EP4572904A1 - VERFAHREN UND COMPUTERPROGRAMMPRODUKT ZUM BETREIBEN EINER GIEß-WALZANLAGE - Google Patents

VERFAHREN UND COMPUTERPROGRAMMPRODUKT ZUM BETREIBEN EINER GIEß-WALZANLAGE

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Publication number
EP4572904A1
EP4572904A1 EP23750927.8A EP23750927A EP4572904A1 EP 4572904 A1 EP4572904 A1 EP 4572904A1 EP 23750927 A EP23750927 A EP 23750927A EP 4572904 A1 EP4572904 A1 EP 4572904A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
casting
rolling
speed
strand
rollers
Prior art date
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Pending
Application number
EP23750927.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Olaf Norman Jepsen
Christian Mengel
Markus Koch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by SMS Group GmbH filed Critical SMS Group GmbH
Publication of EP4572904A1 publication Critical patent/EP4572904A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/1206—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for plastic shaping of strands
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/46—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting
    • B21B1/463—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting in a continuous process, i.e. the cast not being cut before rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
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    • B22D11/128—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for removing
    • B22D11/1287—Rolls; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/14—Plants for continuous casting
    • B22D11/142—Plants for continuous casting for curved casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/20—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock

Definitions

  • the invention relates to a method and a computer program product for operating a casting-rolling system with a casting system and a rolling system downstream of the casting system in the casting direction.
  • the casting plant and the rolling mill are coupled to one another in an endless operating mode via a cast endless casting strand.
  • the invention relates to a corresponding casting-rolling system.
  • Japanese patent application JP 2010253450 A discloses a method for regulating the speed of a first rolling stand behind the casting plant. To do this, the speed control is adjusted with an additional control unit until the control deviation is within a specified range. All drivers in the casting system are speed-controlled and are all given the same target value. This method keeps the speed of the first rolling stand at a defined interval, but does not take into account the torques of the drivers in the casting machine. As the drivers in the casting system are all speed-controlled and run at the same target value, the driver rollers can slip.
  • This patent application describes a speed control in a coupled casting-rolling plant.
  • a first driver in front of a first roll stand serves as an actuator for a speed control to regulate the actual casting speed to a predetermined target casting speed.
  • a casting ring and the other drivers in the casting system are also operated in a speed-controlled manner and have the current speed of the first driver as target value.
  • a roll stand downstream of the casting plant is also speed-controlled, with the target speed value being adjusted so that the torque of the first driver remains constant.
  • a driver torque is used to control the first rolling stand, but all other drives are each speed-controlled with the same setpoint specified. This can also lead to driver rollers slipping.
  • the international patent application WO 2021/140531 and the European patent application EP 3 000 539 A also each disclose a method for operating a casting-rolling system in an endless operation. These methods envisage using the first roll stand behind the casting machine as a “speed master” and regulating it to a desired target casting speed. However, due to changing boundary conditions in the casting process, thickness fluctuations regularly occur over the length of the casting strand and thus undesirable mass flow fluctuations. If rolling is then carried out in the first roll stand at a casting speed that is regulated to a constant target value and the outlet thickness is controlled very precisely, the casting speed in the upstream casting system often has to be adjusted accordingly. This is disruptive to the casting process.
  • the invention is therefore based on the object of developing a known method and computer program product for operating a coupled casting-rolling system and a corresponding known coupled casting-rolling system in such a way that the described undesirable disruptions to the casting process and / or slipping of the driver rollers are reduced, preferably prevented .
  • Driver roller pair is a master driver roller pair which acts as the only actuator for regulating the casting speed of the casting strand in the strand guide or at its exit in front of the first roll stand; that upstream of the first roll stand, in particular in the strand guide, at least one pair of slave driver rollers is provided next to the master driver roller pair; and that the actual torque of the rollers of the slave driver roller pair is regulated to a predetermined target torque.
  • the target casting speed is specified before and during the casting-rolling process by the operators of the casting-rolling system or by a responsible production planning facility.
  • upstream of the first roll stand or “in front of the first roll stand” includes all locations or positions that - based on the casting direction - lie in front of the first roll stand in the casting-rolling plant and where the casting strand already exists. This means the area between the exit of the mold and the first roll stand, including the area of the strand guide and including the area between the exit of the strand guide and the first roll stand, excluding the first roll stand.
  • a driver or a driver device is a driven pair of rollers with power adjustment for transmitting a torque to the casting strand passed through the driver.
  • the rollers are strand guide rollers.
  • any other driven pair of rollers can also function as a slave driver device in front of the first roll stand.
  • the rollers are, for example, the work rolls of a rolling stand.
  • any other driven pair of rolls can also be used as a slave driver device of the rolling mill.
  • An electric motor typically acts as a rotary drive for the rollers.
  • the continuous operation of a casting-rolling plant is characterized by the fact that all parts of the system, from the casting plant to the rolling plant up to a coiling area downstream of the rolling plant for winding up the rolled metal strip, are coupled to one another by the casting strand or the rolled metal strip.
  • only one pair of driver rollers in front of the first roll stand can be the "speed master” and specify the casting speed, while all other drivers in the casting plant and/or in the rolling mill are slave drivers, which are controlled by the "speed master". Master” must follow the predetermined casting speed or adjust their speed accordingly, as claimed by the present invention. This means in particular that no pair of slave driver rollers, neither in the casting plant nor in the rolling plant, may be operated with casting speed control.
