EP0775536B1 - Dispositif pour l'opération d'un laminoir à plusieurs cages - Google Patents

Dispositif pour l'opération d'un laminoir à plusieurs cages Download PDF

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EP0775536B1
EP0775536B1 EP96402515A EP96402515A EP0775536B1 EP 0775536 B1 EP0775536 B1 EP 0775536B1 EP 96402515 A EP96402515 A EP 96402515A EP 96402515 A EP96402515 A EP 96402515A EP 0775536 B1 EP0775536 B1 EP 0775536B1
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EP
European Patent Office
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rolling
rolling stock
control
speed
simulation model
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EP96402515A
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EP0775536A3 (fr
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Luis Rey Mas
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GE Energy Power Conversion GmbH
Original Assignee
Alstom Power Conversion GmbH
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Publication date
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Classifications

    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device for operation a multi - stand rolling mill according to the preamble of Claim 1.
  • the device can be both in one Cold rolling mill as well as in other rolling mills, e.g. in be used in a hot rolling mill.
  • the individual scaffolds provide actuators own rolling technological intelligence, i. independent regulation (only superordinate Solléclairage), which is also in a separate assignment from control and control hardware to the individual Scaffolding documents, so that the interaction of individual scaffolding and its operators until the Achieving an optimal rolling process a fair amount Time and effort required.
  • independent regulation only superordinate Solléclairage
  • the endangered Test phase due to not yet determined Operating parameters of the plant.
  • the invention is based on the object, a device to indicate the operation of a multi-stand rolling mill, with the effort and time for the single-function tests and for commissioning including the Optimization phase as well as for re-rolling, e.g. after modernization at the rolling mill, clearly is reduced and at the same time a safe training of the operator personnel during operation as well as a easy and safe functional extension without damage of elements of the rolling mill is possible.
  • a Capture and a preliminary visualization of all Walchnological measurements and rolling conditions with a nach constructed according to rolling technology requirements Visualization picture prepared and about one Transmission line 11 from a card PC 13 to a Display monitor 12 transmitted.
  • a serial data exchange with a rolling program calculator 3 e.g., a stitch map memory or a mathematical rolling model
  • central control device 1 is provided a serial or parallel communication with a Simulation model 2 via link lines 7.
  • the respective number of the aforementioned members is by the corresponding elements of the mill to be operated specified.
  • the executable simulator programs of the individual links of the Simulation models provide the following measured values: Rolling forces, rolling speeds, master setpoint, bending actual values, Thickness deviations, motor currents (in the motors feeding Power converter) and valve currents of the hydraulic Employment regulation.
  • Fig. 2 shows the basic connection of a simulation model 2 reproduced rolling mill, here the example of a Tandem road with four gantries G1 to G4, to the central Control device 1 and the connections to the card PC 13th with the display monitor 12.
  • the simulation model 2 includes nip models for the Scaffolds G1 up to here e.g. G4. These models give appropriate Actual values XFW1 to XFW4 of the rolling force to the central Control device 1 from and there especially to a Material flow tracking MFV, on rolling force controls FW-Reg for the stands G1 to G4, to setpoint generator W-bend for the Roll bends of the scaffolds G1 to G4 and to the Thickness controls DR1 and DR4 for scaffolds G1 and G4. To For this purpose, the roll gap models receive corresponding Actual values XWSP1 to XWSP4 of models one Employment regulation.
  • the nip models for the G1 scaffolding to G4 also provide actual roll gap values XS1 to XS4 on models for belt tension values XFZ1 / 2 and XFZ3 / 4 between the gantries G1 and G2 or G3 and G4.
  • These Bandzugististeptept XFZ1 / 2 and XFZ3 / 4 go into the central Control device 1 and that to the material flow tracking MFV and to the band tension controls FZ-Reg for the band trains between stands G1 and G2, G2 and G3, and G3 and G4.
  • the simulation model 2 further includes models of the rolling motors for the rollers in the stands G1 to G4. These models for the Rolled motors obtained from a model LSW the parent Master setpoint XLSW. In addition, they are from the Band tension control FZ-Reg control commands Delta V1 to Delta V4 for Speed deviations of the rolling motors as well as the actual belt tension values XFZ1 / 2 and XFZ3 / 4 from the models for the belt tension values for the bands between the gantries G1 and G2 or G3 and G4 fed.
  • the models for the rolling mills deliver corresponding actual speed values XV1 to XV4 of the rolling motors of Scaffolding G1 to G4 to the models for the Bandzugistagonist and on material flow tracking MFV as well as actual speed values XV1 and XV4 of the engines of the scaffolds G1 and G4 to a model of Thickness deviations on gantry G1 and on gantry G4.
  • the model of the thickness deviations on the G1 scaffold and on the G4 scaffolding gives the from the actual values of the engine speeds XV1 and XV4 determined thickness deviations Delta H1 and Delta H4 to the Thickness controls DR1 and DR4 within the central Control device 1.
  • the central control device 1 influence the Thickness controls DR1 and DR4 with signals Delta WS1 and Delta WS4 according to the deviation of the roll gap to the Scaffolds G1 and G4 and the tension control FZ-Reg a SW (Setpoint) setting for the nips of the individual stands G1 to G4, the roll gap additional setpoints Delta WS1 to Delta WS4 according to the deviations of the roll gap at the G1 to G4 gantries to the models of the rolling motors.
