DE2944035C2

DE2944035C2 -

Info

Publication number: DE2944035C2
Application number: DE2944035A
Authority: DE
Inventors: Keiichi Kobe Hyogo Jp Miura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1978-11-01
Filing date: 1979-10-31
Publication date: 1990-11-08
Also published as: AU5238479A; AU518774B2; GB2035612B; JPS6251683B2; BR7907100A; US4335435A; JPS5561306A; DE2944035A1; GB2035612A; ZA795785B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Änderung des Walzplans in einer Tandemwalzstraße beim Durchgang eines zu walzenden, einen Dickensprung aufweisenden Bands gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei bisherigen Verfahren zur Änderung des Walzplans beim Auswalzen eines Bands mit Dickensprung, d. h. sich ändernden Abnahmeverhältnissen in mehrere Gerüste aufweisenden Tandemwalzwerken wird die Anstellposition der Walze des ersten Walzgerüsts neu eingestellt, wenn der Dickensprung dieses Gerüst erreicht; dieser Vorgang wird dann an den nachgeschalteten Walzgerüsten wiederholt, wobei die bekannte Volumenkonstanz des Materialmengenstroms berücksichtigt ist, um damit zu versuchen, eine Änderung der Zugspannung und anderer Faktoren zu verhindern. Ein solches Verfahren ist aus der US-PS 37 22 244 bekannt.

Zur Vermeidung einer Änderung der Zugspannung und dgl. wird dort das Walzgeschwindigkeitsverhältnis zwischen benachbarten Walzgerüsten von seiner Größe nach dem ursprünglichen Arbeitsplan an jedem Walzgerüst zum selben Zeitpunkt auf einen neuen Wert geändert. Bei der bisherigen Walzgeschwindigkeitsregelung wurde jedoch eine Gesamtänderung der Walzgeschwindigkeit, wie sie in Tandemwalzwerken auftritt, nicht berücksichtigt. Infolgedessen führen Fehler in der Berechnung der Walzpläne, in einem zugeordneten Walzgeschwindigkeits-Regelsystem auftretende Fehler usw. im tatsächlichen Betrieb zu externen Störungen, die ihrerseits mit Übergangsstörungen im Mengenstrom bei einer Änderung des Walzplans einhergehen, wobei der Mengenstrom die Volumenkonstanz des Materialmengenstroms berücksichtigen soll. Diese Übergangsstörungen können nicht unterdrückt werden. Beispielsweise kann der Bandzug zwischen Gerüsten übermäßig groß sein, und die Walzkraft kann auf ein bestimmtes Walzgerüst konzentriert sein. Diese Umstände führten zu dem Nachteil, daß zur Durchführung eines stabilen Betriebs der Walzplan zuungunsten der Walzleistung, d. h. bei verringerter Walzgeschwindigkeit, geändert werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art (US-PS 37 22 244) derart zu verbessern, daß damit die Änderung des Walzplans während des Auswalzens eines Bands in einem Tandemwalzwerk ohne Unterbrechung des Walzvorgangs möglich ist, derart, daß mit diesem Verfahren Übergangsstörungen aufgrund von Berechnungsfehlern im Walzplan, Fehlern bei der Korrektur der Anstellposition und der Walzgeschwindigkeit bzw. Walzendrehzahl usw. weitgehend verringert werden sollen; außerdem sollen nicht nur geringere Übergangsstörungen des Mengenstroms, sondern auch bessere Betriebsstabilität und Walzleistung gewährleistet werden.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst.

Bei einem Tandemwalzwerk mit mehreren Walzgerüsten können bekanntlich für jedes Walzwerk zwei Parameter getrennt eingestellt werden, nämlich

a) die Walzspaltdicke und
b) die Walzgeschwindigkeit.

