EP0515005A2 - Sizing-Gerüst Gruppe - Google Patents

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EP0515005A2
EP0515005A2 EP92250094A EP92250094A EP0515005A2 EP 0515005 A2 EP0515005 A2 EP 0515005A2 EP 92250094 A EP92250094 A EP 92250094A EP 92250094 A EP92250094 A EP 92250094A EP 0515005 A2 EP0515005 A2 EP 0515005A2
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EP
European Patent Office
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sizing
stand
rolled
penultimate
stands
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EP0515005B1 (de
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Karl Backhaus
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Vodafone GmbH
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Mannesmann AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/16—Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions
    • B21B37/165—Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions responsive mainly to the measured thickness of the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/16—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section
    • B21B1/18—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section in a continuous process

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for performing the method for achieving tight tolerances for the dimensional and dimensional accuracy of a rolled product rolled in a wire and / or steel mill using at least two sizing stands of high rigidity, which - with the exception of the last one Scaffolding - can be adjusted under load and cooperate with devices for issuing the geometric data of the rolled product and its relevant rolling operation data, as well as a computer in which a signal is calculated from stored and measured data, which is used to correct the adjustment of at least one of the stands.
  • the automatic control of rolling mills in particular for rolling sheet metal products, is known.
  • the thickness dimension of the product is measured continuously or periodically, and the roll gap of one or more roll stands on the roll mill is then calculated mathematically Algorithm changed to get a product of the desired thickness dimension.
  • the geometric data of the incoming rolling product and the relevant rolling operation data are recorded in front of the penultimate sizing stand and the values determined by means of a calibration model aimed at the exact profile shape in the last rolling stand in the computer, if necessary using a knowledge-based control approach are processed to the signal with which at least the penultimate sizing framework is made.
  • the invention does not allow rolled products outside the tolerance to leave the sizing group.
  • the essence of the inventive concept consists in keeping the volume flow delivered to the last stand constant by the fact that the geometric data of the rolled product is already recorded in front of the penultimate mill stand and is used to optimally adjust the caliber of the penultimate stand.
  • the calibration of this framework is chosen so that no change in the cross-section of the caliber is required in the last rigid caliber, ie an exact profile shape results in the last caliber.
  • a computer-supported calibration model is used, which, if necessary expanded with the help of a knowledge-based control approach, calculates the optimal position of the corresponding roll stand and sends it as a signal to the adjusting device.
  • narrowest dimensional tolerances diameter or dimensions
  • narrowest shape tolerances roundness or orthogonality
  • the stored calculation parameters can be adapted to adapt to the changeable conditions of the rolling mill.
  • a device for carrying out the method is characterized in that the sizing stands consist, in a manner known per se, of at least two, preferably three stands with single-caliber rolls, and a measuring device for detecting the geometrical dimensions of the rolled product before it enters the penultimate stand penultimate scaffold is arranged.
  • a scaffold construction with the highest possible rigidity must be used, whereby in addition to conventional scaffolding, stand-free scaffolding must also be considered.
  • the single-caliber rolls with a small bale width are used to reduce the roll deflection, and the roll dimensions can additionally be specified to support these measures.
  • a tension control between the sizing frames is provided for large size ranges (large diameters), while a loop control can preferably be used for the small size range (small diameters).
  • a loop control can preferably be used for the small size range (small diameters).
  • rigid speed control can also be used between the last two stands n and n-1.
  • the scaffolds are arranged horizontally / vertically and alternately oval / circularly calibrated in order to produce round cross sections, the last sizing scaffold which cannot be adjusted under load having a round caliber.
  • the method and the device according to the invention can be used both within a generic street and as a finishing line. It takes into account the increasing requirements for tight manufacturing tolerances of rolled products and the dimensional accuracy along the length of the product.
  • the sizing scaffold group consists of three scaffolds n, n-1 and n-2, the scaffolds n (2) and n-2 (4) being of a round caliber and the framework n-1 (3) being of an oval caliber.
