EP4613393A1 - Walzgerüst mit umfassender kompensation von exzentrizitäten - Google Patents

Walzgerüst mit umfassender kompensation von exzentrizitäten

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EP4613393A1
EP4613393A1 EP24161748.9A EP24161748A EP4613393A1 EP 4613393 A1 EP4613393 A1 EP 4613393A1 EP 24161748 A EP24161748 A EP 24161748A EP 4613393 A1 EP4613393 A1 EP 4613393A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control device
symmetrical
rolling
compensation value
asymmetrical
Prior art date
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Pending
Application number
EP24161748.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Dreßler
Daniel Kotzian
Ky Quang Tran
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.)
Primetals Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Germany GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Primetals Technologies Germany GmbH filed Critical Primetals Technologies Germany GmbH
Priority to EP24161748.9A priority Critical patent/EP4613393A1/de
Priority to PCT/EP2025/055016 priority patent/WO2025186051A1/de
Publication of EP4613393A1 publication Critical patent/EP4613393A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/58Roll-force control; Roll-gap control
    • B21B37/66Roll eccentricity compensation systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B2261/00Product parameters
    • B21B2261/02Transverse dimensions
    • B21B2261/04Thickness, gauge
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B2265/00Forming parameters
    • B21B2265/02Tension
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B2265/00Forming parameters
    • B21B2265/12Rolling load or rolling pressure; roll force
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/58Roll-force control; Roll-gap control
    • B21B37/62Roll-force control; Roll-gap control by control of a hydraulic adjusting device

Definitions

  • the present invention further relates to a control program for a software-programmable control device for a rolling stand, wherein the control program comprises machine code which can be directly processed by the control device, wherein the processing of the machine code by the control device causes the control device to carry out such an operating method.
  • the present invention further relates to a control device for a rolling stand in which a flat rolled metal product is rolled at a rolling speed, wherein the control device is programmed with such a control program, so that the control device carries out such an operating method.
  • the strip thickness is controlled to the target value within the basic automation system by adjusting the roll gap, the stand speed, the inlet and outlet tensions, and, if necessary, other adjustable parameters.
  • Roll eccentricities and out-of-roundness can cause periodic deviations in strip thickness. Such periodic errors cannot be compensated for by conventional thickness control systems. Furthermore, roll eccentricities can cause periodic disturbances in the rolling force and in the tension in the rolled material, particularly in the inlet tension. Such disturbances must be suppressed by other control systems (e.g., an AGC (automatic gage control) or a strip tension control system (e.g., using filters).
  • AGC automatic gage control
  • strip tension control system e.g., using filters.
  • the object of the present invention is to create possibilities by means of which the advantages of the teaching of DE 38 44 202 A1 - i.e. a compensation of eccentricities even when there are deviations between the situation on the operating side and the situation on the drive side - can be achieved without the disadvantages of the teaching of DE 38 44 202 A1 - i.e. completely separate procedures for the operating side and the drive side, which are not compatible with the compensation of a symmetrical eccentricity.
  • the rolling of the rolled stock in the rolling stand can, as in the prior art, alternatively be hot rolling or cold rolling.
  • the rolled stock is usually a strip. In individual cases, however, it can also be heavy plate.
  • the rolled stock is often made of steel. However, it can also be made of another metal, for example, copper, brass, or aluminum.
  • the adjusting devices are usually designed as hydraulic cylinder units.
  • the target roll gap wedge can be explicitly specified. In this case, the target roll gap wedge can alternatively have the value 0 or - for example, when rolling a slit slab - a value other than 0. Alternatively, the target roll gap wedge can be implicitly specified. In this case, the target roll gap wedge usually has the value 0.
  • control device uses the symmetrical measured variable, but not the asymmetrical measured variable, to determine the symmetrical compensation value, and the asymmetrical measured variable, but not the symmetrical measured variable, to determine the asymmetrical compensation value.
  • control device determines the setpoint value for the operator-side adjustment device by adding the symmetrical setpoint roll gap, the symmetrical compensation value, half of the setpoint roll gap wedge and half of the asymmetrical compensation value and determines the setpoint value for the drive-side adjustment device by adding the symmetrical setpoint roll gap and the symmetrical compensation value and subtracting half of the setpoint roll gap wedge and half of the asymmetrical compensation value.
