EP4178735A1 - Verfahren und computerprogrammprodukt zum berechnen eines stichplans für einen stabilen walzprozess - Google Patents

Verfahren und computerprogrammprodukt zum berechnen eines stichplans für einen stabilen walzprozess

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EP4178735A1
EP4178735A1 EP21739384.2A EP21739384A EP4178735A1 EP 4178735 A1 EP4178735 A1 EP 4178735A1 EP 21739384 A EP21739384 A EP 21739384A EP 4178735 A1 EP4178735 A1 EP 4178735A1
Authority
EP
European Patent Office
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rolling
roll
offset
horizontal force
data
Prior art date
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EP21739384.2A
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EP4178735B1 (de
EP4178735C0 (de
Inventor
Andreas Ritter
Rainer Merz
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SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Publication date
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Application granted granted Critical
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Publication of EP4178735C0 publication Critical patent/EP4178735C0/de
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/58—Roll-force control; Roll-gap control
    • 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
    • B21B37/16—Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions
    • 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
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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
    • B21B37/74—Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B31/00—Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/16—Adjusting or positioning rolls
    • B21B31/20—Adjusting or positioning rolls by moving rolls perpendicularly to roll axis
    • B21B2031/206—Horizontal offset of work rolls

Definitions

  • the invention relates to a method and a corresponding computer program product for calculating a pass schedule for a stable rolling process when rolling metal strip in a rolling mill.
  • a disadvantage when using small work roll diameters is the horizontal deflection of the rolls due to the acting horizontal force with a large degree of slenderness (ratio of bearing center distance to roll diameter); see Figure 6.
  • the horizontal deflection not only leads to instability of the entire set of rolls, it can even go so far that the rolls buckle.
  • the deflection can not only have a horizontal component, but also a vertical component in the direction of the roll supporting it.
  • the desired vertical bending of the work rolls to set a roll gap contour is not relevant in this consideration.
  • Various measures are known in the prior art for protecting and closing thin rolls against horizontal deflection during a rolling process stabilize.
  • HS shift means that the pair of work rolls, together with their chocks, is shifted in +/- direction of strip travel. Essentially, this is a variable adjustment of an off-set.
  • the amount and the direction of the HS offset are set in such a way that the force components that occur from the vertical contact force FA and the offset (horizontal force) and the resulting tension difference from the entry and exit tension Ze, Za in all rolling phases compensate as far as possible, preferably almost completely and the roller still rests stably on one side of the roller that supports it.
  • the parameters e.g. B.
  • the horizontal forces minimized by setting the HS offset result in minimal horizontal deflection with an absolutely stable roller position.
  • the contact force FA and the tension on the entry side Ze and on the exit side Za of the roll stand are the main forces that are responsible for the forming work to be performed on the metal strip.
  • the force component from the offset ie the horizontal force of the work rolls Haw, is a resultant force that results from the vectorial addition of the other force components mentioned, with all force components having to add up vectorially to 0, as shown in FIG.
  • the horizontal force Haw and the displacement have the following functional proportional relationship:
  • Haw f ( fa, - saw, ma, ze-za, m, r ) with
  • MA drive torque m coefficient of friction; and r radius of the work roll, saw offset where the detailed known calculations vary depending on the type of roll set and its drive.
  • the input data traditionally also includes a predetermined, initial, manually determined offset, stored in a database or table, of the work roll relative to another roll in the roll stand against which the work roll is supported.
  • the reference horizontal force calculated taking this input data into account is then checked to determine whether it satisfies a predetermined limit criterion during rolling under constant conditions. If so, the initial offset, on which the calculation of the target horizontal force was based, is set on the work roll and the rolling stock is rolled. Based on the set offset, it can then be assumed that the previously calculated target horizontal force, which satisfies the limit criterion, is acting on the offset work roll. Compliance with the limit criterion is representative of a stable roll set and rolling process.
  • the calculation of the target horizontal force is repeated in the prior art with a changed offset of the work roll from a set of N available different offsets, but with otherwise unchanged input data, until it is determined that the last calculated target horizontal force, taking into account the last changed (optimal) offset, fulfills the limit criterion as best as possible for the first time.
  • This known method forms the closest prior art. Claim 1 was therefore delimited against it. The known method is used to determine an optimal offset for the work roll at which the calculated target horizontal force is within the limit criterion and therefore ensures stable rolling conditions.
  • the invention is based on the object of further developing a known method and a known computer program product for calculating a pass schedule for a stable rolling process when rolling, in particular, metal rolling stock such that the stability of the roll set in the roll stand and thus the stability of the rolling process, in particular when rolling flat thin metallic strips as rolling stock with high strength is further improved with the help of thin work rolls.
  • adjustment data refers to initialization or presetting data; this data is (pre)set before the start of the rolling process on the roll stand. Some of these can be changed later during the rolling process.
  • target horizontal force calculated according to the invention is purely an arithmetic variable that cannot be set directly on the roll stand before the start of a rolling process. As stated, this is a resultant force that results from the vectorial addition of, in particular, the entry tension, the exit tension and the contact force of the work roll in the roll stand.
  • the "target horizontal force" serves as a representative variable with which the stability of a rolling process, especially when using work rolls with a high slenderness ratio, can be predicted or determined, depending on whether it meets a specified limit criterion that represents the stability of the rolling process , fulfilled or not.
  • the resulting horizontal forces can be determined during the rolling process directly via load cells on the bending blocks (additional design effort) or indirectly via load cells, pressure measurements in the stand or the deflection rollers and torque measurements on the drive spindles (soft sensors) for the drive and operating side of the stand .
  • the degree of slenderness which is defined by the ratio of the bearing center distance to the work roll diameter, is a parameter which, as described above, affects the stability of the rolling process. From a slimness level of 5 or more, the risk of instability increases significantly.
  • the determination of the optimal tensions on the rolling stock on the entry side and/or on the exit side of the roll stand offers the advantage that the target horizontal force can still be kept within the limit criterion even if this is not possible through iterative variation of the offset alone is.
  • Another advantage of considering the target horizontal force as a whole is the minimization of the bearing load on the entire set of rolls, which significantly increases the service life of the roll bearings.
  • the setpoint horizontal force is calculated separately or individually for different sections k of the metal strip to be rolled, because the metal strip has different speeds in these different sections and experiences different strip tensions
  • a limit criterion for the horizontal stability of the rolling process, in particular for the work roll is defined as a limit criterion, according to which
  • the calculated reference horizontal force can be kept within the limit criterion even if this is not achieved solely by varying the offset and the tensions on the entry side and/or on the exit side of the roll stand.
  • this third exemplary embodiment provides that the contact force for the work roll is then also varied, with the optimal offset and optimal tensions kept constant in each case and also with input input data otherwise kept constant, until it is determined that the last calculated setpoint Horizontal force meets the limit criterion.
  • the input data for the pass schedule computer is in particular also data on technological limits. According to the invention, this also includes in particular Material-dependent load limits for the horizontal stability of the
  • the said and claimed load limits dependent on the roll material, for the horizontal stability of the roll set and in particular the work rolls, should be taken into account, in particular when calculating the target horizontal force on the work roll, the horizontal target position of the work roll, the target tension of the rolling stock at the inlet and/or or at the outlet of the roll stand and when calculating the target reduction for at least one pass of the roll stand.
  • the claimed consideration of the material-dependent load limits when calculating the said target setting data offers the advantage that the stability of the roll set, which in addition to the work rolls also includes any intermediate and back-up rolls of the roll stand, and thus the stability of the rolling process as a whole is improved. This means that undesired running of the strip to the right or left at the outlet of the roll stand, strip tears, roll kissing and buckling or bending out of the rolls are avoided or at least minimized.
  • the stable boundary conditions made possible by the method according to the invention can advantageously be predetermined for the rolling process and by presetting the said (nominal) setting data am roll stand can be ensured before the start of the rolling process. In this way, automatic threading and unthreading of the rolling stock into and out of the roll stand can also be reliably ensured without additional devices.
  • the method according to the invention enables a permanent monitoring of said reference setting data and their correction, if necessary, in order to ensure the stability of the rolling process even during ongoing operation.
  • the product range of an existing rolling mill can be expanded regardless of the number of rolls and configuration, z. B. on the rolling of thinner final gauges.
  • smaller work rolls can be used for these roll stands in order to roll said thinner final gages while at the same time saving energy.
  • the method according to the invention is used not only in a single rolling stand, but also in a rolling mill in which a plurality of rolling stands are arranged one behind the other in the form of a rolling train.
  • Said target setting data can be used not only for an individual roll stand, but also for said pass plan of a rolling train, i. H. are preferably calculated and set according to the invention for all of their roll stands, taking into account the material-dependent load limits.
  • the actual horizontal force on the work roll is permanently monitored during the rolling process and regulated to a target horizontal force currently calculated by the pass schedule computer.
  • the horizontal force is controlled by suitable variations of actuators available on the mill stand, such as the horizontal offset of the work rolls, the tension of the rolled stock on the entry side and/or on the exit side of the mill stand and/or that of the mill stand on the rolled stock made reduction in thickness (contact force).
  • a further improvement in the stability of the rolling process can be achieved in that production planning data, such as e.g. B. Data relating to the optimization of the rolling program, data from production planning, factory planning and plant utilization are also taken into account.
  • the measurement data obtained during the monitoring of the ongoing rolling process such as the actual horizontal force, the actual horizontal position of the work rolls, the actual tension on the roll stand at the entry and/or exit of the roll stand and/or the actual thickness reduction of the rolling stock the roll stand are preferably compared with the respectively associated current target setting data. Any discrepancies between target and actual values that are detected in this way can be used for a preferably continuous adaptation of the process model.
