DE60001589T2

DE60001589T2 - Verfahren zur Zug-/Druckregelung in einem Vielständer-Warmwalzwerk und entsprechendes Regelungssystem

Info

Publication number: DE60001589T2
Application number: DE60001589T
Authority: DE
Inventors: Joseph Schwedt
Original assignee: Alstom SA
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 1999-01-11
Filing date: 2000-01-10
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2020-01-11
Also published as: DK1020240T3; TW524724B; PT1020240E; US6205829B1; ID24145A; JP2000202513A; KR20000053431A; FR2788233B1; ATE234166T1; EP1020240B1; DE60001589D1; FR2788233A1; BR0000530A; ES2193922T3; EP1020240A1; CN1260251A

Description

Die Erfindung betrifft im wesentlichen ein Regelungsverfahren für ein Mehrwalzengerüst-Warmwalzwerk und insbesondere für ein Mehrwalzengerüst-Walzwerk ohne Kraftmessgeräte. Dieses Verfahren ist insbesondere zur Beseitigung der störenden Zug-/Druckbelastungen ausgelegt, denen ein Produkt vom Typ eines Stabs, Blechs oder eines profilierten Metalls während des Walzens unterliegt.
Bekanntlich führen die Walzvorgänge unweigerlich zum Auftreten von mehr oder weniger starken Größenschwankungen, die mit der Verformung des gewalzten Metalls zusammenhängen. Dies beruht insbesondere auf der Tatsache, dass die Kräfte und Walzmomente, die Temperatur des gewalzten Produkts und die Reibungskoeffizienten während des Walzens nicht vollkommen konstant bleiben. Diese Ungenauigkeiten aufgrund der Führung des Walzverfahrens können nicht vollständig beseitigt werden, und es existieren beispielsweise kleine, plötzlich auftretende Schwankungen in den Geschwindigkeiten. Es existieren auch Störungen, die auf gelegentlichen Hin- und Herbewegungen auf Grund der Unzulänglichkeiten der zum Walzwerk gehörigen kinematischen Kette oder auch auf einem Verschleiß der Herstellungswerkzeuge zurückzuführen sind. Die Schwankungen in den Walzgrößen und die Dimensionsschwankungen des Produkts am Walzwerk-Eingang bewirken eine Verschlechterung der Dimensionsmerkmale des Endprodukts. Alle diese Störungen haben die Nichtberücksichtigung der Zuganweisungen zur Folge, die für die verschiedenen Walzengerüste eines Walzwerks durch das Walzschema vorgegeben sind. Diese Nichtberücksichtigung setzt sich in einem Vorliegen von Zugspannungen oder Zugdrücken in den Teilen des Produkts, die nun zwischen den Walzengerüsten liegen, fort.
Das Auftreten von Zug oder Druck in einem Produkt, das von mehreren aufeinanderfolgenden Waizengerüste einer Endlosstraße gehandhabt wird, erfolgt insbesondere während des Greifens des Produkts durch eines der Walzengerüste, wenn die Geschwindigkeits-Voreinstellung dieses Walzengerüstes unzureichend ist. Das Produkt, das in einem gegebenen Walzengerüst-Zwischenraum vorhanden ist, steht unter Zug, wenn das stromabwärts gelegene Walzengerüst bestrebt ist, das stromaufwärts gelegene Walzengerüst zu ziehen; es steht unter Druck, wenn das stromaufwärts gelegene Walzengerüst bestrebt ist, das stromabwärts gelegene Walzengerüst über seinen Zwischenraum hinweg zu schieben. Der Unterschied zwischen den Geschwindigkeiten eines Produkts bei Verlassen eines stromabwärts gelegenen Walzengerüsts, Vs_n–1, und beim Eintritt in das stromabwärts gelegene, folgende Walzengerüst, Ve_n, führt zu einer Belastung Δτ, die durch das Hooksche Gesetz ausgedrückt wird, das wie nachstehend definiert ist:
wobei Δτ die Schwankung der Zug- oder Druckbelastung ist, der das Metall zwischen den beiden Walzengerüsten unterliegt, wobei L den Abstand zwischen diesen Walzengerüsten darstellt und wobei E der Young-Modul ist.
Bei einem Ungleichgewicht zwischen den Austrittsgeschwindigkeiten Vs_n–1 aus dem stromaufwärts gelegenen, mit n – 1 definierten Walzengerüst und der Eintrittsgeschwindigkeit Ve_n in das darauf folgenden, mit n definierte Walzengerüst erfolgt eine Änderung in der Belastung des Metalls im Walzengerüst-Zwischenraum und eine Verschiebung des Funktionspunktes der beiden Walzengerüste zu einem Gleichgewichtspunkt, für den der Austrittsbetrag des stromaufwärts gelegenen Walzengerüstes dem Eintrittsbetrag des ihm folgenden Walzengerüst entspricht. Bekanntlich wird diese Änderung in Änderungen in der Dicke des gewalzten Metalls und in Schwankungen im Gleiten der beiden betroffenen Walzengerüste umgesetzt. Es tritt ein Selbststabilisierungsphänomen des Walzverfahrens auf, das sich nachteilig auf die Dimensionstoleranzen des Produkts und des angestrebten Profils auswirkt.