  • s* is the symmetrical nominal roll gap
  • k* the nominal roll gap wedge
  • ⁇ s the symmetrical compensation value
  • ⁇ k the asymmetrical compensation value
  • the recorded measured variables directly include a measured variable from which the symmetrical measured variable can be determined. This is particularly the case if a variable related to the center of the rolled stock is recorded locally.
  • the control device for the drive side and the operator side of the rolling stand each receives a drive-side and operator-side measured variable, respectively, and The symmetrical measured variable is determined by summing or averaging.
  • the control device can determine the asymmetrical measured variable analogously by subtracting. This eliminates the need for a detection device compared to a design in which the detected measured variables directly include a symmetrical measured variable or the like.
  • the speed variable can be the peripheral speed of a roll in the rolling stand. Based on the peripheral speed, in conjunction with the radius or diameter of the corresponding roll, the rotational speed of the respective roll can be easily determined.
  • the speed variable can be the inlet or outlet rolling speed, which, in conjunction with the lead or retardation, can be converted into the peripheral speed of the rolls.
  • the radii or diameters of the rolls can be readily known to the control device.
  • the lead and retardation can also be readily known to the control device.
  • the speed variable can be the rotational speed itself. In this case, no further conversion is necessary.
  • the plant models can be implemented in various ways. Currently, it is preferred that the respective plant model comprise three elements connected in series.
  • the front element takes into account the reaction time of the adjustment devices.
  • the middle element takes into account the sensitivity of the measured variable supplied to the respective plant model to the occurring eccentricities.
  • the rear element takes into account the reaction time of the measuring devices. This design is simple, robust, and delivers good results.
  • it is sufficient to model the system using PT1 elements (i.e., with n 1). This type of modeling corresponds to a low-pass behavior of the respective modeled element.
  • the sensitivity is considered as a factor.
  • the factor can be specified as required.
  • the sensitivity can be specified as the inverse of a quotient increased by 1.
  • the sensitivity can be specified as the product of the spring constant of the rolling stock and the spring constant of the rolling stand divided by the sum of the spring constant of the rolling stock and the spring constant of the rolling stand.
  • the sensitivity has the dimension N/m.
  • the measured variables are tensions occurring on the inlet or outlet side during rolling of the rolled stock
  • a value determined during testing can be specified as the sensitivity.
  • the sensitivity also has the dimension N/m.
  • Any DC component determined within the framework of the respective system model can alternatively be compensated by means of a respective integrator or filtered out by means of a high-pass filter arranged downstream of the measuring device.
  • the respective system model can include an additional element, which is arranged downstream of the rear element and is designed as a high-pass filter, in particular as a DT1 element.
  • an additional element which is arranged downstream of the rear element and is designed as a high-pass filter, in particular as a DT1 element.
  • the plant model can be universal. It can therefore be used regardless of which of the above-mentioned variables (thickness, tension, rolling forces) are recorded as measured variables. It is only necessary to determine the type of measured variables during commissioning and to parameterize the plant models accordingly (e.g., the time constants for the two PTn elements and the sensitivity value).
  • the number of disturbance models for each observer can be determined as required. For example, in a conventional four-high stand comprising two work rolls and two backup rolls, four disturbance models for the fundamental vibration and three harmonics of the respective backup roll can be present for each of the two backup rolls, and two disturbance models for the fundamental vibration and the first harmonic of the work rolls can be present for each of the two work rolls.
  • the assignment of the respective disturbance model to a specific roll and a specific vibration is determined - regardless of the design of the roll stand - by the respective angular frequency.
  • the control system adds the output signal of the front integrator to the output signal of the first term of the respective plant model.
  • the output signals of the front integrators are added independently of each other—separately for each observer.
  • the output signals of the front integrators of the disturbance models of the respective observer are added to the output signal of the first term of the respective observer's plant model.
  • the feedback block assigned to the respective disturbance model determines a respective component for the respective compensation value by utilizing the angular frequency of the respective disturbance model, the output signal of the front integrator of the respective disturbance model, the output signal of the rear integrator of the respective disturbance model, the reaction time of the adjustment devices, and a resulting delay time.
  • This allows for the compensation of a phase shift resulting from the unavoidable delay times.
  • processing is performed separately for the individual disturbance models.
  • the output signals of the feedback blocks are added – separately for the two observers.
  • the delay time can have a relatively small or a relatively large value.
  • the delay time has a relatively small value if the measured variables for rolling are forces exerted on the rolling stock or tensions occurring during rolling of the rolling stock. are.