  • the Thickness controls DR1 and DR4 with signals Delta WS1 and Delta WS4 according to the deviation of the roll gap to the Scaffolds G1 and G4 and the tension control FZ-Reg a SW (Setpoint) setting for the nips of the individual stands G1 to G4, the roll gap additional setpoints Delta WS1 to Delta WS4 according to the deviations of the roll gap at the G1 to G4 gantries to the models of the rolling motors.
  • Fig. 3 is the basic structure of a model replica a powered via a power converter roll motor with his Drive control (speed control with subordinate Armature current control) within the simulation model 2 shown.
  • the rolling motor behaves like an integrator.
  • FIG. 3 therefore represents an integrator 23 to be imitated Rolling motor.
  • the output variable of the integrator 23 is the Speed of the roller motor or the rolling stock speed proportional.
  • the positive input variable of the integrator 23 corresponds to the armature current (electrical work) coming from the Power converter is supplied to the rolling motor.
  • the negative Input signal of the integrator 23 corresponds to the mechanical Work that the rolling motor has to perform to the To be able to maintain speed.
  • the VZ1 element 22 shown in FIG. 3 forms the behavior of a Converter bridge with an armature current regulating Current regulator after.
  • K is the adjustable Converter gain and with T1 the delay time of the Controlled system (e.g., by an existing transformer, the Motor inductance and the behavior of the armature current controller of the Rolling Motor).
  • a separate acceleration application is not provided, but can be installed easily. Therefore must the Leitsollwertgeber model (see Fig. 2) a Supply acceleration signal according to the rolling data.
  • the Proportional and integral parameters of the PI controller 21 correspond to the sizes of the speed controller in the Drive controls within the rolling mill.
  • An engine load model the negative in Fig. 3 on the Integrator 23 provides switched-on size D, taking into account, that the rolling motor through the Walzgutverformungs- and Walzgutzugmomente is loaded.
  • the deformation moment is proportional to the deformation volume (input thickness minus Initial thickness times bandwidth) and the resulting rolling force.
  • the rolling motor is loaded by the withdrawal of the rolling stock and through Advantage of the rolling stock relieved. The difference between the two trains acts as Walzgutzugmoment on the motor shaft.
  • the three sizes Deformation, retraction and preference must be additive limited to the motor model.
  • the Connection of the load models to the negative input of the Integrators 23 must have a signal of the used Rolling stock tracking take place. The burden itself must first the rolling stock deformation without withdrawal contained.
  • This deformation is calculated from the difference in thickness between on and off aus securedder Walzgutdicke (Walzgutquerites).
  • the incoming Rolled cross section of a scaffold is the outgoing one Cross section of the scaffolding in front of it.
  • the incoming Cross section must belong to a rolling stock segment.
  • a Walzgutsegmentv Introduceung must therefore the Walzgutqueritese store and transport depending on rolling stock speed (Walzgutsegmentmodell).
  • the rolling force increase or the load has a slope caused by a slope limiting element can be simulated. Should the friction of the backup rolls in addition to be emulated, one would have to Detecting divider the rolling force increase and the Output of this term additively additional be entered.
  • the overall behavior corresponds, to a first approximation, to a combination of an integrator with a "discharge process" that behaves depending on the rolling stock speed.
  • an adder can be used, which first calculates the instantaneous mass flow difference in the nip. Subsequently, this mass flow difference is treated by a VZ1 member.
  • the VZ1 term contains the combination of an integral and a proportional function, which corresponds exactly to the required replication function.
  • the rolling stock speed, the absolute deformation and, for the rise time, the rolling stock thickness are used for the reinforcement (unloading characteristic).
  • the rolled rolled sections are expediently inserted into two shift registers 25, 26 for a rolling stock model shown in FIG. 4 (A: rolling stock thickness drive side, B: rolled stock operating side ).
  • B rolled stock operating side
  • the accuracy of the mapping depends on the number of memories used in the shift registers 25, 26.
  • the clock frequency for the respective shift registers is derived from the rolling stock speeds. For example, it is the employment of the framework G1 process, and there is a corresponding Walzgutdicke in the nip of the framework G1, which migrates with a certain Walzgutieri VS in the direction of the framework G2.
  • the distance between the stands G1 and G2 is m.
  • the shift registers 25, 26 are e.g. 22 Registeer own, must the stored rolling stock thickness in the time t1 the distance m have been completed or clocked through all 22 registers its (A ': tape thickness drive side after stand distance, B ': tape thickness operating side after stand distance). This means at a maximum rolling speed VSmax must in the Time t1: 22 The stored value from one register to another be clocked. The corresponding time clock is by a Integrator 24, the corresponding rolling stock speed VS is specified and its time constant adjustable with Tn is guaranteed. With a is in Fig. 4 a Initialization signal for the shift registers 25, 26 designated.
  • a (not shown here) roll gap model provides the Ratio between roll gap size and rolling force.
  • the Rolling force is the result of an absolute and a relative Deformation of the rolling stock, which has a deformation resistance having. This resistance decreases as the retreat increases and the merit and is dependent on rolling speed.
  • the rolling force increase at a Roll gap control is different from a classic one Employment regulation.
  • the classical employment forms the Roll gap from adjustment of the setting position and springs of the Framework.
  • the roll gap control detects the distance of the Work roll pins and keep it constant. That's it Elasticity module compensates and needs from the Walzgutzugoder Thickness control can not be readjusted.

