EP2790846B1

EP2790846B1 - Verfahren zur bearbeitung von walzgut in einem warmwalzwerk

Info

Publication number: EP2790846B1
Application number: EP12805668.6A
Authority: EP
Inventors: Hans-Joachim Felkl
Original assignee: Primetals Technologies Germany GmbH
Current assignee: Primetals Technologies Germany GmbH
Priority date: 2012-01-24
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2032-12-12
Also published as: EP2620233A1; EP2790846A1; CN104066523B; BR112014017948A8; WO2013110399A1; BR112014017948A2; CN104066523A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Walzgut in einem Warmwalzwerk mit einer Walzstraße mit mindestens zwei aufeinanderfolgenden Walzgerüsten.
Beim Warmwalzen in einem Warmwalzwerk wird ein Walzgut, z.B. Stahl oder verschiedene Metalle in Form von sogenannten Brammen oder Gusssträngen, in einem Ofen auf eine Temperatur oberhalb der jeweiligen Rekristallisationstemperatur erhitzt. Anschließend durchläuft die heiße Bramme eine Walzstraße mit mehreren Walzgerüsten, in der sie in mehreren Stichen zu Bändern oder Platten ausgewalzt wird. Bei jedem Stich soll das Walzgut dabei auf eine bestimmte Zieldicke gewalzt werden.
Um an jedem Walzgerüst die gewünschte Zieldicke zu erhalten, müssen die Walzspalte an den Walzgerüsten geeignet eingestellt werden. Dies geschieht mit Hilfe von Anstellsystemen, die in der Regel den oberen Walzensatz gegenüber der Passlinie des Walzwerks verstellen. Die Anstellsysteme werden z.B. mit Hydraulikzylindern oder elektromechanischen Schrauben oder einer Kombination beider betrieben.
Die Sollwerte für die Walzspalte werden in der Regel aus einem Stichplan vorgegeben, der aus einem Modell der Walzstraße berechnet oder aus einer Liste ausgewählt wird. Vor dem Anstich des Walzguts, d.h. dem Auftreffen des Walzguts auf das Walzgerüst bzw. die Walze, werden die Walzspalte auf die entsprechenden Sollwerte eingestellt. Nach dem Anstich berechnet ein Lastwalzspaltregler, ein sogenanntes Gaugemeter, den aktuellen Walzspalt unter Berücksichtigung der Position des Anstellsystems, der Kräfte und den Gerüstparametern. Weichen aktueller und Sollwert des Walzspalts voneinander ab, regelt der Lastwalzspaltregler auf Basis seines Gerüstmodells den Walzspalt und damit die Walzgutdicke ein.
Eine verbesserte Möglichkeit den Walzspalt zu regeln besteht darin, einen Massenflussregler einzusetzen. Die Voreinstellung der Walzspalte erfolgt dabei wie oben anhand eines Stichplans. An jedem Walzgerüst W_i läuft das Walzgut mit einer bestimmten einlaufseitigen Walzgutgeschwindigkeit v_i-1 und einlaufseitigen Walzgutdicke h_i-1 ein, und verlässt das Walzgerüst mit einer auslaufseitigen Walzgutgeschwindigkeit v_i und auslaufseitigen Walzgutdicke h_i. Dabei gilt an jedem Walzgerüst das Massenflussgesetz: $h_{i} = \frac{v_{i - 1}}{v_{i}} h_{i - 1}$
Durch Messung der ein- und auslaufseitigen Walzgutgeschwindigkeiten und der einlaufseitigen Walzgutdicken kann die aktuelle auslaufseitige Walzgutdicke bestimmt werden. Die berechnete auslaufseitige Walzgutdicke wird dann durch den Massenflussregler auf ihre Zieldicke, eine Soll-Auslaufdicke h_i,Soll, geregelt. Der Massenflussregler wirkt dabei auf das Anstellsystem des jeweiligen Walzgerüsts und ersetzt damit prinzipiell den Lastwalzspaltregler, welcher jedoch zusätzlich erhalten bleiben kann.
Die einlaufseitige Walzgutdicke h₀ am ersten Walzgerüst wird dabei aus einem bekannten Erstwert, z.B. einer Dickenmessung in der Vorstraße oder aus einem konstanten Wert bei einer Bramme, ermittelt. Für die jeweils nachfolgenden Walzgerüste kann eine erneute Dickenmessung erfolgen oder die jeweils auslaufseitige Walzgutdicke des vorhergehenden Walzgerüsts verwendet werden.
Die Messung der Walzgutgeschwindigkeiten v_i kann beispielsweise über eine direkte Messung am Walzgut mit einer Walzgutgeschwindigkeitsmesseinrichtung erfolgen. Hierbei wird gemessen, mit welcher Geschwindigkeit das Walzgut einen festen Ort bzw. einen Kontrollpunkt der Walzstraße passiert. Hierfür sind z.B. Laser oder Pulsgeber an Rollen mit Walzgutkontakt bekannt. Eine weitere Möglichkeit wäre die Geschwindigkeit über die Zeit, die ein bestimmter Walzgutabschnitt, z.B. der Kopf des Walzguts, für das Zurücklegen einer festgelegten Strecke, z.B. zwischen zwei Walzgerüsten, benötigt, zu bestimmen.