  • the invention is accompanied by a total of 8 figures, where
  • FIG. 1 shows the overall system of the pass schedule computer with its input data and output data, the input data and output data relevant to the invention being underlined;
  • FIG. 2 shows a flowchart for the method according to the invention for calculating the desired horizontal force according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 3 technological relationships and differences when a metal strip to be rolled enters and exits a roll stand (prior art);
  • FIGS. 4a, 4b show a flowchart for the method according to the invention for calculating the target florizontal force according to a second exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows a flowchart for the method according to the invention with additional adaptation of the process model
  • FIG. 6 shows the undesired horizontal deflection of work rolls with a high aspect ratio (prior art).
  • FIG. 7 shows the offset of the work roll in relation to an intermediate or back-up roll supporting it in the roll stand and an associated parallelogram of forces (prior art); and
  • FIG. 8 illustrates the overall system of the pass schedule computer with its input data and output data according to the prior art.
  • the invention is described in detail below with reference to, in particular, FIGS. 1-5 in the form of exemplary embodiments. The same technical elements are denoted by the same reference symbols in all figures.
  • FIG. 1 illustrates the course of the complex calculation of a pass schedule for at least one roll stand according to the method according to the invention.
  • the core component for controlling a rolling process for rolling rolled stock with the help of at least one roll stand is a so-called pass schedule computer, on which a process model of the rolling process runs.
  • the process model depicts the complex forming process in the roll gap with the help of known basic equations from forming technology and the condition of the set of rolls.
  • the set of rolls can also include intermediate and/or back-up rolls of the roll stand.
  • the pass schedule calculator is supplied with input data that is processed in a suitable manner, e.g. B. must be stored in databases or in parameter files so that the pass schedule computer can access them.
  • the roll stand or the multi-stand rolling mill must be described as input data via system data.
  • the technical forming behavior of the rolling stock to be rolled must be described mathematically using its material data.
  • the rolling stock to be rolled must be defined via product data.
  • so-called bundle data and the rolling strategy must be specified as input data via strategy data.
  • production planning data can also be used to take higher-level goals into account, such as e.g. B. the plant utilization or a rolling program optimization are taken into account. All of the terms mentioned for the input data are collective terms for different individual data that are shown in FIG.
  • the pass schedule computer calculates so-called setup data, referred to below as target or initialization data, for a process to be carried out next Rolling process and sends it to the at least one roll stand for presetting.
  • FIG. 8 shows the pass schedule calculation according to the prior art
  • the data according to the invention for the technological limits according to FIG Rolling phases of a pass plan is determined during an ongoing rolling process, preferably measured and used in particular for an adaptation of the process model.
  • setup data (underlined in Figure 1 in the "Setup data” block) are not only specified once for the entire rolling process, but rather iteratively with regard to the highest possible stability of the Rolling process are determined. i.e. the horizontal stability of the roll set, in particular the calculation of the horizontal forces on the work roll, is integrated into the pass schedule calculation.
  • FIG. 2 schematically shows the course of the method according to the invention, as claimed in particular in claim 1 as well.
  • the input data for the pass schedule computer are provided, as described above with reference to FIG. Included according to the invention this input data also includes an initial offset of the work roll relative to another roll supporting the work roll in the mill stand.
  • the initial offset can be determined either from a table or database, but determination from the formula known from FIG. 7 is preferred, with the strip tensions Ze and Za being set to zero for this purpose.
  • the method according to the invention then provides that in a second step ii) the target Florizontal force on the work roll is calculated with the aid of the pass schedule computer.
  • a process model of the rolling process runs on the pass schedule computer, and the pass schedule computer calculates the target florizontal force, taking the input data into account.
  • the target florizontal force previously determined by the pass schedule computer with the initial offset is checked to see whether it meets a predetermined limit criterion.
  • This limit criterion represents the horizontal stability of the rolling process, in particular that of the work rolls. According to the invention, this limit criterion is defined in such a way that
  • the method according to the invention provides that the (optimal) offset saw opt on which the calculation of the target florizontal force was based, ie here the initial offset, is set on the roll stand and that the rolling stock or the metal strip is then rolled with said initial optimum offset. Based on the optimal offset that has been set, it can be assumed that rolling will then also take place with the calculated target Florizontal force that meets the limit criterion.
  • the method according to the invention provides for steps i), ii) and iii) in a further maximum of N iteration steps, each with a corrected/changed offset saw of the work roll from a set N available different offsets, but otherwise with unchanged input data, until it is finally determined in step iii) that the last calculated target horizontal force, taking into account the last changed or set optimal offset, meets the limit criterion.
  • the method according to the invention provides that steps i), ii) and iii) in further maximum L and / or M iteration steps each with a changed train Ze on the rolling stock on the entry side of the roll stand from a set of L e N available different trains on the entry side and/or with a respectively changed train Za on the rolled stock on the exit side of the roll stand from a set of M e N available different ones trains on the outlet side of the roll stand and with the optimal offset saw opt kept constant in each case and with otherwise unchanged input data are repeated until it is finally determined in step iii) that the last calculated target horizontal force, taking into account the last changed optimal train das Limit criterion met.
  • Said optimal offset is that offset for which the calculated target horizontal force most closely meets the limit criterion in the previously performed iteration of the offset.
  • the setpoint horizontal force is not calculated uniformly for an entire metal strip, but rather individually for different sections of the metal strip.
  • FIG. 3 illustrates these technological relationships, which are generally known in the prior art.
  • Figure 4a illustrates a further exemplary embodiment of the method according to the invention in the event that the calculated target horizontal force does not change either when the offset is changed solely iteratively, nor when the strip tension Ze on the entry side of the roll stand is changed solely iteratively, nor when the strip tension Za is changed solely on the outlet side of the metal strip means that the respectively calculated target horizontal force fulfills the limit criterion.
  • the method according to the invention provides that first those optimal trains from the set of L different trains available on the entry side and/or from the set of M different trains available on the exit side of the roll stand, with which the calculated target horizontal forces The best way to fulfill the limit criterion is to keep the optimum offset constant and the input data otherwise kept constant.
  • the optimal values determined in this way for the offset, for the strip tension on the entry side and the exit side of the roll stand and for the contact force are then set on the roll stand before and during a rolling process.
  • the calculated optimum parameters are also individually reset during a rolling process, depending on which section of the metal strip is currently being rolled.
  • the calculated target horizontal force cannot be directly on the roll stand can be preset. Rather, it is a resultant variable that is automatically set and produced when the said parameters are set on the roll stand. If the optimal values are set for the said parameters, one can be confident that the target horizontal force will meet the limit criterion and that the process will therefore run stably.
  • the target horizontal force for the work rolls is determined individually as part of the pass schedule calculation in the individual stands and the assigned ones are determined iteratively determined optimal parameters for a pass sequence on the work rolls of the roll stands are individually preset or set. It was already mentioned above with reference to FIGS. 1 and 8 that technological limits are also fed to the pass schedule computer as an input.
  • this also includes, in particular, material-dependent load limits for the horizontal stability of the roll neck of the roll stand, limit values, including sign information, for the horizontal forces and limit values for the force and work requirement, limit values for the position of the flow sheath, limit values for the overfeed and for torques of drives e.g. B. for the rolls of the roll stand.
  • the pass plan-specific strip tensions Ze, Za are first determined.
  • the calculation shows that the florizontal forces Flaw change with a constant contact force (FA), constant tension (Ze/Za) and different offset positions saw.
  • the permissible values are calculated as shown in Fig. 4a).
  • the load limit is 80kN here, for example.
  • both the resulting horizontal force HAW/2 and the maximum bending force FaBW are taken into account and compared as Fres - the resulting total force with the permissible limit criterion.
  • the calculation of the horizontal loads and the possible offset positions from the set N does not result in a permissible adjustment, then it is necessary to automatically adjust the pass schedule, as described above with reference to FIGS. 2 and 4a.
  • the strip tension, the pass reduction, the rolling forces or the contact forces and, to a limited extent, even the work roll diameter (e.g. rolls with a new or ground roll) can be adjusted.
  • the resulting values from the pass schedule calculation are automatically compared with those from the calculation of the horizontal load until stable conditions result.
  • FIG. 5 shows a further aspect of the method according to the invention.
  • This comparison consists in particular of forming a difference. Any discrepancies (delta) between the target and actual values that are detected in this way are then checked according to the invention to determine whether they lie within specified permissible ranges.
  • the deviations are used for a preferably continuous adaptation of the process model running on the pass schedule computer. This makes the process self-learning. If the deviations (delta) between the target and actual values are not permissible, the strip tensions are adjusted during the running stitch in such a way that the deviations determined become permissible again as far as possible.
  • the measurement data can also be, for example: rolling forces exerted on the rolling stock by the at least one rolling stand, the thickness of the rolling stock, the temperature of the rolling stock, the rolling speed, the offset of the work rolls, the tensile load on the rolling stock, motor torques from the rolling stand assigned drives, e.g. B. to hire or rotate the rollers and / or cooling data, which z. B. represent the cooling of the rolling stock.
  • At least one, preferably both work rolls of the rolling stock of the roll stand are driven.
  • a well-known HS shifting system is used to set the offset position saw. This is structurally located in the area of the roll chocks and is attached to the roll stands. So no additional mechanical equipment needs to be provided along the roll body. This area remains free for effective roll cooling/lubrication, inductors, brushes and strip guiding elements.
  • the permissible and possible drive torque of a small work roll can be exhausted by using high-torque HT spindles with torque or temperature monitoring.
  • a work roll twin drive reduces the possible torque distortion between the two work rolls and can therefore also be used as a further measure to reduce the resulting horizontal force or to further reduce the roll diameter.
  • the automatic pass schedule calculation/generation with the integrated calculation of the horizontal forces is connected to different levels of automation.
  • level 0 level 1 ensures that the calculated target values are set as mandatory. If the target values are not set (comparison of target value and actual measured value), an entry block is issued.
