DE10254178B4 - Method for determining state variables of a rolling process - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Ermittlung von Zustandsgrößen eines in einem Walzwerk durchgeführten Walzprozesses vorgeschlagen, wobei ein Band (7) von einem Abwickler (8) abgewickelt, in mindestens einem Walzgerüst (1) behandelt und auf einen Aufwickler (13) aufgewickelt wird. Als Zustandsgrößen werden die Drehzahl des Abwicklers (8), die Drehzahl des Aufwicklers (13), die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen des Walzgerüstes (1) und die auslaufseitige Banddicke erfaßt. Aus der Massenbilanz, der Massenflußbilanz, der Bewegungsgleichung des Abwicklers (8), der Bewegungsgleichung des Aufwicklers (13), der auslaufseitigen Bandgeschwindigkeit, der Voreilung und der einlaufseitigen Bandgeschwindigkeit wird ein nichtlineares Gleichungssystem aufgestellt. Durch Lösung dieses Gleichungssystems werden die einlaufseitige Banddicke, der Radius des Abwicklers (8), der Radius des Aufwicklers (13), die einlaufseitige Bandgeschwindigkeit, die auslaufseitige Bandgeschwindigkeit und die Voreilung ermittelt und einer Anlagenautomation zugeleitet.A method is proposed for determining state variables of a rolling process carried out in a rolling mill, wherein a strip (7) is unwound from an unwinder (8), treated in at least one rolling stand (1) and wound onto a rewinder (13). As state variables, the rotational speed of the unwinder (8), the rotational speed of the winder (13), the peripheral speed of the rolls of the rolling stand (1) and the outlet side strip thickness are detected. From the mass balance, the mass flow balance, the equation of motion of the unwinder (8), the equation of motion of the rewinder (13), the outlet side belt speed, the overfeed and the inlet side belt speed a nonlinear equation system is set up. By solving this system of equations, the inlet side strip thickness, the radius of the unwinder (8), the radius of the rewinder (13), the inlet side belt speed, the outgoing belt speed and the overfeed are determined and fed to a plant automation.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung von Zustandsgrößen eines Walzprozesses gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung kann bei der Behandlung eines Bandes (Metallbandes) in einem Walzwerk verwendet werden.The invention relates to a method for determining state variables of a rolling process according to the preamble of claim 1. The invention can be used in the treatment of a strip (metal strip) in a rolling mill.

Ein solches Verfahren zur Ermittlung von Zustandsgrößen eines Walzprozesses ist aus der WO 01/41947 A1 bekannt. Dort wird die auslaufseitige Banddicke eines Bandes durch Bestimmung von einlaufseitiger und auslaufseitiger Bandgeschwindigkeit und Anwendung einer Massenflussbilanzgleichung berechnet. Einlaufseitige und auslaufseitige Bandgeschwindigkeit werden durch Messung der Winkelgeschwindigkeiten von Abwickler und Aufwickler, Bestimmung der Radien von Abwickler und Aufwickler und Anwendung dieser gemessenen und bestimmten Größen auf mathematische Gleichungssysteme gewonnen.Such a method for determining state variables of a rolling process is known from WO 01/41947 A1 known. There, the outlet side strip thickness of a strip is calculated by determining inlet side and outlet side strip speed and applying a mass flow balance equation. Intake-side and out-side belt speeds are obtained by measuring the angular speeds of unwinder and rewinder, determining the radii of unwinder and rewinder and applying these measured and determined quantities to mathematical systems of equations.

Beim Walzen von Metallband wird dieses unter Zug von einem Bund (Abwickler, einlaufseitige Haspel, Abhaspel) abgewickelt und über eine Umlenkrolle bzw. Messrolle einem Walzgerüst oder mehreren Walzgerüsten zugeführt. Dort wird das Band plastisch zwischen zwei Walzen (Arbeitswalzen) verformt, wobei der notwendige Walzdruck durch entsprechendes ”Zusammenfahren” (Zusammenpressen) dieser Walzen erzeugt wird. Anschließend wird das Band über eine Umlenkrolle geführt und auf einer auslaufseitigen Haspel wieder aufgewickelt.When rolling metal strip this is unwound under tension from a coil (unwinder, inlet side reel, uncoiler) and fed via a deflection roller or measuring roller a rolling stand or more stands. There, the strip is plastically deformed between two rolls (work rolls), whereby the necessary rolling pressure is generated by corresponding "collapse" (compression) of these rolls. Subsequently, the tape is guided over a deflection roller and wound up again on an outlet-side reel.