  • the inventive claimed arrangement of the master driver roller pair in the casting plant or at least in front of the first roll stand ensures that the casting plant is operated as constantly as possible. Disturbances in the casting process that occur in real operation, such as fluctuations in the thickness of the casting strand, measurement errors or roller wear, can be at least largely reduced or even eliminated by the claimed arrangement of the “Speed Master” in the casting direction in front of the first roll stand.
  • Fig. 1 shows the rolling mill according to the invention with a
  • Fig. 2 shows the casting-rolling plant according to the invention with the
  • Fig. 1 shows the casting-rolling system 100 according to the invention. It comprises a casting system 110, which in turn consists of a mold 112 for casting a casting strand 20 and a strand guide device 114 with strand guide rollers arranged downstream of the mold in the casting direction G for guiding the casting strand 20. Both in In the curved bending area of the strand guide device 114 as well as in its horizontal outlet area, two opposing strand guide rollers can form a pair of driver rollers.
  • exactly one of these pairs of rollers or a pair of rollers is provided at the exit of the strand guide 114 in front of the first roll stand 122 as a master driver roller pair 118 as an actuator for regulating the casting speed of the casting strand 20 with the aid of a casting speed controller 142.
  • the casting speed controller 142 is designed to regulate the actual casting speed to a predetermined target casting speed by appropriately varying the power or current the drive of the master roller pair 118.
  • the casting speed controller 142 is the “speed master” or the master controller in the sense of the present invention.
  • the casting system 110 is followed in the casting direction G by a rolling system 120 with at least the first rolling stand 122 for rolling the casting strand 20, the casting system 110 and the rolling system 120 being operated in particular in an endless operating mode in which they are coupled to one another via the endless casting strand 20 are.
  • At least one slave driver roller pair 116 is provided in the casting system 110 and in particular in its strand guide device 114, which is controlled to a predetermined target torque with the aid of a torque controller 144.
  • the casting-rolling system 100 is designed to carry out the method according to the invention. This procedure is explained below:
  • the casting strand 20 cast in the mold is guided through the strand guide rollers of the strand guide device 114 and conveyed in the casting direction through the casting-rolling system 100.
  • the master casting speed controller 142 the actual casting speed of the casting strand 20 is regulated to a predetermined target casting speed by suitable variation of the power or current of the drive of the master roller pair 118.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of the control of the casting speed according to the invention.
  • the speed of the drive of the master driver roller pair 118 is defined as a controlled variable and the target casting speed is specified in the form of a target speed for the drive of the master driver roller pair 118.
  • the actual Casting speed represented by the actual speed of the drive of the master driver roller pair 118
  • the target casting speed represented by the predetermined target speed of the drive of the master driver roller pair 118.
  • Fig. 2 shows an alternative embodiment of the control of the casting speed according to the invention.
  • the speed of the casting strand 20 or the speed of its surface is defined as a controlled variable.
  • the actual casting speed represented by the actual speed of the casting strand 20 or by the actual speed of the surface of the casting strand 20
  • the predetermined target casting speed represented by a predetermined target speed for the casting strand or for the surface of the casting strand, with the master driver roller pair 118 acting as an actuator.
  • At least one further roller pair 116 is provided in the casting system 110 as a so-called slave driver roller pair. Only said master driver roller pair 118 is speed-controlled according to the method according to the invention.
  • the at least one slave driver roller pair 116 is torque-controlled with the aid of the slave torque controller 144. This means that the actual torque of its rollers is regulated to a predetermined target torque.
  • the casting-rolling plant 100 can not only be operated in the said endless operating mode, in which the casting strand 20 has entered at least a first roll stand 122 of the rolling mill 120 and is rolled by the roll stand 122. Before this endless operating mode, the casting-rolling plant can be operated in a start-up mode in which the casting strand 20 is cast in the casting plant 110 and conveyed up to the first roll stand 122 of the rolling plant.
  • the casting speed can be regulated according to the two embodiments described above with reference to Figures 1 and 2.
  • the target casting speed for the master driver roller pair 118 is then specified to be the same amount and constant over time in the start-up mode and in the endless operating mode.
  • At least one pair of slave driver rollers can be provided not only in the casting system 110, but also in the rolling system 120.
  • a slave driver roller pair is typically formed by the work rolls 124 of the roll stand 122, in particular by the work rolls of the first roll stand 122 provided in the casting direction G. It also applies to these slave driver roller pairs in the rolling mill that they are not according to the method according to the invention can be regulated to the casting speed. Rather, they are torque-controlled during the endless operating mode, i.e., the actual torque of the rollers of the slave driver roller pair 124 in the rolling stand is adjusted or regulated to a predetermined target torque.
  • the torques are regulated for the rollers of the slave driver roller pairs 116 in the strand guide 14 and/or for the rollers of the slave driver roller pairs 124 in the rolling mill 120, preferably by suitable variation of the current in the drives of the rollers.
  • the current is used as a manipulated variable for the Drives then varied so that the actual torque is adapted or regulated to the desired or specified target torque.
  • the control of the torque in the rollers of the slave driver roller pairs of the strand guide 114 and/or in the rolling mill 120 can also be carried out by suitable variation of the speed of these rollers as a manipulated variable. That is, the respective responsible torque controller 144, 146 specifies a suitable variation of the speed as a manipulated variable for the rollers of the relevant slave-driver roller pair and the current in the drives is then adjusted accordingly to realize the required variation in speed.
