DE19831481A1 - Walzverfahren für stabförmiges Walzgut, insbesondere Stabstahl oder Draht - Google Patents
Walzverfahren für stabförmiges Walzgut, insbesondere Stabstahl oder DrahtInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Walzverfahren für stabförmiges Walzgut (5), insbesondere Stabstahl oder Draht (5), in einem Walzgerüst (1) mit zwei über eine Hydraulikzylindereinheit (12) relativ zueinander in einer Anstellrichtung (x) anstellbaren Arbeitswalzen (8), die zusammen ein Walzkaliber mit einem Ist-Walzspalt (s¶1¶) bilden, so daß das Walzgut (5) aus dem Walzgerüst (1) mit einer Ist-Höhe (h¶0¶) und einer Ist-Breite (b¶0¶) mit einer Walzgeschwindigkeit (V¶0¶) ausläuft, wobei das Walzgut (5) mit einer Ist-Walzkraft (F¶1¶) gewalzt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß DOLLAR A - die Ist-Walzkraft (F¶1¶) erfaßt wird, DOLLAR A - anhand der Ist-Walzkraft (F¶1¶) eine walzkraftbedingte Walzspaltauffederung (deltaS¶1¶) bestimmt wird, DOLLAR A - anhand der walzkraftbedingten Walzspaltauffederung (deltaS¶1¶) und einem Soll-Walzspalt (S¶1¶*) ein Walzenanstellungs-Korrekturwert (deltaa¶1¶) derart bestimmt wird, daß der Ist-Walzspalt (s¶1¶) dem Soll-Walzspalt (s¶1¶*) angenähert wird, und DOLLAR A - eine Walzenanstellung (a¶1¶) innerhalb einer Gerüstregelzeit (T) um den Walzenanstellungs-Korrekturwert (deltaa¶1¶) geändert wird.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Walzverfahren für
stabförmiges Walzgut, insbesondere Stabstahl oder Draht, in einem
Walzgerüst mit zwei relativ zueinander in einer Anstellrichtung
anstellbaren Arbeitswalzen, die zusammen ein Walzkaliber mit einem
Ist-Walzspalt bilden, so daß das Walzgut aus dem Walzgerüst mit
einer Ist-Höhe und einer Ist-Breite mit einer Walzgeschwindigkeit
ausläuft, wobei das Walzgut mit einer Ist-Walzkraft gewalzt wird.
Derartige Walzverfahren sind bekannt. Sie arbeiten bspw. auf der
Basis einer sogenannten Monitorregelung. Hierzu werden Abweichungen
in der Höhe und der Breite des stabförmigen Walzguts erfaßt und auf
der Basis einer elektromechanischen oder hydromechanischen Anstel
lung ausgeregelt. Solche Systeme haben den Nachteil, daß sowohl die
Monitorregelung selbst als auch die Anstellung sehr langsam wirken.
Hinzu kommt noch die Zeitverzögerung durch die Messung hinter dem
letzten geregelten Gerüst. In der Folge ergibt sich eine Reaktions
zeit von ca. 3 Sekunden, so daß nur Störungen mit einer niedrigen
Frequenz ausregelbar sind. Kurzzeitige Störungen, z. B. durch soge
nannte Skidmarks, sind nicht ausregelbar, was unter Umständen zu
Toleranzüberschreitungen führt. Das gleiche Problem stellt sich auch
bei Störungen, die am Walzgutanfang oder am Walzgutende durch
Temperatur- und Dickeschwankungen verursacht werden.
Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Walz
verfahren für stabförmiges Walzgut zu schaffen, welches erheblich
schneller arbeitet und mit dem so auch kurzfristige Störungen
ausregelbar sind.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst,
- - daß die Arbeitswalzen über eine Hydraulikzylindereinheit anstellbar sind,
- - daß die Ist-Walzkraft erfaßt wird,
- - daß anhand der Ist-Walzkraft eine walzkraftbedingte Walzspalt auffederung bestimmt wird,
- - daß anhand der walzkraftbedingten Walzspaltauffederung und einem Soll-Walzspalt ein Walzenanstellungs-Korrekturwert derart bestimmt wird, daß der Ist-Walzspalt dem Soll-Walzspalt angenä hert wird, und
- - daß eine Walzenanstellung innerhalb einer Gerüstregelzeit um den Walzenanstellungs-Korrekturwert geändert wird.
Derartige Verfahren sind für das Walzen von Bändern seit Jahren
bekannt. Sie sind hochentwickelt. Sie sorgen unabhängig von der
Walzkraft für einen dem Soll-Walzspalt entsprechenden Ist-Walzspalt.
