DE3402254C2

DE3402254C2 - Walzstraße

Info

Publication number: DE3402254C2
Application number: DE3402254A
Authority: DE
Inventors: Fumio Yoshida; Yoshikazu Kotera
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-02-25
Filing date: 1984-01-24
Publication date: 1997-04-24
Anticipated expiration: 2004-01-25
Also published as: JPS59156511A; DE3402254A1; US4576027A; AU568317B2; KR840007668A; KR890000118B1; JPH0460723B2; AU2102983A

Description

Die Erfindung betrifft eine Walzstraße zum kontinuierlichen Walzen von durch wenigstens ein Paar einander gegenüberliegender, zwischen sich einen Walzspalt bildende Walzen gefördertes Walzgut, mit mehreren Meßgeräten zum Messen verschiedener beim Walzen auftretender Werte wie Materialabmessungen, Walz spalt und Reaktionskraft F auf die Walzen und einen an die Meßgeräte angeschlos senen arithmetischen Prozeßrechner zur Berechnung des Walzspalts aus diesen Werten.

Eine solche Walzstraße ist bereits aus der US 3,803,887 für ein Walzgerüst bekannt.

Um die Genauigkeit des Walzvorganges verbessern zu können, ist es nötig, den Gerüstmodul einer Walz straße während des Walzprozesses und den Abweichungs wert des Walzspaltes der Walzstraße genau zu kennen. Der Gerüstmodul, der Abweichungswert und die Reaktionskraft sind am Beginn und während des Walzens unterschiedlich. Es ist daher nötig, diese Werte ständig zu aktualisieren. Es sollen stets möglichst zuverlässige und neue, dem aktuellen Walzzustand entsprechende Werte verwendet werden, was in folgenden Veröffentlichungen näher betrachtet wird:

1. G. E. Wood, "Mill modulus variation and hysteresis - Their effect on hot strip mill AGC", Iron and Steel Engineer, Januar 1977, Seiten 65 bis 71,
2. Torsten Cegrell, "Adaptive control", ASEA JOURNAL, 1978, Band 51, Nr. 3, Seiten 75 bis 77.

Dort heißt es: "es ist möglich, die Werte der Parameter mit Hilfe der Methode der kleinsten Quadrate zu be stimmen", dann werden die theoretischen Grundlagen dieser Behauptung erklärt.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer Walzstraße während eines üblichen Walzvorganges. Eine obere Walze (TR) 1 und eine untere Walze (BR) 2 der Walzstraße liegen ein ander gegenüber und bilden zwischen sich einen Walz spalt S. Das Walzgut (m) 3 wird zu einem Blech oder einer Platte der Dicke h gewalzt, wenn es sich in der Darstellung nach rechts bewegt. Gleichzeitig spüren die Walzen eine von dem Walzgut ausgehende Reaktionskraft F, die eine Änderung des Walzspaltes S anstrebt. Der Zusammenhang zwischen dem Walzspalt S und der Reak tionskraft F ist in Fig. 2 dargestellt. Der Walzspalt S nimmt zu, wenn die Reaktionskraft zunimmt, wie die Linie A zeigt. Die Steigung M der Linie A gibt den Gerüstmodul an, der von der Festigkeit und Steif heit der Walzgerüste abhängt. Die Plattendicke h hängt in folgender Weise von dem Walzspalt S und der Reak tionskraft F ab:

Dabei ist K ein sogenannter Abweichungswert des Walz spaltes, wie er in der anfangs angegebenen Literaturstelle "Iron and Steel Engineer, Januar 1977", auf S. 66 in Spalte 2 beschrieben wird.

In bekannten Walzstraßen werden der Gerüstmodul M und der Abweichungswert K fest angegeben, selbst, wenn sich diese Werte während des aktuellen Walzzustands ändern. Eine ausreichende Walzgenauigkeit war daher bisher nicht zu erzielen.

Aus der US 3,803,887 ist bereits eine Walzstraße entsprechend dem Oberbe griff des Anspruches 1 bekannt. Die Regelung dieser bekannten Walzstraße ist jedoch nicht geeignet, die verschiedenen, voneinander abhängigen Parameter verschiedene Walzgerüste und Walzstraßen zu berücksichtigen, um eine genaue und schnelle Regelung zuzulassen. So ist diese bekannte Regelanlage nicht in der Lage, eine Bestimmung des Gerüstmoduls M und des Abweichungswertes K durch zuführen, denn die Materialstärke hängt nicht nur vom Gerüstmodul M, sondern auch von dem Abweichungswert K ab. Bei dieser bekannten Regelanlage wird nur eine unbekannte, nämlich der Gerüstmodul M, aus Meßgrößen bestimmt, was durch sehr einfache Rechenoperationen erfolgen kann.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine solche Walzstraße mit einer verbesserten Walzgenauigkeit zu schaffen, in der ein möglichst zuverlässiger Wert des Gerüstmoduls und des Abweichungswertes des Walzspaltes während des Walzens berechnet wird. Diese Werte sollen ständig an eine Walzenregelung rückgekoppelt werden.

