EP0994757B1 - Process and system for controlling or pre-setting a roll stand - Google Patents
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- EP0994757B1 EP0994757B1 EP98940053A EP98940053A EP0994757B1 EP 0994757 B1 EP0994757 B1 EP 0994757B1 EP 98940053 A EP98940053 A EP 98940053A EP 98940053 A EP98940053 A EP 98940053A EP 0994757 B1 EP0994757 B1 EP 0994757B1
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Definitions
- the invention relates to a method for controlling and / or Presetting of a roll stand for rolling a rolled strip According to the preamble of claim 1. It further relates to a corresponding device for carrying out the method.
- a method according to the preamble of claim 1 and a Corresponding device are for example from the suaufsatz “Experiences with the use of neural networks in the Walzwerksautomatmaschine” by D. Lindhoff et al., Published in Stahl und Eisen, Volume 114 (1994), No. 4, pages 49 to 53, known.
- From DE 195 27 521 C1 is a method of control and / or presetting a rolling stand for rolling a Metal band known in which the control and / or presetting of the roll stand in dependence on a rolling force, a rolling moment or an overfeed takes place, wherein the Rolling force, the rolling moment and / or the lead by means of a Roll model at least depending on the hardness of the Metal band and / or the friction between the metal band and the rolls of the rolling stand are calculated.
- the object is achieved by a method with the Features of claim 1 and a device with the features of claim 6 solved.
- reference symbols FS i denote the lead on the ith frame
- MR i the rolling moment on the ith frame
- FR i the rolling force on the ith frame
- FT i the strip tension on the ith frame
- eps i the relative decrease in thickness on the i -th framework
- MS the material hardness, ie the hardness of the rolled strip
- V i the belt speed after the ith frame
- H i the strip thickness after the ith frame.
- Reference numerals 1, 2, 3, 4 and 5 denote rolling stands, reference numerals 6 a uncoiler, reference numeral 7 a rolled strip and 8, a coiler.
- FIG. 2 illustrates the physical relationships in a roll gap, which are advantageously included in the modeling with a rolling model.
- the conditions in the nip are advantageously modeled by a strip model, where it is sufficient for reasons of symmetry to model only the upper or only the lower part of the roll stand, so that a boundary of the rolling model is the axis of symmetry 23 of the rolled strip 27.
- the strip 27 is split in the region of the contact surface strip - roller in strips 28 (due to the clarity, only one strip is provided with a reference numeral) perpendicular to the direction of movement of the strip 27.
- the material tension forces F Q are calculated in the horizontal and vertical directions and adjusted to each other via equilibrium conditions at the strip edges.
- some material tension forces F Q are entered by way of example.
- the vertical material tension forces F Q lead to a flattening 26 of the roller 21.
- the calculation of the flattened roller radius R B is carried out iteratively with the aid of the strip model and a model which describes the deformation of the roller.
- the flow sheath 20 is the location where the material is straight with the peripheral speed of the roller 21 moves. In front the flow sheath 20, the material moves slower, behind the flow sheath 20 faster than the peripheral speed the roller 21. Except at the location of the flow sheath 20 occurs accordingly everywhere between work roll 21 and material one Relative movement 24, 25 on. This relative movement 24, 25 leads to considerable friction forces.
- FIG. 3 shows an improvement of the output variables of a rolling model 32 by changing input variables 32 of the rolling model 31 by means of a neural network based Information Processing 33.
- the rolling model 31 determines depending on the Input variables 30 and 32 Output variables 34. These output variables are rolling force, rolling moment and / or overfeed.
- the Inputs 32 are made by one on neural networks based information processing or a neural Network 33 as a function of input values 35 of the neural Network 33 is formed.
- the input variables 30 and 32 are z. As the tensile force in the rolled strip, the bandwidth, the inlet thickness of the rolled strip, the hardness of the rolled strip and / or the friction between roller and rolled strip.
- the input variables 35 of the neural network z.
- B. material-specific Data such as B. the alloying shares, the inlet thickness, the outlet thickness and characteristics of a previous processing such as B. Thickness reduction or temperature in the preceding Processing.
- FIG. 4 shows another possibility for improving the output variables a rolling model 41 by correcting the output variables 47 of the rolling model 41. Also the procedure as shown in FIG 4 is not the subject of the present invention Invention.
- the rolling model 41 is determined as a function of Input variables 43, such as material hardness, friction between Rolls and rolled strip, tension, belt width or inlet thickness rolled strip, outputs 47. These outputs are rolling force, rolling moment and / or overfeed.
- the output variables 47 of the rolling model 41 are replaced by a correction block 45 corrected in response to correction parameters 44.
- Output variables of the correction block 45 are corresponding corrected values for rolling force FR, rolling moment MR and / or lead FS.
- the Correction parameters 44 are by means of a neural network 42 determined as a function of input variables 46.
- reference numeral 51 denotes a rolling model.
- Input variables 64 and MS of the rolling model 51 are the material hardness MS as indicated by reference numeral 64 rolling stock or scaffold-specific data such. B. friction between Rolls and rolled strip, tension, belt width and inlet thickness of the rolled strip.
- the material hardness MS is using a neural network, material network 50, depending on certain Input variables 60 are calculated. These input variables 60 can be: alloy parts, inlet thickness, outlet thickness, Temperature as well as information for the characterization of preprocessing such as B. previous degree of reduction or previous processing temperature.
- Outputs 65 of the Rolling model 51 are values for rolling force, rolling moment and / or Overfeed.
- correction block 53 in dependence corrected by correction parameters FRCP, MRCP, FSCP, by means of a neural network, scaffolding network 52, depending on of inputs 61.
- input variables 61 are u. a. the tape thickness, the bandwidth as well roll-specific data.
- Output variables 66 of the correction element 53 are corrected values for rolling force, rolling moment and / or Overfeed. These are fed to a further correction element 55, this by means of the correction parameters FRCD, MRCD and FSCD further corrected.
- the correction parameters FRCD, MRCD, FSCD are using a neural network, daytime network 54, calculated as a function of input variables 62.