  • the speed varied as a manipulated variable can be maintained at the speed specified in the variation at least in one of the torque controls 144, 146 with the aid of a subordinate speed control 148.
  • the varied speed as a manipulated variable and the optional subordinate speed control in the superimposed torque control advantageously ensure that the casting strand 20 does not bulge between the casting system 110 and the first roll stand 122. It is also advantageously prevented that too much tension is built up in the casting strand 20 between the casting system 110 and the first roll stand 122 and that one of the drives of the slave driver roller pairs 116, 124 slips. They rise
  • the first roll stand 122 must rotate faster, i.e. a higher speed must be specified as a manipulated variable. Conversely, if the drive torques of the driver roller pairs 116 in the casting system 110 fall, the first roll stand 122 must rotate correspondingly more slowly, i.e. a smaller speed must be specified as the manipulated variable.
  • the target torque for the work rolls 124 of the preferably first rolling stand 122 of the rolling mill 120 can, for example, be the actual Torque can be specified by one of the slave driver roller pairs 116 in the strand guide device 114.
  • the target torque for the work rolls 124 can also be specified as the sum torque of at least two, preferably all slave driver roller pairs 116 in the strand guide device 114.
  • the total torque is determined by measuring, storing and adding the torques of at least two, preferably all pairs of driver rollers 116 in front of the first roll stand 122 during the start-up mode before the cast casting strand has entered the first roll stand.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Computerprogrammprodukt, zum Betreiben einer Gieß-Walzanlage (100) sowie die entsprechende Gieß-Walzanlage selbst. Die Gieß-Walzanlage (100) besteht aus einer Gießanlage (110) und einer in Gießrichtung (G) nachgeordneten Walzanlage (120). Die Gießanlage und die Walzanlage sind in einem Endlos-Betriebsmodus über einen endlos gegossenen Gießstrang (20) miteinander gekoppelt. In der Gießanlage (110) oder zumindest vor dem ersten Walzgerüst (122) sind Treiberrollenpaare vorhanden zum Fördern des Gießstrangs durch die Gieß-Walzanlage. Um unerwünschte Störungen des Gießprozesses und/oder ein Durchrutschen der Treiberrollen zumindest zu reduzieren, vorteilhafterweise zu verhindern, sieht die vorliegende Erfindung vor, dass lediglich eines dieser Treiberrollenpaare (118) als Master-Treiberrollenpaar fungiert, zum Regeln der Gießgeschwindigkeit des Gießstrangs (20). Neben diesem Master-Treiberrollenpaar (118) ist in der Gießanlage (110) oder vor dem ersten Walzgerüst (122) mindestens ein Slave-Treiberrollenpaar (116) vorgesehen, das bezüglich der Gießgeschwindigkeit dem Master-Treiberrollenpaar (118) folgen muss. Das Slave-Treiberrollenpaar (116) ist erfindungsgemäß drehmomentengeregelt.

Description

Verfahren und Computerprogrammprodukt zum Betreiben einer Gieß-Walzanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Computerprogrammprodukt zum Betreiben einer Gieß-Walzanlage mit einer Gießanlage und einer der Gießanlage in Gießrichtung nachgeordneten Walzanlage. Die Gießanlage und die Walzanlage sind in einem Endlos-Betriebsmodus über einen gegossenen endlosen Gießstrang miteinander gekoppelt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine entsprechende Gieß-Walzanlage.
Im Stand der Technik sind derartige gekoppelte Gieß-Walzanlagen und Verfahren zu deren Betrieb grundsätzlich bekannt. So offenbart die japanische Patentanmeldung JP 2010253450 A ein Verfahren, um die Geschwindigkeit eines ersten Walzgerüstes hinter der Gießanlage zu regeln. Dazu wird die Geschwindigkeitsregelung mit einer zusätzlichen Regeleinheit so lange angepasst, bis die Regelabweichung in einem vorgegebenen Bereich liegt. Alle Treiber in der Gießanlage werden jeweils geschwindigkeitsgeregelt und bekommen alle den gleichen Soll-Wert vorgegeben. Dieses Verfahren hält die Geschwindigkeit des ersten Walzgerüstes in einem definierten Intervall, berücksichtigt aber nicht die Drehmomente der Treiber in der Gießmaschine. Da die Treiber in der Gießanlage alle, wie gesagt, drehzahlgeregelt werden und mit dem gleichen Soll-Wert laufen, kann es hier zu einem Durchrutschen der Treiberrollen kommen.
Eine ähnliche Aussage gilt für die japanische Patentanmeldung JPS 58218304 A. Diese Patentanmeldung beschreibt eine Geschwindigkeitsregelung in einer gekoppelten Gieß-Walzanlage. Dabei dient ein erster Treiber vor einem ersten Walzgerüst als Stellglied für eine Geschwindigkeitsregelung zum Regeln der Ist- Gießgeschwindigkeit auf eine vorgegebene Soll-Gießgeschwindigkeit. Ein Gießring und die weiteren Treiber in der Gießanlage werden ebenfalls geschwindigkeitsgeregelt betrieben und haben die aktuelle Geschwindigkeit des ersten Treibers als Soll-Wert. Ein der Gießanlage nachgeschaltetes Walzgerüst wird ebenfalls geschwindigkeitsgeregelt, wobei der Geschwindigkeits-Soll-Wert so angepasst wird, dass das Drehmoment des ersten Treibers konstant bleibt. Gemäß der Offenbarung dieser Patentanmeldung wird zwar ein Treiberdrehmoment zur Regelung des ersten Walzgerüstes herangezogen, aber alle anderen Antriebe werden jeweils geschwindigkeitsgeregelt mit Vorgabe des gleichen Sollwertes. Dadurch kann es auch hier zu einem Durchrutschen von Treiberrollen kommen.
