DE3517475A1

DE3517475A1 - Verfahren zur regelung der walzkraft-verteilung in einer walzstrasse

Info

Publication number: DE3517475A1
Application number: DE19853517475
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Kobe Hyogo Kotera
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1984-05-16
Filing date: 1985-05-15
Publication date: 1985-11-21
Also published as: BR8502291A; DE3517475C2; KR850008112A; KR890003646B1; JPS60244413A; AU573342B2; AU4251185A; US4617814A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Lastverteilung zwischen verschiedenen Walzgerüsten einer Walzstraße, insbesondere ein Verfahren zur Regelung des Walzlastverhältnisses verschiedener Walzgerüste einer Walzstraße auf einen vorgegebenen Sollwert.

Beim Betrieb einer Walzstraße ist es dringend erforderlich, daß die Walzkräfte verschiedener Walzgerüste zwischen einem oberen und einen unteren Grenzwert gehalten werden, die durch die Auslegung der Maschinen und Geräte gegeben sind; darüber hinaus ist es dringend erförderlich, daß das Walzkraft-Verteilungsverhältnis der Walzgerüste auf einem separat ermittelten, zweckmäßigen Sollwert gehalten wird.

Fig. 2 zeigt eine dem Stand der Technik gemäße WaIzkraft-Verteilüngs-Regelühg dieser Art, die z.B. in der japanischen Patentanmeldung Nr. 58-192738 beschrieben ist. Die Einrichtung besitzt mehrere Walzgerüste Nr. 4, Nr. 5 und Nr. 6, die mit Walzenpaareh 2a-3ä, 2b-3b und 2c-3c zum Walzen eines Walzgutes 1, Walzreduktions-Stellwert-Reglern (rolling reduction position controlling devices) 4a, 4b und 4c und Walzkraft-Heßwertgebern (rolling load detection devices) 5a, 5b und 5c ausgerüstet sind. D.h., die Walzkräfte der einzelnen Wälzstände werden von den Walzkraft-Meßwertgebern 5a, 5b und 5c gemessen und von einem Walzkraft-Verteilungsregler 7 mit einem Sollwert des Walzkraft -Verteilungsverhälthisses verglichen, um in Abhängigkeit vom Ergebnisses dieses Vergleiches die Materialdicken-Reduktionswerte des Walzgutes zu ändern. Gleich-

zeitig werden Korrekturwerte Λ S4, 4 S5 und A S6 für die Walzreduktions-Stellwerte der einzelnen Gerüste berechnet unter der Bedingung, daß ein vor der Lastverteilungskorrektur bestehender Istwert der Materialdicke am Austritt aus dem letzten Walzgerüst beibehalten wird. Danach werden entsprechend der Ergebnisse dieser Berechnungen Änderungssignale an die Walzreduktions-Stellwert-Regler 4a, 4b und 4c nacheinander derart zeitlich gestaffelt ausgegeben, daß das Änderungssignal für ein stromabwärts gelegenes Walzgerüst ausgegeben wird, wenn der von dem stromaufwärts gelegenen Walzgerüst auf dem Walzgut erzeugte Walzreduktions-Stellwert-Änderungspunkt das stromabwärts gelegene Walzgerüst erreicht.

Im folgenden wird die Funktionsweise beschrieben. Es wird angenommen, daß die von den Walzkraft-Meßwertgebern 5a, 5b und 5c gemessenen Walzkräfte der Walzgerüste P4, P5 und P6 sind. Wenn die Sollwerte ihre Verhältnisse C4, C5 und C6 sind, gilt

P4 : P5 : P6 = C4 : C5 : C6 ...(D

Für diese Gleichung wird ein Fehler zwischen den beiden stromabwärts gelegenen Walzständen Nr. 5 und Nr. 6 ermittelt.

A err5 = C5.C6 - C6.C5 (2)

Um das Walzkraft-Verteilungs-Verhältnis zwischen diesen beiden Walzgerüsten auf C5:C6 einzustellen, wird die Walzgutdicke am Walzgerüst Nr. 5 um /\ h5 geändert, um P5 und P6 wie folgt zu ändern:

ΔΡ5 = - Q5-Ah5^L (3)

h5^L ΔΡ6 = Q6-Ah5^L

Mit:
A.rli _ AerrS _/c.