Entsprechend der Erfindung erfolgt die Ansteuerung der einzelnen Walzgerüste derart, daß beim Auftreten eines Dickensprunges des Walzgutes ein konstanter Mengenstrom aufrechterhalten wird. Da jedoch der Mengenstrom sowohl von der Spaltbreite wie auch von der Walzgeschwindigkeit abhängt, ist diese Bedingung allein nicht ausreichend, um eine Verstellung der beiden Parameter "Spaltbreite" und "Walzgeschwindigkeit" vornehmen zu können. Es muß somit nach einer zweiten Bedingung zur Einstellung der beiden Parameter gesucht werden, wobei diese zweite Bedingung im Rahmen der Erfindung durch Minimumbildung erfolgt. Dabei werden bei einem vorhandenen Dickensprung des Walzgutes jeweils die auf der Einlaufseite des betreffenden Dickensprungs befindlichen Walzgerüste nach einem neuen Walzgeschwindigkeitsprogramm gefahren werden, während die auf der Auslaufseite des Dickensprungs befindlichen Walzgerüste noch nach dem ursprünglichen Walzprogramm betrieben werden.

Im folgenden ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Stichplan bzw. eine tabellarische Darstellung eines Schemas für Änderungen der Anstellposition beim Durchlauf eines Kaliberwechselpunkts, d. h. Dickensprungs in dem zu walzenden Band durch die Walzgerüste eines Tandemwalzwerks,

Fig. 2 eine Fig. 1 ähnelnde Darstellung, die jedoch ein Änderungsschema für die Walzgeschwindigkeit bzw. Walzendrehzahl zeigt, und

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Tandemwalzwerks, auf welches die Erfindung anwendbar ist.

Bei einem Tandemwalzwerk mit n Walzgerüsten sei angenommen, daß die n Gerüste nach dem ursprünglichen Walz- und Stichplan jeweils Walzgeschwindigkeiten V₁, V₂, V₃, . . ., V _n und entsprechend einem neuen Walzplan und nach der Änderung des Walzplans jeweils Walzgeschwindigkeiten V′₁, V′₂, V′₃, . . ., V′ _n besitzen. Außerdem besitzen die n Walzgerüste jeweils festgelegte Größen der Anstellposition S₁, S₂, S₃, . . . S _n nach dem ursprünglichen Walzplan und ähnliche Größen der Anstellposition S′₁, S′₂, S′₃, . . . S′ _n entsprechend dem neuen Walzplan nach der Änderung.

Wenn ein Band mit einem Dickensprung ein solches Tandemwalzwerk durchläuft, erfolgt die Änderung der Anstellposition in der Weise, daß beim Ankommen des Dickensprungs am ersten Walzgerüst dessen Anstellposition nach einem der an sich bekannten Verfahren von S₁ auf S′₁ geändert wird, während bei der Ankunft dieses Punkts am zweiten Walzgerüst dessen Anstellposition auf ähnliche Weise von S₂ auf S′₂ geändert wird usw. Wenn dieser Punkt nun am i-ten Walzgerüst ankommt (mit i = 1, 2, 3, . . . n), wird im allgemeinen die Anstellposition dieses Gerüsts von S _i auf S′ _i geändert, wie dies aus Fig. 1 hervorgehen dürfte, welche ein Schema der Änderungen der Anstellposition für n Walzgerüste zeigt.

Die Walzgeschwindigkeiten an den jeweiligen Walzgerüsten werden nach einem Änderungsschema für die n Walzgerüste gemäß Fig. 2 geändert. Gleichzeitig mit der Ankunft des Dickensprungs an einem der Walzgerüste, z. B. am i-ten Gerüst, wird das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen (i - 1)-tem und i-tem Walzgerüst auf eine neue Größe gemäß einem neuen Walzplan geändert. Gleichzeitig werden alle Zwischengerüst-Geschwindigkeiten in den dem i-ten Gerüst vorgeschalteten Walzgerüsten auf Größen entsprechend dem neuen Walzplan geändert, während das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen dem i-ten und dem (i + 1)-ten Walzgerüst sowie alle Zwischengerüst-Geschwindigkeitsverhältnisse an den dem (i + 1)-ten Gerüst nachgeschalteten Gerüsten auf den Größen nach dem ursprünglichen Walzplan gehalten werden. Ersichtlicherweise genügt somit das Änderungsschema für die Walzgeschwindigkeit bzw. Walzendrehzahl dem Prinzip des konstanten Walzgutstroms im Beharrungszustand vor und nach Änderungen der stationären Walzgeschwindigkeit und mit Koeffizienten a₁, a₂, a₃, . . . a _n willkürlich gewählter Größen. Der Ausdruck "stationär" bezieht sich auf jeden anderen als den Zustand, in welchem gemäß einer Änderung des Walzplans eine Änderung der Walzgeschwindigkeit und der Anstellung durchgeführt wird. Jeder Koeffizient a _i (mit i = 1, 2, 3, . . . n) bestimmt gleichmäßige Größen der Walzgeschwindigkeiten an den jeweiligen Walzgerüsten nach der betreffenden Änderung.

