DE4141742A1 - Method to regulate rolling stock thickness in strip rolling mill - uses mass flow regulation and formula to calculate initial strip thickness, for direct influence on roller position - Google Patents
Method to regulate rolling stock thickness in strip rolling mill - uses mass flow regulation and formula to calculate initial strip thickness, for direct influence on roller positionInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung der Dicke von bandförmigem Walzmaterial in Bandstraßen von Walzwerken, wie es im Oberbegriff des Anspruches 1 näher definiert ist.The invention relates to a method for regulating the thickness of strip-shaped rolling material in strip mills of rolling mills like it is defined in more detail in the preamble of claim 1.
Wesentliche Zielgröße beim Walzen von Warm- und Kaltband ist die Aus gangsdicke ha, die möglichst bis auf wenige µm eingehalten werden soll. Um zu diesen engen Toleranzen zu gelangen, wird die Dicke - soweit die Störeinflüsse meßbar und vorhersehbar sind - vorgesteuert. Die nicht vorhersehbaren Störeinflüsse werden ausgeregelt. Dazu gibt es verschiedene Verfahren.The main target when rolling hot and cold strip is the initial thickness h a , which should be maintained to within a few µm if possible. In order to achieve these narrow tolerances, the thickness is precontrolled - provided the disturbing influences are measurable and predictable. The unpredictable interferences are corrected. There are various procedures for this.
Nach der viel verwendeten Monitorregelung wird ein Dickenmeßgerät ein gesetzt, das in Laufrichtung des Bandes hinter dem Walzspalt laufend die Dicke des Walzbandes als Istwert bestimmt und diese Meß- oder Ab nahmegröße als Regelgröße einem Regler zuführt. Der Regler verarbeitet die Regelgröße mittels bekannter Algorithmen zur gewünschten Stell größe, über die die Anstellung, d. h. der Abstand der Arbeitswalzen über eine Positions- oder Walzkraftregelung verändert wird. Gelegent lich wird auch die Drehzahl der Motoren vorgeordneter oder nachfol gender Gerüste, S-Rollen oder Haspel variiert. Nachteilig bei der Monitorregelung ist, daß zwischen dem Ort des Stell eingriffs und der Messung der Auswirkung (Dickenmeßgerät) die Zeit für den Transport des Bandes vom Stell- zum Meßort vergeht. Das wäh rend dieser Zeit transportierte Band ist nicht mehr beeinflußbar. Re gelungstechnisch stellt die Transportzeit eine Totzeit dar. Reglerein stellung und Ausregelzeiten sind durch diese Totzeiten bedingt. Aus konstruktiven Gründen läßt sich die Totzeit bei hinter dem Walzspalt angeordnetem Meßgerät nicht beliebig verringern.After the much-used monitor control, a thickness gauge is turned on set that running behind the roll gap in the running direction of the strip the thickness of the rolled strip is determined as the actual value and this measurement or Ab variable as a controlled variable feeds a controller. The controller is processing the controlled variable using known algorithms for the desired position size over which the employment, d. H. the distance of the work rolls is changed via a position or rolling force control. Occasionally Lich, the speed of the motors is upstream or downstream gender scaffolding, S-rolls or reel varies. A disadvantage of the monitor control is that between the location of the position intervention and the measurement of the impact (thickness gauge) the time for the transport of the tape passes from the place of installation to the measuring point. That was Belt transported during this time can no longer be influenced. Right the transport time represents a dead time Position and settling times are due to these dead times. Out For design reasons, the dead time can be found behind the roll gap Do not reduce the arranged measuring device arbitrarily.
