EP0972581A2

EP0972581A2 - Walzverfahren für stabförmiges Walzgut, insbesondere Stabstahl oder Draht

Info

Publication number: EP0972581A2
Application number: EP99111050A
Authority: EP
Inventors: Otmar Dr. Palzer; Lutz Dr. Broll
Original assignee: SMS Schloemann Siemag AG; SMS Demag AG; Schloemann Siemag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1998-07-14
Filing date: 1999-06-14
Publication date: 2000-01-19
Anticipated expiration: 2019-06-14
Also published as: KR20000011689A; ATE252425T1; ID23065A; DE19831481A1; EP0972581A3; BR9902468A; US6112566A; JP2000033408A; EP0972581B1; DE59907417D1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Walzverfahren für stabförmiges Walzgut (5) insbesondere Stabstahl oder Draht (5), in einem Walzgerüst (1) mit zwei über eine Hydraulikzylindereinheit (12) relativ zueinander in einer Anstellrichtung (x) anstellbaren Arbeitswalzen (8), die zusammen ein Walzkaliber mit einem Ist-Walzspalt (s1) bilden, so daß das Walzgut (5) aus dem Walzgerüst (1) mit einer Ist-Höhe (h0) und einer Ist-Breite (b0) mit einer Walzgeschwindigkeit (v0) ausläuft, wobei das Walzgut (5) mit einer Ist-Walzkraft (F1) gewalzt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Ist-Walzkraft (F1) erfaßt wird, anhand der Ist-Walzkraft (F1) eine walzkraftbedingte Walzspaltauffederung (δs1) bestimmt wird, anhand der walzkraftbedingten Walzspaltauffederung (δs1) und einem Soll-Walzspalt (s1*) ein Walzenanstellungs-Korrekturwert (δa1) derart bestimmt wird, daß der Ist-Walzspalt (s1) dem Soll-Walzspalt (s1*) angenähert wird, und eine Walzenanstellung (a1) innerhalb einer Gerüstregelzeit (T) um den Walzenanstellungs-Korrekturwert (δa1) geändert wird. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Walzverfahren für stabförmiges Walzgut, insbesondere Stabstahl oder Draht, in einem Walzgerüst mit zwei relativ zueinander in einer Anstellrichtung anstellbaren Arbeitswalzen, die zusammen ein Walzkaliber mit einem Ist-Walzspalt bilden, so daß das Walzgut aus dem Walzgerüst mit einer Ist-Höhe und einer Ist-Breite mit einer Walzgeschwindigkeit ausläuft, wobei das Walzgut mit einer Ist-Walzkraft gewalzt wird.

Derartige Walzverfahren sind bekannt. Sie arbeiten bspw. auf der Basis einer sogenannten Monitorregelung. Hierzu werden Abweichungen in der Höhe und der Breite des stabförmigen Walzguts erfaßt und auf der Basis einer elektromechanischen oder hydromechanischen Anstellung ausgeregelt. Solche Systeme haben den Nachteil, daß sowohl die Monitorregelung selbst als auch die Anstellung sehr langsam wirken. Hinzu kommt noch die Zeitverzögerung durch die Messung hinter dem letzten geregelten Gerüst. In der Folge ergibt sich eine Reaktionszeit von ca. 3 Sekunden, so daß nur Störungen mit einer niedrigen Frequenz ausregelbar sind. Kurzzeitige Störungen, z.B. durch sogenannte Skidmarks, sind nicht ausregelbar, was unter Umständen zu Toleranzüberschreitungen führt. Das gleiche Problem stellt sich auch bei Störungen, die am Walzgutanfang oder am Walzgutende durch Temperatur- und Dickeschwankungen verursacht werden.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Walzverfahren für stabförmiges Walzgut zu schaffen, welches erheblich schneller arbeitet und mit dem so auch kurzfristige Störungen ausregelbar sind.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst,

daß die Arbeitswalzen über eine Hydraulikzylindereinheit anstellbar sind,
daß die Ist-Walzkraft erfaßt wird,
daß anhand der Ist-Walzkraft eine walzkraftbedingte Walzspaltauffederung bestimmt wird,
daß anhand der walzkraftbedingten Walzspaltauffederung und einem Soll-Walzspalt ein Walzenanstellungs-Korrekturwert derart bestimmt wird, daß der Ist-Walzspalt dem Soll-Walzspalt angenähert wird, und
daß eine Walzenanstellung innerhalb einer Gerüstregelzeit um den Walzenanstellungs-Korrekturwert geändert wird.