  • the pass schedule calculation and the integrated calculation of the horizontal forces are part of a physical process model (level 2) or a subset (partial models level 2).
  • the models and/or the pass schedule calculation with the associated calculation of the horizontal forces can have an overlaid optimization algorithm.
  • the optimization can take place in a self-learning manner or via adaptation and, if necessary, take existing measured values into account.
  • a connection to a production planning tool (level 2 or level 3) can be provided.
  • a production planning tool level 2 or level 3
  • pass sequences that cannot be produced in a technically stable manner can be produced using a different production route without problems occurring on the rolling mill itself.
  • the product to be manufactured can be adjusted by linking it to a production planning tool in order to avoid downtime on the system.
  • a combination with an automatic maintenance plan (level 2 or level 3) can be provided in order to achieve fine adjustment with the work roll diameters used.
  • the pre-calculated resulting horizontal forces are compared with measured horizontal forces.
  • force measuring devices eg piezo elements, pressure measurements, strain gauges or load cells
  • the measurement can be back-calculated indirectly via digital soft sensors via measurable parameters involved.
  • a comparison of calculated and measured values of the horizontal forces can be achieved using learning algorithms as part of the process models or a partial model, so that an adaptation (long-term/short-term adaptation) of the model-based calculations can take place.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt zum Berechnen eines Stichplans für einen stabilen Walzprozess bim Walzen von Metallband in einem Walzwerk. Dabei wird der Versatz solange variiert, bis die berechnete Soll-Horizontalkraft ein vorgegebenes Grenzkriterium erfüllt. Die Erfüllung des Grenzkriteriums bedeutet, dass dann der Walzensatz und der Walzprozess stabil sind. Um in den Fällen, in denen eine alleinige Iteration des Versatzes der Arbeitswalze nicht dazu führt, dass das Grenzkriterium eingehalten wird, sieht die vorliegende Erfindung vor, dass nachfolgend die Züge auf das Walzgut auf der Einlaufseite und/oder auf der Auslaufseite des Walzgerüstes bei konstant gehaltenem Versatz solange iterativ verändert werden, bis die berechnete Soll-Horizontalkraft das Grenzkriterium erfüllt.

Description

Verfahren und Computerprogrammprodukt zum Berechnen eines Stichplans für einen stabilen Walzprozess
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt zum Berechnen eines Stichplans für einen stabilen Walzprozess beim Walzen von Metallband in einem Walzwerk. Technologischer Hintergrund
Beim Flachwalzen von Walzgut, insbesondere von metallischen Bändern, ist es bekannt, dass zum Erreichen kleiner Enddicken (oder aus Gründen der Energieeffizienz) kleine Arbeitswalzendurchmesser vorgesehen werden müssen. Kleine Arbeitswalzendurchmesser begrenzen aber die mögliche Geometrie des Antriebszapfens und somit das mögliche Antriebsmoment, welches bei erhöhter Materialfestigkeit/erhöhtem Umformwiderstand vergleichbar größer ausfällt.
Ein Nachteil beim Einsatz kleiner Arbeitswalzendurchmesser ist die horizontale Durchbiegung der Walzen aufgrund der einwirkenden Horizontalkraft bei großem Schlankheitsgrad (Verhältnis von Lagermittenabstand zu Walzendurchmesser); siehe Figur 6. Die horizontale Ausbiegung führt nicht nur zur Instabilität des gesamten Walzensatzes, sie kann sogar so weit gehen, dass die Walzen ausknicken. Bei sehr kleinen Arbeitswalzen kann die Durchbiegung nicht nur eine horizontale Komponente aufweisen, sondern zusätzlich eine vertikale Komponente in Richtung zu der sie abstützenden Walze. Die gewollte vertikale Biegung der Arbeitswalzen zur Einstellung einer Walzspalt-Kontur ist in dieser Betrachtung nicht relevant. Im Stand der Technik sind verschiedene Maßnahmen bekannt, um dünne Walzen während eines Walzvorganges gegen horizontale Ausbiegung zu schützen und zu stabilisieren.
Eine dieser Maßnahmen ist der sogenannte horizontale Off-Set. Dabei ist die axiale Erstreckung eines Arbeitswalzenpaares von dem Walzenpaar, an dem es sich abstützt versetzt. Ein Off-Set von 0 (null) führt zu einem instabilen Walzensatz und wird grundsätzlich vermieden, da bei Walzspaltänderungen die Walzen auf Grund von Lagerspielen „wandern“ können und Bandfehler und Bandrisse entstehen können. Ein fester Off-Set eignet sich für Warmwalzwerke, bei denen die Bandzüge kaum kritische Auswirkungen auf die Walzspaltbedingungen und die Stabilität des Walzensatzes zeigen. Bei Kaltwalzwerken, insbesondere mit großen Produktspektrum und/oder bei Reversierbetrieb und/oder bei nicht angetriebenen Arbeitswalzen, ist ein fester- Off-Set nicht ausreichend.
Eine Weiterbildung des festen Off-Sets ist der sogenannte (Horizontal- Stabilisation) HS-Versatz der durch eine HS-Verschiebung (Vorrichtung) eingestellt wird. HS-Verschiebung bedeutet dabei, dass das Arbeitswalzenpaar, mitsamt seinen Einbaustücken in +/- Bandlaufrichtung verschoben wird. Im Grunde handelt es sich dabei um eine variable Einstellung eines Off-Sets. Der Betrag und die Richtung des HS-Versatzes werden so eingestellt, dass sich die auftretenden Kraftkomponenten aus vertikaler Anstellkraft FA und Versatz (Horizontalkraft), sowie resultierender Zugdifferenz aus Ein- und Auslaufzug Ze, Za in allen Walzphasen soweit wie möglich, bevorzugt nahezu vollständig kompensieren und die Walze dennoch stabil auf einer Seite der sie abstützenden Walze anliegt. Die einzustellende Seite kann je nach Parametern, z. B. Walzkraft, Drehmoment, Walzendurchmesser beider Walzen, ein- und auslaufseitige Bandzüge, entweder auf der Einlaufseite (-) oder auf der Auslaufseite (+) liegen. Die durch die Einstellung des HS-Versatzes minimierten Horizontalkräfte führen in der Folge nur zu minimalster horizontaler Durchbiegung bei absolut stabiler Walzenlage. Die Anstellkraft FA sowie der Zug auf der Einlaufseite Ze und auf der Auslaufseite Za des Walzgerüstes sind die Hauptkräfte, die für die zu leistende Umformarbeit an dem Metallband verantwortlich sind. Die Kraftkomponente aus dem Versatz, d. h. die Horizontalkraft der Arbeitswalzen Haw ist eine resultierende Kraft, die sich durch vektorielle Addition aus den anderen genannten Kraftkomponenten ergibt, wobei sich alle Kraftkomponenten zusammen vektoriell zu 0 aufaddieren müssen, wie in der Figur 7 gezeigt. Die Horizontalkraft Haw und der Versatz stehen in folgendem funktionalen proportionalen Zusammenhang:
Haw = f ( FA, - saw, MA, Ze-Za, m, r ) mit
MA Antriebsmoment m Reibwert; und r Radius der Arbeitswalze, saw Versatz wobei die detaillierten, bekannten Berechnungen je nach Art des Walzensatzes und dessen Antriebs variieren.
Weil insbesondere Arbeitswalzen mit kleinem Durchmesser besonders kritisch auf zu große Horizontalkräfte reagieren, indem sie beispielsweise, wie in Figur 6 gezeigt, zu einer unerwünschten horizontalen Durchbiegung neigen, ist es wichtig, dass beim Einsatz von Arbeitswalzen mit hohem Schlankheitsgrad die Horizontalkräfte nicht zu groß werden. Im Stand der Technik ist es deshalb bekannt und üblich die Soll-Horizontalkraft auf die Arbeitswalze mit Hilfe eines Stichplanrechners zu berechnen, auf dem ein Prozessmodell des Walzenprozesses abläuft. Der Stichplanrechner berechnet die Horizontalkraft unter Berücksichtigung von einer Vielzahl von Eingabedaten. Eine anschauliche Darstellung, auf Basis welcher Eingabedaten der Stichplanrechner die Setup-Daten, d. h. die Voreinstellung für das Walzgerüst vor Beginn eines Walzprozesses berechnet, ist in Figur 8 dargestellt. Zu erkennen ist, dass es sich bei den Eingabedaten handelt um Anlagedaten, Daten zu technologischen Limits, Materialdaten, Daten zur Walzstrategie, Bunddaten, Produktdaten und/oder optional auch Produktionsplanungsdaten.
Zu den Eingabedaten zählt traditionell auch ein vorgegebener initialer, manuell ermittelter, in einer Datenbank oder Tabelle gespeicherter Versatz der Arbeitswalze gegenüber einer anderen Walze in dem Walzgerüst, gegen die sich die Arbeitswalze abstützt.
Die unter Berücksichtigung dieser Eingabedaten berechnete Soll-Horizontalkraft wird im Stand der Technik sodann dahingehend überprüft, ob sie ein vorgegebenes Grenzkriterium beim Walzen unter konstanten Bedingungen erfüllt. Falls ja, wird der initiale Versatz, der der Berechnung der Soll-Horizontalkraft zugrunde lag, an der Arbeitswalze eingestellt und das Walzgut gewalzt. Aufgrund des eingestellten Versatzes kann dann davon ausgegangen werden, dass die zuvor berechnete Soll-Horizontalkraft, die das Grenzkriterium erfüllt, an der versetzten Arbeitswalze angreift. Die Einhaltung des Grenzkriteriums steht repräsentativ für einen stabilen Walzensatz und Walzprozess.
