EP3715000A1 - Vermeidung von wellen beim walzen von metallbändern - Google Patents

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EP3715000A1
EP3715000A1 EP19165536.4A EP19165536A EP3715000A1 EP 3715000 A1 EP3715000 A1 EP 3715000A1 EP 19165536 A EP19165536 A EP 19165536A EP 3715000 A1 EP3715000 A1 EP 3715000A1
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EP
European Patent Office
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metal strip
control device
roll stand
strip
rolling
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EP19165536.4A
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Klaus Loehe
Andreas Maierhofer
Martin Kerschensteiner
Daniel Kotzian
Matthias Kurz
Mirko TUNK
Daniel Ott
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Primetals Technologies Austria GmbH
Primetals Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
Primetals Technologies Germany GmbH
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Priority to JP2021557146A priority patent/JP7277604B2/ja
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    • B21B2263/00—Shape of product
    • B21B2263/04—Flatness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B2263/00—Shape of product
    • B21B2263/04—Flatness
    • B21B2263/06—Edge waves
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    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2271/00—Mill stand parameters
    • B21B2271/02—Roll gap, screw-down position, draft position
    • B21B2271/025—Tapered roll gap

Definitions

  • the present invention is further based on a control program, the control program comprising machine code that can be processed by a control device for a roll stand, the processing of the machine code by the control device causing the control device to carry out such a control method.
  • the present invention is further based on a control device for a roll stand, the control device being programmed with such a control program so that the control device carries out such a control method during operation.
  • the present invention is further based on a rolling unit, the rolling unit having a rolling stand in which a metal strip is rolled, the rolling unit having such a control device, the rolling stand being controlled by the control device.
  • the present invention is further based on a rolling train, the rolling train having a plurality of rolling stands, the rolling stands being arranged one behind the other as seen in a rolling direction so that the same section of the metal strip traverses them one after the other, with at least one of the rolling stands being designed as such a rolling unit is.
  • lateral position of the metal strip When rolling a metal strip in a roll stand, the lateral position of the metal strip is an important process variable.
  • the lateral position of the metal strip is important when the head of the metal strip is rolled so that the metal strip enters a subsequent device - for example the subsequent roll stand or a coil box - as centrally as possible. Deviations of the lateral position from a target position can lead to disturbances, in extreme cases to a high-walker.
  • a wave can also form in the rolled metal strip. In some cases this happens despite the attempt to approximate the lateral position of the metal strip to the target position, in other cases precisely because of the attempt to approximate the lateral position of the metal tape to the target position.
  • the wave can - depending on the situation of the individual case - occur in the area of the strip edge of the metal strip facing the drive side of the roll stand or in the area of the strip edge of the metal strip facing the operating side of the roll stand.
  • Such waves at least make it more difficult to feed the metal strip to the subsequent device, for example threading the metal strip into a subsequent frame.
  • the waves can lead to a so-called strip doubler (i.e.
  • the cause of the waves in the rolled metal strip can in particular be an asymmetrical inclination of the roll stand, which is unsuitable for the specifically rolled metal strip.
  • measurable and known quantities are, for example, the strip thickness, the strip width, the temperature, the roll grinding, the roll adjustment and others.
  • the non-measurable and also not otherwise known variables are, for example, a thickness wedge in the still unrolled metal strip or a temperature wedge in the still unrolled metal strip and also a deviation of an actual setting of the rolling stand from a target setting.
  • the object of the present invention is to create ways of avoiding waves in the rolled metal strip as far as possible.
  • control method with the features of claim 1.
  • Advantageous refinements of the control method are the subject matter of the dependent claims 2 to 11.
  • control device varies the parameter in such a way that the formation of the shaft is counteracted or an extent to which the wave forms is limited to a predetermined amount.
  • the parameter can be determined as required.
  • the parameter can be a maximum value or a minimum value for the pivot value. It is possible, for example, to set a limit value for the wedge adjustment of the roll stand in the direction at whose strip edge the wave has occurred. For the other direction, it is possible that the limit value there (if such a limit value is present) is retained unchanged. Alternatively, it is possible to set a common absolute limit value for the wedge adjustment of the roll stand for both pivoting directions.
  • the parameter it is possible to determine the parameter so that it does not yet have any influence on the swivel value currently output by the framework controller. This can be particularly useful if the sensitivity in detecting a wave is very high, so that even a very small wave can be detected. In this case it may be sufficient to set the limit value - depending on the swivel direction - to a value slightly above or below the current value. As a rule, however, the control device will set the limit value in such a way that the framework controller must reduce the amount of the current pivot value due to the variation of the parameter.
  • the control device preferably maintains the varied parameter until either the control device varies the parameter again due to a renewed formation of a wave in the metal strip or the tensile state of the metal strip changes or the metal strip is completely rolled in the roll stand.
  • the tensile condition determines whether the metal strip is rolled under tension or rolled without tension.
  • the strip position is recorded on the outlet side and evaluated on a shaft
  • the The area adjoining the strip head is rolled without tension until the strip head runs into a subsequent device, for example is threaded into the subsequent roll stand.
  • the area adjacent to the strip foot is rolled without tension from the moment at which the strip foot has run out of a preceding device, for example, is threaded out of the preceding roll stand.
  • the remaining area of the metal strip can be rolled under tension (this is the rule) or without tension as required.
  • the control device preferably feeds the varied parameter to a database with assignment to data characteristic of the rolled metal strip, so that the varied parameter is available as an initial value for the parameter when rolling another metal strip with the same or sufficiently similar characteristic data.
  • the parameters of the framework controller are set from the outset in such a way that a wave is avoided or the extent of a wave is limited to a predetermined amount. In particular, this prevents a wave from occurring again when a subsequent metal strip of the same type or at least comparable is rolled.
  • the control device can in particular receive groups of images of the metal strip that show the metal strip as it exits the roll stand and / or when it enters the roll stand, the images of the groups each being one for the respective group The time of acquisition.
  • the acquisition of such images by cameras and similar optical acquisition devices is, as already stated above, generally known.
  • the groups only include a single image in each individual case. Even in this case, an evaluation is very reliable. Furthermore, it is possible for the groups of images to be determined in such a way that they enable a three-dimensional determination of the surface of the metal strip. This improves the evaluation even further.
  • the groups of images can include at least one depth image.
  • depth image has a fixed meaning. It is a two-dimensional image, with distance information being assigned to each image point in addition to its arrangement of the associated object determined by the arrangement of the image point in the image, so that the associated object is clearly localized in three-dimensional space.
  • the groups of images can include several two-dimensional images. In this case, a stereoscopic image, that is to say a three-dimensional image, can be generated using the multiple images of the respective group.
  • control device uses the groups of images of the metal strip to determine the at least one variable from which it can be seen for both strip edges of the metal strip whether the metal strip forms a wave in the area of the respective strip edge.
  • control device makes a simple binary decision as to whether a wave is formed on the one strip edge or on the other strip edge.
  • This variant is relatively easy to implement.
  • control device can determine the quantified values, for example, in the form of I-units (also known as flatness index in German). I units are known and familiar to those skilled in the art.
  • the control method according to the invention is carried out in particular during a period of time during which the metal strip is in a tension-free state in front of and / or behind the roll stand - that is, that roll stand on which the stand regulator acts.
  • control program with the features of claim 12.
  • processing of the machine code by the control device causes the control device to carry out a control method according to the invention.
  • control device having the features of claim 13.
  • the control device is programmed with a control program according to the invention, so that the control device executes a control method according to the invention during operation.
  • the rolling unit has a control device according to the invention as the control device.
  • At least one of the roll stands is designed as a roll unit according to the invention.
  • a rolling train has several rolling stands 1. Of the roll stands 1 are in FIG 1 only the work rolls shown. As a rule, however, the roll stands 1 also have at least support rollers, and in some cases additional rollers beyond the support rollers. For example, intermediate rolls can be arranged between the work rolls and the backup rolls.
  • a metal strip 2 is rolled in the rolling train.
  • the roll stands 1 are controlled by a respective stand controller 3a.
  • the stand regulators 3a are part of a respective control device 3b for the respective roll stand 1.
  • the control devices 3b can be coordinated by a higher-level coordination device 3c. But this is not absolutely necessary.
  • the roll stands 1 are arranged one behind the other as seen in a rolling direction x.
  • the roll stands 1 are therefore traversed by the same section of the metal strip 2 one after the other.
  • the metal strip 2 can for example consist of steel or aluminum.
  • the rolling can be hot rolling, for example, in particular in a multi-stand finishing train of a hot rolling mill.
  • FIG 2 shows a single roll stand 1.
  • a metal strip 2 is also rolled.
  • the roll stand 1 can be one of the roll stands 1 of the rolling train from FIG 1 act.
