DE19860491A1

DE19860491A1 - Verfahren und Einrichtung zum Walzen von Metall

Info

Publication number: DE19860491A1
Application number: DE1998160491
Authority: DE
Inventors: Thomas Peuker
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2000-07-13
Also published as: WO2000038853A1

Abstract

Verfahren und Einrichtung zum Walzen von Metall, insbesondere einem Metallband, mittels einer Walzstraße mit zumindest einem Walzgerüst, wobei die Geschwindigkeit des Walzgerüstes derart eingestellt wird, daß der Durchsatz des Metalls durch die Walzstraße maximiert oder zumindest erhöht wird. Dabei ist ferner bei einer Walzstraße mit zumindest zwei Walzgerüsten vorgesehen, die Leistung, die zum Walzen des Metalls notwendig ist, auf die Walzgerüste zu verteilen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zum Walzen von Metall mittels einer Walzstraße mit zumindest einem Walzgerüst.

Bei bestimmten Walzprogrammen, d. h. bestimmten Stichplänen, kommt es in den Walzstraßen aufgrund der thermischen Belast barkeit der Antriebe der einzelnen Walzgerüste der Walzstraße zu einer Beschränkung des Durchsatzes der Walzstraße. Geringe Durchsatzsteigerungen bewirken jedoch absolut gesehen einen enormen Kostenvorteil.

Entsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, den Durchsatz ei ner Walzstraße zu erhöhen bzw. zu optimieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2 bzw. eine Einrichtung gemäß Anspruch 9 und 10 gelöst. Dabei wird zum Walzen von Metall, insbesondere ei nem Metallband, mittels einer Walzstraße mit zumindest einem Walzgerüst, die Geschwindigkeit des Walzgerüstes derart, ins besondere in Abhängigkeit des Durchsatzes von Metall durch die Walzstraße, eingestellt, daß der Durchsatz von Metall durch die Walzstraße maximiert oder zumindest erhöht wird. Auf diese Weise läßt sich eine Erhöhung des Durchsatzes von Gewalztes Metall 7 durch eine Walzstraße erreichen, was mit einem enormen absoluten Kostenvorteil verbunden ist.

In erfinderischer Alternative dazu wird zum Walzen von Me tall, insbesondere einem Metallband, mittels einer Walzstraße mit zumindest zwei Walzgerüsten die Leistung, die zum Walzen des Metalls notwendig ist, derart auf die zumindest zwei Walzgerüste, insbesondere in Abhängigkeit des Durchsatzes von Metall durch die Walzstraße verteilt, daß der Durchsatz von Metall durch die Walzstraße maximiert oder zumindest erhöht wird. Auf diese Weise läßt sich eine Erhöhung des Durchsatzes von Gewalztes Metall 7 durch eine Walzstraße erreichen, was mit einem enormen absoluten Kostenvorteil verbunden ist. Da bei wird insbesondere vorgesehen, die Leistung bei vorgegebe ner Geschwindigkeit durch Veränderung des Reduktionsgrades eines einzelnen Walzgerüstes zu beeinflussen. Auf diese Weise läßt sich eine gleichseitige Optimierung von Leistungsumver teilung und Optimierung der Geschwindigkeit besonders gut er zielen.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn zum Walzen von Metall, insbesondere einem Metallband, mittels einer Walzstraße mit zumindest zwei Walzgerüsten, die Einstellung der Geschwindig keit der Walzgerüste und gleichzeitig die Verteilung der Lei stung auf die Walzgerüst derart erfolgt, daß der Durchsatz von Metall durch die Walzstraße maximiert oder zumindest er höht wird. Dabei wird insbesondere vorgesehen, die Leistung bei vorgegebener Geschwindigkeit durch Veränderung des Reduk tionsgrades eines einzelnen Walzgerüstes zu beeinflussen. Auf diese Weise eine beidseitige Optimierung von Leistungsumver teilung und Optimierung der Geschwindigkeit besonders gut er zielen. Durch die Verbindung von Leistungsumverteilung, ins besondere Umverteilung der Reduktionsgrade oder einer äquiva lenten Größe, und Geschwindigkeit läßt sich die Erhöhung des Durchsatzes signifikant erhöhen. Dies gilt um so mehr wenn eine online Umverteilung der Leistung auf die einzelnen Walzgerüste vorgesehen ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weisen die Walz gerüste elektrische Antriebe auf, wobei zumindest ein elek trischer Antrieb zumindest eines Walzgerüstes seiner Nennlei stung betrieben wird. Dabei kommen unterhalb z. B. Antriebe gemäß der DE-OS-196 47 637 zum Einsatz. Vorteilhafterweise werden dabei die elektrischen Antriebe mehrerer, insbesondere aller, Walzgerüste der Walzstraße oberhalb ihrer Nennleistung betrieben, wobei die Antriebe entsprechend der DE-OS 196 47 637 ausgebildet sind.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus den in den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen. Im einzelnen zeigen

Fig. 1 eine viergerüstige Walzstraße bei beispielhaftem Einsatz der Erfindung,

Fig. 2 einen Durchsatzoptimierer und

Fig. 3 einen Geschwindigkeitsoptimierer.