Ziel des Walzprozesses ist es, ein Band mit (innerhalb enger Grenzen) vorgegebener auslaufseitiger Banddicke und Planheit zu produzieren. Die einlaufseitige Haspel, die auslaufseitige Haspel, die Walzen des Walzgerüstes und gegebenenfalls auch die Umlenkrollen werden dabei vorzugsweise derart angetrieben, dass der auf das Band wirkende Bandzug möglichst konstant bleibt. Als Zustandsgrößen stehen mindestens die Umfangsgeschwindigkeit vu der Walzen (berechnet aus der Motordrehzahl des Walzmotors für den Antrieb einer Stützwalze), die Drehzahl w0 des Abwicklers, die Drehzahl w1 des Aufwicklers und die auslaufseitige Banddicke h1 zur Verfügung. Die Erfassung weiterer wichtiger Zustandsgrößen – wie einlaufseitige Banddicke h0, aktueller Radius des Abwicklers R0, aktueller Radius des Aufwicklers R1, einlaufseitige Bandgeschwindigkeit v0, auslaufseitige Bandgeschwindigkeit v1 – unterbleibt vielfach oder sie ist mit nicht akzeptablen Fehlern verbunden, so daß die bei Anlagenautomation wünschenswerte hohe Produktqualität hinsichtlich auslaufseitiger Banddicke und Bandplanheit nicht erzielt werden kann.The aim of the rolling process is to produce a strip with (within narrow limits) predetermined outlet side strip thickness and flatness. The inlet-side reel, the outlet-side reel, the rolls of the rolling stand and possibly also the deflection rollers are preferably driven in such a way that the strip tension acting on the strip remains as constant as possible. At least the peripheral speed v u of the rollers (calculated from the motor speed of the roller motor for driving a back-up roller), the speed w 0 of the unwinder, the speed w 1 of the rewinder and the outlet-side band thickness h 1 are available as state variables. The acquisition of other important state variables - such as inlet side strip thickness h 0 , current radius of the unwinder R 0 , current winding speed R 1 , inlet side belt speed v 0 , outlet side belt speed v 1 - often fails or is associated with unacceptable errors, so that the In plant automation desirable high product quality in terms of outlet side strip thickness and strip flatness can not be achieved.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung von Zustandsgrößen eines Walzprozesses der eingangs genannten Art anzugeben, das einen sicheren Produktionsbetrieb innerhalb vorgegebener, eine hohe Produktqualität sicherstellender Produkttoleranzen gewährleistet.The invention has for its object to provide a method for determining state variables of a rolling process of the type mentioned above, which ensures safe production operation within predetermined product quality ensuring a high product quality.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved in conjunction with the features of the preamble according to the invention by the features specified in the characterizing part of claim 1.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein Einbau zusätzlicher Sensoren zur Erfassung von für die Anlagenautomation wichtiger Zustandsgrößen, wie einlaufseitige Banddicke, aktueller Radius des Abwicklers, aktueller Radius des Aufwicklers, einlaufseitige Bandgeschwindigkeit und auslaufseitige Bandgeschwindigkeit entbehrlich ist. Insbesondere bei älteren Anlagen oder bei Anlagen mit eingeschränktem Platzbedarf ist dies von großem Vorteil.The achievable with the present invention consist in particular that an installation of additional sensors for detecting important for plant automation state variables, such as inlet side strip thickness, current radius of the unwinder, current radius of the winder, inlet side belt speed and outlet belt speed is unnecessary. This is a great advantage, especially for older systems or systems with limited space requirements.