  • a further rolling stand 1 of the rolling train is also shown.
  • this further roll stand 1 is only shown in dashed lines, since it is part of FIG 2 and the further FIG only depends on the roll stand 1 shown in solid lines.
  • the following statements therefore relate to this roll stand 1.
  • it can be a reversing stand in which the metal strip 2 is rolled in a reversing manner.
  • the roll stand 1 may be the only one Be a roll stand in which the metal strip 2 is rolled.
  • the roll stand 1 is - as with the roll stands 1 of FIG 1 - Controlled by a control device 3b with a framework controller 3a, wherein the control device 3b can be superordinated to a coordination device 3c.
  • the control devices 3b are each programmed with a control program 4. This is shown in FIG 1 and FIG 2 only for one of the control devices 3b.
  • the control program 4 comprises machine code 5 which can be processed by the control device 3b.
  • the processing of the machine code 5 by the control device 3b has the effect that the control device 3b controls the roll stand 1 according to a control method which is explained in more detail below. In this case, an operation is first explained as it also occurs in the prior art, and special features according to the invention are discussed later.
  • the control device 3b receives from a detection device 6 - see also a step S1 in FIG FIG 3 - Measurement data M against.
  • the measurement data M is received during the rolling of the metal strip 2 in the roll stand 1.
  • the measurement data M are for a corresponding to the representation in FIG FIG 4 characteristic of a lateral position y of the metal strip 2 existing on the outlet side of the roll stand 1.
  • the control device 3b therefore determines the lateral position y of the metal strip 2 from the measurement data M in a step S2.
  • a pivot value ⁇ s for the roll stand 1 in a step S3 is a function of the deviation of the lateral position y from a target position y * takes place from the approach in such a way that the lateral position y of the metal strip 2 approaches the target position y *.
  • the stand controller 3a controls the roll stand 1 in accordance with the determined pivot value ⁇ s.
  • the framework controller 3a takes into account not only the deviation of the lateral position y from a desired position y *, but also at least one parameter P, usually several parameters P.
  • Parameter P are something other than variables.
  • a variable is a quantity that changes in every cycle of the stand controller 3a.
  • Typical variables are the setpoint y *, the actual value y and the manipulated variable ⁇ s.
  • Parameters P are values that are generally only specified once for the stand controller 3a and are then kept constant during the entire control process - that is, over a large number of cycles.
  • the parameter P can be a proportional gain or an integration time constant.
  • the parameters P can, for example, set a maximum permissible value for the pivot value ⁇ s or a maximum value for the change in the pivot value ⁇ s from cycle to cycle of the framework controller 3a.
  • the maximum permissible value for the pivot value ⁇ s can, if necessary, be specified separately for the two pivot directions.
  • control device 3b corresponds to a normal strip position regulation, as it is generally known and also in detail, for example in FIG EP 3 202 502 A1 is explained.
  • the present invention is based on this approach.
  • the control device 3b determines in a step S5 at least one variable V1, V2, Q1, Q2 from which for both strip edges 7, 8 of the metal strip 2 (see FIG FIG 4 ) shows whether the metal strip 2 in the area of the respective strip edge 7, 8 has a wave 9 (see FIG 5 ) trains.
  • the control device 3b uses the at least one variable V1, V2, Q1, Q2 to check whether and, if so, at which strip edge 7, 8 the metal strip 2 forms a wave 9.
  • step S6 If the test in step S6 is negative, that is to say no wave 9 is recognized, a step S7 is skipped. If, on the other hand, the test of step S6 is positive, that is, a shaft 9 is recognized, the control device 3b goes to step S7. In step S7, the control device 3b varies at least one of the parameters P of the stand controller 3a. From this point in time, i.e. from the variation of the at least one parameter P, the framework controller 3a determines the pivot value ⁇ s taking into account the varied parameter P.
  • the control device 3b varies the parameter P in such a way that the formation of the shaft 9 is counteracted or an extent h to which the shaft 9 is formed is limited to a predetermined amount.
  • the control device 3b can vary that parameter P which defines the maximum permissible value for the pivot value ⁇ s. In particular, this value can be reduced in terms of amount based on its currently valid value. The variation can alternatively be carried out for both pivoting directions or only for that pivoting direction which is responsible for the shaft 9 that has occurred.
  • the determination of the pivot value ⁇ s takes place within the scope of the present invention, taking into account whether the metal strip 2 is a shaft in the area of one of its strip edges 7, 8 9 trains.
  • the control device 3b retains the varied parameter P in the further course until a special event occurs, on the basis of which the value of the corresponding parameter P is varied again.
  • a special event consists in the fact that despite the just mentioned variation of the parameter P at one of the strip edges 7, 8, a shaft 9 is again detected.
  • the amount of the parameter P is reduced only for the respective pivoting direction, such a special event is that, despite the variation just mentioned of the parameter P at the same strip edge 7, 8 as before a wave 9 is detected again.
  • Other special events are a change in the rolling process.
  • the control device 3b checks in a step S11 whether the tension state Z of the metal strip 2 has changed.
  • the tension state Z changes in particular when a transition is made from rolling the metal strip 2 under tension to rolling the metal strip 2 without tension or, conversely, from rolling the metal strip 2 without tension to rolling the metal strip 2 under tension.
  • a change from rolling the metal strip 2 without tension to rolling the metal strip 2 under tension generally occurs in particular when a strip head 11 of the metal strip 2 runs into a downstream device, for example, in a multi-stand rolling mill, it is threaded into the following roll stand 1 .
  • control device 3b can check in a step S12 whether the metal strip 2 has been completely rolled in the roll stand 1.
  • the parameters P can be redefined in a step S13.
  • Step S21 is carried out when the control device 3b varies the at least one parameter P.
  • the control device 3b feeds the varied parameter P with assignment to data D characteristic of the rolled metal strip 2 in a database DB (see FIG FIG 2 ) to.
  • the control device 3b checks before the rolling of a respective metal strip 2 in step S22 using characteristic data D for the new metal strip 2 to be rolled whether in the database DB for such a metal strip 2 or a metal strip 2 with sufficiently similar characteristic data D parameters P are already stored. If such parameters P are stored, the control device 3b can call up these parameters P as initial values from the database DB in step S23. Otherwise, the control device 3b can set standard values for the parameters P in step S24.
  • the measurement data M can be determined as required.
  • the detection device 6 is also designed accordingly.
  • the detection device 6 is preferably configured as a single camera 7 or - see FIG 4 - Be designed as a group of cameras 10.
  • the measurement data M are images B or groups of images B.
  • the groups of images B each comprise only a single image B.
  • the respective image B is related to a respective acquisition time.
  • the detection device 6 can, however, also be designed as a group of cameras 10.
  • the cameras 10 each capture their own image B.
  • the individual cameras 10 each capture their respective image B at a uniform capture time.
  • the images B of the respective group are related to a respective uniform capture time.
  • the control device 3b preferably utilizes the groups of images B not only in the context of step S2, i.e. in the context of determining the lateral position y of the metal strip 2. Rather, the control device 3b preferably utilizes the groups of images B in the context of step S5 for determination the at least one size V1, V2, Q1, Q2, from which it can be seen for both strip edges 7, 8 of the metal strip 2 whether the metal strip 2 forms a wave 9 in the region of the respective strip edge 7, 8.
  • the groups of images B can each comprise more than one image B.
  • the control device 3b can preprocess the images B acquired at a uniform acquisition time in such a way that it determines the three-dimensional surface of the metal strip 2.
  • the control device 3b evaluates the determined three-dimensional surface of the metal strip 2 in step S5. It is also possible that only a single image B is captured per group of images B, but the individual image B already contains the required three-dimensional information . In this case, the corresponding image B is a so-called depth image. In this case too, the control device 3b utilizes the three-dimensional surface of the metal strip 2 in step S5.
  • step S5 i.e. to determine the at least one variable V1, V2, Q1, Q2, from which it can be seen for both strip edges 7, 8 of metal strip 2 whether metal strip 2 forms a wave 9 in the area of the respective strip edge 7, 8
  • the control device 3b can according to the representation in FIG 8
  • step S31 as part of the evaluation of the respective group of images B for the one strip edge 7, 8 of the metal strip 2, determine the extent of a corrugation 9 in which the metal strip 2 forms the corrugation 9 in the area of the strip edge 7, 8.
  • the control device 3b can determine the height h of the shaft 9.
  • the control device 3b executes an algorithm in the broader sense.
  • the control device 3b can be programmed with a learning algorithm (machine learning algorithm), the learning algorithm in a learning phase in advance - that is, before the Execution of the tax procedure of FIG 3 A large number of groups of images B are specified and, in addition to the respective group of images B, the associated extent, for example the height h of the shaft 9, is communicated so that the control device 3b could "learn" the correct evaluation.