Der Koeffizient a _i wird so gewählt, daß die Gesamtgröße der Änderung der Walzgeschwindigkeit oder Walzendrehzahl an den Walzgerüsten dann, wenn der Dickensprung das i-te Gerüst erreicht, möglichst klein gehalten wird. Dieser Koeffizient a _i kann auf noch zu beschreibende Weise unter Heranziehung der Summe der Quadrate der Verhältnisse der Walzgeschwindigkeiten- oder Walzendrehzahl- Änderung als minimierende Funktion bestimmt werden.

Es sei angenommen, daß sich der Dickensprung vom (i - 1)-ten zum i-ten Walzgerüst verschiebt, so daß sich ein Geschwindigkeitsschema von einem

Geschwindigkeitsschema A = (a _i-1 V ₁, a _i-1 V ₂ . . ., a _i-1 V _n) (1)

auf ein

Geschwindigkeitsschema B = (a _iV₁′, a _iV₂′ . . ., a _iV_n′) (2)

ändert.

Unter diesen angenommenen Bedingungen bestimmt sich ein Geschwindigkeitsänderungsverhältnis L gemäß folgender Gleichung:

worin C₁, C₂, . . . C _n Gewichtskoeffizienten für die einzelnen Walzgerüste sind, die normalerweise als die Größe 1 besitzend vorausgesetzt werden können. Die obige Schätzfunktion L ist eine der Funktionen, die eine Gesamtgröße der Änderungen der Walzgeschwindigkeit an den n Walzgerüsten ausdrücken.

Der Koeffizient a _i zur Minimierung des Änderungsverhältnisses im Walzplan bestimmt sich durch die foldende partielle Differentialgleichung (4):

Die Auflösung dieser Gleichung (4) für a _i ergibt:

Durch Einsetzung jeder Walzgeschwindigkeit gemäß Fig. 2 in Gleichung (5) läßt sich a _i durch die folgenden Gleichungen (6) bis (9) eindeutig bestimmen:

a₁ = 1 (6)

für Ankunft des Dickensprungs am ersten Walzgerüst;

für Ankunft des Dickensprungs am zweiten Walzgerüst;

für Ankunft des Dickensprungs am i-ten Walzgerüst und

für Ankunft des Dickensprungs am n-ten bzw. letzten Walzgerüst.

Es ist zu beachten, daß die Walzgeschwindigkeiten V′₁, V′₂, V′₃, . . . V′ _n nach dem neuen Walzplan nur durch deren Verhältnisse angegeben sind, und daß ihre Absolutgrößen durch die beschriebene minimierende Berechnung bestimmt werden. Diese Bestimmung ist deshalb möglich, weil die Absolutgrößen der Walzpläne theoretisch auf Größen festgelegt werden können, wie sie bei Tandemwalzwerken gewünscht werden.

