus dem Walzgerüst 2a ausläuft, so besteht die Bewegung des Bandkopfes 7 in Transportrichtung A aus einer reinen Geradeausbewegung. Die Transportgeschwindigkeit v des Bandkopfes 7 weist in diesem Fall ausschließlich eine Komponente in Transportrichtung A auf. Weist das Metallband 1 hingegen eine von Null verschiedene Krümmung k auf, gelten für den – bezüglich des Metallbandes 1 ortsfesten – Punkt P folgende Differenzialgleichungen: dx / dt = v – k·v·δy (2) dδy / dt = k·v·x (3) If the metal band 1 unbent from the mill stand 2a runs out, so there is the movement of the tape head 7 in the transport direction A from a pure straight-ahead movement. The transport speed v of the tape head 7 has only one component in the transport direction A in this case. Indicates the metal band 1 however, a non-zero curvature k, apply to the - with respect to the metal strip 1 fixed - point P the following differential equations: dx / dt = v - k · v · δy (2) dδy / dt = k · v · x (3)

Diese Differenzialgleichungen beschreiben einen Kreisbogen mit überlagerter Bewegung in x-Richtung, auf dem der ortsfeste Punkt P des Bandkopfes 7 entlanggeführt wird.These differential equations describe a circular arc with superimposed movement in the x-direction, on which the stationary point P of the tape head 7 is guided along.

Der durch die beiden Differenzialgleichungen beschriebene Prozess wird zu einer Regelstrecke, wenn er durch eine Stellgröße u beeinflusst werden kann. Diese Stellgröße u kann beispielsweise eine Differenz in der von den Stellelementen 11 des Walzgerüsts 2a ausgeübten Walzkraft oder – bevorzugt – eine Differenz in der Anstellung der Stellelemente 11 des Walzgerüsts 2a sein.The process described by the two differential equations becomes a controlled system if it can be influenced by a manipulated variable u. This manipulated variable u can, for example, a difference in the of the control elements 11 of the rolling stand 2a applied rolling force or - preferably - a difference in the employment of the adjusting elements 11 of the rolling stand 2a be.

Die Krümmung k kann aus einem ungewollten Anteil k0 und einem durch die Stellgröße u bewirkten, dagegen gerichteten Anteil bestehen. Die Krümmung k gehorcht somit der Beziehung k = k0 + k1·u (4) wobei k1 eine Art Wirksamkeit ist, d. h. ein Ausmaß, in dem eine bestimmte Stellgröße u eine Änderung der resultierenden Krümmung k bewirkt.The curvature k can consist of an unwanted component k0 and a component caused by the manipulated variable u, directed against it. The curvature k thus obeys the relationship k = k0 + k1 * u (4) where k1 is a kind of effectiveness, ie an extent in which a certain manipulated variable u causes a change of the resulting curvature k.

Die beiden Differenzialgleichungen (2) und (3) können daher umgeschrieben werden zu dx / dt = v – (k0 + k1·u)v·δy (5) dδy / dt = (k0 + k1·u)v·x (6) The two differential equations (2) and (3) can therefore be rewritten dx / dt = v - (k0 + k1 · u) v · δy (5) dδy / dt = (k0 + k1 · u) v · x (6)

Zur optimalen Beherrschung dieser nichtlinearen Regelstrecke empfiehlt sich der Entwurf eines nichtlinearen Regelgesetzes mit dem Ziel der Linearisierung der Dynamik. Hierbei kommt die Methode der Eingangs-/Ausgangslinearisierung zur Anwendung: Zur Erreichung eines linearen PT1-Verhaltens muss die Ableitung dδy/dx proportional zur Abweichung δy sein. Daraus ergibt sich der Bandlageregler 10 als Proportionalregler, dessen Stellgröße u proportional zur Abweichung δy ist. Es soll also gelten: (k0 + k1u)v·x = – 1 / Tδy (7) For optimum control of this nonlinear controlled system, it is advisable to design a nonlinear control law with the aim of linearizing the dynamics. Here, the method of input / output linearization is used: To achieve a linear PT1 behavior, the derivative dδy / dx must be proportional to the deviation δy. This results in the band position controller 10 as a proportional controller whose manipulated variable u is proportional to the deviation δy. It should therefore apply: (k0 + k1u) v · x = - 1 / Tδy (7)