Die Verfahren wurden aber für das Walzen von stabförmigem Walzgut
als nicht anwendbar erachtet. Der Grund hierfür ist, daß beim Walzen
vom Band die Breite des Walzguts von vorneherein konstant ist. Bei
stabförmigem Walzgut hingegen wird durch das Walzen automatisch auch
die Breite des Walzguts verändert. Eine einfache Übertragung der
für das Walzen von Band bekannten Verfahren hätte also unzulässige
Breitentoleranzen zur Folge. Bei der vorliegenden Erfindung hingegen
wird das Verfahren dazu benutzt, die Differenz zwischen einem durch
übergeordnete Regelverfahren ermittelten Soll-Walzspalt und einem
Ist-Walzspalt möglichst schnell zu minimieren. Hierdurch wird die
Anwendung der an sich bekannten Dickenregelungen für Stabstahl- und
Drahtstraßen ermöglicht.
Wenn das Walzgut in das Walzgerüst mit einem im wesentlichen kon
stanten Zug einläuft, ergibt sich eine noch größere Breiten- und
Höhenkonstanz des stabförmigen Walzgutes.
Zum Konstanthalten des Zuges ist vorgesehen, daß das Walzgut vor
dem Walzgerüst einer Zugregelung unterworfen wird. Die Zugregelung
kann insbesondere als Minimalzugregelung ausgebildet werden.
Die Zugregelung kann z. B. dadurch realisiert werden, daß das
Walzgut vor dem Walzgerüst einer Schlingenregelung unterworfen wird.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Differenz zwischen dem
Ist-Walzspalt und dem Soll-Walzspalt durch den Walzenanstellungskorrek
turwert zu einem Teil kompensiert wird. Denn hierdurch werden
Querschnittsschwankungen des einlaufenden Walzguts gleichmäßiger
auf die Ist-Höhe und die Ist-Breite des auslaufenden Walzguts
verteilt. Vorzugsweise ist der Teil walzkraft- und/oder frequenz
abhängig.
Der Regelaufwand wird minimiert, wenn
- - die Arbeitswalzen des Walzgerüsts mit einer Betriebsdrehzahl rotieren,
- - die Ist-Walzkraft gemäß dem Abtast-Theorem mindestens zweimal pro Umdrehung der Arbeitswalzen des Walzgerüsts erfaßt wird,
- - der Walzenanstellungs-Korrekturwert dem Walzgerüst als Summe von Frequenzkomponenten zugeführt wird,
- - die mit der Betriebsdrehzahl korrespondierende Frequenzkom ponente dem Walzgerüst nach einer Filterzeit zugeführt wird und
- - die Arbeitswalzen des Walzgerüsts während der Summe von Gerüst regelzeit und Filterzeit in etwa ein ungeradzahliges Vielfaches einer halben Umdrehung zurücklegen.
Stabförmiges Walzgut wird in vielgerüstigen Walzstraßen gewalzt.
Die Erfindung betrifft daher insbesondere auch ein Walzverfahren,
bei dem ein stabförmiges Walzgut, insbesondere Stabstahl oder Draht,
zunächst ein vorderes und sodann ein hinteres Walzgerüst durchläuft,
wobei sowohl das vordere als auch das hintere Walzgerüst mit einem
der obenstehend beschrieben Walzverfahren betrieben werden und wobei
die Anstellrichtungen der Arbeitswalzen der Walzgerüste senkrecht
aufeinander stehen.
Das Walzverfahren kann dadurch noch verbessert werden,
- - daß die Ist-Höhe und die Ist-Breite des Walzguts an einer Erfassungsstelle hinter dem hinteren Walzgerüst erfaßt werden und
- - daß aus der Ist-Höhe und der Ist-Breite aus einem Walzplan die Soll-Walzspalte für die Walzgerüste derart bestimmt werden, daß die Differenz zwischen der Ist-Höhe und einer Soll-Höhe und die Differenz zwischen der Ist-Breite und einer Soll-Breite gegen Null gehen.
Vorzugsweise sollten hierbei die Ist-Höhe und die Ist-Breite gleich
zeitig erfaßt werden.
Das Walzverfahren arbeitet noch genauer, wenn die Soll-Walzspalte
den Walzgerüsten um eine Wartezeit zeitversetzt zugeführt werden,
wobei die Wartezeit durch den Quotienten zwischen einer zwischen
dem hinteren und dem vorderen Walzgerüst befindlichen Walzgutlänge
und der Walzgeschwindigkeit des vorderen Walzgerüsts bestimmt ist.
Die Regeldynamik des obigen Walzverfahrens ist durch die zwischen
dem vorderen Walzgerüst und der Erfassungsstelle für die Ist-Höhe
und die Ist-Breite des Walzguts befindliche Walzgutlänge begrenzt.