- Input variables are u. a. Strip thickness, belt width and roll-specific Dates.
- Output variables 67 of the correction element 55 are corrected values for rolling force, rolling moment and overfeed, by means of another correction element in dependence of correction parameters FRCS, MRCS and FSCS on Getting corrected.
- the correction parameters FRCS, MRCS, FSCS be using a neural network, speed network 56, calculated as a function of input variables 63.
- the input variables 63 are the speed of the rolled strip as well u. a. Tape thickness, bandwidth and roll specific data.
- output 68 of the correction element 57 are corrected values for rolling force, rolling moment and overfeed, by means of a another correction element 59 as a function of a correction factor ⁇ for fine correction and adaptation to the current Rolled strip to be corrected.
- Output variables of the correction element 59 are corrected values for rolling force FR, rolling moment MR and lead FS.
- the correction members 53, 55, 57, 59 can z. B. multipliers. Basically, others come too Corrective strategies in question. Such correction strategies or joins of neural networks that are for the given Application can be used are known.
- the material network 50 provides the material hardness MS z. In Form of the regression parameters MSI, MSO described in FIG and MSE.
- the skeleton network 52 provides framework-specific correction factors FRCP, MRCP and FSCP for rolling force, rolling moment and Overfeed.
- the material network 50 and the skeleton network 52 become advantageously trained with data, material and Represent the rolling stand over the life of the roll stand.
- the daily network 54 supplies the correction factors FRCD, MRCD and FSCD for rolling force, rolling moment and overfeed, which is the relative small changes according to the daily form of the mill stand describe. Accordingly, the training of the day network is done 54 with young records, z. For example, records that are not older than three days.
- the speed network 56 provides the speed-dependent Correction factors FRCS, MRCS and FSCS for rolling force, Rolling moment and advance. With the speed network 56 In particular, friction-specific deviations are compensated.
- the friction between roller and rolled strip is very strong from the belt speed. The friction is i. a. like this smaller, the higher the belt speed is, as between Rolled strip and rolls with increasing speed Lubricating film forms.
- FIG. 6 shows a training method for an inventive Structure according to FIG. 5.
- MSE, MSI represent this and MSO the material hardness according to MS in FIG 5.
- the meaning MSE, MSI and MSO is explained in FIG. FR, MR, FS, ⁇ , FRCL, MRCL, FSCL, FRCD, MRCD, FSCD, FRCS, MRCS and FSCS have the same meaning as in FIG 5.
- the input variables 86, 87, 88, 89 correspond to the input variables 60, 61, 62, 63 in FIG 5.
- Reference numerals 76, 77, 78 denote material networks with the associated training or learning algorithms.
- Reference numeral 81 denotes a scaffolding net with an associated one Learning or training algorithm
- Reference numeral 83 a speed network with associated Learning algorithm.
- Reference numeral 70 denotes a data memory or a database, in the data AC, FRA, MRA and FSA stored, the characteristics of a representative Cross-section of all rolled in the corresponding mill / rolling mill Form bands.
- FRA, MCA and FSA are the actual ones Values for rolling force, rolling moment and advance over one long period, e.g. over the life of the mill stand, considered. They are formed from the roll-specific data AC.
- Function block 80 denotes an inverted one Walzmodell and a regression model, whereby by means of the inverted Roll model from the data AC the actual material hardness determined on the individual stands of the rolling mill is and where by means of the regression model of the Values for material hardness of the individual scaffolds the actual Values for the parameters MSE, MSI and MSO are formed.
- MSO the material networks 76, 77, 78 are trained.
- a rolling model calculates 79 values for rolling force, Rolling moment and advance.
- the input quantities correspond 90 the input variables 64 of FIG. 5
- the skeleton network 81 becomes dependent on the input variables 87 the data AC, FRA, MRA and FSA as well as the output quantities of the Roll model 79 trains.
- a correction block 53 (see FIG 5) are the output variables of the roll model 79 with the correction parameters FRCL, MRCL and FSCL, which are the skeleton network 81 issues, corrected.
- Output variables of the daily network 82 are the correction parameters FRCD, MRCD and FSCD, the input variables in a correction block 55, by means of which the output variables of the correction block 53 are corrected.
- the parameters DC, FRD, MRD and FSD from the database 71 the data AC, FRA, MRA and FSA, in contrast to to the data AC, FRA, MRA and FSA only rolling belts of the last one Represent the day or the last days.
- the outputs of the correction block 55, the input variables 89 and the ACC data are input variables in the speed network 83 and its learning algorithm. Furthermore, go in the speed network 83 or its learning algorithm correction parameters FRCS, MSCS and FSCS using a Speed correction element 85 are determined. there transforms the velocity correcting member 85 to a Standard speed normalized correction parameters FRC, FSC and MSC with respect to the actual speed of the rolled strip.
- the data ACC correspond to the data AC, but only represent the current rolled strip. Contains accordingly the database or the data memory 72 only the data for the current rolled strip.
- Output variables of the velocity network 83 are correction parameters FRCS, MRCS, FSCS, which are in enter a further correction block 57. The output of this Correction block enters a further correction block 59.
- a parameter ⁇ which is stored in a memory 84.
- Output of the correction block 59 are corrected values for rolling force FR, rolling moment MR and lead FS.
- the adaptive values for rolling force FRA, rolling moment MRA, leading FSA used for training the neural networks and the correction values FRC, FSC and MSC for training of the neural networks for rolling force, overfeed and rolling moment become dependent on estimated values determined, which are calculated by means of a rolling model depending on the known data sets.
- the training of neural networks thus takes place in a long-term learning part 73, a day or short-term learning part 74 as well a speed learning part 75.
- FIG. 7 shows an alternative training of the material network, wherein the material hardnesses are used for n rolling stands.
- reference numeral 70 denotes a database corresponding to FIG. 6, AC roll-specific data (see FIG. 6), reference numeral 100 a material network with a learning algorithm, 101 a regression model, and reference numeral 102 a rolling model.
- the material hardnesses MS 1... N at the individual stands and optionally the rolled strip temperature T strip and the total thickness reduction eps 1... N assigned to the individual rolling stands are output from the material network 100.