Landscapes

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

Claims (12)

  1. Dispositif pour faire fonctionner un train de laminoir à plusieurs cages, dans lequel l'ensemble du train de laminoir est reproduit dans un modèle de simulation (2) physique unique selon une articulation correspondant aux relations technologiques entre les différentes cages, caractérisé en ce que
    le modèle de simulation (2) est relié à un dispositif de régulation central qui assure seul l'ensemble de la régulation technologique du train de laminoir et qui commande au choix différentes fonctions à l'intérieur de chaque cage ou de cages individuelles, soit par le biais d'organes de réglage du train de laminoir, soit dans des éléments correspondants du modèle de simulation (2),
    des éléments individuels du modèle de simulation (2) peuvent être supprimés, et
    les éléments supprimés du modèle de simulation (2) sont remplacés par l'inclusion de valeurs réelles (grandeurs effectivement mesurées) correspondantes provenant du train de laminoir.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le modèle de simulation (2) dispose de valeurs théoriques pour l'épaisseur d'entrée du produit à laminer dans le train de laminoir, les positions des emprises des différentes cages, les valeurs de vitesse des cylindres des différentes cages, les valeurs de flexion des cylindres des différentes cages ainsi que des signaux de suivi du produit laminé pour l'entrée du produit laminé dans, ou la sortie du produit laminé de, chaque emprise.
  3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le modèle de simulation (2) fournit des valeurs réelles pour la traction du produit laminé, les forces de laminage, les vitesses de laminage, les valeurs de flexion des cylindres, les écarts d'épaisseur du produit laminé et les intensités des entraínements des différentes cages.
  4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le modèle de simulation (2) comprend en tant que représentations plusieurs ou la totalité des éléments suivants, qui sont reliés les uns aux autres conformément à la technologie de laminage et qui fournissent en temps réel au dispositif de régulation central leurs valeurs réelles :
    Moteurs de laminage alimentés par des convertisseurs statiques avec leur régulation de vitesse et leur profil de régulation de courant ainsi qu'avec les contraintes supplémentaires de déformation et traction de la bande en tenant compte de l'influence des charges réciproques par l'intermédiaire du produit laminé.
    Modèles de forces de laminage des cages avec influences de l'emprise, de la vitesse de laminage, des mouvements de retour et d'avance et de la prédéformation.
    Réglages de position du serrage et de l'ajustement de l'emprise des cages.
    Détermination de la valeur de traction réelle du produit laminé avec un calcul de flux de matière et de l'influence de la vitesse.
    Simulation du temps de passage du produit laminé et de ses effets sur la charge des moteurs, l'emprise et la valeur de traction réelle du produit laminé. Transmetteur de consigne avec une fonction "vitesse initiale et finale du produit laminé constante".
    Flexion des cylindres de travail.
    Corrections manuelles de la vitesse de laminage.
  5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, dans le modèle de simulation (2), chaque moteur du train de laminoir est représenté par un élément intégrateur présentant deux entrées, dont l'une reçoit un signal de signe positif correspondant à un couple électrique et l'autre reçoit un signal de signe négatif correspondant à un couple antagoniste mécanique, et dont la sortie délivre un signal correspondant à la vitesse de rotation du moteur.
  6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que, lors de la génération du signal correspondant au couple antagoniste mécanique, le moment de déformation proportionnel au volume de déformation du produit laminé et le moment de traction du produit laminé sont pris en compte avec une limitation de la raideur de pente.