Des weiteren ergeben sich beträchtliche Kostenvorteile. Es entfallen dabei nicht nur die Kosten für die ansonsten erforderlichen Sensoren zur Erfassung der einlaufseitigen Banddicke, des Radius des Abwicklers, des Radius des Aufwicklers und zur Erfassung von einlaufseitiger und auslaufseitiger Bandgeschwindigkeit, sondern auch die Kosten der Instandhaltung dieser Sensoren und die Kosten der benötigten Zusatzeinrichtungen für den Betrieb dieser Sensoren, wie z. B. Schutzvorrichtungen, Öl-Entfernungseinrichtungen und Emulsion-Entfernungseinrichtungen. Zudem entfallen auch jegliche Probleme, die mit direkten Meßmethoden oftmals verbunden sind, wie Probleme bei Vibrationen und sichtbaren Unplanheiten des Bandes. Es ergibt sich die Möglichkeit, ältere Anlagen (Walzwerke) nachzurüsten und anschließend derart zu regeln, daß sich eine wesentliche Verbesserung der erzielten Produktqualität hinsichtlich der auslaufseitigen Banddicke und Bandplanheit einstellt.Furthermore, there are considerable cost advantages. It eliminates not only the cost of the otherwise required sensors for detecting the inlet side strip thickness, the radius of the unwinder, the radius of the winder and for detecting inlet side and outlet side belt speed, but also the cost of servicing these sensors and the cost of the required additional equipment for the operation of these sensors, such. Protection devices, oil removal equipment and emulsion removal equipment. In addition, any problems often associated with direct measuring methods, such as problems with vibrations and visible unevenness of the tape, are eliminated. There is the possibility to retrofit older equipment (rolling mills) and then to regulate such that there is a significant improvement in the product quality achieved with respect to the outlet side strip thickness and flatness.

Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.Further advantages will be apparent from the following description.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:The invention will be explained below with reference to the embodiments illustrated in the drawings. Show it:

1 ein Walzgerüst mit Bandwickelvorrichtungen und Erfassungseinrichtungen für wichtige Meßwerte (Prozeßsignale), 1 a rolling stand with belt winding devices and detection devices for important measured values (process signals),

2 ein Walzgerüst mit zusätzlichen Sensoren. 2 a rolling stand with additional sensors.

In 1 ist ein Walzgerüst mit Bandwickelvorrichtungen und Erfassungseinrichtungen (Sensoren) für wichtige Meßwerte (Prozeßsignale, Größen, Informationen) dargestellt. Es ist ein allgemein bekanntes Walzgerüst 1 mit oberer Stützwalze 2, unterer Stützwalze 3, oberer Arbeitswalze 4 und unterer Arbeitswalze 5 gezeigt. Eine Drehzahlerfassungseinrichtung 6 erfaßt die Drehzahl des die Stützwalze 2 antreibenden Walzmotors (alternativ können auch die Arbeitswalzen angetrieben werden). Aus der Drehzahl des Walzmotors läßt sich unter Berücksichtigung der bekannten Durchmesser der Stützwalze 2 und Arbeitswalze 4 die Umfangsgeschwindigkeit vu der Walzen ermitteln. In 1 For example, a roll stand with belt winders and detectors (sensors) for important measurements (process signals, quantities, information) is shown. It is a well-known rolling stand 1 with upper support roller 2 , lower back-up roller 3 , upper stripper 4 and lower stripper 5 shown. A speed detection device 6 detects the speed of the backup roller 2 driving roller motor (alternatively, the work rolls can be driven). From the speed of the roller motor can be in consideration of the known diameter of the support roller 2 and stripper 4 v u of rolls determine the circumferential speed.