Zu Beginn eines Walzprozesses stehen jedoch noch keine Messwerte zur Verfügung und selbst während der Bearbeitung gestaltet es sich oft schwierig die Prozessparameter, insbesondere die Walzgutgeschwindigkeiten v_i, mit hinreichender Zuverlässigkeit zu messen. Daher ist auch eine gegebenenfalls notwendige Anpassung oder Optimierung der Prozessparameter erst nach einiger Zeit möglich.
Die EP 2 135 690 A1 wird als nächstliegender Stand der Technik angesehen. Sie zeigt ein entsprechendes Verfahren in einem Warmwalzwerk, wobei jedes Walzgerüst mindestens eine von einem Walzantrieb angetriebene Walze mit einer Walzengeschwindigkeit aufweist und das Walzgut aus dem Walzgerüst mit einer auslaufseitigen Walzgutgeschwindigkeit, die über eine Voreilung mit der Walzengeschwindigkeit zusammenhängt, austritt, mit folgenden Schritten:

a) es werden auslaufseitige Zieldicken des Walzguts für jedes Walzgerüst vorgegeben,
b) gemäß des Massenflussgesetzes werden aus den auslaufseitigen Zieldicken Sollwerte für die auslaufseitigen Walzgutgeschwindigkeiten ermittelt.

Aufgabe der Erfindung ist es ein verbessertes Verfahren zur Bearbeitung von Walzgut in einem Warmwalzwerk anzugeben, bei dem die oben genannten Nachteile vermieden werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Die Bearbeitung von Walzgut in einem Warmwalzwerk mit einer Walzstraße, die mindestens zwei aufeinanderfolgende Walzgerüste umfasst, wobei jedes Walzgerüst W_i mindestens eine von einem Walzantrieb angetriebene Walze mit einer Walzengeschwindigkeit v_Wi aufweist und das Walzgut aus dem Walzgerüst W_i mit einer auslaufseitigen Walzgutgeschwindigkeit v_i, die über eine Voreilung s_i mit der Walzengeschwindigkeit v_Wi zusammenhängt, austritt, erfolgt mit folgenden Schritten:
In einem ersten Schritt a) werden auslaufseitige Zieldicken h_i des Walzguts für jedes Walzgerüst W_i vorgegeben. Diese Sollwerte für die auslaufseitigen Walzgutdicken h_i,Soll werden anhand eines für den Bearbeitungsprozess im Warmwalzwerk gebildeten Modells ermittelt oder aus einem Stichplan oder einer Liste entnommen.
In einem zweiten Schritt b) werden gemäß des Massenflussgesetzes aus den auslaufseitigen Zieldicken h_i Sollwerte für die auslaufseitigen Walzgutgeschwindigkeiten v_i,Soll ermittelt. Dies geschieht wiederum mit Hilfe eines Modells oder eines Stichplans.
Anschließend wird in Schritt c) ein Modellwert für die Voreilung s_i gewählt. Die modellierte Voreilung s_i soll die reale Voreilung möglichst genau nachbilden und wird von einem Modell der Walzstraße berechnet oder einer Liste entnommen.
Im nächsten Schritt d) werden aus dem Modellwert der Voreilung s_i und den Sollwerten der auslaufseitigen Walzgutgeschwindigkeiten v_i,Soll Sollwerte für die Walzengeschwindigkeiten v_Wi,Soll ermittelt.
In einem letzten Schritt e) werden die Walzengeschwindigkeiten v_Wi auf die Sollwerte für die Walzengeschwindigkeiten v_Wi,Soll eingeregelt. Dadurch ergeben sich die gewünschten auslaufseitigen Walzgutgeschwindigkeiten v_i,Soll. Durch die Vorgabe und Einhaltung der auslaufseitigen Walzgutgeschwindigkeiten bzw. der auslaufseitigen Bandgeschwindigkeiten stellen sich die auslaufseitigen Walzgutdicken h_i und somit die geforderten Zieldicken h_i nach den einzelnen Walzgerüsten W_i mit hoher Genauigkeit ein.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sich die Walzengeschwindigkeit v_Wi aus der auslaufseitigen Walzgutgeschwindigkeit v_i und der zugehörigen Voreilung s_i wie folgt berechnen lässt: $v_{Wi} = \frac{v_{i}}{(1 + s_{i})}$
In einem Walzprozess soll das Walzgut auf eine bestimmte Zieldicke h_i gewalzt werden. Hierfür ist es notwendig, dass auch die jeweiligen Zieldicken h_i nach den einzelnen Walzgerüsten W_i vorgegeben werden. Mit anderen Worten wird eine Zieldicke h_i nach dem letzten Walzgerüst W_i vorgegeben und anhand eines Modells werden die restlichen Zieldicken h_i, nämlich die nach den einzelnen Walzgerüsten W_i der Walzstraße, ermittelt und somit ebenfalls vorgegeben. Unter der Zieldicke h_i ist also diejenige Dicke zu verstehen, mit der das Walzgut das Walzgerüst W_i verlassen soll. Aus diesen Zieldicken h_i bzw. damit sich diese nach den jeweiligen Walzgerüsten einstellen, werden ebenfalls anhand eines Modells die zugehörigen auslaufseitigen Walzgutgeschwindigkeiten v_i modelliert und Sollwerte für die auslaufseitigen Walzgutgeschwindigkeiten v_i,Soll festgelegt. Grundlage für diese modellbasierten Berechnungen ist das Massenflussgesetz.