- the regression parameters MSU, MSI, MSE the material network 100, which consists of one or more neural networks, outputs the material hardnesses MS 1...
- the regression parameter MST is a parameter representing the temperature dependency, which can optionally be calculated if the temperature T strip of the rolled strip also enters the material network 100. This parameter is particularly advantageous if the method according to the invention is not used for cold rolling but for hot rolling.
- B denotes the band width, H i-1 the band thickness before the ith frame, H i the band thickness behind the ith frame, FT i-1 the band tension before the ith frame, FT i the band tension behind the i-th frame scaffold and v Wi the peripheral speed of the work rolls in the i-th scaffold.
- FRC FR is FR ⁇ ⁇ FRCS FRCD ⁇ FRCV
- MRC MR is MR ⁇ ⁇ MRCS MRCD ⁇ MRCV
- FSC FS is FS ⁇ ⁇ FSCS FSCD ⁇ FSCV where FR is , MR is and FS is the current values for rolling force, rolling moment and overfeed.
- either the material hardness or the friction can be determined. It is further conceivable to determine both quantities by means of a neural network. However, it has been shown that it is usually is sufficient, only one of the two unknowns, material hardness or friction, by means of a neural network. If the material hardness z. B. according to the invention by means of a neural network and for friction (rough) Estimates are used, the material network is able to the errors with respect to the rolling force, the rolling moment or the lead caused by inaccurate knowledge of the friction between Rolled strip and roller arise, correct.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder
Voreinstellung eines Walzgerüstes zum Walzen eines Walzbandes
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft ferner eine
korrespondierende Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for controlling and / or
Presetting of a roll stand for rolling a rolled strip
According to the preamble of
Ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine
korrespondierende Einrichtung sind beispielsweise aus dem
Fachaufsatz "Erfahrungen beim Einsatz neuronaler Netze in der
Walzwerksautomatisierung" von D. Lindhoff et al., erschienen
in Stahl und Eisen, Band 114 (1994), Heft 4, Seiten 49 bis
53, bekannt.A method according to the preamble of
Aus der DE 44 16 317 A1 ist ein ähnliches Verfahren bekannt. Bei dieser Schrift erfolgt aber keine Korrektur der Walzkraft, des Walzmoments und/oder der Voreilung mittels eines weiteren neuronalen Netzes.From DE 44 16 317 A1 a similar method is known. In this document, but no correction of the rolling force, the rolling moment and / or the lead by means of a further neural network.
Aus der DE 195 27 521 C1 ist ein Verfahren zur Steuerung und/oder Voreinstellung eines Walzgerüsts zum Walzen eines Metallbandes bekannt, bei dem die Steuerung und/oder Voreinstellung des Walzgerüsts in Abhängigkeit von einer Walzkraft, einem Walzmoment oder einer Voreilung erfolgt, wobei die Walzkraft, das Walzmoment und/oder die Voreilung mittels eines Walzmodells zumindest in Abhängigkeit von der Härte des Metallbandes und/oder der Reibung zwischen dem Metallband und den Walzen des Walzgerüst berechnet werden.From DE 195 27 521 C1 is a method of control and / or presetting a rolling stand for rolling a Metal band known in which the control and / or presetting of the roll stand in dependence on a rolling force, a rolling moment or an overfeed takes place, wherein the Rolling force, the rolling moment and / or the lead by means of a Roll model at least depending on the hardness of the Metal band and / or the friction between the metal band and the rolls of the rolling stand are calculated.
Zur Voreinstellung einer Walzstraße bzw. eines Walzgerüstes vor Einfädeln des zu walzenden Walzbandes bzw. zur Steuerung der Walzstraße bzw. des Walzgerüstes nach Einfädeln des Walzbandes müssen Größen wie Walzkraft, Walzmoment oder Voreilung oder mehrere dieser Größen bekannt sein. Es ist möglich, diese Größen mittels eines Walzmodells zu ermitteln, in das als Eingangsgrößen die Bandhöhe, der Einlauf des Walzbandes, die Bandbreite, der Bandzug, die Materialhärte und/oder die Reibung zwischen Walzen und Walzband eingehen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei einem derartigen Verfahren die Qualitätsanforderungen, insbesondere für höherwertige Stähle, häufig nicht eingehalten werden können. Entsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, die Qualität eines gewalzten Stahls, insbesondere durch Einhalten von Dicken oder Härtetoleranzen, zu erhöhen.For presetting a rolling train or a roll stand before threading the rolled strip to be rolled or for control the rolling train or the roll stand after threading the rolled strip must be variables such as rolling force, rolling moment or overfeed or more of these sizes. It is possible, to determine these variables by means of a rolling model, in the as input variables the band height, the inlet of the rolled strip, the band width, the strip tension, the material hardness and / or the Friction between rollers and rolled strip. It has However, it has been shown that in such a process the quality requirements, especially for higher quality steels, often can not be met. It is accordingly Object of the invention, the quality of a rolled steel, in particular by compliance with thicknesses or hardness tolerances, to increase.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Einrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 6 gelöst.The object is achieved by a method with the
Features of
Weitere vorteilhafte und erfinderische Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, anhand der Zeichnungen und in Verbindung mit den Unteransprüchen. Im einzelnen zeigen:
- FIG 1
- die physikalischen Verhältnisse einer Walzstraße sowie den Zusammenhang zwischen Dickenreduktion und Materialhärte,
- FIG 2
- die physikalischen Verhältnisse in einem Walzspalt,
- FIG 3
- ein Vorgehen am Eingang des Walzmodells,
- FIG 4
- ein Vorgehen am Ausgang des Walzmodells,
- FIG 5
- ein erfindungsgemäßes Vorgehen am Ein- und Ausgang des Walzmodells,
- FIG 6
- ein Trainingsverfahren für neuronale Netze in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung,
- FIG 7
- ein alternatives Trainingsverfahren für ein neuronales Netz zur Bestimmung der Materialhärte und
- FIG. 1
- the physical conditions of a rolling mill and the relationship between thickness reduction and material hardness,
- FIG. 2
- the physical conditions in a nip,
- FIG. 3
- a procedure at the entrance of the rolling model,
- FIG. 4
- a procedure at the exit of the rolling model,
- FIG. 5
- an inventive procedure at the input and output of the rolling model,
- FIG. 6
- a training method for neural networks in a particularly advantageous embodiment,
- FIG. 7
- an alternative training method for a neural network for determining the material hardness and
FIG 1 zeigt die physikalischen Verhältnisse einer Walzstraße
sowie den Zusammenhang zwischen Dickenreduktion und Materialhärte.