Ein Band 7 durchläuft den zwischen den Arbeitswalzen 4, 5 gebildeten Walzspalt. Dieses Band 7 wird von einem Abwickler (Abhaspel, einlaufseitige Haspel, Bund) 8 abgewickelt. Eine Drehzahlerfassungseinrichtung 9 dient zur Erfassung der Drehzahl wo (Bunddrehzahl) des Abwicklers 8. Das Band 7 gelangt über eine einlaufseitige Umlenkrolle 10 (Meßrolle) zum Walzgerüst 1. Der Radius (Bundradius) R0 des Abwicklers 8, die einlaufseitige Bandgeschwindigkeit v0 sowie die einlaufseitige Banddicke (Einlaufbanddicke) h0 werden nicht gemessen.A band 7 goes through the between the work rolls 4 . 5 formed nip. This band 7 is handled by an unwinder (uncoiler, inlet reel, collar) 8th settled. A speed detection device 9 serves to detect the speed where (coil speed) of the unwinder 8th , The ribbon 7 passes over an inlet side pulley 10 (Measuring roller) to the rolling stand 1 , The radius (collar radius) R 0 of the unwinder 8th , the inlet-side belt speed v 0 and the inlet-side belt thickness (intake belt thickness) h 0 are not measured.

Das Band 7 verläßt das Walzgerüst 1 und gelangt über eine auslaufseitige Banddicken-Erfassungseinrichtung 11 zur Erfassung der auslaufseitigen Banddicke h1 und eine auslaufseitige Umlenkrolle 12 (Meßrolle) zu einem Aufwickler (Aufhaspel, auslaufseitige Haspel) 13. Eine Drehzahlerfassungseinrichtung 14 dient zur Erfassung der Drehzahl w1 (Bunddrehzahl) des Aufwicklers 13. Der Radius (Bundradius) R1 des Aufwicklers 16 und die auslaufseitige Bandgeschwindigkeit v1 werden nicht gemessen.The ribbon 7 leaves the rolling stand 1 and passes over a discharge-side strip thickness detecting means 11 for detecting the outlet side band thickness h 1 and an outlet side guide roller 12 (Measuring roller) to a rewinder (reel, outlet reel) 13 , A speed detection device 14 serves to detect the speed w 1 (coil speed) of the rewinder 13 , The radius (collar radius) R 1 of the rewinder 16 and the discharge-side belt speed v 1 are not measured.

Für die Massenbilanz des betrachteten Walzprozesses gilt: R 2 / 0 + R 2 / 1 – C = 0 (1) wobei C = unbekannte Konstante (Bundkonstante).For the mass balance of the considered rolling process: R 2/0 + R 2/1 - C = 0 (1) where C = unknown constant (fret constant).

Für die Massenflußbilanz des Walzprozesses gilt: v1h1 = v0·h0 (2) For the mass flow balance of the rolling process: v 1 h 1 = v 0 · h 0 (2)

Wie zu erkennen ist, ermöglicht die Massenflußbilanz eine verzögerungsfreie Berechnung (Schätzung) der auslaufseitigen Banddicke h0 aus h1, v0 und v1, was vorteilhaft für eine schnelle Banddicken-Regelung einer Anlagenautomation verwendet werden kann.As can be seen, the mass flow balance enables a delay-free calculation (estimation) of the outlet-side strip thickness h 0 from h 1 , v 0 and v 1 , which can advantageously be used for fast strip thickness control of a plant automation.

Für die Bewegungsgleichung des Abwicklers 8 gilt während des Walzprozesses:

Figure 00050001
wobei
R .0 = Änderung des Radius des Abwicklers 8 pro Zeit.For the equation of motion of the unwinder 8th applies during the rolling process:
Figure 00050001
in which
R. 0 = change the radius of the unwinder 8th per time.

Für die Bewegungsgleichung des Aufwicklers 13 gilt während des Walzprozesses:

Figure 00050002
wobei
R .1 = Änderung des Radius des Aufwicklers 13 pro Zeit.For the equation of motion of the rewinder 13 applies during the rolling process:
Figure 00050002
in which
R. 1 = change in the radius of the rewinder 13 per time.

Für die auslaufseitige Bandgeschwindigkeit v1 gilt während des Walzprozesses: v1 = (1 + f)vu = R1·w1 (5) mit der unbekannten bzw. nicht gemessenen Voreilung

Figure 00060001
und der Umfangsgeschwindigkeit vu der Walzen.For the outlet side belt speed v 1 applies during the rolling process: v 1 = (1 + f) v u = R 1 * w 1 (5) with the unknown or unmeasured lead
Figure 00060001
and the peripheral speed v u of the rollers.