Fig. 1 zeigt eine Walzstraße 1 zum Walzen von Metall 7. Die Walzstraße 1 weist vier Walzgerüste 2, 3, 4, 5 auf. Die Re duktionsgrade ϕ_i mit i = 1, 2, 3, 4 und die Geschwindigkeiten v_i mit i = 1, 2, 3, 4 (bzw. die Drehzahlen) der einzelnen Walzgerüste 2, 3, 4, 5 werden mittels eines Durchsatzoptimie rers 6 ermittelt.

Einen derartigen Durchsatzoptimierer 6 zeigt Fig. 2 in detail lierterer Darstellung. Der Durchsatzoptimierer 6 weist ein Erwärmungsmodell 10, einen Verteilungsoptimierer 11, einen Geschwindigkeitsoptimierer 12 sowie einen Reduktionsgradbe rechner 13 auf. Das Erwärmungsmodell 10 berechnet in Abhän gigkeit der Länge L_i des aus dem i-ten Walzgerüst auslaufen den gewalzten Metalls 7 sowie der Geschwindigkeit v_i des i- ten Walzgerüstes den Durchsatz durch die Walzstraße. Der Verteilungsoptimierer 11 ermittelt aus der Länge L_i des ge walzten Metalls 7 bei Auslauf aus dem i-ten Walzgerüst beim letzten Optimimierungszyklus sowie dem Durchsatz und einen neuen Wert für die Länge L_i des gewalzten Metalls 7 beim Aus lauf aus dem i-ten Walzgerüst. Der Geschwindigkeitsoptimierer ermittelt in Abhängigkeit des Durchsatzes , der Länge L_i des gewalzten Metalls 7 einen neuen Wert für die Geschwindig keit v_i des i-ten Walzgerüstes. Die Schleifen gebildet durch das Erwärmungsmodell 10 und den Verteilungsoptimierer 11 so wie gebildet durch das Erwärmungsmodell 10 und den Geschwin digkeitsoptimierer 12 werden solange durchlaufen, bis der Durchsatz maximal ist. Der Reduktionsgradberechner 13 er mittelt u. a. aus der Länge L_i des gewalzten Metalls 7 bei Auslauf aus dem i-ten Walzgerüst den Reduktionsgrad ϕ_i des Walzgerüstes. Alternativ kann vorgesehen werden, daß der Re duktionsgrad ϕ_i direkt berechnet wird, d. h. daß L_i durch ϕ_i ersetzt wird. In diesem Falle sind das Erwärmungsmodell 10, der Verteilungsoptimierer 11 und der Geschwindigkeitsoptimie rer 12 entsprechend anzupasssen.

Der in Fig. 2 dargestellte Durchsatzoptimierer 6 ist ein be sonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel für einen Durchsat zoptimierer, da sowohl ein Verteilungsoptimierer 11 als auch ein Geschwindigkeitsoptimierer 12 vorgesehen sind. Alternativ dazu kann vorgesehen werden, einen Durchsatzoptimierer entwe der ohne einen Verteilungsoptimierer oder ohne einen Ge schwindigkeitsoptimierer vorzusehen. Die gleichzeitige Ver wendung eines Verteilungsoptimierers 11 und eines Geschwin digkeitsoptimierers 12 führt jedoch zu besonders vorteilhaf ten Ergebnissen in bezug auf den Durchsatz . Dabei ist es von besonderem Vorteil, den Durchsatz des Metalls 7 durch die Walzstraße 1 mit dem Verteilungsoptimierer 11 und dem Ge schwindigkeitsoptimierer 12 parallel zu optimieren.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Erwärmungsmodell 10. Dabei gelten im folgenden folgende Abkürzungen:
P_m mittlere Leistungsaufnahme eines Antriebs während des Walzprozesses
P_N Nennleistung eines Antriebs eines Walzgerüstes 2, 3, 4, 5
t_W Dauer des Walzens des Metalls 7
t_P Dauer der Pause zwischen dem Ausfädeln eines zu walzenden Metalls 7 und dem Einfädeln des Kopfes eines darauffolgenden Gewalztes Metall 7s
m Masse eines Gewalztes Metall 7s
Durchsatz
M Walzmoment
M_m mittleres Walzmoment
R Radius der Arbeitswalzen
v_i Geschwindigkeit eines Gewalztes Metall 7s bei Auslauf aus dem i-ten Walzgerüst
L_i Länge eines Gewalztes Metall 7s eines Gewalztes Metall 7s bei Auslauf aus dem i-ten Walzgerüst
kapa Voreilung (zur Vereinfachung mit 0,05 angenommen).