Dabei bezeichnen Bezugszeichen FSi die Voreilung am i-ten
Gerüst, MRi das Walzmoment am i-ten Gerüst, FRi die Walzkraft
am i-ten Gerüst, FTi den Bandzug am i-ten Gerüst, epsi
die relative Dickenabnahme am i-ten Gerüst, MS die Materialhärte,
d. h. die Härte des Walzbandes, Vi die Bandgeschwindigkeit
nach dem i-ten Gerüst und Hi die Banddicke nach dem
i-ten Gerüst. Die relative Dickenabnahme epsi ergibt sich dabei
aus:
Hi: Banddicke nach dem i-ten Gerüst, i = 1,2,3,4,5 bei 5
Gerüsten.1 shows the physical conditions of a rolling train and the relationship between thickness reduction and material hardness. In this case, reference symbols FS i denote the lead on the ith frame, MR i the rolling moment on the ith frame, FR i the rolling force on the ith frame, FT i the strip tension on the ith frame, eps i the relative decrease in thickness on the i -th framework, MS the material hardness, ie the hardness of the rolled strip, V i the belt speed after the ith frame and H i the strip thickness after the ith frame. The relative decrease in thickness eps i results from:
H i : band thickness after the i-th scaffold, i = 1,2,3,4,5 for 5 scaffolds.
Die Voreilung FSi am i-ten Gerüst ist definiert als
Wird die Walze kreisförmig angenommen, so ergibt sich die Umfangsgeschwindigkeit
der i-ten Walze gemäß:
RAW = Walzenradius der i-ten Walze und
ni = Drehzahl der i-ten Walze.If the roll is assumed to be circular, the peripheral speed of the i-th roll results according to:
R AW = roller radius of the i-th roller and
n i = speed of the i-th roller.
Bezugszeichen 1, 2, 3, 4 und 5 bezeichnen Walzgerüste, Bezugszeichen
6 einen Abhaspel, Bezugszeichen 7 ein Walzband
und Bezugszeichen 8 einen Aufhaspel.
FIG 1 zeigt ferner den Zusammenhang zwischen Materialhärte MS
und Dickenabnahme eps bzw. Dickenreduktion. Dieser Zusammenhang
wird besonders geeignet durch die Funktion
FIG 2 verdeutlicht die physikalischen Zusammenhänge in einem
Walzspalt, die vorteilhafterweise Eingang in die Modellierung
mit einem Walzmodell finden. Die Verhältnisse im Walzspalt
werden vorteilhafterweise durch ein Streifenmodell modelliert,
wobei es aus Symmetriegründen ausreicht, nur den oberen
oder nur den unteren Teil des Walzgerüstes zu modellieren,
so dass eine Grenze des Walzmodells die Symmetrieachse
23 des Walzbandes 27 ist. Das Band 27 wird im Bereich der
Kontaktfläche Band - Walze in Streifen 28 (aufgrund der Übersichtlichkeit
ist nur ein Streifen mit einem Bezugszeichen
versehen) senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bandes 27 zerlegt.
Innerhalb jedes Streifens 28 werden die Materialspannungskräfte
FQ in horizontaler und vertikaler Richtung berechnet
und über Gleichgewichtsbedingungen an den Streifenrändern
aneinander angepasst. In FIG 2 sind einige Materialspannungskräfte
FQ exemplarisch eingetragen. Die vertikalen
Materialspannungskräfte FQ führen zu einer Abplattung 26 der
Walze 21. Die Berechnung des abgeplatteten Walzenradius RB
erfolgt iterativ mit Hilfe des Streifenmodells und eines Modells,
das die Verformung der Walze beschreibt.FIG. 2 illustrates the physical relationships in a roll gap, which are advantageously included in the modeling with a rolling model. The conditions in the nip are advantageously modeled by a strip model, where it is sufficient for reasons of symmetry to model only the upper or only the lower part of the roll stand, so that a boundary of the rolling model is the axis of
Die Fließscheide 20 ist der Ort, an dem sich das Material gerade
mit der Umfangsgeschwindigkeit der Walze 21 bewegt. Vor
der Fließscheide 20 bewegt sich das Material langsamer, hinter
der Fließscheide 20 schneller als die Umfangsgeschwindigkeit
der Walze 21. Außer am Ort der Fließscheide 20 tritt
demnach überall zwischen Arbeitswalze 21 und Material eine
Relativbewegung 24, 25 auf. Diese Relativbewegung 24, 25
führt zu erheblichen Reibkräften.The flow sheath 20 is the location where the material is straight
with the peripheral speed of the
FIG 3 zeigt eine Verbesserung der Ausgangsgrößen eines Walzmodells
32 durch Veränderung von Eingangsgrößen 32 des Walzmodells
31 mittels einer auf neuronalen Netzen basierenden
Informationsverarbeitung 33. Die Vorgehensweise gemäß FIG 3
als solche ist dabei nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Dabei ermittelt das Walzmodell 31 in Abhängigkeit der
Eingangsgrößen 30 und 32 Ausgangsgrößen 34. Diese Ausgangsgrößen
sind Walzkraft, Walzmoment und/oder Voreilung. Die
Eingangsgrößen 32 werden mittels einer auf neuronalen Netzen
basierenden Informationsverarbeitung oder eines neuronalen
Netzes 33 in Abhängigkeit von Eingangsgrößen 35 des neuronalen
Netzes 33 gebildet. Die Eingangsgrößen 30 und 32 sind z.
