DE4321963A1

DE4321963A1 - Verfahren zum Steuern eines Warmbandwalzwerks

Info

Publication number: DE4321963A1
Application number: DE4321963A
Authority: DE
Inventors: Kunio Seriguchi
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 1992-07-01
Filing date: 1993-07-01
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2013-07-02
Also published as: US5404738A; CA2099481A1; CA2099481C; JPH0615317A; DE4321963C2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern eines Warmbandwalzwerks zum Bewirken kontinuierlichen Rollens bzw. Walzens durch Zwischensetzen von Schleifenbildnern jeweils zwischen einer Vielzahl aufeinanderfolgender Stände und zum Verbinden eines Hinterendes eines vorhergehenden Barrens (ein gerolltes Material, das gegenwärtig einem Rollprozeß unterliegt) mit einem Vorderende eines nächsten Barrens (ein als nächstes zu rollendes Rollmaterial).

Eine durch Kalt-Tandem-Walzwerke weit angewandte Technik ist eine sogenannte fliegende Dickenänderung, wobei ein Durchtrittszeitplan geändert wird ohne Stoppen des Werks während eines Rollprozesses und Produkte mit derselben Größe oder verschiedenen Größen kontinuierlich gerollt werden. Es ist wichtig bei dieser fliegenden Dickenänderung eine abnormale Länge zum größtmöglichsten Grad zu verhindern und gleichzeitig ein Auftreten von Schwierigkeiten, wie zum Beispiel ein Zerreißen eines Bandes durch geeignetes Ändern von Setzwerten einer peripherischen Rollengeschwindigkeit und eines Rollspalts jedes Standes, wenn ein Größenänderungspunkt durch das Werk tritt, zu verhindern.

Ein Verfahren zum Ändern des oben erwähnten Rollspalts und der peripherischen Rollgeschwindigkeit ist offenbart als Verfahren zum Steuern von Tandemwalzwerken in der japanischen geprüften Patentveröffentlichung Nr. 55-11923. Nach diesem Verfahren werden peripherische Rollgeschwindigkeiten und Rollspalte während einer Periode, für die der Größenänderungspunkt durch jeden Stand tritt und nachdem der Größenänderungspunkt durch den Stand getreten ist, vorbestimmt. Diese Rollspalte und peripherischen Rollgeschwindigkeiten werden jeweils gespeichert als Setzwerte. Die Rollspalte und die peripherischen Rollgeschwindigkeiten werden auf diese Setzwerte geändert zu vorbestimmten Zeitpunkten durch Verfolgen des Größenänderungspunkts.

Andererseits tritt eine fliegende Änderungstechnik bei Warmbandwalzwerken auf den Seiten 181 bis 184 von beispielsweise einer Sammlung von Vormanuskripten, geschrieben von Hiroshi Kosuga, Kuni Sekiguchi und anderen mit dem Titel "Fliegende Meßänderungssteuerung für Warmbandwalzwerke" beim 36. Plastik Verarbeitungsverband Vorlesungstreffen am 06. Oktober 1985, auf. Nach dieser Technik wird der Rollspalt geändert durch Variieren einer Referenzdicke unter einem Eichmesser AGC jedes Standes, und die peripherische Rollgeschwindigkeit wird unter optimaler Massenflußsteuerung geändert.

Das Warmbandwalzwerk umfaßt Rollstände 1 bis 7, welche unter vorbestimmten Abständen angeordnet sind. Rollmaterialien 8 werden jeweils gerollt auf eine Zieldicke auf der Ablieferungsseite jedes Standes. Weiterhin sind mechanische Schleifenbildner 9 bis 14 vorgesehen zwischen den jeweiligen Ständen. Der Schleifenbildner erhöht das gerollte Material 8 bis zu einer bestimmten Höhe und dabei vermittelt er dem gerollten Material 8 eine vorbestimmte Spannung. Die fliegende Änderung bei diesem Warmbandwalzwerk ist definiert als eine Technik zum Durchführen kontinuierlichen Rollens durch Verbinden eines Hinterendes eines vorherigen Barrens mit einem Vorderende eines nächsten Barrens (wobei ein Verbindungspunkt davon mit Q bezeichnet ist).

Dabei sind am Verbindungsabschnitt, wie in Fig. 7 illustriert, der vorhergehende Barren und der nächste Barren an der Eintrittsseite eines ersten Stands im allgemeinen verschieden bezüglich einer Stahlgüte, einer Dicke H und einer Breite W. Außerdem sind die Größen ebenfalls verschieden auf der Ablieferungsseite eines letzten siebenten Standes. Tabelle 1 zeigt ein Beispiel eines Durchtrittszeitplans des vorhergehenden Barrens und des nächsten Barrens in diesem Fall.

Tabelle 1

Bei diesem Beispiel ist es erforderlich, daß die Dicke auf der Ablieferungsseite jedes Standes geändert wird vor und nach dem Verbindungspunkt. Basierend auf einem Änderungsverfahren davon, wie in Fig. 8 gezeigt, wird die Dicke geändert während einer bestimmten Zeit (Änderungszeit), wobei der Verbindungspunkt in der Mitte liegt. Die Änderungszeit ist bestimmt durch eine Obergrenze einer Änderungsgeschwindigkeit der Setzwerte des Rollspalts und der peripherischen Rollgeschwindigkeit oder einer Grenze zum gewährleisten einer Betriebsstabilität. Die Änderungszeit ist 0,5 bis 2,0 Sekunden entsprechend soweit erhaltenen tatsächlichen Resultaten. Sogar innerhalb dieser Änderungszeit hat ein Massenflußausgleich zwischen den gegenseitigen Ständen eingehalten zu werden und der stabile Betrieb muß ebenfalls aktualisiert werden.