  • the control device 3b can also be supplied with Boolean information derived from the extent. As part of the later operation - i.e.
  • the learning algorithm is only given the respective group of images B, and the control device 3b determines the associated extent or the Boolean information derived therefrom by means of the learning algorithm.
  • the control device 3b can also be supplied with other information as part of the learning process, for example control interventions by operators when rolling the metal strip 2.
  • a step S32 the control device 3b checks whether the determined extent exceeds a predetermined threshold value SW. If this is the case, the control device 3b sets a Boolean variable V1 to the value TRUE in a step S33. Otherwise, the control device 3b sets the Boolean variable V1 to the value FALSE in a step S34.
  • control device 3b determines the value of a Boolean variable V2 for the other strip edge 8 in a completely analogous manner.
  • the Boolean variables V1, V2 are the at least one variable from which it can be seen whether the metal strip 2 is in the area of the respective Belt edge 7, 8 forms a wave 9.
  • a variable with at least three values could of course also be used.
  • the value +1 could be used for a shaft 9 on one belt edge 7, the value -1 for a shaft 9 on the other belt edge 8 and the value 0 for no shaft 9.
  • step S41 the control device 3b determines a quantified value Q1 for the extent determined in step S31.
  • the control device 3b takes over the extent determined in step S31 in step S41.
  • step S41 the control device 3b preferably determines the associated I-unit of the metal strip 2 in the region of the strip edge 7, 8 using the extent determined in step S31 as the quantified value Q1.
  • control device 3b determines in step S42 a quantified value Q2 for the extent determined in step S35.
  • the quantified values Q1, Q2 therefore represent the at least one variable from which it can be seen whether the metal strip 2 forms a wave 9 in the area of the respective strip edge 7, 8.
  • a uniform variable could, of course, also be used, for example, with a positive value the height h of the corrugation 9 at one band edge 7 and with a negative value the height h of the corrugation 9 at the other band edge 8 indicates.
  • FIG 4 Figures B show the metal strip 2 on the outlet side of the roll stand 1 in a stress-free state.
  • a configuration of the roll stand 1 as a pure reversing stand this is the case anyway.
  • the multi-stand rolling mill from FIG 1 this results for the time range in which the strip head 11 of the metal strip 2 has already passed through the roll stand 1, but has not yet reached the further roll stand 1 shown in dashed lines. If, for example, coil boxes or similar devices are arranged upstream and downstream of the roll stand 1, this applies in each case up to the point in time at which the strip head 11 reaches the respective coil box. Analogous statements apply to the belt foot.
  • the present invention has been explained above in connection with a detection of the lateral position y on the outlet side of the roll stand 1. This represents the normal case of the present invention. Alternatively or additionally, however, it is also possible to carry out the procedure with regard to the entry side of the roll stand 1.
  • the present invention has many advantages.
  • not only an error in the tape run, but also an error when throwing a shaft 9 can be recognized and corrected.
  • the detection of waves 9 as such in the captured images B can be implemented without any problems.
  • the procedure according to the invention can be used in particular for the automated optimization of the operation when threading the metal strip 2 into a subsequent roll stand 1 or generally when the metal strip 2 enters a subsequent device.
  • the necessary hardware for capturing and utilizing the images B is usually available anyway, so that only the costs for the associated software are incurred.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

Eine Steuereinrichtung (3b) für ein Walzgerüst (1) nimmt während des Walzens eines Metallbandes (2) in dem Walzgerüst (1) Messdaten für eine einlaufseitig und/oder auslaufseitig des Walzgerüsts (1) bestehende seitliche Lage des Metallbandes (2) entgegen. Ein Gerüstregler (3a) der Steuereinrichtung (3b) ermittelt unter Berücksichtigung von Parametern (P) des Gerüstreglers (3a) in Abhängigkeit der Abweichung der seitlichen Lage von einer Solllage einen Schwenkwert für das Walzgerüst (1) und steuert das Walzgerüst (1) entsprechend an. Die Steuereinrichtung (3b) ermittelt mindestens eine Größe, aus der für beide Bandkanten des Metallbandes (2) hervorgeht, ob das Metallband (2) im Bereich der jeweiligen Bandkante eine Welle ausbildet. Sobald das Metallband (2) im Bereich einer der Bandkanten eine Welle ausbildet, variiert die Steuereinrichtung (3b) mindestens einen der Parameter (P) des Gerüstreglers (3a), so dass der Gerüstregler (3a) den Schwenkwert ab dem Variieren des mindestens einen Parameters unter Berücksichtigung des geänderten Parameters ermittelt.

Description

    Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Steuerverfahren für ein Walzgerüst,
    • wobei eine Steuereinrichtung für das Walzgerüst während des Walzens eines Metallbandes in dem Walzgerüst Messdaten für eine einlaufseitig und/oder auslaufseitig des Walzgerüsts bestehende seitliche Lage des Metallbandes entgegennimmt,
    • wobei ein Gerüstregler der Steuereinrichtung unter Berücksichtigung von Parametern des Gerüstreglers in Abhängigkeit der Abweichung der seitlichen Lage von einer Solllage einen Schwenkwert für das Walzgerüst ermittelt und das Walzgerüst entsprechend ansteuert.
  • Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Steuerprogramm, wobei das Steuerprogramm Maschinencode umfasst, der von einer Steuereinrichtung für ein Walzgerüst abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung bewirkt, dass die Steuereinrichtung ein derartiges Steuerverfahren ausführt.
  • Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Steuereinrichtung für ein Walzgerüst, wobei die Steuereinrichtung mit einem derartigen Steuerprogramm programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung im Betrieb ein derartiges Steuerverfahren ausführt.
  • Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Walzeinheit, wobei die Walzeinheit ein Walzgerüst aufweist, in dem ein Metallband gewalzt wird, wobei die Walzeinheit eine derartige Steuereinrichtung aufweist, wobei das Walzgerüst von der Steuereinrichtung gesteuert wird.
  • Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Walzstraße, wobei die Walzstraße mehrere Walzgerüste aufweist, wobei die Walzgerüste in einer Walzrichtung gesehen hintereinander angeordnet sind, so dass sie von dem gleichen Abschnitt des Metallbandes nacheinander durchlaufen werden, wobei mindestens eines der Walzgerüste als derartige Walzeinheit ausgebildet ist.
    • Stand der Technik
  • Beim Walzen eines Metallbandes in einem Walzgerüst ist die seitliche Lage des Metallbandes eine wichtige Prozessgröße. Mit dem Begriff "seitliche Lage des Metallbandes" kann - dies gilt nicht nur im Stand der Technik, sondern auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung - die durchschnittliche seitliche Lage (= Querposition) des Metallbandes in einer eingerüstigten oder mehrgerüstigen Walzstraße gemeint sein. Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch ebenso möglich, mit diesem Begriff die Querposition eines längeren oder kürzeren Abschnitts des Metallbandes zu bezeichnen, im Extremfall die Querposition eines bestimmten Bandpunktes, insbesondere des Bandkopfes oder des Bandfußes. Insbesondere ist die seitliche Lage des Metallbandes beim Walzen des Kopfes des Metallbandes von Bedeutung, damit das Metallband in eine nachfolgende Einrichtung - beispielsweise das nachfolgende Walzgerüst oder eine Coilbox - möglichst mittig einläuft. Abweichungen der seitlichen Lage von einer Solllage können zu Störungen führen, im Extremfall zu einem Hochgeher.
  • Zur Vermeidung derartiger Störungen ist bekannt, die seitliche Lage des Metallbandes zu erfassen und die Walzen des Walzgerüsts entsprechend zu verschwenken, um die seitliche Lage des Metallbandes entsprechend einzustellen und nachzuführen. Rein beispielhaft kann auf die EP 3 202 502 A1 verwiesen werden.
  • Beim Walzen eines Metallbandes kann es aber auch zur Ausbildung einer Welle in dem gewalzten Metallband kommen. In manchen Fällen geschieht dies trotz des Versuchs, die seitliche Lage des Metallbandes der Solllage anzunähern, in anderen Fällen gerade wegen des Versuchs, die seitliche Lage des Metallbandes der Solllage anzunähern. Die Welle kann - je nach Lage des Einzelfalls - im Bereich der der Antriebseite des Walzgerüsts zugewandten Bandkante des Metallbandes oder im Bereich der der Bedienseite des Walzgerüsts zugewandten Bandkante des Metallbandes auftreten. Derartige Wellen erschweren zumindest das Zuführen des Metallbandes zur nachfolgenden Einrichtung, beispielsweise das Einfädeln des Metallbandes in einem nachfolgenden Gerüst. Weiterhin können die Wellen zu einem sogenannten Banddoppler (d.h. einer doppelten Lage des Metallbandes) und damit zu einer Störung im Betrieb des Walzgerüsts führen. Im schlimmsten Fall kann sogar ein sogenannter Hochgeher auftreten. Ursache der Wellen in dem gewalzten Metallband kann insbesondere eine für das konkret gewalzte Metallband ungeeignete asymmetrische Anstellung des Walzgerüsts sein.