Das Auftreten von Zug- oder Druckbeanspruchungen in einem Produkt, das während des Walzens von mehreren aufeinanderfolgenden Walzengerüsten gehandhabt wird, erfolgt auch dann, wenn das Produkt nicht vollständig über seine gesamte Länge homogen ist und wenn es Schwankungen im Querschnitt und/oder Schwankungen in der Härte aufweist, die beispielsweise mit Temperaturschwankungen in Verbindung stehen. Somit ruft eine Schwankung in der Härte in einem Produkt beim Eintritt in ein Walzengerüst n – 1 eine Schwankung im Querschnitt beim Verlassen dieses Gerüsts und eine Schwankung im darauf folgenden Gleiten hervor, die zu einer Änderung des Metallausstoßes beim Verlassen des Gerüstes führt.
Zur Behebung dieser Unzulänglichkeiten existieren Steuersysteme, die bei Mehrwalzengerüst-Walzwerken angewandt werden, die Einrichtungen aufweisen, die zur Steuerung der Zugspannungen in den verschiedenen Walzengerüst-Zwischenräumen durch eine individuelle Regulierung des Verhältnisses Walzmoment/Walzkraft von Gerüst zu Gerüst bestimmt sind. Diese Regulierung bedeutet das Vorliegen von Meßgeräten und insbesondere von Walzkraft-Meßgeräten, die kostspielig sind, schwer einzubauen und zu warten sind und die möglicherweise Pannenquellen darstellen. Ferner ist diese Lösung, die das Vorliegen von Meßgeräten notwendig macht, nicht immer anwendbar, insbesondere im Falle von Walzstraßen aus Stangen oder Trägern, an denen solche Meßgeräte selten installiert werden.
Die Erfindung schlägt demnach ein Schätz- und Regelungsverfahren für Züge/Drücke in einem Mehrwalzengerüst-Walzwerk, das Metall-Produkte heiß bearbeitet, vor.
Nach einem Merkmal der Erfindung wird ausgehend von einer Anfangssituation beim Durchlauf eines Produkts durch die verschiedenen Walzengerüste der Straße als Referenz der Drehmomentwert gespeichert, der für jedes von dem Produkt durchlaufene Walzengerüst dann gemessen wird, wenn dieses Produkt das folgenden stromabwärts gelegene Walzengerüst erreicht, und während das Walzengerüst, für das die Messung durchgeführt wurde, von der Geschwindigkeitsregulierung auf die Drehmomentregulierung umgeschaltet wird. Das letzte Walzengerüst, in das das Produkt eintritt, wirkt gegenüber sämtlichen anderen Walzengerüsten, die vorgeschaltet sind, als Pilot-Walzengerüst für die Geschwindigkeit, so dass es möglich ist, dass dieses durch eine Anpassung seiner Geschwindigkeit ein Drehmoment entsprechend seinem Bezugsdrehmoment bewahrt.
Für jedes Walzengerüst wird eine permanente Neuaktualisierung der Abschätzung von Zugmoment und Walzmoment bei einem Zug von Null durchgeführt, und die Abschätzung der Walzengerüst-Zwischenzugspannungen gestattet eine Regulierung dieser letzteren auf festgelegten Niveaus in einem Walzschema. Dadurch lässt sich eine Walzung mit minimalen Walzengerüst-Zwischenzugspannungen bereitstellen, wie es von zahlreichen Betreibern von Walzwerken empfohlen wird.