In der Praxis kann der Koeffizient a _i nicht durch die Bedingungen zur Konstanthaltung des Walzgutstroms auf beschriebene Weise, aber durch die "Minimierung der Gesamtgröße der Walzgeschwindigkeit- oder Walzendrehzahl-Änderungen" eindeutig bestimmt werden. Durch Einsetzung der Größe des Koeffizienten a _i gemäß obiger Bestimmung in das Änderungsschema für die Walzgeschwindigkeit gemäß Fig. 2 und durch Nachführung der Walzgeschwindigkeiten an den jeweiligen Walzgerüsten entsprechend den Änderungsschemata der Walzgeschwindigkeit gemäß Fig. 2 können somit die Walzgeschwindigkeiten an allen Walzgerüsten von entsprechenden Größen nach einem Schema

auf diejenigen gemäß einem Schema

geändert werden, wobei die Gesamtsumme dieser Geschwindigkeitsänderung minimiert wird, während die Bedingungen für die Konstanthaltung des Walzgutstroms erfüllt werden. Auf diese Weise können die Geschwindigkeitsänderungen an den jeweiligen Walzgerüsten weitgehend vergleichmäßigt werden.

Obgleich die Erfindung vorstehend in Verbindung mit der Summe der Quadrate der Verhältnisse der Änderungen der Walzgeschwindigkeit beschrieben ist, die als minimierende Funktion für die Gesamtgröße der Änderungen der Walzgeschwindigkeit benutzt wird, ist die Erfindung selbstverständlich gleichermaßen auf die Summe des Quadrats der Absolutgrößen der Änderungen in der Walzgeschwindigkeit als minimierende Funktion anwendbar.

Fig. 3 zeigt ein fünf Walzgerüste umfassendes Tandemwalzwerk, auf welches ein Ausführungsbeispiel der Erfindung angewandt ist. Dabei läuft ein zu walzendes Band 10 von einer Rolle oder Haspel 10′ her durch eine Schweißvorrichtung 12, wo es mit einem vorhergehenden Band unterschiedlicher Dicke verschweißt wird. Von der Schweißvorrichtung 12 aus läuft das Band 10, das eine bestimmte Dicke besitzt, über eine Schleifenführung 16 und sodann an einem Einlaufgeschwindigkeitsfühler 18 und einem Dickenänderungsfühler 20 vorbei, um hierauf in das Tandemwalzwerk mit fünf Walzgerüsten RS 1-RS 5 einzutreten. Die Meßfühler 18 und 20 messen die Einlaufgeschwindigkeit des Bands 10 sowie seinen Dickenänderungspunkt. Die Walzgerüste RS 1-RS 5 weisen jeweils zwei Arbeitswalzen 22 und 24, zwischen denen das Band 10 hindurchläuft, sowie zwei wirkungsmäßig mit diesen gekoppelte Stützwalzen 26 und 28 auf. Die Arbeitswalzen werden jeweils durch nicht dargestellte Antriebsmotoren angetrieben, die ihrerseits durch je einen Walzgeschwindigkeits-Regler SC 1-SC 5 geregelt werden. An jedem Walzgerüst wird die Walzgeschwindigkeit durch einen entsprechenden Meßfühler SS 1-SS 5 gemessen und die Anstellposition durch einen entsprechenden Regler SDC 1-SDC 5 geregelt.

Jeweils auf halber Strecke zwischen den einzelnen Walzgerüsten RS 1 und RS 2 usw. sind Bandzugfühler TS 1-TS 4 angeordnet, deren Ausgänge jeweils an Bandzugregler TC 1-TC 4 angeschlossen sind, die ihrerseits wiederum mit den Anstellreglern SDC 1-SDC 5 verbunden sind.

Weiterhin ist an die Anstellregler SDC 1-5 ein Walzplan-Rechner 30 angeschlossen, welcher die ursprünglichen und neuen Walzpläne im voraus berechnet und speichert. Der Rechner 30 ist zudem mit einem Hauptgeschwindigkeitsregler-Rechner 32 verbunden, dessen Eingänge mit dem Einlaufgeschwindigkeitsfühler 18, dem Dickensprungfühler 20 und den Walzgeschwindigkeits- Meßfühlern SS 1-5 verbunden sind, während seine Ausgänge mit den Walzgeschwindigkeit-Reglern SC 1-5 verbunden sind, an welche auch die Ausgänge der Geschwindigkeits-Meßfühler SS 1-5 angeschlossen sind.