  • Ob und gegebenenfalls in welchem Ausmaß derartige Wellen auftreten, kann im aktuellen Stand der Technik anhand von Anlagen-, Betriebs- und Messdaten nicht vorab bestimmt werden. Der Grund hierfür ist, dass neben messbaren und bekannten Größen auch andere, nicht messbare und auch nicht anderweitig bekannte Größen einen bedeutenden Einfluss haben. Die messbaren und bekannten Größen sind beispielsweise die Banddicke, die Bandbreite, die Temperatur, der Walzenschliff, die Walzenanstellung und andere mehr. Die nicht messbaren und auch nicht anderweitig bekannten Größen sind beispielsweise ein - bezogen auf dieses Walzgerüst - im noch ungewalzten Metallband vorhandener Dickenkeil oder im noch ungewalzten Metallband vorhandener Temperaturkeil und auch eine Abweichung einer tatsächlichen Einstellung des Walzgerüsts von einer Solleinstellung.
  • Im Stand der Technik ist bekannt, mittels einer entsprechenden Kameraeinrichtung auslaufseitig des Walzgerüsts Bilder des gewalzten Metallbandes zu erfassen und die Bilder auszuwerten. Im Stand der Technik erfolgt die Auswertung jedoch lediglich zur Erfassung und Ermittlung der Lage der Bandkanten oder allgemein der seitlichen Lage des Metallbandes, insbesondere zur Ermittlung eines Bandsäbels. Rein beispielhaft kann auf die bereits genannte EP 3 202 502 A1 verwiesen werden. Auch die WO 2006/063 948 A1 zeigt dies. Gleiches gilt für die WO 2016/198 246 A1 .
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, Wellen in dem gewalzten Metallband nach Möglichkeit zu vermeiden.
  • Die Aufgabe wird durch ein Steuerverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Steuerverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 11.
  • Erfindungsgemäß wird ein Steuerverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet,
    • dass die Steuereinrichtung mindestens eine Größe ermittelt, aus der für beide Bandkanten des Metallbandes hervorgeht, ob das Metallband im Bereich der jeweiligen Bandkante eine Welle ausbildet, und
    • dass die Steuereinrichtung, sobald das Metallband im Bereich einer der Bandkanten eine Welle ausbildet, mindestens einen der Parameter des Gerüstreglers variiert, so dass der Gerüstregler den Schwenkwert ab dem Variieren des mindestens einen Parameters unter Berücksichtigung des geänderten Parameters ermittelt.
  • Insbesondere variiert die Steuereinrichtung den Parameter derart, dass der Ausbildung der Welle entgegengewirkt wird oder ein Ausmaß, in dem die Welle sich ausbildet, auf ein vorbestimmtes Maß begrenzt wird.
  • Der Parameter kann nach Bedarf bestimmt sein. Insbesondere kann es sich bei dem Parameter um einen Maximalwert oder einen Minimalwert für den Schwenkwert handeln. Es ist beispielsweise möglich, einen Grenzwert für die Keilanstellung des Walzgerüsts in derjenigen Richtung festzulegen, an deren Bandkante die Welle aufgetreten ist. Für die andere Richtung ist es möglich, dass der dortige Grenzwert (sofern ein derartiger Grenzwert vorhanden ist) unverändert beibehalten wird. Alternativ ist es möglich, für beide Schwenkrichtungen einen gemeinsamen absoluten Grenzwert für die Keilanstellung des Walzgerüsts festzulegen.
  • Es ist im Einzelfall möglich, den Parameter so zu bestimmen, dass er noch keinen Einfluss auf den momentan vom Gerüstregler ausgegebenen Schwenkwert hat. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn die Sensitivität bei der Erkennung einer Welle sehr hoch ist, so dass bereits eine sehr kleine Welle erkannt werden kann. In diesem Fall kann es unter Umständen ausreichen, den Grenzwert - je nach Schwenkrichtung auf einen Wert geringfügig oberhalb bzw. unterhalb des aktuellen Wertes festzulegen. In der Regel wird die Steuereinrichtung den Grenzwert aber derart festlegen, dass der Gerüstregler den aktuellen Schwenkwert aufgrund des Variierens des Parameters betragsmäßig reduzieren muss.
  • Vorzugsweise behält die Steuereinrichtung den variierten Parameter bei, bis entweder die Steuereinrichtung den Parameter aufgrund einer erneuten Ausbildung einer Welle in dem Metallband erneut variiert oder sich der Zugzustand des Metallbandes ändert oder das Metallband vollständig in dem Walzgerüst gewalzt ist.
  • Der Zugzustand legt fest, ob das Metallband unter Zug gewalzt wird oder zugfrei gewalzt wird. Bei einer auslaufseitigen Erfassung der Bandlage und Auswertung auf eine Welle wird der an den Bandkopf angrenzende Bereich zugfrei gewalzt, bis der Bandkopf in eine nachfolgende Einrichtung einläuft, beispielsweise in das nachfolgende Walzgerüst eingefädelt wird. Ebenso wird im Falle einer einlaufseitigen Erfassung der Bandlage und Auswertung auf eine Welle der an den Bandfuß angrenzende Bereich ab dem Moment zugfrei gewalzt, zu dem der Bandfuß aus einer vorausgehenden Einrichtung ausgelaufen ist, beispielsweise aus dem vorausgehenden Walzgerüst ausgefädelt wird. Der verbleibende Bereich des Metallbandes kann nach Bedarf unter Zug (dies stellt den Regelfall dar) oder zugfrei gewalzt werden.
  • Vorzugsweise führt die Steuereinrichtung den variierten Parameter unter Zuordnung zu für das gewalzte Metallband charakteristischen Daten einer Datenbank zu, so dass der variierte Parameter beim Walzen eines weiteren Metallbandes mit denselben oder hinreichend ähnlichen charakteristischen Daten als Anfangswert für den Parameter zur Verfügung steht. Dadurch kann erreicht werden, dass beim Walzen eines weiteren Metallbandes mit denselben oder hinreichend ähnlichen charakteristischen Daten die Parameter des Gerüstreglers von vornherein derart eingestellt werden, dass eine Welle vermieden wird bzw. das Ausmaß einer Welle auf ein vorbestimmtes Maß begrenzt wird. Insbesondere wird dadurch also vermieden, dass beim Walzen eines nachfolgenden gleichartigen oder zumindest vergleichbaren Metallbandes erneut eine Welle auftritt.
  • Als Messdaten für die seitliche Lage des Metallbandes kann die Steuereinrichtung insbesondere Gruppen von Bildern des Metallbandes entgegennehmen, die das Metallband beim Auslaufen aus dem Walzgerüst und/oder beim Einlaufen in das Walzgerüst zeigen, wobei die Bilder der Gruppen jeweils auf einen für die jeweilige Gruppe einheitlichen Erfassungszeitpunkt bezogen sind. Die Erfassung derartiger Bilder durch Kameras und ähnliche optische Erfassungseinrichtungen ist, wie oben stehend bereits ausgeführt, allgemein bekannt.
  • Es ist möglich, dass die Gruppen im Einzelfall jeweils nur ein einzelnes Bild umfassen. Bereits in diesem Fall ist eine Auswertung sehr zuverlässig möglich. Weiterhin ist es möglich, dass die Gruppen von Bildern derart bestimmt sind, dass sie eine dreidimensionale Bestimmung der Oberfläche des Metallbandes ermöglichen. Dadurch wird die Auswertung noch weiter verbessert.
  • Beispielsweise können die Gruppen von Bildern mindestens ein Tiefenbild umfassen. Der Begriff "Tiefenbild" hat eine feste Bedeutung. Es handelt sich um ein zweidimensionales Bild, wobei jedem Bildpunkt zusätzlich zu seiner durch die Anordnung des Bildpunktes in dem Bild bestimmten Anordnung des zugehörigen Objekts auch eine Entfernungsinformation zugeordnet ist, so dass das zugehörige Objekt im dreidimensionalen Raum eindeutig lokalisiert ist. In der Regel alternativ, prinzipiell aber auch zusätzlich ist es möglich, dass die Gruppen von Bildern mehrere zweidimensionale Bilder umfassen. In diesem Fall kann anhand der mehreren Bilder der jeweiligen Gruppe ein stereoskopisches Bild, also ein räumliches Bild, generiert werden.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Steuerverfahrens ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung die mindestens eine Größe, aus der für beide Bandkanten des Metallbandes hervorgeht, ob das Metallband im Bereich der jeweiligen Bandkante eine Welle ausbildet, anhand der Gruppen von Bildern des Metallbandes ermittelt.