Nach einem Merkmal der Erfindung wird, ausgehend von dem Zeitpunkt, zu dem die Bezugsdrehmoment-Messungen als Bezugswert für die Walzung gespeichert werden, der folgende Verteilungsschlüssel für die Zugspannungen zwischen den Walzengerüsten der Straße ausgenutzt:
wobei ΔC_T,i je nach seinem Vorzeichen der Zug- oder Druckspannungsänderung für das Walzengerüst von Rang i der n Walzengerüste der Straße entspricht, wobei R_i und r_i die Arbeitsradien und die Untersetung für das Walzengerüst von Rang i sind, wobei So der Summe der Änderungen des gemessenen Gegenmoments (ΔC_i)entspricht, die auf das Niveau der Mechanik (ΔC_i·r_i) zurückgeführt und durch den Hebelarm geteilt werden
wobei ΔC_i die Änderung des Gegenmoments C_i bezüglich des für das Walzengerüst von Rang i gespeicherten Referenzmoments ist, wobei λ_i = 0 entspricht, entweder wenn das Produkt S₀·ΔC_i negativ ist oder wenn das Produkt S₀·ΔC_i positiv ist, während es sich um das erste Walzengerüst handelt und während die Änderung des gemessenen Gegenmoments ΔC_i, die als Funktion der Geschwindigkeit unter dem zweiten Walzengerüst abgestuft ist, eine parametrierbare Schwelle übersteigt, oder auch wenn das Produkt S₀·ΔC_i positiv ist, während die Änderung des gemessenen Gegenmoments ΔC_i–1 oberhalb einer zweiten parametrierbaren Schwelle liegt und diese Änderung des gemessenen Gegenmoments ΔC_i–1, die als Funktion der Geschwindigkeit unter dein Walzengerüst i, mit i > 1, abgestuft ist, unterhalb einer dritten parametrierbaren Schwelle liegt; oder wobei λ_i = ΔC_i entspricht, wenn das Produkt S₀·ΔC_i positiv ist, während es sich um das erste Walzengerüst handelt und die Änderung des gemessenen Gegenmoments ΔC_i, die als Funktion der Geschwindigkeit unter dem zweiten Walzengerüst abgestuft ist, unterhalb einer vierten parametrierbaren Schwelle liegt, oder auch wenn es sich um ein anderes Walzengerüst handelt und die Änderung des gemessenen Gegenmoments ΔC_i–1 unterhalb einer fünften parametrierbaren Schwelle liegt, oder diese Änderung des Moments ΔC_i–1, die als Funktion der Geschwindigkeit unter dem Walzengerüst i, mit i > 1, abgestuft ist, oberhalb einer sechsten parametrierbaren Schwelle liegt.
Die Erfindung schlägt ferner ein Steuerungssystem für ein Mehrwalzengerüst-Walzwerk, das Metallprodukte heiß bearbeitet, vor, dessen Walzengerüste durch Steuereinheiten gesteuert werden, die logisch programmiert werden und die unter der Kontrolle von mindestens einer gemeinsamen Überwachungseinheit stehen, dadurch gekennzeichnet, dass es Hardware- und Softwaremittel aufweist, die die Durchführung des Verfahrens, wie nachstehend definiert, gewährleisten.
Die Erfindung, ihre Merkmale und Vorteile sind in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den nachstehend aufgeführten Figuren genauer beschrieben.
Die einzige Figur stellt ein Hauptschema eines Mehrwalzengerüst-Walzwerks dar.
Es wird davon ausgegangen, dass das schematisch abgebildete Walzwerk in der einzigen Figur ein Heißwalzwerk zur Umwandlung von Metallprodukten B ist. Dies ist beispielsweise eine Drahtstraße, eine Profil-Straße oder eine Stabstraße oder eine Band- oder Plattenstraße. Klassischerweise besteht diese Straße aus einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Walzengerüsten 1, die durch ein Straßen-Eintrittswalzengerüst 1₁ und ein Straßen-Austrittswalzengerüst 1_n dargestellt sind, zwischen denen zwei der dazwischen liegenden Walzengerüste 1₂ und 1_i dargestellt sind, wobei diese Walzengerüste durch ihre entsprechenden Zylinderpaare dargestellt sind.
Bekanntlich werden die Zylinder der Walzengerüste von Elektromotoren angetrieben, die jeweils durch eine Steuereinheit 2, wie die Einheiten 2₁ , 2₂ , 2_i und 2_n gesteuert werden. Diese Einheiten sind selbst in einem Steuersystem enthalten, wo sie unter der Kontrolle von mindestens einer Überwachungseinheit 3 stehen. Es wird davon ausgegangen, dass die Steuer- und Überwachungseinheiten nach dem boolschen Typ programmiert sind und um Prozessoren organisiert sind, zu denen verschiedene Speicher und spezielle Schnittstellen, insbesondere für die Steuerung der Walzengerüste und zur Bedienung des Walzwerks durch Bedienungspersonal, gehören. Struktur und entsprechende Funktionen dieser konscitutiven Elemente, die einem Fachmann gut bekannte Hardware- und Software-Einrichtungen kombinieren, wurden hier nur für die Teile dargelegt, die in direktem Bezug zum Gegenstand der Erfindung stehen.
Wie vorstehend angegeben, hat das erfindungsgemäße Verfahren das Ziel der koordinierten Ausschaltung von störenden Zug/Druckbelastungen durch Einwirken auf die Motoren der Walzengerüste des Walzwerks, indem die von den verschiedenen Walzengerüsten entwickelten Drehmomente zum Erhalt eines Zustands, der minimaler Zug bezeichnet wird, am gewalzten Produkt beim Durchgang dieses Produkts durch jedes dieser Walzengerüste als Referenz herangezogen werden.
Die Kontrolle des minimalen Zugs auf eine Endlosstraße ist von doppeltem Interesse. Sie gestattet die Aufrechterhaltung einer minimalen konstanten Belastung auf Produktniveau, was dessen Qualität verbessert, sie gestattet auch die Verminderung des Regulierungsphasen der Walzengerüste und somit die Vermeidung der qualitativen Herabstufung der ersten Produkte. Sie muß beim Greifen des Produkts durch ein Walzengerüst sowie auf der gesamten Länge des Produkts realisiert sein.