Das Erwärmungsmodell 10 weist einen Walzzeit-Berechner 20, einen Walzpausenzeit-Berechner 21 sowie einen Durchsatzbe rechner 22 auf. Der Walzzeit-Berechner 20 berechnet in bei spielhafter Ausgestaltung die Walzzeit t_W gemäß

Der Walzpausenzeit-Berechner 21 berechnet in beispielhafter Ausgestaltung die Mindestpausenzeit t_P zwischen zwei Walzgän gen gemäß

wobei die Mindestpausenzeit t_P zwischen zwei Walzgängen Null ist, wenn die mittlere Leistungsaufnahme P_m eines Antriebs während des Walzens kleiner ist als dessen Nennleistung P_N. Die mittlere Leistungsaufnahme P_m eines Antriebs während des Walzens wird in beispielhafter Ausgestaltung u. a. aus der Länge L_i, (aus der der Reduktionsgrad C₁ ableitbar ist) des gewalzten Metalles 7 bei Austritt aus dem i-ten Walzgerüst berechnet. In alternativer Ausgestaltung dazu erhält der Walzpausenzeit-Berechner 21 die mittlere Leistungsaufnahme P_m eines Antriebs beim Walzen als Eingangsgröße. Der Walzpausen zeit-Berechner 21 erhält ebenfalls als Eingangsgröße die Nennleistung P_N des Antriebs, was aus Gründen der Übersicht lichkeit in Fig. 3 nicht dargestellt ist.

Der Durchsatzberechner 22 berechnet den Durchsatz gemäß

Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in den Fig. 1 bis 3 nicht alle Ein- und Ausgangsgrößen der Funktionsblöcke 6, 10, 11, 12, 13, 20, 21, 22 dargestellt, sondern nur die, die für das Verständnis ihres Zusammenwirkens notwendig sind.

Claims

1. Verfahren zum Walzen von Metall, insbesondere einem Me tallband, mittels einer Walzstraße mit zumindest einem Walz gerüst, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Walzgerüstes derart eingestellt wird, daß der Durchsatz von Metall durch die Walzstraße maxi miert oder zumindest erhöht wird.

2. Verfahren zum Walzen von Metall, insbesondere einem Me tallband, mittels einer Walzstraße mit zumindest zwei Walzge rüsten, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung, die zum Walzen des Metalls notwendig ist, derart auf die zumindest zwei Walzgerüste verteilt wird, daß der Durchsatz von Metall durch die Walzstraße maximiert oder zumindest erhöht wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeiten der zumindest zwei Walzgerüste der art in Abhängigkeit des Durchsatzes von Metall durch die Walzstraße eingestellt werden, daß der Durchsatz von Metall durch die Walzstraße maximiert oder zumindest erhöht wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 3 wobei die Walzgerüste elektrische Antriebe aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Antrieb zumindest eines Walzgerüstes un terhalb seiner Nennleistung betrieben wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Antriebe der zumindest zwei Walzgerüste unterhalb ihrer Nennleistung betrieben werden.

6. Walzstraße mit zumindest einem Walzgerüst zum Walzen von Metall, insbesondere einem Metallband, gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzstraße ein Geschwindigkeitsoptimierer zur derar tigen Einstellung der Geschwindigkeit des Walzgerüstes zuge ordnet ist, daß der Durchsatz von Metall durch die Walzstraße maximiert oder zumindest erhöht wird.

7. Walzstraße mit zumindest zwei Walzgerüsten zum Walzen von Metall, insbesondere einem Metallband, gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzstraße ein Verteilungsoptimierer zur derartigen Verteilung der zum Walzen des Metalls notwendigen Leistung, auf die zumindest zwei Walzgerüste zugeordnet ist, daß der Durchsatz von Metall durch die Walzstraße maximiert oder zu mindest erhöht wird.