A5 = C5?Q6 + C6-Q5 . _?... (6)

Dabei sind Q5 und Q6 Einflußfaktoren, die sich bei einer Änderung A ti5 der Walzgutdicke für die Walzkräfte P5 und P6 ergeben; weitgehend exakte Werte kann man theoretisch oder experimentel ermitteln.

Unterdessen werden die Walzreduktions-Korrekturwerte S5 und Δ S6 für die Walzgerüste Hr,5 und Nr .6, die erforderlich sind, um eine Dickenänderung 4 h5 ^des Walzgutes unter der Bedingung, daß die Walzgutdicke h4 am Austritt aus dem Walzgerüst Nr.4 und die Walzgutdicke h6 am Austritt aus dem Walzgerüst Nr .6 ungeändert bleiben, zu bewirken, wie folgt berechnet:

AS5 = ^m5 ⁺ *⁵ Ah5^L (7)

nvb

_{AS6 =} _ SL| mo

Dabei ist mi eine Walzgerüstfederkonstante jedes Walzgerüstes und qi ein Verformungskoeffizient des Walzgutes.

Diese Walzreduktions-Stellwert-Korrekturen werden mit not wendigen Zeitverzögerungen ausgeführt, die die Durchlaufgeschwindigkeit des Walzgutes berücksichtigen.

Bei der dem Stand der Technik gemäßen Walzkraft-Verteilungs-Regelung werden für die Berechnung der Ander ungs wer te der Walzgutdicke und der Korrekturwerte der Walzreduktions-Stellwerte für die Koeffizienten Idealwerte verwendet, die sich, wie bereits erwähnt, im Voraus aus theoretischen Walzphänomen-Modellüberlegungen gewinnen lassen. Infolge der Ungenauigkeit dieser Werte der Koeffizienten treten jedoch selbst dann, wenn die Walzreduktions-Stellwert-Korrektur für ein gegebenen Walzgerüst in Abhängigkeit von einer einzelnen Berechnung einer Walzkraft-Verteilungskorrektur durchgeführt wird, Fluktuationen der Walzgutdicke an der Austrittsseite dieses Walzgerüstes auf, so daß infolge einer Dickenregelung eine Wälzkraftänderung erzeugt werden kann, oder nach der Änderung der Wert der Walzkraft jedes Walzgerüstes nicht mit dem Sollwert übereinstimmt, wodurch sich die Notwendigkeit eines weiteren Eingriffes der Walzkraft-Verteilungsregelung ergibt. Dadurch, daß es länger als notwendig dauert, bis die Walzkraftwerte in einem geeigneten Verhältnis konvergieren, werden Walzproduktteile erzeugt, die keine korrekte Materialdicke oder eine unzulässige Bandform besitzen, so daß ein großer wirtschaftlicher Verlust entsteht.

Dies ist in der Tatsache begründet, daß verschiedene Konstanten, die zur Berechnung einer Walzkraft-Verteilungsregelung verwendet werden, und auch die Kennwerte der jeweiligen Walzgut-Materialien mit Fehlern behaftet sind; d.h., es besteht ein Bedarf für eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Walzkraft-Verteilungsregelung.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren vorzuschlagen, mittels dessen ein Walzkraftverhältnis mehrerer Walzgerüste untereinander, die ein durchlaufendes Walzgut walzen, schnell auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden jedes mal dann, wenn eine Korrektur der Walzkraft-Verteilung mehrerer ausgewählter Walzgerüste untereinander durchgeführt wird, die Abweichung zwischen dem Sollwert und dem Istwert des Walzkraft-Verteilungs-Verhältnisses zu Beginn der Korrektur und die Walzreduktions-Stellwerte und die Walzkräfte der Walzgerüste gespeichert; dann werden nach Beginn des Regeleingriffes die aktuellen Ergebniswerte der Walzreduktions-Stellwert-Korrektur und die aktuellen Ergebniswerte verschiedener Walzkraftzustände bis zum Ende des Regelungseingriffes als Koeffizientenwerte gespeichert; und wenn dann danach die gleichen Situationen wieder auftreten, unter denen die Korrektur durchgefüht worden ist, werden die Korrektur wer te unter Benutzung der so gespeicherten Koeffizienten-Werte ermittelt..