Die Kontrolle des minimalen Zugs beim Greifen beruht hier auf der Verwendung einer Speichervorrichtung für der: Drehmoment, die davon ausgeht, dass der Drehmomentwert für das Walzwerk C_L bekannt ist. Bekanntlich kann dieser Wert unter Ausnutzung der Beziehung
erstellt werden, wobei I der Induktionsstrom des Walzengerüstmotors ist, ϕ die Induktion in diesem Motor ist, ω die Drehgeschwindigkeit ist, J der auf die Antriebswelle zurückgeführte Trägheitsmoment ist, K der Drehmomentkoeffizient ist und C_P der mechanische Verlustmoment ist.
Die Induktion im Motor wird ausgehend von der Messung der Geschwindigkeit der Drehung w des Motors wiederhergestellt. Der Walzmoment lautet:
wobei C_N und I_N jeweils den nominalen Moment und den nominalen Strom des Motors darstellen. Die Berechnung des Walzmoments eines Walzwerkgerüsts in Realzeit kann im Geschwindigkeitswandler durchgeführt werden, von dem hier angenommen wird, dass er in der Steuereinheit dieses Walzengerüsts eingeschlossen ist. Er wird demnach ausgehend vom Drehmoment-Referenzwert C_m erhalten, der beim Verlassen des Geschwindigkeitsniveaus und der Geschwindigkeitsmessung erhalten wird.
Der Walzmoment C_L wird demnach auf folgende Weise berechnet:
Eine auf dem Referenzmoment realisierte Filterung gestattet ein in Phase Bringen der Drehmomentsignale und der Geschwindigkeit, um die Bestimmung des Walzmoments zu verbessern.
Ein Beispiel für eine Drehmoment-Speichervorrichtung ist hier unter Bezugnahme auf die beiden ersten Walzengerüste der Straße beschrieben, die in der einzigen Figur schematisch dargestellt ist. Diese Vorrichtung wirkt ausgehend von einer Anfangssituation, wobei die Motoren dieser beiden Walzwerke geschwindigkeitsreguliert sind, wobei diese Regulierung klassisch, beispielsweise mit Hilfe eines Geschwindigkeitswandlers des Typs SYCONUM der Anmelderin durchgeführt wird.
Eine Messung des Walzmoments des Walzengerüstes 1₁ wird unmittelbar vor dem Greifen eines Produkts durch das Walzengerüst 1₂ während des Walzens im Walzengerüst 1₁ durchgeführt. Demnach existiert stromaufwärts oder stromabwärts von Walzengerüst 1₁ kein Zug oder Druck. Der so bestimmte Drehmomentwert wird nun als Referenz-Anfangswert für die kommende Walzperiode gespeichert.
Nach dieser Messung und nach Durchführung der entsprechenden Speicherung wird der Motor des Walzengerüstes 1₁ von der Geschwindigkeitsregulierung auf die Drehmomentregulierung umgeschaltet. Sobald das Produkt von Walzengerüst 1₂ gegriffen wird, wirkt dieses, geschwindigkeitsreguliert, demnach als Pilotwalzengerüst gegenüber dem Walzengerüst 1₁ , das sich in der Geschwindigkeit so anpasst, dass sein Drehmoment entsprechend seines Referenz-Drehmomentswertes bewahrt wird.
Der Nachweis für das Vorliegen eines Produkts in einem Walzengerüst wird durch das Vorliegen eines festgelegten Produktsignals im Walzengerüst angezeigt. Dieses Signal wird im Geschwindigkeitswandler eines Walzengerüstes erzeugt, zum einen in Abwesenheit einer Übergangsgeschwindigkeit, wenn der augenblickliche Walzmoment über einem festgelegten Shwellwert liegt oder gegebenenfalls in Abhängigkeit von dem zu walzenden Produktes festgelegt wird, und zum anderen, wenn der augenblickliche Drehmoment schon seit einer bestimmten Zeit über einem Schwellwert liegt, während ein Geschwindigkeitsübergang im Gang ist.
Durch die so zwischen den beiden Walzengerüsten realisierte Synchronisation lässt sich gemäß einem vorübergehend Phänomen aufgrund mechanischer Trägheitsmomente eine fehlende Belastung zwischen den Walzengerüsten gewährleisten.
Sie wird unter Berücksichtigung der klassischen elektrischen Parameter erhalten, die auf dem Niveau der Motoren-Speisungen der Walzengerüste gemessen werden. Dies vermeidet demnach Betriebs- und Stabilitätsprobleme, die klassischerweise mit Messgeräten verbunden sind, wenn diese vorhanden sind.
Die Vorrichtung weist eine hohe Messempfindlichkeit auf, wobei die Zugschwankungen, die sich stromabwärts von einem Walzengerüst aufbauen, in beträchtliche Schwankungen im Walzmoment auf dem Niveau dieses Walzengerüsts umgesetzt werden.