Derartige Verfahren sind für das Walzen von Bändern seit Jahren bekannt. Sie sind hochentwickelt. Sie sorgen unabhängig von der Walzkraft für einen dem Soll-Walzspalt entsprechenden Ist-Walzspalt. Die Verfahren wurden aber für das Walzen von stabförmigem Walzgut als nicht anwendbar erachtet. Der Grund hierfür ist, daß beim Walzen vom Band die Breite des Walzguts von vorneherein konstant ist. Bei stabförmigem walzgut hingegen wird durch das Walzen automatisch auch die Breite des Walzguts verändert. Eine einfache Übertragung der für das Walzen von Band bekannten Verfahren hätte also unzulässige Breitentoleranzen zur Folge. Bei der vorliegenden Erfindung hingegen wird das Verfahren dazu benutzt, die Differenz zwischen einem durch übergeordnete Regelverfahren ermittelten Soll-Walzspalt und einem Ist-Walzspalt möglichst schnell zu minimieren. Hierdurch wird die Anwendung der an sich bekannten Dickenregelungen für Stabstahl- und Drahtstraßen ermöglicht.

Wenn das Walzgut in das Walzgerüst mit einem im wesentlichen konstanten Zug einläuft, ergibt sich eine noch größere Breiten- und Höhenkonstanz des stabförmigen Walzgutes.

Zum Konstanthalten des Zuges ist vorgesehen, daß das Walzgut vor dem Walzgerüst einer Zugregelung unterworfen wird. Die Zugregelung kann insbesondere als Minimalzugregelung ausgebildet werden.

Die Zugregelung kann z. B. dadurch realisiert werden, daß das Walzgut vor dem Walzgerüst einer Schlingenregelung unterworfen wird.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Differenz zwischen dem Ist-Walzspalt und dem Soll-Walzspalt durch den Walzenanstellungskorrekturwert zu einem Teil kompensiert wird. Denn hierdurch werden Querschnittsschwankungen des einlaufenden Walzguts gleichmäßiger auf die Ist-Höhe und die Ist-Breite des auslaufenden Walzguts verteilt. Vorzugsweise ist der Teil walzkraft- und/oder frequenzabhängig.

Der Regelaufwand wird minimiert, wenn

die Arbeitswalzen des Walzgerüsts mit einer Betriebsdrehzahl rotieren,
die Ist-Walzkraft gemäß dem Abtast-Theorem mindestens zweimal pro Umdrehung der Arbeitswalzen des Walzgerüsts erfaßt wird,
der Walzenanstellungs-Korrekturwert dem Walzgerüst als Summe von Frequenzkomponenten zugeführt wird,
die mit der Betriebsdrehzahl korrespondierende Frequenzkomponente dem Walzgerüst nach einer Filterzeit zugeführt wird und
die Arbeitswalzen des Walzgerüsts während der Summe von Gerüstregelzeit und Filterzeit in etwa ein ungeradzahliges Vielfaches einer halben Umdrehung zurücklegen.

Stabförmiges Walzgut wird in vielgerüstigen Walzstraßen gewalzt. Die Erfindung betrifft daher insbesondere auch ein Walzverfahren, bei dem ein stabförmiges Walzgut, insbesondere Stabstahl oder Draht, zunächst ein vorderes und sodann ein hinteres Walzgerüst durchläuft, wobei sowohl das vordere als auch das hintere Walzgerüst mit einem der obenstehend beschrieben Walzverfahren betrieben werden und wobei die Anstellrichtungen der Arbeitswalzen der Walzgerüste senkrecht aufeinander stehen.

Das Walzverfahren kann dadurch noch verbessert werden,

daß die Ist-Höhe und die Ist-Breite des Walzguts an einer Erfassungsstelle hinter dem hinteren Walzgerüst erfaßt werden und
daß aus der Ist-Höhe und der Ist-Breite aus einem Walzplan die Soll-Walzspalte für die Walzgerüste derart bestimmt werden, daß die Differenz zwischen der Ist-Höhe und einer Soll-Höhe und die Differenz zwischen der Ist-Breite und einer Soll-Breite gegen Null gehen.

Vorzugsweise sollten hierbei die Ist-Höhe und die Ist-Breite gleichzeitig erfaßt werden.

Das Walzverfahren arbeitet noch genauer, wenn die Soll-Walzspalte den Walzgerüsten um eine Wartezeit zeitversetzt zugeführt werden, wobei die Wartezeit durch den Quotienten zwischen einer zwischen dem hinteren und dem vorderen Walzgerüst befindlichen Walzgutlänge und der Walzgeschwindigkeit des vorderen Walzgerüsts bestimmt ist.