Es besteht daher der Bedarf einer totzeitfreien Dickenbestimmung. Man hat versucht, den Meßort hinter dem Walzspalt dadurch zu vermei den, indem man statt der Dicke des Walzgutes indirekt den Abstand der oberen und unteren Arbeitswalze mißt und konstant hält. Hierbei stimmen jedoch Meß- und Regelgröße nicht überein. Wegen auftretender Walzenverformungen (-biegungen) können sich dabei zwischen beiden Größen erhebliche Abweichungen ergeben.There is therefore a need for a dead time-free thickness determination. An attempt has been made to avoid the measuring location behind the roll gap by using the distance indirectly instead of the thickness of the rolling stock the upper and lower work roll measures and keeps constant. Here however, the measured and controlled variables do not match. Because of occurring Roll deformations (bends) can occur between the two Sizes result in significant deviations.
Bei einem anderen bekannten Verfahren werden aus Änderungen der Walz kraft und der Anstellungsposition Änderungen der Ausgangsdicke nach der sogenannten Gagemetergleichung berechnet:In another known method changes from the rolling force and the position of employment after changes in the initial thickness the so-called gage meter equation:
Darin bedeuten:Where:
Δha = errechnete Änderung der Ausgangsdicke,
ΔFw = Änderung der Walzkraft,
ΔS = Änderung der Anstellposition,
M = Ständermodul.Δh a = calculated change in the initial thickness,
ΔF w = change in rolling force,
ΔS = change in position,
M = stand module.
Dazu muß - will man den heutigen Genauigkeitsanforderungen entsprechen - die wirksame Walzkraft sehr genau gemessen werden können, was wegen der auftretenden unterschiedlichen Reibungskräfte häufig nicht möglich ist. Meß- und Regelgröße weichen dadurch im Toleranzbereich kaltgewalzter Bleche mitunter erheblich voneinander ab. To do this - if you want to meet today's accuracy requirements - the effective rolling force can be measured very precisely, which is because of the occurring different frictional forces is often not possible. Measured and controlled variables thus give way to cold-rolled in the tolerance range Sheets sometimes differ considerably from one another.
Eine weitere Möglichkeit, die Ausgangsdicke des Walzbandes zu ermit teln und als Regelgröße totzeitarm einsetzen zu können, ist ihre Berechnung aus der bekannten Massenflußgleichung.Another possibility to determine the initial thickness of the rolled strip and to be able to use it as a control variable with little downtime is theirs Calculation from the known mass flow equation.
ha · va = he · ve h a · v a = h e · v e
Darin bedeuten:Where:
ha = zu errechnende Ausgangsdicke,
he = gemessene Eingangsdicke,
ve = gemessene Eingangsgeschwindigkeit,
va = gemessene Ausgangsgeschwindigkeit.h a = initial thickness to be calculated,
h e = measured input thickness,
v e = measured input speed,
v a = measured output speed.
Bei diesem Verfahren der Massenflußregelung wird die Ausgangsdicke konstant gehalten, indem die Eingangsgeschwindigkeit des Walzbandes am Walzspalt durch Vergrößerung oder Verkleinerung der Geschwindigkeit des vorgelagerten Antriebes variiert wird. Dies bedingt für eine stabile Regelung eine entsprechend genaue Dreh zahlerfassung und große Verstellgeschwindigkeit der Drehzahl. Das ist nur aufwendig und teuer erreichbar. Außerdem muß bei der Verstellung der Drehzahl die Voreilung und Nacheilung des Materials berücksichtigt werden.With this method of mass flow control, the initial thickness kept constant by the input speed of the rolled strip at the roll gap by increasing or decreasing the speed of the upstream drive is varied. This requires a correspondingly precise rotation for stable control Number acquisition and high speed adjustment. It is only complex and expensive to reach. In addition, the advance must be used when adjusting the speed and retardation of the material are taken into account.