Falls die zunächst berechnete Soll-Horizontalkraft das vorgegebene Grenzkriterium nicht erfüllt, wird im Stand der Technik die Berechnung der Soll- Horizontalkraft mit einem jeweils veränderten Versatz der Arbeitswalze aus einer Menge von N verfügbaren unterschiedlichen Versätzen, aber mit ansonsten unveränderten Eingabedaten solange wiederholt, bis festgestellt wird, dass die zuletzt berechnete Soll-Horizontalkraft unter Berücksichtigung des zuletzt veränderten (optimalen) Versatzes das Grenzkriterium erstmalig bestmöglich erfüllt. Dieses bekannte Verfahren bildet den nächstliegenden Stand der Technik. Der Anspruch 1 wurde deshalb dagegen abgegrenzt. Das bekannte Verfahren dient dazu, einen optimalen Versatz für die Arbeitswalze zu ermitteln, bei dem die berechnete Soll-Horizontalkraft innerhalb des Grenzkriteriums liegt und deshalb stabile Walzbedingungen sicherstellt.
In der Praxis hat es sich gezeigt, dass die Berechnung der Soll-Horizontalkraft alleine durch Iteration des Versatzes bei ansonsten konstant gehaltenen Eingabedaten, insbesondere bei konstant gehaltenen Zügen auf der Einlaufseite und/oder auf der Auslaufseite des Walzgerüstes sowie bei konstant gehaltener Anstellkraft für die Arbeitswalze nicht immer zielführend ist. D. h., dass bei alleiniger Variation bzw. Iteration des Versatzes es nicht immer gelingt, dass die berechnete Soll-Horizontalkraft das besagte Grenzkriterium erfüllt. Dies führt zu Problemen, insbesondere bei der Verwendung von Arbeitswalzen mit hohem Schlankheitsgrad insbesondere in Verbindung mit hohen Bandzügen, weil diese besonders kritisch auf zu große Horizontalkräfte reagieren, beispielsweise mit der besagten unerwünschten horizontalen Durchbiegung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Verfahren und ein bekanntes Computerprogrammprodukt zum Berechnen eines Stichplans für einen stabilen Walzprozess beim Walzen von insbesondere metallischem Walzgut dahingehend weiterzubilden, dass die Stabilität des Walzensatzes in dem Walzgerüst und damit die Stabilität des Walzprozesses, insbesondere beim Flachwalzen von dünnen metallischen Bändern als Walzgut mit hoher Festigkeit mit Hilfe von dünnen Arbeitswalzen weiter verbessert wird.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch das im Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Der Begriff „Einstelldaten“ betrifft Initialisierungs- bzw. Voreinstelldaten; diese Daten werden vor Beginn des Walzprozesses am Walzgerüst (vor-)eingestellt. Diese können zum Teil später während des Walzprozesses geändert werden. Die erfindungsgemäß berechnete „Soll-Horizontalkraft“ ist eine reine Rechengröße, die vor Beginn eines Walzprozesses nicht direkt am Walzgerüst eingestellt werden kann. Wie gesagt handelt es sich dabei um eine resultierende Kraft, die aus der vektoriellen Addition von insbesondere dem Einlaufzug, dem Auslaufzug und der Anstellkraft der Arbeitswalze im Walzgerüst resultiert. Die „Soll-Horizontalkraft“ dient jedoch als repräsentative Größe anhand derer die Stabilität eines Walzprozesses, insbesondere bei der Verwendung von Arbeitswalzen mit hohem Schlankheitsgrad, vorhergesagt bzw. ermittelt werden kann, je nachdem, ob sie ein vorgegebenes Grenzkriterium, das die Stabilität des Walzprozesses repräsentiert, erfüllt oder nicht. Die resultierenden Horizontalkräfte können aber während des Walzprozesses direkt über Kraftmessdosen an den Biegeblöcken (zusätzlicher konstruktiver Aufwand) oder indirekt über Kraftmessdosen, Druckmessungen im Gerüst oder den Umlenkrollen sowie Momenten-Messungen an den Antriebsspindeln indirekt (Softsensoren) für Antriebs- und Bedienseite des Gerüstes ermittelt werden.
Der Schlankheitsgrad, welcher durch das Verhältnis von Lagermittenabstand zu Arbeitswalzendurchmesser definiert wird, ist eine Kenngröße, welche sich, wie oben beschrieben auf die Stabilität des Walzprozesses auswirkt. Ab einem Schlankheitsgrad von 5 oder mehr steigt die Gefahr einer Instabilität signifikant an.
Die erfindungsgemäß beanspruchte Ermittlung der optimalen Züge auf das Walzgut auf der Einlaufseite und/oder auf der Auslaufseite des Walzgerüstes bietet den Vorteil, dass die Soll-Horizontalkraft selbst dann noch innerhalb des Grenzkriteriums gehalten werden kann, wenn dies durch alleinige iterative Variation des Versatzes nicht möglich ist. Ein weiterer Vorteil der Gesamtbetrachtung der Soll-Horizontalkraft liegt in der Minimierung der Lagerbelastung des gesamten Walzensatzes, was die Standzeiten der Walzenlagerungen deutlich erhöht. Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Berechnung der Soll-Horizontalkraft für unterschiedliche Abschnitte k des zu walzenden Metallbandes separat bzw. individuell, weil das Metallband in diesen seinen unterschiedlichen Abschnitten unterschiedliche Geschwindigkeiten hat und unterschiedliche Bandzüge erfährt
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird als Grenzkriterium ein Grenzkriterium für die Horizontalstabilität des Walzprozesses, insbesondere für die Arbeitswalze, definiert, wonach
1. die mindestens zwei berechneten Soll-Horizontalkräfte für die unterschiedlichen Abschnitte des Metallbandes das gleiche Vorzeichen haben müssen; und/oder
2. die berechneten Soll-Horizontalkräfte jeweils vorgegebene werkstoffabhängige Belastungsgrenzen für die Arbeitswalze nicht überschreiten.
Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel kann die berechnete Soll- Horizontalkraft selbst dann noch innerhalb des Grenzkriteriums gehalten werden, wenn dies alleine durch Variation des Versatzes und der Züge auf der Einlaufseite und/oder auf der Auslaufseite des Walzgerüstes nicht gelingt. Dazu sieht dieses dritte Ausführungsbeispiel vor, dass dann zusätzlich auch die Anstellkraft für die Arbeitswalze bei jeweils konstant gehaltenem optimalen Versatz und jeweils konstant gehaltenen optimalen Zügen und auch bei ansonsten konstant gehaltenen Eingangseingabedaten so lange variiert wird, bis festgestellt wird, dass die zuletzt berechnete Soll-Horizontalkraft das Grenzkriterium erfüllt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Eingabedaten für den Stichplanrechner insbesondere auch um Daten zu technologischen Limits. Darunter fallen erfindungsgemäß insbesondere auch werkstoffabhängige Belastungsgrenzen für die Horizontalstabilität des
Walzensatzes des Walzgerüstes, Grenzwerte inklusive der Vorzeichen für die Horizontalkräfte, Grenzwerte für den Kraft- und Arbeitsbedarf, Grenzwerte für die Lage der Fließscheide, Grenzwerte für die Voreilung und für die Drehmomente der Walzen des Walzgerüstes. Die besagten und beanspruchten walzenwerkstoffabhängigen Belastungsgrenzen für die Horizontalstabilität des Walzensatzes und insbesondere der Arbeitswalzen soll erfindungsgemäß Berücksichtigung finden, insbesondere bei der Berechnung der Soll- Horizontalkraft auf die Arbeitswalze, der horizontalen Soll-Position der Arbeitswalze, des Soll-Zuges des Walzgutes am Einlauf und/oder am Auslauf des Walzgerüstes sowie bei der Berechnung der Soll-Abnahme für mindestens einen Stich des Walzgerüstes.
Die beanspruchte Berücksichtigung der werkstoffabhängigen Belastungsgrenzen bei der Berechnung der besagten Soll-Einstelldaten bietet den Vorteil, dass die Stabilität des Walzensatzes, welcher neben den Arbeitswalzen auch jegliche Zwischen- und Stützwalzen des Walzgerüstes umfasst, und damit auch die Stabilität des Walzprozesses insgesamt verbessert wird. Das heißt, es wird ein unerwünschtes Verlaufen des Bandes nach rechts oder links am Auslauf des Walzgerüstes, Bandrisse, Roll-Kissing sowie ein Knicken oder Ausbiegen der Walzen vermieden oder zumindest minimiert. Durch die Berücksichtigung der werkstoffabhängigen Belastungsgrenzen gelingt es auch, von Kunden gewünschte dünne Walzgutdicken bei gleichzeitig sehr hohen Festigkeitswerten auf konventionellen 4-Hi, 6-Hi-Walzgerüsten, Mehrwalzengerüst oder auch auf Walzgerüsten mit ungerader Walzenanzahl zu walzen, sogar asymmetrisch zur , ohne zusätzliche mechanische oder fluidische Baugruppen zur Stützung der Walzen am Walzgerüst vorsehen zu müssen.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichten stabilen Randbedingungen können für den Walzprozess vorteilhafterweise vorausbestimmt werden und durch eine Voreinstellung der besagten (Soll)-Einstelldaten am Walzgerüst bereits vor Beginn des Walzprozesses sichergestellt werden. Auf diese Weise kann auch ein automatisches Einfädeln und Ausfädeln des Walzgutes in bzw. aus dem Walzgerüst ohne zusätzliche Einrichtungen stabil sichergestellt werden. Während des laufenden Walzprozesses ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine permanente Überwachung der besagten Soll- Einstelldaten und gegebenenfalls deren Korrektur, um die Stabilität des Walzprozesses auch während des laufenden Betriebs sicherzustellen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann das Produktspektrum einer bestehenden Walzanlage unabhängig von deren Walzenanzahl und Konfiguration erweitert werden, z. B. auf das Walzen dünnerer Enddicken. Außerdem können kleinere Arbeitswalzen für diese Walzgerüste zum Einsatz kommen, um die besagten dünneren Enddicken zu walzen und um dabei gleichzeitig Energie einzusparen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel findet das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur Anwendung bei einem einzelnen Walzgerüst, sondern auch in einem Walzwerk, in welchem eine Mehrzahl von Walzgerüsten hintereinander angeordnet sind in Form einer Walzstraße. Die besagten Soll-Einstelldaten können nicht nur für ein einzelnes Walzgerüst, sondern auch für den gesagtem Stichplan einer Walzstraße, d. h. vorzugsweise für alle deren Walzgerüste erfindungsgemäß unter Berücksichtigung der werkstoffabhängigen Belastungsgrenzen berechnet und eingestellt werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Ist- Horizontalkraft auf die Arbeitswalze während des Walzprozesses permanent überwacht und auf eine jeweils von dem Stichplanrechner aktuell berechnete Soll- Horizontalkraft geregelt. Die Regelung der Horizontalkraft erfolgt durch geeignete Variationen von Stellgliedern, die am Walzgerüst zur Verfügung stehen, wie z. b. dem Horizontalversatz der Arbeitswalzen, dem Zug des Walzgutes auf der Einlaufseite und/oder auf der Auslaufseite des Walzgerüstes und/oder der von dem Walzgerüst an dem Walzgut vorgenommenen Dickenabnahme (Anstellkraft). Eine weitere Verbesserung der Stabilität des Walzprozesses kann dadurch erreicht werden, dass bei der Berechnung der Soll-Einstelldaten zusätzlich auch Produktionsplanungsdaten, wie z. B. Daten betreffend die Optimierung des Walzprogramms, Daten aus der Produktionsplanung, der Werksplanung und der Anlagenauslastung mitberücksichtigt werden.
