DE3517475C2

DE3517475C2 -

Info

Publication number: DE3517475C2
Application number: DE3517475A
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Kobe Hyogo Jp Kotera
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1984-05-16
Filing date: 1985-05-15
Publication date: 1991-04-25
Also published as: BR8502291A; KR850008112A; KR890003646B1; DE3517475A1; JPS60244413A; AU573342B2; AU4251185A; US4617814A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Walzkraftverteilung in einer Walzstraße, bei dem Änderungswerte für Walzgut-Dickenreduktionsverhältnisse für mehrere Walzgerüste der Walzstraße aus Unterschieden zwischen den Walzkräften an den einzelnen Walzgerüsten zu einem Soll-Walzkraft-Verteilungsverhältnis berechnet werden und bei dem dann an diesen einzelnen Walzgerüsten entsprechend der so berechneten Änderungswerte eine Korrektur der Walzspalt-Einstellwerte durchgeführt wird, um das Walzkraft-Verteilungsverhältnis dieser Walzgerüste auf das Soll-Walzkraft-Verteilungsverhältnis zu bringen.

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

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist bereits aus der DE 30 50 175 A1 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren zur Regelung der Walzkraftverteilung werden Änderungswerte für Walzgut-Dickenreduktions-Verhältnisse für mehrere Walzgerüste einer Walzstraße aus Unterschieden zwischen den Walzkräften an den einzelnen Walzgerüsten zu einem Soll-Verhältnis für die Walzkraftverteilung berechnet. Nach erfolgter Korrektur der Walzspalt-Einstellwerte um die errechneten Änderungswerte wird das Walzkraft-Verteilungsverhältnis auf einen vorgegebenen Sollwert gebracht.

Fig. 2 zeigt eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Walzkraft-Verteilungs-Regelung, die z. B. in der japanischen Patentanmeldung Nr. 58-1 92 738 beschrieben ist. Die Einrichtung besitzt mehrere Walzgerüste Nr. 4, Nr. 5 und Nr. 6, die mit Walzenpaaren 2a-3a, 2b-3b und 2c-3c zum Walzen eines Walzgutes 1, Walzspalt-Einstellreglern 4a, 4b und 4c und Walzkraft-Meßwertgebern 5a, 5b und 5c ausgerüstet sind. Das heißt, die Walzkräfte der einzelnen Walzgerüste werden von den Walzkraft-Meßwertgebern 5a, 5b und 5c gemessen und von einem Walzkraft-Verteilungsregler 7 mit einem Sollwert des Walzkraft-Verteilungsverhältnisses verglichen, um in Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleiches die Materialdicken-Reduktionswerte des Walzgutes zu ändern. Gleichzeitig werden Korrekturwerte ΔS4, ΔS5 und ΔS6 für die Walzspalt-Einstellwerte der einzelnen Gerüste berechnet unter der Bedingung, daß ein vor der Walzkraftkorrektur bestehender Istwert der Materialdicke am Austritt aus dem letzten Walzgerüst beibehalten wird. Danach werden entsprechend der Ergebnisse dieser Berechnungen Änderungssignale an die Walzspalt-Einstellregler 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 Änderungspunkt der Walzspalt-Einstellung 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 C4, C5 und C6 sind, gilt

P4 : P5 : P6 = C4 : C5 : C6 (1)

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

Δerr5 = C5 · P6 - C6 · P5 (2)

Um das Walzkraft-Verteilungs-Verhältnis zwischen diesen beiden Walzgerüsten auf C5 : C6 einzustellen, wird die Walzgutdicke am Walzgerüst Nr. 5 um Δh5 ^L geändert, um P5 und P6 wie folgt zu ändern:

ΔP5 = -Q5 · Δh5 ^L (3)
ΔP6 = Q6 · Δh5 ^L (4)

Mit:

Δ5 = C5 · Q6 + C6 · Q5 (6)

Dabei sind Q5 und Q6 Einflußfaktoren, die sich bei einer Änderung Δh5 ^L der Walzgutdicke für die Walzkräfte P5 und P6 ergeben; weitgehend exakte Werte kann man theoretisch oder experimentell ermitteln.