Als Regelgesetz für einen als Proportionalregler ausgebildeten Bandlageregler 10 ergibt sich somit die Beziehung u = S(t) = – k0 / k1 – δy / k1·v·x·T (8) As a control law for trained as a proportional controller band position controller 10 This results in the relationship u = S (t) = - k0 / k1 - δy / k1 · v · x · T (8)

Durch einfache Umrechnung eines Dickenkeils (d. h. einer Differenz zwischen den auslaufseitigen Banddicken an der linken und an der rechten Seite des Metallbandes 1) in die korrespondierende Walzenschwenkung ergibt sich weiterhin die Beziehung k1 = – 1 / L1·d (9) By simply converting a thickness wedge (ie, a difference between the outlet side strip thicknesses on the left and right sides of the metal strip 1 ) in the corresponding roller pivoting continues to give the relationship k1 = - 1 / L1 · d (9)

Die walzkraftbedingte Walzspaltaufdehnung (Gerüstauffederung) wird hierbei vernachlässigt.The rolling force-induced roll gap expansion (scaffold suspension) is neglected here.

Das Regelgesetz gemäß Beziehung (8) besteht somit aus einem weitgehend konstanten Term –k0/k1 (= Offset) und einem Proportionalanteil SP.The control law according to relationship (8) thus consists of a largely constant term -k0 / k1 (= offset) and a proportional component SP.

Zur Ermittlung der konstanten einlaufseitigen Krümmung k0 stehen verschiedene Methoden zur Verfügung.

– So ist es beispielsweise möglich, mittels eines auf einem Ljapunov-Entwurf basierenden nichtlinearen Beobachters die einlaufseitige Krümmung k0 zu schätzen. Der nichtlineare Beobachter benötigt in diesem Fall als Zustandsgrößen die zeitlichen Ableitungen des Ortes des ortsfesten Punktes P in Transportrichtung A und quer dazu und die zeitliche Ableitung der einlaufseitigen Krümmung k0, also die Größen dx/dt, dδy/dt und dk0/dt.
– Alternativ ist es möglich, anhand des von der Erfassungseinrichtung 8 gelieferten Bildes die Mittellinie 13 des Metallbandes 1 (siehe 3) mit einem quadratischen Regressionsansatz auszuwerten und dadurch die einlaufseitige Krümmung k0 zu berechnen. Insbesondere für diese Vorgehensweise ist es erforderlich, dass die Erfassungseinrichtung 8 die Lage y des Bandkopfes 7 in einem flächigen Bereich 12 erfasst, also nicht nur entlang einer Linie quer zur Transportrichtung A. Denn dadurch stehen in ein und demselben Bild an mehreren Erfassungsorten die jeweiligen seitlichen Abweichungen δy zur Verfügung. Aufgrund der Ermittlung aus demselben Bild ist weiterhin die Erfassung simultan erfolgt. Aufgrund dieser Erfassung wird in diesem Fall der Offset –k0/k1 ermittelt.

Various methods are available for determining the constant inflow-side curvature k0.

For example, it is possible to estimate the inlet-side curvature k0 by means of a nonlinear observer based on a Ljapunov design. The non-linear observer needs in this case as state variables, the time derivatives of the location of the fixed point P in the transport direction A and across and the time derivative of the inlet-side curvature k0, ie the sizes dx / dt, dδy / dt and dk0 / dt.
- Alternatively, it is possible, on the basis of the detection device 8th delivered image the centerline 13 of the metal band 1 (please refer 3 ) with a quadratic regression approach and thereby calculate the inlet-side curvature k0. In particular, for this procedure, it is necessary that the detection device 8th the position y of the tape head 7 in a flat area 12 detected, so not only along a line transverse to the transport direction A. For thereby standing in one and the same image at several detection locations, the respective lateral deviations δy available. On the basis of the determination from the same image, the detection continues to take place simultaneously. Due to this detection, the offset -k0 / k1 is determined in this case.

Unabhängig davon, welche dieser beiden Vorgehensweisen ergriffen wird, ermittelt der Bandlageregler 10 in diesen beiden Fällen den Stellbefehl S derart, dass der Stellbefehl S zusätzlich zum Proportionalanteil SP einen konstanten Offset –k0/k1 aufweist.Regardless of which of these two approaches is used, the bandgauge determines 10 in these two cases, the control command S such that the control command S in addition to the proportional component SP has a constant offset -k0 / k1.