Die bei der Überwachung des laufenden Walzprozesses gewonnenen Messdaten, wie die Ist-Horizontalkraft, die Ist-Horizontalposition der Arbeitswalzen, der Ist-Zug auf das Walzgerüst am Einlauf und/oder am Auslauf des Walzgerüstes und/oder die tatsächliche Ist-Dickenreduktion des Walzgutes durch das Walzgerüst werden vorzugsweise mit den jeweils zugehörigen aktuellen Soll-Einstelldaten verglichen. Auf diese Weise eventuell erkannte Abweichungen zwischen Soll- und Ist-Werten können für eine vorzugsweise kontinuierliche Adaption des Prozessmodells verwendet werden.
Weitere Vorteile für Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogrammprodukt gelöst. Die Vorteile dieses Computerprogrammproduktes entsprechen den oben mit Bezug auf das beanspruchte Verfahren genannten Vorteilen.
Der Erfindung sind insgesamt 8 Figuren beigefügt, wobei
Figur 1 das Gesamtsystem des Stichplanrechners mit seinen Eingabedaten und Ausgabedaten, wobei die erfindungsgemäß relevanten Eingabedaten und Ausgabedaten unterstrichen sind;
Figur 2 ein Ablaufschema für das erfindungsgemäße Verfahren zum Berechnen der Soll-Horizontalkraft gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; Figur 3 technologische Zusammenhänge und Unterschiede beim Einlaufen und Auslaufen eines zu walzenden Metallbandes in ein Walzgerüst (Stand der Technik);
Figur 4a, 4b ein Ablaufschemata für das erfindungsgemäße Verfahren zur Berechnung der Soll-Florizontalkraft gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; Figur 5 ein Ablaufschema für das erfindungsgemäße Verfahren mit zusätzlicher Adaption des Prozessmodells;
Figur 6 das unerwünschte horizontale Durchbiegen von Arbeitswalzen mit hohem Schlankheitsgrad (Stand der Technik);
Figur 7 den Versatz der Arbeitswalze gegenüber einer sie stützenden Zwischen- oder Stützwalze im Walzgerüst sowie ein zugehöriges Kräfteparallelogramm (Stand der Technik); und Figur 8 das Gesamtsystem des Stichplanrechners mit seinen Eingabedaten und Ausgabedaten gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf insbesondere die Figuren 1 - 5 in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Figur 1 veranschaulicht den Ablauf der komplexen Berechnung eines Stichplans für mindestens ein Walzgerüst gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Kernkomponente zur Steuerung eines Walzprozesses zum Walzen von Walzgut mit Hilfe mindestens eines Walzgerüstes ist ein sogenannter Stichplanrechner, auf dem ein Prozessmodell des Walzprozesses abläuft. Das Prozessmodell bildet den komplexen Umformprozess im Walzspalt mit Hilfe bekannter Grundgleichungen aus der Umformtechnik und dem Zustand des Walzensatzes ab. Der Walzensatz kann neben den Arbeitswalzen, die den Walzspalt des Walzgutes aufspannen, auch Zwischen- und/oder Stützwalzen des Walzgerüstes umfassen. Indem das Prozessmodell auf dem Stichplanrechner abläuft, können Vorausberechnungen für ein nach dem aktuellen Walzgut zu walzenden nächsten Walzgut, Nachberechnungen betreffend das aktuelle Walzgut oder überlagerte Produktoptimierungen durchgeführt werden. Um einen Stichplan berechnen zu können, werden dem Stichplanrechner Eingabedaten zugeführt, die auf geeignete Weise, z. B. in Datenbanken oder in Parameterdateien hinterlegt sein müssen, damit der Stichplanrechner auf sie zugreifen kann. Beispielsweise muss das Walzgerüst bzw. das mehrgerüstige Walzwerk über Anlagedaten als Eingabedaten beschrieben werden. Darüber hinaus gelten für den Walzprozess technologische Limits, die zwingend eingehalten werden müssen. Außerdem muss das umformtechnische Verhalten des zu walzenden Walzgutes über dessen Materialdaten mathematisch beschrieben werden. Weiterhin muss das zu walzende Walzgut über Produktdaten definiert werden. Darüber hinaus müssen sogenannte Bunddaten und die Walzstrategie über Strategiedaten jeweils als Eingabedaten vorgegeben werden. Zusätzlich können auch Produktionsplanungsdaten zur Berücksichtigung übergeordneter Ziele, wie z. B. die Anlagenauslastung oder eine Walzprogrammoptimierung berücksichtigt werden. Alle genannten Begriffe für die Eingabedaten sind jeweils Sammelbegriffe für verschiedene Einzeldaten, die in Figur 1 dargestellt sind.
Auf Basis dieser Eingangsdaten sowie auf Basis von Randbedingungen berechnet der Stichplanrechner sodann sogenannte Setup-Daten, nachfolgend als Soll- bzw. Initialisierungsdaten bezeichnet, für einen als nächstes durchzuführenden Walzprozesses und sendet diese zur Voreinstellung an das mindestens eine Walzgerüst.
Im Unterschied zu Figur 8, welche die Stichplanberechnung gemäß dem Stand der Technik zeigt, umfassen die erfindungsgemäßen Daten für die technologischen Limits gemäß Figur 1 sowohl walzenwerkstoffabhängige Belastungsgrenzen für die Horizontal-Stabilität des Walzensatzes als auch prozesstechnologische Limits, wie einen unzulässigen Vorzeichenwechsel der Horizontalkraft während verschiedener Walzphasen eines Stichplanes. Ein weiterer Unterschied zum Stand der Technik besteht darin, dass die Horizontal- Stabilität HS-Position, d. h. der Versatz der Arbeitswalze zu der sie stützenden anderen Walze im Walzgerüst, und/oder die HS-Kraft, d. h. die Horizontalkraft während eines laufenden Walzprozesses ermittelt, vorzugsweise gemessen werden und insbesondere für eine Adaption des Prozessmodells verwendet werden.
Der wichtigste Unterschied zum Stand der Technik besteht darin, dass zumindest einige der Setup Daten (in Figur 1 im Block „Setup-Daten“ unterstrichen) nicht nur einmal für den gesamten Walzprozess fest vorgegeben werden, sondern iterativ im Hinblick auf eine möglichst hohe Stabilität des Walzprozesses ermittelt werden. D. h. die Horizontalstabilität des Walzensatzes, insbesondere die Berechnung der Horizontalkräfte auf die Arbeitswalze wird in die Stichplanberechnung integriert.
Die Verwendung dieser vom Stand der Technik unterschiedlichen Daten im Rahmen der Erfindung wird nachfolgend näher beschrieben.
Figur 2 zeigt schematisch den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie er insbesondere auch im Anspruch 1 beansprucht wird. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei einer ersten Iteration in einem ersten Verfahrensschritt i) die Eingabedaten für den Stichplanrechner bereitgestellt, wie zuvor unter Bezugnahme auf Figur 1 beschrieben. Erfindungsgemäß enthalten diese Eingabedaten auch einen initialen Versatz saw der Arbeitswalze gegenüber einer anderen, die Arbeitswalze abstützenden Walze in dem Walzgerüst. Der initiale Versatz kann entweder aus einer Tabelle oder Datenbank ermittelt werden, bevorzugt wird jedoch eine Ermittlung aus der aus Figur 7 bekannten Formel, wobei dazu die Bandzüge Ze und Za auf null gesetzt werden. Vor und/oder während des Walzprozesses sieht das erfindungsgemäße Verfahren sodann vor, dass in einem zweiten Schritt ii) die Soll-Florizontalkraft auf die Arbeitswalze mit Hilfe des Stichplanrechners berechnet wird. Zu diesem Zweck läuft auf dem Stichplanrechner ein Prozessmodell des Walzprozesses ab und der Stichplanrechner berechnet die Soll-Florizontalkraft unter Berücksichtigung der Eingabedaten.