  • the last stand n (2) in the rolling direction cannot be adjusted under load in order to achieve a particularly rigid construction; in all stands, single-caliber rolls are preferably used.
  • the scaffolds n-1 (3) and n-2 (4) can be adjusted under load, but also have a construction with high rigidity.
  • the stands n-2 to n are provided in the horizontal-vertical-horizontal arrangement, which arrangement can also be carried out in the vertical-horizontal-vertical arrangement depending on the given road concept.
  • the temperature and the geometric data of the rolled product (1) are recorded directly behind the sizing stand n-2 (4) using a measuring device (5), these data together with relevant rolling operation data the sizing frameworks are fed to a measured value recording system (6).
  • the measured data are transferred to a computer system (7) with calibration models and an adaptation system with stored calculation parameters, and an optimized correction of the scaffold position of at least scaffold n-1 (3) and optionally also for other scaffolds is determined.
  • the calculated control data are fed to a setpoint output (8) for correcting the setting of the penultimate sizing frame or other frames.
  • Incoming thickness errors as a result of tension control in the preceding rolling stages can be eliminated by this method as well as dimensional deviations that are caused by temperature errors in the furnace guide and the temperature wedge in the rolling mill, since the relevant rolling operation data are recorded before the penultimate sizing stand.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzielung enger Toleranzen für die Form- und Maßhaltigkeit eines in einer Draht- und/oder Stabstahlstraße gewalzten Walzproduktes (1) unter Verwendung von mindestens zwei Sizing-Gerüsten (2-4) hoher Steifigkeit, die - mit Ausnahme des letzten Gerüstes (2)- unter Last anstellbar sind und mit Einrichtungen (5) zum Erfassen der Geometriedaten des Walzproduktes und dessen relevanten Walzbetriebsdaten sowie einem Rechner (7) zusammenwirken, in dem aus abgelegten und den gemessenen Daten ein Signal errechnet wird, welches zur Korrektur der Anstellung mindestens eines der Gerüste verwendet wird. Um ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Erzielung enger Toleranzen für die Form- und Maßhaltigkeit eines in einer Draht und/oder Stabstahlstraße gewalzten Walzproduktes zu schaffen, mit dem bzw. mit der einlaufende Dickenfehler, die beispielsweise durch Zugregelung und Temperaturfehler entstanden sind, zu einem frühen Zeitpunkt ausgeregelt werden können, um aus dem letzten Gerüst ein Walzprodukt mit optimaler Toleranzhaltigkeit auszubringen, wird vorgeschlagen, daß die Geometriedaten des einlaufenden Walzproduktes sowie die relevanten Walzbetriebsdaten vor dem vorletzten Sizing-Gerüst (3) erfaßt werden und die ermittelten Werte mittels eines die exakte Profilform im letzten Walzgerüst anstrebenden Kalibrierungsmodells im Rechner, ggf. unter Verwendung eines wissensbasierten Regelansatzes zu dem Signal verarbeitet werden, mit dem mindestens das vorletzte Sizing-Gerüst angestellt wird. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Erzielung enger Toleranzen für die Form- und Maßhaltigkeit eines in einer Draht- und/oder Stabstahlstraße gewalzten Walzproduktes unter Verwendung von mindestens zwei Sizing-Gerüsten hoher Steifigkeit, die - mit Ausnahme des letzten Gerüstes - unter Last anstellbar sind und mit Einrichtungen zum Erlassen der Geometriedaten des Walzproduktes und dessen relevanten Walzbetriebsdaten sowie einem Rechner zusammenwirken, in dem aus abgelegten und den gemessenen Daten ein Signal errechnet wird, welches zur Korrektur der Anstellung mindestens eines der Gerüste verwendet wird.
  • Die automatische Steuerung von Walzstraßen, insbesondere zum Auswalzen von Blechprodukten ist bekannt. In Blechwalzstraßen werden beispielsweise die Dickenabmessung des Produktes kontinuierlich oder periodisch gemessen und der Walzspalt von einem oder mehreren Walzenstandern der Walzenstraße wird danach gemäß einem mathematischen Algorithmus verändert, um ein Produkt der gewünschten Dickenabmessung zu erhalten.