Für die einlaufseitige Bandgeschwindigkeit v0 gilt während des Walzprozesses: v0 = R0·w0 (7) For the inlet side belt speed v 0 applies during the rolling process: v 0 = R 0 · w 0 (7)

Für die Änderung der einlaufseitigen Bandgeschwindigkeit v .0 pro Zeit gilt während des Walzprozesses: v .0 = R .0·w0 + R0·w .0 (8) For the change of the inlet side belt speed v. 0 per time applies during the rolling process: v. 0 = R. 0 · w 0 + R 0 · w. 0 (8)

Für die Änderung der auslaufseitigen Bandgeschwindigkeit v1 pro Zeit gilt während des Walzprozesses: v .1 = R .1·w1 + R1·w .1 = (1 + f)v .u + f .vu (9) wobei

w .0
= Änderung der Drehzahl des Abwicklers 8 pro Zeit
w .1
= Änderung der Drehzahl des Aufwicklers 13 pro Zeit
v .u
= Änderung der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen pro Zeit
f .
= Änderung der Voreilung pro Zeit
For the change of the outlet side belt speed v 1 per time applies during the rolling process: v. 1 = R. 1 · w 1 + R 1 · w. 1 = (1 + f) v. u + f .v u (9) in which
w. 0
= Change of the speed of the unwinder 8th per time
w. 1
= Change of the speed of the rewinder 13 per time
v. u
= Change in the peripheral speed of the rollers per time
f.
= Change of lead time per time

Mit den vorstehend angeführten Gleichungen wird ein nichtlineares Gleichungssystem aufgestellt. Dieses nichtlineare Gleichungssystem verknüpft die für den Walzprozeß bekannten (gemessenen) Größen

  • • Drehzahl w0 des Abwicklers 7
  • • Drehzahl w1 des Aufwicklers 16
  • • Umfangsgeschwindigkeit vu der Walzen
  • • auslaufseitige Banddicke h1
  • • und deren zeitlichen Änderungen w0, w1, vu
mit den für den Walzprozeß unbekannten (nicht gemessenen) Größen
  • • einlaufseitige Banddicke h0
  • • Radius R0 (Bundradius) des Abwicklers 8
  • • Radius R1 (Bundradius) des Aufwicklers 13
  • • Voreilung
    Figure 00070001
  • • Konstante C
  • • und deren zeitlichen Änderungen R .0, R .1, f ., v .0, v .1
With the above-mentioned equations, a nonlinear equation system is set up. This non-linear system of equations links the (measured) quantities known for the rolling process
  • • Speed w 0 of the unwinder 7
  • • Speed w 1 of the rewinder 16
  • • circumferential speed v u of the rollers
  • • outlet side strip thickness h 1
  • • and their temporal changes w 0 , w 1 , v u
with unknown (not measured) sizes for the rolling process
  • • inlet side strip thickness h 0
  • • Radius R 0 (collar radius) of the unwinder 8th
  • • Radius R 1 (collar radius) of the rewinder 13
  • • advance
    Figure 00070001
  • • constant C
  • • and their temporal changes R. 0 , R. 1 , f., V. 0 , v. 1

Die einlaufseitige Bandgeschwindigkeit v0 und die auslaufseitige Bandgeschwindigkeit v1 können jeweils aus den Drehzahlen von Abwickler 8 und Aufwickler 13 und den Bundradien von Abwickler 8 und Aufwickler 13 gemäß den Gleichungen (7) bzw. (5) berechnet werden.The inlet-side belt speed v 0 and the outlet-side belt speed v 1 can each be determined from the speeds of the unwinder 8th and rewinder 13 and the federal radii of liquidators 8th and rewinder 13 calculated according to equations (7) and (5), respectively.

Die vorstehend in den Gleichungen angeführten interessierenden zeitlichen Ableitungen können mit einem reduzierten Störgrößenbeobachter oder durch Differenzierung und geeigneter Filterung der Größen berechnet werden.The temporal derivatives of interest mentioned above in the equations can be calculated with a reduced disturbance observer or by differentiation and appropriate filtering of the quantities.