In einem nachfolgenden dritten Verfahrensschritt iii) wird die zuvor von dem Stichplanrechner mit dem initialen Versatz ermittelte Soll-Florizontalkraft dahingehend überprüft, ob sie ein vorgegebenes Grenzkriterium erfüllt. Dieses Grenzkriterium repräsentiert die Horizontalstabilität des Walzprozesses, insbesondere die der Arbeitswalzen. Erfindungsgemäß ist dieses Grenzkriterium so definiert, dass
1. die mindestens zwei berechneten Florizontalkräfte für unterschiedliche Abschnitt des Metallbands das gleiche Vorzeichen haben müssen und/oder
2. die berechneten Soll-Florizontalkräfte jeweils vorgegebene werkstoffabhängige Belastungsgrenzen für die Arbeitswalzen nicht überschreiten.
Für den Fall, dass die ermittelte Soll-Florizontalkraft das Grenzkriterium erfüllt, sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass der (optimale) Versatz sawopt, der der Berechnung der Soll-Florizontalkraft zugrunde lag, d. h. hier der initiale Versatz, an dem Walzgerüst eingestellt wird und dass das Walzgut bzw. das Metallband sodann mit dem besagten initialen optimalen Versatz gewalzt wird. Aufgrund des eingestellten optimalen Versatzes kann davon ausgegangen werden, dass das Walzen dann auch mit der berechneten Soll-Florizontalkraft erfolgt, die das Grenzkriterium erfüllt. Anderenfalls, d. h. falls die mit dem initialen Versatz berechnete Soll- Horizontalkraft das Grenzkriterium nicht erfüllen sollte, sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, die Schritte i), ii) und iii) in weiteren maximal N Iterationsschritten jeweils mit einem korrigierten/veränderten Versatz saw der Arbeitswalze aus einer Menge N verfügbaren unterschiedlichen Versätzen, aber ansonsten mit unveränderten Eingabedaten solange zu wiederholen, bis schließlich in Schritt iii) festgestellt wird, dass die zuletzt berechnete Soll- Horizontalkraft unter Berücksichtigung des zuletzt veränderten bzw. eingestellten optimalen Versatzes das Grenzkriterium erfüllt.
Für den Fall, dass die berechnete Soll-Horizontalkraft für keinen der verfügbaren N Versätze das Grenzkriterium erfüllen sollte, sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass die Schritte i), ii) und iii) in weiteren maximal L und/oder M Iterationsschritten mit einem jeweils veränderten Zug Ze auf das Walzgut auf der Einlaufseite des Walzgerüstes aus einer Menge von L e N verfügbaren unterschiedlichen Zügen auf der Einlaufseite und/oder mit einem jeweils veränderten Zug Za auf das Walzgut auf der Auslaufseite des Walzgerüstes aus einer Menge von M e N verfügbaren unterschiedlichen Zügen auf der Auslaufseite des Walzgerüstes und mit dem jeweils konstant gehaltenen optimalen Versatz sawopt und mit auch ansonsten unveränderten Eingabedaten solange wiederholt werden, bis schließlich in Schritt iii) festgestellt wird, dass die zuletzt berechnete Soll-Horizontalkraft unter Berücksichtigung des zuletzt veränderten optimalen Zuges das Grenzkriterium erfüllt. Der besagte optimale Versatz ist derjenige Versatz, für den bei der zuvor durchgeführten Iteration des Versatzes die berechnete Soll-Horizontalkraft das Grenzkriterium am ehesten erfüllt.
In Figur 2 ist dieses erfindungsgemäße Verfahren dargestellt, wobei für den Versatz der Arbeitswalze das Kürzel „saw“, das Kürzel „Ze“ für den Bandzug auf der Einlaufseite des Walzgerüstes und das Kürzel „Za“ für den Bandzug auf der Auslaufseite des Walzgerüstes steht. Erfindungsgemäß erfolgt die Berechnung der Soll-Horizontalkraft nicht einheitlich für ein gesamtes Metallband, sondern individuell für unterschiedliche Abschnitte des Metallbandes. Dies ist sinnvoll, weil die Geschwindigkeit, mit der das zu walzende Metallband das Walzgerüst durchläuft, und die auf das Metallband ausgeübten Beschleunigungen und Reibbedingungen bei einem Einlaufabschnitt des Metallbandes, mit welchem das Metallband in das Walzgerüst bzw. dessen Walzspalt eingefädelt wird, unterschiedlich sind zu der Geschwindigkeit, der Beschleunigung und den Reibbedingungen des Metallbandes während des Walzens des Mittelteils (Filet) des Metallbandes und während des Walzens des
Auslaufabschnittes, wenn das Metallband abgebremst wird. Neben der
Geschwindigkeit, der Beschleunigung und den Reibbedingungen sind auch die auf das Metallband ausgeübten Bandzüge Abschnitten des Metallbandes unterschiedlich.
Figur 3 veranschaulicht diese technologischen Zusammenhänge, die im Stand der Technik allgemein bekannt sind.
Diese Problematik wird von der vorliegenden Erfindung aufgegriffen, indem, wie gesagt, die Soll-Horizontalkraft für die einzelnen Abschnitte k e N des
Metallbandes individuell berechnet wird. Bei dem Metallband wird insbesondere unterschieden zwischen einem Einlaufabschnitt mit k=1, einem Mittenabschnitt (Filet) mit k=4 und einem Auslaufabschnitt mit k=7. Erfindungsgemäß werden die Soll-Horizontalkräfte für mindestens zwei dieser Abschnitte in Form der Horizontalkraft Haw einl auf die Arbeitswalze beim Einfädeln des Walzgutes mit seinem Einlaufabschnitt k=1 in den Walzspalt des Walzgerüstes, in Form der Horizontalkraft Haw filet auf die Arbeitswalze beim Walzen des Filets des Walzgutes k=4 und/oder in Form der Horizontalkraft Haw ausl beim Ausfädeln des Walzgutes mit seinem Auslaufabschnitt k=7 aus dem Walzgerüst individuell berechnet, indem die Schritte i), ii) und iii) gemäß Figur 2 zur Berechnung jeder der Soll-Horizontalkräfte in den einzelnen Abschnitten des Metallbandes individuell durchlaufen werden.
Figur 4a) veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren für den Fall, dass die berechnete Soll-Horizontalkraft weder bei alleiniger iterativer Veränderung des Versatzes noch bei alleiniger iterativer Veränderung des Bandzuges Ze auf der Einlaufseite des Walzgerüstes noch bei alleiniger Veränderung des Bandzuges Za auf der Auslaufseite des Metallbandes dazu führt, dass die jeweils berechnete Soll-Horizontalkraft das Grenzkriterium erfüllt. Für diesen Fall sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass zunächst diejenigen optimalen Züge aus der Menge von L verfügbaren unterschiedlichen Zügen auf der Einlaufseite und/oder aus der Menge von M verfügbaren unterschiedlichen Zügen auf der Auslaufseite des Walzgerüstes, mit welchen die berechneten Soll-Horizontalkräfte das Grenzkriterium bei konstant gehaltenem optimalen Versatz und auch ansonsten konstant gehaltenen Eingangsdaten am besten erfüllen. Mit dem so ausgewählten optimalen Versatz und den so ausgewählten optimalen Zügen werden dann die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte i), ii) und iii) mit jeweils iterativ veränderten Anstellkräften FA h aus einer Menge von H verfügbaren Anstellkräften mit h=1 ...H solange wiederholt, bis in Verfahrensschritt iii) festgestellt wird, dass die zuletzt berechnete Soll- Horizontalkraft das Grenzkriterium erfüllt. Die so ermittelten optimalen Werte für den Versatz, für die Bandzüge auf der Einlaufseite und der Auslaufseite des Walzgerüstes sowie für die Anstellkraft werden dann am Walzgerüst vor und während eines Walzvorganges eingestellt. Weil die Berechnung der optimalen Werte für die einzelnen Abschnitte des Metallbandes individuell erfolgt, werden auch die errechneten optimalen Parameter während eines Walzvorganges individuell neu eingestellt, je nachdem welcher Abschnitt des Metallbandes gerade gewalzt wird. Anders als die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren iterativ ermittelten optimalen Parameter kann die berechnete Soll-Horizontalkraft nicht direkt am Walzgerüst voreingestellt werden. Sie ist vielmehr eine resultierende Größe, die sich bei Einstellung der besagten Parameter am Walzgerüst automatisch einstellt und ergibt. Wenn die optimalen Werte für die besagten Parameter eingestellt werden, darf darauf vertraut werden, dass die Soll-Horizontalkraft das Grenzkriterium erfüllt und dass deshalb der Prozess stabil ablaufen wird.
Wenn das zu walzende Metallband nicht nur ein Walzgerüst, sondern ein Walzwerk mit einer Mehrzahl von Walzgerüsten durchläuft, die in Walzrichtung hintereinander angeordnet sind, wird die Soll-Horizontalkraft für die Arbeitswalzen im Rahmen der Stichplanberechnung in den einzelnen Gerüsten individuell ermittelt und es werden die zugeordneten iterativ ermittelten optimalen Parameter für eine Stichfolge an den Arbeitswalzen der Walzgerüste individuell voreingestellt bzw. eingestellt. Bereits oben unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 8 wurde erwähnt, dass dem Stichplanrechner auch technologische Limits als Eingabe zugeführt werden. Erfindungsgemäß handelt es sich dabei insbesondere auch um werkstoffabhängigen Belastungsgrenzen für die Horizontal-Stabilität des Walzenzapfens des Walzgerüstes, um Grenzwerte, inklusive Vorzeichenangaben, für die Horizontalkräfte und Grenzwerte für den Kraft- und Arbeitsbedarf, um Grenzwerte für Lage der Fließscheide, um Grenzwerte für die Voreilung und für Drehmomente von Antrieben z. B. für die Walzen des Walzgerüstes.