Die Walzstraße gemäß der vorliegenden Erfindung ist aufgebaut, wie im Anspruch 1 angegeben.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen defi niert.

Im folgenden sollen an Hand der Zeichnungen die Erfindung und einige Ausführungs beispiele näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Walzen beim Walzen von Walz gut;

Fig. 2 den Zusammenhang zwischen dem Walzspalt und der während des Walzens entstehenden Reak tionskraft;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Regelung in einer Walzstraße gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 4 ein Blockschaltbild der mehreren Walzenpaaren zuge ordneten Steuerregelungen in einer Walzstraße gemäß einer zweiten Ausführungsform; und

Fig. 5 ein Blockschaltbild der mehreren Walzenpaaren zugeordneten Steuerregelungen in einer Walzstraße gemäß einer dritten Ausführungsform.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Walzstraße gemäß der vorliegenden Erfindung, in der Walzgut 3 durch eine obere Walze (TR) 1 und eine untere Walze (BR) 2 gewalzt wird. Die Dicke h des Walzgutes 3 wird durch ein an der Ausgangsseite der Walzstraße 4 angeordnetes Meßgerät 5 zur Bestimmung der Dicke (TMU) gemessen. Die so gemessene Dicke h wird einem Prozeßrechner (CPU) 8 zugeführt. Der Walzspalt S zwischen den Walzen 1 und 2 und die auf diese Walzen ausgeübte Reak tionskraft F werden durch Meßgeräte (GMU) 6 und (RMU) 7 bestimmt, deren Meßwerte dem Prozeßrechner 8 zur Ver fügung gestellt werden. Dieser enthält beispielsweise einen Computer, dem die Ausgangssignale (also die Plattendicke h, der Walzspalt S und die Reaktions kraft F) zugeführt werden. Er berechnet dann auf der Grundlage der nachfolgenden Gleichung den Gerüstmodul M und den Abweichungswert K des Walzspaltes. Diese Werte werden an eine Walzenregelung (nicht darge stellt) der Walzstraße zurückgegeben.

Die arithmetische Operation des Prozeßrechners 8 wird im folgenden erklärt. Die oben stehende Gleichung (1) kann wie folgt umgeformt werden:

Die Gleichung (2) kann durch die folgende Determinate ausgedrückt werden:

Demzufolge ergibt sich die nachstehende Gleichung für die während des Walzens in vorbestimmten Zeitabständen aufgenommenen Abtastwerte für F, h und S bestehend aus n (= 1, 2, . . .) Daten:

Die gesuchten zuverlässigen Werte für 1/M und K können durch Verwendung der Gleichung (4) mit der folgenden Gleichung erhalten werden:

dabei sind:

Der Prozeßrechner berechnet daher den Gerüstmodul M und den Abweichungswert K jeweils als aktuelle Werte und verwendet dabei sukzessive die Plattendicke h₁ bis h_n, den Walzspalt S₁ bis S_n und die Rückstellkraft F₁ bis F_n aus der unter aktuellen Walzbedingungen ermittelten Meßreihe mit n (= 1, 2, . . .). Diese Werte werden zur Erhöhung der Walzgenauig keit der Walzenregelung zugeführt.

In Fig. 4 ist ein Blockschaltbild einer Walzstraße ge mäß einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Mehrere Walzgerüste liegen hintereinander, ihre jeweiligen Bestandteile sind durch Indices "a", "b" und "c" unter schieden. Prozeßrechner 8a, 8b, 8c erhalten von den Meß geräten 5a, 5b, 5c, 6a, 6b, 6c, 7a, 7b, 7c die Ausgangs signale mit den Werten der Plattenstärken ha, hb, hc, der Walzspalte Sa, Sb, Sc und der Reaktionskräfte Fa, Fb, Fc. Sie führen die arithmetische Operation der Glei chung (5) durch, um die Gerüstmodule Ma, Mb, Mc und die Abweichungswerte Ka, Kb, Kc zu errechnen.

In Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer Walzstraße ge mäß einer dritten Ausführungsform dargestellt. Mehrere Walzgerüste liegen hintereinander. Es ist allerdings kein Meßgerät zur Bestimmung der Plattendicke an den Ausgangsseiten der Walzen 4a und 4b vorgesehen. Statt dessen befinden sich an den Ausgangsseiten der Walzen 4a, 4b, 4c und entlang des Walzgutes 3 Meßgeräte (SMU) 9a, 9b und 9c zur Bestimmung der Transportgeschwindig keiten Va, Vb und Vc des Walzgutes 3. Außerdem sind arithmetisch-logische Einheiten (ALU) 10a und 10b vor gesehen; die erste erhält die Werte der Geschwindig keiten Va, Vc und der Plattendicke hc, die zweite die Werte der Geschwindigkeiten Vb, Vc und der Platten dicke hc. Sie bestimmen die Plattendicken ha und hb auf den Ausgangsseiten der Walzen 4a und 4b auf der Grundlage der folgenden Gleichung (6):

Die derart von den arithmetisch-logischen Einheiten 10a und 10b erhaltenen Plattendicken ha und hb werden an entsprechende Prozeßrechner 8a und 8b weitergegeben, die ihrerseits die arithmetische Operation gemäß Glei chung (5) ausführen.