  • Beim Walzen von Profilen ist die Steuerung der Straße komplizierter. Die Änderung des Walzspaltes hat in größerem Maße als beim Blech Einfluß auf die Umfangsmaße des Profiles, das heißt, das Breitenprofil ändert sich. Auswirkungen von Durchmesseränderungen in Längsrichtung, beispielsweise durch Walzenexzentrizität, Temperaturänderungen im Walzprodukt, Zuganderungen oder Verschleiß können nur unzureichend kompensiert werden. Dies deshalb, weil bei bekannten Verfahren zur Steuerung von Profilwalzstraßen eine Erfassung der Geometriedaten des Walzproduktes zwar mit dem Ziel erfolgt, in einem Rechner anhand dort abgelegter relevanter Walzbetriebsdaten eine optimierte Korrektur zu ermitteln, doch erfolgt die Erfassung der Geometriedaten erst hinter dem letzten Gerüst der Straße. Dadurch können Fehler erst dann ausgeregelt werden, wenn sie bereits entstanden sind, so daß ein erheblicher teil des ausgebrachten Walzproduktes nicht die nötigen Toleranzwerte einhalten kann (DE 28 11 778).
  • Wegen der Erfassung von Toleranzabweichungen erst hinter dem Fertiggerüst, mußten an den Vorquerschnitt enge Anforderungen gestellt werden, zumal dann, wenn, wie ebenfalls bekannt, die Fertiggerüstgruppe mit zwei starren Kalibern gefahren wurde. Auch die Temperaturunterschiede über die Stablänge mußten sehr gering gehalten werden, um toleranzhaltige Ergebnisse zu erzielen. Selbst wenn das Fertiggerüst regelbar ausgebildet war, ließ sich nicht verhindern, daß Fehler erst dann korrigiert werden konnten, wenn sie bereits entstanden waren.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von den vorstehend dargestellten Problemen des Standes der Technik, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Erzielung enger Toleranzen für die Form- und Maßhaltigkeit eines in einer Draht- und/oder Stabstahlstraße gewalzten Walzproduktes zu schaffen, mit dem bzw. mit der einlaufende Dickenfehler, die beispielsweise durch Zugregelung und Temperaturfehler entstanden sind, zu einem frühen Zeitpunkt ausgeregelt werden können, um aus dem letzten Gerüst ein Walzprodukt mit optimaler Toleranzhaltigkeit auszubringen.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Geometriedaten des einlaufenden Walzproduktes sowie die relevanten Walzbetriebsdaten vor dem vorletzten Sizing-Gerüst erfaßt werden und die ermittelten Werte mittels eines die exakte Profilform im letzten Walzgerüst anstrebenden Kalibrierungsmodells im Rechner, ggfs. unter Verwendung eines wissensbasierten Regelansatzes zu dem Signal verarbeitet werden, mit dem mindestens das vorletzte Sizing-Gerüst angestellt wird.
  • Abweichend vom Stand der Technik läßt die Erfindung nicht zu, daß Walzprodukte außerhalb der Toleranz die Sizing-Gruppe verlassen. Der Kern dem erfinderischen Gedankens besteht in der Konstanthaltung des dem letzten Gerüst angelieferten Volumenstroms dadurch, daß die geometrischen Daten des Walzproduktes vor dem vorletzten Walzgerüst bereits erfaßt und zur optimalen Anstellung des Kalibers des vorletzten Gerüstes verwendet werden. Die Kalibrierung dieses Gerüstes wird so gewählt, daß im letzten starren Kaliber keine Veränderung des Kaliberquerschnittes mehr erforderlich ist, d. h. im letzten Kaliber ergibt sich eine exakte Profilform. Um dies zu erreichen wird ein computerunterstütztes Kalibrierungsmodell verwendet, das, ggfs. mit Hilfe eines wissensbasierten Regelansatzes erweitert, die optimale Anstellung des entsprechenden Walzgerüstes errechnet und als Signal an die Anstellvorrichtung gibt.