Die Berechnung des einzustellenden HS-Versatzes unter Berücksichtigung der zulässigen Horizontalkräfte kann beispielhaft wie folgt ablaufen, siehe Figur 4b):
Für einen vorgesehenen Walzstich von einer Eingangsdicke von 2,0 auf 0,793 mm bei einer Bandbreite von 1162 mm und einem Arbeitswalzendurchmesser von 330 mm werden zunächst die stichplanspezifischen Bandzüge Ze, Za ermittelt. Zusätzlich werden die sich ergebenen Anstellkräfte FA, aber besonders die horizontalen Kräfte Haw Einfädeln, Haw Filet, Haw Ausfädeln für die Ein- und die Ausfädelphase k=1, k=7, sowie die Walzphase k=4 der Bandfilets berechnet und zwar mit Blick auf verschiedene mögliche einstellbare Versatzposition saw. Für die Einstellung einer optimalen Versatzposition werden anlagenspezifische und umformtechnische Parameter berücksichtigt.
Die Berechnung zeigt, dass sich bei einer konstanten Anstellkraft (FA), konstanten Zügen (Ze/Za) und unterschiedlichen Versatzpositionen saw die Florizontalkräfte Flaw ändern. Zu entscheiden sind jedoch die Horizontalkräfte Haw in den verschiedenen Walz-Phasen k oder die gesamt resultierende horizontale Kraft Fres. Übersteigt die Horizontalkraft Haw in den Walzphasen k=1, k=4, k=7 oder Fres die zulässigen Grenz-Werte, vorgegeben durch das erfindungsgemäße 2. Grenzkriterium, so kann es zu Beschädigungen der Walze oder Prozessinstabilitäten (Unplanheiten, unerwünschte Hysterese) führen und somit zu Produktionsausfall. Die zulässigen Werte werden, wie in Fig. 4a) gezeigt, berechnet.
Führt die Versatzposition zu einem Vorzeichenwechsel (1. Grenzkriterium) zwischen den Abschnitten des Metallbandes, so kann dies in der Folge zu einer Undefinierten instabilen Walzsituation führen, die nicht nur schlechte Planheitswerte zur Folge hat, sondern auch dazu, dass sich die Walzen frei bewegen, was zu Beschädigungen der Walze und ihrer Lager, sowie der benachbarten Walzen führen kann. Außerdem ist das Schränken der Arbeitswalzen oder benachbarter Walzen ein ernstes Problem bzgl. des Bandlaufes. Das Band wird seitlich aus dem Walzspalt getrieben. Diagonalwellen oder gar Bandrisse sind die Folge. Sind die Horizontalkräfte zu gering, steigt die Schwingungsneigung des Gerüstes und Qualitätstoleranzen können nicht eingehalten werden. Sind die Horizontalkräfte zu groß, so wird die Dynamik der Regelung der hydraulischen Anstellung durch erhöhte Hysterese negativ beeinflusst. In dem Berechnungsbeispiel gemäß Fig. 4b wird deutlich, dass für die beiden Versatzpositionen saw von -8 und -6 keine Vorzeichenwechsel bei den zugehörigen berechneten Horizontalkräften Haw in den 3 Bandabschnitten k=1, k=4, k=7 auftreten, dass aber für die Versatzposition von saw= - 8 die zugehörige Horizontalkraft auf die Arbeitswalze Haw mit Fbaw mit einem Wert von 84,3kN minimal über dem zulässigen Grenzwert der werkstoffabhängigen
Belastungsgrenze in Höhe von hier beispielhaft 80kN liegt.
Für die Ermittlung der Belastung und deren Limitbetrachtung wird sowohl die sich ergebende Horizontalkraft HAW/2, als auch die maximale Biegekraft FaBW in Betracht gezogen und als Fres - resultierende Gesamtkraft mit dem zulässigen Grenzkriterium, verglichen.
Da bei einem Versatz saw von -6 alle Bedingungen positiv erfüllt sind, wird bei dem Beispiel gemäß Figur 4b ein optimaler Versatz von -6 mm für diesen Walzstich eingestellt.
Sollte die Berechnung der horizontalen Belastungen und der möglichen Versatzpositionen aus der Menge N keine zulässige Einstellung ergeben, so ist es notwendig den Stichplan automatisch anzupassen, wie oben unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 4a beschrieben. Es können die Bandzüge, die Stichabnahme, die Walzkräfte bzw. die Anstellkräfte und begrenzt sogar die Arbeitswalzendurchmesser (z.B. Walzen mit einer neuen oder abgeschliffenen Walze) angepasst werden. Die resultieren Werte aus der Stichplanberechnung werden automatisch solange mit denen der Berechnung der horizontalen Belastung abgeglichen, bis sich stabile Bedingungen ergeben.
Figur 5 zeigt einen weiteren Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieser sieht vor, dass, wie auch bereits in Figur 1 dargestellt, der laufende Walzprozess permanent überwacht wird, indem verschiedenste Messdaten, insbesondere die mindestens eine Ist-Horizontalkraft und/oder die Ist-Horizontalposition (=Versatz) von mindestens einer der Arbeitswalzen vorzugsweise zyklisch erfasst werden und dass die so ermittelte Ist-Horizontalkraft mit einer jeweils aktuellen Soll- Horizontalkraft und/oder dass die Ist-Horizontalposition mit der jeweils aktuellen Soll-Horizontalposition der Arbeitswalze verglichen wird. Dieser Vergleich besteht insbesondere in einer Differenzbildung. Die auf diese Weise eventuell erkannten Abweichungen (Delta) zwischen den Soll- und den Ist-Werten werden dann erfindungsgemäß daraufhin überprüft, ob sie innerhalb vorgegebener Zulässigkeitsbereiche liegen. Falls die Zulässigkeit gegeben ist, werden die Abweichungen für eine vorzugsweise kontinuierliche Adaption des auf dem Stichplanrechner ablaufenden Prozessmodells verwendet. Dadurch ist der Prozess selbstlernend. Falls die Zulässigkeit der Abweichungen (Delta) zwischen den Soll- und Ist-Werten nicht gegeben ist, werden die Bandzüge während des laufenden Stiches so angepasst, dass die ermittelten Abweichungen möglichst wieder zulässig werden.
Bei den Messdaten kann es sich weiterhin beispielsweise handeln um: von dem mindestens einem Walzgerüst auf das Walzgut ausgeübte Walzkräfte, die Dicke des Walzgutes, die Temperatur des Walzgutes, die Walzgeschwindigkeit, den Versatz der Arbeitswalzen, die Zugbelastung auf das Walzgut, Motormomente von dem Walzgerüst zugordneten Antrieben, z. B. zum Anstellen oder Drehen der Walzen und/oder um Kühldaten, welche z. B. die Kühlung des Walzgutes repräsentieren.
Mindestens eine, vorzugswiese beide Arbeitswalzen des Walzgutes des Walzgerüstes sind angetrieben.
Das Walzgerüst kann als Reversiergerüst ausgebildet sein, wobei dann das Walzgut mit Hilfe des Walzgerüstes im Reversierbetrieb gewalzt wird. Zusätzliche, die Erfindung verbessernde Maßnahmen: die Erfindung lässt sich gleichermaßen für Einzelgerüste und Tandemwalzstraßen, sowie Einweg und Reversierbetrieb einsetzen. Sie eignet sich sowohl für 4 Hi und 6Hi als auch j-Hi (j=2 bis 6) Walzgerüste.
Für die Einstellung der Versatzposition saw wird ein bekanntes HS- Verschiebesystem eingesetzt. Dieses befindet sich konstruktiv in dem Bereich der Walzeneinbaustücke und ist an den Walzenständern befestigt. Es ist also keinerlei zusätzliche mechanische Ausrüstung entlang des Walzenballens vorzusehen. Dieser Bereich bleibt frei für eine wirksame Walzenkühlung/-Schmierung, Induktoren, Bürsten und Bandleitelemente.
Eine Ausreizung des zulässigen und möglichen Antriebsmoments einer kleinen Arbeitswalze kann durch den Einsatz von High Torque HT-Spindeln mit Momenten- oder Temperaturüberwachung erfolgen.
Ein Arbeitswalzen-Twin-Drive reduziert die mögliche Momenten-Verwerfung zwischen den beiden Arbeitswalzen und kann somit ebenfalls als weitere Maßnahme zur Reduktion der resultierenden Horizontalkraft oder zur weiteren Reduzierung der Walzendurchmesser eingesetzt werden.
Die automatische Stichplan-Berechnung/Generierung mit der integrierten Berechnung der Horizontalkräfte ist mit verschiedenen Leveln der Automation verbunden.
Die Basisautomation (Level 0, Level 1) stellt sicher, dass die berechneten Sollwerte zwingend eingestellt werden. Sind die Sollwerte nicht eingestellt (Vergleich von Sollwert und Ist-Messwert), so wird eine Einlaufsperre ausgesprochen. Die Stichplanberechnung und die integrierte Berechnung der Horizontalkräfte sind Bestandteil eines physikalischen Prozessmodells (Level 2) oder einer Untermenge (Teilmodelle Level 2).
Die Modelle und/oder die Stichplanberechnung mit der verbundenen Berechnung der Horizontalkräfte können einen überlagerten Optimierungsalgorithmus aufweisen. Die Optimierung kann selbstlernend oder über Adaption erfolgen und ggf. vorliegende Messwerte berücksichtigen.
Eine Verbindung mit einem Produktionsplanungswerkzeug (Level 2 oder Level 3) kann vorgesehen sein. So können technisch nicht stabil herstellbare Stichfolgen durch einen anderen Produktionsweg doch hergestellt werden, ohne dass es an der Walzanlage selbst zu Problemen kommt. Alternativ kann durch eine Verknüpfung mit einem Produktionsplanungstool des herzustellenden Produkts angepasst werden, um an der Anlage einen Stillstand zu vermeiden.
