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Regeleinrichtung für ein- oder mehrgerüstige Walzstrassen
EP1110634A2
European Patent Office
- Other languages
English French - Inventor
Hans-Joachim Dipl.-Ing. Felkl - Current Assignee
- Siemens AG
- Siemens Corp
Worldwide applications
Application EP00126993A events
2001-06-27
2003-03-12
2005-02-16
Application granted
2005-02-16
2020-12-08
Anticipated expiration
Status
Expired - Lifetime
Description
translated from
Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für ein-oder
mehrgerüstige Walzstraßen, mittels der die Banddicke von
in der Walzstraße gefertigten Metallbändern regelbar ist.
Bei bekannten derartigen Regeleinrichtungen ist üblicherweise
das auslaufseitige, letzte Walzengerüst einer Walzstraße als
Speedmaster der Walzstraße ausgebildet. Die auslaufseitige
Bandgeschwindigkeit des Metallbandes ist mit der Walzenumfangsgeschwindigkeit
des letzten Walzengerüsts, die der
Speedmaster regelt, über die Materialvoreilung verknüpft.
Veränderungen der Materialvoreilung, die aus Arbeitspunktverschiebungen
resultieren, bewirken Banddickenfehler. Die
vorstehend erwähnten Arbeitspunktverschiebungen am letzten
Walzengerüst der Walzstraße werden z.B. durch Änderungen der
Walzspaltschmierung, der Bandzüge, der Abnahme und dgl. hervorgerufen.
Diese aufgetretenen Banddickenfehler werden mittels eines
stromab des letzten Walzengerüsts der Walzstraße angeordneten
auslaufseitigen Banddickenmeßgeräts erfaßt und durch eine
langsame, totzeitbehaftete Monitorregelung ausgeregelt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wirksamere
Regelung der Banddicke des die Walzstraße durchlaufenden
Metallbandes zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Regeleinrichtung als Massenflußregeleinrichtung ausgebildet
ist. Hierbei wird der auslaufseitige Massenfluß über die
hochgenauen Stellgrößen der Geschwindigkeitssollwerte an der
Auslaufseite der Walzstraße mit hoher Dynamik eingeprägt,
wenn die Massenflußregeleinrichtung eine erste Drehzahlregelungseinheit
aufweist, die einer z.B. als S-Rolle ausgebildeten
auslaufseitigen Rollenanordnung der Walzstraße zugeordnet
und mittels der die auslaufseitige Rollenanordnung als
Speedmaster ausbild- und für die auslaufseitige Rollenanordnung
eine feste Drehzahl vorgebbar ist. Hierdurch kann die zu
erreichende Zielgröße, nämlich die gewünschte Sollbanddicke
des Metallbandes, an der Auslaufseite der Walzstraße dem Regelkonzept
eingeprägt werden, wohingegen im Falle des vorstehend
geschilderten Standes der Technik lediglich Störungen
in der Zielgröße ausregelbar sind.
Wenn die erfindungsgemäße Regeleinrichtung eine zweite Drehzahlregelungseinheit
aufweist, die einer z.B. als S-Rolle
ausgebildeten einlaufseitigen Rollenanordnung der Walzstraße
zugeordnet und mittels der die Drehzahl der einlaufseitigen
Rollenanordnung in Abhängigkeit von der Drehzahl der auslaufseitigen
Rollenanordnung, der Sollbanddicke des Metallbands
am Einlauf der Walzstraße und der Abweichung der Banddicke
von dieser Sollbanddicke regelbar ist, können sowohl die Auslauf-
als auch die Einlaufgeschwindigkeit, letztere in Abhängigkeit
von der gemessenen Einlaufdicke des Metallbandes, und
damit über das Massenflußgesetz die Auslaufdicke starr geregelt
werden. Hierdurch läßt sich eine Verbesserung der erreichbaren
Toleranzen vor allem in dynamischen Übergangsphasen
erreichen.
Zweckmäßigerweise ist der zweiten Drehzahlregelungseinheit
ein Steuerelement zugeordnet, welches die zweite Drehzahlregelungseinheit
in Abhängigkeit von der vorgebbaren einlaufseitigen
Sollbanddicke und der Abweichung der Banddicke
von dieser Sollbanddicke steuert. Hierzu ist das Steuerelement
der zweiten Drehzahlregelungseinheit vorteilhaft über
ein erstes Massenflußregelglied an ein Banddickenmeßgerät angeschlossen,
das in Bandlaufrichtung stromab der einlaufseitigen
Rollenanordnung der Walzstraße angeordnet ist.