Ausgehend von dem Moment, wobei ein Fehlen von Zug im Walzengerüst-Zwischenraum zwischen den ersten beiden Walzengerüsten erhalten wird, ist es möglich, den Vorgang ein drittes Mal und dann aufeinanderfolgend für alle folgenden Walzengerüste des Walzwerks zu wiederholen. Jedes Walzengerüst wird umlaufend zum Pilot für die stromabwärts gelegenen Walzengerüste, bis die Pilotfunktion auf das folgende Walzengerüst übergeht.
Es ist auch denkbar, eine solche Vorrichtung zur Drehmoment-Speicherung zu verwenden, wenn es vorgesehen ist, dass ein Produkt in einem Walzengerüst-Zwischenraum unter Änderung des für ein Walzengerüst 1_i gespeicherten Drehmomentwertes C_0,i unmittelbar vor Kontakt des Produkts mit dem Walzengerüst 1_i+1 einem bestimmten Zug oder Druck unterworfen ist, indem ihm der gewünschte Zug- oder Druckmoment verliehen wird.
wobei T_i,i+1, je nachdem, ob er positiv oder negativ ist, der Zug- oder Druckwert des Walzengerüst-Zwischenraums ist und wobei R_i und r_i der Arbeitsradius und die Untersetzung des Walzengerüstes 1_i sind.
Es ist auch vorgesehen, die Geschwindigkeitskorrektur zu speichern, die durch die Speichervorrichtung, ausgehend vom Referenz-Anfangswert, der vom Betreiber festgelegt wurde, oder vom Walzschema, für den Drehmoment für ein Walzengerüst beim Walzen eines Produkts vorgenommen wurde, derart, dass dieser Referenzwert für das folgende zu walzende Produkt korrigiert wird, wenn die Produkte untereinander homogen sind. Dies erlaubt einen Selbstlernprozess für die verschiedener Walzengerüste der Straße, ausgehend von den in der Anfangsphase des Walzens in Phase durchgeführten Korrekturen.
Gleichwohl wird die Verwendung der Drehmoment-Speichervorrichtung in der Phase des Greifens in dieser Form vorzugsweise nicht für den folgenden Walzvorgang beibehalten, so dass vermieden wird, dass nicht jede Drehmomentschwankung als Änderung des Zwischengerüst-Zugs betrachtet wird.
Somit werden sämtliche betroffenen Gerüste mit Ausnahme des letzteren, das der Geschwindigkeitspilot ist, über den Drehmoment reguliert, allerdings ist es nicht, wie während der Greifphase, der Gegenmoment, der konstant gehalten wird. In der Tat wird nur der Teil des Drehmoments, der dem Zugmoment des Walzengerüstes entspricht, reguliert. Ein Merkmal der Erfindung ist die Bereitstellung der Mittel zum Abschätzen der verschiedenen Zwischengerüstzüge mit guter Genauigkeit. Das regulierte Zugniveau entspricht in der Regel einem Niveau in der Nähe von 0 oder einem zuglosen Niveau, aber es kann auch jedem anderen gewünschten Niveau entsprechen.
Der Übergang von der Greifphase in die normale Walzphase erfolgt für das Gerüst i bereits dann, wenn das Produkt in das Gerüst i + 1 eintritt und wenn der Gegenmoment dieses letzteren stabil ist, wobei die Übergangswirkung beendet ist.
Es ist anzumerken, dass das letzte, sich in einer Straße in Betrieb befindliche Gerüst für jedes Walzengerüst, das im Walzwerk stromaufwärts liegt, als Pilotwalzengerüst für die Geschwindigkeit angeordnet ist. Jede Geschwindigkeitsschwankung, die auf seinem Niveau abläuft, muss sich demnach kaskadenartig auf jedes Walzengerüst, das stromaufwärts angeordnet ist, fortpflanzen, und dieses wird hier durch eine Reguliervorrichtung der Zwischengerüst-Geschwindigkeitsverhältnisse realisiert.
Diese Vorrichtung besitzt die Aufgabe der Steuerung des Ausstoßes der Straße rechts von jedem Gerüst während der Produkt-Greifphase und während der globalen Beschleunigungsphase der Straße, es ist dazu bestimmt, die Konstanz der Beziehung der Rotationsgeschwindigkeiten zweier aufeinanderfolgender Walzengerüste, beispielsweise 1₁ und 1_i+1, durch Einwirken auf dasjenige dieser Gerüste, das stromabwärts zum anderen liegt, zu gewährleisten.
In dieser Hinsicht speichert die Reguliervorrichtung der Geschwindigkeitsverhältnisse als Referenzwert das Verhältnis von Rotationsgeschwindigkeiten (ω_i–1/^ωi)₀ für die Walzengerüste 1_i–1 und 1_i , wenn das Gerüst i₁ zur Drehmomentregulierung übergeht, unmittelbar bevor das Produkt, das gerade gewalzt wird, den Eingang des Gerüstes 1_i+1 erreicht, um dann diesen Referenzwert während der Walzung nutzen zu können.