Ein Verbund mit einer automatschen Wartungsplanung (Level 2 oder Level 3) kann vorgesehen sein, um eine Feinjustierung mit eingesetzten Arbeitswalzendurchmessern zu erreichen.
Die vorausberechneten resultierenden Horizontalkräfte werden mit gemessenen Horizontalkräften verglichen. Für die Messung können Kraftmesseinrichtungen (z.B. Piezoelemente, Druckmessungen, Dehnungsmessstreifen oder Kraftmessdosen) im Bereich der Biegeeinrichtungen vorgesehen sein. Die Messung kann alternativ indirekt über digitale Softsensoren über beteiligte messbare Parameter zurück gerechnet werden. Ein Abgleich von Berechnungs- und Messwerten der Horizontalkräfte kann durch Lernalgorithmen als Bestandteil der Prozessmodelle oder eines Teilmodelles erzielt werden, so dass eine Adaption (Langzeit- /Kurzzeitadaption) der modellbasierten Berechnungen erfolgen kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Berechnen eines Stichplans für einen stabilen Walzprozess beim Walzen von zumindest einem Abschnitt eines Metallbandes in einem Walzgerüst, aufweisend folgende Schritte: i) Bereitstellen von Eingabedaten für einen Stichplanrechner, wobei die Eingabedaten auch einen vorgegebenen initialen Versatz der Arbeitswalze gegenüber einer anderen Walze in dem Walzgerüst enthalten ; und
Vor und/oder während des Walzprozesses: ii) Berechnen der Soll-Horizontalkraft auf die Arbeitswalze mit Hilfe des Stichplanrechners, auf dem ein Prozessmodell des Walzens abläuft, unter Berücksichtigung der Eingabedaten; und iii) Überprüfen, ob die von dem Stichplanrechner ermittelte Soll- Horizontalkraft ein vorgegebenes Grenzkriterium erfüllt; falls ja : Einstellen des Versatzes, der der Berechnung der Soll- Horizontalkraft zugrunde lag, an der Arbeitswalze und Walzen des Walzgutes mit der resultierenden Soll-Horizontalkraft; oder falls nein : - Wiederholen der Schritte i), ii) und iii) mit einem jeweils veränderten Versatz (saw) der Arbeitswalze aus einer Menge von N verfügbaren unterschiedlichen Versätzen und mit ansonsten unveränderten Eingabedaten solange, bis in Schritt iii) festgestellt wird, dass die zuletzt berechnete Soll-Horizontalkraft unter Berücksichtigung des zuletzt veränderten Versatzes das Grenzkriterium erfüllt; dadurch gekennzeichnet, dass falls das iterative Wiederholen der Schritte i), ii) und iii) mit jeweils alleiniger Veränderung des Versatzes nicht dazu führt, dass in Schritt iii) die Soll-Horizontalkraft dem Grenzkriterium genügt, so sieht das Verfahren in Schritt iii) bei der Option „falls nein“ die folgende erste Modifikation vor: Auswählen desjenigen optimalen Versatzes aus der Menge von N Versätzen, mit welchem die berechnete Soll-Horizontalkraft das Grenzkriterium am besten erfüllt, und
Wiederholen der Schritte i), ii) und iii) mit einem jeweils veränderten Zug auf das Walzgut auf der Einlaufseite des Walzgerüstes aus einer Menge von L verfügbaren unterschiedlichen Zügen und/oder mit einem jeweils veränderten Zug auf das Walzgut auf der Auslaufseite des Walzgerüstes aus einer Menge von M verfügbaren unterschiedlichen Zügen und mit dem jeweils konstant gehaltenem optimalen Versatz und mit auch ansonsten unveränderten Eingabedaten solange, bis in Schritt iii) festgestellt wird, dass die zuletzt berechnete Soll- Horizontalkraft unter Berücksichtigung des zuletzt veränderten Zuges das Grenzkriterium erfüllt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das zu walzende Metallband eine Mehrzahl k von Abschnitten, insbesondere einen Einlaufabschnitt mit k=1, einen Mittenabschnitt als Filet mit k=2 und einen Auslaufabschnitt mit k=3 aufweist; und dass die Soll-Horizontalkräfte für mindestens einen dieser Abschnitte in Form der Horizontalkraft (Haw einl) auf die Arbeitswalze beim Einfädeln des Walzgutes mit seinem Einlaufabschnitt in den Walzspalt des Walzgerüstes, in Form der Horizontalkraft (Haw filet) auf die Arbeitswalze beim Walzen des Filets des Walzgutes und/ oder in Form der Horizontalkraft (Haw ausl) beim Ausfädeln des Walzgutes mit seinem Auslaufabschnitt aus dem Walzgerüst individuell berechnet werden, indem die Schritte i), ii) und iii) zur Berechnung jeder der Soll-Horizontalkräfte in den einzelnen Abschnitten des Metallbandes individuell durchlaufen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Grenzkriterium ein Grenzkriterium für die Horizontalstabilität des Walzprozesses, insbesondere für die Arbeitswalze, definiert wird, wonach
1. die mindestens zwei berechneten Soll-Horizontalkräfte für die unterschiedlichen Abschnitte des Metallbandes das gleiche Vorzeichen haben müssen; und /oder
2. die berechneten Soll-Horizontalkräfte jeweils vorgegebene werkstoffabhängige Belastungsgrenzen für die Arbeitswalze nicht überschreiten.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass falls das iterative Wiederholen der Schritte i), ii) und iii) mit der vorgenommenen Veränderung der Züge bei konstant gehaltenem optimalen Versatz nicht dazu führt, dass in Schritt iii) die mindestens eine berechnete Soll-Horizontalkraft das Grenzkriterium erfüllt, so sieht das Verfahren bei der Option „falls nein“ folgende zweite Modifikation vor: Auswählen derjenigen optimalen Züge aus der Menge von L verfügbaren unterschiedlichen Zügen auf der Einlaufseite und/oder aus der Menge von M verfügbaren unterschiedlichen Zügen auf der Auslaufseite mit welchen die berechneten Soll-Horizontalkräfte das Grenzkriterium bei konstant gehaltenem optimalen Versatz und bei ansonsten konstant gehaltenen Eingabedaten am besten erfüllen;
Wiederholen der Schritte i), ii)und iii) mit einer jeweils iterativ veränderten Anstellkraft (FA ) für die Arbeitswalze bei jeweils konstant gehaltenem optimalen Versatz und jeweils konstant gehaltenen optimalen Zügen und auch ansonsten konstant gehaltenen Eingabedaten solange, bis in Schritt iii) festgestellt wird, dass die zuletzt berechnete Soll- Horizontalkraft das Grenzkriterium erfüllt.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Walzwerk eine Mehrzahl von Walzgerüsten in Walzrichtung hintereinander angeordnet ist; dass die mindestens eine Soll-Horizontalkraft für eine Mehrzahl von Arbeitswalzen in den hintereinander angeordneten Walzgerüsten individuell ermittelt wird: und dass die zugeordneten iterativ ermittelten optimalen Parameter für eine Stichfolge an den Arbeitswalzen der Walzgerüste voreingestellt bzw. eingestellt werden.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Eingabedaten um Anlagedaten, Daten zu technologischen Limits, Materialdaten, Daten zur Walzstrategie,
Bunddaten, Produktdaten und/oder optional auch Produktionsplanungsdaten aufweisen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten zu technologischen Limits zumindest Grenzwerte für einzelne der folgenden Parameter aufweisen: werkstoffabhängige Belastungsgrenzen für die Horizontalstabilität des Walzensatzes des Walzgerüstes, Grenzwerte, inklusive der Vorzeichen für die Horizontalkräfte, Grenzwerte für den Kraft- und Arbeitsbedarf, Grenzwerte für die Lage der Fließscheide, Grenzwerte für die Voreilung und für die Drehmomente von Antrieben, z.B. für die Walzen des Walzgerüstes.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass während des laufenden Walzprozesses Messdaten, insbesondere die mindestens eine Ist-Horizontalkraft und/oder die Ist-Horizontalposition von mindestens einer der Arbeitswalzen, vorzugsweise zyklisch erfasst werden; und dass die Ist-Horizontalkraft mit der jeweils aktuellen Soll-Horizontalkraft und/oder die Ist-Horizontalposition mit der jeweils aktuellen Soll- Horizontalposition der Arbeitswalze verglichen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf diese Weise evtl erkannte Abweichungen zwischen den Soll-und den Ist-Werten dahingehend überprüft werden, ob sie innerhalb vorgegebener Zulässigkeitsbereiche liegen; und dass - falls die Zulässigkeit gegeben ist - : die Abweichungen für eine vorzugsweise kontinuierliche Adaption des auf dem Stichplanrechner ablaufenden Prozessmodells verwendet werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Messdaten weiterhin beispielsweise handelt um: von dem mindestens einen Walzgerüst auf das Walzgut ausgeübte Walzkräfte, die Dicke des Walzgutes, die Temperatur des Walzgutes, die Walzgeschwindigkeit, den Versatz der Arbeitswalzen, die Zugbelastung auf das Walzgut, Motormomente von dem Walzgerüst zugeordneten Antrieben, z.B. zum Anstellen oder Drehen der Walzen, und/oder Kühldaten, welche z.B. die Kühlung des Walzgutes repräsentieren.
11.Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine, vorzugsweise zwei Walzen des Walzgerüstes angetrieben werden.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzgerüst als Reversiergerüst ausgebildet ist; und dass das Walzgut mit Hilfe des Walzgerüstes im Reversierbetrieb gewalzt wird.
13. Computerprogrammprodukt, das direkt in den internen Speicher eines digitalen Computers, hier insbesondere den Speicher eines Stichplanrechners eines Walzgerüstes oder einer Walzstraße, geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte umfasst, mit denen die Schritte gemäß einem der vorangegangenen Verfahrensansprüche ausgeführt werden, wenn das Produkt auf dem Computer abläuft.
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