  • the resulting delay time can be set equal to the response time of the measuring devices. If, however, the measured variables are the thickness of the rolled stock on the outlet side of the roll stand, in addition to the response time of the measuring devices, a transport time must also be taken into account. This time is the time required to convey a specific section of the rolled stock from the roll stand to the measuring devices. In this case, the resulting delay time is the sum of the response time of the measuring devices and the transport time.
  • the transport time is essentially determined by the speed of the rolled stock on the outlet side of the roll stand and the distance of the measuring devices from the roll stand.
  • control program having the features of claim 12.
  • execution of the control program causes the control device to execute an operating method according to the invention.
  • control device having the features of claim 13.
  • the control device is programmed with a control program according to the invention, so that the control device executes an operating method according to the invention.
  • a rolling stock 2 is rolled at a rolling speed v.
  • the rolling stock 2 consists of a metal, for example steel. According to the illustrations in the FIG 2 and 3 It is a flat rolled product.
  • the rolling stand 1 has rolls 3, for example, work rolls and backup rolls. However, the rolling stand 1 can also have more or fewer rolls than the number 3 shown.
  • the rolling stand 1 has according to FIG 3 an operator-side adjusting device 4 and a drive-side adjusting device 5.
  • the adjusting devices 4, 5 are designed according to the illustrations in the FIGS 3 and 4 Typically designed as hydraulic cylinder units.
  • the roll gap can be adjusted on the drive side and operator side of the rolling stand 1 using the adjustment devices 4 and 5.
  • the rolling stock 2 is rolled in the roll gap.
  • the rolling stand 1 has according to FIG 1 furthermore, measuring devices 6, 7 or 8 are provided.
  • measured variables MDS, MOS are recorded, which occur during the rolling of the rolling stock 2.
  • the measured variables MDS, MOS are determined in such a way that they depend on a symmetrical eccentricity occurring during the rolling of the rolling stock 2 in the rolling stand 1 and an asymmetrical eccentricity occurring during the rolling of the rolling stock 2 in the rolling stand 1.
  • Corresponding measured variables MDS, MOS are generally known to those skilled in the art. For example, according to the illustration in FIG 5 The thicknesses of the rolled stock 2 on the exit side of the rolling stand 1 are measured by means of the measuring devices 6.
  • the thicknesses are measured at least on the operator side and the drive side, and optionally additionally in the center.
  • the respective rolling forces can also be measured by means of the measuring devices 7.
  • the rolling forces are usually measured on the operator side and the drive side.
  • Tensions occurring in the rolled stock 2 can also be measured by means of the measuring devices 8.
  • the tensions can be measured on the inlet side or the exit side of the rolling stand 1, with inlet-side detection being preferred.
  • the tensions are measured at least on the operator side and the drive side, and optionally additionally in the center. Other measured variables are also conceivable.
  • the rolling stand 1 is designed according to FIG 1 controlled by a control device 9.
  • the control device 9 is connected to the measuring devices 6, 7, or 8, so that the measuring devices 6, 7, or 8 can feed the recorded measured variables MDS, MOS to the control device 9, and the control device 9 can receive the recorded measured variables MDS, MOS.
  • the control device 9 is also connected to the adjusting devices 4, 5, so that the control device 9 can control the adjusting devices 4, 5.
  • the control device 9, as in FIG 1 indicated by the designation " ⁇ P" within the control device 9, is designed as a software-programmable control device.
  • the control device 9 is designed according to FIG 1 programmed with a control program 10.
  • the control program 10 comprises machine code 11, which can be directly processed by the control device 9.
  • the programming of the control device 9 with the control program 10 or the processing of the machine code 11 by the control device 9 causes the control device 9 to execute an operating method, which is described below - initially in connection with FIG 6 - is explained in more detail.
  • the control device 9 receives a symmetrical target roll gap s*.
  • the symmetrical target roll gap s* is a uniform value that is symmetrical across the barrel length of the rolls 3 of the rolling stand 1.
  • a step S2 the control device 9 is informed of a desired roll gap wedge k*. It is as shown in FIG 1 It is possible for the target roll gap wedge k* to be explicitly specified to the control device 9, so that the control device 9 receives the target roll gap wedge k*. Alternatively, an implicit specification is possible, for example, if it is assumed that the target roll gap wedge k* should always have the value 0.
  • the control device 9 receives the measured variables MDS, MOS acquired by the measuring devices 6, 7, or 8.