Das Gerüst 1₁ passt sich dank der Regulierung des Drehmoments in der Geschwindigkeit selbständig dem Greifen des Produkts während des Walzens in Gerüst 1_i+1 an, und es bewirkt eine Korrektur der Geschwindigkeit des stromabwärts angeordneten Walzgerüsts 1_i–1 von einem Wert
Sämtliche stromabwärts angeordneten Walzengerüste des Walzwerks synchronisieren sich demnach aufeinanderfolgend unter der Wirkung der Regulierung der bestimmten Geschwindigkeitsverhältnisse bei jeder Führung.
Während der Phase des normalen Walzens ist das Prinzip exakt das gleiche. Der Zug zwischen den Gerüsten i und i + 1 wird durch Einwirken auf die Geschwindigkeit des Motors des Gerüstes i reguliert, und, wie zuvor, synchronisieren sich sämtliche stromabwärts liegenden Gerüste des Walzwerks demnach aufeinanderfolgend unter der Wirkung der Regulierung bestimmter Geschwindigkeitsverhältnisse bei jeder Führung.
Der Algorithmus gestattet die Abschätzung sämtlicher Zwischengerüstzüge, die aus der folgenden Überlegung hervorgehen:
Zuerst wird angenommen, dass in dem Produkt beim Eintritt in das Eintrittswalzengerüst 1₁ und beim Verlassen des Ausgangswalzengerüstes 1_n des Walzwerks keine Zug- oder Druckbelastung vorhanden ist, und man nimmt an, dass die Walzmomente bei einem Zug 0 konstant sind, und dass die Schwankungen des Gegenmoments jeweils rechts von einem Walzengerüst nur auf den Schwankungen der Zwischengerüst-Zugmomente beruhen. Es ist demnach möglich, für die verschiedenen Walzengerüste eines Walzwerks die folgenden Beziehungen zu definieren.
wobei ΔC_i die Schwankung des Widerstandsmoments bezüglich des für das Walzengerüst 1₁ gespeicherten Moments ist, T_i, je nach Vorzeichen, der Zwischengerüstzug oder -druck ist, R₁ und r_i der Arbeitsradius und die Untersetzung für dieses Walzengerüst 1_i sind.
Diese Beziehungen gestatten die Aufstellung der folgenden Gleichung:
Der Walzmoment für ein Walzengerüst, wie indirekt gemessen ausgehend vom Motormoment dieses Gerüstes, besteht aus zwei Komponenten, die jeweils dem Walzmoment bei einem Zug von Null und dem Zug- oder Druckmoment entsprechen. Er kann durch die Gleichung ausgedrückt werden:
wobei C_L der Walzmoment ist, der auf den Motor des Gerüstes zurückgeführt wird, wobei C_L,O der Walzmoment bei einem Zug von Null ist, der auf den Motor zurückgeführt wird, und wobei T_entrée und T_sortre jeweils der Zwischengerüst-Zug oder -Druck beim Eintritt und beim Verlassen des betrachteten Gerüstes sind.
Die erste der beiden Komponenten entspricht dem Moment zur Belieferung eines Gerüstes durch den Motor bei fehlendem Zug oder Druck stromaufwärts und stromabwärts von dem Gerüst. Die zweite dieser Komponenten bewirkt, je nach Fall, eine Erhöhung oder Verminderung des Moments zur Belieferung des betrachteten Gerüsts durch den Motor.
Wenn während des Walzens zu den Schwankungen in den Zwischengerüst-Zug- oder Druckbelastungen Schwankungen in der Härte oder Temperatur des Produkts oder auch Dimensionsabweichungen bei diesem Produkt hinzukommen, werden die zuvor definierten Beziehungen folgendermaßen:
Diese Relationen führen zu der Gleichung°:
wobei ΔC_i die Änderung des Gegenmoments C_i bezüglich des für das Walzengerüst von Rang i gespeicherten Referenzmoments ist, wobei λ_i = 0 entspricht, entweder wenn das Produkt S₀·ΔC_i negativ ist oder wenn das Produkt S₀·ΔC_i positiv ist, während es sich um das erste Walzengerüst handelt und während die Änderung des gemessenen Gegenmoments ΔC_i, die als Funktion der Geschwindigkeit unter dem zweiten Walzengerüst abgestuft ist, eine parametrierbare Schwelle übersteigt, oder auch wenn das Produkt S₀·ΔC_i positiv ist, während die Änderung des gemessenen Gegenmoments ΔC_i–1 oberhalb einer zweiten parametrierbaren Schwelle liegt und diese Änderung des gemessenen Gegenmoments ΔC_i–1, die als Funktion der Geschwindigkeit unter dem Walzengerüst i, mit i > 1, abgestuft ist, unterhalb einer dritten parametrierbaren Schwelle liegt;

– λ_i = ΔC_i entspricht, wenn das Produkt S₀·ΔC_i positiv ist, während es sich um das erste Walzengerüst handelt und die Änderung des gemessenen Gegenmoments ΔC_i, die als Funktion der Geschwindigkeit unter dem zweiten Walzengerüst abgestuft ist, unterhalb einer vierten parametrierbaren Schwelle liegt, oder auch wenn es sich um ein anderes Walzengerüst handelt und die Änderung des gemessenen Gegenmoments ΔC_i–1 unterhalb einer fünften parametrierbaren Schwelle liegt, oder diese Änderung des Moments ΔC_i–1, die als Funktion der Geschwindigkeit unter dem Walzengerüst i, mit i > 1, abgestuft ist, oberhalb einer sechsten parametrierbaren Schwelle liegt.