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer in den Zeichnungen dargestelltem Aus führungsform ausführlich bes>chr ieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Regelschema einer Aus führurigs form der Anwendung des erfindungsgemaßen Verfahrens zur Regelung der Walzkraftverteilung unter den stromabwärts gelegenen letzten drei Walzgerüsten einer Walzstraße, die bis zu 6 Walzgerüste besitzt;

Fig. 2 ein entsprechendes Regelschema eines dem Stand der Technik gemäßen Verfahrens.

• . »Ι .·ι

Anhand Fig. 1 wird nachstehend ein System beschrieben, in dem das erfindungsgemäße Verfahren auf die stromabwärts gelegenen letzten drei Walzgerüste einer Walzstraße mit Walzgerüsten angewendet ist.

Fig. 1 zeigt ein Blechmaterial 1, das in Walzgerlisten Nr. 4, Nr. 5 und Nr. 6, die durch die Walzenpaare 2a-3a, 2b-3b und 2c-3c repräsentiert sind, gewalzt wird. Jedes der Walzgerüste Nr.4, Nr,5 und Nr.6 besitzt einen Walzreduktions-Stellwert-Regler 4a, 4b und 4c und einen Walzkraft -Meßwertgeber 5a, 5b und 5c. Die von diesen Geräten gemessenen Werte S4, S5 und S6 sowie P4, P5 und P6 werden in einen Walzkraft-Verteilungs-Regler 7 gespeist. Es ist zu beachten, daß in Fig. 1 die Bezugszahl 6 einen austrittsseitigen Walzgut-Dicken-Meßwertgeber und'die Bezugszahl einen Walzgut-Dicken-Regler kennzeichnen.

Wenn die Sollwerte eines Walzkraft-Verteilungs-Verhältnisses an den Walzgerüsten Nr.4, Nr.5 und Nr.6 C4, C5 und C6 sind, ist ein Fehler der Walzkraft-Verteilung an den Walzgerüsten Nr.5-Nr.6

/err5 = C5.P6 - C6.P5 .....(9)

Λ 5 = C5.Q6 + C6.Q5 (10)

dann wird

4^L= -⁴^i- .....cn)

45

berechnet, um die Walzkraftwerte der Walzstände Nr.5-Nr.6 von P5 und P6 in P5 und P6 zu ändern. Dies war auch schon die dem Stand der Technik gemäße Praxis. In diesem Fall werden die Walzkraftwerte P5 und P6 nach einer solchen Änderung

Ix

P5

ce

'-Q5¹
. Q6,

Aerr.5
Δ5

Q5C6, -Q5C5\

Q6C5

(Q6, Q5) /P5' P6>

(12)

und von jedem Walzkraftwert P5 und P6 aus werden sie korrigiert auf

P5¹ : P6¹ = C5 : C6

In der Tat konvergiert der Walzkraft-Verteilungswert nach zwei oder mehreren Folgen der o.g. Rechnung und Regelungseirtgriffen gegen einen vorgegebenen Sollwert abhängig von Differenzen der tatsächlichen Werte sowohl der in den o.g. Berechnungen benutzten Konstanten Q5 und Q6 als auch der in den Berechnungen der Walzreduktions-Stellwert-Korrekturen mittels der Gleichungen (7) und (8) benutzten Werte q5 und q6 sowie m5 und m6. Erfindungsgemäß werden bei einer Regelung durch ein dem Stand der Technik gemäßes Verfahren in einem Zeitpunkt, in dem eine Abweichung eines Walzkraft-Verteilungsverhältnisses an den Walzständen Nr.5-Nr.6