Zur Beherrschung der Materialvoreilung weist die erfindungsgemäße
Regeleinrichtung vorteilhaft eine dritte Drehzahlregelungseinheit
auf, die einem stromauf der auslaufseitigen
Rollenanordnung angeordneten Walzengerüst der Walzstraße
zugeordnet ist und mittels der die Drehzahl des stromauf
der auslaufseitigen Rollenanordnung angeordneten Walzengerüsts
in Abhängigkeit von der für die auslaufseitige Rollenanordnung
vorgegebenen festen Drehzahl unter Berücksichtigung
von im Bereich des stromauf der auslaufseitigen Rollenanordnung
angeordneten Walzengerüsts auftretenden Arbeitspunktverschiebungen
regelbar ist.
Hierzu ist die dritte Drehzahlregelungseinheit der Regeleinrichtung
vorteilhaft an ein zweites Massenflußregelglied angeschlossen,
das an ein in Bandlaufrichtung stromauf des
stromauf der auslaufseitigen Rollenanordnung angeordneten
Walzengerüsts angeordnetes erstes Bandzugmeßelement und an
ein in Bandlaufrichtung stromab des stromauf der auslaufseitigen
Rollenanordnung angeordneten Walzengerüsts angeordnetes
zweites Bandzugmeßelement angeschlossen ist.
Des weiteren sind bei einer vorteilhaften Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Regeleinrichtung dem stromauf der auslaufseitigen
Rollenanordnung angeordneten Walzengerüst eine Zugregeleinheit,
die an das erste Bandzugmeßelement angeschlossen
und mittels der der Einlaufzug des Walzengerüsts über die
Anstellung desselben durch einen ersten Regelalgorithmus kontrollierbar
ist, und eine Gerüstregeleinheit zugeordnet, mittels
der über einen zweiten Regelalgorithmus und einen Antrieb
des Walzengerüsts als Stellglied ein über einen Walzspalt
des Walzengerüsts konstanter Zugverlauf realisierbar
ist.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in deren
einziger Figur das massenflußorientierte Regelungskonzept einer
erfindungsgemäßen Regeleinrichtung für ein- oder mehrgerüstige
Walzstraßen in Verbindung mit einer eingerüstigen
Walzstraße prinzipiell dargestellt ist.
Eine in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellte Walzstraße
hat eine einlaufseitige Rollenanordnung, die, wie sich
aus der Figur ergibt, als S-Rolle 1 ausgebildet ist. In einer
durch einen Pfeil 2 gekennzeichneten Bandlaufrichtung folgt
stromab der einlaufseitigen S-Rolle 1 ein Walzengerüst 3,
durch dessen Walzenspalt hindurch das Metallband einer auslaufseitigen
Rollenanordnung, die ebenfalls als S-Rolle 4
ausgebildet ist, zugeführt wird.
In der Figur wird die Erfindung an Hand einer eingerüstigen
Walzstraße dargestellt; selbstverständlich ist es jedoch auch
möglich, eine erfindungsgemäße Regeleinrichtung bei mehrgerüstigen
Walzstraßen einzusetzen, wobei dann jeweils das der
auslaufseitigen S-Rolle 4 stromauf angeordnete Walzengerüst
an die Stelle des Walzengerüsts 3 der Walzstraße gemäß der
Figur tritt.
Die massenflußorientierte erfindungsgemäße Regeleinrichtung
umfaßt zunächst eine erste Drehzahlregelungseinheit 5, welche
der als S-Rolle 4 ausgebildeten auslaufseitigen Rollenanordnung
der Walzstraße zugeordnet ist. Mittels der ersten Drehzahlregelungseinheit
5 wird für die auslaufseitige S-Rolle 4
eine feste Drehzahl vorgegeben, wodurch für die auslaufseitige
S-Rolle 4 eine Rollenumfangsgeschwindigkeit fixiert wird,
durch die eine Bandgeschwindigkeit V1* des die Walzstraße
auslaufseitig verlassenden Metallbandes festgelegt wird. Entsprechend
ist die auslaufseitige S-Rolle 4 für die Walzstraße
ein geschwindigkeitsgeregelter "Speedmaster".
Zur erfindungsgemäßen Regeleinrichtung gehört des weiteren
eine zweite Drehzahlregelungseinheit 6, die der einlaufseitigen
S-Rolle 1 zugeordnet ist. Diese zweite Drehzahlregelungseinheit
6 regelt die Drehzahl der einlaufseitigen S-Rolle 1,
so daß sich für die Rollenumfangsgeschwindigkeit der einlaufseitigen
S-Rolle 1 und damit für die einlaufseitige Bandgeschwindigkeit
des die Walzstraße durchlaufenden Metallbandes
eine Geschwindigkeit von
V0*dyn = V1 *x H1 *H0 * + Δh0
ergibt.