Auch die zugehörige Voreilung s_i wird anhand eines Modells bestimmt und zwar so, dass sie möglichst genau der realen Voreilung entspricht. Die Voreilung s_i ist sehr gering, erfahrungsgemäß liegt sie im einstelligen Prozentbereich, und hat daher gemäß obiger Formel nur einen geringen Einfluss auf das Verhältnis von auslaufseitiger Walzgutgeschwindigkeit v_i und Walzengeschwindigkeit v_Wi. Es ist daher ausreichend, die Voreilung s_i zu Beginn des Walzprozesses anhand eines Modells auf einen Wert festzulegen oder auch einer Liste zu entnehmen.
Aus den modellbasierten Werten für die auslaufseitige Walzgutgeschwindigkeit v_i,Soll und Voreilung s_i, werden nun gemäß obiger Formel Sollwerte für die Walzengeschwindigkeiten v_Wi,Soll ermittelt. Die Walzengeschwindigkeiten v_Wi werden anschließend auf die Sollwerte für die Walzengeschwindigkeiten v_Wi,Soll eingeregelt. Mit anderen Worten werden diese Sollwerte für die Walzengeschwindigkeiten v_Wi,Soll nun tatsächlich an den jeweiligen Walzgerüsten W_i bzw. Walzen eingestellt. Dies geschieht über Impulsgeber an den Walzantrieben.
Vorteilhaft bei diesem Verfahren ist, dass sich die Walzengeschwindigkeiten v_Wi über Impulsgeber an den Walzantrieben mit großer Genauigkeit einstellen lassen. Im Vergleich zu den Walzgutgeschwindigkeiten v_i lassen sich die Walzengeschwindigkeiten v_Wi auch wesentlich einfacher und genauer messen und regeln. Darüber hinaus bleiben somit auch die auslaufseitigen Walzgutgeschwindigkeiten v_i annähernd konstant und die sich gemäß Massenflussgesetz einstellenden Zieldicken h_i sind folglich geringeren Schwankungen unterworfen. Dadurch dass die Walzengeschwindigkeiten v_Wi anhand von modellbasiert berechneten Sollwerten für die Walzengeschwindigkeiten v_Wi,Soll, welche wiederum über eine ebenfalls modellbasiert ermittelte Voreilung s_i berechnet werden, eingestellt werden, ist es zudem nicht notwendig, die Walzgutgeschwindigkeiten v_i zu messen, was sich bisweilen als problematisch zeigt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein Massenflussregler eingesetzt, der aus den Messwerten für die einlaufseitige Walzgutgeschwindigkeit v_0,M, die einlaufseitige Walzgutdicke h_0,M und die Walzengeschwindigkeit v_W1 des ersten Walzgerüstes W₁ unter Verwendung der Voreilung s₁ die Zieldicke h₁ einstellt.
In einer weiteren bevorzugten Variante des Verfahrens wird an jedem Walzgerüst ein Massenflussregler eingesetzt, der aus der einlaufseitigen Walzgutgeschwindigkeit v_i-1, der einlaufseitigen Walzgutdicke h_i-1 und der Walzengeschwindigkeit v_Wi des Walzgerüstes W_i unter Verwendung der Voreilung s_i die Zieldicke h_i einstellt. Diese Massenflussregler wirken dabei auf das Anstellsystem und die Walzengeschwindigkeit v_Wi des jeweiligen Walzgerüstes W_i.
Bei einer vorteilhaften Gestaltung des Verfahrens werden Zieldicken-Fehler Δh_i aufweisende Walzgutabschnitte erfasst, Anstich-Zeitpunkte T_i+1 der Walzgutabschnitte im Walzgerüst W_i+1 ermittelt und zum Zeitpunkt T_i+1 die Walzengeschwindigkeit v_Wi des Walzgerüsts W_i so angepasst, dass sich gemäß dem Massenflussgesetz im Walzgerüst W_i+1 die Zieldicke h_i+1 einstellt. Mit anderen Worten wird die Lage bzw. Position eines zu dicken oder zu dünnen Walzgutabschnitts erfasst und der Zeitpunkt T_i+1, zu dem dieser auf ein Walzgerüst W_i+1 auftrifft bestimmt. Dieser kann beispielsweise über die Walzgutgeschwindigkeit v_i dieses Walzgutabschnitts und eine Strecke, z.B. zwischen zwei Walzgerüsten Wi, ermittelt werden. Zu diesem Zeitpunkt T_i+1 wird dann die Walzengeschwindigkeit v_Wi des vorhergehenden Walzgerüstes W_i verändert, um die Gültigkeit des Massenflussgesetzes an dem Walzgerüst W_i+1 wieder herzustellen. Ist ein Walzgutabschnitt zu dick, wird die Walzengeschwindigkeit v_Wi des vorhergehenden Walzgerüstes W_i reduziert, bei einem zu dünnen Walzgutabschnitt erhöht. So lassen sich Dickenfehler des Walzgutes vorsteuernd und schnell korrigieren. Dies führt insbesondere im erweiterten Kopfbereich des Walzguts zu einer Verbesserung der Dickenqualität. Der Kopf des Walzguts bezeichnet das in Bewegungsrichtung gesehen vordere Ende des Walzguts.
Bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens wird der Modellwert für die Voreilung s_i konstant gesetzt. Wie oben bereits beschrieben, hat eine Änderung der Voreilung s_i nur einen geringen Einfluss auf die Walzengeschwindigkeit v_Wi. Es ist daher im einfachsten Fall ausreichend die Voreilung s_i anhand des Modells zu berechnen oder einer Liste zu entnehmen und diesen Wert während des gesamten Bearbeitungsprozesses beizubehalten. Die Walzengeschwindigkeiten v_Wi werden dann nur zu Beginn des Walzprozesses auf Grundlage der im Modell berechneten Sollwerte für die Walzengeschwindigkeiten v_Wi,Soll eingestellt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Voreilung s_i während der gesamten Bearbeitung modellgestützt angepasst. Hierfür finden weitere Größen, wie z.B. während des Walzvorgangs ermittelte Messwerte, Eingang in das Modell. Dadurch wird dieses ständig aktualisiert und die anhand des wiederholt angepassten Modells ermittelte Voreilung s_i somit stetig verfeinert bzw. besser an die reale Voreilung angepasst.
Die modellierte Voreilung s_i wird dabei aus einem Grundwert S_Gi und einem Korrekturwert S_Ki nach $s_{i} = s_{Gi} + s_{Ki}$
gebildet. Der Korrekturwert wird hierbei anhand eines Messwertes während des Walzvorgangs ermittelt.
Als Startwert für die Voreilung s_i, das heißt als Grundwert S_Gi, kann wieder in bekannter Weise ein entsprechender Voreilungswert einem Walzmodell oder einer Liste entnommen werden. Gemäß der Erfindung wird die vorgegebene Voreilung in Form des Grundwertes anhand von Messungen - d.h. in Form des Korrekturwertes - korrigiert bzw. feinabgestimmt und an die tatsächlich vorhandene Voreilung s_i besser angenähert. Dies ermöglicht die Ermittlung eines ständig aktuellen Voreilungsfaktors. Mit anderen Worten wird die Voreilung also durch adaptive Anpassung eines Standardwertes anhand der Messwerte verbessert. Gemäß dem Verfahren ergibt sich also eine korrigierte Voreilung: Z.B. wird pro Walzgang ein Korrekturwert ermittelt, um für nachfolgende, beispielsweise gleichartige Walzvorgänge Verwendung zu finden. Auch beim nächsten Walzvorgang wird dann ein neuer Korrekturwert ermittelt, der dann für den übernächsten Walzvorgang verwendet werden kann. So wird eine ständige Optimierung und Nachführung der Exaktheit der Voreilung erreicht. Dies wirkt sich unmittelbar auf die Exaktheit der ermittelten Walzengeschwindigkeit v_Wi und somit auf die auslaufseitigen Walzgutgeschwindigkeiten v_i und Zieldicken h_i aus.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Voreilung s_i während der Bearbeitung des Walzguts ständig anhand des Messwertes der Walzgutgeschwindigkeit v_i,M nachgeführt. Es wird zusätzlich mit bekannten Messverfahren ein Walzgutgeschwindigkeitsmesswert v_i,M hinter einem Walzgerüst W_i ermittelt. Diese gemessene Walzgutgeschwindigkeit v_i,M wird zusammen mit der erfindungsgemäß ermittelten Voreilung s_i in einer einen weiteren Korrekturwert S_Ki und eine weitergehend korrigierte Voreilung s_i ermittelnden Regelungseinrichtung mit einem Voreilungsadaptionsregler verarbeitet. Mit anderen Worten gehen in der Regelungseinrichtung der Walzgutgeschwindigkeitsmesswert v_i,M und die gemäß der Erfindung korrigierte Voreilung s_i ein. Hier kann insbesondere eine bestimmte Gewichtung zwischen Messwert und Voreilungswert gewählt werden. Mit anderen Worten wird durch den Voreilungsadaptionsregler eine nach dem Walzgerüst beziehungsweise zwischen Walzgerüsten gemessene Walzgutgeschwindigkeit zwar benutzt. Die Benutzung erfolgt jedoch zur Erhöhung der Robustheit der Massenflussregelung nur indirekt, nämlich über die Walzengeschwindigkeit v_Wi zusammen mit der erfindungsgemäß ermittelten Voreilung s_i in der Regelungseinrichtung.
Bei dieser Ausführungsform der Walzgutgeschwindigkeitsregelung wird ein optimaler Kompromiss zwischen robuster Dynamik und hoher stationärer Genauigkeit erzielt. Die Walzengeschwindigkeitsmessung über die Impulsgeber an den Walzenantrieben bildet die dynamischen Anteile, wie z.B. Beschleunigen der Walzstraße, Drehzahländerungen durch Geschwindigkeitskorrekturen der Regelungen oder Lastreaktionen, robust ab.
Die Soll-Walzengeschwindigkeit v_Wi,Soll wird über den modellierten und über die Regelung nachgeführten Voreilungsfaktor so vorgegeben, dass sich die gewünschte auslaufseitige Walzgutgeschwindigkeit hinter jedem Walzgerüst einstellt. So erhält die Walzgutgeschwindigkeitsregelung die hohe Dynamik der Walzengeschwindigkeitsregelung.
Die Umrechnung der Walzgut- auf die Walzengeschwindigkeit erfolgt über eine Voreilung, die modelliert vorliegt und durch eine messwertfilternde Regelung adaptiert wird.