Die Regeldynamik kann daher dadurch noch verbessert werden, daß für
das hintere Walzgerüst ein Zusatz-Soll-Walzspalt derart bestimmt
wird, daß das Verhältnis der relativen Fehler in der Höhe und der
Breite möglichst konstant bleibt, wobei der relative Fehler in der
Höhe durch die Differenz von Ist-Höhe und Soll-Höhe, dividiert durch
die Soll-Höhe, und der relative Fehler in der Breite durch die
Differenz von Ist-Breite und Soll-Breite, dividiert durch die
Soll-Breite, gegeben ist.
Bei der Ermittlung für die Soll-Walzspalte für die Walzgerüste muß
dabei selbstverständlich der Einfluß des Zusatz-Soll-Walzspalts auf
die Ist-Höhe und die Ist-Breite des Walzguts berücksichtigt werden.
Solange das Walzgut die Erfassungsstelle noch nicht durchlaufen hat,
ist der Regelkreis zur Ermittlung der Soll-Walzspalte nicht ge
schlossen. Vorzugsweise werden daher während des Walzens von Walzgut
aus der Ist-Höhe, der Soll-Höhe, der Ist-Breite und der Soll-Breite
Voranstellungen für die Walzgerüste ermittelt. Mit diesen Voranstel
lungen als Steuerwerten kann dann ein nachfolgendes Walzgut gewalzt
werden, bis die Spitze des nachfolgenden Walzguts die Erfassungs
stelle durchläuft und so den Regelkreis schließt. Die Walzgerüste
können auch nach dem Schließen des Regelkreises noch mit den Vor
anstellungen als Vorsteuerwerten beaufschlagt werden.
Die Dynamik und auch die Regelgenauigkeit der Walzgerüste ist in
vollem Umfang nur dann gegeben, wenn die Walzenanstellungen der
Walzengerüste sich innerhalb eines vorgegebenen Anstellungsbereichs
bewegen. Vorzugsweise wird daher aus den Walzenanstellungen der
Walzgerüste für mindestens ein dem vorderen Walzgerüst vorgelagertes
Walzgerüst ein Soll-Walzspalt bestimmt. Dadurch kann gewährleistet
werden, daß sich die Walzenanstellungen der beiden Walzgerüste
innerhalb des günstigsten Anstellungsbereichs bewegen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigen in Prinzipdar
stellung:
Fig. 1 einen Teil einer mehrgerüstigen Drahtwalzstraße,
Fig. 2 ein Vertikalgerüst,
Fig. 3 ein Kraft-Walzspaltdiagramm und
Fig. 4 ein Horizontalgerüst.
Eine Walzstraße für stabförmiges Walzgut, z. B. Stabstahl oder
Draht, besteht in der Regel aus einer Vielzahl von Walzgerüsten.
In Fig. 1 sind vier dieser Walzgerüste dargestellt und mit den
Bezugszeichen 1-4 versehen. Ein stabförmiges Walzgut 5, gemäß
Ausführungsbeispiel Vormaterial 5 für Draht, aus Stahl durchläuft
in einer Transportrichtung z nacheinander zuerst das Walzgerüst 4,
dann das Walzgerüst 3, dann das Walzgerüst 2 und schließlich das
Walzgerüst 1. Hinter dem Walzgerüst 1 ist an einer Erfassungsstelle
6 ein Dickenmeßgerät 7 angeordnet. Zwischen dem Walzgerüst 1 und
der Erfassungsstelle 6 bzw. dem Walzgerüst 2 befinden sich Walzgut
längen l0, l1 des Walzguts 5.
Die Walzgerüste 1 und 3 sind Vertikalgerüste. Bei ihnen sind ihre
beiden Arbeitswalzen 8 vertikal angeordnet. Die Arbeitswalzen 8 sind
somit relativ zueinander in einer Anstellrichtung x anstellbar. Die
Anstellrichtung x verläuft horizontal. Die Walzgerüste 2 und 4
hingegen sind Horizontalgerüste. Bei ihnen sind ihre beiden Arbeits
walzen 8 in einer Anstellrichtung y anstellbar, welche senkrecht
verläuft.
Die Anstellrichtungen x, y bilden zusammen mit der Transportrichtung
z des Walzguts 5 ein rechtshändiges, rechtwinkliges Koordinatensy
stem (x, y, z).
Das Walzgut 5 läuft in das Walzgerüst 4 mit einer Walzge
schwindigkeit v4 ein, wobei es vor dem Walzen im Walzgerüst 4 eine
Abmessung x4 in x-Richtung und y4 in y-Richtung aufweist.