Die internationale Patentanmeldung WO 2021/140531 sowie die europäische Patentanmeldung EP 3 000 539 A offenbaren ebenfalls jeweils ein Verfahren zum Betreiben einer Gieß-Walzanlage in einem Endlos-Betrieb. Diese Verfahren sehen vor, das erste Walzgerüst hinter der Gießmaschine als „Speed-Master“ zu verwenden und auf eine gewünschte Soll-Gießgeschwindigkeit zu regeln. Aufgrund von sich ändernden Randbedingungen im Gießprozess kommt es jedoch regelmäßig zu Dickenschwankungen über der Länge des Gießstrangs und damit zu unerwünschten Massenflussschwankungen. Wenn dann in dem ersten Walzgerüst mit einer auf einen konstanten Soll-Wert geregelten Gießgeschwindigkeit gewalzt wird und die Auslaufdicke sehr genau geregelt wird, muss die Gießgeschwindigkeit in der vorgelagerten Gießanlage oftmals entsprechend angepasst werden. Dies ist störend für den Gießprozess.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Verfahren und Computerprogrammprodukt zum Betreiben einer gekoppelten Gieß-Walzanlage sowie eine entsprechende bekannte gekoppelte Gieß-Walzanlage dahingehend weiterzubilden, dass die beschriebenen unerwünschten Störungen des Gießprozesses und/oder ein Durchrutschen der Treiberrollen reduziert, vorzugsweise verhindert werden.
Diese Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Treiberrollenpaar um ein Master-Treiberrollenpaar handelt, das in der Strangführung oder an deren Ausgang vor dem ersten Walzgerüst als einziges Stellglied für das Regeln der Gießgeschwindigkeit des Gießstrangs fungiert; dass stromaufwärts des ersten Walzgerüstes, insbesondere in der Strangführung, neben dem Master-Treiberrollenpaar mindestens ein Slave-Treiberrollenpaar vorgesehen ist; und dass das Ist-Drehmoment der Rollen des Slave- Treiberrollenpaares auf ein vorgegebenes Soll-Drehmoment geregelt wird.
Die Soll-Gießgeschwindigkeit wird vor und während des Gieß-Walzprozesses durch die Bedienpersonen der Gieß-Walzanlage oder durch eine zuständige Produktionsplanungseinrichtung vorgegeben.
Der Begriff „stromaufwärts des ersten Walzgerüstes“ oder „vor dem ersten Walzgerüst“ schließt alle Orte bzw. Positionen ein, die - bezogen auf die Gießrichtung - in der Gieß-Walzanlage vor dem ersten Walzgerüst liegen und an denen der Gießstrang bereits existent ist. D.h., es ist der Bereich zwischen dem Ausgang der Kokille und dem ersten Walzgerüst gemeint, inklusive des Bereiches der Strangführung und inklusive des Bereiches zwischen dem Ausgang der Strangführung und dem ersten Walzgerüst, exklusive des ersten Walzgerüstes.
Ein Treiber bzw. eine Treibereinrichtung ist ein angetriebenes Rollenpaar mit Kraftanstellung zur Übertragung eines Drehmomentes auf den durch den Treiber hindurchgeführten Gießstrang. Wenn die Treibereinrichtung in der Strangführung angeordnet ist, handelt es sich bei den Rollen um Strangführungsrollen. Alternativ oder zusätzlich zu einem Strangführungsrollenpaar kann auch ein beliebiges anderes angetriebenes Rollenpaar als Slave-Treibereinrichtung vor dem ersten Walzgerüst fungieren. Wenn die Treibereinrichtung in der Walzanlage angeordnet ist, handelt es sich bei den Rollen beispielsweise um die Arbeitswalzen eines Walzgerüstes. Alternativ oder zusätzlich zu einem Arbeitswalzenpaar kann auch ein beliebiges anderes angetriebenes Rollenpaar als Slave-Treibereinrichtung in der Walzanlage fungieren. Als Dreh-Antrieb für die Rollen fungiert typischerweise ein Elektromotor.
Der Endlos-Betrieb einer Gieß-Walzanlage zeichnet sich dadurch aus, dass alle Anlagenteile, von der Gießanlage über die Walzanlage bis hin zu einem der Walzanlage nachgeordneten Haspelbereich zum Aufwickeln des gewalzten Metallbandes, durch den Gießstrang bzw. das gewalzte Metallband miteinander gekoppelt sind. Bei diesem gekoppelten Betrieb kann nur ein Treiber-Rollenpaar vor dem ersten Walzgerüst „Speed-Master“ sein und die Gießgeschwindigkeit vorgeben, während alle anderen Treiber in der Gießanlage und/oder in der Walzanlage Slave-Treiber sind, die der durch den „Speed-Master“ vorgegebenen Gießgeschwindigkeit folgen bzw. ihre Geschwindigkeit entsprechend anpassen müssen, wie dies von der vorliegenden Erfindung beansprucht wird. Dies bedeutet insbesondere, dass kein Slave-Treiberrollenpaar, weder in der Gießanlage noch in der Walzanlage, gießgeschwindigkeitsgeregelt betrieben werden darf.