  • the measuring devices 6, 7, or 8 only acquire a drive-side measured variable MDS and an operator-side measured variable MOS. Therefore, the control device 9 can only receive these measured variables MDS, MOS in step S3.
  • a step S4 the control device 9 determines a symmetrical measured variable MS and an asymmetrical measured variable MA based on the measured variables MDS, MOS.
  • the control device 9 determines according to FIG 7 First, the sum of the measured values MDS and MOS is calculated. In some cases, the sum must be divided by 2 to calculate the mean. In other cases, the sum can be used directly. The two options are shown in FIG 7 indicated by dashed lines. Determination of the asymmetrical measured quantity MA is determined by the control device 9 according to FIG 7 the difference between the measured values MDS, MOS.
  • a step S5 the control device 9 then determines a symmetrical compensation value ⁇ s using the symmetrical measured variable MS and an asymmetrical compensation value ⁇ k using the asymmetrical measured variable MA.
  • the asymmetrical measured variable MA is not used.
  • the symmetrical measured variable MS is not used when determining the asymmetrical compensation value ⁇ k. Step S5 will be explained in more detail later.
  • the control device 9 determines the setpoints pDS, pOS for the adjusting devices 4, 5.
  • the setpoint pOS is the setpoint for the operator-side adjusting device 4, and the setpoint pOS is the setpoint for the drive-side adjusting device 5.
  • the control device 9 determines the setpoints pDS, pOS taking into account the setpoint roll gap s*, the setpoint roll gap wedge k*, the symmetrical compensation value ⁇ s, and the asymmetrical compensation value ⁇ k.
  • the setpoints pDS, pOS are generally position setpoints.
  • the control device 9 When determining the setpoints pDS, pOS, the control device 9 takes into account FIG 6 the target roll gap s* and the symmetrical compensation value ⁇ s with the same sign and the target roll gap wedge k* and the asymmetrical compensation value ⁇ k with the opposite sign. Specifically, the control device 9 adds the symmetrical target roll gap s*, the symmetrical compensation value ⁇ s, half of the target roll gap wedge k* and half of the asymmetrical compensation value ⁇ k and thus determines the target value pOS for the operator-side adjustment device 4.
  • the control device 9 adds the symmetrical target roll gap s* and the symmetrical compensation value ⁇ s and subtracts half of the target roll gap wedge k* and half of the asymmetrical compensation value ⁇ k and thus determines the target value pOS for the drive-side adjustment device 5.
  • step S7 the control device 9 controls the adjusting devices 4, 5 according to the determined target values pDS, pOS.
  • the control device 9 then returns to step S3 or (if a new mean target roll gap s* or a new target roll gap wedge k* is to be specified) to one of the steps S1 and S2.
  • the control device 9 executes (at least) steps S3 to S7 iteratively again and again.
  • the execution takes place with a cycle time in the range of a few milliseconds, for example, between 1 ms and 20 ms.
  • the cycle time (in milliseconds) is a power of 2, i.e., 2 ms, 4 ms, 8 ms, or 16 ms.
  • the cycle time also determines the timing of the following in connection with the FIGS 7 to 10 explained procedures.
  • the control device 9 implements according to FIG 5 an observer 12, hereinafter referred to as the first observer.
  • the first observer 12 comprises a system model 13 of the rolling stand 1, a number of periodic disturbance models 14, and a state feedback 15.
  • the control device 9 supplies the first observer 12 with a speed variable v' characteristic of the rolling speed v, the symmetrical target roll gap s*, and the symmetrical measured variable MS.
  • the speed variable v' can, for example, be the rolling speed v itself.
  • the control device 9 determines the symmetrical compensation value ⁇ s.
  • the state feedback 15 also has only a single feedback block 16. According to FIG 8 However, several disturbance models 14 may also be present. In this case, the state feedback 15 has a separate feedback block 16 for each disturbance model 14.
  • the FIG 8 The number of four disturbance models 14 shown is purely exemplary. More or fewer disturbance models 14 may be present.
  • the disturbance models 14 can be assigned, as required, to specific rolls 3 or groups of rolls 3 of the rolling stand 1 and to specific fundamental vibrations or harmonics of the fundamental vibrations of the rolls in question.
  • the system model 13 comprises—regardless of the number of disturbance models 14—three elements 17, 18, and 19 connected in series.
  • the front element 17 takes into account a reaction time TPC of the control devices 4, 5.