Im Betrieb mißt der Meßfühler 18 die Geschwindigkeit des in das erste Walzgerüst RS 1 einlaufenden Bands 10, um dessen Ist-Geschwindigkeit zum Hauptrechner 32 zu übermitteln. Sodann stellt der Meßfühler 20 die Dickensprungstelle in dem an ihm vorbeilaufenden Band 10 fest. Der Rechner 32 beginnt bei der Feststellung des Dickensprungs die Ist-Geschwindigkeit vom Einlaufgeschwindigkeitsfühler 18 zu integrieren. Wenn diese integrierte Ist-Geschwindigkeit gleich dem im Rechner 32 gespeicherten Abstand zwischen dem Meßfühler 20 und dem ersten Walzgerüst RS 1 ist, stellt der Rechner fest, daß der Dickensprung am ersten Walzgerüst RS 1 ankommt. An diesem Punkt beginnt der Rechner 32 die vom Meßfühler SS 1 gemessene Walz- oder Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalze 24 des ersten Walzgerüsts RS 1 zu integrieren, und er läßt den Walzplanrechner 30 den Anstellregler SDC 1 zur Änderung der Anstellposition dieses Walzgerüsts von der voreingestellten Größe S₁ auf die Größe S′₁ (vgl. Fig. 1) ansteuern. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß bei der Ankunft des Dickensprungs am ersten Walzgerüst RS 1 die Walzgeschwindigkeiten der anderen Walzgerüste RS 1-5 auf ihren Größen (V₁-V₅) entsprechend den ursprünglichen Walzplänen gehalten werden, weil nämlich zu diesem Zeitpunkt diese Größen, wie sofort aus Fig. 2 hervorgeht, a₁V₁ bis a₁V₅ betragen, der Koeffizient a₁ jedoch, wie erwähnt, die Größe 1 besitzt. Die Walzgeschwindigkeiten bleiben also unverändert.

Der Rechner 32 integriert die gemessene Walz- bzw. Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalze 24 des ersten Walzgerüsts RS 1 als gleich der Strecke zwischen erstem und zweitem Walzgerüst RS 1 bzw. RS 2, die ebenfalls in ihm gespeichert ist, um dadurch die Ankunft des Dickensprungs am zweiten Walzgerüst RS 2 festzustellen. Zu diesem Zeitpunkt ändert der Anstellregler SDC 2 auf ähnliche Weise die Anstellposition an diesem Walzgerüst von der voreingestellten Größe S₂ auf S′₂ gemäß Fig. 1, während gleichzeitig der Hauptrechner 32 als Befehls- oder Soll-Walzgeschwindigkeiten gemäß Fig. 2 zugeordnete Walzgeschwindigkeiten zu den betreffenden Reglern SC 1-SC 5 liefert, um das Walzgeschwindigkeitsschema (a₁V₁, a₁V₂, a₁V₃, a₁V₄, a₁V₅) mit a₁ = 1 auf ein neues Schema (a₂V₂V₁′/V₂′, a₂V₂, a₃V₃, a₂V₄, a₂V₅) zu ändern, wie dies aus Fig. 2 hervorgeht.

Durch diese Änderung des Walzgeschwindigkeitsschemas entsteht eine Bandzugänderung in dem zwischen erstem und zweitem Walzgerüst RS 1 bzw. RS 2 befindlichen Teil des Bands 10. Der Bandzugfühler TS 1 mißt diese Bandzugänderung und liefert sein Ausgangssignal zum Bandzugregler TC 1. Letzterer wird hierdurch betätigt, um eine Feineinstellung der Anstellposition am zweiten Walzgerüst RS 2 mittels des Anstellreglers SDC 2 vorzunehmen, mit dem Ergebnis, daß der Bandzug zwischen erstem und zweitem Walzgerüst RS 1 bzw. RS 2 auf einer vorbestimmten konstanten Größe gehalten wird.