Die Regeldynamik des obigen Walzverfahrens ist durch die zwischen dem vorderen Walzgerüst und der Erfassungsstelle für die Ist-Höhe und die Ist-Breite des Walzguts befindliche Walzgutlänge begrenzt. Die Regeldynamik kann daher dadurch noch verbessert werden, daß für das hintere Walzgerüst ein Zusatz-Soll-Walzspalt derart bestimmt wird, daß das Verhältnis der relativen Fehler in der Höhe und der Breite möglichst konstant bleibt, wobei der relative Fehler in der Höhe durch die Differenz von Ist-Höhe und Soll-Höhe, dividiert durch die Soll-Höhe, und der relative Fehler in der Breite durch die Differenz von Ist-Breite und Soll-Breite, dividiert durch die Soll-Breite, gegeben ist.

Bei der Ermittlung für die Soll-Walzspalte für die Walzgerüste muß dabei selbstverständlich der Einfluß des Zusatz-Soll-Walzspalts auf die Ist-Höhe und die Ist-Breite des Walzguts berücksichtigt werden.

Solange das Walzgut die Erfassungsstelle noch nicht durchlaufen hat, ist der Regelkreis zur Ermittlung der Soll-Walzspalte nicht geschlossen. Vorzugsweise werden daher während des Walzens von Walzgut aus der Ist-Höhe, der Soll-Höhe, der Ist-Breite und der Soll-Breite Voranstellungen für die Walzgerüste ermittelt. Mit diesen Voranstellungen als Steuerwerten kann dann ein nachfolgendes Walzgut gewalzt werden, bis die Spitze des nachfolgenden Walzguts die Erfassungsstelle durchläuft und so den Regelkreis schließt. Die Walzgerüste können auch nach dem Schließen des Regelkreises noch mit den Voranstellungen als Vorsteuerwerten beaufschlagt werden.

Die Dynamik und auch die Regelgenauigkeit der Walzgerüste ist in vollem Umfang nur dann gegeben, wenn die Walzenanstellungen der Walzengerüste sich innerhalb eines vorgegebenen Anstellungsbereichs bewegen. Vorzugsweise wird daher aus den Walzenanstellungen der Walzgerüste für mindestens ein dem vorderen Walzgerüst vorgelagertes Walzgerüst ein Soll-Walzspalt bestimmt. Dadurch kann gewährleistet werden, daß sich die Walzenanstellungen der beiden Walzgerüste innerhalb des günstigsten Anstellungsbereichs bewegen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung:

Figur 1: einen Teil einer mehrgerüstigen Drahtwalzstraße,
Figur 2: ein Vertikalgerüst,
Figur 3: ein Kraft-Walzspaltdiagramm und
Figur 4: ein Horizontalgerüst.

Eine Walzstraße für stabförmiges Walzgut, z. B. Stabstahl oder Draht, besteht in der Regel aus einer Vielzahl von Walzgerüsten. In Fig. 1 sind vier dieser Walzgerüste dargestellt und mit den Bezugszeichen 1-4 versehen. Ein stabförmiges Walzgut 5, gemäß Ausführungsbeispiel Vormaterial 5 für Draht, aus Stahl durchläuft in einer Transportrichtung z nacheinander zuerst das Walzgerüst 4, dann das Walzgerüst 3, dann das Walzgerüst 2 und schließlich das Walzgerüst 1. Hinter dem Walzgerüst 1 ist an einer Erfassungsstelle 6 ein Dickenmeßgerät 7 angeordnet. Zwischen dem Walzgerüst 1 und der Erfassungsstelle 6 bzw. dem Walzgerüst 2 befinden sich Walzgutlängen l₀, l₁ des Walzguts 5.

Die Walzgerüste 1 und 3 sind Vertikalgerüste. Bei ihnen sind ihre beiden Arbeitswalzen 8 vertikal angeordnet. Die Arbeitswalzen 8 sind somit relativ zueinander in einer Anstellrichtung x anstellbar. Die Anstellrichtung x verläuft horizontal. Die Walzgerüste 2 und 4 hingegen sind Horizontalgerüste. Bei ihnen sind ihre beiden Arbeitswalzen 8 in einer Anstellrichtung y anstellbar, welche senkrecht verläuft.

Die Anstellrichtungen x, y bilden zusammen mit der Transportrichtung z des Walzguts 5 ein rechtshändiges, rechtwinkliges Koordinatensystem (x, y, z).

Das Walzgut 5 läuft in das Walzgerüst 4 mit einer Walzgeschwindigkeit v₄ ein, wobei es vor dem Walzen im Walzgerüst 4 eine Abmessung x₄ in x-Richtung und y₄ in y-Richtung aufweist.