Unterdessen werden die Walzspalt-Einstellungs-Korrekturwerte ΔS5 und ΔS6 für die Walzgerüste Nr. 5 und Nr. 6, die erforderlich sind, um eine Dickenänderung Δh5 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:

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

Diese Walzspalt-Einstellungs-Korrekturen werden mit notwendigen Zeitverzögerungen ausgeführt, die die Durchlaufgeschwindigkeit des Walzgutes berücksichtigen.

Bei der dem Stand der Technik gemäßen Walzkraft-Verteilungs-Regelung werden für die Berechnung der Änderungswerte der Walzgutdicke und der Korrekturwerte der Walzspalt- Einstellwerte für die Koeffizienten Idealwerte verwendet, die sich, wie bereits erwähnt, im Voraus aus theoretischen Überlegungen gewinnen lassen. Infolge der Ungenauigkeit dieser Werte der Koeffizienten treten jedoch selbst dann, wenn die Korrektur der Walzspalt-Einstellung für ein gegebenes 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 Walzkraftänderung 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 es daher, ein Verfahren vorzuschlagen, mittels dessen ein Walzkraftverhältnis mehrerer Walzgerüste untereinander, die ein durchlaufendes Walzgut walzen, schnell auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß

- die Korrektur des Walzkraft-Verteilungsverhältnisses für ein Walzgerüst, das in der Bewegungsrichtung des Walzgutes am weitesten stromabwärts angeordnet ist, und ein anderes Walzgerüst, das am zweitweitesten stromabwärts angeordnet ist, durchgeführt wird,
- überprüft wird, ob das Walzkraft-Verteilungsverhältnis zwischen dem am weitesten stromabwärts gelegenen Walzgerüst und dem am zweitweitesten stromabwärts gelegenen Walzgerüst mit dem Sollwert übereinstimmt, und, falls Übereinstimmung festgestellt wird, geprüft wird, ob das Walzkraft-Verteilungsverhältnis, das das am drittweitesten stromabwärts gelegene Walzgerüst mit einschließt, mit dem dafür vorgegebenen Sollwert übereinstimmt, und, falls keine Übereinstimmung festgestellt wird, eine Korrektur des Walzkraft-Verteilungsverhältnisses dieser drei Walzgerüste durchgeführt wird,
- der Bereich der Korrektur des Walzkraft-Verteilungsverhältnisses schrittweise stromaufwärts über mehrere Walzgerüste ausgedehnt wird, wobei immer in gleicher Weise das am weitesten stromabwärts gelegene Walzgerüst eingeschlossen wird und die Walzgutdicke am Austritt des am weitesten stromabwärts gelegenen Walzgerüstes konstant gehalten wird,
- wenn die Korrektur der Walzkraft für jedes der Walzgerüste durchgeführt wird, eine Abweichung zwischen dem Istwert und dem Sollwert der Walzkraft an jedem Walzgerüst gemessen wird und die Abweichung zusammen mit dem zum Zeitpunkt der Messung an jedem Walzgerüst herrschenden Walzspalt-Einstellwert und Walzkraftwert gespeichert wird,
- nach Beendigung der Korrektur der Walzkraft-Verteilung der für diese Korrektur erforderliche resultierende Änderungswert der Walzspalt-Einstellung und der resultierende Änderungswert der Walzkraft gemessen wird und die durch diese Messungen erhaltenen Werte zur Ermittlung von Walzkraft-Regelungs-Koeffizienten ausgewertet werden, und
- diese Walzkraft-Regelungs-Koeffizienten für die Ermittlung von Regelungskennwerten für später auftretende gleiche Bedingungen zur Korrektur des Walzkraft-Verteilungsverhältnisses verwendet werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden jedesmal 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 Walzspalt-Einstellwerte und die Walzkräfte der Walzgerüste gespeichert; dann werden nach Beginn des Regeleingriffes die aktuellen Ergebniswerte der Korrektur der Walzspalt-Einstellung 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 durchgeführt worden ist, werden die Korrekturwerte unter Benutzung der so gespeicherten Koeffizienten-Werte ermittelt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform ausführlich beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Regelschema einer Ausführungsform der Anwendung des erfindungsgemäßen 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.