Durch direkte Auflösung des nichtlinearen Gleichungssystems (Modellgleichungen) unter Verwendung der Größen (Informationen) der installierten Sensoren 9, 14, 11 und gegebenenfalls durch Verwendung eines ”erweiterten Kalmanfilters” erhält man (auf indirekte Art und Weise) zu jedem Zeitpunkt – auch bei Beschleunigungen und Verzögerungen – einen relativ genauen Schätzwert (berechneten Wert) für die nicht direkt gemessenen (unbekannten) Größen C, F, h0, R0, R1, v0, v1. Das Verhältnis von Umfangsgeschwindigkeit vu der Walzen und auslaufseitiger Bandgeschwindigkeit v0 sowie die einlaufseitige Banddicke h0 sind wichtige Größen für die Adaption von Walzmodellen, welche zur Sollwertvorgabe für den Walzprozeß verwendet werden können.By direct resolution of the nonlinear equation system (model equations) using the sizes (information) of the installed sensors 9 . 14 . 11 and, if appropriate, by using an "extended Kalman filter", a relatively accurate estimated value (calculated value) for the non-directly measured (unknown) quantities C, F, h is obtained (in an indirect manner) at all times, including accelerations and decelerations 0 , R 0 , R 1 , v 0 , v 1 . The ratio of circumferential speed v u of the rollers and outlet side belt speed v 0 and the inlet side strip thickness h 0 are important variables for the adaptation of rolling models, which can be used for setpoint specification for the rolling process.

Da die gesuchten Größen C, f, h0, R0, R1, v0, v1 durch das vorstehend erläuterte Verfahren relativ genau bestimmt werden können, werden vorteilhaft folgende bei der Anlagenautomation aufgrund von direkten Messungen mit ungenügender Genauigkeit oftmals auftretende Probleme zuverlässig verhindert:

  • • Schlupfen von angetriebenen Umlenkrollen (Meßrollen), was in nachteiliger Weise Kratzer auf dem Band verursachen kann,
  • • Bandzugschwankungen – vor allem beim Beschleunigen und Abbremsen –, was sich oftmals negativ auf die Prozeßsicherheit und die Bandtoleranzen (auslaufseitige Banddicke, Bandplanheit) auswirkt,
  • • zu frühes oder zu spätes Abbremsen der Anlage durch eine ”Abbremsautomatik”, was zu Durchsatz-Einbußen und/oder zu Walzenschäden und/oder zu Anlagenschäden und/oder zu längeren Stillstandszeiten führen kann,
  • • zu spätes Erkennen von kritischen Anlagezuständen, wie z. B. Rutschen des Bandes im Walzspalt.
Since the desired quantities C, f, h 0 , R 0 , R 1 , v 0 , v 1 can be determined relatively accurately by the method explained above, the following problems that often occur in plant automation due to direct measurements with insufficient precision become reliable prevents:
  • Slippage of driven pulleys (metering rollers), which can disadvantageously cause scratches on the belt,
  • • Bandzugschwankungen - especially during acceleration and deceleration - which often has a negative effect on the process reliability and the belt tolerances (outlet side strip thickness, strip flatness),
  • • too early or too late braking of the system due to an "automatic braking function", which can lead to throughput losses and / or to roller damage and / or damage to the equipment and / or to longer downtimes,
  • • too late detection of critical system states, such as B. slippage of the strip in the nip.

Für Tandemstraßen kann unter Annahme der Massenflußkonstanz durch Hinzufügen von zusätzlichen Massenflußgleichungen auch die Banddicke bzw. Bandgeschwindigkeit zwischen den Walzgerüsten berechnet (geschätzt) werden.For tandem mills, assuming mass flow constancy, the addition of additional mass flow equations can be used to calculate (estimate) the strip thickness between the stands.