Das Walzgut 5 wird im Walzgerüst 4 gewalzt, wobei die Arbeitswalzen 8 des Walzgerüsts 4 mit einer Betriebsdrehzahl n₄ rotieren. Nach dem Walzen läuft das Walzgut 5 aus dem Walzgerüst 4 mit einer Walzgeschwindigkeit v₃ aus. Zu diesem Zeitpunkt weist das Walzgut 5 Abmessungen x₃ und y₃ in x-Richtung bzw. y-Richtung auf. Mit diesen Werten läuft es in das Walzgerüst 3 ein.

In analoger Weise weist das Walzgut zwischen den Walzgerüsten 3 und 2 eine Walzgeschwindigkeit v₂ und Abmessungen x₂, y₂ in x-Richtung bzw. y-Richtung auf. Ebenso weist das Walzgut 5 zwischen den Walzgerüsten 2 und 1 eine Walzgeschwindigkeit v₁ und Abmessungen x₁, y₁ auf. Aus dem Walzgerüst 1 läuft das Walzgut dann mit einer Walzgeschwindigkeit v₀ und Abmessungen x₀, y₀ aus.

Wie bereits erwähnt sind die Walzgerüste 2 und 4 Horizontalgerüste. Bei ihnen entspricht die Abmessung y₁, y₃ des auslaufenden Walzguts 5 in y-Richtung somit der Ist-Höhe. Die Abmessung x₁, x₃ des auslaufenden Walzguts 5 entspricht der Ist-Breite. Bei den Walzgerüsten 1 und 3 ist dies umgekehrt. Hier entspricht die Abmessung x₀, x₂ der Ist-Höhe hinter dem jeweiligen Walzgerüst 1 bzw. 3, die Abmessung y₀, y₂ der Ist-Breite.

Die je zwei Arbeitswalzen 8 der Walzgerüste 1-4 bilden je ein Walzkaliber mit einem Ist-Walzspalt s₁ bis s₄. Die Ist-Walzspalte s₁ bis s₄ sind durch eine entsprechende Anstellung a₁ bis a₄ des jeweiligen Walzgerüsts 1-4 auf einen korrespondierenden Soll-Walzspalt s₁*-s₄* einstellbar. Die Arbeitswalzen 8 der Walzgerüste 1 und 2 sind dabei über Hydraulikzylindereinheiten 12 relativ zueinander anstellbar. Die Walzgerüste 3 und 4 können ebenfalls über Hydraulikzylindereinheiten anstellbar sein. Alternativ ist es bei den Walzgerüsten 3 und 4 aber auch möglich, diese über einen Elektro- oder Hydromotor mit nachgeschaltetem Getriebe anzustellen.

Wenn der Anfang des Walzguts 5 in die Walzgerüste 1-4 einläuft, können in der Erfassungsstelle 6 noch keine Ist-Werte des Walzguts 5 erfaßt werden. Die Walzgerüste 1-4 werden daher zunächst im gesteuerten Betrieb mit Soll-Walzspalten s₁*-s₄* betrieben. Sobald der Anfang des Walzguts 5 aber die Erfassungsstelle 6 durchläuft, werden über das Dickenmeßgerät 7 gleichzeitig die Ist-Höhe h0=x0 und die Ist-Breite b0=y0 des Walzguts 5 erfaßt. Die Werte h_0, b₀ werden an einen Walzplanrechner 9 gemeldet, der daraus anhand eines Walzplans die Soll-Walzspalte s₁*, s₂* für die Walzgerüste 1 und 2 bestimmt. Die Berechnung der Sollwerte s₁*, s₂* berücksichtigt dabei selbstverständlich die Verkopplung von Längen-, Höhen- und Breitenänderungen in den Walzgerüsten 1 und 2. Die Sollwerte s₁*, s₂* werden derart bestimmt, daß die Differenz zwischen der Ist-Höhe h₀ und einer Soll-Höhe h₀* sowie die Differenz zwischen der Ist-Breite b₀ und einer Soll-Breite b₀* gegen Null gehen.

Zwischen den Walzgerüsten 1 und 2 befindet sich die Walzgutlänge l₁. Eine Stelle des Walzguts 5, die zu einem beliebigen Zeitpunkt vom Walzgerüst 2 gewalzt wird, benötigt somit eine Laufzeit t = l1:v1 , um zum Walzgerüst 1 zu gelangen. Damit die ermittelten Soll-Walzspalte s₁* und s₂* auf gleiche Stelle des Walzguts 5 angewendet werden, müssen die Soll-Walzspalte s₁*, s₂* den Walzgerüsten 1, 2 somit um eine Wartezeit zeitversetzt zugeführt werden, die identisch mit der Laufzeit t ist. Der Soll-Walzspalt s₂* wird also dem Walzgerüst 2 um die Laufzeit t eher zugeführt als der Soll-Walzspalt s₁* dem Walzgerüst 1.