  • Mit diesem Konzept werden engste Maßtoleranzen (Durchmesser bzw. Abmessungen) wie auch engste Formtoleranzen (Rundheit bzw. Orthogonalität) in Draht- und Stabstahlstraßen erreicht. Einlaufende Dickenfehler als Folge einer Zugregelung in den davorliegenden Walzstaffeln können ebenso beseitigt werden, wie Maßabweichungen, die durch Temperaturfehler der Ofenführung und des Temperaturkeils in der Walzstraße hervorgerufen werden.
  • Ergänzend ist vorgesehen, daß zur Anpassung an die veränderbaren Gegebenheiten der Walzstraße eine Adaption der abgelegten Berechnungsparameter vorgenommen werden kann.
  • Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Sizing-Gerüste in an sich bekannter Weise aus mindestens zwei, vorzugsweise drei Gerüsten mit einkalibrigen Walzen besteht und vor dem vorletzten Gerüst eine Meßeinrichtung zum Erfassen der geometrischen Abmessungen des Walzproduktes vor dem Einlauf in das vorletzte Gerüst angeordnet ist. Zur Erreichung engster Form- und Maßtoleranzen ist eine Gerüstkonstruktion mit möglichst hoher Steifigkeit einzusetzen, wobei neben konventionellen Gerüsten auch ständerlose Gerüste in Betracht zu ziehen sind. Zur Verringerung der Walzenbiegung werden die einkalibrigen Walzen mit geringer Ballenbreite eingesetzt, wobei zusätzlich die Walzenabmessungen zur Unterstützung dieser Maßnahmen entsprechend festgelegt werden können.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, für große Abmessungsbereiche (große Durchmesser) eine Zugregelung zwischen den Sizing-Gerüsten, während für den kleinen Abmessungsbereich (kleine Durchmesser) eine Schlingenregelung bevorzugt verwendet werden kann. Selbstverständlich kann auch zwischen den beiden letzten Gerüsten n und n-1 mit einer starren Drehzahlregelung gefahren werden.
  • Es hat sich als günstig erwiesen, wenn zur Erzeugung von Rundquerschnitten die Gerüste in der Anordnung horizontal/vertikal aufgestellt und abwechselnd oval/rund kalibriert sind, wobei das letzte unter Last nicht anstellbare Sizing-Gerüst ein Rundkaliber aufweist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung lassen sich sowohl innerhalb einer gattungsgemäßen Straße als auch als Fertigstaffel einsetzen. Sie trägt den steigenden Anforderungen an enge Fertigungstoleranzen der gewalzten Produkte und die Maßhaltigkeit über der Länge des Produktes Rechnung.
  • In der Zeichnung ist grob vereinfacht das Regelkonzept des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Einsatz in der Fertiggerüst-Gruppe einer Draht- und Stabstahlstraße näher erläutert.
  • Die Sizing-Gerüst Gruppe besteht aus drei Gerüsten n, n-1 und n-2, wobei die Gerüste n (2) und n-2 (4) ein Rundkaliber und das Gerüst n-1 (3) ein Ovalkaliber aufweisen. Das in Walzrichtung letzte Gerüst n (2) ist zur Erreichung einer besonders steifen Bauweise nicht unter Last anstellbar, in allen Gerüsten kommen vorzugsweise einkalibrige Walzen zum Einsatz.
  • Die Gerüste n-1 (3) und n-2 (4) sind unter Last anstellbar, weisen jedoch ebenfalls eine Konstruktion mit hoher Steifigkeit auf. Bei der Erzeugung von Rundquerschnitten sind die Gerüste n-2 bis n in der Anordnung horizontal-vertikal-horizontal vorgesehen, wobei diese Anordnung je nach vorgegebener Straßenkonzeption auch in der Anordnung vertikal-horizontal-vertikal ausgeführt werden kann.