Falls beim Walzwerk zusätzlich eine (bezüglich des vorstehend erläuterten Verfahrens redundante) direkte Messung

  • • für die einlaufseitige Banddicke h0 durch eine einlaufseitige Banddicken-Erfassungseinrichtung 15 und/oder
  • • der einlaufseitigen Bandgeschwindigkeit v0 durch eine Meßeinrichtung (Laser-Meßeinrichtung) 16 und/oder
  • • der auslaufseitigen Bandgeschwindigkeit v1 durch eine Meßeinrichtung (Laser-Meßeinrichtung) 17
vorgesehen ist/sind, wie dies im Ausführungsbeispiel gemäß 2 gezeigt ist, sind vorteilhaft Redundanzbetrachtungen bei den Größen des Walzprozesses und Überprüfungen auf Plausibilität möglich, was dazu beiträgt, kritische Anlagenzustände sicher zu vermeiden. Es ergibt sich dann die Möglichkeit einer Fehlererkennung und Fehlerisolation mittels Vergleich von gemäß vorstehend erläutertem Verfahren berechneten (geschätzten) und mittels der zusätzlichen Sensoren 15, 16, 17 direkt gemessenen Größen.If, in addition, a direct measurement (redundant with respect to the method explained above) occurs in the rolling mill
  • For the inlet side strip thickness h 0 by an inlet side strip thickness detection device 15 and or
  • The inlet-side belt speed v 0 by a measuring device (laser measuring device) 16 and or
  • The outlet side belt speed v 1 by a measuring device (laser measuring device) 17
is provided / are, as in the embodiment according to 2 is shown, advantageously redundancy considerations on the sizes of the rolling process and checks for plausibility possible, which helps to avoid critical system conditions safely. The result then is the possibility of fault detection and fault isolation by comparing calculated according to the method explained above (estimated) and by means of the additional sensors 15 . 16 . 17 directly measured quantities.

Claims (8)