Der Verteilungsschlüssel auf dem Niveau der Walzengeriste eines Mehrwalzengerüst-Walzwerks kann demnach im Falle von Walzmomentschwankungen bei einem Zug von Null in der folgenden Form dargestellt werden:
Diese Form ist gut geeignet, gleich wie hoch die Momente der Walzengerüste sind.
Der Verteilungsschlüssel auf dem Niveau der Walzengerüste eines Mehrwalzengerüst-Walzwerks im Falle von Schwankungen, die mit Zugbelastungen ΔC_T,i verbunden sind, lautet:
Demnach ist die Abschätzung der entsprechenden Meile der Zugbelastungen stromaufwärts und stromabwärts im Zug-Gesamtmoment des Motors eines Walzwerks für jedes der Walzwerke ausgehend vom Ausgangswalzwerk 1_n und aufsteigend bis zum Eingangswalzwerk 1₁ möglich. Diese Abschätzung wird demnach mittels der folgenden Beziehungen vorgenommen:
Die Zwischenwalzwerk-Zug- oder -druckbelastungen T_i können ausgehend von den zuvor definierten Beziehungen bestimmt werden.
Das eingesetzte Steuersystem ist ein vollkommen numerisches System, wobei sämtliche Zwischenwalzwerk-Zugbelastungen periodische während des Proben-Zeitraums des Systems berechnet werden.
Somit kann der Proben-Zeitraum zum Zeitpunkt t = n·T, wobei T der Proben-Zeitraum und n der Proben-Index ist, folgendermaßen dargestellt werden:
wobei C_mem,o,i den zum Zeitpunkt t = 0 gespeicherten Referenz-Drehmoment darstellt, der dem Walzmoment bei einer Zugbelastung von Null beim Greifen durch das Walzwerk entspricht.
C_mem,o,i(n) ist der gespeicherte Drehmoment des Walzwerks i zum Zeitpunkt n·T.
ΔC_L,o,i(j) stellt die Walzmomentschwankung bei einer Zugbelastung von Null des Walzwerks i zum Zeitpunkt t = j·T, bezogen auf den den vorherigen Zeitpunkt (J – 1)·T, dar.
ΔC_i(n), das die Schwankung des Walzmoments des Walzwerks i bezüglich des zum vorherigen Zeitpunkt gespeicherten Drehmoments ist, wird demnach folgendermaßen dargestellt: ΔC(n) = ΔCL,o,i(n) + ΔCT,i(n) = Ci(n) – Cmem,i(n – 1), wobei ΔC_i(n) der Walzmoment des Walzwerks i zum Zeitpunkt n·T ist.
Die Drehmomente C_mem,i und die Drehmoment-Schwankungen ΔC_i werden zu jedem Proben-Zeitpunkt wie vorstehend angegeben berechnet.
Die Berechnung der Drehmoment-Schwankungen ΔC_L,o,i und ΔC_T,i erfolgt demnach analog zu dem zuvor beschriebenen Algorithmus unter Anwendung des Verteilungsschlüssels.
Essentiell ist die Feststellung, dass ein Merkmal der Erfindung in der ständigen Reaktualisierung des gespeicherten Referenz-Drehmoments C_mem,i besteht, der in Wirklichkeit den Walzmoment bei einer Zugbelastung von Null des Walzwerks i, wie er sich während des Walzens entwickelt, darstellt.
Somit werden die Zwischenwalzwerk-Zugmomente reguliert, und im Gegensatz dazu erfolgt keine Regulierung auf dem Niveau der Gesamt-Gegenmomente der Walzwerke. Ein Fehler, wie eine Schwankung in der Härte, wobei sich eine Dimensionsschwankung des Produkts in einer Abstufung des Gegenmoments fortsetzt, wenn dieser Fehler in einem Walzwerk vorliegt, bewirkt, dass das Steuersystem, das das erfindungsgemäße Verfahren durchführt, bestrebt ist, die Zwischenwalzwerk-Zug/Druck-Belastungsfehler zu beheben, die unweigerlich auf Grund von Änderungen im Produkt-Querschnitt beim Verlassen des Walzwerks und auf Grund des Gleitens unter das Niveau dieses Walzwerks auftreten. Demnach werden von Walzwerk zu Walzwerk kaskadenartige Korrekturen durchgeführt.