Die gemessene beziehungsweise durch den Voreilungs- oder Voreilungsadaptionsregler ermittelte Ist-Voreilung ist ein direktes Indiz für die Modellierungsgüte der Voreilung und kann somit ideal zur Adaption der Prozessmodelle benutzt werden.
Die Adaption der modellierten Voreilung kann im Regler außerdem einfach begrenzt werden: Z.B. wird bei einer bekannten Fehlmessung der Walzgutgeschwindigkeit der vom Voreilungsregler ermittelte Korrekturwert für die Voreilung S_Ki eingefroren, d.h. der Wert der Voreilung bleibt erhalten und wird nicht weiter angepasst. Dies ermöglicht ein ungestörtes Weiterwalzen bei Fehlmessung der Walzgutgeschwindigkeit, in dem der Voreilungsadaptionsregler eingefroren wird, d.h. der zum Zeitpunkt der Fehlmessung geltende Voreilungsfaktor nicht noch weiter korrigiert, sondern konstant weiter verwendet wird. Dies kann beispielsweise so lange geschehen, bis erneut ein gültiger Messwert gemessen wird. Die Anpassung der Voreilung kann dann fortgeführt werden, um noch genauere Voreilungswerte zu erhalten.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Breitung des Walzgutes bei der Ermittlung der Walzgutgeschwindigkeiten v_i und der Walzengeschwindigkeiten v_Wi berücksichtigt. Das Verhältnis von einlaufseitiger Breitung B_i-1 des Walzguts zu auslaufseitiger Breitung B_i des Walzguts hat Einfluss auf die Zieldicke h_i nach dem jeweiligen Walzgerüst. Mit anderen Worten sind Zieldicke h_i und Verhältnis von einlaufseitiger Breitung B_i-1 des Walzguts zu auslaufseitiger Breitung B_i des Walzguts zueinander proportional: $h_{i} \sim \frac{B_{i - 1}}{B_{i}}$
Wird die Breitung des Walzguts beim erfindungsgemäßen Verfahren berücksichtigt, erfolgt dies in Form dieses Korrekturterms, der im Massenflussgesetz berücksichtigt wird. $h_{i} = \frac{v_{i - 1}}{v_{i}} h_{i - 1} \frac{B_{i - 1}}{B_{i}}$
Dadurch wird die Genauigkeit der Walzgut- bzw. Bandgeschwindigkeiten, die für die geforderten Walzgutdicken notwendig sind, noch weiter gesteigert. Die Breitung des Walzgutes ist aus einem Walzmodell oder einer Liste bekannt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist jeweils zwischen zwei Walzgerüsten W_i-1, W_i ein Bandzugregler angeordnet, der die Bandzüge Z_i-1,i zwischen zwei Walzgerüsten über das Einstellen der Walzspalte regelt. Die Bandzüge Z_i-1,1 werden erfasst und über das Anstellsystem des jeweils in Walzrichtung liegenden Walzgerüsts W_i geregelt. Ist der Bandzug Z_i-1,i beispielsweise zu groß, wird der Walzspalt des nachfolgenden Walzgerüstes W_i enger eingestellt, um die Kraft die auf das Walzgut wirkt zu erhöhen. Bei einem zu geringen Bandzug Z_i-1,i, wird der Walzspalt erweitert, so dass eine geringere Kraft wirkt. Ohne eine solche Bandzugregelung besteht eine erhöhte Gefahr, dass das Walzgut reißt, bei zu großem Bandzug, oder sich Schlingen im Walzgut bilden, wenn der Bandzug zu gering ist.
Wenn ein solcher Bandzugregler eingesetzt wird, kann der Bandzug bzw. der Walzgutzug mit Hilfe von Schlingenhebern erfasst werden. Diese fahren positionsgeregelt nach Anstich des in Walzrichtung folgenden Walzgerüsts W_i auf eine Sollposition oberhalb der Passlinie. Der Band- bzw. Walzgutzug wird über die Kraft, mit der das Walzgut auf den jeweiligen positionsgeregelten Schlingenheber drückt, berechnet. Bekannte Verfahren sind Kraftmessdosen oder indirekte Berechnungen über die Stellkräfte der Schlingenheberregelung. Ab dem Zeitpunkt, an dem der Schlingenheber Walzgutkontakt bekommt, wird die Walzgutzugregelung über das Anstellsystem des in Walzrichtung liegenden Walzgerüstes W_i aktiv. Vorteilhaft bei der Verwendung von Schlingenhebern für die Erfassung der Bandzüge ist, dass diese bereits in der Walzstraße vorhanden sind und lediglich positionsgeregelt mit festem Winkel, also statisch und nicht dynamisch, betrieben werden müssen.