festgestellt wird, der Wert dieser Abweichung, sowie die Werte des Walzreduktions-Stellwertes und der Walzkraft der Walzgerüste alsA err5°, S5°, S6°, P5° und P6° gespeichert; wenn zu einem Zeitpunkt, zu dem die Walzkraft-Verteilungsregelung tatsächlich in diesem Teil der Walzstraße wirksam wird, die Werte der Walzreduktions-Stellwerte und der Walzkräfte S5¹, S6¹, P5¹ und P6 sind, werden die Werte der Koeffizienten für die Walzkraft-Verteilungs-Regelung wie folgt aus den Differenzen zwischen ihnen ermittelt:

SS 5 5 =

SS56 =

PP55 =

PP56 =

S5¹ - S5°

Aerr5

S6¹ - S6° Aerr5°

P5¹ - P5°

(14)

Äerr5 Λ

- P6'

Aerr5

(15)

Die koeffizienten Werte SS55 und SS56 werden, wenn die gleichen Bedingungen das nächste mal auftreten, zur Berechnung der Walzreduktions-Korrekturwerte wie folgt verwendet:

AS5 = SS55-Aerr5 AS6 = SS56-Aerr5.

Aus diesen Werten ist ersichtlich, daß die Ermittlung der Regelungswerte mit größerer Genauigkeit durchgeführt werden können, als durch die Berechnung der Walzreduktion-Stellwert-Korrektur gemäß den Gleichungen (2) bis (6) sowie (7)

und (8) . ■■·■...

Nachfolgend wird ein Walzkräft-Verteilungs-Verhältnis der Walzgerüste Nr.4 und Nr*5 bewertet und falls eine Abweichung auftritt, wird diese wie folgt berechnet:

A err 4° = C4.P5 - C5.P4 (17)

Dann werden die zu diesem Zeitpunkt anstehenden Werte der Walzreduktions-Stellwerte und der Walzkräfte als S4 , S5°, S6°, P4°, P5° und P6° gespeichert; entsprechend den Gleichungen (4) und (S) gilt:

Δ4 = C4.Q5 + C5-Q4 .. (18)

54

AS4¹ =

(20) }_ _Λη4^

Ferner wird eine Abweichung der Walzkraft-Verteilung, die erneut an den Walzger'üst&n Nr.5-Nr.6 als Folge dieser letzten Korrektur der Walzkraftverteiluhg auftreten kann, wie folgt voraus berechnet:

Aerr5 = - C6.AP5¹ ..... (21.)

ΔΡ5¹ is

ΔΡ5¹ = Q5-Ah4^ij

(22)

In Verbindung mit dieser voraus berechneten Abweichung der Walzkraftverteilung für die Walzgerüste Nr.5-Nr.6 ist es möglich, aus den vorangegangenen aktuellen Ergebnissen Korrektur wer te für die Walzreduktions-Stellwerte und einen Änderungswert für die Walzkraft mit hoher Genauigkeit zu berechnen:

AS5² =

₇ , f ····· (23)

AS6 = SS56-Aerr5^x

ΔΡ5² = PPSS-AerrS¹ ..... (24)

Entsprechend dieser vorausberechneten Walzkraftänderung kann eine Abweichung der Walzkraftverteilung A err4 zwischen den Walzgerüsten Nr.4 und Nr.5 vorausberechnet werden als:

Aerr4² = C4. P5² .....(25)

Die für eine solche Korrektur erforderlichen Korrekturwerte der Walzreduktions-Stellwerte werden entsprechend den Gleichungen (19) und (20) wie folgt berechnet:

., .2 Aerr4

Ah4 = - —£4

_Ah4²

(27)

11

A 3 λ 4

Dann werden in gleicher Weise** err5 , Δ err4 ,...

berechnet; dafür werden 4 S4, A S5 und A S6 nacheinander berechnet. Damit ist es möglich, die der Abweichung der Walzkraft-Verteilung /\ err4 an den Walzgerüsten Nr.4-Nr.5 entsprechenden, erforderlichen Korrekturwerte der Walzreduktion-Stellwerte wie folgt zu berechnen:

AS4 = Δ54¹ + äS4³ + AS4.⁵ + . , . AS5 = ASS¹ + AS5² + Δ35³ + AS5⁴ + Δ86 = Δ56² + Δ56⁴ + ^

(28)

Tatsächlich wird eine sehr kleine Anzahl von Wiederholungen der Rechnungen ausreichen, da diese iterativen Rechnungen eine extrem schnelle Exponential·charakteristik besitzen.