Jetzt sei angenommen, daß ein interner Standabstand auf 5 m eingestellt ist und eine interne Standrollmaterialgeschwindigkeit auf 10 m/Sekunde eingestellt ist. Falls die Änderungszeit 1 Sekunde oder mehr beträgt, ist ein Größenänderungsabschnitt rittlings einer Vielzahl von Ständen gelegen und es folgt, daß die Setzwerte der Vielzahl von Ständen simultan geändert werden. Nichstdestoweniger ist es in einem Zustand, in dem die Größen der gerollten Materialien momentan auf der Eintritts- und Ablieferungsseite der Vielzahl von Ständen variieren, faßt unmöglich, die Setzwerte der peripherischen Rollengeschwindigkeit und des Rollspaltes zum Aufrechterhalten des Massenflußausgleichs genau zu schätzen.

Unter solchen Umständen sind die Kalt-Tandem-Walzwerke so konstruiert, daß der Größenänderungsabschnitt nicht rittlings der Vielzahl von Ständen durch Reduzieren der Rollgeschwindigkeit beim Ändern der Größe gelegen ist. Bei den Warmbandwalzwerken jedoch, bei denen eine Temperatur des gerollten Materials auf der Ablieferungsseite des Werkes auf einem Zielwert gehalten werden muß, ist die Situation so, daß die Rollgeschwindigkeit nicht reduziert werden kann.

Andererseits kann die fliegende Dickenänderungssteuerung beim Warmbandwalzwerk nicht auf solche Verarbeitungen angewendet werden, daß die gerollten Materialien verschieden sind bezüglich der Stahlgüte, die Dicke und die Breite verbunden sind an der Eintrittsseite des Werks oder kontinuierliches Rollen durchgeführt wird mit verschiedenen Bandgrößen auf der Ablieferungsseite des Walzwerkes.

Es sei bemerkt, daß ein denkbares Verfahren zum Verbinden des vorhergehenden und nächsten Barrens die Benutzung von Schweißen-Preßpassen, in Eingriff bringen usw. beinhalten kann. Jedoch wird eine Zug- oder Biegefestigkeit am Verbindungspunkt noch kleiner angesehen als an Punkten, die verschieden sind vom Verbindungspunkt. Wie in Fig. 6 illustriert, sind die Schleifenbildner angeordnet zwischen den Ständen und das gerollte Material wird durch diesen Schleifenbildner erhöht, um eine Spannung zu produzieren. In diesem Fall gibt es eine Möglichkeit, bei der die Biegung und die Spannung in einer Weise auf den Verbindungspunkt übertragen werden, daß der Verbindungspunkt abreißt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung, welche geschaffen worden ist, um die vorher erwähnten Probleme zu beseitigen, ein Verfahren zum Steuern eines Warmbandwalzwerkes zu schaffen, welches es ermöglicht, eine einfache und stabile fliegende Dickenänderung zu bewirken, sogar wenn ein Größenänderungsabschnitt rittlings einer Vielzahl von Ständen im Fall des kontinuierlichen Rollens der gerollten Materialien auf verschiedene Bandgrößen auf der Ablieferungsseite des Walzwerkes durch Verbinden der gerollten Materialien, welche eine verschiedene Stahlgüte, Dicke und Breite auf der Eintrittsseite des Walzwerkes aufweisen, zu bewirken.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Steuern eines Warmbandwalzwerkes zu schaffen, welches es ermöglicht, einen Bandriß an einem Verbindungspunkt, welcher während einer fliegenden Dickenänderung leicht zu bewirken ist, zu verhindern.

Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe gelöst nach Anspruch 1 durch ein Verfahren zum Steuern eines Warmbandwalzwerkes zum Bewirken kontinuierlichen Rollens durch Anordnen von Schleifenbildnern zwischen einer Vielzahl aufeinanderfolgender Stände und Verbinden eines Hinterendes eines vorhergehenden Barrens mit einem Vorderende eines nächsten Barrens, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