Durch die erfindungsgemäße beanspruchte Anordnung des Master- Treiberrollenpaares in der Gießanlage oder zumindest vor dem ersten Walzgerüst wird sichergestellt, dass die Gießanlage so konstant wie möglich gefahren wird. Im realen Betrieb auftretende Störungen des Gießprozesses, wie beispielsweise durch Dickenschwankungen des Gießstrangs, Messfehler oder Rollenverschleiß können durch die beanspruchte Anordnung des „Speed-Masters“ in Gießrichtung vor dem ersten Walzgerüst zumindest weitgehend reduziert oder gar eliminiert werden.
Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch das Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 12 sowie die Gieß-Walzanlage gemäß Anspruch 13. Die Vorteile dieser Lösungen entsprechen den zuvor mit Bezug auf das beanspruchte Verfahren genannten Vorteilen. Vorteilhafte Ausgestaltungen des beanspruchten Verfahrens sowie der beanspruchten Gieß-Walzanlage sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der Beschreibung sind zwei Figuren beigefügt, wobei
Fig. 1 die erfindungsgemäße Walzanlage mit einem
Gießgeschwindigkeits-Regler gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 2 die erfindungsgemäße Gieß-Walzanlage mit dem
Gießgeschwindigkeits-Regler gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In beiden Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Gieß-Walzanlage 100. Sie umfasst eine Gießanlage 110, die ihrerseits aus einer Kokille 112 zum Gießen eines Gießstrangs 20 und aus einer der Kokille in Gießrichtung G nachgeordneten Strangführungseinrichtung 114 mit Strangführungsrollen besteht zum Führen des Gießstrangs 20. Sowohl in dem gekrümmten Abbiegebereich der Strangführungseinrichtung 114 wie auch in deren horizontalem Auslaufbereich können zwei sich gegenüberstehende Strangführungsrollen ein Treiberrollenpaar bilden. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist genau ein einziges dieser Rollenpaare oder ein Rollenpaar am Ausgang der Strangführung 114 vor dem ersten Walzgerüst 122 als Master-Treiberrollenpaar 118 vorgesehen als Stellglied zum Regeln der Gießgeschwindigkeit des Gießstrangs 20 mit Hilfe eines Gießgeschwindigkeits-Reglers 142. Der Gießgeschwindigkeits-Regler 142 ist ausgebildet zum Regeln der Ist-Gießgeschwindigkeit auf eine vorgegebene Soll- Gießgeschwindigkeit durch geeignete Variation der Leistung bzw. des Stromes des Antriebs des Masterrollenpaares 118. Insofern handelt es sich bei dem Gießgeschwindigkeits-Regler 142 um den „Speed-Master“ bzw. den Masterregler im Sinne der vorliegenden Erfindung.
Der Gießanlage 110 ist in Gießrichtung G eine Walzanlage 120 nachgeordnet mit mindestens dem ersten Walzgerüst 122 zum Walzen des Gießstrangs 20, wobei die Gießanlage 110 und die Walzanlage 120 insbesondere in einem Endlos- Betriebsmodus betrieben werden, bei dem sie über den endlosen Gießstrang 20 miteinander gekoppelt sind.
Neben dem besagten Master-Treiberrollenpaar 118 ist in der Gießanlage 110 und insbesondere in deren Strangführungseinrichtung 114 mindestens ein Slave- Treiberrollenpaar 116 vorgesehen, das mit Hilfe eines Drehmomenten-Reglers 144 auf ein vorgegebenes Soll-Drehmoment geregelt wird.
Grundsätzlich ist die Gieß-Walzanlage 100 ausgebildet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieses Verfahren wird nachfolgend erläutert:
In dem Endlos-Betriebsmodus wird der in der Kokille gegossene Gießstrang 20 durch die Strangführungsrollen der Strangführungseinrichtung 114 geführt und in Gießrichtung durch die Gieß-Walzanlage 100 gefördert. Mit Hilfe des Master- Gießgeschwindigkeitsreglers 142 wird die Ist-Gießgeschwindigkeit des Gießstrangs 20 auf eine vorgegebene Soll-Gießgeschwindigkeit geregelt durch geeignete Variation der Leistung bzw. des Stroms des Antriebs des Master- Rollenpaares 118.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Regelung der Gießgeschwindigkeit. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Drehzahl des Antriebs des Master-Treiberrollenpaares 118 als Regelgröße definiert und die Soll- Gießgeschwindigkeit in Form einer Soll-Drehzahl für den Antrieb des Master- Treiberrollenpaares 118 vorgegeben. Bei dieser Regelung wird die Ist- Gießgeschwindigkeit, repräsentiert durch die Ist-Drehzahl des Antriebs des Master-Treiberrollenpaares 118, auf die Soll-Gießgeschwindigkeit geregelt, repräsentiert durch die vorgegebene Soll-Drehzahl des Antriebs des Master- Treiberrollenpaares 118.
Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführung der erfindungsgemäßen Regelung der Gießgeschwindigkeit. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Geschwindigkeit des Gießstrangs 20 oder die Geschwindigkeit von dessen Oberfläche als Regelgröße definiert. Das heißt, es wird die Ist- Gießgeschwindigkeit, repräsentiert durch die Ist-Geschwindigkeit des Gießstrangs 20 oder durch die Ist-Geschwindigkeit der Oberfläche des Gießstrangs 20, auf die vorgegebene Soll-Gießgeschwindigkeit geregelt, repräsentiert durch eine vorgegebene Soll-Geschwindigkeit für den Gießstrang oder für die Oberfläche des Gießstrangs, wobei das Master-Treiberrollenpaar 118 als Stellglied fungiert.
Die nachfolgenden Ausführungen gelten für beide Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Regelung der Gießgeschwindigkeit gleichermaßen:
Neben dem Master-Treiberrollenpaar ist in der Gießanlage 110 mindestens ein weiteres Rollenpaar 116 als sogenanntes Slave-Treiberrollenpaar vorgesehen. Nur das besagte Master-Treiberrollenpaar 118 wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren geschwindigkeitsregelt. Das mindestens eine Slave-Treiberrollenpaar 116 wird dagegen mit Hilfe des Slave-Drehmomenten- reglers 144 Drehmomenten-geregelt. D.h., das Ist-Drehmoment seiner Rollen wird auf ein vorgegebenes Soll-Drehmoment geregelt.
Wenn in der Gießanlage 110 bzw. in Gießrichtung vor dem ersten Walzgerüst 122 eine Mehrzahl von Slave-Treiberrollenpaaren 116 vorhanden ist, so werden diese, wie gesagt, alle jeweils drehmomenten-geregelt. Die Soll-Drehmomente für diese Slave-Treiberrollenpaare 116 entsprechen dann vorzugsweise einer vorbestimmten Verteilung der Antriebsmomente für diese Slave- Treiberrollenpaare. Die Gieß-Walzanlage 100 kann nicht nur in dem besagten Endlos-Betriebsmodus betrieben werden, bei dem der Gießstrang 20 zumindest in ein erstes Walzgerüst 122 der Walzanlage 120 eingelaufen ist und von dem Walzgerüst 122 gewalzt wird. Zeitlich vor diesem Endlos-Betriebsmodus kann die Gieß-Walzanlage in einem Anfahrmodus betrieben werden, in dem der Gießstrang 20 in der Gießanlage 110 gegossen und bis vor das erste Walzgerüst 122 der Walzanlage gefördert wird. In beiden Betriebsmodi kann die Gießgeschwindigkeit gemäß den beiden oben unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 beschriebenen Ausführungsformen geregelt werden. Vorzugsweise wird dann die Soll- Gießgeschwindigkeit für das Master-Treiberrollenpaar 118 in dem Anfahrmodus und in dem Endlos-Betriebsmodus betraglich gleich und zeitlich konstant vorgegeben.
Nicht nur in der Gießanlage 110, sondern auch in der Walzanlage 120 kann mindestens ein Slave-Treiberrollenpaar vorgesehen sein. In der Walzanlage wird ein solches Slave-Treiberrollenpaar typischerweise durch die Arbeitswalzen 124 des Walzgerüstes 122 gebildet, insbesondere durch die Arbeitswalzen des in Gießrichtung G vorgesehenen ersten Walzgerüstes 122. Auch für diese Slave- Treiberrollenpaare in der Walzanlage gilt, dass sie gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht auf die Gießgeschwindigkeit geregelt werden dürfen. Vielmehr werden sie während des Endlos-Betriebsmodus drehmomentengeregelt, d.h., das Ist-Drehmoment der Rollen des Slave-Treiberrollenpaares 124 in dem Walzgerüst wird auf ein vorgegebenes Soll-Drehmoment angepasst bzw. geregelt.
Das Regeln der Drehmomente erfolgt bei den Rollen der Slave-Treiberrollenpaare 116 in der Strangführung 14 und/oder bei den Rollen der Slave-Treiberrollenpaare 124 in der Walzanlage 120 jeweils vorzugsweise durch geeignete Variation des Stromes in den Antrieben der Rollen. Dabei wird der Strom als Stellgröße für die Antriebe dann so variiert, dass das Ist-Drehmoment auf das gewünschte bzw. vorgegebene Soll-Drehmoment angepasst bzw. geregelt wird.
Alternativ dazu kann die Regelung des Drehmomentes bei den Rollen der Slave- Treiberrollenpaare der Strangführung 114 und/oder in der Walzanlage 120 auch durch geeignete Variation der Drehzahl dieser Rollen als Stellgröße erfolgen. D.h., der jeweils zuständige Drehmomenten-Regler 144, 146 gibt eine geeignete Variation der Drehzahl als Stellgröße für die Rollen des betreffenden Slave- Treiberrollenpaares vor und der Strom in den Antrieben wird dann zur Realisierung der erforderlichen Variation der Drehzahl entsprechend eingestellt. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die als Stellgröße variierte Drehzahl zumindest bei einer der Drehmomenten-Regelungen 144, 146 mit Hilfe einer unterlagerten Drehzahlregelung 148 auf der bei der Variation vorgegebenen Drehzahl gehalten werden.