Alternativ kann der aufwändige Schlingenheber durch eine einfachere Zugmessrolle ersetzt werden, die den Walzgutzug z.B. über integrierte Kraftmessdosen erfasst. Die Zugmessrolle wird vorteilhaft versenkbar ausgeführt: Zum Einfädeln liegt sie in einer Endstellung unterhalb der Passlinie. Nach Anstich des in Walzgutrichtung liegenden Gerüsts wird sie soweit über die Passlinie gefahren, dass ein ausreichender Umschlingungswinkel zur Walzgutzugmessung gewährleistet ist. Im Vergleich zum Schlingenheber lässt sich die Erfassung des Bandzugs mit einer Zugmessrolle kostengünstiger realisieren.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen. Es zeigen jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Warmwalzwerk mit drei aufeinanderfolgenden Walzgerüsten,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Regelungseinrichtung

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Warmwalzwerk 2 mit einer Walzstraße 3 mit beliebig vielen aufeinanderfolgenden Walzgerüsten W_i und Walzen 4 zur Bearbeitung des Walzguts 6. In Fig. 1 sind beispielhaft drei aufeinanderfolgende Walzgerüste W₁, W₂ und W₃ dargestellt, welche jeweils zwei Walzen 4 aufweisen. An jedem Walzgerüst W_i läuft das Walzgut 6, hier in Form einer Bramme, mit einer einlaufseitigen Walzgutdicke h_i-1 und einer einlaufseitigen Walzgutgeschwindigkeit v_i-1 ein, und verlässt dieses mit einer auslaufseitigen Walzgutdicke h_i und einer auslaufseitigen Walzgutgeschwindigkeit v_i.
Das Walzgut 6 wird dem ersten Walzgerüst W₁ mit einer einlaufseitigen Walzgutdicke h₀ und einer einlaufseitigen Walzgutgeschwindigkeit v₀ zugeführt. In jedem Walzgerüst W_i soll das Walzgut 6 auf eine vorgegebene auslaufseitige Zieldicke h_i, im Fall des ersten Walzgerüsts W₁ auf eine Zieldicke h₁, gewalzt werden. Aus diesen auslaufseitigen Zieldicken h_i werden gemäß dem Massenflussgesetz auslaufseitige Walzgutgeschwindigkeiten v_i,Soll für jedes Walzgerüst ermittelt. Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel werden in einem ersten Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Modells Zieldicken h_i, hier also h₁, h₂ und h₃ des Walzguts für jedes Walzgerüst W_i, hier also W_i, W₂ und W₃ vorgegeben und in einem zweiten Schritt b) gemäß des Massenflussgesetzes Sollwerte für die auslaufseitigen Walzgutgeschwindigkeiten v_1,Soll, v_2,Soll und v_3,Soll ermittelt.
Im dritten Schritt c) wird ein Modellwert für die Voreilung s_i gewählt. In einer einfachen Ausführungsform dieses Verfahrens wird dieser Modellwert einer Liste entnommen oder anhand eines Walzmodells gewählt und bleibt während des gesamten Walzprozesses konstant.
Gemäß Fig. 1 wird für jedes Walzgerüst W₁, W₂ und W₃ als Modellwert für die Voreilung s_i derselbe Wert s gewählt und dieser während des gesamten Walzprozesses konstant gehalten. Eine weitere Möglichkeit ist, den Modellwert für die Voreilung während des Walzprozesses modellgestützt anzupassen, wobei sich die modellierte Voreilung s_i aus einem Grundwert S_Gi, der z.B. einer Liste oder einem Walzmodell entnommen wird, und einem Korrekturwert S_Ki, der anhand eines Messwertes ermittelt wird, zusammensetzt. Die vorgegebene Voreilung S_Gi wird dabei anhand von Messungen - d.h. in Form des Korrekturwertes S_Ki - korrigiert bzw. feinabgestimmt und an die tatsächlich vorhandene Voreilung s_i besser angenähert. Die Genauigkeit kann weiter dadurch erhöht werden, dass diese modellierte Voreilung s_i während der Bearbeitung des Walzguts 6 ständig anhand des Messwertes der Walzgutgeschwindigkeit v_i,M nachgeführt wird. Der Messwert für die Walzgutgeschwindigkeit v_i,M wird dabei mit Hilfe einer geeigneten Messeinrichtung 18 ermittelt.
Aus dem Modellwert für die Voreilung s_i und den Sollwerten für die auslaufseitigen Walzgutgeschwindigkeiten v_i,Soll werden in dem nächsten Verfahrensschritt d) nun modellbasiert Sollwerte für die Walzengeschwindigkeiten v_Wi,Soll, bezogen auf die drei dargestellten Walzgerüste W₁, W₂ und W₃ Sollwerte für die Walzengeschwindigkeiten V_W1,Soll, v_W2,Soll und v_W3,Soll ermittelt.
Während des Bearbeitungsprozesses drehen sich die Walzen 4 eines Walzgerüsts W_i mit einer Walzengeschwindigkeit v_Wi. Die Walzengeschwindigkeit v_Wi wird über einen Walzantrieb 8 eingestellt. In einem letzten Schritt e) werden die Walzen 4 der Walzgerüste W₁, W₂ und W₃ hier auf die Sollwerte für die Walzengeschwindigkeiten v_W1,Soll, v_W2,Soll und v_W3,Soll eingeregelt. Durch Vorgabe und Einhaltung der Walzengeschwindigkeiten v_W1,Soll, v_W2,Soll und v_W3,Soll stellen sich die auslaufseitigen Walzgutgeschwindigkeiten v_1,Soll, v_2,Soll und v_3,Soll und somit die auslaufseitigen Zieldicken h₁, h₂ und h₃ mit großer Genauigkeit ein.