B. die Zugkraft im Walzband, die Bandbreite, die Einlaufdicke
des Walzbandes, die Härte des Walzbandes und/oder die Reibung
zwischen Walze und Walzband. Von diesen wird vorteilhafterweise
eine, insbesondere die Härte des Walzbandes, durch das
neuronale Netz 33 ermittelt. In diesem Fall sind die Eingangsgrößen
35 des neuronalen Netzes z. B. materialspezifische
Daten wie z. B. die Legierungsanteile, die Einlaufdicke,
die Auslaufdicke sowie Kenndaten über eine vorherige Verarbeitung
wie z. B. Dickereduktion oder Temperatur bei der vorhergehenden
Verarbeitung.3 shows an improvement of the output variables of a rolling
FIG 4 zeigt eine andere Möglichkeit zur Verbesserung der Ausgangsgrößen
eines Walzmodells 41 durch Korrektur der Ausgangsgrößen
47 des Walzmodells 41. Auch die Vorgehensweise
gemäß FIG 4 ist als solche nicht Gegenstand der vorliegenden
Erfindung. Das Walzmodell 41 ermittelt in Abhängigkeit von
Eingangsgrößen 43, wie etwa Materialhärte, Reibung zwischen
Walzen und Walzband, Zugspannung, Bandbreite oder Einlaufdicke
des Walzbandes, Ausgangsgrößen 47. Diese Ausgangsgrößen
sind Walzkraft, Walzmoment und/oder Voreilung. Die Ausgangsgrößen
47 des Walzmodells 41 werden durch einen Korrekturblock
45 in Abhängigkeit von Korrekturparametern 44 korrigiert.
Ausgangsgrößen des Korrekturblocks 45 sind entsprechend
korrigierte Werte für Walzkraft FR, Walzmoment MR
und/oder Voreilung FS. Es ist besonders vorteilhaft, die Ausgangsgrößen
47 des Walzmodells 41 durch Multiplikation mit
den Korrekturparametern 44 zu korrigierten Werten für Walzkraft
FR, Walzmoment MR oder Voreilung FS zu verknüpfen. Die
Korrekturparameter 44 werden mittels eines neuronalen Netzes
42 in Abhängigkeit von Eingangsgrößen 46 ermittelt.FIG. 4 shows another possibility for improving the output variables
a rolling
FIG 5 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
Dabei bezeichnet Bezugszeichen 51 ein Walzmodell.
Eingangsgrößen 64 und MS des Walzmodells 51 sind die Materialhärte
MS sowie angedeutet durch Bezugszeichen 64 bestimmte
walzband- bzw. gerüstspezifische Daten wie z. B. Reibung zwischen
Walzen und Walzband, Zugspannung, Bandbreite und Einlaufdicke
des Walzbandes. Die Materialhärte MS wird mittels
eines neuronalen Netzes, Materialnetz 50, in Abhängigkeit bestimmter
Eingangsgrößen 60 berechnet. Diese Eingangsgrößen 60
können sein: Legierungsanteile, Einlaufdicke, Auslaufdicke,
Temperatur sowie Informationen zur Charakterisierung der Vorverarbeitung
wie z. B. vorhergehender Reduktionsgrad oder
vorhergehende Verarbeitungstemperatur. Ausgangsgrößen 65 des
Walzmodells 51 sind Werte für Walzkraft, Walzmoment und/oder
Voreilung. Diese werden in einem Korrekturblock 53 in Abhängigkeit
von Korrekturparametern FRCP, MRCP, FSCP korrigiert,
die mittels eines neuronalen Netzes, Gerüstnetz 52, in Abhängigkeit
von Eingangsgrößen 61 berechnet werden. Diese Eingangsgrößen
61 sind u. a. die Banddicke, die Bandbreite sowie
walzspezifische Daten. Ausgangsgrößen 66 des Korrekturgliedes
53 sind korrigierte Werte für Walzkraft, Walzmoment und/oder
Voreilung. Diese werden einem weiteren Korrekturglied 55 zugeführt,
das diese mittels der Korrekturparameter FRCD, MRCD
und FSCD weiter korrigiert. Die Korrekturparameter FRCD,
MRCD, FSCD werden mittels eines neuronalen Netzes, Tagesnetz
54, in Abhängigkeit von Eingangsgrößen 62 berechnet. Diese
Eingangsgrößen sind u. a. Banddicke, Bandbreite sowie walzspezifische
Daten. Ausgangsgrößen 67 des Korrekturgliedes 55
sind korrigierte Werte für Walzkraft, Walzmoment und Voreilung,
die mittels eines weiteren Korrekturgliedes in Abhängigkeit
von Korrekturparameter FRCS, MRCS und FSCS weiter
korrigiert werden. Die Korrekturparameter FRCS, MRCS, FSCS
werden mittels eines neuronalen Netzes, Geschwindigkeitsnetz
56, in Abhängigkeit von Eingangsgrößen 63 berechnet. Die Eingangsgrößen
63 sind die Geschwindigkeit des Walzbandes sowie
u. a. Banddicke, Bandbreite und walzspezifische Daten. Ausgangsgröße
68 des Korrekturgliedes 57 sind korrigierte Werte
für Walzkraft, Walzmoment und Voreilung, die mittels eines
weiteren Korrekturgliedes 59 in Abhängigkeit eines Korrekturfaktors
β zur Feinkorrektur und Anpassung an das aktuelle
Walzband korrigiert werden. Ausgangsgrößen des Korrekturgliedes
59 sind korrigierte Werte für Walzkraft FR, Walzmoment MR
und Voreilung FS. Die Korrekturglieder 53, 55, 57, 59 können
z. B. Multiplikatoren sein. Grundsätzlich kommen auch anderen
Korrekturstrategien in Frage. Derartige Korrekturstrategien
bzw. Verknüpfungen von neuronalen Netzen, die für die vorgegebene
Anwendung einsetzbar sind, sind bekannt.5 shows a particularly advantageous embodiment of the invention.
