EP3544751A1 - Bandlageregelung mit kraftbegrenzter anstellung von seitenführungen an das metallband und korrektur der walzenanstellung - Google Patents

Bandlageregelung mit kraftbegrenzter anstellung von seitenführungen an das metallband und korrektur der walzenanstellung

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EP3544751A1
EP3544751A1 EP17816453.9A EP17816453A EP3544751A1 EP 3544751 A1 EP3544751 A1 EP 3544751A1 EP 17816453 A EP17816453 A EP 17816453A EP 3544751 A1 EP3544751 A1 EP 3544751A1
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EP
European Patent Office
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rolling
stand
force
strip
tape head
Prior art date
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EP17816453.9A
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French (fr)
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EP3544751B1 (de
Inventor
Ilhom Gafur
Mirko TUNK
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Primetals Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Germany GmbH
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Publication date
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Publication of EP3544751A1 publication Critical patent/EP3544751A1/de
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Publication of EP3544751B1 publication Critical patent/EP3544751B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B21B37/68—Camber or steering control for strip, sheets or plates, e.g. preventing meandering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B39/00—Arrangements for moving, supporting, or positioning work, or controlling its movement, combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B39/14—Guiding, positioning or aligning work
    • B21B39/16—Guiding, positioning or aligning work immediately before entering or after leaving the pass
    • B21B39/165—Guides or guide rollers for rods, bars, rounds, tubes ; Aligning guides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2273/00—Path parameters
    • B21B2273/12—End of product
    • B21B2273/14—Front end or leading end
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2273/00—Path parameters
    • B21B2273/22—Aligning on rolling axis, e.g. of roll calibers
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2273/00—Path parameters
    • B21B2273/24—Web positioning

Definitions

  • the present invention is based on an operating method for a rolling train in which a metal strip is rolled,
  • the rolling train has at least one front rolling stand and one rear rolling stand arranged downstream of the front rolling stand and furthermore has side guides for the metal strip between the two rolling stands,
  • a positioning command for the front roll stand is determined by means of a strip position controller
  • the front rolling stand is acted upon by the band position controller according to the determined control command.
  • the present invention is further based on a computer program comprising machine code executable by a rolling mill controller, wherein the processing of the machine code by the controller causes the controller to operate the mill train according to such an operating method.
  • the present invention is further based on a control device for a rolling train, wherein the control device is programmed with such a computer program, such that the controller operates the mill train according to such an operating method.
  • the present invention is further based on a rolling line for rolling a metal strip, which has a tape head,
  • the rolling train has at least one front rolling stand and one rear rolling stand arranged downstream of the front rolling stand and furthermore has side guides for the metal strip between the two rolling stands,
  • Such an operating method, the corresponding computer program, the control device and the rolling train are known for example from WO 2006/119 984 AI.
  • WO 2006/119 984 Al it is known to roll a slab in a roughing stand.
  • Powerful side guides are arranged both in front of and behind the roughing stand.
  • the geometry of a pre-strip should be specifically influenced in order to produce a straight pre-strip without thickness wedge and without lateral curvature.
  • the controls of the side guides and the roughing stand are linked together in such a way that a saber or wedge slab is transformed into a straight and wedge-free sliver.
  • the side guides are held in place with great force and only deflect when needed to protect the side guides and / or the scaffold from damage. The corresponding position of the side guides is recorded quantitatively.
  • the nip in the roughing mill is controlled in dependence of different sizes so that it remains parallel. It is known from DE 10 2004 043 790 A1 to arrange side guides in front of and / or behind a roll stand and to detect the lateral position of the side guides and / or forces exerted by the metal strip on the side guides. Depending on the values recorded, the geometry of the roll gap is changed in order to avoid a saber and / or a wedge.
  • the metal strip does not run straight but in a circular arc (also called a saber in professional circles) towards the next rolling stand.
  • the metal strip therefore meets off-center in the downstream rolling mill. This in turn has an asymmetric reduction in the downstream rolling stand.
  • the metal strip can therefore run out of the downstream rolling stand again with a saber.
  • the saber can be directed in the same direction as before or in the opposite direction.
  • side guides are provided.
  • the side guides are operated position-controlled in the prior art. If the lateral position of the metal strip has only a slight deviation from the desired position, the metal strip does not contact the side guides. Otherwise, sideways migration will result from one-sided grinding at one of the two sides. Guided limits or plays serpentine within the two side guides. A one-sided grinding damages the band edges.
  • a serpentine walking leads due to the uncontrolled lateral belt movement to an off-center puncture in the downstream rolling mill and thus to flatness errors. In extreme cases, the tape head can completely miss the nip of the following rolling mill stand or doubled into the nip of the following rolling mill.
  • the side guides are usually set narrow to leave the metal strip only a small lateral range of motion. This also has the consequence that the band edges are ground through the side guides and that the band is braced in itself.
  • the object of the present invention is to provide opportunities to be able to adjust the band position quickly, easily and reliably.
  • the presence of an independent detection device for the deviation of the lateral position of the metal strip from the desired position should not be required.
  • the risk of band Doppler should be reduced or avoided.
  • an operating method of the initially mentioned type is configured by
  • band position controller determines the control command utilizing the time derivative of the deviation of the lateral position of the tape head of the desired position such that a change in the deviation of the lateral position of the tape head is counteracted by the desired position.
  • the time derivative of the deviation of the lateral position of the tape head of the desired position is utilized in the determination of the control command and thus the control command determined such that a change in the deviation of the lateral position of the tape head of the desired position - mind you the change - counteracted , It can thereby be achieved that the metal strip runs as straight as possible out of the front roll stand by means of a finely metered counter-control. It is possible for the side guides to be adjusted in a force-controlled manner to the metal strip via a respective force regulator, and for the force regulator to be given a force setpoint effecting the force limitation. In this case, both side guides are always on the metal band. This has the advantage that even small deviations of the lateral position of the metal strip from the desired position can be detected easily.
  • the force regulators are activated only at a time when the tape head has run out of the front rolling stand by a predetermined length. This ensures that the tape head can reliably run into the area between the two side guides. In particular, this avoids that the front, extending in the bandwidth direction strip edge abuts against one of the side guides and thereby causes a high-altitude.
  • the force regulators can determine a respective additional setpoint value for a respective lower-level position controller, by means of which a position control of the respective lateral guide takes place.
  • the side guides are moved position-controlled via a respective position controller to a respective reference position.
  • the reference positions are in this case preferably predetermined such that the metal strip in the case of a central, completely straight transport from both side guides has a respective distance.
  • the position controllers each determine a force setpoint value for a respective subordinate force regulator as the respective manipulated variable.
  • the respective force setpoint is limited to a force limit by means of a respective limiter.
  • the limiters may be part of the respective position controller or stand-alone units arranged between the position controllers and the force controllers.
  • the band position controller determines the setting command such that the change in the deviation is reduced as much as possible, in particular to zero.
  • the metal strip runs out of the front rolling stand as soon as possible, at which point the change in deviation is reduced as much as possible.
  • the strip position controller When determining the setting command, the strip position controller preferably takes into account a current length by which the strip head in each case has run out of the front rolling stand. This results in a linearization of the adjustment of the band position controller.
  • a setting determines the front mill on which the front roll stand is set from the arrival of the tape head in the front roll stand. This setting is maintained until the deviation of the lateral position of the tape head from the desired position is detected by means of the side guides.
  • the model is preferably adapted on the basis of the positioning command determined by the belt position controller, and the adapted model is used as the basis for determining the setting of the front rolling stand when rolling another metal belt.
  • the model can be gradually improved on and on, so that improved settings can be determined for future metal strips to be rolled.
  • a model of the mill train prior to entry of the tape head into the rear mill stand, can also be used to determine a setting of the rear mill stand to which the rear mill stand will be set at the time the tape head enters the rear mill stand. It is possible that, when determining the position of the rear roll stand, the positioning command for the front roll stand determined by the strip position controller and / or the deviation of the lateral position of the strip head from the desired position and / or the temporal change of the lateral position of the strip head are taken into account , As a result, tape travel may already be optimized for the currently rolled strip.
  • the object is further achieved by a computer program having the features of claim 11.
  • the execution of the computer program causes the control device to operate the rolling train in accordance with an operating method according to the invention.
  • control device for a rolling train with the features of claim 12.
  • the control device is programmed with a computer program according to the invention, so that the control er worn operates the rolling mill according to an operating method according to the invention.
  • control device operates the rolling train in each case according to an operating method according to the invention.
  • the front and the rear rolling stand are rolling stands of a rolling mill designed as a finishing train.