Das Walzgut 5 wird in den Walzgerüsten 1-4 mit Ist-Walzkräften F₁ bis F₄ gewalzt. Aufgrund der Ist-Walzkräfte F₁ bis F₄ federn die Ist-Walzspalte s₁ - s₄ der Walzgerüste 1-4 auf. Die Ist-Walzspalte s₁ bis s₄ ergeben sich somit als Summe einer Anstellung a₄ bis a₁ des jeweiligen Walzgerüsts 1-4 und der jeweiligen Gerüstauffederung C₁F₁ bis C₄F₄. C₁ bis C₄ sind dabei die Federkonstanten der Walzgerüste 1-4.

Um den Ist-Walzspalt s₁ des Walzgerüsts 1 auf seinem Soll-Walzspalt s₁* zu halten, wird gemäß Fig. 2 die Ist-Walzkraft F₁ erfaßt und einem Frequenzfilter 10 zugeführt. Der Frequenzfilter 10 filtert die Walzkraft F₁ und leitet den gefilterten Wert an einen Gerüstregler 11 weiter. Der Gerüstregler 11 bestimmt gemäß Fig. 3 anhand der gefilterten Ist-Walzkraft F₁ eine walzkraftbedingte Walzspaltauffederung δs₁. Anhand dieser walzkraftbedingten Walzspaltauffederung δs₁ und dem Soll-Walzspalt s₁* ermittelt der Gerüstregler 11 dann einen Walzenanstellungs-Korrekturwert δa₁ für die Walzenanstellung a₁, so daß der Ist-Walzspalt s₁ dem Soll-Walzspalt s₁* angenähert wird. Der Gerüstregler 11 gibt die Summe von bisheriger Soll-Anstellung a₁* und Walzenanstellungs-Korrekturwert δa₁ als neue Soll-Anstellung a₁' dann an Hydraulikzylindereinheiten 12 aus, mittels derer die Walzenanstellung a₁ um den Walzenanstellungs-Korrekturwert δa₁ geändert wird. Die Änderung der Walzenanstellung a₁ erfolgt dabei innerhalb einer Gerüstregelzeit T von ca. 30 ms. Nach der Gerüstregelzeit T ist dann der Ist-Walzspalt s₁ wieder auf den Soll-Walzspalt s₁* eingestellt, so daß das Walzgut 5 wieder mit der Soll-Höhe h₀* und der Soll-Breite b* aus dem Walzgerüst 1 ausläuft.

Höhe h₀ und Breite b₀ des Walzguts 5 hängen nicht nur von der Walzkraft F₁ und der Anstellung a₁ des Walzgerüsts 1 ab, sondern auch von dem Zug, mit dem das Walzgut 5 in das Walzgerüst 1 ein- bzw. aus dem Walzgerüst 1 ausläuft. Um Zugschwankungen, welche Höhen- und Breitenschwankungen zur Folge hätten, auszuschließen, wird das Walzgut 5 vor dem Walzgerüst 1 einer Zugregelung unterworfen. Die Zugregelung ist vorzugsweise als Minimalzugregelung ausgebildet. Sie kann beispielsweise mittels einer Schlingenregelung realisiert sein. Mittels der Zugregelung wird erreicht, daß das Walzgut 5 in das Walzgerüst 1 mit einem im wesentlichen konstanten Zug einläuft.

Die maximal zulässigen Zugschwankungen liegen bei 5 MPa. Noch besser ist es, wenn die Zugschwankungen auf 2 MPa beschränkt sind.

Mit dem obenstehend beschriebenen Verfahren kann bei einem vollen Durchgriff der Walzspaltregelung der Ist-Walzspalt s₁ stets auf seinem Soll-Walzspalt s₁* gehalten werden. Die Walzkraft F₁ ist aber u.a. auch von der Temperatur und dem Querschnitt des einlaufenden Walzguts abhängig. Wenn der Gerüstregler 11 den Ist-Walzspalt s₁ stets auf seinen Soll-Walzspalt s₁* regeln würde, wäre zwar stets die Ist-Höhe h₀ gleich der Soll-Höhe h₀*. Die Ist-Breite b₀ würde aber stark schwanken. Es ist daher im Regelfall günstiger, wenn die Differenz zwischen dem Ist-Walzspalt s₁ und dem Soll-Walzspalt s₁* von dem Gerüstregler 11 mittels des Walzenanstellungs-Korrekturwerts δa₁ nur zu einem Teil kompensiert wird. Der Teil beträgt in der Regel zwischen 20 und 90 Prozent der vollen Korrektur. Er kann insbesondere walzkraft- und frequenzabhängig sein. Mit einer derartigen nur teilweisen Korrektur wird der Walzfehler gleichmäßiger auf beide Abmessungen h₀, b₀ verteilt.