Wird zum Beispiel das erste Gerüst einer mehrgerüstigen Walzstraße oder auch eine eingerüstige Walzstraße auf diese Art geregelt, sind der Abhaspel oder eventuell auch eine S-Rolle die Antriebe, deren Drehzahlen zu verändern sind. Im Falle der Abhaspel käme die kriti sche Forderung hinzu, daß zu abrupte Drehzahländerungen nicht auf treten dürfen, damit sich die Windungslagen auf der Haspel nicht ver schieben. Der konstante Zug vor dem Gerüst muß somit sehr genau ein gehalten werden, was zusätzlich über eine überlagerte Walzspaltrege lung ausgeglichen werden muß. Dies ist umständlich und hier setzt die Erfindung ein mit der Aufgabe, das totzeitarme Verfahren der Massenflußregelung zu verbessern und zu vereinfachen.For example, the first stand of a multi-stand rolling mill or a single-stand rolling mill regulated in this way the decoiler or possibly an S-roll the drives, their Speeds are to be changed. In the case of uncoiling, the criticism would come cal requirement that too abrupt changes in speed do not occur are allowed to kick so that the turns on the reel do not shift push. The constant pull in front of the scaffold must therefore be very precise are kept, which is additionally via a superimposed roller gap must be balanced. This is cumbersome and sets here the invention with the task of the dead time method of Improve and simplify mass flow control.
Diese Aufgabe wird für ein Verfahren der eingangs genannten Art gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Dabei wird die aus der Massenflußgleichung errechnete Ausgangsdicke ha direkt zur Beeinflussung der Walzenanstellung über deren Walzkraft- oder Posi tionsregelung herangezogen. Dabei kann die Regelverstärkung in be kannter Weise an die Materialeigenschaften des Walzgutes angepaßt werden.This object is achieved for a method of the type mentioned at the outset according to the characterizing features of claim 1. The output thickness h a calculated from the mass flow equation is used directly to influence the roll adjustment via its rolling force or position control. The control gain can be adapted in a known manner to the material properties of the rolling stock.
Für die Berechnung der Ausgangsdicke ha wird die Eingangsdicke he in Laufrichtung des Bandes vor dem Walzspalt gemessen, wobei der Meßort zweckmäßig in der gleichen Breitenposition liegt, wie ein praktisch immer vorhandenes Meßgerät, das - mit entsprechend zeit licher Verzögerung - die auslaufende Dicke ha hinter dem Walzspalt kontrolliert.For the calculation of the initial thickness h a , the input thickness h e is measured in the direction of travel of the strip in front of the roll gap, the measuring location expediently being in the same width position as a measuring device which is practically always present and which - with a corresponding time delay - the running thickness h a checked behind the roll gap.
Die Meßwerte der Einlaufdicke he werden über Schieberegister entspre chend der Bandgeschwindigkeit und der Entfernung Meßort-Walzspalt verzögert, so daß stets die der Rechnung zugrundegelegte Einlauf dicke he zeitlich der in den Walzspalt eintretenden Dicke entspricht.The measured values of the inlet thickness h e are delayed via shift registers corresponding to the belt speed and the distance from the measuring location to the roll gap, so that the inlet thickness h e on which the calculation is based always corresponds in time to the thickness entering the roll gap.
Die Bandgeschwindigkeiten andererseits müssen für die Berechnung entsprechend den Genauigkeitsanforderungen gemessen werden. Das kann mittels teuerer und wartungsintensiver Lasermeßgeräte, aber gegebenen falls auch über die Drehzahl der den Gerüsten zugeordneten S-Rollen oder die Haspel erfolgen.The belt speeds, on the other hand, must be used for the calculation be measured according to the accuracy requirements. That can using expensive and maintenance-intensive laser measuring devices, but given if also via the speed of the S-rollers assigned to the stands or the reel.
Besonders bei dicken Bändern ist die Geschwindigkeitsbestimmung schwierig. Einmal werden bei dicken Bändern niedrigere relative Tole ranzen gefordert, zum anderen kann bei dicken Bändern die Geschwin digkeit im Walzspalt eher von der am Meßort abweichen als bei dünne ren Bändern, zum Beispiel wenn das Band nicht völlig glatt liegt, d. h. beult.Speed determination is particularly important for thick belts difficult. On the one hand, with thick bands, the relative toles become lower satchel required, on the other hand the speed can be with thick belts density in the roll gap deviate from that at the measuring location rather than with thin ones tapes, for example if the tape is not completely smooth, d. H. bulges.