  • FIG. 3 shows the two rolling stands of the rolling train of FIG. 2 from above
  • a metal strip 1 is to be rolled in a rolling train.
  • the metal strip 1 is conveyed in a transport direction x through the rolling train.
  • the metal strip 1 may be, for example, a steel strip, an aluminum strip, a copper strip, a brass strip or a band made of another metal.
  • the rolling train has a plurality of rolling stands 2.
  • the rolling train is designed as a finishing train.
  • the rolling stands 2 are generally the rolling stands 2 of a finishing train.
  • the number of rolling stands 2 is usually between four and eight, for example at five, six or seven. Of the rolling stands 2, only their work rolls 3 are shown in FIG. 1 (and also in the other figures). In general, however, the rolling mills 2, in addition to the work rolls 3 more rolls, in particular in Quartogerüsten in addition to the work rolls 3 backup rolls and Sextogerüsten in addition to the work rolls 3 backup rolls and intermediate rolls.
  • the work rolls 3, the intermediate rolls and / or the backup rolls may be axially displaceable. However, this is not mandatory. Behind the last roll stand 2 are often a cooling section and / or a reel (not shown in the FIG) available.
  • the rolling train is controlled by a control device 4.
  • the control device 4 usually controls the entire rolling train. So it is usually only once for all rolling stands 2 of the rolling mill available. However, a parameterization of the control device 4 with respect to the individual rolling stands 2 may be different from rolling stand 2 to rolling mill 2.
  • the control device 4 is generally designed as a software programmable control device 4. It is therefore usually programmed with a computer program 5.
  • the computer program 5 determines the mode of action of the control device 4.
  • the computer program 5 comprises machine code 6 which can be processed by the control device 4.
  • the processing of the machine code 6 causes the control device 4 to operate the rolling mill in accordance with an operating method which will be explained in more detail below in conjunction with the further FIG.
  • the front roll stand 2 of FIGS. 2 and 3, i. the rolling stand from which the metal strip 1 runs out is the mainly relevant rolling stand 2.
  • the rear rolling stand 2 it is essentially only necessary for the metal strip 1 to be guided to the rear rolling stand 2.
  • the reference numeral 2 a is used for the front stand 2
  • the reference sign 2 b is used for the rear stand 2.
  • the tape head 7 of the metal strip 1 is guided laterally.
  • the side guides 8, 8 ' (more precisely: the adjusting devices 9, 9') are operated under power limitation in the context of the present invention. This applies at least during the period between the leakage of the tape head 7 from the front roll stand 2a and the running of the tape head 7 in the rear roll stand 2b. Forces F, F ', which are exerted by the side guides 8, 8' on the side edges 10, 10 'of the metal strip 1, are thus limited.
  • the side guides 8, 8 ' give way when the metal strip 1 exerts an excessive force on the side guides 8, 8', ie a force above a force limit Fmax.
  • the force limit Fmax can be, for example, between 2 kN and 10 kN, in particular between 4 kN and 6 k.
  • the force limit value Fmax is specified as a parameter or not, the force limit value Fmax is, however, kept constant in the context of the operating method according to the invention.
  • the respective position p, p 'of the side guides 8, 8' can be detected by means of corresponding sensors 11, 11 '. If the detection takes place while the tape head 7 is between the front roll stand 2a and the rear roll stand 2b, the positions p, p 'for the lateral position y of the tape head 7 and thus also for the deviation 5y of the lateral position y characteristic of a target position y *. This will be explained in more detail later in connection with two possible embodiments of the present invention.
  • the side guides 8, 8 ' the deviation 5y of the lateral position y of the tape head 7 can thus be detected quantitatively by a desired position y *.
  • the positions p, p ' can therefore be supplied to a determination device 12.
  • the determination device 12 can use the detected positions p, p ', the lateral position y of the tape head 7 and the deviation 5y of the lateral position y of the tape head 7 from the desired position y * determine.
  • the lateral position y can, as required, be related to one of the two side edges 10, 10 'or to a location between the two side edges 10, 10', in particular the band center. In the following, it is assumed that the lateral position y is related to the center of the strip-indicated in FIG. 3 by a dashed line. This definition facilitates arithmetic and explanation of the invention, but is not limited in content.
  • the control device 4 often implements a tape position controller 13 for the front rolling stand 2a while processing the computer program 5.
  • the band position controller 13 may be formed, for example, as a conventional PI controller. Alternatively, the band position controller can be designed, for example, as a model-predictive controller.
  • the band position controller 13 is supplied with the deviation 5y.
  • the band position controller 13 determines a setting command S for the front rolling stand 2a.
  • the control command S By means of the control command S, the change of the deviation 5y (ie not the absolute value of the deviation 5y, but the speed with which the tape head 7 emigrates laterally) is counteracted.
  • the rolling stand 2a is acted upon in accordance with the determined positioning command S.
  • the control command S can in particular cause a differential rolling force or a differential rolling gap.
  • the belt position controller 13 acts on the front rolling stand 2a in accordance with the determined control command S.
  • the two force regulators 14, 14 ' determinee corresponding control commands q, q' for the adjusting devices 9, 9 'and control them accordingly.
  • the specification of the force limit value Fmax as a force setpoint value F *, F '* for both force regulators 14, 14' causes the force limitation in this case.
  • the two positions p, p ' are used.
  • the accuracy of the determination of the lateral position y can be improved.
  • the sign of the sum of the positions p, p ' can be evaluated.
  • the lateral position y - depending on the sign - can be determined according to one of the two equations below, where b is the width of the metal strip 1 which is known without further ado:
  • the force regulator 14, 14' activated only at a time at which the tape head 7 expired from the front roll stand 2a by a predetermined length Lmin is.
  • the predetermined length Lmin is larger than the distance of the side guides 8, 8 'from the front rolling stand 2a, as shown in FIG. Only after that point in time are the force regulators 14, 14 activated and thereby the side guides 8, 8 'are set against the side edges 10, 10'.
  • a position control can be active, which keeps the side guides 8, 8 'in a retracted position.
  • the respective actual length L, by which the tape head 7 has run out of the front rolling stand 2a, can be determined, for example, by integrating a transport speed v at which the metal strip 1 leaves the rolling stand 2a.
  • the force regulators 14, 14 ' act via lower-level position controllers 15, 15' on the side guides 8, 8 '.
  • a position control of the respective lateral guide 8, 8 ' takes place by means of the subordinate position controllers 15, 15'.
  • the position regulators 15, 15 'corresponding to the representation in FIG 5 corresponding reference positions p *, p' * and the associated positions p, p 'are supplied.
  • the force regulators 14, 14 ' determine a respective additional setpoint value ⁇ , ⁇ ' for the respective subordinate position regulator 15, 15 '.
  • the force regulators 14, 14 ' are generally designed as I-controllers, ie they have an integrating effect.
  • the force regulators 14, 14 'in this case usually a respective limiter 16, 16' downstream, by means of which the output signal of the respective force regulator
  • the two position controllers 15, 15 '- independently of one another - each determine a force setpoint value F *, F' * as the respective manipulated variable.
  • the two force setpoint values F *, F '* are supplied to limiters 16, 16'.
  • the limiters 16, 16' In the limiters 16,
  • the force setpoint values F *, F' * are limited on one side to the uniform force limit value Fmax.
  • the - possibly limited - force setpoint values F *, F '* are then fed to the force regulators 14, 14'.
  • the force regulators 14, 14 ' are in the embodiment of FIG 6 the position controllers 15,
  • the band position controller 13 does not use the deviation 5y of the lateral position y from the target position y *, but rather the time derivative, ie the speed with which the tape head 7 emigrates laterally.
  • the band position controller 13 can continue to take into account the actual length L and possibly also other variables such as, for example, the transport speed v. As a result, the behavior of the control can be linearized.
  • the band position controller 13 can continue to make a smoothing and / or a limitation of the control command S.
  • the band position controller 13 determines the setting command S such that the change in the deviation 5y is reduced as much as possible, in particular to zero.
  • par- dere means the reduction of the change of the deviation 5y to zero, that the metal strip 1 from this point straight out of the front roll stand 2a expires. This control is thus the desired control of the roll stand 2a.
  • the control command S is not determined so that the deviation 5y itself is reduced as much as possible.
  • the control device 4 implements inter alia a model 17 of the rolling train.
  • the control device 4 uses the model 17 to determine an adjustment of the respective rolling stand 2, to which the respective rolling stand 2 is set. This determination is made before the running of the tape head 7 in the respective rolling stand 2.
  • the determined setting applies to the time from the arrival of the tape head 7 in the respective rolling stand 2 or - hereby substantially equivalent - for the time at which the tape head. 7 reaches the respective rolling mill 2. This applies to each rolling stand 2 of the rolling train and thus also to the front rolling stand 2a and the rear rolling stand 2b.