Das Walzgut 5 wird im Walzgerüst 4 gewalzt, wobei die Arbeitswalzen
8 des Walzgerüsts 4 mit einer Betriebsdrehzahl n4 rotieren. Nach dem
Walzen läuft das Walzgut 5 aus dem Walzgerüst 4 mit einer Walzge
schwindigkeit v3 aus. Zu diesem Zeitpunkt weist das Walzgut 5
Abmessungen x3 und y3 in x-Richtung bzw. y-Richtung auf. Mit diesen
Werten läuft es in das Walzgerüst 3 ein.
In analoger Weise weist das Walzgut zwischen den Walzgerüsten 3 und
2 eine Walzgeschwindigkeit v2 und Abmessungen x2, y2 in x-Richtung
bzw. y-Richtung auf. Ebenso weist das Walzgut 5 zwischen den Walzge
rüsten 2 und 1 eine Walzgeschwindigkeit v1 und Abmessungen x1, y1
auf. Aus dem Walzgerüst 1 läuft das Walzgut dann mit einer Walzge
schwindigkeit v0 und Abmessungen x0, y0 aus.
Wie bereits erwähnt sind die Walzgerüste 2 und 4 Horizontalgerüste.
Bei ihnen entspricht die Abmessung y1, y3 des auslaufenden Walzguts
5 in y-Richtung somit der Ist-Höhe. Die Abmessung x1, x3 des aus
laufenden Walzguts 5 entspricht der Ist-Breite. Bei den Walzgerüsten
1 und 3 ist dies umgekehrt. Hier entspricht die Abmessung x0, x2 der
Ist-Höhe hinter dem jeweiligen Walzgerüst 1 bzw. 3, die Abmessung
y0, y2 der Ist-Breite.
Die je zwei Arbeitswalzen 8 der Walzgerüste 1-4 bilden je ein
Walzkaliber mit einem Ist-Walzspalt s1 bis s4. Die Ist-Walzspalte
s1 bis s4 sind durch eine entsprechende Anstellung a1 bis a4 des
jeweiligen Walzgerüsts 1 ä4 auf einen korrespondierenden Soll-Walz
spalt s1*-s4* einstellbar. Die Arbeitswalzen 8 der Walzgerüste 1 und
2 sind dabei über Hydraulikzylindereinheiten 12 relativ zueinander
anstellbar. Die Walzgerüste 3 und 4 können ebenfalls über Hydraulik
zylindereinheiten anstellbar sein. Alternativ ist es bei den Walzge
rüsten 3 und 4 aber auch möglich, diese über einen Elektro- oder
Hydromotor mit nachgeschaltetem Getriebe anzustellen.
Wenn der Anfang des Walzguts 5 in die Walzgerüste 1-4 einläuft,
können in der Erfassungsstelle 6 noch keine Ist-Werte des Walzguts
5 erfaßt werden. Die Walzgerüste 1-4 werden daher zunächst im
gesteuerten Betrieb mit Soll-Walzspalten s1*-s4* betrieben. Sobald
der Anfang des Walzguts 5 aber die Erfassungsstelle 6 durchläuft,
werden über das Dickenmeßgerät 7 gleichzeitig die Ist-Höhe h0=x0 und
die Ist-Breite b0=y0 des Walzguts 5 erfaßt. Die Werte h0, b0 werden
an einen Walzplanrechner 9 gemeldet, der daraus anhand eines Walz
plans die Soll-Walzspalte s1*, s2* für die Walzgerüste 1 und 2 be
stimmt. Die Berechnung der Sollwerte s1*, s2* berücksichtigt dabei
selbstverständlich die Verkopplung von Längen-, Höhen- und Breiten
änderungen in den Walzgerüsten 1 und 2. Die Sollwerte s1*, s2* werden
derart bestimmt, daß die Differenz zwischen der Ist-Höhe h0 und einer
Soll-Höhe h0* sowie die Differenz zwischen der Ist-Breite b0 und
einer Soll-Breite b0* gegen Null gehen.
Zwischen den Walzgerüsten 1 und 2 befindet sich die Walzgutlänge
l1. Eine Stelle des Walzguts 5, die zu einem beliebigen Zeitpunkt
vom Walzgerüst 2 gewalzt wird, benötigt somit eine Laufzeit t =
l1 : v1, um zum Walzgerüst 1 zu gelangen. Damit die ermittelten
Soll-Walzspalte s1* und s2* auf gleiche Stelle des Walzguts 5 angewendet
werden, müssen die Soll-Walzspalte s1*, s2* den Walzgerüsten 1, 2
somit um eine Wartezeit zeitversetzt zugeführt werden, die identisch
mit der Laufzeit t ist. Der Soll-Walzspalt s2* wird also dem Walzge
rüst 2 um die Laufzeit t eher zugeführt als der Soll-Walzspalt s1*
dem Walzgerüst 1.