Durch die variierte Drehzahl als Stellgröße und die optional unterlagerte Drehzahlregelung bei der überlagerten Drehmomenten-Regelung wird vorteilhafterweise erreicht, dass der Gießstrang 20 zwischen der Gießanlage 110 und dem ersten Walzgerüst 122 nicht ausbeult. Auch wird vorteilhafterweise verhindert, dass in dem Gießstrang 20 zwischen der Gießanlage 110 und dem ersten Walzgerüst 122 zu viel Zug aufgebaut wird und dass einer der Antriebe der Slave-Treiberrollenpaare 116, 124 durchrutscht. Steigen die
Antriebsdrehmomente der Slave-Treiberrollenpaare 116 in der Gießanlage 110, so muss das erste Walzgerüst 122 schneller drehen, d.h. eine höhere Drehzahl als Stellgröße vorgegeben bekommen. Umgekehrt, fallen die Antriebsdrehmomente der Treiberrollenpaare 116 in der Gießanlage 110, so muss das erste Walzgerüst 122 entsprechend langsamer drehen, d.h. eine kleinere Drehzahl als Stellgröße vorgegeben bekommen.
Das Soll-Drehmoment für die Arbeitswalzen 124 des vorzugsweise ersten Walzgerüstes 122 der Walzanlage 120 kann beispielsweise als das Ist- Drehmoment von einem der Slave-Treiberrollenpaare 116 in der Strangführungseinrichtung 114 vorgegeben werden. Alternativ kann das Soll- Drehmoment für die Arbeitswalzen 124 auch als Summen-Drehmoment von mindestens zwei, vorzugsweise von allen Slave-Treiberrollenpaare 116 in der Strangführungseinrichtung 114 vorgegeben werden.
Das Summendrehmoment wird ermittelt, indem während des Anfahrmodus', die Drehmomente von mindestens zwei, vorzugsweise von allen Treiberrollenpaaren 116 vor dem ersten Walzgerüst 122 gemessen, gespeichert und zu dem Summen- Drehmoment aufaddiert werden, bevor der gegossene Gießstrang in das erste Walzgerüst eingelaufen ist.
Bezugszeichenliste
100 Gieß-Walzanlage
110 Gießanlage
112 Kokille
114 Strangführungseinrichtung
116 Slave-T reiberrollenpaar vor dem ersten Walzgerüst
118 Master-T reiberrollenpaar vor dem ersten Walzgerüst
120 Walzanlage
122 Walzgerüst
124 Slave-Treiberrollenpaar in Form der Arbeitswalzen eines
Walzgerüstes
142 Master-Gießgeschwindigkeitsregler für Master-T reiberrollenpaar
144 Slave-Drehmomentenregler für Gießanlage
146 Slave-Drehmomentenregler für Walzanlage
148 Unterlagerter Drehzahlregler
20 Gießstrang
G Gießrichtung

Claims

Patentansprüche:
1 . Verfahren zum Betreiben einer Gieß-Walzanlage (100) mit einer Gießanlage (110), aufweisend eine Kokille (112) zum Gießen eines endlosen Gießstrangs (20) und eine der Kokille (112) in Gießrichtung (G) nachgeordnete Strangführungseinrichtung (114) zum Führen des Gießstrangs (20), und mit einer der Gießanlage (110) in Gießrichtung (G) nachgeordneten Walzanlage (120) mit mindestens einem Walzgerüst (122) zum Walzen des Gießstrangs (20), wobei die Gießanlage (110) und die Walzanlage (120) in einem Endlos-Betriebsmodus, in dem sie über den endlosen Gießstrang (20) miteinander gekoppelt sind, betrieben werden, aufweisend folgende Schritte:
Regeln der Ist-Gießgeschwindigkeit des Gießstrangs (20) auf eine vorgegebene Soll-Gießgeschwindigkeit durch geeignete Variation der Leistung des Antriebs eines Treiberrollenpaares (118) innerhalb der Strangführungseinrichtung (114) der Gießanlage (110) oder an deren Ausgang vor dem ersten Walzgerüst (122) der Walzanlage (120), wobei der Gießstrang (20) zwischen den Rollen des Treiberrollenpaares (118) geführt und von den Rollen in Gießrichtung (G) durch die Gieß-Walzanlage (100) gefördert wird; dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Treiberrollenpaar (118) um ein Master- Treiberrollenpaar handelt, das als einziges Stellglied für das Regeln der Gießgeschwindigkeit des Gießstrangs (20) fungiert; dass stromaufwärts des ersten Walzgerüstes (122) neben dem Master- Treiberrollenpaar (118) mindestens ein Slave-Treiberrollenpaar (116) vorgesehen ist; und dass das Ist-Drehmoment der Rollen des Slave-Treiberrollenpaares (116) auf ein vorgegebenes Soll-Drehmoment geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Gieß-Walzanlage (100) zeitlich vor dem Endlos-Betriebsmodus, bei dem der Gießstrang (20) zumindest in ein erstes Walzgerüst (122) der Walzanlage (120) eingelaufen ist und von dem Walzgerüst (122) gewalzt wird, in einem Anfahrmodus betrieben wird, in dem der Gießstrang (20) in der Gießanlage (110) gegossen und bis vor das erste Walzgerüst (122) der Walzanlage (120) gefördert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Gießgeschwindigkeit für das Master-Treiberrollenpaar (118) in dem Anfahrmodus und in dem Endlos-Betriebsmodus betraglich gleich und zeitlich konstant vorgegeben wird.