  • the setting determined by means of the model 17 for the front rolling stand 2 a is maintained until the deviation 5 y of the lateral position y of the tape head 7 from the desired position y * is detected by means of the side guides 8, 8 '. Up to this time, therefore, there is no correction of the setting of the front rolling stand 2a. Without further measures, therefore, a subsequent further metal strip 1 is first rolled with the same, possibly erroneous settings.
  • the model 17 is adapted by means of the positioning command S determined by the band position controller 13. This makes it possible to use the adapted model 17 when rolling the additional metal strip 1 to determine the setting of the front rolling stand 2a.
  • the control command S is the control command S in which the variation of the deviation 5y is reduced as much as possible.
  • the advance by means of the model 17 determined setting of the rear roll stand 2b kept unchanged.
  • the adjustment command S determined by the strip position controller 13 for the preceding roll stand 2a and / or the deviation 5y of the lateral position y of the strip head 7 from the desired position y * and / or to take into account the temporal change of the lateral position y so to correct the previously determined setting.
  • This correction can also be done without adaptation of the model 17.
  • the model 17 may be designed such that it determines the setting of the rolling stands 2 taking into account the variables mentioned.
  • the control command S is that control command S, in which the change in the deviation 5y is reduced as much as possible.
  • the control device 4 which implements the implementation of the operating method according to the invention, is designed in such a way on the basis of the programming with the computer program 5.
  • the computer program thus effects, as shown in FIGS. 3, 4 and 5, that the control device 4 implements corresponding software blocks.
  • the invention has many advantages.
  • the side guides 8, 8 ' are usually present anyway. There are therefore no additional means required to determine the lateral position y of the tape head 7.
  • damage to the side edges 10, 10 'and also to the side guides 8, 8' can be reliably avoided due to their force limitation.
  • the risk of band Doppler can also be significantly reduced. Nevertheless, it can be ensured in a simple manner that the metal strip 1 ends as straight as possible out of the front rolling stand 2a.

Landscapes

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

Abstract

In einer Walzstraße wird ein Metallband (1) gewalzt, das einen Bandkopf (7) aufweist. Die Walzstraße weist mindestens ein vorderes Walzgerüst (2a) und ein dem vorderen Walzgerüst (2a) nachgeordnetes hinteres Walzgerüst (2b) auf. Weiterhin weist die Walzstraße zwischen den beiden Walzgerüsten (2a, 2b) Seitenführungen (8, 8') für das Metallband (1) auf. Die Seitenführungen (8, 8') werden kraftbegrenzt betrieben. Während des Zeitraums zwischen dem Auslaufen des Bandkopfes (7) aus dem vorderen Walzgerüst (2a) und dem Einlaufen des Bandkopfes (7) in das hintere Walzgerüst (2b) wird mittels der Seitenführungen (8, 8') eine Abweichung (δy) der seitlichen Lage (y) des Bandkopfes (7) von einer Solllage (y*) quantitativ erfasst. Mittels eines Bandlagereglers (13) wird ein Stellbefehl (S) für das vordere Walzgerüst (2a) ermittelt. Das vordere Walzgerüst (2a) vom Bandlageregler (13) wird entsprechend dem ermittelten Stellbefehl (S) beaufschlagt. Der Bandlageregler (13) ermittelt den Stellbefehl (S) unter Verwertung der zeitlichen Ableitung der Abweichung (δy) der seitlichen Lage (y) des Bandkopfes (7) von der Solllage (y*) derart, dass einer Änderung der Abweichung (δy) der seitlichen Lage (y) des Bandkopfes (7) von der Solllage (y*) entgegengewirkt wird.

Description

Beschreibung
Bezeichnung der Erfindung Bandlageregelung mit kraftbegrenzter Anstellung von Seitenführungen an das Metallband und Korrektur der Walzenanstellung
Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Betriebsverfahren für eine Walzstraße, in der ein Metallband gewalzt wird,
- wobei die Walzstraße mindestens ein vorderes Walzgerüst und ein dem vorderen Walzgerüst nachgeordnetes hinteres Walzge- rüst aufweist und weiterhin zwischen den beiden Walzgerüsten Seitenführungen für das Metallband aufweist,
- wobei die Seitenführungen kraftbegrenzt betrieben werden,
- wobei während des Zeitraums zwischen dem Auslaufen des
Bandkopfes aus dem vorderen Walzgerüst und dem Einlaufen des Bandkopfes in das hintere Walzgerüst mittels der Seitenführungen eine Abweichung der seitlichen Lage des Bandkopfes von einer Solllage quantitativ erfasst wird,
- wobei mittels eines Bandlagereglers ein Stellbefehl für das vordere Walzgerüst ermittelt wird,
- wobei das vordere Walzgerüst vom Bandlageregler entsprechend dem ermittelten Stellbefehl beaufschlagt wird.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Computerprogramm, das Maschinencode umfasst, der von einer Steuer- einrichtung für eine Walzstraße abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung bewirkt, dass die Steuereinrichtung die Walzstraße gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt. Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Steuereinrichtung für eine Walzstraße, wobei die Steuereinrichtung mit einem derartigen Computerprogramm programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung die Walzstraße gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Walzstraße zum Walzen eines Metallbandes, das einen Bandkopf aufweist,
- wobei die Walzstraße mindestens ein vorderes Walzgerüst und ein dem vorderen Walzgerüst nachgeordnetes hinteres Walzgerüst aufweist und weiterhin zwischen den beiden Walzgerüsten Seitenführungen für das Metallband aufweist,
- wobei die Walzstraße eine derartige Steuereinrichtung aufweist, welche die Walzstraße gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.
Stand der Technik
Ein derartiges Betriebsverfahren, das entsprechende Computerprogramm, die Steuereinrichtung und die Walzstraße sind beispielsweise aus der WO 2006/119 984 AI bekannt.
Aus der WO 2006/119 984 AI ist bekannt, eine Bramme in einem Vorgerüst zu walzen. Sowohl vor als auch hinter dem Vorgerüst sind kräftige Seitenführungen angeordnet. Mittels der Anordnung der WO 2006/119 984 AI soll gezielt die Geometrie eines Vorbandes beeinflusst werden, um ein gerades Vorband ohne Dickenkeil und ohne seitliche Krümmung zu erzeugen. Die Steuerungen der Seitenführungen und des Vorgerüsts sind derart miteinander verknüpft, dass eine säbelige oder keilige Bramme in ein gerades und keilfreies Vorband umgeformt wird. Die Seitenführungen werden mit hoher Kraft auf ihren Anstellungen gehalten und weichen nur dann aus, wenn dies zum Schutz der Seitenführungen und/oder des Vorgerüsts vor Schäden erforderlich ist. Die entsprechende Position der Seitenführungen wird quantitativ erfasst. Der Walzspalt im Vorgerüst wird in Abhängigkeit von verschiedenen Größen so geregelt, dass er parallel bleibt. Aus der DE 10 2004 043 790 AI ist bekannt, vor und/oder hinter einem Walzgerüst Seitenführungen anzuordnen und die seitliche Lage der Seitenführungen und/oder vom Metallband auf die Seitenführungen ausgeübte Kräfte zu erfassen. In Abhän- gigkeit von den erfassten Werten wird die Geometrie des Walzspaltes verändert, um einen Säbel und/oder einen Keil zu vermeiden .
Beim Walzen von Metallband in einer Warmband-Fertigstraße soll das Metallband nach Möglichkeit mit höchster Laufstabilität und mit einem optimalen Planheitsergebnis durch die einzelnen Walzgerüste der Walzstraße geführt werden. Zu diesem Zweck ist insbesondere anzustreben, das Metallband mittig und gerade durch die einzelnen Walzgerüste der Walzstraße zu führen. Dies gilt auch und insbesondere in der Einfädelphase des Metallbandes, wenn also der Anfang des Metallbandes (= Bandkopf) bereits aus einem der Walzgerüste ausgetreten ist und dem nächsten Walzgerüst zustrebt. Erfolgt in dem Walzgerüst in der Einfädelphase eine asymmetrische Verformung (wird das Metallband also mit einem Dickenkeil beaufschlagt) , läuft das Metallband nicht gerade, sondern in einem Kreisbogen (in Fachkreisen auch Säbel genannt) auf das nächste Walzgerüst zu. Das Metallband trifft daher außermittig bei dem nachgeordneten Walzgerüst ein. Dies hat im nachgeordneten Walzgerüst wiederum eine asymmetrische Reduktion zur Folge. Das Metallband kann daher auch aus dem nachgeordneten Walzgerüst wieder mit einem Säbel auslaufen. Der Säbel kann in die gleiche Richtung wie zuvor oder in die umgekehrte Richtung gerichtet sein.