Anhand Fig. 1 wird nachstehend ein System beschrieben, in dem das erfindungsgemäße Verfahren auf die stromabwärts gelegenen letzten drei Walzgerüste einer Walzstraße mit 6 Walzgerüsten angewendet ist.

Fig. 1 zeigt ein Walzgut 1, das in Walzgerüsten 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 Walzspalt- Einstellregler 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 8 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.

Δerr5 = C5 · P6 - C6 · P5 (9)

und

Δ5 = C6 · Q6 + C6 · Q5 (10)

dann wird

berechnet, um die Walzkraftwerte der Walzstände Nr. 5-Nr. 6 von P5 und P6 in P5¹ und P6¹ zu ändern. Dies war auch schon die dem Stand der Technik gemäße Praxis. In diesem Fall werden die Walzkraftwerte P5¹ und P6¹ nach einer solchen Änderung

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 Regelungseingriffen 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 Walzspalt-Einstell-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 der Walzspalt-Einstellung und der Walzkraft der Walzgerüste als Δerr5⁰, S5⁰, S6⁰, P5⁰ und P6⁰ gespeichert; wenn zu einem Zeitpunkt, zu dem die Walzkraft-Verteilungsregelung tatsächlich in diesem Teil der Walzstraße wirksam wird, die Werte der Walzspalt- Einstellung und der Walzkräfte S5¹, S6¹, P5¹ und P6¹ sind, werden die Werte der Koeffizienten für die Walzkraft-Verteilungs-Regelung wie folgt aus den Differenzen zwischen ihnen ermittelt:

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

Aus diesen Werten ist ersichtlich, daß die Ermittlung der Regelungswerte mit größerer Genauigkeit durchgeführt werden können, als durch die Berechnung der Walzspalt-Einstellwert- Korrektur gemäß den Gleichungen (2) bis (6) sowie (7) und (8).

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

Δerr4⁰ = C4 · P5 - C5 · P4 (17)

Dann werden die zu diesem Zeitpunkt anstehenden Werte der Walzspalt-Einstellung und der Walzkräfte als S4⁰, S5⁰, S6⁰, P4⁰, P5⁰ und P6⁰ gespeichert; entsprechend den Gleichungen (4) und (5) gilt:

Δ4 = C4 · Q5 + C5 · Q4 (18)

Ferner wird eine Abweichung der Walzkraft-Verteilung, die erneut an den Walzgerüsten Nr. 5-Nr. 6 als Folge dieser letzten Korrektur der Walzkraftverteilung auftreten kann, wie folgt voraus berechnet:

Δerr5¹ = -C6 · ΔP5¹ (21)

ΔP5¹ = Q5 · Δh4 ^L (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 Korrekturwerte für die Walzspalt-Einstellung und einen Änderungswert für die Walzkraft mit hoher Genauigkeit zu berechnen:

ΔP5² = PP55 · Δerr5¹ (24)

Entsprechend dieser vorausberechneten Walzkraftänderung kann eine Abweichung der Walzkraftverteilung Δerr4² zwischen den Walzgerüsten Nr. 4 und Nr. 5 vorausberechnet werden als:

Δerr4² = C4 · P5² (25)

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

Dann werden in gleicher Weise Δerr5³, Δerr4⁴, . . . berechnet; dafür werden ΔS4, ΔS5 und ΔS6 nacheinander berechnet. Damit ist es möglich, die der Abweichung der Walzkraft-Verteilung Δerr4⁰ an den Walzgerüsten Nr. 4-Nr. 5 entsprechenden, erforderlichen Korrekturwerte der Walzspalt-Einstellung wie folgt zu berechnen:

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

Die auf diese Art ermittelten Korrekturwerte der Walzspalt-Einstellung für die Walzgerüste Nr. 4, Nr. 5 und Nr. 6 werden entsprechend der Durchlaufgeschwindigkeit des Walzgutes zeitlich gesteuert zu den Walzspalt- Einstellwerten 4a, 4b und 4c der zugeordneten Walzgerüste übertragen.