Die Walzgeschwindigkeit v₄ bis v₀ nimmt vom Walzgerüst 4 zum Walzgerüst 1 stetig zu. Die Durchmesser der Arbeitswalzen 8 hingegen bleiben entweder gleich oder nehmen vom Walzgerüst 4 zum Walzgerüst 1 hin ab. In der Folge rotieren die Arbeitswalzen 8 des Walzgerüsts 1 am schnellsten. Durch etwaige Exzentrizitäten der Arbeitswalzen 8 verursachte periodische Fehler können daher maximal eine Frequenz aufweisen, welche mit der Drehzahl n₁ des Walzgerüsts 1 korrespondiert. Gemäß dem Abtast-Theorem wird daher die Ist-Walzkraft F₁ des Walzgerüsts 1 mindestens zweimal pro Umdrehung der Arbeitswalzen 8 des Walzgerüsts 1 erfaßt. Der Walzenanstellungs-Korrekturwert δa₁ wird entsprechend den bekannten, mit den Drehzahlen n₁ bis n₄ korrespondierenden Frequenzen im Gerüstregler 11 frequenzgefiltert. Erst der frequenzgefilterte Walzenanstellungs-Korrekturwert δa₁ wird dann dem Walzgerüst 1 zugeführt.

Die Ausregelung der Exzentrizitäten ist dann besonders wirksam, wenn der Walzenanstellungs-Korrekturwert δa₁ dem Walzgerüst 1 als Summe von Frequenzkomponenten zugeführt wird. Die mit der Betriebsdrehzahl n₁ des Walzgerüsts 1 korrespondierende Frequenzkomponente wird dem Walzgerüst 1 dabei nach einer Filterzeit T' zugeführt. Diese Frequenzkomponente kann ggf. mit einem eigenen Verstärkungsfaktor zwischen 0,15 und 10,0 relativ zu den anderen Frequenzkomponenten gewichtet werden. Die Filterzeit T' ist derart gewählt, daß die Arbeitswalzen 8 des Walzgerüsts 1 während der Summe von Gerüstregelzeit T und Filterzeit T' zwischen 0,4 und 0,55 Umdrehungen, also in etwa eine halbe Umdrehung, ggf. zuzüglich einer beliebigen Anzahl ganzer Umdrehungen, zurücklegen.

Das Walzgerüst 2 wird gemäß Fig. 4 auf die gleiche Weise geregelt wie das Walzgerüst 1.

Zwischen den Walzgerüsten 1 und 2 befindet sich die Walzgutlänge l₁. zwischen dem Walzgerüst 1 und der Erfassungsstelle 6 befindet sich die Walzgutlänge l₀. Die Dynamik der Monitorregelung ist somit durch die Summe von l₁:v₁ + l₀:v₀ begrenzt. Schnellere Störungen lassen sich mittels des obenstehend beschriebenen Verfahrens nicht ausregeln.

Wenn hingegen nur das Walzgerüst 1 geregelt würde, wäre die maximale Regeldynamik der Monitorregelung durch l₀:v₀ gegeben. Die Regeldynamik wäre also höher. Dies kann dadurch ausgenützt werden, daß für das Walzgerüst 1 ein Zusatz-Soll-Walzspalt δs * bestimmt wird. Dieser Wert wird derart bestimmt, daß das Verhältnis der relativen Fehler δh, δb in der Höhe und der Breite des Walzguts 5 möglichst konstant bleibt, in jedem Fall innerhalb einer vorwählbaren Schranke. Der relative Fehler δh in der Höhe ist dabei durch die Differenz von Ist-Höhe h₀ und Soll-Höhe h₀*, dividiert durch die Soll-Höhe h₀*, gegeben. Der relative Fehler δb in der Breite ist in analoger Weise durch die Differenz von Ist-Breite b₀ und Soll-Breite b₀*, dividiert durch die Soll-Breite b₀*, gegeben. Der Einfluß des Zusatz-Soll-Walzspalts δs₁* auf die Ist-Höhe h₀ und die Ist-Breite b₀ muß selbstverständlich bei der Ermittlung der Soll-Walzspalte s₁*, s₂* für die Walzgerüste 1 und 2 berücksichtigt werden.