Here,
Das Materialnetz 50 liefert die Materialhärte MS z. B. in
Form der in FIG 1 beschriebenen Regressionsparameter MSI, MSO
und MSE. Das Gerüstnetz 52 liefert gerüstspezifische Korrekturfaktoren
FRCP, MRCP und FSCP für Walzkraft, Walzmoment und
Voreilung. Das Materialnetz 50 und das Gerüstnetz 52 werden
vorteilhafterweise mit Daten trainiert, die Material und
Walzgerüst über die Lebensdauer des Walzgerüstes repräsentieren.The
Das Tagesnetz 54 liefert die Korrekturfaktoren FRCD, MRCD und FSCD für Walzkraft, Walzmoment und Voreilung, die die relativ kleinen Änderungen entsprechend der Tagesform des Walzgerüstes beschreiben. Entsprechend erfolgt das Training des Tagesnetzes 54 mit jungen Datensätzen, z. B. Datensätzen, die nicht älter sind als drei Tage.The daily network 54 supplies the correction factors FRCD, MRCD and FSCD for rolling force, rolling moment and overfeed, which is the relative small changes according to the daily form of the mill stand describe. Accordingly, the training of the day network is done 54 with young records, z. For example, records that are not older than three days.
Das Geschwindigkeitsnetz 56 liefert die geschwindigkeitsabhängigen Korrekturfaktoren FRCS, MRCS und FSCS für Walzkraft, Walzmoment und Voreilung. Mit dem Geschwindigkeitsnetz 56 werden insbesondere reibungsspezifische Abweichungen kompensiert. Die Reibung zwischen Walze und Walzband hängt stark von der Bandgeschwindigkeit ab. Die Reibung ist i. a. um so kleiner, je höher die Bandgeschwindigkeit ist, da sich zwischen Walzband und Walzen mit zunehmender Geschwindigkeit ein Schmierfilm ausbildet.The speed network 56 provides the speed-dependent Correction factors FRCS, MRCS and FSCS for rolling force, Rolling moment and advance. With the speed network 56 In particular, friction-specific deviations are compensated. The friction between roller and rolled strip is very strong from the belt speed. The friction is i. a. like this smaller, the higher the belt speed is, as between Rolled strip and rolls with increasing speed Lubricating film forms.
FIG 6 zeigt ein Trainingsverfahren für eine erfindungsgemäße
Struktur entsprechend FIG 5. Dabei repräsentieren MSE, MSI
und MSO die Materialhärte entsprechend MS in FIG 5. Die Bedeutung
von MSE, MSI und MSO ist in FIG 1 erklärt. FR, MR,
FS, β, FRCL, MRCL, FSCL, FRCD, MRCD, FSCD, FRCS, MRCS und
FSCS haben die gleiche Bedeutung wie in FIG 5. Die Eingangsgrößen
86, 87, 88, 89 entsprechen den Eingangsgrößen 60, 61,
62, 63 in FIG 5. Bezugszeichen 76, 77, 78 bezeichnen Materialnetze
mit den zugehörigen Trainings- bzw. Lernalgorithmen.
Bezugszeichen 81 bezeichnet ein Gerüstnetz mit einem zugehörigen
Lern- bzw. Trainingsalgorithmus, Bezugszeichen 82 ein
Tagesnetz mit zugehörigem Lern- bzw. Trainingsalgorithmus und
Bezugszeichen 83 ein Geschwindigkeitsnetz mit zugehörigem
Lernalgorithmus. Bezugszeichen 70 bezeichnet einen Datenspeicher
bzw. eine Datenbasis, in den Daten AC, FRA, MRA und FSA
abgespeichert sind, die Kenndaten für einen repräsentativen
Querschnitt aller im entsprechenden Walzgerüst/Walzstraße gewalzten
Bänder bilden. FRA, MCA und FSA sind die tatsächlichen
Werte für Walzkraft, Walzmoment und Voreilung über einen
langen Zeitraum, z.B. über die Lebensdauer des Walzgerüstes,
betrachtet. Sie werden aus dem walzspezifischen Daten AC gebildet.
Der Funktionsblock 80 bezeichnet ein invertiertes
Walzmodell und ein Regressionsmodell, wobei mittels des invertierten
Walzmodells aus den Daten AC die tatsächliche Materialhärte
an den einzelnen Gerüsten der Walzstraße ermittelt
wird und wobei mittels des Regressionsmodells aus den
Werten für Materialhärte der einzelnen Gerüste die tatsächlichen
Werte für die Parameter MSE, MSI und MSO gebildet werden.
Mittels der vom Regressionsmodell 80 ermittelten Werte
MSO, MSI und MSE werden die Materialnetze 76, 77, 78 trainiert.
Mittels der Werte MSE, MSI und MSO, die vom Materialnetz
76, 77, 78 ausgegeben werden, sowie weiterer Eingangsgrößen
90 berechnet ein Walzmodell 79 Werte für Walzkraft,
Walzmoment und Voreilung. Dabei entsprechen die Eingangsgrößen
90 den Eingangsgrößen 64 aus FIG 5.6 shows a training method for an inventive
Structure according to FIG. 5. MSE, MSI represent this
and MSO the material hardness according to MS in FIG 5. The meaning
MSE, MSI and MSO is explained in FIG. FR, MR,
FS, β, FRCL, MRCL, FSCL, FRCD, MRCD, FSCD, FRCS, MRCS and
FSCS have the same meaning as in FIG 5. The input variables
86, 87, 88, 89 correspond to the input variables 60, 61,
62, 63 in FIG 5.