Zur Begrenzung des seitlichen Auswanderns des Metallbandes sind Seitenführungen vorgesehen. Die Seitenführungen werden im Stand der Technik positionsgeregelt betrieben. Weist die seitliche Lage des Metallbandes nur eine geringe Abweichung von der Solllage auf, kontaktiert das Metallband die Seitenführungen nicht. Anderenfalls wird das seitliche Auswandern durch ein einseitiges Schleifen an einer der beiden Seiten- führungen begrenzt oder spielt sich schlangenförmig innerhalb der beiden Seitenführungen ab. Ein einseitiges Schleifen beschädigt die Bandkanten. Ein schlangenförmiges Wandern führt wegen der unkontrollierten seitlichen Bandbewegung zu einem außermittigen Anstechen im nachgeordneten Walzgerüst und dadurch zu Planheitsfehlern. Im Extremfall kann der Bandkopf den Walzspalt des nachfolgenden Walzgerüsts komplett verpassen oder gedoppelt in den Walzspalt des nachfolgenden Walzgerüsts einlaufen. Dies gilt insbesondere für die hinteren Walzgerüste einer mehrgerüstigen Fertigstraße, wenn also das Metallband bereits eine relativ geringe Dicke aufweist. Sowohl das Doppeln des Bandkopfes als auch das Verpassen des Walzspaltes führen zu negativen Ergebnissen. Im Extremfall ist es möglich, dass das Metallband nur noch als Schrott ver- wertet werden kann oder dass sogar die Walzstraße beschädigt wird .
Im Stand der Technik werden die Seitenführungen üblicherweise eng eingestellt, um dem Metallband nur einen geringen seitli- chen Bewegungsspielraum zu lassen. Dies hat weiterhin zur Folge, dass die Bandkanten durch die Seitenführungen abgeschliffen werden und dass das Band in sich verspannt wird.
Steuerleute versuchen in der Praxis durch schnelle Korrektu- ren der Schräglage der Arbeitswalzen den Geradeauslauf des Bandkopfes auf Sicht zu beeinflussen. Diese Tätigkeit ist sehr anspruchsvoll und erfordert große Erfahrung. Darüber hinaus gelingt dies sogar erfahrenen Steuerleuten oftmals nur eingeschränkt, da die Sicht von der Steuerbühne auf das Me- tallband aus einem ungünstigen Winkel erfolgt. Auch beeinträchtigen oftmals Dampf und Staub die Sicht. Weiterhin sind nur Ausschnitte des Metallbandes zwischen den Walzgerüsten sichtbar. Darüber hinaus ist bei den hinteren Walzgerüsten der Walzstraße aufgrund der hohen Transportgeschwindigkeiten eine sehr schnelle Reaktion erforderlich.
Aus der DE 10 2014 215 397 AI ist ein Betriebsverfahren für eine Walzstraße bekannt, in der ein Metallband gewalzt wird, das einen Bandkopf aufweist. Die Walzstraße weist ein vorderes und ein hinteres Walzgerüst auf, zwischen denen Seitenführungen für das Metallband angeordnet sind. Bei der DE 10 2014 215 397 AI wird mittels einer optischen Erfassungsein- richtung die seitliche Lage des Bandkopfes erfasst und zur
Nachführung der Anstellung des vorgeordneten Walzgerüsts verwendet. Diese Vorgehensweise führt zu guten Ergebnissen.
Nachteilig ist jedoch, dass die optische Erfassungseinrichtung erforderlich ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, die Bandlage schnell, einfach und zu- verlässig einstellen zu können. Hierbei soll insbesondere das Vorhandensein einer eigenständigen Erfassungseinrichtung für die Abweichung der seitlichen Lage des Metallbandes von der Solllage nicht erforderlich sein. Weiterhin soll die Gefahr von Banddopplern verringert oder vermieden werden.
Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren für eine Walzstraße mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 10.
Erfindungsgemäß wird ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet,
- dass der Bandlageregler den Stellbefehl unter Verwertung der zeitlichen Ableitung der Abweichung der seitlichen Lage des Bandkopfes von der Solllage derart ermittelt, dass einer Änderung der Abweichung der seitlichen Lage des Bandkopfes von der Solllage entgegengewirkt wird.
Durch die Kraftbegrenzung wird - im Gegensatz zum positions- geregelten Betrieb des Standes der Technik - erreicht, dass beim Anschlagen des Metallbandes an die Seitenführung die entsprechende Seitenführung nachgibt. Dadurch werden zunächst die von der Seitenführung auf das Metallband ausgeübten Kräf- te begrenzt. Dies reduziert die Gefahr von Banddopplern . Aufgrund des Umstands, dass die Breite des Metallbandes bekannt ist und eine Seitenkante des Metallbandes an der nachgebenden Seitenführung anliegt, kann weiterhin auch die seitliche Lage des Metallbandes quantitativ erfasst werden. Vor allem aber wird bei der Ermittlung des Stellbefehls die zeitliche Ableitung der Abweichung der seitlichen Lage des Bandkopfes von der Solllage verwertet und dadurch der Stellbefehl derart ermittelt, dass einer Änderung der Abweichung der seitlichen Lage des Bandkopfes von der Solllage - wohlgemerkt der Änderung - entgegengewirkt wird. Dadurch kann erreicht werden, dass das Metallband mittels einer feindosierten Gegensteuerung möglichst gerade aus dem vorderen Walzgerüst ausläuft. Es ist möglich, dass die Seitenführungen über einen jeweiligen Kraftregler kraftgeregelt an das Metallband angestellt werden und dass dem jeweiligen Kraftregler ein die Kraftbegrenzung bewirkender Kraftsollwert vorgegeben wird. In diesem Fall liegen stets beide Seitenführungen am Metallband an. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass auch geringe Abweichungen der seitlichen Lage des Metallbandes von der Solllage ohne weiteres erfasst werden können.
Im Falle einer Kraftregelung werden vorzugsweise die Kraft- regier erst zu einem Zeitpunkt aktiviert, zu dem der Bandkopf um eine vorbestimmte Länge aus dem vorderen Walzgerüst ausgelaufen ist. Dadurch wird erreicht, dass der Bandkopf zuverlässig in den Bereich zwischen den beiden Seitenführungen einlaufen kann. Insbesondere wird dadurch vermieden, dass die vordere, sich in Bandbreitenrichtung erstreckende Bandkante gegen eine der Seitenführungen stößt und dadurch einen Hochgeher verursacht.
Die Kraftregler können insbesondere einen jeweiligen Zusatz- sollwert für einen jeweiligen unterlagerten Positionsregler ermitteln, mittels derer eine Positionsregelung der jeweiligen Seitenführung erfolgt. Alternativ ist es möglich, dass die Seitenführungen über einen jeweiligen Positionsregler positionsgeregelt auf eine jeweilige Referenzposition gefahren werden. Die Referenzpositionen werden in diesem Fall vorzugsweise derart vorgegeben, dass das Metallband im Falle eines mittigen, vollständig geraden Transports von beiden Seitenführungen einen jeweiligen Abstand aufweist. Im Falle der Positionsregelung ermitteln die Positionsregler als jeweilige Stellgröße jeweils einen Kraftsollwert für einen jeweiligen unterlagerten Kraftregler. Der jeweilige Kraftsollwert wird jedoch mittels eines jeweiligen Begrenzers auf einen Kraftgrenzwert begrenzt. Die Begrenzer können Bestandteil des jeweiligen Positionsreglers oder eigenständige, zwischen den Positionsreglern und den Kraftreglern angeordnete Einheiten sein.
Im Falle der unterlagerten oder überlagerten Positionsregelung existiert ein Toleranzbereich, innerhalb dessen das Metallband (in der Regel geringfügig) auswandern kann, ohne die Seitenführungen zu kontaktieren. In diesem Fall werden die Bandkanten bei einem mittigen Geradeauslauf des Metallbandes von den Seitenführungen überhaupt nicht beschädigt.
Vorzugsweise ermittelt der Bandlageregler den Stellbefehl derart, dass die Änderung der Abweichung so weit wie möglich reduziert wird, insbesondere zu Null wird. Dadurch läuft das Metallband ab dem Zeitpunkt, zu dem die Änderung der Abweichung so weit wie möglich reduziert ist, so gerade wie möglich - im Idealfall völlig gerade - aus dem vorderen Walzgerüst aus.