Das obenstehend beschriebene Verfahren zur Einstellung der Soll-Walzspalte s₁*, s₂* kann selbstverständlich nur dann durchgeführt werden, wenn der Anfang des Walzguts 5 bereits die Erfassungsstelle 6 erreicht bzw. passiert hat, die Monitorregelung also geschlossen ist. Vor diesem Zeitpunkt ist der Regelkreis offen. Die Walzgerüste 1, 2 müssen daher während dieses Zeitraums im gesteuerten Betrieb betrieben werden. Aus Messungen der Ist-Höhe h₀, der Ist-Breite b₀ und den korrespondierenden Soll-Werten h₀*, b₀* lassen sich jedoch anhand eines Walzmodells im Walzplanrechner 9 Soll-Walzspalte s₁*, s₂* ermitteln, bei denen die gewünschten Ist-Werte h₀, b₀ zu erwarten sind. Mit diesen Werten für die Soll-Walzspalte s₁*, s₂* werden die Walzgerüste 1, 2 dann betrieben, solange der Regelkreis der Monitorregelung offen ist.

Die Walzgerüste 1, 2 sind nur innerhalb eines vorbestimmten Anstellungsbereichs optimal betreibbar. Um stets zu gewährleisten, daß sich die Ist-Anstellungen a₁, a₂ der Walzgerüste 1, 2 innerhalb dieses Bereichs bewegen, werden die Ist-Anstellungen a₁, a₂ der Walzgerüste 1, 2 an den Walzplanrechner 9 übermittelt. Sobald die Ist-Anstellungen a₁, a₂ an die Grenzen ihrer zulässigen Bereiche kommen, werden die Soll-Walzspalte s₃*, s₄* der Walzgerüste 3, 4 derart verändert, daß die Ist-Anstellungen a_1, a₂ der Walzgerüste 1, 2 wieder mehr in die Mitte ihres zulässigen dynamischen Bereichs verschoben werden. Es werden also aus den Walzenanstellungen a₁, a₂ der Walzgerüste 1, 2 für die vorgelagerten Walzgerüste 3, 4 neue Soll-Walzspalte s₃*, s₄* bestimmt.

Mit dem erfindungsgemäßen Walzverfahren lassen sich für Draht- und Stabstahlstraßen bisher unerreichte Genauigkeiten erzielen. Insbesondere kann die Ovalität des Walzguts 5 am Ausgang der Walzstraße auf ein Viertel des durch die ASTM-A29 zulässigen Wertes reduziert werden.

Bezugszeichenliste

1-4: Walzgerüste
5: Walzgut
6: Erfassungsstelle
7: Dickenmeßgerät
8: Arbeitswalzen
9: Walzplanrechner
10: Frequenzfilter
11: Gerüstregler
12: Hydraulikzylindereinheiten
a₁-a₄: Ist-Anstellungen
a₁*-a₄*, a₁: ' Soll-Anstellungen
b₀,b₀*: Breiten
C₁-C₄: Federkonstanten
F₁-F₄: Walzkräfte
h₀,h₀*: Höhen
l₀,l₁: Walzgutlängen
n₁-n₄: Drehzahlen
s₁-s₄: Ist-Walzspalte
s₁*-s₄*: Soll-Walzspalte
t,T,T': Zeiten
v₀-v₄: Walzgeschwindigkeiten
x₀-x₄,
y₀-y₄: Abmessungen
x, y: Anstellrichtungen
z: Transportrichtung
δa₁: Walzenanstellungs-Korrekturwert
δb,δh: relative Fehler
δs₁: Walzspaltauffederung
δs₁*: Zusatz-Soll-Walzspalt

Claims

Walzverfahren für stabförmiges Walzgut (5) insbesondere Stabstahl oder Draht (5), in einem Walzgerüst (1) mit zwei über eine Hydraulikzylindereinheit (12) relativ zueinander in einer Anstellrichtung (x) anstellbaren Arbeitswalzen (8), die zusammen ein Walzkaliber mit einem Ist-Walzspalt (s₁) bilden, so daß das Walzgut (5) aus dem Walzgerüst (1) mit einer Ist-Höhe (h₀) und einer Ist-Breite (b₀) mit einer Walzgeschwindigkeit (v₀) ausläuft,

wobei das Walzgut (5) mit einer Ist-Walzkraft (F₁₎ gewalzt wird,

wobei die Ist-Walzkraft (F₁₎ erfaßt wird,

wobei anhand der Ist-Walzkraft (F₁) eine walzkraftbedingte Walzspaltauffederung (δs₁) bestimmt wird,

wobei anhand der walzkraftbedingten Walzspaltauffederung (δs₁) und einem Soll-Walzspalt (s₁*) ein Walzenanstellungs-Korrekturwert (δa₁) derart bestimmt wird, daß der Ist-Walzspalt (s₁) dem Soll-Walzspalt (s₁*) angenähert wird, und