Die auf diese Art ermittelten Korrektur ins truktionen der Walzreduktions-Stellwerte für die Walzgerüste Nr.4, Nr.5 und Nr.6 werden entsprechend der Durchlaufgeschwindigkeit des Walzgutes zeitlieh gesteuert zu den Walzreduktions-Stellwert-Reglern 4a* 4b und 4c der zugeordneten Walzgerüste übertragen·

Nachdem die Korrektur der Walzkraft-rVerteilung auf die Walzgerüste Nr,4 bis Nr.6 auf diese Weise beendet worden ist, werden die Walzreduktions-Stellwerte und die Walzkräfte der einzelnen Walzstände gemessen; aus den aus diesen Messyngen gewonnenen Werten S4 , S5 und S6 sowie P4 , P5 und P6 werden die folgenden Koeffizienten-Werte ermittelt

1S

SS 4 4 =

SS45 =

SS46 =

S4^f - S4° Aerr4°

S5^f - S5°

Aerr4

PP 4 4 =

PP 4 5 =

PP46 =

S6^f - S6°

Aerr4°

P4^f - P4°

Aerr4

P5^f - P5° Aerr4°

P6^f - P6°

Aerr4

(29) (30)

Diese ermittelten Werte werden für die Berechnungen von Walzreduktions-Stellwert-Korrekturen benutzt, wenn die gleichen Bedingungen nächstes mal wieder auftreten; dies gestattet eine Regelung sehr hoher Genauigkeit und eine Korrektur von Abweichungen innerhalb sehr kurzer Zeit.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch für Berechnungen zur Walzreduktions-Stellwert-Korrektur bei Walzkraft-Verteilungs-Abweichungen an weiter stromaufwärts gelegenen Stellen einsetzbar.

Es ist zu beachten, daß bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung zwischen Walzkräften (rolling loads) und Walzreaktionskraften (rolling reaction forces) unterschieden wurde; wenn ein Verteilungsverhältnis der Walzreaktionskräfte auf die Walzgerüste geregelt werden sollte, kann die gleiche Wirkung erreicht werden, wenn ein konstanter Wert Qi gleich ist einem Verformungskoeffizienten-Wert qi und ein Walzkraft-Meßwertgeber als Walzreaktionskraft-Meßwertgeber ausgebildet ist. Wie aus der vorangegangenen Beschreibung erE|ich.tlich ist, werden während der Durchführung der Walzkraft-Verteilungs-Regelung erfindungsgemäß zur Berechnung von Korrekturwerten erforderliche Koeffizientenwerte nacheinander ermittelt. Demgemäß kann auch in Fällen,, in d.en,.en ausreichend genaue Konstantenwerte nicht gefunden, werden, können oder in Fällen, in denen während des Wal uvor gange s_; eine Änderung der Materialqualität des Walzgutes auftritt,, ein Walzkraft-Verteilungs-Verhältnis innerhalb einer: möglichst kurzen Zeitperiode immer auf einen Sollwert gebracht werden. Das Ergebnis ist eine wirksame Reduktion der Belastung eines Walzstraßen-Operateurs, als auch eine Verbesserung in der Genauigkeit der Materialdicke und eine. Reduktion von unzulässig falsch geformten Teilen, des Walzproduktes ·

Leerseite -

Claims

Verfahren zur Regelung der Walzkraft-Verteilung in einer Walzstraße Ansprüche

1. Verfahren zur Regelung der Walzkraftverteilung in einer Walzstraße, bei dem Änderungswerte für Walzgut-Dickenreduktions-Verhältnisse für mehrere Walzgerüste der Walzstraße aus Unterschieden zwischen den Walzkräften an den einzelnen Walzgerüsten berechnet werden und entsprechende Sollwerte für diese Walzstände vorgegeben