  • Ein Algorithmus zur Ermittlung der Wellen in den Bildern muss als solcher nicht explizit erstellt werden. Vielmehr ist es möglich, im Rahmen einer Lernphase sogenannte Machine Learning Algorithmen anzuwenden. Beispielsweise können neuronale Netze entsprechend trainiert werden. Rein beispielhaft kann in diesem Zusammenhang auf den Fachaufsatz "Object Detection with Deep Learning: A Review" von Zhong-Qiu Zhao et al., veröffentlicht in Journal of Latex Class Files, Vol. 14, No. 8, März 2017, verwiesen werden. Es sind aber ohne weiteres auch andere Vorgehensweisen möglich.
  • Im einfachsten Fall ist es möglich, dass die Steuereinrichtung
    • anhand der jeweiligen Gruppe von Bildern jeweils ein Ausmaß ermittelt, in dem das Metallband im Bereich der jeweiligen Bandkante die Welle ausbildet,
    • das jeweils ermittelte Ausmaß mit einem Schwellenwert vergleicht und
    • die mindestens eine Größe in Abhängigkeit von dem jeweiligen Vergleich als jeweilige Boolesche Variable ermittelt.
  • In diesem Fall trifft die Steuereinrichtung also eine einfache binäre Entscheidung, ob sich an der einen Bandkante oder an der anderen Bandkante eine Welle ausbildet. Diese Variante ist relativ einfach zu realisieren.
  • Besser ist es jedoch, wenn die Steuereinrichtung
    • anhand der jeweiligen Gruppe von Bildern quantitativ jeweils ein Ausmaß ermittelt, in dem das Metallband im Bereich der jeweiligen Bandkante die Welle ausbildet, und
    • als mindestens eine Größe die quantifizierten Werte verwertet.
  • In diesem Fall steht also nicht nur eine binäre Aussage, sondern eine quantifizierte Aussage über die Ausbildung einer Welle zur Verfügung. Die quantifizierten Werte kann die Steuereinrichtung beispielsweise in Form von I-Einheiten (engl. I-units, im Deutschen auch als Ebenheitsindex bekannt) ermitteln. I-Einheiten sind dem Fachmann bekannt und vertraut.
  • Das erfindungsgemäße Steuerverfahren wird insbesondere während eines Zeitraums ausgeführt, während dessen das Metallband sich vor und/oder hinter dem Walzgerüst - also demjenigen Walzgerüst, auf den der Gerüstregler wirkt - in einem spannungsfreien Zustand befindet.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Steuerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Erfindungsgemäß bewirkt die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung, dass die Steuereinrichtung ein erfindungsgemäßes Steuerverfahren ausführt.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Steuerprogramm programmiert, so dass die Steuereinrichtung im Betrieb ein erfindungsgemäßes Steuerverfahren ausführt.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Walzeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Erfindungsgemäß weist die Walzeinheit als Steuereinrichtung eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung auf.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Walzstraße mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Erfindungsgemäß ist mindestens eines der Walzgerüste als erfindungsgemäße Walzeinheit ausgebildet.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 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 mehrgerüstige Walzstraße,
    FIG 2
    ein einzelnes Walzgerüst mit zugeordneten Komponenten,
    FIG 3
    ein Ablaufdiagramm,
    FIG 4
    ein Walzgerüst und ein Metallband von oben,
    FIG 5
    ein Metallband mit einer Welle von der Seite und
    FIG 6 bis 9
    Ablaufdiagramme.
    Beschreibung der Ausführungsformen
  • Gemäß FIG 1 weist eine Walzstraße mehrere Walzgerüste 1 auf. Von den Walzgerüsten 1 sind in FIG 1 nur die Arbeitswalzen dargestellt. In der Regel weisen die Walzgerüste 1 jedoch zusätzlich zumindest auch Stützwalzen auf, in manchen Fällen auch über die Stützwalzen hinaus zusätzlich weitere Walzen. Beispielsweise können zwischen den Arbeitswalzen und den Stützwalzen Zwischenwalzen angeordnet sein. In der Walzstraße wird ein Metallband 2 gewalzt. Die Walzgerüste 1 werden von einem jeweiligen Gerüstregler 3a gesteuert. Die Gerüstregler 3a sind Bestandteil einer jeweiligen Steuereinrichtung 3b für das jeweilige Walzgerüst 1. Die Steuereinrichtungen 3b können von einer übergeordneten Koordinationseinrichtung 3c koordiniert werden. Dies ist aber nicht zwingend erforderlich.
  • Die Walzgerüste 1 sind in einer Walzrichtung x gesehen hintereinander angeordnet. Die Walzgerüste 1 werden daher von dem gleichen Abschnitt des Metallbandes 2 nacheinander durchlaufen. Das Metallband 2 kann beispielsweise aus Stahl oder Aluminium bestehen. Das Walzen kann beispielsweise ein Warmwalzen sein, insbesondere in einer mehrgerüstigen Fertigstraße eines Warmwalzwerks.
  • FIG 2 zeigt ein einzelnes Walzgerüst 1. In dem Walzgerüst von FIG 2 wird ebenfalls ein Metallband 2 gewalzt. Es kann sich bei dem Walzgerüst 1 um eines der Walzgerüste 1 der Walzstraße von FIG 1 handeln. Aus diesem Grund ist in FIG 2 zusätzlich ein weiteres Walzgerüst 1 der Walzstraße eingezeichnet. Dieses weitere Walzgerüst 1 ist jedoch nur gestrichelt dargestellt, da es im Rahmen von FIG 2 und den weiteren FIG nur auf das in durchgezogenen Linien dargestellte Walzgerüst 1 ankommt. Auf dieses Walzgerüst 1 beziehen sich somit die nachstehenden Ausführungen. Alternativ kann es sich um ein Reversiergerüst handeln, in dem das Metallband 2 reversierend gewalzt wird. In diesem Fall kann das Walzgerüst 1 das einzige Walzgerüst sein, in dem das Metallband 2 gewalzt wird. Das Walzgerüst 1 wird - ebenso wie bei den Walzgerüsten 1 von FIG 1 - von einer Steuereinrichtung 3b mit einem Gerüstregler 3a gesteuert, wobei der Steuereinrichtung 3b eine Koordinationseinrichtung 3c übergeordnet sein kann.
  • Die Steuereinrichtungen 3b sind jeweils mit einem Steuerprogramm 4 programmiert. Dargestellt ist dies in FIG 1 und FIG 2 nur für eine der Steuereinrichtungen 3b. Das Steuerprogramm 4 umfasst Maschinencode 5, der von der Steuereinrichtung 3b abarbeitbar ist. Die Abarbeitung des Maschinencodes 5 durch die Steuereinrichtung 3b bewirkt, dass die Steuereinrichtung 3b das Walzgerüst 1 gemäß einem Steuerverfahren steuert, das nachstehend näher erläutert wird. Hierbei wird zunächst ein Betrieb erläutert, wie er auch im Stand der Technik erfolgt, und später auf erfindungsgemäße Besonderheiten eingegangen.
  • Die Steuereinrichtung 3b nimmt von einer Erfassungseinrichtung 6 - siehe auch einen Schritt S1 in FIG 3 - Messdaten M entgegen. Das Entgegennehmen der Messdaten M erfolgt während des Walzens des Metallbandes 2 in dem Walzgerüst 1. Die Messdaten M sind für eine entsprechend der Darstellung in FIG 4 für eine auslaufseitig des Walzgerüsts 1 bestehende seitliche Lage y des Metallbandes 2 charakteristisch. Die Steuereinrichtung 3b ermittelt daher in einem Schritt S2 aus den Messdaten M die seitliche Lage y des Metallbandes 2. Sie ermittelt in Abhängigkeit der Abweichung der seitlichen Lage y von einer Solllage y* in einem Schritt S3 einen Schwenkwert δs für das Walzgerüst 1. Die Ermittlung erfolgt vom Ansatz her derart, dass die seitliche Lage y des Metallbandes 2 der Solllage y* angenähert wird. Der Gerüstregler 3a steuert in einem Schritt S4 das Walzgerüst 1 entsprechend dem ermittelten Schwenkwert δs an.