Berechnen einer Dicke auf der Ablieferungsseite für jeden Stand unter Benutzung aktueller Werte einer Rollkraft und eines Rollspalts;
Steuern des Rollspalts jedes Standes, so daß die Ablieferungsseitendicke mit einer Referenzdicke übereinstimmt;
Berechnen einer internen Standmassenflußvariation unter Benutzung einer Massenflußvariation auf der Ablieferungsseite eines oberstromigen Standes und einer Massenflußvariation auf der Eintrittsseite eines unterstromigen Standes zweier nebeneinanderliegender Stände;
Steuern einer peripherischen Rollgeschwindigkeit des oberstromigen Standes, um die interne Standmassenflußvariation Null zu machen;
Steuern einer Geschwindigkeit eines Schleifenbildnerantriebsmotors, so daß ein erfaßter Winkel des Schleifenbildners übereinstimmt mit einem vorbestimmten Referenzwinkel, bis ein Verbindungspunkt zwischen dem vorhergehenden Barren und dem nächsten Barren eine Position genau vor dem oberstromigen Stand bezüglich des Schleifenbildners erreicht und nach Durchtreten durch den unterstromigen Stand;
gleichzeitiges Erfassen einer Spannung eines gerollten Materials unter Benutzung einer Last, der es durch den Schleifenbildner unterliegt;
Steuern der peripherischen Rollengeschwindigkeit des oberstromigen Standes bezüglich des Schleifenbildners, so daß die Spannung übereinstimmt mit einer Referenzspannung während eines Gleichgewichtsrollens;
Steuern einer Geschwindigkeit eines Schleifenbildnerantriebsmotors, so daß eine Schleifenbildnerrolle übereinstimmt mit einem Referenzwinkel, um so vorgeschriebenermaßen das gerollte Material nicht zu kontaktieren, bis der Verbindungspunkt durch den unterstromigen Stand durchtritt, nachdem der Verbindungspunkt die Position genau vor dem oberstromigen Stand bezüglich des Schleifenbildners erreicht hat;
Erfassen einer Spannung des gerollten Materials auf der Basis eines tatsächlichen Wertes des Rolldrehmoments und des aktuellen Werts der Rollkraft des oberstromigen Stands der zwei nebeneinander liegenden Stände; und
Steuern der peripherischen Rollgeschwindigkeit des oberstromigen Stands, so daß eine erfaßte Spannung übereinstimmt mit einer Referenzspannung abnehmend von einer Größe während eines Gleichgewichtsrollens bis auf Null oder eine Spurgröße, bis der Verbindungspunkt den oberstromigen Stand erreicht, nachdem der Verbindungspunkt die Position gerade vor dem oberstromigen Stand erreicht hat, und so daß die erfaßte Spannung übereinstimmt mit Null oder einer Spurreferenzspannung, bis der Verbindungspunkt durch den unterstromigen Stand durchtritt, nachdem der Verbindungspunkt den oberstromigen Stand erreicht hat.

Nach der vorliegenden Erfindung wird eine Ablieferungsseitendicke pro Stand gesteuert und dabei wird eine interne Standmassenflußvariation Null gemacht durch Steuern der peripherischen Rollgeschwindigkeit des oberstromigen Standes. Daher gibt es keine Notwendigkeit zum Vorbestimmen der Setzwerte der peripherischen Rollgeschwindigkeit und des Rollspaltes während der fliegenden Änderung. Die fliegende Änderung kann leicht und stabil durchgeführt werden, sogar wenn der Größenänderungspunkt rittlings der Vielzahl von Ständen gelegen ist. Weiterhin ist der Schleifenbildner zum Entweichen gemacht, so daß eine Schleifenbildnerrolle das gerollte Material nicht kontaktiert, bis der Verbindungspunkt durch den unterstromigen Stand hindurchtritt, nachdem der Verbindungspunkt die Position gerade vor dem oberstromigen Stand bezüglich des Schleifenbildners erreicht hat. Gleichzeitig wird die Spannung gesteuert basierend auf den aktuellen Werten des Rolldrehmoments und der Rollkraft des oberstromigen Standes durch ein Umschalten auf die Spannungssteuerung, welche die Belastung, die auf den Spannungsbildner wirkt, anwendet. Außerdem wird die Referenzspannung im wesentlichen Null gemacht, bis der Verbindungspunkt durch den unterstromigen Stand tritt, nachdem der Verbindungspunkt durch den oberstromigen Stand getreten ist. Es ist deshalb möglich, den Bandriß sicher am Verbindungspunkt zu vermeiden, welcher während der fliegenden Dickenänderung leicht auftreten kann.

Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden klarer erscheinen aus der folgenden Diskussion im Zusammenhang mit der begleitenden Zeichnung.

Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm zum Illustrieren einer Konstruktion einer gesamten Vorrichtung als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einem Rollsystem;

Fig. 2 ein Blockdiagramm zum vollständigen Illustrieren einer Konstruktion des Hauptabschnitts der Vorrichtung als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ein Diagramm zum Ermöglichen der Klärung des detaillierten Betriebs der Vorrichtung als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 einen Flußplan zum Ermöglichen des Erklärens eines Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ein Blockdiagramm zum vollständigen Zeigen einer Konstruktion des Hauptabschnitts der Vorrichtung als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 ein erklärendes Diagramm zum Zeigen eines typischen fliegenden Rollprozesses;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht zum Illustrieren eines Profils eines gerollten Materials, auf das der fliegende Rollprozeß angewendet wird; und

Fig. 8 ein erklärendes Diagramm zum Zeigen des Rollens an einem Verbindungspunkt beim fliegenden Rollprozeß.

Die vorliegende Erfindung wird im weiteren detailliert beschrieben werden mittels einer illustrativen Ausführungsform.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm zum Illustrieren einer Konstruktion einer Vorrichtung zum Steuern eines Warmbandwalzwerkes als Ausführungsform dieser Erfindung in Kombination mit einem Rollsystem. Mit Bezug auf diese Figur wird ein gerolltes Material 8 gerollt auf eine Zielgröße durch Rollstände 1 bis 7 angeordnet unter vorbestimmten Abständen. Vorgesehen in diesem Fall sind Schleifenbildner 9 bis 14 zum Vermitteln einer Spannung für das gerollte Material durch Erhöhen des gerollten Materials auf eine vorbestimmte Höhe zwischen den Ständen. Hauptantriebsmotoren 15 bis 21 zum Antreiben von Rollen an den jeweiligen Ständen sind individuell ausgerüstet mit Geschwindigkeitssteuereinheiten 22 bis 28. Schleifenbildnerantriebsmotoren 29 bis 34 für zum Antreiben von Schleifenbildnern 9 bis 14 beinhalten jeweils Geschwindigkeitssteuereinheiten 35 bis 40. Die Motoren 29 bis 34 beinhalten weiterhin Schleifenbildnerhöhensteuereinheiten 41 bis 46 zum jeweiligen Berechnen einer Referenzgeschwindigkeit des Schleifenbildnersteuermotors in Übereinstimmung mit einem Bezugswinkel des Schleifenbildners und zum Vermitteln der Referenzgeschwindigkeit an die Geschwindigkeitssteuereinheiten 35 bis 40.