  • the front element 17 can be designed, for example, as a PT1 element (generally: as a PTn element).
  • the rear element 19 takes into account a reaction time TM of the measuring devices 6, 7, or 8.
  • the rear element 19 can also be designed, for example, as a PT1 element (generally: as a PTn element).
  • the middle element 18 is designed as a multiplier.
  • a sensitivity V of the symmetrical measured variable MS to the occurring eccentricities is taken into account.
  • the route model 13 of FIG 8 is designed as a linear system model. This design is preferred, but not mandatory. A non-linear system model can also be used.
  • FIG 8 An integrator is shown within the system model 13. The integrator is used to adjust the operating point of the system model 13. Alternatively, the integrator could be omitted and the DC component of the symmetrical measured variable MS could be filtered out instead. In this case, however, the filter characteristics must be taken into account in the state feedback 15. Finally, the system model 13 can be expanded with an additional high-pass filter (DT1 element). In this case, the high-pass filter is arranged downstream of element 19.
  • DT1 element high-pass filter
  • FIG 9 shows the preferred structure of a single disturbance model 14.
  • Such disturbance models 14 are known as such and are described, for example, in EP 0 170 016 B1 explained.
  • the disturbance model 14 has a front multiplier 20, a front integrator 21, a rear multiplier 22 and a rear integrator 23.
  • the front multiplier 20 multiplies the signals supplied to it, thus forming the product of the output signal z2 of the rear integrator 23 and the angular frequency ⁇ .
  • control device 9 feeds the output signal of the front multiplier 20 to the front integrator 21.
  • the front integrator 21 forms the integral of the input signal fed to it and thus determines its output signal z1.
  • control device 9 feeds the output signal z1 of the front integrator 21 and the angular frequency ⁇ to the rear multiplier 22.
  • the rear multiplier 22 multiplies the signals fed to it, thus forming the product of the output signal z1 of the front integrator 21 and the angular frequency ⁇ .
  • control device 9 feeds the output signal of the rear multiplier 22 to the rear integrator 23.
  • the rear integrator 23 forms the integral of the input signal fed to it and thus determines its output signal z2.
  • the output signal z1 of the front integrator 21 is fed by the control device 9 to the system model 13. There, it is - see FIG 8 - added by the control device 9 to the output signal of the first element 17 of the system model 13. If, as shown in FIG 8 several disturbance models 14 are present, the output signals z1 of the front integrators 21, as in FIG 8 indicated by a summation sign, are added together.
  • the control device 9 further feeds the output signals z1, z2 of both integrators 21, 13 and the angular frequency ⁇ of the disturbance model 14 to the feedback block 16 of the state feedback 15.
  • the respective feedback block 16 is available individually for the respective disturbance model 14.
  • the respective feedback block 16 compensates for the dynamic behavior of the adjusting devices 4, 5 and the other dead times and delay times of the rolling arrangement.
  • the feedback block 16 determines, based on the associated disturbance model 14, the component z for the compensation value ⁇ s.
  • the feedback block 16 performs this determination using the angular frequency ⁇ of the disturbance model 14, the output signals z1, z2 of the integrators 21, 23, the reaction time TPC of the adjusting devices 4, 5, and a resulting delay time TG.
  • the resulting delay time TG can, for example, take into account delays caused by the signal communication from the measuring devices 6, 7, or 8 to the control device 9 or from the control device 9 to the adjusting devices 4, 5, and a cycle time of the control device 9.
  • the transport time which elapses for the transport of a certain section of the rolling stock 2 from the roll gap of the rolling stand 1 to the measuring devices 6 can also be taken into account within the resulting delay time TG.
  • the symmetric compensation value ⁇ s corresponds to the component z. If multiple disturbance models 14 are present, the symmetric compensation value ⁇ s corresponds to the sum of the components z of the disturbance models 14.
  • the control device 9 implements FIG 5 a further observer 24, hereinafter referred to as the second observer.
  • the second observer 24 is structurally designed in the same way as the first observer 12. It also operates in the same way. The only difference is that the control device 9 feeds other variables to the second observer 24, namely the speed variable v', the desired roll gap wedge k*, and the asymmetrical measured variable MA, and that the control device 9 determines the asymmetrical compensation value ⁇ k using the second observer 24.
  • the above statements regarding the first observer 12 and its components 13 to 23 also apply 1:1 to the second observer 24.