Vorzugsweise berücksichtigt der Bandlageregler bei der Ermittlung des Stellbefehls eine aktuelle Länge, um die der Bandkopf jeweils aus dem vorderen Walzgerüst ausgelaufen ist. Dadurch ergibt sich eine Linearisierung der Stellwirkung des Bandlagereglers .
Vor dem Einlaufen des Bandkopfes in das vordere Walzgerüst wird mittels eines Modells der Walzstraße eine Einstellung des vorderen Walzgerüsts ermittelt, auf welche das vordere Walzgerüst ab dem Einlaufen des Bandkopfes in das vordere Walzgerüst eingestellt wird. Diese Einstellung wird beibehalten, bis mittels der Seitenführungen die Abweichung der seit- liehen Lage des Bandkopfes von der Solllage erfasst wird. Vorzugsweise wird das Modell anhand des vom Bandlageregler ermittelten Stellbefehls adaptiert und wird beim Walzen eines weiteren Metallbandes der Ermittlung der Einstellung des vorderen Walzgerüsts das adaptierte Modell zugrunde gelegt.
Dadurch kann das Modell nach und nach immer weiter verbessert werden, so dass für zukünftig zu walzende Metallbänder immer weiter verbesserte Einstellungen ermittelt werden können.
In analoger Weise kann vor dem Einlaufen des Bandkopfes in das hintere Walzgerüst mittels eines Modells der Walzstraße auch eine Einstellung des hinteren Walzgerüsts ermittelt werden, auf welche das hintere Walzgerüst zu dem Zeitpunkt eingestellt wird, zu dem der Bandkopf in das hintere Walzgerüst einläuft. Es ist möglich, dass bei der Ermittlung der Ein- Stellung des hinteren Walzgerüsts der vom Bandlageregler ermittelte Stellbefehl für das vordere Walzgerüst und/oder die Abweichung der seitlichen Lage des Bandkopfes von der Solllage und/oder die zeitliche Änderung der seitlichen Lage des Bandkopfes berücksichtigt werden. Dadurch kann unter Umstän- den bereits für das momentan gewalzte Band der Bandlauf optimiert werden .
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Erfindungsgemäß bewirkt die Abarbeitung des Computerprogramms, dass die Steuereinrichtung die Walzstraße gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibt.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung für eine Walzstraße mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Computerprogramm programmiert, so dass die Steu- ereinrichtung die Walzstraße gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibt.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Walzstraße mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Erfindungsgemäß betreibt die Steuereinrichtung die Walzstraße jeweils gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren .
Vorzugsweise sind das vordere und das hintere Walzgerüst Walzgerüste einer als Fertigstraße ausgebildeten Walzstraße.
Kurze Beschreibung der Zeichnu
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 in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:
FIG 1 eine Walzstraße mit mehreren Walzgerüsten,
FIG 2 zwei Walzgerüste der Walzstraße in perspektivischer
Ansicht,
FIG 3 die zwei Walzgerüste der Walzstraße von FIG 2 von oben,
FIG 4 eine Regelanordnung,
FIG 5 eine weitere Regelanordnung und
FIG 6 eine weitere Regelanordnung. Beschreibung der Ausführungsformen
Gemäß FIG 1 soll in einer Walzstraße ein Metallband 1 gewalzt werden. Das Metallband 1 wird in einer Transportrichtung x durch die Walzstraße gefördert. Das Metallband 1 kann bei- spielsweise ein Stahlband, ein Aluminiumband, ein Kupferband, ein Messingband oder ein aus einem anderen Metall bestehendes Band sein. Die Walzstraße weist mehrere Walzgerüste 2 auf. In der Regel ist die Walzstraße als Fertigstraße ausgebildet. Demzufolge sind die Walzgerüste 2 in der Regel die Walzgerüste 2 einer Fertigstraße.
Die Anzahl an Walzgerüsten 2 liegt in der Regel zwischen vier und acht, beispielsweise bei fünf, sechs oder sieben. Von den Walzgerüsten 2 sind in FIG 1 (und auch in den anderen Figuren) nur deren Arbeitswalzen 3 dargestellt. In der Regel weisen die Walzgerüste 2 jedoch zusätzlich zu den Arbeitswalzen 3 weitere Walzen auf, insbesondere bei Quartogerüsten zusätzlich zu den Arbeitswalzen 3 Stützwalzen und bei Sextogerüsten zusätzlich zu den Arbeitswalzen 3 Stützwalzen und Zwischenwalzen. Die Arbeitswalzen 3, die Zwischenwalzen und/oder die Stützwalzen können axial verschiebbar sein. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Hinter dem letzten Walzgerüst 2 sind oftmals eine Kühlstrecke und/oder ein Haspel (in den FIG nicht dargestellt) vorhanden.
Die Walzstraße wird von einer Steuereinrichtung 4 gesteuert. Die Steuereinrichtung 4 steuert in der Regel die gesamte Walzstraße. Sie ist also in der Regel nur einmal für alle Walzgerüste 2 der Walzstraße vorhanden. Eine Parametrierung der Steuereinrichtung 4 bezüglich der einzelnen Walzgerüste 2 kann jedoch von Walzgerüst 2 zu Walzgerüst 2 verschieden sein .
Die Steuereinrichtung 4 ist in der Regel als softwareprogrammierbare Steuereinrichtung 4 ausgebildet. Sie ist daher in der Regel mit einem Computerprogramm 5 programmiert. Das Computerprogramm 5 bestimmt die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 4. Das Computerprogramm 5 umfasst Maschinencode 6, der von der Steuereinrichtung 4 abarbeitbar ist. Die Abarbeitung des Maschinencodes 6 bewirkt, dass die Steuereinrichtung 4 die Walzstraße gemäß einem Betriebsverfahren betreibt, das nachfolgend in Verbindung mit den weiteren FIG näher erläutert wird.
Die nachfolgend näher erläuterte erfindungsgemäße Vorgehensweise wird weiterhin in der Regel für jedes Paar von Walzge- rüsten 2 ergriffen. Nachfolgend wird daher in Verbindung mit den FIG 2 und 3 und auch den weiteren FIG nur ein einzelnes Paar von Walzgerüsten 2 betrachtet. Die entsprechenden Ausführungen können jedoch für jede derartige Gruppe von zwei in Transportrichtung x des Metallbandes 1 unmittelbar aufeinanderfolgenden Walzgerüsten 2 gelten.
Das vordere Walzgerüst 2 von FIG 2 und 3, d.h. dasjenige Walzgerüst, aus dem das Metallband 1 ausläuft, ist das haupt- sächlich relevante Walzgerüst 2. Bezüglich des hinteren Walz- gerüsts 2 kommt es im wesentlichen nur darauf an, dass das Metallband 1 zu dem hinteren Walzgerüst 2 geführt wird. Nachstehend werden für das vordere Walzgerüst 2 das Bezugszeichen 2a und für das hintere Walzgerüst 2 das Bezugszeichen 2b ver- wendet.
Von Bedeutung ist in vielen Fällen weiterhin, dass der Bandkopf 7 des Metallbandes 1, d.h. der Anfang des Metallbandes 1, zwar bereits aus dem vorderen Walzgerüst 2a ausgelaufen ist, das hintere Walzgerüst 2b jedoch noch nicht erreicht hat. Dieser Zustand wird üblicherweise und auch nachfolgend als Auslaufen des Bandkopfes 7 aus dem vorderen Walzgerüst 2a bezeichnet . Die Walzstraße weist weiterhin zwischen jeweils zwei Walzgerüsten 2 - dargestellt ist dies nur in FIG 3 für den Bereich zwischen dem vorderen und dem hinteren Walzgerüst 2a, 2b - Seitenführungen 8, 8' auf. Die Seitenführungen 8, 8' sind über entsprechende Stelleinrichtungen 9, 9' verstellbar. Die Stelleinrichtungen 9, 9' sind in der Regel als Hydraulikzylindereinheiten ausgebildet. Die Art und Weise der Verstellbarkeit ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch von untergeordneter Bedeutung. Mittels der Seitenführungen 8, 8' wird das Metallband 1 seitlich geführt.