Vorgesehen sind weiterhin Schleifenbildnerspannungssteuereinheiten 47 bis 52 zum Erfassen einer Spannung des gerollten Materials aus einer Last agierend auf den Schleifenbildner und Steuern einer peripherischen Rollengeschwindigkeit eines oberstromigen Standes, so daß diese Spannung übereinstimmt mit einer Referenzspannung. Vorgesehen sind ebenfalls Schleifenbildner-lose Steuereinheiten 53 bis 58 zum Erfassen einer internen Standspannung des gerollten Materials aus einer Rollkraft des oberstromigen Stands und eines aktuellen Werts eines Rolldrehmoments ohne Benutzung der Schleifenbildnerbelastung und zum Steuern der peripherischen Rollgeschwindigkeit des oberstromigen Standes in einem Schleifenbildner-losen Zustand (wobei der Schleifenbildner im wesentlichen nicht existiert durch Erniedrigen des Schleifenbildners unter eine Durchtrittslinie), so daß diese erfaßte Spannung übereinstimmt mit der Referenzspannung. Andererseits sind vorgesehen Rollspaltsteuereinheiten 59 bis 65 zum Steuern von Rollspalten der jeweiligen Stände. Vorgesehen sind ebenfalls Dickensteuereinheiten 66 bis 72 zum Erfassen einer Dicke auf der Ablieferungsseite eines Standes aus einer Rollkraft und einem aktuellen Rollspaltwert unter Benutzung eines Eichmeßverfahrens und Steuern des Rollspalts, so daß diese erfaßte Dicke übereinstimmt mit der Referenzdicke.

Weiterhin sind bereitgestellt Massenflußsteuereinheiten 73 bis 78 zum Berechnen einer internen Standmassenflußvariation aus einer Massenflußvariation auf der Ablieferungsseite eines oberstromigen Standes sowie aus einer Massenflußvariation auf der Eintrittsseite eines unterstromigen Standes zweier nebeneinander liegender Stände und zum Steuern einer peripherischen Rollgeschwindigkeit des oberstromigen Standes, so daß die Massenflußvariation Null wird. Es ist ebenfalls bereitgestellt eine fliegende Dickenänderungssteuereinheit 79 zum Ändern der Referenzdicke und des Referenzschleifenbildnerwinkels, Umschalten der Schleifenbildnerspannungssteuerungseinheiten und der Schleifenbildner-losen Steuereinheiten und ebenfalls Ändern der Referenzspannung zu vorbestimmten Zeitpunkten während des Verfolgens eines Verbindungspunktes zwischen einem vorhergehenden Barren und einem nächsten Barren.

Bei dieser Vorrichtung zum Steuern des Warmbandwalzwerkes sind die Steuersysteme entsprechend den Rollständen 1 bis 6 verschieden vom Rollstand 7, welcher als ein Drehstand dient, alle gleich konstruiert. Außerdem sind die Steuersysteme entsprechend den Schleifenbildnern 9 bis 14 alle gleich konstruiert. Detaillierte Erklärungen werden deshalb sich konzentrieren insbesondere auf die Operationen des Steuersystems des ersten Standes und des Steuersystems für den Schleifenbildner zwischen dem ersten und zweiten Stand.

Als erstes wird ein Verfahren zum Ändern der peripherischen Rollengeschwindigkeit und des Rollenspalts erklärt werden mit Bezug auf Fig. 2. Fig. 2 illustriert die Rollenspaltsteuereinheit 59, die Dickensteuereinheit 66 und die fliegende Dickenänderungssteuereinheit 79. Die Dickensteuereinheit 66 darunter beinhaltet einen Dickenarithmetikteil 80 und einen Rollspalt-Variablen Manipulierarithmetikteil 81. Die Steuereinheit 79 gibt dabei eine Referenzdicke h_i ^REF auf der Ablieferungsseite eines i-ten (i=1) Standes. Basierend auf einem aktuellen Rollspaltwert P_i ^M und eines aktuellen Rollspaltwertes S_i ^M, berechnet der Dickenarithmetikteil 80 einen aktuellen Dickenwert h_i ^M auf der Ablieferungsseite des i-ten Standes unter Benutzung des bekannten Eichmeßverfahrens, welches wie folgend gezeigt lautet:

wobei M_i: Werkkonstante des i-ten Standes ist.

Der Rollspalt Variablen-Manipulierarithmetikteil 81 berechnet eine Differenz Delta h_i zwischen der Referenzdicke h_i ^REF auf der Ablieferungsseite des i-ten Standes und dem tatsächlichen Dickenwert h_i ^M auf der Ablieferungsseite davon. Dieser Arithmetikteil 81 berechnet weiterhin solch eine Rollspaltmanipuliervariable Delta S_i ^REF, um diese Differenz Delta h_i Null zu machen durch Ausführen einer PI-Operation bezüglich dieser Differenz Delta h_i. Der Arithmetikteil 81 auferlegt diese Rollspaltmanipuliervariable der Rollspaltsteuereinheit 59. Die Rollspaltsteuereinheit 59 ändert einen Rollspalt in Übereinstimmung mit der Rollspaltmanipuliervariable Delta S_i ^REF. Die Ablieferungsdickenseite wird dabei auf eine Zieldicke gesteuert.