Der vorstehend beschriebene Vorgang wiederholt sich bei den folgenden Walzgerüsten RS 3-RS 5. Insbesondere wird die Ankunft des Dickensprungs am jeweiligen Gerüst RS 3-RS 5 jeweils durch den Hauptrechner 32 festgestellt, um nacheinander die von den Walzgeschwindigkeitsfühlern SS 3-SS 5 gemessenen Walzgeschwindigkeiten zur Streckenermittlung zwischen den Walzgerüsten zu integrieren. Bei jeder durch den Rechner 32 festgestellten Ankunft des Dickensprungs am Walzgerüst RS 3, RS 4 oder RS 5 spricht der betreffende Anstellregler SDC 3-SDC 5 auf einen Anstellbefehl vom Walzplanrechner 30 an, um die Anstellposition am jeweiligen Walzgerüst RS 3 bis RS 5 von der betreffenden Anfangsgröße S₃-S₅ auf S′₃-S′₅ zu ändern. Gleichzeitig liefert der Rechner 30 als Walzgeschwindigkeitsbefehle oder -Sollwerte die z. B. in der vierten Spalte von Fig. 2 dargestellten Walzgeschwindigkeiten. Hierdurch wird das Walzgeschwindigkeitsschema für die fünf Walzgerüste wie folgt geändert von (a₂V₂V′₁/V′₂, a₂V₂, a₂V₃, a₂V₄, a₂V₅) auf (a₃V₃V′₁/V′₃, a₃V₃V′₂/V′₃, a₃V₃, a₃V₄, a₃V₅), sodann auf (a₄V₄V′₁/V′₄, a₄V₄V′₂/V′₄, a₄V₄V′₃/V′₄, a₄V₄, a₄V₅) und hierauf wiederum auf (a₅V₅V′₁/V′₅, a₅V₅V′₂/V′₅, a₅V₅V′₃/V₅, a₅V₅V′₄, a₅V₅). Außerdem wird dabei der Bandzug zwischen den Walzgerüsten durch den betreffenden Bandzugfühler TS 2-TS 4 und den jeweiligen Bandzugregler TC 2-TC 4 konstant gehalten.

Eine Bandschere 34 schneidet das aus dem letzten Walzgerüst RS 5 auslaufende, fertiggewalzte Band in Stücke vorbestimmter Länge, die zu Rollen 36 gewickelt werden.

Claims

1. Verfahren zur Änderung des Walzplans in einer Tandemwalzstraße beim Durchgang eines zu walzenden, einen Dickensprung aufweisenden Bandes ohne Unterbrechung des Walzvorgangs, bei der die Walzgeschwindigkeiten an dem Walzgerüst, an dem der Dickensprung ankommt, und den den diesen Gerüsten vorgeschalteten und nachgeschalteten Walzgerüsten gemäß dem Prinzip konstanten Walzgutstroms im gleichen Verhältnis geändert werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder Ankunft des Dickensprungs am i-ten Walzgerüst einerseits die Walzgeschwindigkeiten an den dem i-ten Walzgerüst vorgeschalteten Walzgerüsten in neue Walzgeschwindigkeiten (V′ ₁, V′ ₂ . . . V′ _i-1) gemäß einem neuen Walzplan korrigiert werden, der durch Multiplikation des ursprünglichen Walzplanes mit a _iV_i/V _i′ entsteht, wobei V _i/V _i′ das Verhältnis der ursprünglichen Walzgeschwindigkeit V _i zur neuen Walzgeschwindigkeit V _i′ gemäß dem neuen Walzplan bedeutet und a _i ein Koeffizient ist, der die Gesamtsumme der Änderungen der Walzgeschwindigkeiten an den Walzgerüsten möglichst klein macht und aufgrund einer minimumsbildenden Funktion berechnet ist, wobei sich für a _i ergibt: mit:
i = Nr. des Walzgerüstes
n = Anzahl der Walzgerüste
und als Nebenbedingung die Walzgeschwindigkeiten am i-ten Walzgerüst und an den diesem nachgeschalteten Walzgerüsten durch den Koeffizienten a _i so auf Werte korrigiert werden, daß diese dort die Werte der ursprünglichen Walzgeschwindigkeiten (V _i, V _i+1, . . ., V _n) beibehalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die minimumsbildende Funktion derart gewählt ist, daß die Summe der Absolutwerte der Verhältnisse von alter und neuer Geschwindigkeit der einzelnen Walzgerüste minimisiert wird.