Die Seitenführungen 8, 8' (genauer: die Stelleinrichtungen 9, 9' ) werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung kraftbegrenzt betrieben. Dies gilt zumindest während des Zeitraums zwischen dem Auslaufen des Bandkopfes 7 aus dem vorderen Walzgerüst 2a und dem Einlaufen des Bandkopfes 7 in das hintere Walzgerüst 2b. Kräfte F, F' , die von den Seitenführungen 8, 8' auf die Seitenkanten 10, 10' des Metallbandes 1 ausgeübt werden, wer- den also begrenzt. Insbesondere geben die Seitenführungen 8, 8' nach, wenn das Metallband 1 eine zu starke Kraft - also eine Kraft oberhalb eines Kraftgrenzwerts Fmax - auf die Seitenführungen 8, 8' ausübt. Der Kraftgrenzwert Fmax kann beispielsweise zwischen 2 kN und 10 kN liegen, insbesondere zwi- sehen 4 kN und 6 k . Er kann entsprechend der Darstellung in FIG 3 der Steuereinrichtung 4 als Parameter vorgebbar sein. Unabhängig davon, ob der Kraftgrenzwert Fmax als Parameter vorgegeben wird oder nicht, wird der Kraftgrenzwert Fmax im Rahmen des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens jedoch kon- stant gehalten.
Die jeweilige Position p, p' der Seitenführungen 8, 8' kann mittels entsprechender Sensoren 11, 11' erfasst werden. Sofern die Erfassung erfolgt, während der Bandkopf 7 sich zwi- sehen dem vorderen Walzgerüst 2a und dem hinteren Walzgerüst 2b befindet, sind die Positionen p, p' für die seitliche Lage y des Bandkopfes 7 und damit auch für die Abweichung 5y der seitlichen Lage y von einer Solllage y* charakteristisch. Dies wird später in Verbindung mit zwei möglichen Ausgestal- tungen der vorliegenden Erfindung noch näher erläutert werden. Mittels der Seitenführungen 8, 8' kann somit die Abweichung 5y der seitlichen Lage y des Bandkopfes 7 von einer Solllage y* quantitativ erfasst werden. Es kann also nicht nur rein binär erfasst werden, dass die Abweichung 5y erfolgt ist und welche Richtung die Abweichung 5y gegebenenfalls aufweist. Es kann vielmehr auch das Ausmaß der Abweichung 5y erfasst werden, also in welchem Umfang die Abweichung 5y erfolgt ist. Die Positionen p, p' können daher einer Ermittlungseinrichtung 12 zugeführt werden. Die Ermittlungseinrichtung 12 kann anhand der erfassten Positionen p, p' die seitliche Lage y des Bandkopfes 7 und die Abweichung 5y der seitlichen Lage y des Bandkopfes 7 von der Solllage y* ermitteln.
Die seitliche Lage y kann nach Bedarf auf eine der beiden Seitenkanten 10, 10' oder auf einen Ort zwischen den beiden Seitenkanten 10, 10' - insbesondere die Bandmitte - bezogen sein. Nachfolgend wird angenommen, dass die seitliche Lage y auf die Bandmitte - in FIG 3 durch eine gestrichelte Linie angedeutet - bezogen ist. Diese Festlegung erleichtert die Arithmetik und die Erläuterung der Erfindung, ist jedoch nicht mit einer inhaltlichen Beschränkung verbunden.
Die Steuereinrichtung 4 implementiert entsprechend der Darstellung in FIG 3 unter Abarbeitung des Computerprogramms 5 oftmals unter anderem einen Bandlageregler 13 für das vordere Walzgerüst 2a. Der Bandlageregler 13 kann beispielsweise als konventioneller PI-Regler ausgebildet sein. Alternativ kann der Bandlageregler beispielsweise als modellprädiktiver Regler ausgebildet sein. Dem Bandlageregler 13 wird die Abwei- chung 5y zugeführt. Der Bandlageregler 13 ermittelt einen Stellbefehl S für das vordere Walzgerüst 2a. Mittels des Stellbefehls S wird der Änderung der Abweichung 5y (also nicht dem absoluten Wert der Abweichung 5y, sondern der Geschwindigkeit, mit der der Bandkopf 7 seitlich auswandert) entgegengewirkt. Das Walzgerüst 2a wird entsprechend dem ermittelten Stellbefehl S beaufschlagt. Der Stellbefehl S kann insbesondere eine Differenzwalzkraft oder einen Differenzwalzspalt bewirken. Der Bandlageregler 13 beaufschlagt das vordere Walzgerüst 2a entsprechend dem ermittelten Stellbe- fehl S.
In einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden die Seitenführungen 8, 8' entsprechend der Darstellung in FIG 4 über einen jeweiligen Kraftregler 14, 14' kraftgere- gelt an das Metallband 1 angestellt. Die Kraftregler 14, 14' werden von der Steuereinrichtung 4 aufgrund der Ausführung des Computerprogramms 5 implementiert. Die Kraftregler 14, 14' können als konventionelle Regler ausgebildet sein, insbe- sondere als P-Regler oder PI-Regler. Den beiden Kraftreglern 14, 14' wird als Kraftsollwert F* , F'* einheitlich der Kraftgrenzwert Fmax vorgegeben. Entsprechend der Differenz zwischen Kraftsollwert F*, F' * und jeweiligem Kraftistwert F, F' ermitteln die beiden Kraftregler 14, 14' entsprechende Steuerbefehle q, q' für die Stelleinrichtungen 9, 9' und steuern diese entsprechend an. Die Vorgabe des Kraftgrenzwerts Fmax als Kraftsollwert F*, F'* für beide Kraftregler 14, 14' bewirkt in diesem Fall die Kraftbegrenzung.
Im Falle der Kraftregelung liegen beide Seitenführungen 8, 8' an den Seitenkanten 10, 10' an. Es ist daher prinzipiell möglich, den Mittelwert der beiden Positionen p, p' zu bilden und als Wert für die seitliche Lage y zu verwenden: p + p'
y = (1)
2
Vorzugsweise wird jedoch nur eine der beiden Positionen p, p' verwendet. Insbesondere ist es möglich, anhand der Positionen p, p' zu ermitteln, nach welcher Seite das Metallband 1 ausgelenkt ist, und nur die Position p, p' an dieser Seite zu verwerten . Dadurch kann die Genauigkeit der Ermittlung der seitlichen Lage y verbessert werden. Um zu ermitteln, nach welcher Seite das Metallband 1 ausgelenkt ist, kann beispielsweise das Vorzeichen der Summe der Positionen p, p' ausgewertet werden. Je nach Richtung der Auslenkung kann dann die seitliche Lage y - je nach Vorzeichen - gemäß einer der beiden nachstehenden Gleichungen ermittelt werden, wobei b die - ohne weiteres bekannte - Breite des Metallbandes 1 ist:
Im Falle einer reinen Kraftregelung liegen beide Seitenführungen 8, 8' an den Seitenkanten 10, 10' an. Um ein ordnungs- gemäßes Einführen des Bandkopfes 7 in den Bereich zwischen den beiden Seitenführungen 8, 8' zu gewährleisten, werden daher vorzugsweise die Kraftregler 14, 14' erst zu einem Zeitpunkt aktiviert, zu dem der Bandkopf 7 um eine vorbestimmte Länge Lmin aus dem vorderen Walzgerüst 2a ausgelaufen ist. Die vorbestimmte Länge Lmin ist entsprechend der Darstellung in FIG 3 größer als der Abstand der Seitenführungen 8, 8' vom vorderen Walzgerüst 2a. Erst nach dem genannten Zeitpunkt werden die Kraftregler 14, 14 aktiviert und dadurch die Sei- tenführungen 8, 8' an die Seitenkanten 10, 10' angestellt.
Zuvor kann beispielsweise eine Positionsregelung aktiv sein, welche die Seitenführungen 8, 8' in einer zurückgezogenen Position hält. Die jeweils aktuelle Länge L, um die der Bandkopf 7 aus dem vorderen Walzgerüst 2a ausgelaufen ist, kann beispielsweise durch Integrieren einer Transportgeschwindigkeit v, mit der das Metallband 1 aus dem Walzgerüst 2a ausläuft, ermittelt werden.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wirken die Kraftregler 14, 14' über unterlagerte Positionsregler 15, 15' auf die Seitenführungen 8, 8' . In diesem Fall erfolgt mittels der unterlagerten Positionsregler 15, 15' eine Positionsregelung der jeweiligen Seitenführung 8, 8' . Zu diesem Zweck werden den Positionsreglern 15, 15' entsprechend der Darstellung in FIG 5 entsprechende Referenzpositionen p*, p' * und die zugehörigen Positionen p, p' zugeführt .