Es sei bemerkt, daß die fliegende Dickenänderungssteuereinheit 79 den Verbindungspunkt verfolgt und ein Umschalten von einer Referenzdicke des vorhergehenden Barrens auf eine Referenzdicke des nächsten Barrens bei einer vorbestimmten Änderungszeit bewirkt, bevor dieser Verbindungspunkt den Stand erreicht, das heißt von einem Zeitpunkt, wenn der Größenänderungspunkt den Stand erreicht.

Als nächstes wird eine Änderung in der Rollengeschwindigkeit erklärt werden. Falls eine Geschwindigkeit auf der Ablieferungsseite eines i-ten Standes V_0i immer gleich einer Eintrittsseitengeschwindigkeit eines (i+1)ten Standes V_E(i+1) bezüglich zweier nebeneinanderliegender Stände i und i+1 ist, fluktuiert eine Stand- zu Standspannung zwischen dem i-ten und (i+1)ten Stand nicht. Ein Massenflußausgleich wird dynamisch aufrechterhalten. Die peripherische Rollengeschwindigkeit wird geändert basierend auf diesem Konzept in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.

Insbesondere werden die Ablieferungsseitengeschwindigkeit des i-ten Standes V_0i und die Eintrittsseitengeschwindigkeit des (i+1)ten Standes V_E(i+1) durch die folgenden Formeln ausgedrückt:

V₀₁ = V_Ri (1 + f_i) (2)

V_E(i+1) = V_R(i+1) (1 - b_i+1) (3)

wobei
V_Ri: peripherische Rollengeschwindigkeit des i-ten Standes,
V_R(i+1): peripherische Rollengeschwindigkeit des i + ersten Standes,
f₁: Vorwärtsschlupf des i-ten Standes, und Rückwärtsschlupf des (i+1)ten Standes sind.

Jetzt wird die folgende Formel zu erhalten sein, falls gleich sogar in einem Zustand, in dem V_0i um Delta V_0i variiert, während V_E(i+1) um Delta V_E(i+1) variiert:

(V_Ri + ΔV_Ri) · (1 + f_i + Δf_i) = (V_R(i+1) + ΔV_R(i+1)) · (1 - b_i+1 - Δb_i+1) (4)

Diese Formel (4) wird entwickelt und ein Term eines Produkts der gegenseitigen Variationen wird vernachlässigt. Weiterhin wird die linke Seite geteilt durch die Formel (2), während die rechte Seite dividiert wird durch die Formel (3), um dadurch folgende Formel zu erhalten:

Außerdem ist der Massenfluß der Eingriffsseite der Rolle des (i+1)ten Standes gleich einem Massenfluß auf der Ablieferungsseite davon, und daher wird die folgende Formel erhalten:

W_i+1 · H_i+1 · V_R(i+1) · (1 - b_i+1) = w_i+1 · h_i+1 · V_R(i+1) · (1 + f_i+1) (6)

wobei
W_i+1: Eintrittsseitenbreite des (i+1)ten Standes,
H_i+1: Eintrittsseitendicke des (i+1)ten Standes,
W_i+1: Ablieferungsseitenbreite des (i+1)ten Standes, und
h_i+1: Ablieferungsseitendicke des (i+1)ten Standes sind.

Falls eine Gleichung eingerichtet wird, sogar wenn die jeweiligen Variablen in Formel (6) sich ändern, wie im oben erwähnten Fall, ist eine Variationsrate des Rückwärtsschlupfes des (i+1)ten Standes durch folgende Formel gegeben:

Die Rolleingriffseintritts- und ablieferungsseiten-Breitenvariationsraten in den ersten und zweiten Termen der rechten Seite dieser Formel (7) sind klein genug zum Ignorieren ausschließlich des Bandrandabschnittes. Die Formel (5) kann deshalb wie folgt modifiziert werden:

In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform wird die peripherische Rollengeschwindigkeit am Verbindungspunkt durch momentanes Berechnen der peripherischen Rollengeschwindigkeit des i-ten Standes durch die Formel (8) und Steuern davon geändert. Der Index L angebracht am Nenner jedes Terms in der Formel (8) impliziert einen Wert in einem normalen Rollzustand, während der Zähler eine Variation von dem Wert dieses normalen Rollzustands ist. Der Wert in dem normalen Rollzustand beinhaltet typischerweise die Benutzung eines berechneten Werts oder eines tatsächlichen Werts genau vor dem Starten der Steuerung in Übereinstimmung mit der Formel (8).

Der erste Term auf der rechten Seite in der Formel (8), wie oben aufgestellt, ist eine sukzessiv gesteuerte Variable bezüglich der Variation in der peripherischen Rollengeschwindigkeit des (i+1)ten Standes. Der zweite Term auf der rechten Seite ist eine Dickenvariationsrate auf der Eintrittsseite des (i+1)ten Standes. Der Zähler Delta H_i+1(t) zu einem Zeitpunkt t wird berechnet durch die folgenden Formel (9) und (10). Die Dicke an der Eintrittsseite des (i+1)ten Standes H^M _i+1(t) in Formel (10) wird erhalten durch Verzögern eines erfaßten Wertes eines Dickenmaßes oder der Dicke an der Ablieferungsseite des i-ten Stndes erhalten durch Formel (1) bis zum (i+1)ten Stand:

ΔH_i+1(t) = H^M _i+1(t) - H^L _I+1 (9)

H^M _i+1(t) = h^M _i(t-T_di) (10)

wobei
t: vorliegende Zeit, und
Tdi: Rollmaterialtransferzeit vom i-ten Stand oder des Dickenmaß der Ablieferungsseite des i-ten Standes zum (i + l)ten Stand sind.