Dem ersten Walzgerüst W₁ ist ein Massenflussregler 10 zugeordnet. Während des Walzprozesses werden Messwerte für die einlaufseitige Walzgutgeschwindigkeit v_0,M und die einlaufseitige Walzgutdicke h_0,M des ersten Walzgerüstes W₁ aufgenommen. Aus diesen Messwerten und der Walzengeschwindigkeit v_W1 des ersten Walzgerüstes W₁ stellt der Massenflussregler 10 unter Verwendung der Voreilung s₁ die Zieldicke h₁ ein. Hierfür regelt der Massenflussregler 10 über ein Anstellsystem 12 der Walzen 4 bzw. des ersten Walzgerüstes W₁ die Einstellung des veränderlichen Walzspaltes. Auch an den Walzgerüsten W₂ und W₃ kann prinzipiell ein solcher - hier nicht dargestellter - Massenflussregler 10 verwendet werden.
Zwischen zwei Walzgerüsten W_i-1, W_i ist ferner ein Bandzugregler 14 angeordnet, der die Bandzüge Z_i-1,i zwischen den beiden Walzgerüsten W_i-1, W_i über das Einstellen der Walzspalte regelt. Gemäß Fig. 1 ist sowohl zwischen den Walzgerüsten W₁ und W₂ als auch zwischen den Walzgerüsten W₂, W₃ ein Bandzugregler 14 angeordnet, der den Bandzug Z_1,2 bzw. Z_2,3 über das Einstellen der Walzspalte der Walzgerüste W₂ bzw. W₃ regelt.
Der Bandzug wird im dargestellten Ausführungsbeispiel über einen Schlingenheber 16 erfasst, der positionsgeregelt mit festem Winkel betrieben wird. Alternativ kann anstelle des Schlingenhebers 16 auch eine Zugmessrolle - nicht dargestellt - verwendet werden. Der Bandzug Z_i-1,i wird über die jeweilige Kraft F, mit der das Walzgut 6 auf den Schlingenheber 16 drückt berechnet. Der Bandzugregler 14 regelt den Bandzug Z_i-1,i über das Anstellsystem 12 des jeweils in Walzrichtung liegenden Walzgerüsts W_i nach.
Bei der Bearbeitung von Walzgut 6 kann es passieren, dass dieses beim Verlassen eines Walzgerüstes W_i nicht die vorgegebene Zieldicke h_i und somit einen Zieldicken-Fehler Δh_i aufweist. Ein derartiger Walzgutabschnitt 6 wird während des Walzprozesses erfasst, sein Anstich-Zeitpunkt T_i+1 im Walzgerüst W_i+1 ermittelt und zum Zeitpunkt T_i+1 wird die Walzengeschwindigkeit v_Wi des Walzgerüsts W_i so angepasst, dass sich gemäß dem Massenflussgesetz im Walzgerüst W_i+1 die Zieldicke h_i+1 einstellt. In Fig. 1 ist exemplarisch ein Walzgutabschnitt 6' dargestellt, der nach dem ersten Walzgerüst W₁ einen Zieldicken-Fehler Δh₁, in diesem Fall einen zu dicken Walzgutabschnitt 6' - hier durch einen schraffierten Bereich dargestellt - aufweist. Dieser zu dicke Walzgutabschnitt 6' trifft zum Zeitpunkt T₂ auf das Walzgerüst W₂ auf. Zu diesem Zeitpunkt wird die Walzengeschwindigkeit v_W1 des ersten Walzgerüsts W₁ soweit reduziert, dass sich gemäß dem Massenflussgesetz im Walzgerüst W₂ die richtige Zieldicke h₂ einstellt.
Wie oben bereits erwähnt, besteht die Möglichkeit, die modellierte Voreilung s_i während des gesamten Walzprozesses ständig nachzuführen. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Regelungseinrichtung 20 zur Regelung der Walzgutgeschwindigkeit v_i über die Walzengeschwindigkeit v_Wi mittels derer ein ständiges Nachführen der modellierten Voreilung s_i erfolgt. Die Voreilung wird also durch adaptive Anpassung der Voreilung s_i anhand von weiteren Messwerten, im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 anhand von Messwerten der Walzgutgeschwindigkeit v_i,M nachgeführt. Dieser Walzgutgeschwindigkeitsmesswert v_i,M wird mit einer Messeinrichtung 18 hinter einem Walzgerüst W_i ermittelt.
Diese Regelungseinrichtung 20 umfasst einen Voreilungsadaptionsregler 22 und eine Limitierungs- und Plausibilisierungsstufe 24. Am Walzgut 6 wird mit Hilfe einer Messeinrichtung 18 eine tatsächliche auslaufseitige Walzgutgeschwindigkeit v_i,M gemessen. Diese tatsächlich hinter einem Walzgerüst W_i gemessene auslaufseitige Walzgutgeschwindigkeit v_i,M sowie der Sollwert für die auslaufseitige Walzgutgeschwindigkeit v_i,Soll werden dem Voreilungsadaptionsregler 22 zugeführt. Aus diesen Größen wird ein Korrekturwert für die Voreilung S_Ki ermittelt.