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Regelung der Gießgeschwindigkeit die Drehzahl des Antriebs des Master-Treiberrollenpaar (118) als Regelgröße definiert wird, und die Soll-Gießgeschwindigkeit in Form einer Soll-Drehzahl für den Antrieb des Master-Treiberrollenpaares (118) vorgegeben wird; oder dass bei der Regelung der Gießgeschwindigkeit die Geschwindigkeit des Gießstrangs oder der Oberfläche des Gießstrangs (20) als Regelgröße definiert wird, und die Soll-Gießgeschwindigkeit in Form einer Soll- Geschwindigkeit des Gießstrangs oder der Oberfläche des Gießstrangs für den Antrieb des Master-Treiberrollenpaar (118) vorgegeben wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - wenn in der Gießanlage (110) eine Mehrzahl von Slave- Treiberrollenpaaren (116) vorhanden ist - die Soll-Drehmomente für diese Slave-Treiberrollenpaare (116) entsprechend einer gewünschten Antriebsmomenten-Verteilung vorgegeben werden. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Walzanlage (120) mindestens ein Slave-Treiberrollenpaar in Form der Arbeitswalzen (124) eines der Walzgerüste (122) der Walzanlage (120), insbesondere des in Gießrichtung (G) ersten Walzgerüstes (122), vorgesehen ist; und dass - während des Endlos-Betriebsmodus - das Ist-Drehmoment der Rollen des Slave-Treiberrollenpaares (124) in der Walzanlage (120) auf ein vorgegebenes Soll-Drehmoment geregelt wird. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Regeln des Drehmomentes bei den Rollen der Slave- Treiberrollenpaare (116, 124) vor dem ersten Walzgerüst (122) und/oder in der Walzanlage (120) erfolgt durch geeignete Variation des Stroms in den Antrieben der Rollen als Stellgröße. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Regeln des Drehmomentes bei den Rollen der Slave- Treiberrollenpaare vor dem ersten Walzgerüst (122) und/oder in der Walzanlage (120) erfolgt durch geeignete Variation der Drehzahl der Rollen der Slave-Treiberrollenpaare (124) als Stellgröße. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die als Stellgröße variierte Drehzahl zumindest bei einer der Drehmomenten-Regelungen (144, 146) mit Hilfe einer unterlagerten Drehzahlregelung (148) auf der bei der Variation für die Drehmomenten- Regelung vorgegebenen Drehzahl gehalten wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Drehmoment für die Arbeitswalzen (124) des vorzugsweise ersten Walzgerüstes (122) der Walzanlage (120) als das Drehmoment von einem Slave-Treiber (116) vor dem ersten Walzgerüst (122), insbesondere in der Strangführungseinrichtung (114), oder als Summen-Drehmoment von mindestens zwei, vorzugsweise von allen Slave-Treibern (116) vor dem ersten Walzgerüst (122) vorgegeben wird. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Summen-Drehmoment ermittelt wird, indem während des Anfahrmodus' die Drehmomente von mindestens zwei, vorzugsweise von allen Slave-Treiberrollenpaaren (116) vor dem ersten Walzgerüst (122) gemessen, gespeichert und zu dem Summen-Drehmoment aufaddiert werden, bevor der gegossene Gießstrang (20) das erste Walzgerüst (122) erreicht hat. Computerprogrammprodukt, das in den internen Speicher eines digitalen Computers geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte aufweist, mit denen die Schritte gemäß dem Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgeführt werden, wenn das Computerprogrammprodukt auf dem Computer abläuft. Gieß-Walzanlage (100) aufweisend eine Gießanlage (110) mit einer Kokille (112) zum Gießen eines endlosen Gießstrangs (20) und mit einer der Kokille (112) in Gießrichtung (G) nachgeordneten Strangführungseinrichtung (114) mit Strangführungsrollen zum Führen des Gießstrangs (20); eine der Gießanlage (110) in Gießrichtung (G) nachgeordnete Walzanlage (120) mit mindestens einem ersten Walzgerüst (122) zum Walzen des Gießstrangs (20), wobei die Gießanlage (110) und die Walzanlage (120) in einem Endlos-Betriebsmodus über den endlosen Gießstrang (20) miteinander gekoppelt betreibbar sind; und einen Gießgeschwindigkeits-Regler (142) zum Regeln der Ist- Gießgeschwindigkeit des Gießstrangs (20) mit einem Treiberrollenpaar innerhalb der Strangführungseinrichtung (114) der Gießanlage (110) oder an deren Ausgang in Gießrichtung (G) vor dem ersten Walzgerüst (120) der Walzanlage (120) auf eine vorgegebene Soll-Gießgeschwindigkeit durch geeignete Variation der Leistung des Antriebs des Treiberrollenpaares; dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Treiberrollenpaar um ein Master-Treiberrollenpaar (118) und bei dem Gießgeschwindigkeits-Regler um einen Master-Regler (142) handelt; dass - bezogen auf die Gießrichtung (G) - vor dem ersten Walzgerüst (122) neben dem einzigen Master-Treiberrollenpaar (118) mindestens ein Slave-Treiberrollenpaar (116) vorgesehen ist; und dass in der Gießanlage (110) mindestens ein Drehmomenten-Regler (144) vorgesehen ist zum Regeln des Ist-Drehmomentes der Rollen des mindestens einen Slave-Treiberrollenpaares (116) vor dem ersten Walzgerüst (122) auf ein vorgegebenes Soll-Drehmoment. Gieß-Walzanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Walzanlage (120) mindestens ein weiteres Slave- Treiberrollenpaar in Form der Arbeitswalzen (124) eines der Walzgerüste (122) vorhanden ist. Gieß-Walzanlage nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Gieß-Walzanlage (100) ausgebildet ist zur Durchführung des
Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
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