wobei eine Walzenanstellung (a₁) innerhalb einer Gerüstregelzeit (T) um den Walzenanstellungs-Korrekturwert (δa₁) geändert wird.
Walzverfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Walzgut (5) in das Walzgerüst (1) mit einem im wesentlichen konstanten Zug einläuft.
Walzverfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Walzgut (5) vor dem Walzgerüst (1) einer Zugregelung unterworfen wird.
Walzverfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zugregelung als Minimalzugregelung ausgebildet ist.
Walzverfahren nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Walzgut (5) vor dem Walzgerüst (1) einer Schlingenregelung unterworfen wird.
Walzverfahren nach einem der obigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Differenz zwischen dem Ist-Walzspalt (s₁) und dem Soll-Walzspalt (s₁*) durch den Walzenanstellungs-Korrekturwert (δa₁) zu einem Teil kompensiert wird.
Walzverfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Teil walzkraft- und/oder frequenzabhängig ist.
Walzverfahren nach einem der obigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Arbeitswalzen (8) des Walzgerüsts (1) mit einer Betriebsdrehzahl (n₁) rotieren,

daß die Ist-Walzkraft (F₁) mindestens zweimal pro Umdrehung der Arbeitswalzen (8) des Walzgerüsts (1) erfaßt wird,

daß der Walzenanstellungs-Korrekturwert (δa₁) dem Walzgerüst (1) als Summe von Frequenzkomponenten zugeführt wird,

daß die mit der Betriebsdrehzahl (n₁) korrespondierende Frequenzkomponente dem Walzgerüst (1) nach einer Filterzeit (T') zugeführt wird und

daß die Arbeitswalzen (8) des Walzgerüsts (1) während der Summe von Gerüstregelzeit (T) und Filterzeit (T') in etwa ein ungeradzahliges Vielfaches einer halben Umdrehung zurücklegen.
Walzverfahren, bei dem ein stabförmiges Walzgut (5), insbesondere Stabstahl oder Draht (5), zunächst ein vorderes und sodann ein hinteres Walzgerüst (2, 1) durchläuft,
dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl das vordere als auch das hintere Walzgerüst (2, 1) mit einem Walzverfahren nach einem der obigen Ansprüche betrieben werden und daß die Anstellrichtungen (y, x) der Arbeitswalzen (8) der Walzgerüste (2, 1) senkrecht aufeinander stehen.
Walzverfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Ist-Höhe (h₀) und die Ist-Breite (b₀) des Walzguts (5) an einer Erfassungsstelle (6) hinter dem hinteren Walzgerüst (1) erfaßt werden und

daß aus der Ist-Höhe (h₀) und der Ist-Breite (b₀) aus einem Walzplan die Soll-Walzspalte s₁*,( s₂*) für die Walzgerüste (1, 2) derart bestimmt werden, daß die Differenz zwischen der Ist-Höhe (h₀) und einer Soll-Höhe (h₀*) und die Differenz zwischen der Ist-Breite (b₀) und einer Soll-Breite (b₀*) gegen Null gehen.
Walzverfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ist-Höhe (h₀) und die Ist-Breite (b₀) gleichzeitig erfaßt werden.
Walzverfahren nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Soll-Walzspalte (s₁*, s₂*) den Walzgerüsten (1, 2) um eine Wartezeit (t) zeitversetzt zugeführt werden, wobei die Wartezeit (t) durch den Quotienten zwischen einer zwischen dem hinteren und dem vorderen Walzgerüst (2, 1) befindlichen Walzgutlänge (l₁) und der Walzgeschwindigkeit (v₁) des vorderen Walzgerüsts (2) bestimmt ist.
Walzverfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß für das hintere Walzgerüst (1) ein Zusatz-Soll-Walzspalt (δs₁*) derart bestimmt wird, daß das Verhältnis der relativen Fehler (δh, δb) in der Höhe und der Breite möglichst konstant bleibt, wobei der relative Fehler (δh) in der Höhe durch die Differenz von Ist-Höhe (h₀) und Soll-Höhe (h₀*), dividiert durch die Soll-Höhe (h₀*), und der relative Fehler (δb) in der Breite durch die Differenz von Ist-Breite (b₀) und Soll-Breite (b₀*), dividiert durch die Soll-Breite (b₀*), gegeben ist.
Walzverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß aus der Ist-Höhe (h₀), der Soll-Höhe (h₀*), der Ist-Breite (b₀) und der Soll-Breite (b₀*) Soll-Walzspalte (s₁*, s₂*) für die Walzgerüste (1, 2) im gesteuerten Betrieb ermittelt werden.
Walzverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß aus den Walzenanstellungen (a₁, a₂) der Walzgerüste (1, 2) für mindestens ein dem vorderen Walzgerüst (2) vorgelagertes Walzgerüst (3, 4) ein Soll-Walzspalt (s₃*, s₄*) bestimmt wird.