In dieser Gleichung steht
Der zweiten Drehzahlregelungseinheit 6 ist daher ein Steuerelement
7 zugeordnet, das über ein erstes Massenflußregelglied
8 mit einem Banddickenmeßgerät 9 verbunden ist, das
stromab der einlaufseitigen S-Rolle 1 in der Walzstraße angeordnet
ist. Des weiteren wird in das Steuerelement 7 ein errechneter
Geschwindigkeitswert V0* eingegeben, der in Abhängigkeit
vom Sollwert für die Geschwindigkeit an der auslaufseitigen
S-Rolle 4 unter Nichtberücksichtigung etwaiger Banddickenabweichungen
ermittelt wird. In dem Steuerelement 7
wird dieser Sollwert V0* mit einer im ersten Massenflußregelglied
8 entsprechend der tatsächlichen, im Banddickenmeßgerät
9 erfaßten Banddicke des Metallbandes ermittelten Korrekturgröße
überlagert, so daß die zweite Drehzahlregelungseinheit
6 die einlaufseitige S-Rolle 1 der Walzstraße unter Berücksichtigung
des Massenflußgesetzes regelt.
Mit der ersten Drehzahlregelungseinheit 5 und der zweiten
Drehzahlregelungseinheit 6 wird sowohl die Auslauf- als auch
die Einlaufgeschwindigkeit, letztere unter Berücksichtigung
der tatsächlich an der Einlaufseite der Walzstraße gemessenen
Banddicke des Metallbandes, und damit über das Massenflußgesetz
die auslaufseitige Banddicke des Metallbandes starr geregelt.
Hierdurch kann insbesondere in dynamischen Übergangsphasen
eine Verbesserung der erreichbaren Toleranzen erwartet
werden.
Um die Materialvoreilung, die bei Regelkonzepten nach dem
Massenflußgesetz als Störgröße wirkt, zu beherrschen, weist
die erfindungsgemäße Regeleinrichtung eine dritte Drehzahlregelungseinheit
10 auf, mittels der die Drehzahl und damit die
Walzenumfangsgeschwindigkeit des Walzengerüsts 3 regelbar
ist.
In die dritte Drehzahlregelungseinheit 10 wird die fest vorgegebene
auslaufseitige Bandgeschwindigkeit V1* als Basisgröße
eingegeben. Des weiteren ist der dritten Drehzahlregelungseinheit
10 ein zweites Massenflußregelglied 11 zugeordnet,
welches seinerseits an ein in Bandlaufrichtung stromauf
des Walzengerüsts 3 angeordnetes erstes Bandzugmeßelement 12
und an ein in Bandlaufrichtung stromab des Walzengerüsts 3
angeordnetes zweites Bandzugmeßelement angeschlossen ist.
Arbeitspunktverschiebungen des Walzengerüsts 3 haben eine
Veränderung der Materialvoreilung zur Folge, welche zu Banddickenfehlern
führen kann. Eine solche Arbeitspunktverschiebung
bzw. die daraus resultierende Materialvoreilung führt zu
Differenzen zwischen dem Meßwert des ersten Bandzugelements
12 und demjenigen des zweiten Bandzugelements 13. Wenn derartige
Meßwertdifferenzen auftreten, werden sie im zweiten Massenflußregelglied
11 erfaßt und bei der Schaffung einer Korrekturgröße
berücksichtigt, mit welcher in der dritten Drehzahlregelungseinheit
10 die vorgegebene Bandauslaufgeschwindigkeit
V1 * überlagert wird. Hierdurch wird eine aus Arbeitspunktverschiebungen
des Walzengerüsts 3 resultierende Materialvoreilung
in engsten Grenzen gehalten, so daß kaum bzw.
keine Banddickenfehler des Metallbandes auftreten können.
Der Einlaufzug des Walzengerüsts 3 wird mittels einer Zugregeleinheit
14 über die Anstellung des Walzengerüsts 3 durch
einen ersten Regelalgorithmus kontrolliert. Für einen konstanten
Zugverlauf über den Walzspalt des Walzengerüsts 3
sorgt mit Hilfe eines zweiten Regelalgorithmus eine Gerüstregeleinheit
15, deren Stellglied ein Antrieb des Walzengerüsts
3 ist.
Durch die erfindungsgemäße Regeleinrichtung wird eine Verbesserung
der Banddicke beim Walzen durch Beherrschung der als
Störgröße bei Regelkonzepten nach dem Massenflußgesetz wirkenden
Materialvoreilung erreicht. Der auslaufseitige Massenfluß
an der auslaufseitigen S-Rolle 4 wird durch die hochgenauen
Stellgrößen der Geschwindigkeitssollwerte an der auslaufseitigen
S-Rolle 4 mit deren hoher Dynamik eingeprägt.
Damit wird im Falle der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung
die Zielgröße bzw. die Banddicke des Metallbandes an der Auslaufseite
der Walzstraße eingeprägt und nicht mehr - wie beim
Stand der Technik - eine Störung in der Zielgröße ausgeregelt.
Die einzelnen Anlagenkomponenten der Walzstraße werden
in ein zugehöriges übergeordnetes, auf dem Massenflußgesetz
beruhendes Regelkonzept eingebettet.
Claims (8)
Hide Dependent
translated from
Claims (8)
Hide Dependent
translated from
- Regeleinrichtung für ein- oder mehrgerüstige Walzstraßen, mittels der die Banddicke von in der Walzstraße gefertigten Metallbändern regelbar ist, wobei die Regeleinrichtung als Massenflußregeleinrichtung ausgebildet ist.
- Regeleinrichtung nach Anspruch 1, die eine erste Drehzahlregelungseinheit (5) aufweist, die einer z.B. als S-Rolle ausgebildeten auslaufseitigen Rollenanordnung (4) der Walzstraße zugeordnet und mittels der die auslaufseitige Rollenanordnung (4) als Speedmaster ausbild- und für die auslaufseitige Rollenanordnung (4) eine feste Drehzahl (V1 *) vorgebbar ist.
- Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die eine zweite Drehzahlregelungseinheit (6) aufweist, die einer z.B. als S-Rolle ausgebildeten einlaufseitigen Rollenanordnung (1) der Walzstraße zugeordnet und mittels der die Drehzahl der einlaufseitigen Rollenanordnung (1) in Abhängigkeit von der Drehzahl der auslaufseitigen Rollenanordnung (4), der Sollbanddicke des Metallbands am Einlauf der Walzstraße und der Abweichung der Banddicke von dieser Sollbanddicke regelbar ist.
- Regeleinrichtung nach Anspruch 3, bei der der zweiten Drehzahlregelungseinheit (6) ein Steuerelement (7) zugeordnet ist, welches die zweite Drehzahlregelungseinheit in Abhängigkeit von der vorgebbaren einlaufseitigen Sollbanddicke und der Abweichung der Banddicke von dieser Sollbanddicke steuert.
- Regeleinrichtung nach Anspruch 4, bei der das Steuerelement (7) der zweiten Drehzahlregelungseinheit (6) über ein erstes Massenflußregelglied (8) an ein Banddickenmeßgerät (9) angeschlossen ist, das in Bandlaufrichtung stromab der einlaufseitigen Rollenanordnung (1) der Walzstraße angeordnet ist.
- Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die eine dritte Drehzahlregelungseinheit (10) aufweist, die einem stromauf der auslaufseitigen Rollenanordnung (4) angeordneten Walzengerüst (3) der Walzstraße zugeordnet und mittels der die Drehzahl des stromauf der auslaufseitigen Rollenanordnung (4) angeordneten Walzengerüsts (3) in Abhängigkeit von der für die auslaufseitige Rollenanordnung (4) vorgegebenen festen Drehzahl (V1*) unter Berücksichtigung von im Bereich des stromauf der auslaufseitigen Rollenanordnung (4) angeordneten Walzengerüsts (3) auftretenden Arbeitspunktverschiebungen regelbar ist.
- Regeleinrichtung nach Anspruch 6, bei der die dritte Drehzahlregelungseinheit (10) an ein zweites Massenflußregelglied (11) angeschlossen ist, das an ein in Bandlaufrichtung stromauf des stromauf der auslaufseitigen Rollenanordnung (4) angeordneten Walzengerüsts (3) angeordnetes erstes Bandzugmeßelement (12) und an ein in Bandlaufrichtung stromab des stromauf der auslaufseitigen Rollenanordnung (4) angeordneten Walzengerüsts (3) angeordnetes zweites Bandzugmeßelement (13) angeschlossen ist.
- Regeleinrichtung nach Anspruch 7, bei der dem stromauf der auslaufseitigen Rollenanordnung (4) angeordneten Walzengerüst (3) eine Zugregeleinheit (14), die an das erste Bandzugmeßelement (12) angeschlossen und mittels der der Einlaufzug des Walzengerüsts (3) über die Anstellung desselben durch einen ersten Regelalgorithmus kontrollierbar ist, und eine Gerüstregeleinheit (15) zugeordnet sind, mittels der über einen zweiten Regelalgorithmus und einen Antrieb des Walzengerüsts (3) als Stellglied ein über einen Walzspalt des Walzengerüsts (3) konstanter Zugverlauf realisierbar ist.