Weiterhin ist der dritte Term auf der rechten Seite in Formel (8) eine Dickenvariationsrate auf der Ablieferungsseite des (i+1)ten Standes und eine Ablieferungsseitendickenvariation wird berechnet durch die folgenden Formeln (11) und (12):

wobei
S^M _i+1: aktueller Rollspaltwert des (i + 1)ten Standes,
P^M _i+1: aktueller Rollkraftwert des (i + 1)ten Standes,
gt(i+1): Einflußkoeffizient einer Rückwärtsspannung bezüglich der Rollkraft des (i + 1)ten Standes,
t^Mi+1 _b: tatsächlicher Rückwärtsspannungswert des (i + 1)ten Standes, und
t^Li+1 _b: Rückwärtsreferenzspannungswert des i + ersten Standes sind.

Weiterhin ist der vierte Term auf der rechten Seite in Formel (8) eine Variationsrate des Vorwärtsschlupfes des i-ten Standes während einer Variation in dem Vorwärtsschlupf berechnet wird durch die folgende Formel (13):

Δf_i = g_fHi · ΔH_i + g_fhi · Δh_i + g_fki · Δk_i (13)

wobei
gfHi: Einflußkoeffizient der Eintrittsseitendicke bezüglich des Vorwärtsschlupfes des i-ten Standes,
gfhi: Einflußkoeffizient der Ablieferungsseitendicke bezüglich des Vorwärtschlupfes des i-ten Standes,
gfki: Einflußkoeffzient einer Widerstandsfähigkeit gegenüber Deformation bezüglich des Vorwärtsschlupfes des i-ten Standes, und
delta k_i: Variation in der Widerstandsfähigkeit gegenüber Deformation vom i-ten Stand sind.

Delta H_i und Delta h_i in dieser Formel (13) sind Werte, die erhalten werden durch jeweiliges Anwenden der Formeln (9) und (11) bezüglich des i-ten Standes. Weiterhin wird die Variation der Widerstandsfähigkeit gegenüber Deformation Delta k_i berechnet aus beispielsweise dem aktuellen Rollastwert unter Benutzung der folgenden Formel (14) und (15).

wobei Alpha und Beta die Koeffizienten, L_di die Kontaktbogenlänge und Q_pi der Rollkraftkoeffizient sind. Diese Werte und die Einflußkoeffizienten gti+1, gfHi und gfki, welche in den Formeln (12) und (13) benutzt werden, werden durch eine bekannte Rollmodellformel berechnet.

Weiterhin ist der fünfte Term auf der rechten Seite in der Formel (8) die Variationsrate des Vorwärtsschlupfes des (i+1)ten Standes und wird ebenfalls erhalten durch Anwenden der Formel (13) auf den (i+1)ten Stand.

Wie oben beschrieben, wird in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform die Dicke auf der Ablieferungsseite jedes Standes geändert von der Dicke des vorhergehenden Barrens auf die Dicke des nächsten Barrens durch Variieren der Referenzdicke der Dickensteuereinheit 66 am Verbindungspunkt. Gleichzeitig wird die Massenflußvariation zwischen nebeneinanderliegenden Ständen erhalten aus dem tatsächlichen Rollwert. Die manipulierte Variable der peripherischen Rollgeschwindigkeit zum Halten eines Ausgleichs des Massenflusses wird berechnet und gesteuert, um dadurch eine fliegende Änderung durchzuführen. Deshalb kann sogar, wenn der Größenänderungsabschnitt rittlings einer Vielzahl von Ständen lokalisiert ist, die fliegende Änderung stabil durchgeführt werden.

Als nächstes wird die Steuerung über eine interne Standsteuerung erklärt werden mit Bezug auf die Fig. 3 und 4. Fig. 3 illustriert einen Schleifenbildner 9 und zwei Sätze willkürlicher Stände i und i+1 des Walzwerks zum Rollen des gerollten Materials 8. Fig. 3(a) zeigt einen Zustand, in dem ein Verbindungspunkt Q weit weg von dem i-ten Stand gelegen ist und sogenannte Schleifenbildnerspannungssteuerung bewirkt wird, wobei eine Spannung zwischen dem i-ten und (i+1)ten Stand die Benutzung einer durch den Schleifenbildner auferlegte Last beinhaltet. Fig. 3(b) illustriert einen Zustand, in dem der Verbindungspunkt Q sich der Eintrittsseite des i-ten Standes nähert. Die fliegende Dickenänderungssteuereinheit 79 prüft, ob oder ob nicht der Verbindungspunkt Q die Eintrittsseite des i-ten Standes erreicht (Fig. 4: Schritt 91). Wenn sich der Verbindungspunkt Q der Eintrittsseite des i-ten Standes nähert, wird ein Drehmomentarm-Koeffizient zu dem i-ten Stand benötigt zum Erfassen des tatsächlichen Spannungswertes unter der Schleifenbildner-losen Steuerung durch die folgende Formel berechnet. Danach wird ein Spannungssteuersystem zwischen dem i-ten und i + ersten Stand umgeschaltet von der Schleifenbildnerspannungssteuerung auf die Schleifenbildner-lose Steuerung (Schritt 92):

wobei
T: Stand-zu-Stand-Spannung,
A₀: Drehmomentarm-Koeffizient,
G: Rolldrehmoment,
P: Rollkraft, und
Alpha, Beta, Gamma, Delta: Konstante sind.