Claims

Verfahren zur Regulierung von Zug/Druck in einem Mehrwalzengerüst-Walzwerk, das Metallprodukte warmbearbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einer Anfangssituation, wobei beim Durchlauf eines Produkts durch die verschiedenen Walzengerüste der Straße der Drehmomentwert für jedes Walzengerüst, durch das das Produkt hindurchläuft, in dem Moment, in dem dieses Produkt das folgende stromabwärts gelegene Walzengerüst erreicht, als Referenz gespeichert wird, während das Walzengerüst, für das die Messung durchgeführt wurde, von der Geschwindigkeitsregelung auf die Drehmomentregelung umgeschaltet wird, und dadurch, dass das letzte Walzengerüst, in das das Produkt eingeführt wird, als Geschwindigkeitspilot-Walzengerüst gegenüber jedem anderen stromaufwärts gelegenen Walzengerüst wirkt, um zu ermöglichen, dass dieses ein seinem Referenzdrehmoment entsprechendes Drehmoment durch eine Anpassung seiner Geschwindigkeit beibehält.
Regelungsverfahren nach Anspruch 1, wobei ausgehend von dem Zeitpunkt, zu dem die Referenzdrehmoment-Messungen als Walz-Referenzwerte gespeichert wurden, der folgende Verteilungsschlüssel der Zugspannungen zwischen den Walzengerüsten der Straße ausgenutzt wird:
wobei ΔC_T,i je nach seinem Vorzeichen der Zug- oder Druckspannungsänderung für das Walzengerüst des Rangs i von den n Walzengerüsten der Straße entspricht, wobei R_i und r_i die Arbeitsradien und die Untersetzung für das Walzengerüst von Rang i sind, wobei So der Summe der Änderungen des gemessenen Gegenmoments (ΔC_i)entspricht, die auf das Niveau der Mechanik (ΔC_i·r_i) zurückgeführt und durch den Hebelarm geteilt werden
wobei ΔC_i die Änderung des Gegenmoments C_i bezüglich des für das Walzengerüst von Rang i gespeicherten Referenzmoments ist, wobei λ_i = 0 entspricht, entweder wenn das Produkt S₀·ΔC_i negativ ist oder wenn das Produkt S₀·ΔC_i positiv ist, während es sich um das erste Walzengerüst handelt und während die Änderung des gemessenen Gegenmoments ΔCi, die als Funktion der Geschwindigkeit unter dem zweiten Walzengerüst abgestuft ist, eine parametrierbare Schwelle übersteigt, oder auch wenn das Produkt S₀·ΔC_i positiv ist, während die Änderung des gemessenen Gegenmoments ΔC_i–1, oberhalb einer zweiten parametrierbaren Schwelle liegt und diese Änderung des gemessenen Gegenmoments ΔC_i–1, die als Funktion der Geschwindigkeit unter dem Walzengerüst i, mit i > 1, abgestuft ist, unterhalb einer dritten parametrierbaren Schwelle liegt; oder wobei λ_i = ΔC_i entspricht, wenn das Produkt S₀·ΔC_i positiv ist, während es sich um das erste Walzengerüst handelt und die Änderung des gemessenen Gegenmoments ΔC_i, die als Funktion der Geschwindigkeit unter dem zweiten Walzengerüst abgestuft ist, unterhalb einer vierter. parametrierbaren Schwelle liegt, oder auch wenn es sich um ein anderes Walzengerüst handelt und die Änderung des gemessenen Gegenmoments ΔC_i–1 unterhalb einer fünften parametrierbaren Schwelle liegt, oder diese Änderung des Moments ΔC_i–1, die als Funktion der Geschwindigkeit unter dem Walzengerüst i, mit i > 1, abgestuft ist, oberhalb einer sechsten parametrierbaren Schwelle liegt.
Steuersystem für ein Mehrwalzengerüst-Walzwerk, das Metallprodukte heiß bearbeitet, dessen Walzengerüste durch Steuereinheiten mit programmierter Logik gesteuert werden, die unter der Steuerung von mindestens einer gemeinsamen Überwachungseinheit angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass es Hardware- und Software-Mittel aufweist, die folgendes ermöglichen: - Messen des Drehmomentwerts für jedes Walzengerüst, das von einem Produkt überquert wird, in dem Moment, in dem dieses Produkt das folgenden stromabwärts gelegene Walzengerüst erreicht; - Umschalten, von der Geschwindigkeitsregelung auf die Drehmomentregelung eines Walzengerüsts, das von dem Produkt durchlaufen wird, wenn letzteres das folgende, stromabwärts gelegene Walzengerüst erreicht; - Aktivieren als Geschwindigkeitspilot-Walzengerüst gegenüber jedem anderen stromaufwärts angeordneten Walzengerüst des letzten Walzengerüsts, in das das Produkt somit eintritt.