  • Der Gerüstregler 3a berücksichtigt bei der Ermittlung des Schwenkwerts δs nicht nur die Abweichung der seitlichen Lage y von einer Solllage y*, sondern zusätzlich auch mindestens einen Parameter P, meist mehrere Parameter P. Parameter P sind etwas anderes als Variable. Eine Variable ist eine Größe, die sich in jedem Zyklus des Gerüstreglers 3a ändert. Typische Variablen sind der Sollwert y*, der Istwert y und die Stellgröße δs. Parameter P hingegen sind Werte, die dem Gerüstregler 3a in der Regel nur einmalig vorgegeben werden und sodann während des gesamten Regelvorgangs - also über eine Vielzahl von Zyklen - konstant beibehalten werden. Der Parameter P kann beispielsweise bei einem konventionellen PI-Regler eine Proportionalverstärkung sein oder eine Integrationszeitkonstante. Im Rahmen eines Gerüstreglers 3a, wie er im vorliegenden Fall verwendet wird und beispielsweise aus der bereits genannten EP 3 202 502 A1 bekannt ist, können die Parameter P beispielsweise um einen maximal zulässigen Wert für den Schwenkwert δs oder einen Maximalwert für die Änderung des Schwenkwertes δs von Zyklus zu Zyklus des Gerüstreglers 3a festlegen. Der maximal zulässige Wert für den Schwenkwert δs kann gegebenenfalls separat für die beiden Schwenkrichtungen festgelegt werden.
  • Soweit bisher erläutert, entspricht die Arbeitsweise der Steuereinrichtung 3b einer normalen Bandlageregelung, wie sie allgemein bekannt ist und auch ausführlich beispielsweise in der EP 3 202 502 A1 erläutert wird. Auf dieser Vorgehensweise baut die vorliegende Erfindung auf.
  • Denn erfindungsgemäß ermittelt die Steuereinrichtung 3b in einem Schritt S5 mindestens eine Größe V1, V2, Q1, Q2, aus der für beide Bandkanten 7, 8 des Metallbandes 2 (siehe FIG 4) hervorgeht, ob das Metallband 2 im Bereich der jeweiligen Bandkante 7, 8 eine Welle 9 (siehe FIG 5) ausbildet. In einem Schritt S6 prüft die Steuereinrichtung 3b anhand der mindestens einen Größe V1, V2, Q1, Q2, ob und gegebenenfalls an welcher Bandkante 7, 8 das Metallband 2 eine Welle 9 ausbildet.
  • Wenn die Prüfung des Schrittes S6 negativ verläuft, also keine Welle 9 erkannt wird, wird ein Schritt S7 übersprungen. Wenn die Prüfung des Schrittes S6 hingegen positiv verläuft, also eine Welle 9 erkannt wird, geht die Steuereinrichtung 3b zum Schritt S7 über. Im Schritt S7 variiert die Steuereinrichtung 3b mindestens einen der Parameter P des Gerüstreglers 3a. Ab diesem Zeitpunkt, also ab dem Variieren des mindestens einen Parameters P, ermittelt der Gerüstregler 3a den Schwenkwert δs unter Berücksichtigung des variierten Parameters P.
  • Die Steuereinrichtung 3b variiert den Parameter P derart, dass der Ausbildung der Welle 9 entgegengewirkt wird oder ein Ausmaß h, in dem die Welle 9 sich ausbildet, auf ein vorbestimmtes Maß begrenzt wird. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 3b denjenigen Parameter P variieren, der den maximal zulässigen Wert für den Schwenkwert δs festlegt. Insbesondere kann dieser Wert, ausgehend von seinem momentan gültigen Wert, betragsmäßig reduziert werden. Das Variieren kann alternativ für beide Schwenkrichtungen oder nur für diejenige Schwenkrichtung, welche für die aufgetretene Welle 9 verantwortlich ist, durchgeführt werden.
  • Im Gegensatz zur Vorgehensweise des Standes der Technik, bei welcher die Welle 9 nicht automatisch berücksichtigt wird, erfolgt die Ermittlung des Schwenkwert δs im Rahmen der vorliegenden Erfindung somit unter Berücksichtigung des Umstands, ob das Metallband 2 im Bereich einer seiner Bandkanten 7, 8 eine Welle 9 ausbildet.
  • Den variierten Parameter P behält die Steuereinrichtung 3b im weiteren Verlauf bei, bis ein spezielles Ereignis eintritt, aufgrund dessen der Wert des entsprechenden Parameters P erneut variiert wird. In dem Fall, dass der Parameter P für beide Schwenkrichtungen betragsmäßig reduziert wird, besteht ein derartiges spezielles Ereignis darin, dass trotz der soeben erwähnten Variierung des Parameters P an einer der Bandkanten 7, 8 erneut eine Welle 9 detektiert wird. In dem Fall, dass der Parameter P nur für die jeweilige Schwenkrichtung betragsmäßig reduziert wird, besteht ein derartiges spezielles Ereignis darin, dass trotz der soeben erwähnten Variierung des Parameters P an derselben Bandkante 7, 8 wie zuvor erneut eine Welle 9 detektiert wird. Weitere spezielle Ereignisse sind eine Änderung des Walzprozesses.
  • Insbesondere ist es entsprechend der Darstellung in FIG 6 möglich, dass die Steuereinrichtung 3b in einem Schritt S11 prüft, ob sich der Zugzustand Z des Metallbandes 2 geändert hat. Der Zugzustand Z ändert sich insbesondere dann, wenn von einem Walzen des Metallbandes 2 unter Zug zu einem Walzen des Metallbandes 2 ohne Zug übergegangen wird oder umgekehrt von einem Walzen des Metallbandes 2 ohne Zug zu einem Walzen des Metallbandes 2 unter Zug übergegangen wird. Ein Wechsel von einem Walzen des Metallbandes 2 ohne Zug zu einem Walzen des Metallbandes 2 unter Zug liegt in der Regel insbesondere vor, wenn ein Bandkopf 11 des Metallbandes 2 in eine nachfolgende Einrichtung einläuft, beispielsweise bei einer mehrgerüstigen Walzstraße in das nachfolgende Walzgerüst 1 eingefädelt wird. Umgekehrt liegt ein Wechsel von einem Walzen des Metallbandes 2 unter Zug zu einem Walzen des Metallbandes 2 ohne Zug vor, wenn ein Bandfuß des Metallbandes aus einer vorausgehenden Einrichtung ausläuft, beispielsweise aus dem vorausgehenden Walzgerüst einer mehrgerüstigen Walzstraße ausgefädelt wird.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung 3b in einem Schritt S12 prüfen, ob das Metallband 2 vollständig in dem Walzgerüst 1 gewalzt ist. In diesem Fall können die Parameter P in einem Schritt S13 neu festgelegt werden.
  • Es ist möglich, die Parameter P stets auf dieselben Werte festzulegen. Vorzugsweise ist die Vorgehensweise von FIG 6 entsprechend der Darstellung von FIG 7 jedoch durch Schritte S21 bis S24 ergänzt.
  • Der Schritt S21 wird ausgeführt, wenn die Steuereinrichtung 3b den mindestens einen Parameter P variiert. In diesem Fall führt die Steuereinrichtung 3b den variierten Parameter P unter Zuordnung zu für das gewalzte Metallband 2 charakteristischen Daten D einer Datenbank DB (siehe FIG 2) zu. Dadurch ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 3b vor dem Walzen eines jeweiligen Metallbandes 2 im Schritt S22 anhand charakteristischer Daten D für das neu zu walzende Metallband 2 prüft, ob in der Datenbank DB für ein derartiges Metallband 2 oder ein Metallband 2 mit hinreichend ähnlichen charakteristischen Daten D bereits Parameter P hinterlegt sind. Wenn derartige Parameter P hinterlegt sind, kann die Steuereinrichtung 3b im Schritt S23 diese Parameter P als Anfangswerte aus der Datenbank DB abrufen. Anderenfalls kann die Steuereinrichtung 3b im Schritt S24 Standardwerte für die Parameter P ansetzen.
  • Die Messdaten M können nach Bedarf bestimmt sein. Dem entsprechend ist auch die Erfassungseinrichtung 6 ausgebildet. Vorzugsweise ist die Erfassungseinrichtung 6 als einzelne Kamera 7 oder - siehe FIG 4 - als Gruppe von Kameras 10 ausgebildet sein. In diesem Fall sind die Messdaten M Bilder B oder Gruppen von Bildern B.
  • Es ist möglich, dass die Gruppen von Bildern B jeweils nur ein einziges Bild B umfassen. In diesem Fall ist das jeweilige Bild B auf einen jeweiligen Erfassungszeitpunkt bezogen. Wie bereits erwähnt, kann die Erfassungseinrichtung 6 jedoch auch als Gruppe von Kameras 10 ausgebildet sein. In diesem Fall erfassen die Kameras 10 jeweils ein eigenes Bild B. In diesem Fall erfassen die einzelnen Kameras 10 jeweils zu einem einheitlichen Erfassungszeitpunkt ihr jeweiliges Bild B. In diesem Fall sind also die Bilder B der jeweiligen Gruppe auf einen jeweiligen einheitlichen Erfassungszeitpunkt bezogen.