Alternativ zum Aufschalten des Offsets –k0/k1 ist es entsprechend der Darstellung in 3 möglich, den Bandlageregler 10 als PI-Regler auszubilden. In diesem Fall ermittelt der Bandlageregler 10 den Stellbefehl S also derart, dass der Stellbefehl S zusätzlich zum Proportionalanteil SP einen Integralanteil SI aufweist. Aufgrund des Integralanteils SI ist der Bandlageregler 10 selbst in der Lage, den korrekten Zahlenwert für den Offset nach und nach selbsttätig zu ermitteln.As an alternative to switching on the offset -k0 / k1, it is as shown in 3 possible, the band position controller 10 form as a PI controller. In this case, the band position controller determines 10 the control command S so that the control command S in addition to the proportional component SP has an integral component SI. Due to the integral component SI is the band position controller 10 even able to determine the correct numerical value for the offset bit by bit.

Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. So werden beispielsweise die Steuerleute entlastet. Weiterhin wird der Bandkopf 7 und damit das ganze Metallband 1 genauer geführt. Oftmals kann sogar das Einfädeln in ein dem Walzgerüst 2a nachgeordnetes Walzgerüst 2 vollautomatisch erfolgen. Der Bandlageregler 10 ist auf einfache Weise optimal auslegbar. Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Betriebsweise bei allen Walzgerüsten 2 der Walzstraße ist eine optimale Führung des Bandkopfes 7 durch die gesamte Walzstraße möglich. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist auch bei eingehausten Walzstraßen, wie sie zukünftig mehr und mehr Verwendung finden, ohne weiteres einsetzbar. Das Betriebspersonal wird entlastet, die Qualität und die Ausbringung werden erhöht.The present invention has many advantages. For example, the taxpayers are relieved. Furthermore, the tape head 7 and with it the whole metal band 1 guided in more detail. Often even threading into a mill stand 2a downstream rolling stand 2 fully automatic. The band position controller 10 is easy to interpret optimally. When using the operation of the invention in all rolling mills 2 The rolling train is an optimal guide of the tape head 7 through the entire rolling mill possible. The procedure according to the invention is also readily applicable to enclosed rolling mills, as they will find more and more use in the future. The operating staff is relieved, the quality and output are increased.

Zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung somit folgenden Sachverhalt:
In einer Walzstraße wird ein Metallband 1 gewalzt. Die Walzstraße weist mindestens ein Walzgerüst 2a und eine dem Walzgerüst 2a nachgeordnete Einrichtung 2b auf. Während des Auslaufens des Bandkopfes 7 aus dem Walzgerüst 2a wird mittels einer Erfassungseinrichtung 8 an mindestens einem zwischen dem Walzgerüst 2a und der nachgeordneten Einrichtung 2b liegenden Erfassungsort 9 eine seitliche Abweichung δy der Lage y des Bandkopfes 7 von einer Solllage y* erfasst. Mittels eines Bandlagereglers 10 wird ein Stellbefehl S für das Walzgerüst 2a ermittelt, mittels dessen der Abweichung δy entgegengewirkt wird. Das Walzgerüst 2a wird entsprechend dem ermittelten Stellbefehl S beaufschlagt. Der Bandlageregler 10 ermittelt den Stellbefehl S derart, dass der Stellbefehl S zumindest einen Proportionalanteil SP aufweist, der proportional zur Abweichung δy ist. Ein Verhältnis des Proportionalanteils SP zur Abweichung δy ist oberhalb einer Minimalgeschwindigkeit indirekt proportional zu einer Transportgeschwindigkeit v, mit der das Metallband 1 aus dem Walzgerüst 2a ausläuft.In summary, the present invention thus relates to the following facts:
In a rolling mill becomes a metal band 1 rolled. The rolling train has at least one rolling stand 2a and a rolling stand 2a subordinate institution 2 B on. During the run out of the tape head 7 from the rolling stand 2a is by means of a detection device 8th at least one between the rolling stand 2a and the subordinate institution 2 B lying detection location 9 a lateral deviation δy of the position y of the tape head 7 detected by a target position y *. By means of a band position controller 10 becomes a setting command S for the rolling stand 2a determined, by means of which the deviation δy is counteracted. The rolling stand 2a is acted upon in accordance with the determined control command S. The band position controller 10 determines the control command S such that the control command S has at least one proportional component SP, which is proportional to the deviation δy. A ratio of the proportional component SP to the deviation δy above a minimum speed is indirectly proportional to a transport speed v at which the metal strip 1 from the rolling stand 2a expires.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Operating method for a rolling train in which a metal strip ( 1 ), the rolling train having at least one rolling stand ( 2a ) and a rolling stand ( 2a ) subordinate institution ( 2 B ), wherein during the running out of the tape head ( 7 ) from the rolling stand ( 2a ) by means of a detection device ( 8th ) at least one between the Rolling stand ( 2a ) and the subordinate institution ( 2 B ) ( 9 ) a lateral deviation (δy) of the position (y) of the tape head ( 7 ) is detected by a desired position (y *), - wherein by means of a band position controller ( 10 ) a setting command (S) for the roll stand ( 2a ) is determined, by means of which the deviation (δy) is counteracted, - wherein the roll stand ( 2a ) is acted upon in accordance with the determined positioning command (S), - wherein the band position controller ( 10 ) determines the control command (S) such that the control command (S) has at least one proportional component (SP) which is proportional to the deviation (δy), - a ratio of the proportional component (SP) to the deviation (δy) being above a minimum speed indirectly is proportional to a transport speed (v) with which the metal strip ( 1 ) from the rolling stand ( 2a ) expires.