Das Walzgut 5 wird in den Walzgerüsten 1-4 mit Ist-Walzkräften F1
bis F4 gewalzt. Aufgrund der Ist-Walzkräfte F1 bis F4 federn die
Ist-Walzspalte s1-s4 der Walzgerüste 1-4 auf. Die Ist-Walzspalte s1 bis
s4 ergeben sich somit als Summe einer Anstellung a4 bis a1 des
jeweiligen Walzgerüsts 1-4 und der jeweiligen Gerüstauffederung C1F1
bis C4F4. C1 bis C4 sind dabei die Federkonstanten der Walzgerüste
1-4.
Um den Ist-Walzspalt s1 des Walzgerüsts 1 auf seinem Soll-Walzspalt
s1* zu halten, wird gemäß Fig. 2 die Ist-Walzkraft F1 erfaßt und
einem Frequenzfilter 10 zugeführt. Der Frequenzfilter 10 filtert
die Walzkraft F1 und leitet den gefilterten Wert an einen Gerüstreg
ler 11 weiter. Der Gerüstregler 11 bestimmt gemäß Fig. 3 anhand der
gefilterten Ist-Walzkraft F1 eine walzkraftbedingte Walzspaltauffe
derung δs1 Anhand dieser walzkraftbedingten Walzspaltauffederung
δs1 und dem Soll-Walzspalt s1* ermittelt der Gerüstregler 11 dann
einen Walzenanstellungs-Korrekturwert δa1 für die Walzenanstellung
a1, so daß der Ist-Walzspalt s1 dem Soll-Walzspalt s1* angenähert
wird. Der Gerüstregler 11 gibt die Summe von bisheriger Soll-An
stellung a1* und Walzenanstellungs-Korrekturwert δa1 als neue
Soll-Anstellung a1' dann an Hydraulikzylindereinheiten 12 aus, mittels
derer die Walzenanstellung a1 um den Walzenanstellungs-Korrekturwert
δa1 geändert wird. Die Änderung der Walzenanstellung a1 erfolgt dabei
innerhalb einer Gerüstregelzeit T von ca. 30 ms. Nach der Gerüstre
gelzeit T ist dann der Ist-Walzspalt s1 wieder auf den Soll-Walz
spalt s1* eingestellt, so daß das Walzgut 5 wieder mit der Soll-Höhe
h0* und der Soll-Breite b* aus dem Walzgerüst 1 ausläuft.
Höhe h0 und Breite b0 des Walzguts 5 hängen nicht nur von der
Walzkraft F1 und der Anstellung a1 des Walzgerüsts 1 ab, sondern auch
von dem Zug, mit dem das Walzgut 5 in das Walzgerüst 1 ein- bzw.
aus dem Walzgerüst 1 ausläuft. Um Zugschwankungen, welche Höhen- und
Breitenschwankungen zur Folge hätten, auszuschließen, wird das
Walzgut 5 vor dem Walzgerüst 1 einer Zugregelung unterworfen. Die
Zugregelung ist vorzugsweise als Minimalzugregelung ausgebildet.
Sie kann beispielsweise mittels einer Schlingenregelung realisiert
sein. Mittels der Zugregelung wird erreicht, daß das Walzgut 5 in
das Walzgerüst 1 mit einem im wesentlichen konstanten Zug einläuft.
Die maximal zulässigen Zugschwankungen liegen bei 5 MPa. Noch besser
ist es, wenn die Zugschwankungen auf 2 MPa beschränkt sind.
Mit dem obenstehend beschriebenen Verfahren kann bei einem vollen
Durchgriff der Walzspaltregelung der Ist-Walzspalt s1 stets auf
seinem Soll-Walzspalt s1* gehalten werden. Die Walzkraft F1 ist aber
u. a. auch von der Temperatur und dem Querschnitt des einlaufenden
Walzguts abhängig. Wenn der Gerüstregler 11 den Ist-Walzspalt s1
stets auf seinen Soll-Walzspalt s1* regeln würde, wäre zwar stets
die Ist-Höhe h0 gleich der Soll-Höhe h0*. Die Ist-Breite b0 würde
aber stark schwanken. Es ist daher im Regelfall günstiger, wenn die
Differenz zwischen dem Ist-Walzspalt s1 und dem Soll-Walzspalt s1*
von dem Gerüstregler 11 mittels des Walzenanstellungs-Korrekturwerts
δa1 nur zu einem Teil kompensiert wird. Der Teil beträgt in der
Regel zwischen 20 und 90 Prozent der vollen Korrektur. Er kann
insbesondere walzkraft- und frequenzabhängig sein. Mit einer der
artigen nur teilweisen Korrektur wird der Walzfehler gleichmäßiger
auf beide Abmessungen h0, b0 verteilt.