Das Gerüstnetz 81 wird in Abhängigkeit der Eingangsgrößen 87
der Daten AC, FRA, MRA und FSA sowie der Ausgangsgrößen des
Walzmodells 79 trainiert. Mittels eines Korrekturblocks 53
(vgl. FIG 5) werden die Ausgangsgrößen des Walzmodells 79 mit
den Korrekturparametern FRCL, MRCL und FSCL, die das Gerüstnetz
81 ausgibt, korrigiert.The
Mit den Ausgangsgrößen des Korrekturblocks 53, den Eingangsgrößen
88 sowie den Daten DC, FRD, MRD und FSD wird das Tagesnetz
82 trainiert. Ausgangsgrößen des Tagesnetzes 82 sind
die Korrekturparameter FRCD, MRCD und FSCD, die Eingangsgrößen
in einem Korrekturblock 55 sind, mittels dessen die Ausgangsgrößen
des Korrekturblocks 53 korrigiert werden. Die Parameter
DC, FRD, MRD und FSD aus der Datenbasis 71 entsprechen
den Daten AC, FRA, MRA und FSA, wobei sie im Gegensatz
zu den Daten AC, FRA, MRA und FSA nur Walzbänder des letzten
Tages bzw. der letzten Tage repräsentieren.With the output variables of the
Die Ausgangsgrößen des Korrekturblocks 55, die Eingangsgrößen
89 sowie die Daten ACC sind Eingangsgrößen in das Geschwindigkeitsnetz
83 bzw. dessen Lernalgorithmus. Ferner gehen in
das Geschwindigkeitsnetz 83 bzw. dessen Lernalgorithmus Korrekturparameter
FRCS, MSCS und FSCS ein, die mittels eines
Geschwindigkeitskorrekturgliedes 85 ermittelt werden. Dabei
transformiert das Geschwindigkeitskorrekturglied 85 auf eine
Normgeschwindigkeit normierte Korrekturparameter FRC, FSC und
MSC in bezug auf die aktuelle Geschwindigkeit des Walzbandes.
Die Daten ACC entsprechen den Daten AC, wobei sie jedoch nur
das aktuelle Walzband repräsentieren. Entsprechend enthält
die Datenbasis bzw. der Datenspeicher 72 nur die Daten für
das aktuelle Walzband. Ausgangsgrößen des Geschwindigkeitsnetzes
83 sind Korrekturparameter FRCS, MRCS, FSCS, die in
einen weiteren Korrekturblock 57 eingehen. Der Ausgang dieses
Korrekturblocks geht in einen weiteren Korrekturblock 59 ein. The outputs of the
Ebenfalls Eingangsgröße des Korrekturblocks 59 bildet ein Parameter
β, der in einem Speicher 84 abgespeichert ist. Ausgang
des Korrekturblocks 59 sind korrigierte Werte für Walzkraft
FR, Walzmoment MR und Voreilung FS. Die zum Training
der neuronalen Netze verwendeten adaptiven Werte für Walzkraft
FRA, Walzmoment MRA, Voreilung FSA bzw. die für das
Training der neuronalen Netze verwendeten Korrekturwerte FRC,
FSC und MSC für Walzkraft, Voreilung und Walzmoment werden in
Abhängigkeit von Schätzwerten ermittelt, die
mittels eines Walzmodells in Abhängigkeit der bekannten Datensätze
berechnet werden.Also input to the
Das Training der neuronalen Netze erfolgt also in einem Langzeitlernteil
73, einem Tages- oder Kurzzeitlernteil 74 sowie
einem Geschwindigkeitslernteil 75.The training of neural networks thus takes place in a long-term learning part
73, a day or short-
FIG 7 zeigt ein alternatives Training des Materialnetzes, wobei
die Materialhärten für n Walzgerüste verwendet werden.
Dabei bezeichnet Bezugszeichen 70 eine Datenbasis entsprechend
FIG 6, AC walzspezifische Daten (vgl. FIG 6), Bezugszeichen
100 ein Materialnetz mit Lernalgorithmus, 101 ein
Regressionsmodell und Bezugszeichen 102 ein Walzmodell. Dabei
werden die Materialhärten MS1...n an den einzelnen Gerüsten
sowie optional die Walzbandtemperatur Tstrip und die den einzelnen
Walzgerüsten zugeordneten Gesamtdickenreduktion
eps1...n vom Materialnetz 100 ausgegeben. Anstelle der Regressionsparameter
MSU, MSI, MSE gibt das Materialnetz 100, das
aus einem oder mehreren neuronalen Netzen besteht, die Materialhärten
MS1...n aus, die anschließend mittels eines Regressionsmodells
101 zu Regressionsparametern MSO, MSI und MSE
umgeformt werden. Der Regressionsparameter MST ist ein die
Temperaturabhängigkeit repräsentierender Parameter, der optional
berechnet werden kann, wenn auch die Temperatur Tstrip
des Walzbandes in das Materialnetz 100 eingeht. Dieser Parameter
ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das erfindungsgemäße
Verfahren nicht für das Kaltwalzen, sondern für das
Warmwalzen eingesetzt wird. FIG. 7 shows an alternative training of the material network, wherein the material hardnesses are used for n rolling stands. In this case,
Die Bestimmung der Schätzwerte , und , aus denen die Werte FRC, MRC und FSC, die zum Training der neuronalen Netze verwendet werden (vgl. FIG 6), berechnet werden, wird im folgenden verdeutlicht. Sind MSO, MSI und MSE Eingangsgrößen des Walzmodells, so gilt für das i-te Gerüst The determination of the estimates . and , from which the values FRC, MRC and FSC used to train the neural networks (see FIG. 6) are calculated, will be clarified below. If MSO, MSI and MSE are input variables of the rolling model, then the i-th framework is valid
Analog gilt für das Walzmoment und für die Voreilung Analog applies to the rolling moment and for the lead
B bezeichnet die Bandbreite, Hi-1 die Banddicke vor dem i-ten Gerüst, Hi die Banddicke hinter dem i-ten Gerüst, FTi-1 den Bandzug vor dem i-ten Gerüst, FTi den Bandzug hinter dem i-ten Gerüst und vWi die Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen im i-ten Gerüst.B denotes the band width, H i-1 the band thickness before the ith frame, H i the band thickness behind the ith frame, FT i-1 the band tension before the ith frame, FT i the band tension behind the i-th frame scaffold and v Wi the peripheral speed of the work rolls in the i-th scaffold.