  • Beim Durchlauf des Walzproduktes (1) durch die Sizing-Gerüste werden direkt hinter dem Sizing-Gerüst n-2 (4) die Temperatur und die Geometriedaten des Walzproduktes (1) mit einer Meßvorrichtung (5) erfaßt, wobei diese Daten zusammen mit relevanten Walzbetriebsdaten der Sizing-Gerüste einem Meßwert-Erfassungssystem (6) zugeführt werden.
  • Die gemessenen Daten werden einem Rechnersystem (7) mit Kalibrierungsmodellen und einem Adaptionssystem mit abgelegten Berechnungsparametern übergeben und eine optimierte Korrektur der Gerüstanstellung zumindest von Gerüst n-1 (3) und optional auch für weitere Gerüste ermittelt.
  • Die berechneten Regelungsdaten werden einer Sollwertausgabe (8) zur Korrektur der Anstellung des vorletzten Sizing-Gerüstes oder auch weiterer Gerüste zugeführt.
  • Einlaufende Dickenfehler als Folge einer Zugregelung in den davorliegenden Walzstaffeln können durch dieses Verfahren ebenso beseitigt werden wie Maßabweichungen, die durch Temperaturfehler der Ofenführung und des Temperaturkeils in der Walzstraße hervorgerufen werden, da die relevanten Walzbetriebsdaten vor dem vorletzten Sizing-Gerüst erfaßt werden.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Erzielung enger Toleranzen für die Form- und Maßhaltigkeit eines in einer Draht- und/oder Stabstahlstraße gewalzten Walzproduktes unter Verwendung von mindestens zwei Sizing-Gerüsten hoher Steifigkeit, die - mit Ausnahme des letzten Gerüstes - unter Last anstellbar sind und mit Einrichtungen zum Erfassen der Geometriedaten des Walzproduktes und dessen relevanten Walzbetriebsdaten sowie einem Rechner zusammenwirken, in dem aus abgelegten und den gemessenen Daten ein Signal errechnet wird, welches zur Korrektur der Anstellung mindestens eines der Gerüste verwendet wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Geometriedaten des einlaufenden Walzproduktes sowie die relevanten Walzbetriebsdaten vor dem vorletzten Sizing-Gerüst erfaßt werden und die ermittelten Werte mittels eines die exakte Profilform im letzten Walzgerüst anstrebenden Kalibrierungsmodells im Rechner, ggfs. unter Verwendung eines wissensbasierten Regelansatzes zu dem Signal verarbeitet werden, mit dem mindestens das vorletzte Sizing-Gerüst angestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zur Anpassung an die veränderbaren Gegebenheiten der Walzstraße eine Addaption der abgelegten Berechnungsparameter vorgenommen werden kann.
  3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Sizing-Gerüste (n bis n-3) in an sich bekannter Weise aus mindestens zwei, vorzugsweise drei Gerüsten mit einkalibrigen Walzen besteht und vor dem vorletzten Gerüst (n-2) eine Meßeinrichtung (5) zum Erfassen der geometrischen Abmessungen des Walzproduktes vor dem Einlauf in das vorletzte Gerüst (n-2) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnt,
    daß die Sizing-Gerüste (n bis n-3) zuggeregelt sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zwischen den Sizing-Gerüsten (n bis n-2) eine Schlingenregelung vorgesehen ist.
  6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zur Erzeugung von Rundquerschnitten - wie bekannt - die Sizing-Gerüste (n bis n-2) in der Anordnung horizontal-vertikal aufgestellt und abwechselnd oval-rundkalibriert sind, wobei das letzte unter Last nicht anstellbare Sizing-Gerüst (n) ein Rundkaliber aufweist.
EP92250094A 1991-05-22 1992-04-23 Sizing-Gerüst Gruppe Expired - Lifetime EP0515005B1 (de)

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EP0515005A3 EP0515005A3 (en) 1993-01-13
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