Die Walzgeschwindigkeit v4 bis v0 nimmt vom Walzgerüst 4 zum Walzge
rüst 1 stetig zu. Die Durchmesser der Arbeitswalzen 8 hingegen
bleiben entweder gleich oder nehmen vom Walzgerüst 4 zum Walzgerüst
1 hin ab. In der Folge rotieren die Arbeitswalzen 8 des Walzgerüsts
1 am schnellsten. Durch etwaige Exzentrizitäten der Arbeitswalzen
8 verursachte periodische Fehler können daher maximal eine Frequenz
aufweisen, welche mit der Drehzahl n1 des Walzgerüsts 1 korrespon
diert. Gemäß dem Abtast-Theorem wird daher die Ist-Walzkraft F1 des
Walzgerüsts 1 mindestens zweimal pro Umdrehung der Arbeitswalzen
8 des Walzgerüsts 1 erfaßt. Der Walzenanstellungs-Korrekturwert δa1
wird entsprechend den bekannten, mit den Drehzahlen n1 bis n4
korrespondierenden Frequenzen im Gerüstregler 11 frequenzgefiltert.
Erst der frequenzgefilterte Walzenanstellungs-Korrekturwert δa1 wird
dann dem Walzgerüst 1 zugeführt.
Die Ausregelung der Exzentrizitäten ist dann besonders wirksam, wenn
der walzenanstellungs-Korrekturwert δa1 dem Walzgerüst 1 als Summe
von Frequenzkomponenten zugeführt wird. Die mit der Betriebsdrehzahl
n1 des Walzgerüsts 1 korrespondierende Frequenzkomponente wird dem
Walzgerüst 1 dabei nach einer Filterzeit T' zugeführt. Diese Fre
quenzkomponente kann ggf. mit einem eigenen Verstärkungsfaktor
zwischen 0,15 und 10,0 relativ zu den anderen Frequenzkomponenten
gewichtet werden. Die Filterzeit T' ist derart gewählt, daß die Ar
beitswalzen 8 des Walzgerüsts 1 während der Summe von Gerüstregel
zeit T und Filterzeit T' zwischen 0,4 und 0,55 Umdrehungen, also
in etwa eine halbe Umdrehung, ggf. zuzüglich einer beliebigen Anzahl
ganzer Umdrehungen, zurücklegen.
Das Walzgerüst 2 wird gemäß Fig. 4 auf die gleiche Weise geregelt
wie das Walzgerüst 1.
Zwischen den Walzgerüsten 1 und 2 befindet sich die Walzgutlänge
l1. Zwischen dem Walzgerüst 1 und der Erfassungsstelle 6 befindet
sich die Walzgutlänge 10. Die Dynamik der Monitorregelung ist somit
durch die Summe von l1 : v1 + l0 : v0 begrenzt. Schnellere Störungen
lassen sich mittels des oben stehend beschriebenen Verfahrens nicht
ausregeln.
Wenn hingegen nur das Walzgerüst 1 geregelt würde, wäre die maximale
Regeldynamik der Monitorregelung durch l0 : v0 gegeben. Die Regeldyna
mik wäre also höher. Dies kann dadurch ausgenützt werden, daß für
das Walzgerüst 1 ein Zusatz-Soll-Walzspalt δs* bestimmt wird.
Dieser Wert wird derart bestimmt, daß das Verhältnis der relativen
Fehler δh, δb in der Höhe und der Breite des Walzguts 5 möglichst
konstant bleibt, in jedem Fall innerhalb einer vorwählbaren Schran
ke. Der relative Fehler δh in der Höhe ist dabei durch die Differenz
von Ist-Höhe h0 und Soll-Höhe h0*, dividiert durch die Soll-Höhe h0*,
gegeben. Der relative Fehler δb in der Breite ist in analoger Weise
durch die Differenz von Ist-Breite b0 und Soll-Breite b0*, dividiert
durch die Soll-Breite b0* gegeben. Der Einfluß des Zusatz-Soll-
Walzspalts δs1* auf die Ist-Höhe h0 und die Ist-Breite b0 muß selbst
verständlich bei der Ermittlung der Soll-Walzspalte s1*, s2* für die
Walzgerüste 1 und 2 berücksichtigt werden.
Das obenstehend beschriebene Verfahren zur Einstellung der Soll-Walz
spalte s1*, s2* kann selbstverständlich nur dann durchgeführt
werden, wenn der Anfang des Walzguts 5 bereits die Erfassungsstelle
6 erreicht bzw. passiert hat, die Monitorregelung also geschlossen
ist. Vor diesem Zeitpunkt ist der Regelkreis offen. Die Walzgerüste
1, 2 müssen daher während dieses Zeitraums im gesteuerten Betrieb
betrieben werden. Aus Messungen der Ist-Höhe h0, der Ist-Breite b0
und den korrespondierenden Soll-Werten h0*, b0* lassen sich jedoch
anhand eines Walzmodells im Walzplanrechner 9 Soll-Walzspalte s1*,
s2* ermitteln, bei denen die gewünschten Ist-Werte h0, b0 zu erwarten
sind. Mit diesen Werten für die Soll-Walzspalte s1*, s2* werden die
Walzgerüste 1, 2 dann betrieben, solange der Regelkreis der Monitor
regelung offen ist.