Zu dieser Zeit wird der Schleifenbildner gehalten bei einem Zielschleifenbildnerwinkel beim Rollen des vorherigen Barrens. Dabei wird die Referenzspannung unter Schleifenbildner-loser Steuerung auf eine Zielspannung des vorhergehenden Barrens gesetzt. Nach Änderung auf Schleifenbildner-lose Steuerung, wie in Fig. 3(c) gezeigt, wird erfaßt, wie der Verbindungspunkt Q den i-ten Stand erreicht (Schritt 93). Der Schleifenbildner wird erniedrigt unter die Durchtrittslinie während einer Periode, während das Erreichen davon erhalten wird, um somit einen Zustand einzurichten (Schleifenbildner-loser Zustand), in dem das gerollte Material nicht erhöht werden kann durch den Schleifenbildner. Dann, wenn ein Dickenänderungsstartpunkt an den i-ten Stand kommt, wird die Referenzdicke der Ablieferungsseite des i-ten Standes schrittweise geändert auf den Referenzwert des nächsten Barrens (Schritt 94). Weiterhin wird die Schliefenbildner-lose Steuerung und Referenzspannung zwischen dem i-ten und (i+1)ten Stand auf Null geändert oder ein Spurwert (Schritt 95) mit dem Resultat, daß eine große Spannung nicht auf den Verbindungspunkt wirkt. Der Rollbetrieb geht weiter, bis der Verbindungspunkt Q durch den (i+1)ten Stand in diesem Zustand durchtritt. Wie in Fig. 3(d) illustriert, wird, nachdem der Verbindungspunkt Q durch den (i+1)ten Stand durchgetreten ist, die Schleifenbildner-lose Steuerungsreferenzspannung zwischen dem (i+1)ten Stand variiert auf eine Gleichgewichtsrollreferenzspannung des nächsten Barrens (Schritte 96 und 97). Nachdem der Verbindungspunkt durch den i-ten Stand durchgetreten ist, wie in Fig. 3(e) illustriert, wird der Schleifenbildner erhoben auf einen Zielwinkel des nächsten Barrens.

Danach, wie gezeigt in Fig. 3(f), wird das Spannungssteuerungssystem zwischen dem i-ten und i + ersten Stand umgeschaltet von der Schleifenbildner-losen Steuerung auf die Spannungssteuerung (Schritt 98). In diesem Moment wird die Referenzspannung unter der Schleifenbildnerspannungssteuerung ebenfalls eine Zielspannung des nächsten Barrens.

Fig. 5 illustriert das Steuersystem zum Aktualisieren der oben beschriebenen Steuerung. In der Figur steuert die Geschwindigkeitssteuereinheit 22 eine Geschwindigkeit des Hauptantriebsmotors 15 zum Antreiben des i-ten Standes. An die Schleifenbildner-lose Steuereinheit 53 werden ein aktueller Rolldrehmomentwert, berechnet durch diese Geschwindigkeitssteuereinheit 22, ein erfaßter Wert eines Rollkraftdetektors 84 und eine Referenzspannung der fliegenden Dickenänderungssteuereinheit 79 gegeben. Diese Schleifenbildner-lose Steuerungseinheit 53 berechnet solch eine manipulierte Variable der peripherischen Rollgeschwindigkeit des i-ten Standes, daß eine Differenz von einem aktuellen Spannungswert T_i Null wird in Übereinstimmung mit der folgenden Formel. Diese Steuereinheit 53 legt dies dann der Geschwindigkeitssteuereinheit 22 auf. Die manipulierte Variable der peripherischen Rollgeschwindigkeit des Standes wird berechnet und eingegeben an die Geschwindigkeitssteuereinheit 22.

Weiterhin berechnet die Schleifenbildnerspannungssteuereinheit 47 solch eine manipulierte Variable der peripherischen Rollgeschwindigkeit des i-ten Standes, um eine Differenz zwischen der internen Standreferenzspannung eingegeben von der fliegenden Dickenänderungssteuereinheit 79 und dem tatsächlichen Spannungswert erfaßt aus der Last, die auf den Schleifenbildner 9 ausgeübt wird, zu Null zu machen. Diese Steuereinheit 47 legt sie der Geschwindigkeitssteuereinheit 22 auf.

Weiterhin wird ein Schleifenbildnerwinkel erfaßt durch einen Winkeldetektor 82. Die Schleifenbildnerhöhensteuereinheit 41 berechnet eine manipulierte Variable der Motorengeschwindigkeit, um eine Differenz zwischen diesem erfaßten Winkel und einem Referenzwinkel Theta iREF gegeben von der fliegenden Dickenänderungssteuereinheit 79 zu Null zu machen. Die Schleifenbildnerhöhensteuereinheit 41 legt sie der Geschwindigkeitssteuereinheit 35 auf. Die Geschwindigkeitssteuereinheit 35 steuert eine Geschwindigkeit des Schleifenbildnerantriebsmotors 29 in Übereinstimmung mit dieser manipulierten Variablen.

Andererseits gibt die fliegende Dickenänderungssteuereinheit 79 die oben erwähnte interne Standreferenzspannung und den Referenzwinkel aus. Zusätzlich folgt die Steuereinheit 79 einer Position des Verbindungspunktes Q, und, wie erklärt mit Bezug auf Fig. 3, schaltet die Schleifenbildnerspannungssteuerung und die Schleifenbildner-lose Steuerung um, ändert den Schleifenbildnerreferenzwinkel und die interne Standreferenzspannung zu vorgegebenen Zeitpunkten. Es ist somit möglich, ein Zerreißen des Bandes an einem Verbindungspunkt zu verhindern, welcher schwach ist bezüglich einer Zug- bzw. Biegefestigkeit.