FRC, MRC und FSC berechnen sich aus
FRA, MRA und FSA berechnen sich aus:
Bis auf die Parameter MSO, MSI und MSE sowie die Reibung µ liegen für alle Eingangsgrößen Istwerte vor. Die Reibwerte µ werden jedoch z. B. tabellarisch hinterlegt. Es ist aber auch möglich, die Reibung µ mit einem neuronalen Netz in analoger Weise wie die Materialhärte zu bestimmen.Except for the parameters MSO, MSI and MSE and the friction μ Actual values are available for all input variables. The coefficient of friction μ However, z. B. tabular deposited. It is also possible, the friction μ with a neural network in analog How to determine the material hardness.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können entweder die Materialhärte oder die Reibung ermittelt werden. Es ist ferner denkbar, beide Größen mittels eines neuronalen Netzes zu ermitteln. Es hat sich jedoch gezeigt, dass es in der Regel ausreichend ist, nur eine der beiden Unbekannten, Materialhärte oder Reibung, mittels eines neuronalen Netzes zu ermitteln. Wird die Materialhärte z. B. erfindungsgemäß mittels eines neuronalen Netzes ermittelt und für die Reibung (grobe) Schätzwerte eingesetzt, so ist das Materialnetz in der Lage, die Fehler in bezug auf die Walzkraft, das Walzmoment oder die Voreilung, die durch ungenaue Kenntnis der Reibung zwischen Walzband und Walze entstehen, zu korrigieren. Versuche haben gezeigt, dass bei schlechten Schätzwerten für die Reibung und Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens das neuronale Netz einen schlechten Schätzwert für die Materialhärte ermittelt, dass diese Abweichung von der tatsächlichen Materialhärte jedoch den Fehler beim Reibwert kompensiert. Auf diese Weise wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zwar ein suboptimaler Wert für die Materialhärte erhalten, jedoch ein besonders präziser Wert für Walzkraft, Walzmoment und Voreilung. Für eine Steuerung bzw. eine Voreinstellung, bei der die zu erwartenden Werte für Walzkraft, Walzmoment und Voreilung, nicht aber der eigentliche Wert der Materialhärte, relevant ist, ist es in den meisten Fällen ausreichend, nur ein Materialnetz, nicht aber ein Reibungsnetz, einzusetzen.With the method according to the invention, either the material hardness or the friction can be determined. It is further conceivable to determine both quantities by means of a neural network. However, it has been shown that it is usually is sufficient, only one of the two unknowns, material hardness or friction, by means of a neural network. If the material hardness z. B. according to the invention by means of a neural network and for friction (rough) Estimates are used, the material network is able to the errors with respect to the rolling force, the rolling moment or the lead caused by inaccurate knowledge of the friction between Rolled strip and roller arise, correct. tries have shown that with bad estimates of friction and using the method according to the invention the neuronal Net a poor estimate of material hardness determines that this deviation from the actual material hardness However, the error compensated for the coefficient of friction. On This way is indeed by the inventive method a suboptimal value for the material hardness obtained, however a particularly precise value for rolling force, rolling moment and Overfeed. For a control or a presetting, at the expected values for rolling force, rolling moment and Overfeed, but not the actual value of the material hardness, is relevant, it is sufficient in most cases, only a material network, but not a friction network to use.
Claims (6)
- Process for controlling and/or presetting a roll stand (1 - 5) for rolling a metal strip (7),the control and/or presetting of the roll stand (1 - 5) taking place in dependence on a rolling force (FRi), a rolling torque (MRi) and/or a forward slip (FSi),the rolling force (Fri), the rolling torque (MRi) and/or the forward slip (FSi) being calculated by means of a rolling model (51) at least in dependence on the hardness (MS) of the metal strip (7) and/or the friction between the metal strip (7) and the rolls of the roll stand (1 - 5),at least one of the input variables (FRi, MRi, FSi, FT0 - FT5, H0 - H4, MS) of the rolling model (51) being determined or corrected by means of a neural network (50),the rolling force (FRi), the rolling torque (MRi) and/or the forward slip (FSi) being corrected by means of a further neural network (52, 54, 56),in that the further neural network (52, 54, 56) comprises a stand network (52), which is trained with roll-specific data which form an average value over the lifetime of the roll stand (1 - 5), andin that the further neural network (52, 54, 56) comprises at least one supplementary neural network (54, 56), which takes into account influences with time constants in the range from a day to several days.
- Process according to Claim 1, characterized in that the input variable (FRi, MRi, FSi, FT0 - FT5, H0 - H4, MS) determined or corrected by means of the neural network (51) is the hardness (MS) of the metal strip (7) and/or the friction between the metal strip (7) and the rolls of the roll stand (1 - 5).
- Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the neural network (50), and possibly also the further neural network (52, 54, 56), is or are retrained.
- Process according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the supplementary neural network (54, 56) also comprises a speed network (56), which takes into account the influence of the speed (v0 - v5) of the metal strip (7) on the rolling force (FRi), the rolling torque (MRi) and/or the forward slip (FSi).
- Process according to Claim 4, characterized in that the speed network (56) is trained with data of the particular metal strip (7) at a given time.
- System for carrying out a process according to one of Claims 1 to 5, with a rolling model (51), a neural network (50) arranged upstream of the rolling model (51) and a further neural network (52, 54, 56) arranged downstream of the rolling model (51),a rolling force (FRi), a rolling torque (MRi) and/or a forward slip (FSi) being able to be calculated by means of the rolling model (51) at least in dependence on the hardness (MS) of a metal strip (7) and/or the friction between the metal strip (7) and the rolls of a roll stand (1 - 5),at least one of the input variables (FRi, MRi, FSi, FT0 - FT5, H0 - H4, MS) of the rolling model (51) being able to be determined or corrected by means of the upstream neural network (50),the rolling force (FRi), the rolling torque (MRi) and/or the forward slip (FSi) being able to be corrected by means of the further neural network (52, 54, 56),the further neural network (52, 54, 56) comprising a stand network (52), which is trained with roll-specific data which form an average value over the lifetime of the roll stand (1 - 5),the further neural network (52, 54, 56) comprising at least one supplementary neural network (54, 56), which takes into account influences with time constants in the range from a day to several days, andthe roll stand (1 - 5) being able to be controlled or preset on the basis of the rolling force (FRi), the rolling torque (MRi) and/or the forward slip (FSi).
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