Die Walzgerüste 1, 2 sind nur innerhalb eines vorbestimmten An
stellungsbereichs optimal betreibbar. Um stets zu gewährleisten,
daß sich die Ist-Anstellungen a1, a2 der Walzgerüste 1, 2 innerhalb
dieses Bereichs bewegen, werden die Ist-Anstellungen a1, a2 der
Walzgerüste 1, 2 an den Walzplanrechner 9 übermittelt. Sobald die
Ist-Anstellungen a1, a2 an die Grenzen ihrer zulässigen Bereiche
kommen, werden die Soll-Walzspalte s3*, s4* der Walzgerüste 3, 4
derart verändert, daß die Ist-Anstellungen a1, a2 der Walzgerüste 1,
2 wieder mehr in die Mitte ihres zulässigen dynamischen Bereichs
verschoben werden. Es werden also aus den Walzenanstellungen a1, a2
der Walzgerüste 1, 2 für die vorgelagerten Walzgerüste 3, 4 neue
Soll-Walzspalte s3*, s4* bestimmt.
Mit dem erfindungsgemäßen Walzverfahren lassen sich für Draht- und
Stabstahlstraßen bisher unerreichte Genauigkeiten erzielen. Ins
besondere kann die Ovalität des Walzguts 5 am Ausgang der Walzstraße
auf ein Viertel des durch die ASTM-A29 zulässigen Wertes reduziert
werden.
1-4
Walzgerüste
5
Walzgut
6
Erfassungsstelle
7
Dickenmeßgerät
8
Arbeitswalzen
9
Walzplanrechner
10
Frequenzfilter
11
Gerüstregler
12
Hydraulikzylindereinheiten
a1
a1
-a4
Ist-Anstellungen
a1
a1
*-a4
*, a1
' Soll-Anstellungen
b0
b0
, b0
* Breiten
C1
C1
-C4
Federkonstanten
F1
F1
-F4
Walzkräfte
h0
h0
, h0
* Höhen
l0
l0
, l1
Walzgutlängen
n1
n1
-n4
Drehzahlen
s1
s1
-s4
Ist-Walzspalte
s1
s1
*-s4
* Soll-Walzspalte
t, T, T' Zeiten
v0
t, T, T' Zeiten
v0
-v4
Walzgeschwindigkeiten
x0
x0
-x4
, y0
-y4
Abmessungen
x, y Anstellrichtungen
z Transportrichtung
δa1
x, y Anstellrichtungen
z Transportrichtung
δa1
Walzenanstellungs-Korrekturwert
δb, δh relative Fehler
δs1
δb, δh relative Fehler
δs1
Walzspaltauffederung
δs1
δs1
* Zusatz-Soll-Walzspalt
Claims (16)
1. Walzverfahren für stabförmiges Walzgut (5) insbesondere Stab
stahl oder Draht (5), in einem Walzgerüst (1) mit zwei über
eine Hydraulikzylindereinheit (12) relativ zueinander in einer
Anstellrichtung (x) anstellbaren Arbeitswalzen (8), die zu
sammen ein Walzkaliber mit einem Ist-Walzspalt (s1) bilden, so
daß das Walzgut (5) aus dem Walzgerüst (1) mit einer Ist-Höhe
(h0) und einer Ist-Breite (b0) mit einer Walzgeschwindigkeit
(v0) ausläuft,
- - wobei das Walzgut (5) mit einer Ist-Walzkraft (F1) gewalzt wird,
- - wobei die Ist-Walzkraft (F1) erfaßt wird,
- - wobei anhand der Ist-Walzkraft (F1) eine walzkraftbedingte Walzspaltauffederung (δs1) bestimmt wird,
- - wobei anhand der walzkraftbedingten Walzspaltauffederung (δs1) und einem Soll-Walzspalt (s1*) ein Walzenanstel lungs-Korrekturwert (δa1) derart bestimmt wird, daß der Ist-Walzspalt (s1) dem Soll-Walzspalt (s1*) angenähert wird, und
- - wobei eine Walzenanstellung (a1) innerhalb einer Gerüstre gelzeit (T) um den Walzenanstellungs-Korrekturwert (δa1) geändert wird.
2. Walzverfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Walzgut (5) in das Walzgerüst (1) mit einem im wesent
lichen konstanten Zug einläuft.
3. Walzverfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Walzgut (5) vor dem Walzgerüst (1) einer Zugregelung
unterworfen wird.
4. Walzverfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zugregelung als Minimalzugregelung ausgebildet ist.
5. Walzverfahren nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Walzgut (5) vor dem Walzgerüst (1) einer Schlingenrege
lung unterworfen wird.
6. Walzverfahren nach einem der obigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Differenz zwischen dem Ist-Walzspalt (s1) und dem
Soll-Walzspalt (s1*) durch den Walzenanstellungs-Korrekturwert (δa1)
zu einem Teil kompensiert wird.
7. Walzverfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Teil walzkraft- und/oder frequenzabhängig ist.
8. Walzverfahren nach einem der obigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Arbeitswalzen (8) des Walzgerüsts (1) mit einer Betriebsdrehzahl (n1) rotieren,
- - daß die Ist-Walzkraft (F1) mindestens zweimal pro Umdre hung der Arbeitswalzen (8) des Walzgerüsts (1) erfaßt wird,
- - daß der Walzenanstellungs-Korrekturwert (δa1) dem Walz gerüst (1) als Summe von Frequenzkomponenten zugeführt wird,
- - daß die mit der Betriebsdrehzahl (n1) korrespondierende Frequenzkomponente dem Walzgerüst (1) nach einer Filter zeit (T') zugeführt wird und
- - daß die Arbeitswalzen (8) des Walzgerüsts (1) während der Summe von Gerüstregelzeit (T) und Filterzeit (T') in etwa ein ungeradzahliges Vielfaches einer halben Umdrehung zurücklegen.
9. Walzverfahren, bei dem ein stabförmiges Walzgut (5), insbeson
dere Stabstahl oder Draht (5), zunächst ein vorderes und sodann
ein hinteres Walzgerüst (2, 1) durchläuft,
dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl das vordere als auch das hintere Walzgerüst (2, 1)
mit einem Walzverfahren nach einem der obigen Ansprüche betrie
ben werden und daß die Anstellrichtungen (y, x) der Arbeits
walzen (8) der Walzgerüste (2, 1) senkrecht aufeinander stehen.
10. Walzverfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Ist-Höhe (h0) und die Ist-Breite (b0) des Walzguts (5) an einer Erfassungsstelle (6) hinter dem hinteren Walzgerüst (1) erfaßt werden und
- - daß aus der Ist-Höhe (h0) und der Ist-Breite (b0) aus einem Walzplan die Soll-Walzspalte s1*, (s2*) für die Walzgerüste (1, 2) derart bestimmt werden, daß die Dif ferenz zwischen der Ist-Höhe (h0) und einer Soll-Höhe (h0*) und die Differenz zwischen der Ist-Breite (b0) und einer Soll-Breite (b0*) gegen Null gehen.
11. Walzverfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ist-Höhe (h0) und die Ist-Breite (b0) gleichzeitig
erfaßt werden.
12. Walzverfahren nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Soll-Walzspalte (s1*, s2*) den Walzgerüsten (1, 2) um
eine Wartezeit (t) zeitversetzt zugeführt werden, wobei die
Wartezeit (t) durch den Quotienten zwischen einer zwischen dem
hinteren und dem vorderen Walzgerüst (2, 1) befindlichen
Walzgutlänge (11) und der Walzgeschwindigkeit (v1) des vorderen
Walzgerüsts (2) bestimmt ist.
13. Walzverfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß für das hintere Walzgerüst (1) ein Zusatz-Soll-Walzspalt
(δs1*) derart bestimmt wird, daß das Verhältnis der relativen
Fehler (δh, δb) in der Höhe und der Breite möglichst konstant
bleibt, wobei der relative Fehler (δh) in der Höhe durch die
Differenz von Ist-Höhe (h0) und Soll-Höhe (h0*), dividiert
durch die Soll-Höhe (h0*), und der relative Fehler (δb) in der
Breite durch die Differenz von Ist-Breite (b0) und Soll-Breite
(b0*), dividiert durch die Soll-Breite (b0*), gegeben ist.
14. Walzverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß aus der Ist-Höhe (h0), der Soll-Höhe (h0*), der Ist-Breite
(b0) und der Soll-Breite (b0*) Soll-Walzspalte (s1*, s2*) für
die Walzgerüste (1, 2) im gesteuerten Betrieb ermittelt werden.
15. Walzverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß aus den Walzenanstellungen (a1, a2) der Walzgerüste (1, 2)
für mindestens ein dem vorderen Walzgerüst (2) vorgelagertes
Walzgerüst (3, 4) ein Soll-Walzspalt (s3*, s4*) bestimmt wird.
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