Martinisträße 24 Telefon Telecopierer

D-2800 Bremen 1 0421-328037 0421-32683+

Telex 244020fepatd

Datex-P
44421040311

werden, und bei dem dann an diesen einzelnen Walzgerüsten entsprechend der so berechneten Anderungswerte eine Korrektur der Walzreduktions-Stellwerte durchgeführt wird, um das Walzkraft-*Verteilungs-Verhältnis dieser Walzgerüste auf einen vorgegebenen Sollwert zu bringen, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur des Walzkraft-Verteilungs-Verhältnisses für ein Walzgerüst (Nr.6), das in der Bewegungsrichtung des Walzgutes (1) am weitesten stromabwärts angeordnet ist, und ein anderes Walzgerüst (Nr.5), das am zweitweitesten stromabwärts angeordnet ist, durchgeführt wird; daß überprüft wird, ob das Walzkraft-Verteilungs-Verhältnis zwischen dem am weitesten stromabwärts gelegenen Walzgerüst (Nr.6) und dem am zweitweitesten stromabwärts gelegenen Walzgerüst (Nr.5) mit dem Sollwert übereinstimmt, und falls Übereinstimmung festgestellt wird, geprüft wird, ob das Walzlast-Verteilungs-Verhältnis, das am drittweitesten stromabwärts gelegene Walzengerüst (Nr.4) mit einschließt, mit dem dafür vorgegebenen Sollwert übereinstimmt, und falls keine Übereinstimmung festgestellt wird, eine Korrektur des Walzkraft-Verteilungs-Verhältnisses dieser drei Walzgerüste (Nr.4, Nr.5, Nr.6) durchgeführt wird; daß der Bereich der Korrektur-Regelung des Walzlast-Verteilungs-Verhältnisses schrittweise stromauswärts über mehrere Walzgerüste ausgedehnt wird, wobei immer in gleicher Weise das am weitesten stromabwärts gelegene Walzgerüst eingeschlossen wird, um das Walzkraft-Verteilungs-Verhältnis dieser mehreren Walzgerüste auf den dafür vorgegebenen Sollwert zu bringen, ohne die Walzgutdicke (h6) am Austritt des am weitesten stromabwärts gelegenen Walzgerüstes (Nr.6) zu verändern; daß, wenn die Korrekturregelung der Lastverteilung für jedes der Walzgerüste (Nr.6, Nr.5, Nr.4,...) durchgeführt wird, eine Abweichung

zwischen dem Istwert und dem Sollwert der Walzkraft (P6, P5, PA₁...) an dem Walzgerüst (Nr.6, Nr.5, Nr.4,...) gemessen wird, und die Abweichung zusammen mit den zum Zeitpunkt der Messung an dem Walzgerüst (Nr.6, Nr.5, Nr.4,...) herrschenden Werten des Walzreduktions-Stellwertes (S6, S5, S4,...) und der Walzkraft (P6, P5, P4,...) gespeichert wird; daß nach Beendigung der Walzkraft-Verteilungs-Korrektur-Regelung der für diese Korrektur erforderliche resultierende Istwert der Walzreduktions-Stellwert-Korrektur ( S6, S5, S4,...) und der resultierende Istwert der Walzkraftänderung gemessen werden, und die durch diese Messungen erhaltenen Werte zur Ermittlung von Walzkraft-Regelungs-Koeffizienten dieser Abweichungen ausgewertet werden; und daß diese Koeffizientenwerte der Walzkraft-Verteilungs-Regelung für die Ermittlung von Regelungskennwerten für später auftretende gleiche Bedingungen verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,

daß die Koeffizientenwerte der Walzkraft-Verteilungs-Regelung verwendet werden, um Walzreduktions-Stellwert-Korrekturwerte zur Beherrschung von stromaufwärts auftretenden Abweichungen der Walzkraft-Verteilung zu beseitigen.