Nachdem die Korrektur der Walzkraft-Verteilung auf die Walzgerüste Nr. 4 bis Nr. 6 auf diese Weise beendet worden ist, werden die Walzspalt-Einstellwerte und die Walzkräfte der einzelnen Walzstände gemessen; aus den aus diesen Messungen gewonnenen Werten S4 ^f, S5 ^f und S6 ^f sowie P4 ^f, P5 ^f und P6 ^f werden die folgenden Koeffizienten-Werte ermittelt:

Diese ermittelten Werte werden für die Berechnungen von Korrekturen für die Walzspalt-Einstellung benutzt, wenn die gleichen Bedingungen ein 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 Korrektur der Walzspalt-Einstellung bei Walzkraft-Verteilungs-Abweichungen an weiter stromaufwärts gelegenen Stellen einsetzbar.

Wie aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich ist, werden während der Durchführung der Walzkraft-Verteilungs-Regelung erfindungsgemäß zur Berechnung von Korrekturwerten erforderliche Koeffizientenwerte nacheinander ermittelt. Demgemäß kann auch in Fällen, in denen ausreichend genaue Konstantenwerte nicht gefunden werden können oder in Fällen, in denen während des Walzvorganges 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.

Claims

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 zu einem Soll-Walzkraft-Verteilungsverhältnis berechnet werden und bei dem dann an diesen einzelnen Walzgerüsten entsprechend der so berechneten Änderungswerte eine Korrektur der Walzspalt-Einstellwerte durchgeführt wird, um das Walzkraft-Verteilungsverhältnis dieser Walzgerüste auf das Soll-Walzkraft-Verteilungsverhältnis zu bringen, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur des Walzkraft-Verteilungsverhältnisses für ein Walzgerüst (# 6), das in der Bewegungsrichtung des Walzgutes (1) am weitesten stromabwärts angeordnet ist, und ein anderes Walzgerüst (# 5) das am zweitweitesten stromabwärts angeordnet ist, durchgeführt wird; daß überprüft wird, ob das Walzkraft-Verteilungsverhältnis zwischen dem am weitesten stromabwärts gelegenen Walzgerüst (# 6) und dem am zweitweitesten stromabwärts gelegenen Walzgerüst (# 5) mit dem Sollwert übereinstimmt, und, falls Übereinstimmung festgestellt wird, geprüft wird, ob das Walzkraft-Verteilungsverhältnis, das das am drittweitesten stromabwärts gelegene Walzgerüst (# 4) mit einschließt, mit dem dafür vorgegebenen Sollwert übereinstimmt, und, falls keine Übereinstimmung festgestellt wird, eine Korrektur des Walzkraft-Verteilungsverhältnisses dieser drei Walzgerüste (# 4, # 5, # 6) durchgeführt wird; daß der Bereich der Korrektur des Walzkraft-Verteilungsverhältnisses schrittweise stromaufwärts über mehrere Walzgerüste ausgedehnt wird, wobei immer in gleicher Weise das am weitesten stromabwärts gelegene Walzgerüst eingeschlossen wird und die Walzgutdicke (h6) am Austritt des am weitesten stromabwärts gelegenen Walzgerüstes (# 6) konstant gehalten wird; daß, wenn die Korrektur der Walzkraft für jedes der Walzgerüste (# 6, # 5, # 4) durchgeführt wird, eine Abweichung zwischen dem Istwert und dem Sollwert der Walzkraft (P6, P5, P4) an jedem Walzgerüst (# 6, # 5, # 4) gemessen wird und die Abweichung zusammen mit dem zum Zeitpunkt der Messung an jedem Walzgerüst (# 6, # 5, # 4) herrschenden Walzspalt-Einstellwert (S6, S5, S4) und Walzkraftwert (P6, P5, P4) gespeichert wird; daß nach Beendigung der Korrektur der Walzkraft-Verteilung der für diese Korrektur erforderliche resultierende Änderungswert der Walzspalt-Einstellung (ΔS6, ΔS5, ΔS4) und der resultierende Änderungswert der Walzkraft gemessen wird und die durch die Messungen erhaltenen Werte zur Ermittlung von Walzkraft-Regelungs-Koeffizienten ausgewertet werden; und daß diese Walzkraft-Regelungs-Koeffizienten für die Ermittlung von Regelungskennwerten für später auftretende gleiche Bedingungen des Walzkraft-Verteilungsverhältnisses verwendet werden.