EP2200763B1 - Auf der streuung einer istgrösse eines walzguts basierende adaptierung eines reglers in einem walzwerk - Google Patents

Auf der streuung einer istgrösse eines walzguts basierende adaptierung eines reglers in einem walzwerk Download PDF

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EP2200763B1
EP2200763B1 EP08803763A EP08803763A EP2200763B1 EP 2200763 B1 EP2200763 B1 EP 2200763B1 EP 08803763 A EP08803763 A EP 08803763A EP 08803763 A EP08803763 A EP 08803763A EP 2200763 B1 EP2200763 B1 EP 2200763B1
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EP
European Patent Office
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rolling
rolling stock
machining
controller
rolling mill
Prior art date
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EP08803763A
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Reinhard Meissen
Martin Niemann
Wilfried Tautz
Heinz Wilharm
Dietrich Wohld
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/48—Tension control; Compression control
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/58—Roll-force control; Roll-gap control

Definitions

  • the present invention relates to an operating method for a detecting device connected to a rolling mill.
  • the present invention further relates to an operating program comprising machine code, the processing of which, by means of a determination device connected to a rolling mill, causes the determining device to carry out such an operating method. Furthermore, the present invention relates to a data carrier on which such an operating program is stored in machine-readable form. Furthermore, the present invention relates to a connected to a rolling detection device that is programmed with such an operating program. Finally, the present invention relates to a rolling mill.
  • the aim of every technical process is the production of a product that has certain characteristics.
  • the product has exactly the specific properties.
  • the properties of the product may deviate from the desired nominal properties by certain tolerance ranges.
  • the permissible tolerance ranges may be determined by the subsequent use or further processing of the product as such, by more or less arbitrary specifications of the purchaser of the product or by law.
  • the causes for the deviation of the actual properties (actual values) from the desired properties (nominal values) can have many causes.
  • the manufacturing process may be subject to interference.
  • the deviation of the actual quantities from the desired quantities to inhomogeneous material properties or interventions of an automation device be led back into the manufacturing process.
  • the above general explanations also apply in particular to the processing of a rolling stock in a rolling mill.
  • the machining generally corresponds to rolling of the rolling stock, that is to say a reduction of its cross section in a rolling stand.
  • other types of treatment come into question, for example, a thermal treatment in a cooling section, which is downstream of a rolling mill.
  • the basic automation in particular comprises individual regulations, for example for a rotational speed of a drive motor of a rolling stand or a lifting height of a loop lifter, by means of which the train is set to a desired tension.
  • the technological regulations include superimposed controllers. You determine the target values for the basic automation. Examples are the determination of a nominal rolling gap, a nominal rolling force, a nominal rolling speed or a time course of coolant quantity applied to a specific point of the rolling stock shall be.
  • both the controller of the basic automation and the controller of the technological control each have a typical for the respective control task controller, such as a P-controller, a PI controller, a PD controller, a PT1 controller, etc .
  • a respective controller characteristic is determined for each controller.
  • the controller characteristic includes, for example in a PI controller whose proportional gain and its integration time constant.
  • the type of controller and the controller characteristic are as far as possible determined in the prior art in such a way that the respective controller controls as stably and precisely as possible.
  • the aim is to use the technological regulations to regulate and control the process so that the quality-relevant parameters are kept as well as possible.
  • the aim is to minimize the disturbances in the process behavior caused by leadership interventions and disturbances and the resulting fluctuations in the material properties after passing through the rolling mill.
  • the roll gap of a roll stand can be controlled by a roll gap controller, the controller being parameterized as a function of the material properties (composition and cross section) as well as the temperature and the rolling stock speed.
  • the object of the present invention is to provide possibilities by means of which the controller adaptation can be further improved.
  • the object is achieved by an operating method having the features 1, an operating program having the features of claim 4 and a data carrier on which such an operating program is stored in machine-readable form. Furthermore, the object is achieved by a connected to a rolling mill detection device that is programmed with such an operating program. Finally, the problem is solved by a suitably designed rolling mill.
  • Advantageous embodiments of the operating method are the subject of the dependent claims 2 and 3, advantageous embodiments of the rolling mill subject of the dependent claims 8, 9 and 10.
  • a rolling mill which passes through the rolling mill is machined by means of a machining direction.
  • the processing device is controlled by means of a regulator.
  • the controller is supplied with a desired size and an actual size of the rolling stock after being processed by the processing device.
  • the controller determines based on the desired size and the actual size in conjunction with a controller characteristic a manipulated variable for the processing device.
  • the controller outputs the manipulated variable to the processing device.
  • the processing device processes the rolling stock according to the output to it manipulated variable.
  • the actual size of the rolling stock after processing by the processing device and a corresponding actual size of the rolling stock are fed to a determination device connected to the rolling mill before being processed by the processing device.
  • the determination device determines dynamically based on the time profiles of the actual quantities supplied to it the controller characteristic.
  • the controller characteristic is determined such that the scattering of the actual size of the rolling stock after processing by the processing device is at least tended to be minimized.
  • the determination device configures the controller according to the controller characteristic determined by it.
  • the dynamic determination of the controller characteristic and the corresponding dynamic parameterization of the controller can alternatively take place in real time or cyclically.
  • the determining device determines the controller characteristic on the basis of the two variations determined by it.
  • the actual size of the rolling stock may be a dimension of the rolling stock transverse to a running direction of the rolling stock.
  • the strip thickness can correspond to the actual size.
  • the height and the width of the rolling stock can correspond to the actual size.
  • a strip flatness can furthermore correspond with the actual size of the rolling stock, with bar-shaped rolling stock a ratio of height and width to one another.
  • structural properties can be the actual size of the rolling stock.
  • the rolling mill can be designed as a cold rolling mill or as a hot rolling mill for rolling metal (in particular steel).
  • the rolling mill can also be used alternatively as a rolling mill for rolling be formed of a strip-shaped or a rod-shaped rolling stock.
  • the manipulated variable come - in analogy to the actual size - a variety of sizes in question.
  • it may be a desired tension, a nominal setting or a nominal rolling gap of a rolling stand, a nominal rolling force or a thermal target influencing of the rolling stock.
  • FIG. 1 schematically shows a rolling mill.
  • the rolling mill has at least one rolling train 1.
  • the rolling train 1 can be designed, for example, as a single-stand or multi-stand roughing train or as a single-stand or multi-stand finishing train. In both cases, a strip-shaped rolling stock 2 is rolled in the rolling train 1.
  • a finishing train of the rolling mill 1 may be arranged downstream of a cooling section 3, which is also considered in the context of the present invention as part of the rolling mill.
  • the rolling mill is designed as a hot rolling mill for rolling metal. It may in particular be designed as a hot rolling mill for rolling steel. As an alternative to an embodiment of the rolling mill as a hot rolling mill, however, the rolling mill can be designed as a cold rolling mill for cold rolling of steel. In this case, in the case of a band-shaped rolling stock 2, the rolling train 1 is formed as a tandem road.
  • FIG. 1 is rolled in the rolling mill - regardless of the material of the rolling stock 2 - a strip-shaped rolling stock 2.
  • the rolling stock 2 may be formed as a rod-shaped rolling stock 2, for example as a metal wire.
  • the rolling train can be arranged, for example, downstream of a layer 4, which places the rolled rolling stock 2 into turns 5.
  • the rolling mill could be designed as a rolling mill for rolling tubular rolling stock (lugs).
  • the mill has according to FIG. 1 a processing device 6, by means of which the rolling stock 2 is processed when it passes through the rolling mill.
  • the processing device 6 is usually designed as a rolling mill 6.
  • the processing of the rolling stock 2 thus usually corresponds to a rolling process.
  • the processing device 6 could also be designed differently. For example, it could be designed as a loop lifter, by means of which the train of the rolling stock 2 is influenced. It could also be formed in individual cases as a cooling section 3, by means of which a temperature influencing of the rolling stock 2 takes place.
  • the rolling mill also has at least one controller 7. Furthermore, a detection device 8 is attached to the rolling mill (attached).
  • the determination device 8 is designed as a software programmable determination device 8. It is programmed by means of an operating program 9, which is supplied to the detection device 8 by means of a suitable data carrier 10.
  • an operating program 9 On the disk 10 - for example, a CD-ROM, a USB memory stick or a memory card - the operating program 9 is stored in machine-readable form. It comprises machine code 11, which can be processed by the determination device 8.
  • the processing of the machine code 11 by the determining device 8 causes the detecting device 8 performs an operating method in the operation of the rolling mill, which will be described below in connection with the FIG. 1 and 3 is explained in more detail.
  • the determination device 8 accepts an actual variable x of the rolling stock 2 in a step S1.
  • the actual variable x is detected here by means of a suitable detection device 12 at a location downstream of the processing device 6.
  • the actual size x of the rolling stock 2 is thus an actual size x of the rolling stock 2 after being processed by the processing device 6.
  • the detecting device 12 may be arranged directly downstream of the processing device 6.
  • 8 additional processing devices 6 ' may be arranged between the processing device 6 and the detection device, for example, further rolling stands 6'.
  • step S2 the determination device 8 adds the actual variable x newly received in step S1 to a temporal sequence of previously accepted actual variables x. It thus updates a time course of the actual variable x.
  • one (or more) old, "outdated” actual variable x can be removed from the time course.
  • the determination device 8 accepts a further actual variable x '.
  • the further actual variable x ' corresponds in terms of its significance to the actual size x, but it is detected by means of a further detection device 12' at a location of the rolling mill, which lies in front of the processing device 6.
  • the further actual variable x ' is therefore an actual variable x' before the processing of the rolling stock 2 by the processing device 6.
  • the explanations regarding the arrangement of the detecting device 12 apply analogously.
  • step S4 the determination device 8 - analogously to step S2 - updates a time profile of the further actual variable x '.
  • the determination device 8 dynamically determines a controller characteristic R on the basis of the time profiles of the actual quantities x, x 'supplied to it. It determines the controller characteristic R in such a way that the dispersion of the actual size x of the rolling stock 2 after processing by the processing device 6 is minimized (at least with a tendency). As a rule, a gradual tracking should be sought.
  • the determination device 8 finally parameterizes the controller 7 in a step S8 in accordance with the controller characteristic R. determined by it.
  • FIG. 3 already a special embodiment of the present operation of the detection device 8 is shown.
  • the determination device 8 determines the determination device 8 first in the context of step S5 based on the temporal After processing by the processing device 6, the actual size x of the rolling stock 2 is scattered by the actual size x of the rolled stock 2 after being processed by the processing device 6.
  • the determining device 8 determines in an analogous manner the time course of the corresponding actual size x 'before the processing of the Rolling material 2 by the processing device 6, a scattering of the actual size x 'of the rolling stock 2 before processing the rolling stock 2 by the processing device 6.
  • the determining means 8 determines the controller characteristic R on the basis of the two determined by her scatters.
  • the mean value of the detected actual variables x and / or x ' is not included in the determination of the controller characteristic R.
  • a possible deviation of the mean value of the actual size x of the rolling stock 2 after being processed by the processing device 6 can be corrected by adjusting a setpoint quantity x * supplied to the controller 7 accordingly.
  • the controller 7 executes during operation of the rolling mill from a control method, which in conjunction with the FIG. 1 and 4 is explained in more detail.
  • FIG. 4 takes the controller 7 in steps S11 and S12 the target size x * and the actual size x of the rolling stock 2 after processing by the processing device 6 opposite.
  • the controller 7 uses the setpoint variable x * and the actual variable x in conjunction with the controller characteristic R to determine a manipulated variable y for the processing device 6.
  • the manipulated variable y is output to the processing device 6 in a step S14.
  • the controller 7 thus controls the processing device 6 in such a way that the processing device 6 processes the rolling stock 2 in accordance with the manipulated variable y output to it.
  • the manipulated variable y can be of a varied nature.
  • the manipulated variable y may be a desired tension, a nominal position or a nominal rolling gap of a rolling stand, a Sollwalzkraft or a thermal target influencing of the rolling stock 2 act.
  • the embodiment according to the invention has many advantages.
  • the determination of the controller characteristic R takes place in such a way that the largest possible percentage of the rolling stock 2 passing through the rolling mill lies within the permissible tolerance range.
  • the controller 7 is adapted such that it controls the processing device 6 on the one hand stable and on the other hand time-optimized.
  • the embodiments according to the invention are to be used as needed. In practice, it has proven to be of particular importance if the actual quantities x, x 'are the strip thickness of a strip-shaped rolling stock 2 and the manipulated variable y is a reference strip, with which the rolling stock 2 is subjected during rolling.
  • the present invention is not limited to this embodiment.

Landscapes

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

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für eine an ein Walzwerk angebundene Ermittlungseinrichtung.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Betriebsprogramm, das Maschinencode umfasst, dessen Abarbeitung durch eine an ein Walzwerk angebundene Ermittlungseinrichtung bewirkt, dass die Ermittlungseinrichtung ein derartiges Betriebsverfahren ausführt. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung einen Datenträger, auf dem in maschinenlesbarer Form ein derartiges Betriebsprogramm gespeichert ist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine an ein Walzwerk angebundene Ermittlungseinrichtung, die mit einem derartigen Betriebsprogramm programmiert ist. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Walzwerk.
  • Ziel jedes technischen Prozesses ist die Erzeugung eines Produkts, das bestimmte Eigenschaften aufweist. Im Idealfall weist das Produkt hierbei exakt die bestimmten Eigenschaften auf. In der Praxis können die Eigenschaften des Produkts jedoch um bestimmte Toleranzbereiche von den gewünschten Solleigenschaften abweichen. Die zulässigen Toleranzbereiche können hierbei - je nach Lage des Einzelfalls - durch die spätere Verwendung bzw. Weiterverarbeitung des Produkts als solche, durch - mehr oder minder willkürliche - Vorgaben des Abnehmers des Produkts oder durch Gesetz bestimmt sein.
  • Die Ursachen für die Abweichung der tatsächlichen Eigenschaften (Istgrößen) von den gewünschten Eigenschaften (Sollgrößen) können vielfältige Ursachen haben. Beispielsweise kann der Herstellungsprozess Störungen unterworfen sein. Auch kann die Abweichung der Istgrößen von den Sollgrößen auf inhomogene Materialeigenschaften oder Eingriffe einer Automatisierungseinrichtung in den Herstellungsprozess zurück zu führen sein.
  • Die obigen allgemeinen Ausführungen gelten auch im Speziellen für die Bearbeitung eines Walzguts in einem Walzwerk. Die Bearbeitung entspricht hierbei in aller Regel einem Walzen des Walzguts, also einer Verringerung von dessen Querschnitt in einem Walzgerüst. In Ausnahmefällen kommen jedoch auch andere Arten der Behandlung in Frage, beispielsweise eine thermische Behandlung in einer Kühlstrecke, die einer Walzstraße nachgeordnet ist.
  • Beispiele gewünschter Solleigenschaften eines Walzguts sind
    • im Falle eines bandförmigen Walzguts dessen Dicke, in geringem Umfang dessen Breite sowie die Planheit des Walzguts,
    • im Falle eines stabförmigen Walzguts dessen Höhe und Breite, manchmal auch das Verhältnis von Höhe und Breite (Höhe und Breite sind hierbei orthogonal zueinander orientiert),
    • unabhängig vom Querschnitt des Walzguts der im Walzgut herrschende Zug sowie die Gefügeeigenschaften. Insbesondere bestimmt das Gefüge die späteren Verarbeitungsmöglichkeiten, beispielsweise die Tiefziehfähigkeit von Blech. Das Gefüge wird besonders stark durch die thermische Behandlung in der Kühlstrecke beeinflusst.
  • Walzwerke des Standes der Technik weisen eine Basisautomatisierung und technologische Regelungen auf. Die Basisautomatisierung umfasst insbesondere Einzelregelungen, beispielsweise für eine Drehzahl eines Antriebsmotors eines Walzgerüsts oder eine Hubhöhe eines Schlingenhebers, mittels dessen der Zug auf einen Sollzug eingestellt wird. Die technologischen Regelungen umfassen überlagerte Regler. Sie bestimmen die Sollwerte für die Basisautomatisierung. Beispiele sind die Bestimmung eines Sollwalzspalts, einer Sollwalzkraft, einer Sollwalzgeschwindigkeit oder eines zeitlichen Kühlmittelmengenverlaufs, der auf eine bestimmte Stelle des Walzguts aufgebracht werden soll. Im Stand der Technik weisen sowohl die Regler der Basisautomatisierung als auch die Regler der technologischen Regelung jeweils einen für die jeweilige Regelaufgabe typischen Regler auf, beispielsweise einen P-Regler, einen PI-Regler, einen PD-Regler, einen PT1-Regler usw.. Ferner wird für jeden Regler eine jeweilige Reglercharakteristik bestimmt. Die Reglercharakteristik umfasst beispielsweise bei einem PI-Regler dessen Proportionalverstärkung und dessen Integrationszeitkonstante.
  • Die Reglerart und die Reglercharakteristik werden im Stand der Technik nach Möglichkeit derart bestimmt, dass der jeweilige Regler möglichst stabil und genau regelt. Insbesondere ist angestrebt, mittels der technologischen Regelungen den Prozess so zu regeln und zu steuern, dass die qualitätsrelevanten Größen möglichst gut eingehalten werden. Hierbei wird angestrebt, die durch Führungseingriffe und Störungen hervorgerufenen Unruhen im Prozessverhalten und die dadurch bewirkten Schwankungen in den Materialeigenschaften nach dem Durchlaufen des Walzwerks möglichst gering zu halten. In vielen Fällen ist es jedoch nicht möglich, die Reglercharakteristik vorab so zu bestimmen. Beispielsweise kann dies dadurch verursacht sein, dass die momentan jeweils optimale Reglercharakteristik vom jeweiligen Betriebszustand des Walzwerks abhängt, beispielsweise vom momentanen Zustand des zu bearbeitenden Walzguts oder einer momentanen Durchlaufgeschwindigkeit des Walzguts durch das Walzwerk.
  • Im Stand der Technik ist es bekannt, in Walzwerken dynamisch und zustandsabhängig Reglerparameter zu bestimmen und die jeweils bestimmten Reglerparameter dem Regler vorzugeben. Beispielsweise kann der Walzspalt eines Walzgerüsts von einem Walzspaltregler geregelt werden, wobei der Regler in Abhängigkeit von den Materialeigenschaften (Zusammensetzung und Querschnitt) sowie der Temperatur und der Walzgutgeschwindigkeit parametriert wird.
  • Weiterhin ist es bekannt, Reglerparameter dynamisch zu bestimmen und den Regler entsprechend anzupassen. Beispielhaft wird auf die DE 103 27 663 A1 verwiesen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, mittels derer die Regleranpassung weiter verbessert werden kann.
  • Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen 1, ein Betriebsprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 4 und einen Datenträger, auf dem in maschinenlesbarer Form ein derartiges Betriebsprogramm gespeichert ist, gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe durch eine an ein Walzwerk angebundene Ermittlungseinrichtung gelöst, die mit einem derartigen Betriebsprogramm programmiert ist. Schließlich wird die Aufgabe durch ein entsprechend ausgestaltetes Walzwerk gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 und 3, vorteilhafte Ausgestaltungen des Walzwerks Gegenstand der abhängigen Ansprüche 8, 9 und 10.
  • Im Betrieb eines Walzwerks wird ein das Walzwerk durchlaufendes Walzgut mittels einer Bearbeitungsrichtung bearbeitet. Die Bearbeitungseinrichtung wird mittels eines Reglers geregelt. Dem Regler werden eine Sollgröße und eine Istgröße des Walzguts nach dem Bearbeiten durch die Bearbeitungseinrichtung zugeführt. Der Regler ermittelt anhand der Sollgröße und der Istgröße in Verbindung mit einer Reglercharakteristik eine Stellgröße für die Bearbeitungseinrichtung. Der Regler gibt die Stellgröße an die Bearbeitungseinrichtung aus. Die Bearbeitungseinrichtung bearbeitet das Walzgut entsprechend der an sie ausgegebenen Stellgröße. Erfindungsgemäß werden einer an das Walzwerk angebundenen Ermittlungseinrichtung die Istgröße des Walzguts nach dem Bearbeiten durch die Bearbeitungseinrichtung sowie eine korrespondierende Istgröße des Walzguts vor dem Bearbeiten durch die Bearbeitungseinrichtung zugeführt. Die Ermittlungseinrichtung ermittelt anhand der zeitlichen Verläufe der ihr zugeführten Istgrößen dynamisch die Reglercharakteristik. Die Ermittlung der Reglercharakteristik erfolgt hierbei derart, dass die Streuung der Istgröße des Walzguts nach dem Bearbeiten durch die Bearbeitungseinrichtung zumindest tendenziell minimiert wird. Die Ermittlungseinrichtung parametriert den Regler entsprechend der von ihr ermittelten Reglercharakteristik.
  • Die dynamische Ermittlung der Reglercharakteristik und die hiermit korrespondierende dynamische Parametrierung des Reglers kann alternativ in Echtzeit oder zyklisch erfolgen.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ermittelt die Ermittlungseinrichtung anhand des zeitlichen Verlaufs der Istgröße des Walzguts nach dem Bearbeiten durch die Bearbeitungseinrichtung eine entsprechende Streuung dieser Istgröße und anhand des zeitlichen Verlaufs der korrespondierenden Istgröße vor dem Bearbeiten des Walzguts durch die Bearbeitungseinrichtung eine Streuung dieser Istgröße. Die Ermittlungseinrichtung ermittelt in diesem Fall die Reglercharakteristik anhand der beiden von ihr ermittelten Streuungen.
  • Als Istgröße des Walzguts kommt prinzipiell jede direkt oder indirekt ermittelbare Eigenschaft des Walzguts in Frage. Beispielsweise kann die Istgröße des Walzguts eine Abmessung des Walzguts quer zu einer Laufrichtung des Walzguts sein. Bei bandförmigem Walzgut kann insbesondere die Banddicke mit der Istgröße korrespondieren. Bei stabförmigem Walzgut können insbesondere die Höhe und die Breite des Walzguts mit der Istgröße korrespondieren. Bei bandförmigem Walzgut kann weiterhin eine Bandplanheit mit der Istgröße des Walzguts korrespondieren, bei stabförmigem Walzgut ein Verhältnis von Höhe und Breite zueinander. Auch können Gefügeeigenschaften die Istgröße des Walzguts sein.
  • Das Walzwerk kann als Kaltwalzwerk oder als Warmwalzwerk zum Walzen von Metall (insbesondere von Stahl) ausgebildet sein. Das Walzwerk kann weiterhin alternativ als Walzwerk zum Walzen eines bandförmigen oder eines stabförmigen Walzguts ausgebildet sein.
  • Auch für die Stellgröße kommen - analog zur Istgröße - eine Vielzahl von Größen in Frage. Insbesondere kann es sich um einen Sollzug, eine Sollanstellung oder einen Sollwalzspalt eines Walzgerüsts, eine Sollwalzkraft oder eine thermische Sollbeeinflussung des Walzguts handeln.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:
    • FIG 1
    schematisch ein Walzwerk,
    FIG 2
    schematisch eine mögliche alternative Ausgestaltung des Walzwerks von FIG 1 und
    FIG 3 und 4
    zwei Ablaufdiagramme.
  • FIG 1 zeigt schematisch ein Walzwerk. Das Walzwerk weist zumindest eine Walzstraße 1 auf. Die Walzstraße 1 kann beispielsweise als ein- oder mehrgerüstige Vorstraße oder als ein- oder mehrgerüstige Fertigstraße ausgebildet sein. In beiden Fällen wird in der Walzstraße 1 ein bandförmiges Walzgut 2 gewalzt. Im Falle der Ausbildung als Fertigstraße kann der Walzstraße 1 eine Kühlstrecke 3 nachgeordnet sein, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls als Bestandteil des Walzwerks angesehen wird.
  • Im Falle der Ausgestaltung der Walzstraße 1 als Vor- oder Fertigstraße ist das Walzwerk als Warmwalzwerk zum Walzen von Metall ausgebildet. Es kann insbesondere als Warmwalzwerk zum Walzen von Stahl ausgebildet sein. Alternativ zu einer Ausgestaltung des Walzwerks als Warmwalzwerk kann das Walzwerk jedoch als Kaltwalzwerk zum Kaltwalzen von Stahl ausgebildet sein. In diesem Fall ist im Falle eines bandförmigen Walzguts 2 die Walzstraße 1 als Tandemstraße ausgebildet.
  • Gemäß FIG 1 wird im Walzwerk - unabhängig von dem Material des Walzguts 2 - ein bandförmiges Walzgut 2 gewalzt. Auch dies ist jedoch nicht zwingend. Alternativ kann - siehe FIG 2 - das Walzgut 2 als stabförmiges Walzgut 2 ausgebildet sein, beispielsweise als Metalldraht. In diesem Fall kann der Walzstraße beispielsweise ein Windungsleger 4 nachgeordnet sein, der das gewalzte Walzgut 2 zu Windungen 5 legt. Wiederum alternativ könnte das Walzwerk als Walzwerk zum Walzen von rohrförmigen Walzgut (Luppen) ausgebildet sein.
  • Das Walzwerk weist gemäß FIG 1 eine Bearbeitungseinrichtung 6 auf, mittels derer das Walzgut 2 bearbeitet wird, wenn es das Walzwerk durchläuft. Die Bearbeitungseinrichtung 6 ist in der Regel als Walzgerüst 6 ausgebildet. Das Bearbeiten des Walzguts 2 entspricht somit in der Regel einem Walzvorgang. In Einzelfällen könnte die Bearbeitungseinrichtung 6 jedoch auch andersartig ausgebildet sein. Beispielsweise könnte sie als Schlingenheber ausgebildet sein, mittels dessen der Zug des Walzguts 2 beeinflusst wird. Auch könnte sie in Einzelfällen als Kühlstrecke 3 ausgebildet sein, mittels derer eine Temperaturbeeinflussung des Walzguts 2 erfolgt.
  • Das Walzwerk weist weiterhin mindestens einen Regler 7 auf. Weiterhin ist an das Walzwerk eine Ermittlungseinrichtung 8 angebunden (attached). Die Ermittlungseinrichtung 8 ist als softwareprogrammierbare Ermittlungseinrichtung 8 ausgebildet. Sie wird mittels eines Betriebsprogramms 9 programmiert, das der Ermittlungseinrichtung 8 mittels eines geeigneten Datenträgers 10 zugeführt wird. Auf dem Datenträger 10 - beispielsweise einer CD-ROM, einem USB-Memorystick oder einer Speicherkarte - ist das Betriebsprogramm 9 in maschinenlesbarer Form gespeichert. Es umfasst Maschinencode 11, der von der Ermittlungseinrichtung 8 abarbeitbar ist. Die Abarbeitung des Maschinencodes 11 durch die Ermittlungseinrichtung 8 bewirkt, dass die Ermittlungseinrichtung 8 im Betrieb des Walzwerks ein Betriebsverfahren ausführt, das nachfolgend in Verbindung mit den FIG 1 und 3 näher erläutert wird.
  • Die Ermittlungseinrichtung 8 nimmt in einem Schritt S1 eine Istgröße x des Walzguts 2 entgegen. Die Istgröße x wird hierbei mittels einer geeigneten Erfassungseinrichtung 12 an einer Stelle erfasst, die der Bearbeitungseinrichtung 6 nachgeordnet ist. Die Istgröße x des Walzguts 2 ist somit eine Istgröße x des Walzguts 2 nach dem Bearbeiten durch die Bearbeitungseinrichtung 6. Die Erfassungseinrichtung 12 kann der Bearbeitungseinrichtung 6 unmittelbar nachgeordnet sein. Alternativ können zwischen der Bearbeitungseinrichtung 6 und der Erfassungseinrichtung 8 weitere Bearbeitungseinrichtungen 6' angeordnet sein, beispielsweise weitere Walzgerüste 6'.
  • Die Istgröße x des Walzguts 2 kann alternativ direkt oder indirekt erfasst werden. Es kann sich beispielsweise um eine der folgenden Größen handeln:
    • Eine Abmessung des Walzguts 2 quer zu einer Laufrichtung des Walzguts 2. Bei bandförmigem Walzgut 2 kann es sich hierbei um die Dicke (Regelfall) oder die Breite (Ausnahme) des Walzguts 2 handeln. Bei stabförmigem Walzgut 2 kommen als Istgröße x alternativ oder zusammen die Höhe und die hierzu orthogonale Breite des Walzguts 2 in Frage. Bei stabförmigem Walzgut 2 kommt als Istgröße x weiterhin das Verhältnis von Höhe zu Breite in Frage.
    • Alternativ zu einer Abmessung des Walzguts 2 kann es sich bei der Istgröße x um einen im Walzgut 2 herrschenden Zug, eine Gefügeeigenschaft oder (im Falle eines bandförmigen Walzguts 2) eine Bandplanheit handeln.
  • In einem Schritt S2 fügt die Ermittlungseinrichtung 8 die im Schritt S1 neu entgegen genommene Istgröße x einer zeitlichen Folge von zuvor entgegen genommenen Istgrößen x hinzu. Sie aktualisiert somit einen zeitlichen Verlauf der Istgröße x. Gegebenenfalls kann im Rahmen des Schrittes S2 eine (oder mehrere) alte, "überholte" Istgröße x aus dem zeitlichen Verlauf entfernt werden.
  • In einem Schritt S3 nimmt die Ermittlungseinrichtung 8 eine weitere Istgröße x' entgegen. Die weitere Istgröße x' korrespondiert bezüglich ihrer Bedeutung mit der Istgröße x, sie wird jedoch mittels einer weiteren Erfassungseinrichtung 12' an einer Stelle des Walzwerks erfasst, die vor der Bearbeitungseinrichtung 6 liegt. Die weitere Istgröße x' ist daher eine Istgröße x' vor dem Bearbeiten des Walzguts 2 durch die Bearbeitungseinrichtung 6. Bezüglich der Anordnung der weiteren Erfassungseinrichtung 12' gelten die Ausführungen zur Anordnung der Erfassungseinrichtung 12 analog.
  • In einem Schritt S4 aktualisiert die Ermittlungseinrichtung 8 - analog zum Schritt S2 - einen zeitlichen Verlauf der weiteren Istgröße x'.
  • In Schritten S5 bis S7 ermittelt die Ermittlungseinrichtung 8 anhand der zeitlichen Verläufe der ihr zugeführten Istgrößen x, x' dynamisch eine Reglercharakteristik R. Sie ermittelt die Reglercharakteristik R hierbei derart, dass die Streuung der Istgröße x des Walzguts 2 nach dem Bearbeiten durch die Bearbeitungseinrichtung 6 (zumindest tendenziell) minimiert wird. In der Regel ist hierbei ein allmähliches Nachführen anzustreben. Die Ermittlungseinrichtung 8 parametriert den Regler 7 schließlich in einem Schritt S8 entsprechend der von ihr ermittelten Reglercharakteristik R.
  • Die obenstehend erläutere Erfassung der Istgrößen x, x' ann (muss aber nicht) simultan erfolgen. Wichtig ist jedoch, dass die zeitlichen Verläufe der Istgrößen x, x', die zur Ermittlung der Reglercharakteristik R herangezogen werden, örtlich miteinander korrespondieren, also auf denselben Abschnitt des Walzguts 2 (rein beispielhaft: die ersten 20 % des Walzguts 2) bezogen sind.
  • In FIG 3 ist bereits eine spezielle Ausgestaltung der vorliegenden Betriebsweise der Ermittlungseinrichtung 8 dargestellt. Gemäß FIG 3 ermittelt die Ermittlungseinrichtung 8 zunächst im Rahmen des Schrittes S5 anhand des zeitlichen Verlaufs der Istgröße x des Walzguts 2 nach dem Bearbeiten durch die Bearbeitungseinrichtung 6 eine Streuung der Istgröße x des Walzguts 2 nach dem Bearbeiten durch die Bearbeitungseinrichtung 6. In analoger Weise ermittelt die Ermittlungseinrichtung 8 anhand des zeitlichen Verlaufs der korrespondierenden Istgröße x' vor dem Bearbeiten des Walzguts 2 durch die Bearbeitungseinrichtung 6 eine Streuung der Istgröße x' des Walzguts 2 vor dem Bearbeiten des Walzguts 2 durch die Bearbeitungseinrichtung 6. Im Schritt S7 ermittelt die Ermittlungseinrichtung 8 sodann die Reglercharakteristik R anhand der beiden von ihr ermittelten Streuungen.
  • Erfindungsgemäß geht in die Ermittlung der Reglercharakteristik R nicht der Mittelwert der erfassten Istgrößen x und/oder x' ein. Denn insbesondere lässt sich eine etwaige Abweichung des Mittelwerts der Istgröße x des Walzguts 2 nach dem Bearbeiten durch die Bearbeitungseinrichtung 6 dadurch korrigieren, dass eine dem Regler 7 zugeführte Sollgröße x* entsprechend nachgeführt wird.
  • Der Regler 7 führt im Betrieb des Walzwerks ein Regelverfahren aus, das nachfolgend in Verbindung mit den FIG 1 und 4 näher erläutert wird.
  • Gemäß FIG 4 nimmt der Regler 7 in Schritten S11 und S12 die Sollgröße x* und die Istgröße x des Walzguts 2 nach dem Bearbeiten durch die Bearbeitungseinrichtung 6 entgegen. Der Regler 7 ermittelt anhand der Sollgröße x* und der Istgröße x in Verbindung mit der Reglercharakteristik R eine Stellgröße y für die Bearbeitungseinrichtung 6. Die Stellgröße y gibt der Regler 7 in einem Schritt S14 an die Bearbeitungseinrichtung 6 aus. Der Regler 7 regelt somit die Bearbeitungseinrichtung 6 derart, dass die Bearbeitungseinrichtung 6 das Walzgut 2 entsprechend der an sie ausgegebenen Stellgröße y bearbeitet.
  • Die Stellgröße y kann vielfältiger Natur sein. Beispielsweise kann es sich bei der Stellgröße y um einen Sollzug, eine Sollanstellung oder einen Sollwalzspalt eines Walzgerüsts, eine Sollwalzkraft oder eine thermische Sollbeeinflussung des Walzguts 2 handeln.
  • Die erfindungsgemäße Ausgestaltung weist viele Vorteile auf. Insbesondere erfolgt die Ermittlung der Reglercharakteristik R derart, dass ein möglichst großer Prozentsatz des das Walzwerk durchlaufenden Walzguts 2 innerhalb des zulässigen Toleranzbereichs liegt. Weiterhin wird der Regler 7 derart adaptiert, dass er die Bearbeitungseinrichtung 6 einerseits stabil und andererseits zeitoptimal regelt.
  • Die erfindungsgemäßen Ausgestaltungen sind nach Bedarf einzusetzen. In der Praxis hat sich von besonderer Bedeutung erwiesen, wenn die Istgrößen x, x' die Banddicke eines bandförmigen Walzguts 2 und die Stellgröße y ein Sollzug, mit dem das Walzgut 2 während des Walzens beaufschlagt wird, sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt.
  • Die obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll hingegen ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sein.

Claims (10)

  1. Betriebsverfahren für eine an ein Walzwerk angebundene Ermittlungseinrichtung (8),
    - wobei im Betrieb des Walzwerks
    -- ein das Walzwerk durchlaufendes Walzgut (2) mittels einer Bearbeitungseinrichtung (6) bearbeitet wird,
    -- die Bearbeitungseinrichtung (6) mittels eines Reglers (7) geregelt wird,
    -- dem Regler (7) eine Sollgröße (x*) und eine Istgröße (x) des Walzguts (2) nach dem Bearbeiten durch die Bearbeitungseinrichtung (6) zugeführt werden,
    -- der Regler (7) anhand der Sollgröße (x*) und der Istgröße (x) in Verbindung mit einer Reglercharakteristik (R) eine Stellgröße (y) für die Bearbeitungseinrichtung (6) ermittelt,
    -- der Regler (7) die Stellgröße (y) an die Bearbeitungseinrichtung (6) ausgibt und
    -- die Bearbeitungseinrichtung (6) das Walzgut (2) entsprechend der an sie ausgegebenen Stellgröße (y) bearbeitet,
    - wobei die Ermittlungseinrichtung (8) die Istgröße (x) des Walzguts (2) nach dem Bearbeiten durch die Bearbeitungseinrichtung (6) sowie eine korrespondierende Istgröße (x') des Walzguts (2) vor dem Bearbeiten durch die Bearbeitungseinrichtung (6) entgegen nimmt,
    - wobei die Ermittlungseinrichtung (8) anhand der zeitlichen Verläufe der ihr zugeführten Istgrößen (x, x') dynamisch die Reglercharakteristik (R) derart ermittelt, dass die Streuung der Istgröße (x) des Walzguts (2) nach dem Bearbeiten durch die Bearbeitungseinrichtung (6) zumindest tendenziell minimiert wird, und den Regler (7) entsprechend der von ihr ermittelten Reglercharakteristik (R) parametriert.
  2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlungseinrichtung (8) anhand des zeitlichen Verlaufs der Istgröße (x) des Walzguts (2) nach dem Bearbeiten durch die Bearbeitungseinrichtung (6) eine Streuung der Istgröße (x) des Walzguts (2) nach dem Bearbeiten durch die Bearbeitungseinrichtung (6) und anhand des zeitlichen Verlaufs der korrespondierenden Istgröße (x') vor dem Bearbeiten des Walzguts (2) durch die Bearbeitungseinrichtung (6) eine Streuung der korrespondierenden Istgröße (x') des Walzguts (2) vor dem Bearbeiten durch die Bearbeitungseinrichtung (6) ermittelt und dass die Ermittlungseinrichtung (8) die Reglercharakteristik (R) anhand der von ihr ermittelten Streuungen ermittelt.
  3. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Istgröße (x) des Walzguts (2) eine Abmessung des Walzguts (2) quer zu einer Laufrichtung des Walzguts (2), ein Zug, eine Gefügeeigenschaft, im Falle eines bandförmigen Walzguts (2) eine Bandplanheit oder im Falle eines stabförmigen Walzguts (2) ein Verhältnis zweier zueinander orthogonaler Abmessungen des Walzguts (2) quer zur Laufrichtung des Walzguts (2) ist.
  4. Betriebsprogramm, das Maschinencode (11) umfasst, dessen Abarbeitung durch eine an ein Walzwerk angebundene Ermittlungseinrichtung (8) bewirkt, dass die Ermittlungseinrichtung (8) ein Betriebsverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3 ausführt.
  5. Datenträger, auf dem in maschinenlesbarer Form ein Betriebsprogramm (9) nach Anspruch 4 gespeichert ist.
  6. An ein Walzwerk angebundene Ermittlungseinrichtung, wobei die Ermittlungseinrichtung mit einem Betriebsprogramm (9) nach Anspruch 4 programmiert ist.
  7. Walzwerk,
    - wobei das Walzwerk eine Bearbeitungseinrichtung (6) aufweist, mittels derer ein das Walzwerk durchlaufendes Walzgut (2) bearbeitet wird,
    - wobei das Walzwerk einen Regler (7) aufweist, dem eine Sollgröße (x*) und eine Istgröße (x) des Walzguts (2) nach dem Bearbeiten durch die Bearbeitungseinrichtung (6) zugeführt werden,
    - wobei der Regler (7) anhand der Sollgröße (x*) und der Istgröße (x) in Verbindung mit einer Reglercharakteristik (R) eine Stellgröße (y) für die Bearbeitungseinrichtung (6) ermittelt,
    - wobei der Regler (7) die Stellgröße (y) an die Bearbeitungseinrichtung (6) ausgibt und die Bearbeitungseinrichtung (6) das Walzgut (2) entsprechend der an sie ausgegebenen Stellgröße (y) bearbeitet,
    - wobei an das Walzwerk eine Ermittlungseinrichtung (8) nach Anspruch 6 angebunden ist, die gemäß einem Betriebsverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3 betrieben wird.
  8. Walzwerk nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Walzwerk als Kaltwalzwerk oder als Warmwalzwerk zum Walzen von Metall, insbesondere von Stahl, ausgebildet ist.
  9. Walzwerk nach Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Walzwerk als Walzwerk zum Walzen eines bandförmigen Walzguts (2) oder eines stabförmigen Walzguts (2) ausgebildet ist.
  10. Walzwerk nach Anspruch 7, 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgröße (y) ein Sollzug, eine Sollanstellung oder ein Sollwalzspalt eines Walzgerüsts, eine Sollwalzkraft oder eine thermische Sollbeeinflussung des Walzguts (2) ist.
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