Verfahren zur Ermittlung von Zustandsgrößen eines in einem Walzwerk durchgeführten Walzprozesses, wobei ein Band (7) von einem Abwickler (8) abgewickelt, in mindestens einem Walzgerüst (1) behandelt und auf einen Aufwickler (13) aufgewickelt wird, wobei die Drehzahl w0 des Abwicklers (8) bzw. die Änderung w .0 dieser Drehzahl pro Zeit, die Drehzahl w1 des Aufwicklers (13) bzw. die Änderung w .1 dieser Drehzahl pro Zeit, die Umfangsgeschwindigkeit vu der Walzen des Walzgerüstes (1) bzw. die Änderung v .u dieser Geschwindigkeit pro Zeit und die auslaufseitige Banddicke h1 als Zustandsgrößen erfasst werden und wobei die Massenflussbilanz ermittelt und durch Lösung eines nichtlinearen Gleichungssystems der Radius R0 des Abwicklers (8), der Radius R1 des Aufwicklers (13), die einlaufseitige Bandgeschwindigkeit v0 und die auslaufseitige Bandgeschwindigkeit v1 ermittelt und einer Anlagenautomation zugeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Massenbilanz R 2 / 0 + R 2 / 1 – C = 0, der Massenflussbilanz v1h1 = v0·h0, der Bewegungsgleichung
Figure 00100001
des Abwicklers (8), der Bewegungsgleichung
Figure 00100002
des Aufwicklers (13), der auslaufseitigen Bandgeschwindigkeit v1 = (1 + f)vu = R1·w1, der Voreilung
Figure 00100003
der einlaufseitigen Bandgeschwindigkeit v0 = R0·w0, der Änderung der einlaufseitigen Bandgeschwindigkeit pro Zeit v .0 = R .0·w0 + R0·w .0 und der Änderung der auslaufseitigen Bandgeschwindigkeit pro Zeit v .1 = R .1·w1 + R1·w .1 = (1 + f)v .u + f .vu ein nichtlineares Gleichungssystem aufgestellt und durch Losung dieses Gleichungssystems außer dem Radius R0 des Abwicklers (8), dem Radius R1 des Aufwicklers (13), der einlaufseitigen Bandgeschwindigkeit v0 und der auslaufseitige Bandgeschwindigkeit v1 die einlaufseitige Banddicke h0, die Voreilung f und die Konstante C ermittelt und der Anlagenautomation zugeleitet werden.Method for determining state variables of a rolling process carried out in a rolling mill, wherein a strip ( 7 ) from a processor ( 8th ), in at least one rolling stand ( 1 ) and on a rewinder ( 13 ), the speed w 0 of the unwinder ( 8th ) or the change w .0 this speed per time, the speed w 1 of the rewinder ( 13 ) or the change w. 1 of this speed per time, the peripheral speed v u of the rolls of the roll stand ( 1 ) or the Change v. u this speed per time and the outlet side band thickness h 1 are detected as state variables and wherein the mass flow balance determined and by solving a nonlinear system of equations the radius R 0 of the unwinder ( 8th ), the radius R 1 of the rewinder ( 13 ), the inlet-side belt speed v 0 and the outlet-side belt speed v 1 determined and fed to a plant automation, characterized in that from the mass balance R 2/0 + R 2/1 - C = 0, the mass flow balance v 1 h 1 = v 0 · h 0 , the equation of motion
Figure 00100001
of the liquidator ( 8th ), the equation of motion
Figure 00100002
the rewinder ( 13 ), the outgoing-side belt speed v 1 = (1 + f) v u = R 1 · w 1 , the overfeed
Figure 00100003
the inlet side belt speed v 0 = R 0 · w 0 , the change of the inlet side belt speed per time v. 0 = R. 0 · w 0 + R 0 · w. 0 and the change of the discharge side belt speed per time v. 1 = R. 1 · w 1 + R 1 · w. 1 = (1 + f) v. u + f .v u set up a nonlinear equation system and by solving this system of equations except the radius R 0 of the unwinder ( 8th ), the radius R 1 of the rewinder ( 13 ), the inlet side belt speed v 0 and the outlet side belt speed v 1, the inlet side belt thickness h 0 , the lead f and the constant C are determined and fed to the plant automation. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Änderung R0 des Radius des Abwicklers (8) pro Zeit ermittelt wird.A method according to claim 1, characterized in that in addition the change R 0 of the radius of the unwinder ( 8th ) is determined per time. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Änderung R1 des Radius des Aufwicklers (13) pro Zeit ermittelt wird.Method according to Claim 1 and / or 2, characterized in that in addition the change R 1 in the radius of the rewinder ( 13 ) is determined per time. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Änderung v0 der einlaufseitigen Bandgeschwindigkeit pro Zeit ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in addition the change v 0 of the inlet-side belt speed per time is determined. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Änderung v1 der auslaufseitigen Bandgeschwindigkeit pro Zeit ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in addition the change v 1 of the outlet side belt speed per time is determined. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Änderung f der Voreilung pro Zeit ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in addition the change f of the lead over time is determined. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für Tandemstraßen unter Annahme der Massenflusskonstanz durch Hinzufügen von zusätzlichen Massenflussgleichungen auch die Banddicke bzw. Bandgeschwindigkeit zwischen den Walzgerüsten berechnet bzw. geschätzt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for tandem mills, assuming the Massenflusskonstanz by adding additional mass flow equations and the strip thickness or belt speed between the rolling stands are calculated or estimated. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Walzwerk zusätzlich eine direkte Messung der einlaufseitigen Banddicke h0 durch eine einlaufseitige Banddicken-Erfassungseinrichtung (15) und/oder der einlaufseitigen Bandgeschwindigkeit v0 durch eine Laser-Messeinrichtung (16) und/oder der auslaufseitigen Bandgeschwindigkeit v1 durch eine Laser-Messeinrichtung (17) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass Redundanzbetrachtungen auf Grundlage der berechneten und der gemessenen Größen und/oder Überprüfungen auf Plausibilität durchgeführt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the rolling mill additionally comprises a direct measurement of the inlet-side strip thickness h 0 by an inlet-side strip thickness detection device ( 15 ) and / or the inlet side belt speed v 0 by a laser measuring device ( 16 ) and / or the outlet side belt speed v 1 by a laser measuring device ( 17 ), characterized in that redundancy considerations are carried out on the basis of the calculated and the measured quantities and / or checks for plausibility.
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