  • Vorzugsweise verwertet die Steuereinrichtung 3b die Gruppen von Bildern B nicht nur im Rahmen des Schrittes S2, also im Rahmen der Ermittlung der seitlichen Lage y des Metallbandes 2. Vielmehr verwertet die Steuereinrichtung 3b vorzugsweise die Gruppen von Bildern B auch im Rahmen des Schrittes S5 zur Ermittlung der mindestens einen Größe V1, V2, Q1, Q2, aus der für beide Bandkanten 7, 8 des Metallbandes 2 hervorgeht, ob das Metallband 2 im Bereich der jeweiligen Bandkante 7, 8 eine Welle 9 ausbildet.
  • Wie bereits erwähnt, können die Gruppen von Bildern B jeweils mehr als ein Bild B umfassen. Beispielsweise können entsprechend der Darstellung in FIG 4 mehrere Kameras 10 vorhanden sein, die jeweils ein eigenes Bild B erfassen. In diesem Fall kann die Steuereinrichtung 3b die zu einem einheitlichen Erfassungszeitpunkt erfassten Bilder B dahingehend vorverarbeiten, dass sie die dreidimensionale Oberfläche des Metallbandes 2 ermittelt. In diesem Fall verwertet die Steuereinrichtung 3b im Schritt S5 die ermittelte dreidimensionale Oberfläche des Metallbandes 2. Ebenso ist es auch möglich, dass pro Gruppe von Bildern B zwar nur ein einzelnes Bild B erfasst wird, jedoch bereits das einzelne Bild B die erforderliche dreidimensionale Information enthält. In diesem Fall handelt es sich bei dem entsprechenden Bild B um ein sogenanntes Tiefenbild. Auch in diesem Fall verwertet die Steuereinrichtung 3b im Schritt S5 die dreidimensionale Oberfläche des Metallbandes 2.
  • Zur Implementierung des Schrittes S5, also zur Ermittlung der mindestens einen Größe V1, V2, Q1, Q2, aus der für beide Bandkanten 7, 8 des Metallbandes 2 hervorgeht, ob das Metallband 2 im Bereich der jeweiligen Bandkante 7, 8 eine Welle 9 ausbildet, kann die Steuereinrichtung 3b entsprechend der Darstellung in FIG 8 in einem Schritt S31 im Rahmen der Auswertung der jeweiligen Gruppe von Bildern B für die eine Bandkante 7, 8 des Metallbandes 2 ein Ausmaß einer Welle 9 ermitteln, in dem das Metallband 2 im Bereich der Bandkante 7, 8 die Welle 9 ausbildet. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 3b die Höhe h der Welle 9 ermitteln.
  • Zum Ermitteln des Ausmaßes der Welle 9 führt die Steuereinrichtung 3b einen Algorithmus im weiteren Sinne aus. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 3b mit einem Lernalgorithmus (machine learning algorithm) programmiert sein, wobei dem Lernalgorithmus in einer Lernphase vorab - also vor der Ausführung des Steuerverfahrens von FIG 3 - eine Vielzahl von Gruppen von Bildern B vorgegeben werden und zusätzlich zur jeweiligen Gruppe von Bildern B auch das zugehörige Ausmaß, beispielsweise die Höhe h der Welle 9, mitgeteilt wird, so dass die Steuereinrichtung 3b die richtige Auswertung "lernen" konnte. Alternativ zum Ausmaß kann der Steuereinrichtung 3b auch eine aus dem Ausmaß abgeleitete Boolesche Information zugeführt werden. Im Rahmen des späteren Betriebs - also der Ausführung des Steuerverfahrens von FIG 3 - wird dem Lernalgorithmus nur noch die jeweilige Gruppe von Bildern B vorgegeben, und die Steuereinrichtung 3b bestimmt mittels des Lernalgorithmus das zugehörige Ausmaß oder die daraus abgeleitete Boolesche Information. Alternativ oder zusätzlich können der Steuereinrichtung 3b im Rahmen des Lernvorgangs auch andere Informationen zugeführt werden, beispielsweise Steuereingriffe von Bedienpersonen beim Walzen des Metallbandes 2. Ein Beispiel eines geeigneten Lernalgorithmus ist ein neuronales Netz, insbesondere ein DNN = deep neural network = tiefes neuronales Netzwerk. Der Aufbau und die Art und Weise des Trainierens eines derartigen neuronalen Netzwerks sind beispielsweise in dem eingangs erwähnten Fachaufsatz von Zhong-Qiu Zhao erläutert.
  • In einem Schritt S32 prüft die Steuereinrichtung 3b, ob das ermittelte Ausmaß einen vorbestimmten Schwellenwert SW übersteigt. Wenn dies der Fall ist, setzt die Steuereinrichtung 3b in einem Schritt S33 eine Boolesche Variable V1 auf den Wert WAHR. Anderenfalls setzt die Steuereinrichtung 3b in einem Schritt S34 die Boolesche Variable V1 auf den Wert FALSCH.
  • In Schritten S35 bis S38 ermittelt die Steuereinrichtung 3b in völlig analoger Weise für die andere Bandkante 8 den Wert einer Booleschen Variable V2.
  • Im Rahmen der Vorgehensweise gemäß FIG 8 sind also die Booleschen Variablen V1, V2 die mindestens eine Größe, aus der hervorgeht, ob das Metallband 2 im Bereich der jeweiligen Bandkante 7, 8 eine Welle 9 ausbildet. Anstelle der beiden Booleschen Variablen V1, V2 könnte natürlich auch eine Variable mit mindestens drei Werten verwendet werden. Beispielsweise könnte der Wert +1 für eine Welle 9 an der einen Bandkante 7, der Wert -1 für eine Welle 9 an der anderen Bandkante 8 und der Wert 0 für keine Welle 9 verwendet werden.
  • Die Vorgehensweise von FIG 9 ist ähnlich zur Vorgehensweise von FIG 8. Die Schritte S32 bis S34 sowie S36 bis S38 können jedoch entfallen. Stattdessen sind Schritte S41 und S42 vorhanden. Im Schritt S41 ermittelt die Steuereinrichtung 3b einen quantifizierten Wert Q1 für das im Schritt S31 ermittelte Ausmaß. Im einfachsten Fall übernimmt die Steuereinrichtung 3b im Schritt S41 das im Schritt S31 ermittelte Ausmaß. Vorzugsweise ermittelt die Steuereinrichtung 3b im Schritt S41 jedoch anhand des im Schritt S31 ermittelten Ausmaßes als quantifizierten Wert Q1 die zugehörige I-Einheit des Metallbandes 2 im Bereich der Bandkante 7, 8.
  • In analoger Weise ermittelt die Steuereinrichtung 3b im Schritt S42 einen quantifizierten Wert Q2 für das im Schritt S35 ermittelte Ausmaß.
  • Im Falle der Ausgestaltung gemäß FIG 9 stellen also die quantifizierten Werte Q1, Q2 die mindestens eine Größe dar, aus der hervorgeht, ob das Metallband 2 im Bereich der jeweiligen Bandkante 7, 8 eine Welle 9 ausbildet. Anstelle der beiden quantifizierten Werte Q1, Q2 könnte natürlich auch eine einheitliche Variable verwendet werden, die beispielsweise bei einem positiven Wert die Höhe h der Welle 9 an der einen Bandkante 7 und bei einem negativen Wert die Höhe h der Welle 9 an der anderen Bandkante 8 angibt.
  • Entsprechend der Darstellung in FIG 4 zeigen die Bilder B das Metallband 2 auslaufseitig des Walzgerüsts 1 in einem spannungsfreien Zustand. Im Falle einer Ausgestaltung des Walzgerüsts 1 als reines Reversiergerüst ist dies sowieso der Fall. Im Falle einer Ausgestaltung des Walzgerüsts 1 als Bestandteil der mehrgerüstigen Walzstraße von FIG 1 ergibt sich das für den Zeitbereich, in dem der Bandkopf 11 des Metallbandes 2 zwar das Walzgerüst 1 bereits durchlaufen hat, das gestrichelt eingezeichnete weitere Walzgerüst 1 aber noch nicht erreicht hat. Falls dem Walzgerüst 1 beispielsweise Coilboxen oder ähnliche Einrichtungen vor- und nachgeordnet sind, gilt dies jeweils bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Bandkopf 11 die jeweilige Coilbox erreicht. Für den Bandfuß gelten analoge Ausführungen.