Anschließend wird dieser Korrekturwert für die Voreilung S_Ki zusammen mit dem Grundwert der Voreilung S_Gi einer Limitierungs- und Plausiblisierungsstufe 24 zugeführt. Dadurch ergibt sich eine weitergehend korrigierte und nochmals fein abgestimmte Voreilung s_i. Diese wird anschließend in einem inversen Streckenmodell 26 verwendet, um die Sollwerte für die Walzengeschwindigkeiten v_Wi,Soll zu adaptieren. Mit anderen Worten wird die modellgestützt angepasste bzw. modellierte Voreilung s_i durch den Voreilungsadaptionsregler 22 und die Limitierungs- und Plausibilisierungsstufe 24 nochmals fein abgestimmt, um unter Umständen demgegenüber nochmals eine besser adaptierte modellierte Voreilung s_i zu erzeugen. Diese besser adaptierte modellierte Voreilung s_i wird im Modell wiederum zur Ermittlung der Sollwerte für die Walzengeschwindigkeiten v_Wi,Soll verwendet, die anschließend über die Walzantriebe eingeregelt werden. Dadurch stellen sich auch die auslaufseitigen Zieldicken h_i mit immer größerer Genauigkeit ein. Mit anderen Worten gehen in der Regelungseinrichtung 20 der Walzgutgeschwindigkeitsmesswert v_i,M und die gemäß der Erfindung korrigierte Voreilung s_i, nämlich der Grundwert S_Gi und der Korrekturwert S_Ki, ein. Hier kann insbesondere eine bestimmte Gewichtung zwischen Messwert, hier dem Walzgutgeschwindigkeitsmesswert v_i,M, und dem Voreilungswert s_i gewählt werden. Mit anderen Worten wird durch die Regelungseinrichtung 20 eine nach dem Walzgerüst W_i beziehungsweise zwischen Walzgerüsten gemessene Walzgutgeschwindigkeit zwar benutzt. Die Benutzung erfolgt jedoch zur Erhöhung der Robustheit der Massenflussregelung nur indirekt, nämlich zusammen mit der erfindungsgemäß ermittelten Voreilung s_i in der Regelungseinrichtung 20.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Verfahren zur Bearbeitung von Walzgut (6) in einem Warmwalzwerk (2) mit einer Walzstraße (3), die mindestens zwei aufeinanderfolgende Walzgerüste (W_i) umfasst, wobei jedes Walzgerüst (W_i) mindestens eine von einem Walzantrieb (8) angetriebene Walze (4) mit einer Walzengeschwindigkeit (v_Wi) aufweist und das Walzgut (6) aus dem Walzgerüst (W_i) mit einer auslaufseitigen Walzgutgeschwindigkeit (v_i), die über eine Voreilung (s_i) mit der Walzengeschwindigkeit (v_Wi) zusammenhängt, austritt, mit folgenden Schritten:
a) es werden auslaufseitige Zieldicken (h_i) des Walzguts (6) für jedes Walzgerüst (W_i) vorgegeben,

b) gemäß des Massenflussgesetzes werden aus den auslaufseitigen Zieldicken (h_i) Sollwerte für die auslaufseitigen Walzgutgeschwindigkeiten (v_i,Soll) ermittelt,

c) es wird ein Modellwert für die Voreilung (s_i) gewählt,

d) aus dem Modellwert der Voreilung (s_i) und den Sollwerten der auslaufseitigen Walzgutgeschwindigkeiten (v_i,Soll) werden Sollwerte für die Walzengeschwindigkeiten (v_Wi,Soll) ermittelt,

e) die Walzengeschwindigkeiten (v_Wi) werden auf die Sollwerte für die Walzengeschwindigkeiten (v_Wi,Soll) eingeregelt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Massenflussregler (10) aus den Messwerten für die einlaufseitige Walzgutgeschwindigkeit (v_0,M), die einlaufseitige Walzgutdicke (h_0,M) und die Walzengeschwindigkeit (v_W1) des ersten Walzgerüstes W₁ unter Verwendung der Voreilung (s₁) die Zieldicke (h₁) einstellt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Massenflussregler (10) an jedem Walzgerüst (W_i) aus der einlaufseitigen Walzgutgeschwindigkeit (v_i-1), der einlaufseitigen Walzgutdicke (h_i-1) und der Walzengeschwindigkeit (v_Wi) des Walzgerüstes (W_i) unter Verwendung der Voreilung (s_i) die Zieldicke (h_i) einstellt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Zieldicken-Fehler (Δh_i) aufweisende Walzgutabschnitte (6') erfasst, Anstich-Zeitpunkte der Walzgutabschnitte (6') im Walzgerüst (W_i+1) ermittelt werden und zum Zeitpunkt die Walzengeschwindigkeit (v_Wi) des Walzgerüsts (W_i) so angepasst wird, dass sich gemäß dem Massenflussgesetz im Walzgerüst (W_i+1) die Zieldicke (h_i+1) einstellt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Modellwert für die Voreilung (s_i) konstant gesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Voreilung (s_i) während der gesamten Bearbeitung modellgestützt angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Voreilung (s_i) während der Bearbeitung des Walzguts (6) ständig anhand des Messwertes der Walzgutgeschwindigkeit (v_i,M) nachgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Breitung des Walzgutes (6) bei der Ermittlung der Walzgutgeschwindigkeiten (v_i) und der Walzengeschwindigkeiten (v_Wi) berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jeweils zwischen zwei Walzgerüsten (W_i) ein Bandzugregler (14) angeordnet ist, der die Bandzüge (Z_i-1,i) über das Einstellen der Walzspalte regelt.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Bandzug (Z_i-1,i) mittels eines Schlingenhebers (16) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Bandzug (Z_i-1,i) mittels einer Zugmessrolle erfasst wird.