In einigen Fällen kann es ausreichend sein, nur eine der beiden nöti gen Bandgeschwindigkeiten zu messen, und zwar die, die sich mit Ände rung der Walzbedingungen am stärksten ändert. Die zweite Geschwindig keit läßt sich dann aus dem Sollwert ermitteln. Mitunter lassen sich Geschwindigkeitsänderungen auch aus den Zugänderungen errechnen, die durch Zugmeßrollen ermittelt werden.In some cases it may be sufficient to use only one of the two against belt speeds, namely those that change with changes most changes in the rolling conditions. The second speed speed can then be determined from the setpoint. Sometimes you can Speed changes also calculate from the train changes that be determined by tension measuring rollers.
Bei eingerüstigen Walzwerken mit S-Rollen vor und hinter dem Gerüst oder bei zweigerüstigen Walzwerken mit S-Rollen vor und hinter den Gerüsten können die S-Rollen zur Geschwindigkeitsmessung herangezogen werden. Wenn im zweiten Gerüst nur eine sehr geringe oder quasi kon stante Voreilung bzw. Nacheilung der Materialgeschwindigkeit gegen über der Walzenumfangsgeschwindigkeit besteht, kann die Geschwindigkeit der S-Rolle 2 der Ausgangsgeschwindigkeit des Materials aus dem Ge rüst 1 gleichgesetzt werden. Das wird der Fall bei sehr geringer Dickenabnahme im Gerüst 2 sein. Andernfalls kann die Ausgangsdicke des zweiten Gerüstes mit Hilfe der S-Rolle bestimmt und geregelt werden.With single-stand rolling mills with S-rollers in front of and behind the stand or with two-stand rolling mills with S-rollers in front of and behind the stands, the S-rollers can be used to measure speed. If there is only a very small or quasi-constant advance or retardation of the material speed in relation to the roller circumferential speed in the second stand, the speed of the S-roll 2 can be equated with the initial speed of the material from the stand 1 . This will be the case with a very small decrease in thickness in the framework 2 . Otherwise, the initial thickness of the second stand can be determined and regulated using the S-roll.
Sind keine S-Rollen vorhanden, kann die Geschwindigkeit aus Dreh zahl und Durchmesser der Haspeln errechnet werden.If there are no S roles, the speed can be turned number and diameter of the reels can be calculated.
Die Regelstrecke der Massenflußregelung kann bis auf die Totzeit das gleiche dynamische Verhalten wie die der Monitorregelung haben. Da für die Reglereinstellung keine Totzeit zu berücksichtigen ist, hat die Massenflußregelung allerdings ein wesentlich günstigeres Störverhalten als die Monitorregelung. Weil Regelgröße (Rechengröße) und Abnahmegröße (Meßgröße) unterschiedlich sind, kann der Massen flußregelung vorteilhaft eine Monitorregelung überlagert werden. Fehlmessungen in der Massenflußberechnung durch gestörte Geschwin digkeitsmessungen bei falsch eingegebenem Rollendurchmesser oder bei rutschenden Rollen können so ausgeregelt werden.The controlled system of the mass flow control can be down to the dead time have the same dynamic behavior as that of the monitor control. Since there is no dead time to take into account for the controller setting, the mass flow control has a much cheaper one Interference behavior than the monitor control. Because controlled variable and purchase size (measured variable) are different, the masses flow control advantageously be superimposed on a monitor control. Incorrect measurements in the mass flow calculation due to disturbed speed Density measurements with incorrectly entered roll diameter or at sliding rollers can be adjusted in this way.