Die Referenzpositionen p*, p'* sind derart bestimmt, dass ih- re Differenz geringfügig größer als die Breite b des Metallbandes 1 ist: p * -p'* = b + S (4) δ ist eine geeignet gewählte Schranke. Sie kann beispielsweise im Bereich weniger Zentimeter liegen. In der Regel liegt sie bei maximal 20 cm. Die Kraftregler 14, 14' ermitteln einen jeweiligen Zusatzsollwert δρ, δρ' für den jeweiligen unterlagerten Positionsregler 15, 15' . In diesem Fall sind die Kraftregler 14, 14' in der Regel als I-Regler ausgebildet, wirken also integrie- rend. Weiterhin ist den Kraftreglern 14, 14' in diesem Fall in der Regel ein jeweiliger Begrenzer 16, 16' nachgeordnet, mittels dessen das Ausgangssignal des jeweiligen Kraftreglers
14, 14' einseitig begrenzt wird. Dadurch wird erreicht, dass mittels der Kraftregler 14, 14' zwar ein Nachgeben der Sei- tenführungen 8, 8' bewirkt werden kann, nicht aber ein Zufahren der Seitenführungen 8, 8' .
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden die Seitenführungen 8, 8' entsprechend der Darstellung in FIG 6 über einen jeweiligen Positionsregler
15, 15' positionsgeregelt auf eine jeweilige Referenzposition p*, p' * gefahren. Die Referenzpositionen p*, p'* sind, wie zuvor in Verbindung mit FIG 5 erläutert, derart bestimmt, dass ihre Differenz geringfügig größer als die Breite b des Metallbandes 1 ist.
In diesem Fall ermitteln die beiden Positionsregler 15, 15' - unabhängig voneinander - als jeweilige Stellgröße jeweils einen Kraftsollwert F*, F'*. Die beiden Kraftsollwerte F*, F' * werden Begrenzern 16, 16' zugeführt. In den Begrenzern 16,
16' werden die Kraftsollwerte F*, F' * einseitig auf den einheitlichen Kraftgrenzwert Fmax begrenzt. Die - gegebenenfalls begrenzten - KraftSollwerte F*, F' * werden sodann den Kraftreglern 14, 14' zugeführt. Die Kraftregler 14, 14' sind im Rahmen der Ausgestaltung von FIG 6 den Positionsreglern 15,
15 unterlagert. Sie ermitteln - wie zuvor im Falle der Kraftregelung gemäß FIG 4 - entsprechend der Differenz zwischen dem jeweiligen (gegebenenfalls begrenzten) Kraftsollwert F*, F' * und dem jeweiligem Kraftistwert F, F' entsprechende Steu- erbefehle q, q' für die Stelleinrichtungen 9, 9' und steuern diese entsprechend an. Im Falle der Kraftregelung mit unterlagerter Positionsregelung und auch im Falle der Positionsregelung mit Kraftbegrenzung und unterlagerter Kraftregelung liegt in der Regel maximal eine der beiden Seitenführungen 8, 8' an der jeweils be- nachbarten Seitenkante 10, 10' an. Die andere Seitenführung 8', 8 ist von ihrer benachbarten Seitenkante 10', 10 beabstandet. Nur die Position p, p' der Seitenführung 8, 8', die an ihrer zugehörigen Seitenkante 10, 10' anliegt, kann verwendet werden, um die seitliche Lage y quantitativ zu ermit- teln . Welche der beiden Seitenführungen 8, 8' dies ist, kann ohne weiteres anhand der Kräfte F, F' und der Positionen p, p' ermittelt werden. Insbesondere befindet sich diejenige Seitenführung 8, 8', welche ihre Seitenkante 10, 10' nicht kontaktiert, auf ihrer jeweiligen Referenzposition p*, p'*. Auch ist zum Halten dieser Seitenführung 8, 8' mangels Kontakt mit der entsprechenden Seitenkante 10, 10' keine Kraft F, F' erforderlich. Für diese Kraft F, F' gilt also, dass sie den Wert 0 aufweist. Für die Ermittlung der ausgelenkten Seitenführung 8, 8' kann insbesondere die eine Bedingung, die andere Bedingungen oder eine Kombination beider Bedingungen herangezogen werden.
Im Rahmen der Ermittlung des Stellbefehls S verwertet der Bandlageregler 13, wie bereits erwähnt, nicht die Abweichung 5y der seitlichen Lage y von der Solllage y*, sondern deren zeitliche Ableitung, also die Geschwindigkeit, mit der der Bandkopf 7 seitlich auswandert. Der Bandlageregler 13 kann im Rahmen der Ermittlung des Stellbefehls S weiterhin die aktuelle Länge L und gegebenenfalls auch andere Größen wie bei- spielsweise die Transportgeschwindigkeit v mit berücksichtigen. Dadurch kann das Verhalten der Regelung linearisiert werden. Gegebenenfalls kann der Bandlageregler 13 weiterhin eine Glättung und/oder eine Begrenzung des Stellbefehls S vornehmen .
Vorzugsweise ermittelt der Bandlageregler 13 den Stellbefehl S derart, dass die Änderung der Abweichung 5y so weit wie möglich reduziert wird, insbesondere zu Null wird. Insbeson- dere bedeutet die Reduktion der Änderung der Abweichung 5y auf Null, dass das Metallband 1 ab diesem Zeitpunkt gerade aus dem vorderen Walzgerüst 2a ausläuft. Diese Ansteuerung ist somit die gewünschte Ansteuerung des Walzgerüsts 2a. Hin- gegen wird der Stellbefehl S nicht derart ermittelt, dass die Abweichung 5y selbst so weit wie möglich reduziert wird.
Die Steuereinrichtung 4 implementiert aufgrund der Abarbeitung des Computerprogramms 5 bzw. des Maschinencodes 6 unter anderem ein Modell 17 der Walzstraße. Die Steuereinrichtung 4 verwendet das Modell 17 dazu, um eine Einstellung des jeweiligen Walzgerüsts 2 zu ermitteln, auf welche das jeweilige Walzgerüst 2 eingestellt wird. Diese Ermittlung erfolgt vor dem Einlaufen des Bandkopfes 7 in das jeweilige Walzgerüst 2. Die ermittelte Einstellung gilt für den Zeitpunkt ab dem Einlaufen des Bandkopfes 7 in das jeweilige Walzgerüst 2 bzw. - hiermit im wesentlichen gleichwertig - für den Zeitpunkt, zu dem der Bandkopf 7 das jeweilige Walzgerüst 2 erreicht. Dies gilt für jedes Walzgerüst 2 der Walzstraße und somit auch für das vordere Walzgerüst 2a und das hintere Walzgerüst 2b. Die mittels des Modells 17 für auf das vordere Walzgerüst 2a ermittelte Einstellung wird beibehalten, bis mittels der Seitenführungen 8, 8' die Abweichung 5y der seitlichen Lage y des Bandkopfes 7 von der Solllage y* erfasst wird. Bis zu diesem Zeitpunkt erfolgt also keine Korrektur der Einstellung des vorderen Walzgerüsts 2a. Ohne weitergehende Maßnahmen wird daher auch ein nachfolgendes weiteres Metallband 1 zunächst mit denselben, gegebenenfalls fehlerbehafteten Einstellungen gewalzt. Vorzugsweise wird daher das Modell 17 an- hand des vom Bandlageregler 13 ermittelten Stellbefehls S adaptiert. Dadurch ist es möglich, beim Walzen des weiteren Metallbandes 1 der Ermittlung der Einstellung des vorderen Walzgerüsts 2a das adaptierte Modell 17 zugrunde zu legen. Der Stellbefehl S ist derjenige Stellbefehl S, bei dem die Änderung der Abweichung 5y so weit wie möglich reduziert ist.
Im einfachsten Fall wird trotz der Nachführung der Einstellung des vorderen Walzgerüst 2a die vorab mittels des Modells 17 ermittelte Einstellung des hinteren Walzgerüsts 2b unverändert beibehalten. Es ist jedoch alternativ möglich, bei der Ermittlung der Einstellung des hinteren Walzgerüsts 2b den vom Bandlageregler 13 ermittelten Stellbefehl S für das vor- dere Walzgerüst 2a und/oder die Abweichung 5y der seitlichen Lage y des Bandkopfes 7 von der Solllage y* und/oder die zeitliche Änderung der seitlichen Lage y zu berücksichtigen, die zuvor ermittelte Einstellung also zu korrigieren. Diese Korrektur kann auch ohne Adaption des Modells 17 erfolgen. Insbesondere kann das Modell 17 derart ausgebildet sein, dass es die Einstellung der Walzgerüste 2 unter Berücksichtigung der genannten Größen ermittelt. Auch hier ist der Stellbefehl S derjenige Stellbefehl S, bei dem die Änderung der Abweichung 5y so weit wie möglich reduziert ist.
Die Steuereinrichtung 4, welche die Implementierung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens realisiert, ist aufgrund der Programmierung mit dem Computerprogramm 5 derart ausgebildet. Das Computerprogramm bewirkt also entsprechend der Darstellung in den FIG 3, 4 und 5, dass die Steuereinrichtung 4 entsprechende Softwareblöcke realisiert.