  • Bei einem Reversiergerüst wird das Metallband 2 reversierend gewalzt. Die Auslaufseite des Walzgerüsts 1 wechselt daher bei jedem Walzstich. Der Begriff "Auslaufseite" ist bei einem Reversiergerüst daher nicht statisch, sondern dynamisch auf den jeweiligen Walzstich bezogen. Gleiches gilt für den Begriff "Einlaufseite".
  • Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit einer Erfassung der seitlichen Lage y auslaufseitig des Walzgerüsts 1 erläutert. Dies stellt den Regelfall der vorliegenden Erfindung dar. Alternativ oder zusätzlich ist es aber ebenso möglich, die Vorgehensweise bezüglich der Einlaufseite des Walzgerüsts 1 durchzuführen.
  • Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere ist durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise nicht nur ein Fehler im Bandlauf, sondern auch ein Fehler beim Werfen einer Welle 9 erkennbar und korrigierbar. Die Erkennung von Wellen 9 als solche in den erfassten Bildern B ist problemlos realisierbar. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist insbesondere zur automatisierten Optimierung des Betriebs beim Einfädeln des Metallbandes 2 in ein nachfolgendes Walzgerüst 1 bzw. allgemein beim Einlaufen des Metallbandes 2 in eine nachfolgende Einrichtung einsetzbar. Weiterhin ist die erforderliche Hardware zur Erfassung und Verwertung der Bilder B meist sowieso vorhanden, so dass nur die Kosten für die zugehörige Software anfallen.
  • 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 Varianten können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Walzgerüste
    2
    Metallband
    3
    Steuereinrichtung
    3a
    Gerüstregler
    3b
    Automatisierungseinrichtung
    4
    Steuerprogramm
    5
    Maschinencode
    6
    Erfassungseinrichtung
    7, 8
    Bandkanten
    9
    Wellen
    10
    Kameras
    11
    Bandkopf
    B
    Bilder
    D
    Daten
    DB
    Datenbank
    h
    Höhe
    M
    Messdaten
    P
    Parameter
    Q1, Q2
    quantifizierte Werte
    S1 bis S42
    Schritte
    SW
    Schwellenwert
    V1, V2
    Boolesche Variable
    x
    Walzrichtung
    y
    seitliche Lage
    y*
    Solllage
    Z
    Zugzustand
    δs
    Schwenkwert

Claims (15)

  1. Steuerverfahren für ein Walzgerüst (1),
    - wobei eine Steuereinrichtung (3b) für das Walzgerüst (1) während des Walzens eines Metallbandes (2) in dem Walzgerüst (1) Messdaten (M) für eine einlaufseitig und/oder auslaufseitig des Walzgerüsts (1) bestehende seitliche Lage (y) des Metallbandes (2) entgegennimmt,
    - wobei ein Gerüstregler (3a) der Steuereinrichtung (3b) unter Berücksichtigung von Parametern (P) des Gerüstreglers (3a) in Abhängigkeit der Abweichung der seitlichen Lage (y) von einer Solllage (y*) einen Schwenkwert (δs) für das Walzgerüst (1) ermittelt und das Walzgerüst (1) entsprechend ansteuert,
    - wobei die Steuereinrichtung (3b) mindestens eine Größe (V1, V2, Q1, Q2) ermittelt, aus der für beide Bandkanten (7, 8) des Metallbandes (2) hervorgeht, ob das Metallband (2) im Bereich der jeweiligen Bandkante (7, 8) eine Welle (9) ausbildet, und
    - wobei die Steuereinrichtung (3b), sobald das Metallband (2) im Bereich einer der Bandkanten (7, 8) eine Welle (9) ausbildet, mindestens einen der Parameter (P) des Gerüstreglers (3a) variiert, so dass der Gerüstregler (3a) den Schwenkwert (δs) ab dem Variieren des mindestens einen Parameters (P) unter Berücksichtigung des geänderten Parameters (P) ermittelt.
  2. Steuerverfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuereinrichtung (3b) den Parameter (P) derart variiert, dass der Ausbildung der Welle (9) entgegengewirkt wird oder ein Ausmaß (h), in dem die Welle (9) sich ausbildet, auf ein vorbestimmtes Maß begrenzt wird.
  3. Steuerverfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuereinrichtung (3b) den variierten Parameter (P) beibehält, bis entweder die Steuereinrichtung (3b) den Parameter (P) aufgrund einer erneuten Ausbildung einer Welle (9) in dem Metallband (2) erneut variiert oder sich der Zugzustand (Z) des Metallbandes (2) ändert oder das Metallband (2) vollständig in dem Walzgerüst (1) gewalzt ist.
  4. Steuerverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuereinrichtung (3b) den variierten Parameter (P) unter Zuordnung zu für das gewalzte Metallband (2) charakteristischen Daten (D) einer Datenbank (DB) zuführt, so dass der variierte Parameter (P) beim Walzen eines weiteren Metallbandes (2) mit denselben oder hinreichend ähnlichen charakteristischen Daten (D) als Anfangswert für den Parameter (P) zur Verfügung steht.
  5. Steuerverfahren nach einem der obigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuereinrichtung (3b) als Messdaten (M) für die seitliche Lage (y) des Metallbandes (2) Gruppen von Bildern (B) des Metallbandes (2) entgegennimmt, die das Metallband (2) beim Auslaufen aus dem Walzgerüst (1) und/oder beim Einlaufen in das Walzgerüst (1) zeigen, wobei die Bilder (B) der Gruppen jeweils auf einen für die jeweilige Gruppe einheitlichen Erfassungszeitpunkt bezogen sind.
  6. Steuerverfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Gruppen von Bildern (B) derart bestimmt sind, dass sie eine dreidimensionale Bestimmung der Oberfläche des Metallbandes (2) ermöglichen.
  7. Steuerverfahren nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuereinrichtung (3b) die mindestens eine Größe (V1, V2, Q1, Q2), aus der für beide Bandkanten (7, 8) des Metallbandes (2) hervorgeht, ob das Metallband (2) im Bereich der jeweiligen Bandkante (7, 8) eine Welle (9) ausbildet, anhand der Gruppen von Bildern (B) des Metallbandes (2) ermittelt.
  8. Steuerverfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuereinrichtung (3b)
    - anhand der jeweiligen Gruppe von Bildern (B) jeweils ein Ausmaß ermittelt, in dem das Metallband (2) im Bereich der jeweiligen Bandkante (7, 8) die Welle (9) ausbildet,
    - das jeweils ermittelte Ausmaß mit einem Schwellenwert (SW) vergleicht und
    - die mindestens eine Größe (V1, V2) in Abhängigkeit von dem jeweiligen Vergleich als jeweilige Boolesche Variable (V1, V2) ermittelt.
  9. Steuerverfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuereinrichtung (3b)
    - anhand der jeweiligen Gruppe von Bildern (B) quantitativ jeweils ein Ausmaß ermittelt, in dem das Metallband (2) im Bereich der jeweiligen Bandkante (7, 8) die Welle (9) ausbildet, und
    - als mindestens eine Größe (Q1, Q2) die quantifizierten Werte (Q1, Q2) verwertet.
  10. Steuerverfahren nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuereinrichtung (3b) die quantifizierten Werte (Q1, Q2) in I-Einheiten ermittelt.
  11. Steuerverfahren nach einem der obigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Metallband (2) sich während der Ausführung des Steuerverfahrens vor und/oder hinter dem Walzgerüst (1) in einem spannungsfreien Zustand befindet.
  12. Steuerprogramm, wobei das Steuerprogramm Maschinencode (5) umfasst, der von einer Steuereinrichtung (3b) für ein Walzgerüst (1) abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes (5) durch die Steuereinrichtung (3b) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (3b) ein Steuerverfahren nach einem der obigen Ansprüche ausführt.
  13. Steuereinrichtung für ein Walzgerüst (1), wobei die Steuereinrichtung mit einem Steuerprogramm (4) nach Anspruch 12 programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung im Betrieb ein Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausführt.
  14. Walzeinheit, wobei die Walzeinheit ein Walzgerüst (1) aufweist, in dem ein Metallband (2) gewalzt wird, wobei die Walzeinheit eine Steuereinrichtung (3b) nach Anspruch 13 aufweist, wobei das Walzgerüst (1) von der Steuereinrichtung (3b) gesteuert wird.
  15. Walzstraße, wobei die Walzstraße mehrere Walzgerüste (1) aufweist, wobei die Walzgerüste (1) in einer Walzrichtung (x) gesehen hintereinander angeordnet sind, so dass sie von dem gleichen Abschnitt des Metallbandes (2) nacheinander durchlaufen werden, wobei mindestens eines der Walzgerüste (1) als Walzeinheit gemäß Anspruch 14 ausgebildet ist.
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