Da nicht stets im voraus bekannt ist, für welche Dicken-, Breiten-, Material- und Abnahmebereiche aus dem Massenfluß fehlerfrei die Ausgangsdicke bestimmt werden kann, kann zweckmäßig eine Umschaltung vorgesehen werden, mit der von Massenflußregelung mit überlagerter Monitorregelung auf bloße Monitorregelung übergegangen werden kann. Als Kriterium für die Umschaltung sollte der Vergleich der errechne ten mit der gemessenen Ausgangsdickenabweichung dienen. Um den Ver gleich wirksam durchzuführen, wird zweckmäßig von der errechneten Ausgangsdicke ha ein eventueller Offset, der dynamisch nicht stört und von der Monitorregelung als Störgröße ausgeregelt wird, abgezogen. Dies kann zum Beispiel durch einen Integrator geschehen, für den vorteilhaft die Integrationsgeschwindigkeit mit der Bandgeschwindig keit geändert wird. Für den Vergleich wird außerdem die errechnete Ausgangsdicke um die Transportzeit zwischen Walzspalt und Meßort vor der Differenzbildung verzögert. Since it is not always known in advance for which thickness, width, material and decrease ranges from the mass flow the output thickness can be determined without errors, a switchover can expediently be provided with which it is possible to switch from mass flow control with superimposed monitor control to mere monitor control . The criterion for the switchover should be the comparison of the calculated with the measured output thickness deviation. In order to carry out the comparison effectively , a possible offset, which does not interfere dynamically and is corrected as a disturbance variable by the monitor control, is expediently subtracted from the calculated initial thickness h a . This can be done, for example, by an integrator, for which the integration speed is advantageously changed with the belt speed. For the comparison, the calculated initial thickness is also delayed by the transport time between the roll gap and the measuring location before the difference is formed.
In höheren Geschwindigkeitsbereichen - ab halber bis dreiviertel Anlagengeschwindigkeit - empfiehlt es sich mitunter - um die Anlage zu schonen - die Massenflußregelung abzuschalten oder mit verringer ter Dynamik zu betreiben. Bei Unterschreiten einer gewählten (niedri geren) Geschwindigkeit kann die Massenflußregelung wieder zugeschal tet werden. Für eine stoßfreie Umschaltung sollten die Parameter der Massenflußregelung dann so gesteuert werden, daß die Dynamik der Massenflußregelung kontinuierlich verringert oder vergrößert wird, je nach dem ob zu- oder abgeschaltet werden soll. Die Zu- oder Abschal tung sollte nach einer vorgegebenen Zeit, etwa nach ein oder mehre ren Stützwalzenumläufen oder nach ein oder mehreren Vollwellen ande rer periodischer Vorgänge beendet sein.In higher speed ranges - from half to three quarters Plant speed - it is sometimes recommended - around the plant to protect - switch off the mass flow control or reduce it to operate dynamics. When falling below a selected (low mass flow control can be switched on again be tested. For a bumpless switchover, the parameters of the Mass flow control can then be controlled so that the dynamics of the Mass flow control is continuously reduced or increased, depending after whether to switch on or off. The switching on or off tion should be after a predetermined time, such as one or more ren backup roller revolutions or after one or more solid shafts other periodic processes have ended.
Claims (13)
ve = Eingangsgeschwindigkeit,
he = Eingangsdicke,dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Massenflußgleichung bestimmte Ausgangsdicke (ha) direkt als Regelgröße auf die Anstellung der Arbeitswalzen über deren Walzkraft- oder Positionsregelung wirksam wird.1. Method for regulating the thickness of strip-shaped rolling material in strip mills of rolling mills, in particular cold rolling mills, according to the principle of mass flow control, in which for a dead time-free control size determination instead of a measurement of the initial thickness (h a ) this from the mass flow equation h a · v a = h e · V e is calculated, v a = initial speed,
v e = input speed,
h e = input thickness, characterized in that the output thickness (h a ) determined from the mass flow equation acts directly as a control variable on the employment of the work rolls via their rolling force or position control.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914141742 DE4141742A1 (en) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | Method to regulate rolling stock thickness in strip rolling mill - uses mass flow regulation and formula to calculate initial strip thickness, for direct influence on roller position |
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Legal Events
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