Die Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere sind die Seitenführungen 8, 8' in der Regel sowieso vorhanden. Es sind daher keinerlei zusätzliche Einrichtungen erforderlich, um die seitliche Lage y des Bandkopfes 7 zu ermitteln. Weiterhin können aufgrund derer Kraftbegrenzung Schäden an den Seitenkanten 10, 10' und auch an den Seitenführungen 8, 8' zuverlässig vermieden werden. Die Gefahr von Banddopplern kann ebenfalls deutlich reduziert werden. Dennoch kann auf einfache Weise gewährleistet werden, dass das Metallband 1 so gerade wie möglich aus dem vorderen Walzgerüst 2a ausläuft.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiele 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 .
Bezugszeichenliste
1 Metallband
2 Walzgerüste allgemein
2a vorderes Walzgerüst
2b hinteres Walzgerüst
3 Arbeitswalzen
4 Steuereinrichtung
5 Computerprogramm
6 Maschinencode
7 Bandkopf
8, 8' Seitenführungen
9, 9' Stelleinrichtungen
10, 10' Seitenkanten
11, 11' Sensoren
12 Ermittlungseinrichtung
13 Bandlageregler
14, 14' Kraftregler
15, 15' Positionsregier
16, 16' Begrenzer
17 Modell
b Breite
Kraftsollwerte
F, F' Kräfte
Fmax Kraftgrenzwert
L aktuelle Länge
Lmin vorbestimmte Länge
p, p' Positionen
p*, p'* Referenzpositionen
q, q' Stellbefehle für Stelleinrichtungen
S Stellbefehl für vorderes Walzgerüst
V Transportgeschwindigkeit
X Transportrichtung
y seitliche Lage
y* Solllage
δ Schranke
δρ, δρ' ZusatzSollwerte
δγ Abweichung

Claims

Ansprüche
1. Betriebsverfahren für eine Walzstraße, in der ein Metallband (1) gewalzt wird, das einen Bandkopf (7) aufweist, - wobei die Walzstraße mindestens ein vorderes Walzgerüst (2a) und ein dem vorderen Walzgerüst (2a) nachgeordnetes hinteres Walzgerüst (2b) aufweist und weiterhin zwischen den beiden Walzgerüsten (2a, 2b) Seitenführungen (8, 8') für das Metallband (1) aufweist,
- wobei die Seitenführungen (8, 8') kraftbegrenzt betrieben werden,
- wobei während des Zeitraums zwischen dem Auslaufen des
Bandkopfes (7) aus dem vorderen Walzgerüst (2a) und dem Einlaufen des Bandkopfes (7) in das hintere Walzgerüst (2b) mittels der Seitenführungen (8, 8') eine Abweichung (5y) der seitlichen Lage (y) des Bandkopfes (7) von einer Solllage (y*) quantitativ erfasst wird,
- wobei mittels eines Bandlagereglers (13) ein Stellbefehl (S) für das vordere Walzgerüst (2a) ermittelt wird,
- wobei das vordere Walzgerüst (2a) vom Bandlageregler (13) entsprechend dem ermittelten Stellbefehl (S) beaufschlagt wird und
- wobei der Bandlageregler (13) den Stellbefehl (S) unter Verwertung der zeitlichen Ableitung der Abweichung (5y) der seitlichen Lage (y) des Bandkopfes (7) von der Solllage
(y*) derart ermittelt, dass einer Änderung der Abweichung (5y) der seitlichen Lage (y) des Bandkopfes (7) von der Solllage (y*) entgegengewirkt wird.
2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Seitenführungen (8, 8') über einen jeweiligen Kraftregler (14, 14') kraftgeregelt an das Metallband (1) angestellt werden und dass dem jeweiligen Kraftregler (14, 14') ein die Kraftbegrenzung bewirkender KraftSollwert (F*, F'*) vorgegeben wird.
3. Betriebsverfahren nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Kraftregler (14, 14') erst zu einem Zeitpunkt aktiviert werden, zu dem der Bandkopf (7) um eine vorbestimmte Länge (Lmin) aus dem vorderen Walzgerüst (2a) ausgelaufen ist .
4. Betriebsverfahren nach Anspruch 2 oder 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Kraftregler (14, 14') einen jeweiligen Zusatzsollwert (δρ, δρ' ) für einen jeweiligen unterlagerten Positionsregler (15, 15' ) ermitteln, mittels derer eine Positionsregelung der jeweiligen Seitenführung (8, 8') erfolgt.
5. Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Seitenführungen (8, 8') über einen jeweiligen Positionsregler (15, 15') positionsgeregelt auf eine jeweilige Referenzposition (p*, p'*) gefahren werden, dass die Positi- onsregler (15, 15') als jeweilige Stellgröße jeweils einen Kraftsollwert (F*, F'*) für einen jeweiligen unterlagerten Kraftregler (14, 14') ermitteln und dass der jeweilige Kraftsollwert (F*, F'*) mittels eines jeweiligen Begrenzers (16, 16') auf einen Kraftgrenzwert (Fmax) begrenzt wird.
6. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der Bandlageregler (13) den Stellbefehl (S) derart ermittelt, dass die Änderung der Abweichung (5y) so weit wie möglich reduziert wird, insbesondere zu Null wird.
7. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der Bandlageregler (13) bei der Ermittlung des Stellbe- fehls (S) eine aktuelle Länge (L) berücksichtigt, um die der Bandkopf (7) jeweils aus dem vorderen Walzgerüst (2a) ausgelaufen ist.
8. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass vor dem Einlaufen des Bandkopfes (7) in das vordere Walzgerüst (2a) mittels eines Modells (17) der Walzstraße ei- ne Einstellung des vorderen Walzgerüsts (2a) ermittelt wird, auf welche das vordere Walzgerüst (2a) ab dem Einlaufen des Bandkopfes (7) in das vordere Walzgerüst (2a) eingestellt wird, bis mittels der Seitenführungen (8, 8') die Abweichung (5y) der seitlichen Lage (y) des Bandkopfes (7) von der Soll- läge (y*) erfasst wird, dass das Modell (17) anhand des vom Bandlageregler (13) ermittelten Stellbefehls (S) adaptiert wird und dass beim Walzen eines weiteren Metallbandes (1) der Ermittlung der Einstellung des vorderen Walzgerüsts (2a) das adaptierte Modell (17) zugrunde gelegt wird.
9. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass vor dem Einlaufen des Bandkopfes (7) in das hintere Walzgerüst (2b) mittels eines Modells (17) der Walzstraße ei- ne Einstellung des hinteren Walzgerüsts (2b) ermittelt wird, auf welche das hintere Walzgerüst (2b) zu dem Zeitpunkt eingestellt wird, zu dem der Bandkopf (7) in das hintere Walzgerüst (2b) einläuft, und dass bei der Ermittlung der Einstellung des hinteren Walzgerüsts (2b) der vom Bandlageregler (13) ermittelte Stellbefehl (S) für das vordere Walzgerüst
(2a) und/oder die Abweichung (5y) der seitlichen Lage (y) des Bandkopfes (7) von der Solllage (y*) und/oder die zeitliche Änderung der seitlichen Lage (y) des Bandkopfes (7) berücksichtigt werden.
10. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass das vordere und das hintere Walzgerüst (2a, 2b) Walzgerüste (2a, 2b) einer als Fertigstraße ausgebildeten Walzstra- ße sind.
11. Computerprogramm, das Maschinencode (6) umfasst, der von einer Steuereinrichtung (4) für eine Walzstraße abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes (6) durch die Steuereinrichtung (4) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (4) die Walzstraße gemäß einem Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche betreibt.
12. Steuereinrichtung für eine Walzstraße, wobei die Steuereinrichtung mit einem Computerprogramm (5) nach Anspruch 11 programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung die Walzstraße gemäß einem Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 betreibt.
13. Walzstraße zum Walzen eines Metallbandes (1), das einen Bandkopf (7) aufweist,
- wobei die Walzstraße mindestens ein vorderes Walzgerüst (2a) und ein dem vorderen Walzgerüst (2a) nachgeordnetes hinteres Walzgerüst (2b) aufweist und weiterhin zwischen den beiden Walzgerüsten (2a, 2b) Seitenführungen (8, 8') für das Metallband (1) aufweist,
- wobei die Walzstraße eine Steuereinrichtung (4) aufweist, welche die Walzstraße gemäß einem Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 betreibt.
14. Walzstraße nach Anspruch 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass das vordere und das hintere Walzgerüst (2a, 2b) Walzgerüste (2a, 2b) einer als Fertigstraße ausgebildeten Walzstra ße sind.
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