Es ist klar, daß bei dieser Erfindung ein breiter Bereich verschiedener Arbeitsmodi gebildet werden kann basierend auf der Erfindung oder von dem Gedanken und dem Bereich der Erfindung abzuweichen. Diese Erfindung ist nicht begrenzt durch ihre speziellen Arbeitsmodi, sondern nur durch die folgenden Patentansprüche.

Claims

1. Verfahren zum Steuern eines Warmbandwalzwerks zum Bewirken kontinuierlichen Rollens durch Anordnen von Schleifenbildnern zwischen einer Vielzahl aufeinanderfolgender Stände und Verbinden eines hinteren Endes eines vorherigen Barrens mit einem Vorderende eines folgenden Barrens mit den Schritten:
Berechnen einer Dicke auf der Ablieferungsseite für jeden Stand unter Benutzung aktueller Werte einer Rollkraft und eines Rollspalts;
Steuern des Rollspalts jedes Standes, so daß die Ablieferungsseitendicke übereinstimmt mit einer Referenzdicke;
Berechnen einer internen Standmassenflußvariation oder Benutzung einer Massenflußvariation auf der Ablieferungsseite eines oberstromigen Standes und einer Massenflußvariation auf der Eintrittsseite eines unterstromigen Standes zweier nebeneinander liegender Stände;
Steuern einer peripherischen Rollgeschwindigkeit des oberstromigen Standes, um die interne Standmassenflußvariation Null zu machen;
Steuern einer Geschwindigkeit eines Schleifenbildnerantriebsmotors, so daß ein erfaßter Winkel des Schleifenbildners übereinstimmt mit einem vorbestimmten Referenzwinkel, bis ein Verbindungspunkt zwischen dem vorhergehenden Barren und dem nächsten Barren eine Position genau vor dem oberstromigen Stand bezüglich des Schleifenbildners erreicht und nach Durchtreten durch den unterstromigen Stand;
gleichzeitiges Erfassen einer Spannung eines gerollten Materials unter Benutzung einer Last, der es durch den Schleifenbildner unterliegt;
Steuern der peripherischen Rollengeschwindigkeit des oberstromigen Standes bezüglich des Schleifenbildners, so daß die Spannung übereinstimmt mit einer Referenzspannung während eines Gleichgewichtsrollens;
Steuern einer Geschwindigkeit eines Schleifenbildnerantriebsmotors, so daß eine Schleifenbildnerrolle übereinstimmt mit einem Referenzwinkel, um so vorgeschriebenermaßen das gerollte Material nicht zu kontaktieren, bis der Verbindungspunkt durch den unterstromigen Stand durchtritt, nachdem der Verbindungspunkt die Position genau vor dem oberstromigen Stand bezüglich des Schleifenbildners erreicht hat;
Erfassen einer Spannung des gerollten Materials auf der Basis eines tatsächlichen Wertes des Rolldrehmoments und des aktuellen Werts der Rollkraft des oberstromigen Stands der zwei nebeneinanderliegenden Stände; und
Steuern der peripherischen Rollgeschwindigkeit des oberstromigen Stands, so daß eine erfaßte Spannung übereinstimmt mit einer Referenzspannung abnehmend von einer Größe während eines Gleichgewichtsrollens bis auf Null oder eine Spurgröße, bis der Verbindungspunkt den oberstromigen Stand erreicht, nachdem der Verbindungspunkt die Position gerade vor dem oberstromigen Stand erreicht hat, und so daß die erfaßte Spannung übereinstimmt mit Null oder einer Spurreferenzspannung, bis der Verbindungspunkt durch den unterstromigen Stand durchtritt, nachdem der Verbindungspunkt den oberstromigen Stand erreicht hat.

2. Verfahren zum Steuern eines Warmbandwalzwerks nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine manipulierte Variable der peripherischen Rollgeschwindigkeit des i-ten Standes (Delta V_R/V_RL) zum Machen einer Massenflußvariation zu Null berechnet wird durch die folgende Formel: wobei i, i+1 nebeneinanderliegende Stände, L der Referenzwert, Delta das Symbol zum Darstellen einer Variation, V_R die peripherische Rollgeschwindigkeit, H die Eintrittsseitendicke und f der Vorwärtsschlupf sind.

3. Verfahren zum Steuern des Warmbandwalzwerks nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Erfassen einer Spannung des gerollten Materials auf der Basis der tatsächlichen Werte der Rollkraft und des Rolldrehmoments ein Drehmomentarm-Koeffizient A_0i des i-ten Standes berechnet wird durch Substituieren eines tatsächlich erfaßten Wertes zu einer Zeit, wenn der Verbindungspunkt die Eintrittsseite des i-ten Standes erreicht, in die folgende Formel: wobei i, i+1 die aneinanderliegenden Stände, M das Symbol zum Darstellen eines tatsächlichen Werts, G das Rolldrehmoment, P die Rollkraft, Alpha, Beta, Gamma, Delta die Konstanten, V_R die peripherische Rollgeschwindigkeit, H die Eintrittsseitendicke, f der Vorwärtsschlupf, T_i die Spannung zwischen dem i-ten und ersten Stand und T_i-1 die Spannung zwischen einem i - ersten und dem i-ten Stand ist, und wobei eine Spannung eines gerollten Materials Ti zwischen dem i-ten und (i+1)ten Stand berechnet wird durch Substituieren des Drehmomentarm-Koeffizienten in die folgende Formel: