EP2512700B1 - Verfahren zum betrieb einer wickeltrommel eines haspelofens für ein reversierend arbeitendes warmwalzwerk, steuer- und/oder regeleinrichtung und reversierend arbeitendes warmwalzwerk - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer wickeltrommel eines haspelofens für ein reversierend arbeitendes warmwalzwerk, steuer- und/oder regeleinrichtung und reversierend arbeitendes warmwalzwerk Download PDF

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EP2512700B1
EP2512700B1 EP10784742.8A EP10784742A EP2512700B1 EP 2512700 B1 EP2512700 B1 EP 2512700B1 EP 10784742 A EP10784742 A EP 10784742A EP 2512700 B1 EP2512700 B1 EP 2512700B1
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EP
European Patent Office
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winding drum
angle
phi
winding
time
Prior art date
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EP10784742.8A
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English (en)
French (fr)
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EP2512700A1 (de
Inventor
Matthias Kurz
Heiko Nitschke
Lielie Wang
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Primetals Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Germany GmbH
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C47/00Winding-up, coiling or winding-off metal wire, metal band or other flexible metal material characterised by features relevant to metal processing only
    • B21C47/003Regulation of tension or speed; Braking
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/22Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length
    • B21B1/30Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a non-continuous process
    • B21B1/32Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a non-continuous process in reversing single stand mills, e.g. with intermediate storage reels for accumulating work
    • B21B1/34Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a non-continuous process in reversing single stand mills, e.g. with intermediate storage reels for accumulating work by hot-rolling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/48Tension control; Compression control
    • B21B37/52Tension control; Compression control by drive motor control
    • B21B37/54Tension control; Compression control by drive motor control including coiler drive control, e.g. reversing mills

Definitions

  • the invention relates to a method for an improved procedure in a winding process for metal strip in the context of a reversing processing of metal strip in a hot rolling mill.
  • the tape threads for intermediate heating in the slot or gap of the winding drum of the coiler furnace As a rule, the winding drum of the winding furnace, on which the tape is to be wound up, stands still. After completing the threading process, the winding drum is accelerated to wind up the tape and train between reel and scaffolding.
  • the tape is jerked at some point during the rotation of the winding drum. If a tensile stress is built up, the operation of the drive is converted from a speed control to a torque control. The regulation takes place in such a way that a predetermined tension setpoint is maintained within certain tolerances.
  • a disadvantage of this solution is that it can come out of the threading gap by the jerk to a pulling out of the tape.
  • this can cause problems lead up to the termination of the winding process, since the jerk described above, for example, can lead to the loosening of the threaded tape in the winding drum.
  • any relative movement of the wound strip or its strip surface to the winding drum or to another wound section of the same strip leads to visible surface damage, in particular scratches. This leads to an undesirable reduction in the economic value of the belt.
  • JP 1 170517 A there is known an operating method for a reversing hot rolling mill in which a rolled steel material is introduced into the slot of a winding drum, the rotational speed of the winding drum being increased to a given starting speed which is greater than the rolling speed.
  • the object of the present invention is to reduce or avoid the above disadvantages.
  • the object of the invention is therefore to provide a method and an apparatus by means of which a trouble-free as possible threading is made possible in the coiler oven.
  • the procedural part of the object is achieved by a method for operating a winding drum of a coiler furnace for a reversing hot rolling mill, wherein a wound on the winding drum belt length is determined in dependence on a rotation angle of the winding drum, wherein the winding drum on the winding drum length is determined as a function of time, wherein a first, smaller angle or a first Point of the winding drum circumference in the winding direction and a second, larger angle or a second arranged in the winding direction behind the first point point of Wickeltrommellets be at which at the earliest or later a strip tension between rolling mill and winding drum is to be constructed, the winding drum is operated in such a way in that between the smaller angle or the first point and the larger angle or the second point there exists at least one angle or a winding drum circumferential point at which the length of tape winding on the winding drum is equal to the sic h on the winding drum winding tape length as a function of time.
  • the time-minimum travel curve for the smaller angle and the larger angle is determined.
  • the band length is determined as a function of time for the smaller and the larger angle from the determined time.
  • the tape length is known, which is wound up at the predetermined time on the winding drum.
  • the adjustment of the angle at which the length of tape wound up on the winding drum as a function of a rotation angle becomes equal to the length of tape wound on the winding drum depending on the time is set by adjusting the belt speed.
  • the belt speed in this case is a free parameter which provides the flexibility to adjust the angle at which the belt length as a function of the angle of rotation is equal to the length of belt wound on the winding drum.
  • the adjustment of the angle at which the length of tape winding up on the winding drum as a function of an angle of rotation is equal to the length of tape wound on the winding drum as a function of time, by changing the angle within the smaller and larger angle set.
  • This is an alternative approach to using tape speed as a free parameter. This allows the most trouble-free and minimal time Anwickeln by the angle between the smaller and the larger angle at which the wound up on the winding drum tape length as a function of rotation angle equal to the wound up on the winding drum tape length as a function of time, variably adjustable is.
  • a torque for a drive device of the winding drum is determined, which causes a kinking of an inserted into the winding gap tape end.
  • the end of the tape is well fixed in the winding drum. This in turn reduces the risk that the tape end dissolves when winding from the winding drum or from the winding nip. Rather, the tape end is additionally fixed in this way.
  • the geometry of the winding device in particular driver roller, pulley, winding drum, especially in a determination of the travel curve is taken into account.
  • the determined driving curves take account of drive limits, in particular including the for the turn of the tape head required moment.
  • the acceleration given by the travel curve to the drive can be reduced because the drive could not follow a uniform acceleration due to the moment required for the turn of the belt.
  • This feedforward control is preferably carried out as pre-control.
  • the tape speed required for threading can also be reduced.
  • the winding nip is the opening of the winding drum, in which the tape head is inserted in order to wind the tape can.
  • According to the invention can be driven at excessive speed in the temporal areas in which the tape hangs freely. That
  • tape length is caught up in comparison to the prior art, so that to achieve the angle at which train is built, can be used on a much smaller value for the leadership factor as in the old solution. That the speed increase of the drum or winding drum relative to the band is significantly smaller. This noticeably reduces the jerk during winding.
  • the invention provides the advantage that at slow belt speeds or large angles at which a tensile structure occurs, the occurring accelerations are reduced compared to the prior art, which contributes to an increase in the service life of the mechanism.
  • the torque limit of the drive can be reduced according to the train setpoint. This results in a lower risk of the band break or the withdrawal of the tape from the slot or winding nip.
  • the object is achieved by a control and / or regulating device for a winding drum of a coiler furnace of a reversing working hot rolling mill, with a machine-readable program code, which comprises control commands which the control and / or regulating device for performing the method according to one of claims 1 to 8 cause.
  • a device from a hot rolling mill for reversibly hot rolling of rolling stock with at least one reel furnace comprising a winding drum and a control and / or regulating device according to claim 9, wherein the winding drum and the control and / or regulating device are operatively connected.
  • FIG. 1 shows a schematically illustrated Steckel rolling mill.
  • the Steckel rolling mill 1 comprises at least one rolling stand 2 for hot rolling of rolling stock, in particular metal strip B.
  • Es can be a rolling mill or it can be provided several stands.
  • This Steckel furnace 3 or 4 is used for heating and storage of the hot rolling stock between two rolling passes.
  • each Steckel furnace comprises a winding drum 5 or 6, on which the hot strip B after the rolling pass - subject to a final rolling pass - is wound up.
  • the band B is supplied to the Steckel furnace 3 or 4 and clamped in the winding drum.
  • the winding drum 5 or 6 and the at least one rolling stand is operatively connected to a control and / or regulating device.
  • the peripheral speed of the winding drum, its torque and other operating parameters can be set with the control and / or regulating device.
  • the control and / or regulating device 7 the at least one rolling stand 2, in particular the rolling speed can be controlled.
  • the control and / or regulating device 7 is designed to carry out an embodiment of the method according to the invention.
  • machine-readable program code 9 is stored on the control and / or regulating device, comprising control commands which cause the control and / or regulating device 7 to carry out the method.
  • the deposit of the machine-readable program code 9 can take place by means of a storage medium 8.
  • the control and / or regulating device may have a programmable storage medium on which the program code can be stored for execution.
  • the program code 9 can also be transmitted to the control and / or regulating device 7 via a network.
  • FIG. 2 shows a flow chart, which can be exemplary run on the control and / or regulating device to control the winding of hot strip after a roll pass.
  • the flow chart assumes that the hot strip has not yet reached the winding drum, but in the near future, a winding of hot strip is intended.
  • a first method step 101 the angle-dependent tape length l (phi) wound by the drum or winding drum is determined as a function of its angle of rotation phi by a drum or winding drum.
  • account is taken of input parameters: e.g. the geometric structure of the winding system including positions of the deflection roller and the driver roller, the radius of the winding drum, and an angle to which the tape is further fed into the slot or winding nip.
  • the time-dependent strip length l (t) is determined as a function of time t from the start of rotation of the winding drum by means of a second computer module.
  • the belt speed is to be considered.
  • a third method step 103 the torque of the drive required for bending the strip is determined by means of a third calculation module. This can be determined taking into account the parameters yield stress of the material and strip geometry, in particular thickness, width, etc ..
  • a time-optimal or time-minimum travel curve of the winding drum is calculated by means of a fourth calculation module for a given angle. This is done taking into account in particular the maximum possible acceleration and / or maximum angular drum speed as a function of the angle. Furthermore, the desired peripheral speed, which should be achieved when reaching the predetermined angle, pretend.
  • a fifth method step 105 the optimum driving curve is determined.
  • a minimum angle phi1 and a maximum angle phi2 are specified for a pull point.
  • the traction point is an angle which is characterized in that when the optimal trajectory curve is traveled at this angle, the strip length ascertained in the first calculation step is equal to the run-in strip length determined in calculation step 2. That from this point onwards - with further rotation of the drum at a peripheral speed which is higher than the belt speed - tension should be built up against the rolling stand.
  • the maximum possible acceleration, the maximum torque, and the maximum circumferential speed of the winding drum are taken into account here. Furthermore, a guide factor with an amount greater than 1 with regard to the speed of the incoming tape is taken into account.
  • method step 105 first the minimum time t1 to reach the minimum pull point phi1 and the minimum time t2 to reach the maximum pull point phi2 are determined.
  • the drive limits and the respective predetermined smaller or larger angle or pull point used as a predetermined angle is the incoming belt speed times the leading factor.
  • the entire travel curve is known and it can be determined from the required minimum time t1 or t2 for driving off the travel curve.
  • the run-in time-dependent band length l (t1) and l (t2) are respectively determined with the second arithmetic module for the minimum times t1 and t2.
  • the search for the acceleration, the traction point or the threading speed is a one-dimensional search for zeros.
  • several methods are available to the person skilled in the art.
  • the determined parameters are then applied to the winding drum via the control and / or regulating device so that it can be operated on the basis of the embodiment of the method according to the invention.
  • the determination of the travel curve is preferably implemented in a level 2 system of automation.
  • the Level 2 system transfers the travel curve to Level 1 automation.
  • the speed as a function of the angle is currently transmitted to a number of nodes. It is also conceivable to specify the angle as a function of time at variable interpolation points, or to select other representations.
  • the curve from the interpolation points is now determined at a high number of cycles and the setpoint for the speed is passed on to the drive. It is also conceivable to integrate the travel curve directly into a drive solution.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Winding, Rewinding, Material Storage Devices (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren für eine verbesserte Fahrweise bei einem Anwickelvorgang für Metallband im Rahmen einer reversierenden Prozessierung von Metallband in einer Warmwalzstraße.
  • In einer reversierend arbeitenden Warmwalzstraße, einer sogenannten Steckel Mill, fädelt das Band zum Zwischenheizen in den Slot bzw. Spalt der Wickeltrommel des Haspelofens ein. In der Regel steht die Wickeltrommel des Wickelofens, auf welche das Band aufgewickelt werden soll, still. Nach Abschluss des Einfädelvorgangs wird die Wickeltrommel beschleunigt, um das Band aufwickeln zu können und Zug zwischen Haspel und Gerüst aufzubauen.
  • Heutzutage erfolgt dies derart, dass die Wickeltrommel mit einer maximalen Beschleunigung auf eine konstante Umfangsgeschwindigkeit gefahren wird. Diese ist gleich dem Produkt der Bandgeschwindigkeit mit einem Führungsfaktor, welcher größer 1 ist.
  • So wird das Band an irgendeinem Punkt bei der Umdrehung der Wickeltrommel ruckartig gespannt. Ist eine Zugspannung aufgebaut, so wird der Betrieb des Antriebs von einer Drehzahlregelung auf eine Momentenregelung umgestellt. Die Regelung erfolgt derart, dass ein vorgegebener Zugsollwert im Rahmen bestimmter Toleranzen eingehalten wird.
  • Nachteilig an dieser Lösung ist es, dass es durch den Ruck zu einem Herausziehen des Bandes aus dem Einfädelspalt kommen kann. Je nach Geometrie des Haspelofens, der Wickeltrommel und der Bandzuführung in den Haspelofen, kann dies zu Problemen führen, bis hin zum Abbruch des Wickelvorgangs, da der oben beschriebene Ruck bspw. zum Lösen des eingefädelten Bandes in der Wickeltrommel führen kann. Ferner führt jede Relativbewegung des gewickelten Bandes bzw. dessen Bandoberfläche zur Wickeltrommel oder zu einem anderen aufgewickelten Abschnitt desselben Bandes zu sichtbaren Oberflächenbeschädigungen, insbesondere Kratzern. Dies führt zu einer unerwünschten Reduktion des wirtschaftlichen Wertes des Bandes.
  • Aus der JP 1 170517 A ist ein Betriebsverfahren für eine reversierend arbeitende Warmwalzstraße bekannt, bei welcher ein gewalztes Stahlmaterial in den Schlitz einer Wickeltrommel eingeführt wird, wobei die Rotationsgeschwindigkeit der Wickeltrommel auf eine gegebene Startgeschwindigkeit erhöht wird, welche größer als die Walzgeschwindigkeit ist.
  • Aus der US 4 455 848 A ist ein weiteres Betriebsverfahren für eine reversierend arbeitende Warmwalzstraße bekannt, bei welcher die Wickeltrommel automatisch aktiviert wird, wenn das Band eine gegebene Strecke von einem vorgegebenen Punkt zurückgelegt hat und sich somit im Schlitz der Wickeltrommel befindet. Die Aktivierung der Wickeltrommel kann beispielsweise auch nach einer vorgegebenen Zeitdauer vorgenommen werden, welche der gegebenen Strecke entspricht.
  • Schließlich ist auch aus der JP 60 240335 A ein Betriebsverfahren für eine reversierend arbeitende Warmwalzstraße bekannt, bei welcher die Bandgeschwindigkeit und das Passieren des Bandes an einer bestimmten Stelle erfasst werden und die Wickeltrommel nach einer gegebenen Zeitdauer aktiviert wird. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, obige Nachteile zu verringern bzw. zu vermeiden. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mittels welcher ein möglichst störungsfreier Einfädelvorgang in den Haspelofen ermöglicht wird.
  • Der verfahrensmäßige Teil der Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Wickeltrommel eines Haspelofens für ein reversierend arbeitendes Warmwalzwerk, wobei eine sich auf der Wickeltrommel aufwickelnde Bandlänge in Abhängigkeit von einem Drehwinkel der Wickeltrommel ermittelt wird, wobei die sich auf der Wickeltrommel aufwickelnde Bandlänge in Abhängigkeit von der Zeit ermittelt wird, wobei ein erster, kleinerer Winkel bzw. ein erster Punkt des Wickeltrommelumfangs in Wickelrichtung und ein zweiter, größerer Winkel bzw. ein zweiter in Wickelrichtung hinter dem ersten Punkt angeordneter Punkt des Wickeltrommelumfangs vorgegeben werden, an welchen frühestens bzw. spätestens ein Bandzug zwischen Walzgerüst und Wickeltrommel aufgebaut werden soll, wobei die Wickeltrommel derart betrieben wird, dass zwischen dem kleineren Winkel bzw. dem ersten Punkt und dem größeren Winkel bzw. dem zweiten Punkt wenigstens ein Winkel bzw. ein Wickeltrommelumfangspunkt existiert, bei welchem die sich auf der Wickeltrommel aufwickelnde Bandlänge in Abhängigkeit von einem Drehwinkel gleich der sich auf der Wickeltrommel aufwickelnden Bandlänge in Abhängigkeit von der Zeit ist. Insbesondere kann der erste und der zweite Winkel bzw. erste uznd zweite Punkt derart vorgegeben werden, dass diese Winkel bzw. Punkte zusammenfallen. Das "bzw" in obiger Formulierung ist derart zu verstehen, dass entweder die Winkel und/oder die Umfangspunkte zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden.
  • Hierdurch wird ein möglichst stoßfreier Aufwickelvorgang erreicht.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird für einen vorgegebenen Winkel eine zeitminimale Fahrkurve der Wickeltrommel im Rahmen einzuhaltender technischer und/oder technologischer Randbedingungen, insbesondere technischer Grenzen des Antriebs der Wickeltrommel, ermittelt. Dadurch wird nicht nur ein möglichst stoßfreies Anwickeln ermöglicht, sondern dies wird insbesondere mit möglichst geringem Zeitaufwand erreicht.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die zeitminimale Fahrkurve für den kleineren Winkel und den größeren Winkel ermittelt.
  • In Verbindung mit der vorherigen vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorteilhaft, aus der zeitminimalen Fahrkurve für den kleineren Winkel und den größeren Winkel eine Zeit zu ermitteln, bei welcher der kleinere Winkel bzw. der größere Winkel erreicht wird. Indem die Zeit bis zum Erreichen des kleineren und größeren Winkels ermittelt wird, kann diese für weitere Berechnungen verwendet werden.
  • Vorteilhafterweise wird aus der ermittelten Zeit jeweils die Bandlänge in Abhängigkeit von der Zeit für den kleineren und den größeren Winkel ermittelt. Damit ist die Bandlänge bekannt, welche bei der vorgegebenen Zeit auf der Wickeltrommel aufgehaspelt ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Einstellung des Winkels bei der die sich auf der Wickeltrommel aufwickelnde Bandlänge in Abhängigkeit von einem Drehwinkel gleich der sich auf der Wickeltrommel aufwickelnden Bandlänge in Abhängigkeit von der Zeit ist, durch Einstellung der Bandgeschwindigkeit eingestellt. Die Bandgeschwindigkeit ist in diesem Fall ein freier Parameter, der die entsprechende Flexibilität zur Einstellung des Winkels bereitstellt, bei welcher die Bandlänge in Abhängigkeit vom Drehwinkel gleich der sich auf der Wickeltrommel aufwickelnden Bandlänge in Abhängigkeit von der Zeit ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist wird die Einstellung des Winkels bei der die sich auf der Wickeltrommel aufwickelnde Bandlänge in Abhängigkeit von einem Drehwinkel gleich der sich auf der Wickeltrommel aufwickelnden Bandlänge in Abhängigkeit von der Zeit ist, durch Änderung des Winkels innerhalb des kleineren und größeren Winkels eingestellt. Hierbei handelt es sich um eine alternative Vorgehensweise zur Nutzung der Bandgeschwindigkeit als freien Parameter. Diese erlaubt ein möglichst störungsfreies und zeitminimales Anwickeln, indem der Winkel zwischen dem kleineren und dem größeren Winkel, bei dem die sich auf der Wickeltrommel aufwickelnde Bandlänge in Abhängigkeit vom Drehwinkel gleich der sich auf der Wickeltrommel aufwickelnden Bandlänge in Abhängigkeit von der Zeit ist, variabel einstellbar ist.
  • Besonders vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn ein Drehmoment für eine Antriebseinrichtung der Wickeltrommel ermittelt wird, welches ein Abknicken eines in den Wickelspalt eingeführten Bandendes bewirkt. Dadurch wird das Bandende in der Wickeltrommel gut fixiert. Dies wiederum verringert die Gefahr weiter, dass sich das Bandende beim Anwickeln von der Wickeltrommel bzw. aus dem Wickelspalt löst. Vielmehr wird das Bandende auf diese Weise zusätzlich fixiert.
  • Vorteile der Erfindung sind insbesondere, dass bei den Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung die Geometrie der Wickelvorrichtung, insbesondere Treiberrolle, Umlenkrolle, Wickeltrommel, insbesondere bei einer Ermittlung der Fahrkurve berücksichtigt wird. Die ermittelten Fahrkurven berücksichtigen Antriebsgrenzen, insbesondere auch unter Einbeziehung des für das Abbiegen des Bandkopfes benötigten Momentes. Insbesondere kann die von der Fahrkurve an den Antrieb vorgegebene Beschleunigung herabgesetzt werden, da der Antrieb einer gleichförmigen Beschleunigung aufgrund des für das Abbiegen des Bandes benötigten Momentes nicht folgen könnte. Vorteilhaft ist es ferner, gleichzeitig zum Abbiegen des Bandes eine Störgrößenaufschaltung vorzunehmen, die zur Kompensation eines Geschwindigkeitseinbruches, verursacht durch das Abbiegen des Materials, dient. Diese Störgrößenaufschaltung wird bevorzugt als Vorsteuerung ausgeführt.
  • Es kann im Bedarfsfall auch die zum Einfädeln erforderliche Bandgeschwindigkeit herabgesetzt werden.
  • Der Zugpunkt bzw. der Winkel, ab dem ein Zug gewünscht ist, ist frei wählbar. Eine geeignete Wahl jenseits eines Winkels phi = 180° verhindert das Herausziehen des Bandes aus dem Wickelspalt. Der Wickelspalt ist die Öffnung der Wickeltrommel, in welche der Bandkopf eingeführt wird, um das Band aufwickeln zu können.
  • Erfindungsgemäß kann in den zeitlichen Bereichen, in denen das Band frei hängt, mit überhöhter Geschwindigkeit gefahren werden kann. D.h. hier wird Bandlänge aufgeholt im Vergleich zum Stand der Technik, so dass zum Erreichen des Winkels, bei dem Zug aufgebaut wird, auf einen deutlich kleineren Wert für den Führungsfaktor zurückgegriffen werden kann als bei der alten Lösung. D.h. die Geschwindigkeitsüberhöhung der Drum bzw. Wickeltrommel gegenüber dem Band ist deutlich kleiner. Dadurch wird der Ruck beim Anwickeln spürbar verringert.
  • Ferner liefert die Erfindung den Vorteil, dass bei langsamen Bandgeschwindigkeiten oder großen Winkeln, bei welchen ein Zugaufbau auftritt, die auftretenden Beschleunigungen verglichen zum Stand der Technik verringert werden, was zu einer Erhöhung der Standzeit der Mechanik beiträgt.
  • Vorteilhaft ist ebenfalls, dass bereits in der Bremsphase die Momentengrenze des Antriebes entsprechend dem Zugsollwert verringert werden kann. Dadurch besteht eine geringere Gefahr des Bandrisses oder des Herausziehens des Bandes aus dem Slot bzw. Wickelspalt.
  • Mittels der Erfindung wird somit das Anwickeln für einen Anwickelvorgang einer Steckel Mill signifikant verbessert.
  • Vorrichtungsmäßig wird die Aufgabe gelöst durch eine Steuer-und/oder Regeleinrichtung für eine Wickeltrommel eines Haspelofens eines reversierend arbeitenden Warmwalzwerks, mit einem maschinenlesbaren Programmcode, welcher Steuerbefehle umfasst, welche die Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 veranlassen.
  • Ferner wird die Aufgabe vorrichtungsmäßig gelöst von einem Warmwalzwerk zum reversierenden Warmwalzen von Walzgut, mit wenigstens einem Haspelofen umfassend eine Wickeltrommel und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung nach Anspruch 9, wobei die Wickeltrommel und die Steuer- und/oder Regeleinrichtung wirkverbunden sind.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand eines Ausführungsbeispiels, welches anhand schematischer Zeichnungen genauer erläutert wird. Es zeigen:
    • FIG 1 eine schematische Darstellung eines Warmwalzwerks zum reversierenden Walzen von Walzgut,
    • FIG 2 ein schematisches Ablaufdiagramm zur Darstellung eines beispielhaften Ablaufs einer Ausführungsform des Verfahrens.
  • FIG 1 zeigt ein schematisch dargestelltes Steckel-Walzwerk. Das Steckel-Walzwerk 1 umfasst wenigstens ein Walzgerüst 2 zum Warmwalzen von Walzgut, insbesondere Metallband B. Es kann ein Walzgerüst oder es können mehrere Walzgerüste vorgesehen werden.
  • Nahe des in Bearbeitungsrichtung - diese wechselt, da reversierend gewalzt wird - letzten Walzgerüsts ist jeweils ein sogenannter Steckel-Ofen 3 bzw. 4 angeordnet. Dieser Steckel-Ofen 3 bzw. 4 dient der Aufheizung und Lagerung des Warmwalzguts zwischen zwei Walzstichen.
  • Hierzu umfasst jeder Steckel-Ofen eine Wickeltrommel 5 bzw. 6, auf welcher das Warmband B nach dem Walzstich - vorbehaltlich eines letzten Walzstichs - aufgewickelt wird. Hierzu wird das Band B dem Steckel-Ofen 3 bzw. 4 zugeführt und in die Wickeltrommel eingespannt.
  • Die Wickeltrommel 5 bzw. 6 sowie das wenigstens eine Walzgerüst ist mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung wirkverbunden. Insbesondere kann mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung die Umfangsgeschwindigkeit der Wickeltrommel, deren Drehmoment und weitere Betriebsparameter eingestellt werden. Ferner kann mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 7 das wenigstens eine Walzgerüst 2, insbesondere die Walzgeschwindigkeit gesteuert werden.
  • Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 7 ist dazu ausgebildet eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Hierzu ist auf der Steuer- und/oder Regeleinrichtung maschinenlesbarer Programmcode 9 hinterlegt, welcher Steuerbefehle umfasst, welche die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 7 zur Durchführung des Verfahrens veranlassen. Die Hinterlegung des maschinenlesbaren Programmcodes 9 kann mittels eines Speichermediums 8 erfolgen. Darüber hinaus kann die Steuer-und/oder Regeleinrichtung ein speicherprogrammierbares Medium aufweisen, auf welcher der Programmcode zur Ausführung hinterlegt werden kann. Der Programmcode 9 kann der Steuer-und/oder Regeleinrichtung 7 auch über ein Netzwerk übermittelt werden.
  • FIG 2 zeigt ein Ablaufdiagramm, welches beispielhaft auf der Steuer- und/oder Regeleinrichtung ablaufen kann, um das Anwickeln von Warmband nach einem Walzstich zu steuern bzw. zu regeln. Das Ablaufdiagramm geht davon aus, dass das Warmband die Wickeltrommel noch nicht erreicht hat, jedoch in naher Zukunft ein Aufwickeln von Warmband beabsichtigt ist.
  • Um die für das Aufwickeln vorgesehene Wickeltrommel in gewünschter Weise betreiben zu können, wird in einem ersten Verfahrensschritt 101 mit einem ersten Rechenmodul die von der Drum bzw. Wickeltrommel gewickelte winkelabhängige Bandlänge l(phi) als Funktion ihres Drehwinkels phi ermittelt. Als Eingangsparameter werden hierbei berücksichtigt: z.B. der geometrische Aufbau der Wickelanlage inkl. Positionen der Umlenkrolle und der Treiberrolle, der Radius der Wickeltrommel, sowie ein Winkel, bis zu dem das Band weiter in den Slot bzw. Wickelspalt eingefüttert wird.
  • In einem zweiten Verfahrensschritt 102 wird mittels eines zweiten Rechenmoduls die zeitabhängige Bandlänge l(t) als Funktion der Zeit t ab Rotationsbeginn der Wickeltrommel ermittelt. Hierbei ist insbesondere die Bandgeschwindigkeit zu berücksichtigen.
  • In einem dritten Verfahrensschritt 103 wird mittels eines dritten Rechenmoduls das zum Abknicken des Bandes benötigte Drehmoment des Antriebes ermittelt. Dies kann ermittelt werden unter Einbeziehung der Parameter Fließspannung des Materials und Bandgeometrie, insbesondere Dicke, Breite, usw..
  • In einem vierten Verfahrensschritt 104 wird mittels eines vierten Rechenmoduls für einen vorgegebenen Winkel eine zeitoptimale bzw. zeitminimale Fahrkurve der Wickeltrommel errechnet. Dies erfolgt unter Einbeziehung insbesondere der maximal möglichen Beschleunigung und/oder maximalen Winkeltrommelgeschwindigkeit als Funktion des Winkels. Ferner ist die gewünschte Umfangsgeschwindigkeit, welche bei Erreichen des vorgegebenen Winkels erreicht sein soll, vorzugeben.
  • In einem fünften Verfahrenschritt 105 wird nun die optimale Fahrkurve ermittelt. Hierzu werden ein minimaler Winkel phi1 und ein maximaler Winkel phi2 für einen Zugpunkt vorgegeben. Der Zugpunkt ist ein Winkel, der dadurch gekennzeichnet ist, dass beim Abfahren der optimalen Fahrkurve an diesem Winkel die im ersten Rechensschritt ermittelte Bandlänge gleich der im Rechenschritt 2 ermittelten eingelaufenen Bandlänge ist. D.h. ab diesem Punkt sollte - bei weiterer Trommeldrehung mit einer Umfangsgeschwindigkeit, die höher ist, als die Bandgeschwindigkeit - Zug gegen das Walzgerüst aufgebaut werden.
  • Ebenso werden hier die maximal mögliche Beschleunigung, das maximale Drehmoment, und die maximale Umfangsgeschwindigkeit der Wickeltrommel berücksichtigt. Ferner wird ein Führungsfaktor mit Betrag größer 1 im Hinblick auf die Geschwindigkeit des einlaufenden Bandes berücksichtigt.
  • Im Verfahrensschritt 105 wird zunächst die minimale Zeit t1 zur Erreichung des minimalen Zugpunktes phi1 und die minimale Zeit t2 zur Erreichung des maximalen Zugpunktes phi2 ermittelt. Dazu werden im vierten Rechenmodul, vgl. Verfahrensschritt 104, die Antriebsgrenzen und der jeweilige vorgegebene kleinere bzw. größere Winkel bzw. Zugpunkt als vorgegebener Winkel eingesetzt. Die Geschwindigkeit am vorgegebenen Winkel ist die einlaufende Bandgeschwindigkeit mal dem Führungsfaktor. Damit ist die gesamte Fahrkurve bekannt und es kann daraus die benötigte minimale Zeit t1 bzw. t2 zum Abfahren der Fahrkurve ermittelt werden.
  • In einem Verfahrensschritt 106 werden für die minimalen Zeiten t1 und t2 jeweils die eingelaufene zeitabhängige Bandlänge l(t1) und l(t2) mit dem zweiten Rechenmodul ermittelt.
  • Nun kann man drei Fälle unterscheiden:
    • l(phi1) > l(t1): In diesem Fall hätte die Trommel das Band bei Erreichung des minimalen Zugpunktes bereits abgerissen. Als Maßnahme wird hier vorgesehen, die Beschleunigung solange zu verringern, bis l(phi1)=l gilt.
    • l(t2) > l(ph2) > l(t1): In diesem Fall ist das Band unter Ausnutzung maximaler Kennzahlen am minimalen Zugpunkt noch nicht straff, am maximalen Zugpunkt abgerissen. Als Maßnahme wird hier vorgesehen, dass der Winkel, bei dem Zug auftreten soll, d.h. der Zugpunkt, zwischen phi1 und phi2 so ermittelt wird, dass die Bedingung l(phi) = l(t) gilt.
    • l(t2) > l(phi2): In diesem Fall muss die Einfädelgeschwindigkeit herabgesetzt werden, so lange bis l(phi2)=l(t) ist.
  • Für den Fall, dass phi1=ph2 vorgegeben wird, geht die Erniedrigung der Beschleunigung der Wickeltrommel direkt bzw. unmittelbar in die Erniedrigung der Bandgeschwindigkeit über.
  • Die Suche nach der Beschleunigung, dem Zugpunkt oder der Einfädelgeschwindigkeit ist eine eindimensionale Nullstellensuche. Hier sind dem Fachmann mehrere Verfahren zugänglich.
  • Die ermittelten Parameter werden dann über die Steuer-und/oder Regeleinrichtung auf die Wickeltrommel beaufschlagt, so dass diese auf Basis der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben werden kann.
  • Die Ermittlung der Fahrkurve wird vorzugsweise in einem Level 2-System einer Automatisierung implementiert. Das Level 2-System überträgt die Fahrkurve an den Level 1 der Automatisierung. Die Geschwindigkeit als Funktion des Winkels wird aktuell an eine Zahl von Stützstellen übertragen. Denkbar ist auch, den Winkel als Funktion der Zeit an variablen Stützstellen anzugeben, oder andere Darstellungen zu wählen. Im Level 1 wird nun bei hoher Taktzahl die Kurve aus den Stützstellen ermittelt und an den Antrieb der Sollwert für die Geschwindigkeit weitergegeben. Denkbar ist auch, die Fahrkurve direkt in eine Antriebslösung zu integrieren.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Wickeltrommel (5, 6) eines Haspelofens (3, 4) für ein reversierend arbeitendes Warmwalzwerk (1), wobei erstens eine sich auf der Wickeltrommel (5, 6) aufwickelnde Bandlänge (1) in Abhängigkeit von einem Drehwinkel (phi) der Wickeltrommel (5, 6) ermittelt wird, wobei zweitens die eingelaufene und sich auf der Wickeltrommel (5, 6) aufwickelnde Bandlänge (1) in Abhängigkeit von der Zeit (t) ermittelt wird, wobei ein erster, kleinerer Winkel (phi 1) oder ein erster Punkt des Wickeltrommelumfangs in Wickelrichtung und ein zweiter, größerer Winkel (phi 2) oder ein zweiter in Wickelrichtung hinter dem ersten Punkt angeordneter Punkt des Wickeltrommelumfangs vorgegeben werden, an welchen frühestens bzw. spätestens ein Bandzug zwischen Walzgerüst (2) und Wickeltrommel (5, 6) aufgebaut werden soll, wobei die Wickeltrommel (4, 5) derart betrieben wird, dass zwischen dem kleineren Winkel (phi 1) bzw. dem ersten Punkt und dem größeren Winkel (phi 2) bzw. dem zweiten Punkt wenigstens ein Winkel bzw. ein Wickeltrommelumfangspunkt existiert, bei welchem die sich auf der Wickeltrommel (5, 6) aufwickelnde Bandlänge (1) in Abhängigkeit von einem Drehwinkel (phi) gleich der eingelaufenen und sich auf der Wickeltrommel aufwickelnden Bandlänge (1) in Abhängigkeit von der Zeit (t) ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    wobei für einen vorgegebenen Winkel eine zeitminimale Fahrkurve der Wickeltrommel (5, 6) im Rahmen einzuhaltender technischer und/oder technologischer Randbedingungen, insbesondere technischer Grenzen des Antriebs der Wickeltrommel (5, 6), ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    wobei die zeitminimale Fahrkurve für den kleineren Winkel (phi 1) und den größeren Winkel (phi 2) ermittelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    wobei aus der zeitminimalen Fahrkurve für den kleineren Winkel (phi 1) und den größeren Winkel (phi 2) eine Zeit (t1, t2) ermittelt wird, bei welcher der kleinere Winkel (phi 1) bzw. der größere Winkel (phi 2) erreicht wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4,
    wobei aus der ermittelten Zeit (t1, t2) für den kleineren (phi 1) und den größeren Winkel (phi 2) jeweils die Bandlänge (1) in Abhängigkeit von der Zeit (t) ermittelt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    wobei die Einstellung des Winkels bei der die sich auf der Wickeltrommel (5, 6) aufwickelnde Bandlänge (1) in Abhängigkeit von einem Drehwinkel (phi) gleich der eingelaufenen und sich auf der Wickeltrommel aufwickelnden Bandlänge (1) in Abhängigkeit von der Zeit (t) ist, durch Einstellung der Bandgeschwindigkeit eingestellt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    wobei die Einstellung des Winkels bei der die sich auf der Wickeltrommel (5, 6) aufwickelnde Bandlänge (1) in Abhängigkeit von einem Drehwinkel (phi) gleich der eingelaufenen und sich auf der Wickeltrommel (5, 6) aufwickelnden Bandlänge (1) in Abhängigkeit von der Zeit (t) ist, durch Änderung des Winkels innerhalb des kleineren und größeren Winkels (phi 1, phi 2) eingestellt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    wobei ein Drehmoment für eine Antriebseinrichtung der Wickeltrommel (5, 6) ermittelt wird, welches ein Abknicken eines in den Wickelspalt eingeführten Bandendes bewirkt.
  9. Steuer- und/oder Regeleinrichtung (7) für eine Wickeltrommel (5, 6) eines Haspelofens (3, 4) eines reversierend arbeitenden Warmwalzwerks (1), mit einem maschinenlesbaren Programmcode (9), welcher Steuerbefehle umfasst, welche die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (7) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 veranlassen.
  10. Warmwalzwerk (1) zum reversierenden Walzen von Warmwalzgut (B), mit wenigstens einem Haspelofen (3, 4) umfassend eine Wickeltrommel (5, 6) und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (7) nach Anspruch 9, wobei die Wickeltrommel (5, 6) und die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (7) wirkverbunden sind.
  11. Maschinenlesbarer Programmcode für eine Steuer- und/oder Regelungseinrichtung (7) für eine Wickeltrommel (5, 6) eines Haspelofens (3, 4) eines reversierend arbeitenden Warmwalzwerks (1), welcher Steuerbefehle umfasst, welche die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung (7) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 veranlassen.
  12. Speichermedium mit maschinenlesbarem Programmcode nach Anspruch 11.
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