Operating method according to claim 1, characterized in that the band position controller ( 10 ) determines the proportional component (SP) in such a way that the ratio of the proportional component (SP) to the deviation (δy) is indirectly proportional to a distance (x) which the detection location (SP) 9 ) from the rolling stand ( 2a ) having.

Operating method according to claim 2, characterized in that the distance (x) in synchronism with the transport of the tape head ( 7 ) from the rolling stand ( 2a ) to the subordinate institution ( 2 B ) is increased from a minimum value (x1) to a maximum value (x2).

Operating method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the position (y) of the tape head ( 7 ) by means of the detection device ( 8th ) in a planar area ( 12 ) is detected.

Operating method according to claim 4, characterized in that the area ( 12 ) in the transport direction (A) from the rolling stand ( 2a ) to the subordinate institution ( 2 B ) has an extension (L2) which is at least 20% of a distance (L3) of the roll stand (FIG. 2a ) by the subordinate institution ( 2 B ) is.

Operating method according to one of the above claims, characterized in that the band position controller ( 10 ) determines the proportional component (SP) such that the ratio of the proportional component (SP) to the deviation (δy) is proportional to an average band thickness (d) with which the metal band ( 1 ) from the rolling stand ( 2a ) expires.

Operating method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the band position controller ( 10 ) determines the control command (S) such that the control command (S) has a constant offset (-k0 / k1) in addition to the proportional component (SP).

Operating method according to claim 7, characterized in that the lateral deviation (δy) of the position (y) of the tape head ( 7 ) from a desired position (y *) by means of the detection device ( 8th ) in the transport direction (A) from the rolling stand ( 2a ) to the subordinate institution ( 2 B ) seen simultaneously at several detection sites ( 9 ) and that the offset (-k0 / k1) is calculated on the basis of 9 ) simultaneously detected deviations (δy) is determined.

Operating method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the band position controller ( 10 ) determines the control command (S) such that the control command (S) has an integral component (SI) in addition to the proportional component (SP).

Computer program, the machine code ( 6 ), which is controlled by a control device ( 4 ) can be processed for a rolling mill, wherein the processing of the machine code ( 6 ) by the control device ( 4 ) causes the control device ( 4 ) operates the rolling mill according to an operating method according to any one of the above claims.

Control device for a rolling mill, wherein the control device with a computer program ( 5 ) is programmed according to claim 10, so that the control device operates the rolling train according to an operating method according to one of claims 1 to 9.

Rolling line for rolling a metal strip ( 1 ), Wherein the rolling train at least one rolling stand ( 2a ) and a rolling stand ( 2a ) subordinate institution ( 2 B ), wherein the rolling train is a control device ( 4 ), which operates the rolling train according to an operating method according to any one of claims 1 to 9.