In den vorstehenden Ausführungsformen ist der Absolut wert der Plattendicke durch das Meßgerät bestimmt worden. Statt dessen kann auch ein mit Röntgenstrahlen arbeitendes Meßgerät verwendet werden, um die Abwei chung von einer Referenz-Plattendicke zu messen. Die Plattendicke als Absolutwert kann durch Addition der Referenz-Plattendicke und dieser Abweichung mittels eines Prozeßrechners erhalten werden.

In der Ausführungsform der Fig. 5 wird die Geschwindig keit des Walzgutes mittels eines Geschwindigkeitsdetek tors bestimmt. Sie kann auch durch Multiplizieren der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen des Walzwerks mit einem Vorschubfaktor der gewalzten Platte ermittelt werden.

In den vorstehenden Ausführungsformen werden die Walzen durch der Plattendicke des Walzgutes zugeordnete Para meter geregelt. Statt dessen ist auch eine Regelung durch der Plattenbreite des Walzgutes zugeordneten Para meter möglich. In diesem Fall werden die Plattendicke h und der Walzspalt S in den Gleichungen (1) bis (6) durch die Plattenbreite W und den Walzspalt in Rich tung der Breite ersetzt. In den in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsformen müssen dann die Platten dicke h, die obere und die untere Walze und das Meß gerät zur Bestimmung der Plattenstärke ersetzt werden durch die Plattenbreite W, die Walzen in Richtung der Breite und ein Meßgerät zur Bestimmung der Breite.

Die Funktionen der in der Ausführungsform der Fig. 5 vorgesehenen arithmetisch-logischen Einheiten 10a und 10b können auch durch die Prozeßrechner 8a und 8b durch geführt werden.

Claims

1. Walzstraße zum kontinuierlichen Walzen von durch wenigstens ein Paar einander gegenüberliegender, zwischen sich einen Walzspalt bildende Walzen geförderte Walzgut, mit mehreren Meßgeräten zum Messen verschiedener beim Walzen auftretender Werte wie Materialabmessungen, Walzspalt und Reaktions kraft F auf die Walzen und einen an die Meßgeräte angeschlossenen arithmetischen Prozeßrechner zur Berechnung des Walzspalts aus diesen Werten, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozeßrechner (8) für jedes Walzenpaar (1, 2) mehrere (n 2) aufeinan derfolgende Abtastwerte der Meßgeräte (5, 6, 7, 9) empfängt, den Gerüstmodul M der Walzstraße und einen Abweichungswert K der sich ergebenden Materialstärke h von dem gemessenen Walzspalt S aus den Gleichungen und berechnet, wobei gilt, und an einen Regelkreis zur Regelung der Walzen (1, 2) übergibt.

2. Walzstraße nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgeräte (5, 6, 7) für jedes Walzenpaar (1, 2) vorgesehen sind, und zwar ein Meßgerät (5) an der Ausgangsseite der Walzen (1, 2) zum Messen der Abmessungen h des Walzgutes (3), ein Meßgerät (7) zum Messen der vom Walzgut (3) auf die Walzen (1, 2) ausgeübten Reaktionskraft F und ein Meßgerät (6) zum Messen des Walzspaltes S während des Walzens.

3. Walzstraße nach Anspruch 1 mit einer Mehrzahl von Walzenpaaren (1, 2) zum kontinuierlichen Walzen des Walzguts (3), dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Meßgeräte (6, 7, 9) für jedes Walzenpaar (1, 2) vorgesehen sind, und zwar ein Meßgerät (9) zum Messen der Geschwindig keit V des Walzguts (3) an der Ausgangsseite der Walzen (1, 2), ein Meßgerät (7) zum Messen der vom Walzgut (3) auf die Walzen (1, 2) ausgeübten Reaktionskraft F und ein Meßgerät (6) zum Messen des Walzspaltes S während des Walzens, und daß auf der Ausgangsseite des letzten Walzenpaares (4c) ein weiteres Meßge rät (5c) zum Messen der Abmessungen h des Walzgutes (3) angeordnet ist.

4. Walzstraße nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der arithmetische Prozeßrechner (8) eine Matrixkalku lation von einem Grad durchführt, der der Anzahl der Abtastungen entspricht.

5. Walzstraße nach Anspruch 1 oder 3 mit einer Mehrzahl von Walzenpaaren zum kontinuierlichen Walzen des Walzguts, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozeßrechner (8) eine Matrixkalkulation von einem Grad durchführt, der der Anzahl der Abtastungen entspricht, und für die in Transportrichtung vor den letzten Walzen (4c) liegenden Walzen (4a, 4b) die Ab messungen h des Walzgutes (3) an der Ausgangsseite jedes Walzenpaares aus den von den entsprechenden Meßgeräten (9) gelieferten Daten für die Durchlaufge schwindigkeit V des Walzgutes und dem von dem Meßgerät (5c) des strom abwärts angeordneten Walzenpaares (4c) übermittelten Wertes der Abmessungen h des Walzgutes (3) berechnet.