  7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que, lors de la formation du moment de déformation, une grandeur correspondant à un réglage d'emprise ou à un réglage de serrage des cylindres est générée.
  8. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le volume de déformation est formé à partir du suivi d'un segment du produit laminé par le train de laminoir pour les différentes cages.
  9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le suivi d'un segment du produit laminé est formé par un registre à décalage dont la cadence est dérivée à partir de la vitesse du produit laminé.
  10. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la simulation du produit laminé est formée par un élément sommateur qui calcule la différence de débit massique instantanée dans l'emprise, avec un élément temporisateur du premier ordre monté en aval.
  11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que, dans le modèle de simulation (2), une régulation agissant sur un convertisseur statique, composée d'une régulation de vitesse de rotation en cascade avec une régulation du courant d'induit lorsque les différents moteurs du train de laminoir sont excités, est simulée par un élément de réglage PI avec un élément temporisateur du premier ordre monté en aval, l'élément temporisateur présentant une amplification correspondant au coefficient d'amplification du convertisseur statique et une temporisation correspondant à la temporisation du système asservi simulé.
  12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le dispositif de régulation central comprend plusieurs ou l'ensemble des régulations et des fonctions suivantes :
    Toutes les fonctions de réglage d'épaisseur pour les différentes cages avec des commandes individuelles de préréglage d'épaisseur et de contrôle de moniteurs.
    Adaptation de la valeur théorique de traction du produit laminé en fonction de la force de laminage.
    Adaptation automatique du paramétrage (optimisation du paramétrage).
    Sauvegarde automatique des valeurs théoriques utilisées pour la mise en mémoire d'un plan d'échantillonnage et pour l'acquisition de valeurs de mesure en fonction de la longueur du produit laminé pour un calculateur de traitement.
    Réglage de flexion (lorsque des mesures planes sont disponibles) et fixation de valeurs théoriques pour la flexion des cylindres de travail avec adaptation de la force de laminage.
    Réglages commutables en continu de la traction du produit laminé par l'intermédiaire de l'emprise et des vitesses de laminage.
    Suivi du produit laminé pour la phase d'introduction et d'extraction.
    Technologie d'introduction et extraction avec réglage automatique de la croissance et de la décroissance de la traction sur le produit laminé ; relâchement automatique de la force de laminage.
    Répartition de charge semi-automatique dans les cages avec adaptation automatique des valeurs d'épaisseur théoriques correspondantes.
    Acquisition et visualisation de toutes les valeurs de mesures relatives à la technologie de laminage et de tous les états de laminage au moyen d'un écran de visualisation structuré selon les besoins de la technologie de laminage.
    Acquisition et traitement de valeurs de mesure pour une exploitation graphique.
    Echange de données en série avec un calculateur de programmes de laminage (mémorisation de plans d'échantillonnage et modèle mathématique de laminage).
    Echange de données en série avec des appareils de mesure d'épaisseur.
    Communication en série et en parallèle avec le modèle de simulation.
    Formation de valeurs supplémentaires pour les organes de réglage d'une commande de serrage, d'une régulation de vitesse des moteurs de laminage et d'une flexion des cylindres de travail.
EP96402515A 1995-11-25 1996-11-22 Dispositif pour l'opération d'un laminoir à plusieurs cages Expired - Lifetime EP0775536B1 (fr)

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DE19545262 1995-11-25

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EP0775536A2 EP0775536A2 (fr) 1997-05-28
EP0775536A3 EP0775536A3 (fr) 2002-11-13
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