  • the present invention offers many advantages. In particular, it compensates not only for symmetrical roll eccentricities, but also for asymmetrical roll eccentricities. Furthermore, retrofitting or expanding an existing symmetrical compensation system with asymmetrical compensation is easily possible. Thicknesses, tensions, or forces can be used as measured values MOS and MDS as required. The same structure can be used for cold and hot rolling. Due to the use of observers 12, 24 the determination of the roll eccentricities remains active even during rolling.

Landscapes

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

Abstract

In einem Walzgerüst (1) wird mit einer Walzgeschwindigkeit ein flaches Walzgut aus Metall gewalzt. Eine Steuereinrichtung des Walzgerüsts (1) nimmt einen symmetrischen Sollwalzspalt (s*) entgegen. Die Steuereinrichtung nimmt mittels Messeinrichtungen (6 bis 8) erfasste, von einer beim Walzen des Walzguts in dem Walzgerüst (1) auftretenden symmetrischen Exzentrizität und einer beim Walzen des Walzguts in dem Walzgerüst (1) auftretenden asymmetrischen Exzentrizität abhängige Messgrößen (MOS, MDS) entgegen. Die Steuereinrichtung ermittelt für eine bedienseitige und eine antriebsseitige Anstelleinrichtung des Walzgerüsts (1), mittels derer antriebsseitig und bedienseitig des Walzgerüsts (1) der Walzspalt eingestellt wird, unter Berücksichtigung des Sollwalzspalts (s*), eines implizit oder explizit gegebenen Sollwalzspaltkeils (k*), eines symmetrischen Kompensationswertes (δs) und eines asymmetrischen Kompensationswertes (δk) jeweilige Sollwerte und steuert die Anstelleinrichtungen entsprechend an. Die Steuereinrichtung ermittelt den symmetrischen Kompensationswert (δs) unter Verwertung der symmetrischen Messgröße (MS) und den asymmetrischen Kompensationswert (δk) unter Verwertung der asymmetrischen Messgröße (MA). Die Steuereinrichtung berücksichtigt bei der Ermittlung der Sollwerte für die Anstelleinrichtungen den Sollwalzspalt (s*) und den symmetrischen Kompensationswert (δs) mit gleichem Vorzeichen und den Sollwalzspaltkeil (k*) und den asymmetrischen Kompensationswert (δk) mit entgegengesetztem Vorzeichen.

Description

    Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Betriebsverfahren für eine Steuereinrichtung eines Walzgerüsts, in dem mit einer Walzgeschwindigkeit ein flaches Walzgut aus Metall gewalzt wird,
    • wobei die Steuereinrichtung des Walzgerüsts einen symmetrischen Sollwalzspalt entgegennimmt,
    • wobei die Steuereinrichtung eine mittels einer Messeinrichtung erfasste, von einer beim Walzen des Walzguts in dem Walzgerüst auftretenden symmetrischen Exzentrizität abhängige Messgröße entgegennimmt,
    • wobei die Steuereinrichtung für eine bedienseitige und eine antriebsseitige Anstelleinrichtung des Walzgerüsts, mittels derer antriebsseitig und bedienseitig des Walzgerüsts der Walzspalt eingestellt wird, unter Berücksichtigung des Sollwalzspalts und eines symmetrischen Kompensationswertes jeweilige Sollwerte ermittelt und die Anstelleinrichtungen entsprechend ansteuert,
    • wobei die Steuereinrichtung den symmetrischen Kompensationswert unter Verwertung der symmetrischen Messgröße ermittelt,
    • wobei die Steuereinrichtung bei der Ermittlung der Sollwerte für die Anstelleinrichtungen den Sollwalzspalt und den symmetrischen Kompensationswert mit gleichem Vorzeichen berücksichtigt.
  • Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Steuerprogramm für eine softwareprogrammierbare Steuereinrichtung für ein Walzgerüst, wobei das Steuerprogramm Maschinencode umfasst, der von der Steuereinrichtung unmittelbar abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung bewirkt, dass die Steuereinrichtung ein derartiges Betriebsverfahren ausführt.
  • Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Steuereinrichtung für ein Walzgerüst, in dem mit einer Walzgeschwindigkeit ein flaches Walzgut aus Metall gewalzt wird, wobei die Steuereinrichtung mit einem derartigen Steuerprogramm programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung ein derartiges Betriebsverfahren ausführt.
  • Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Walzgerüst, in dem mit einer Walzgeschwindigkeit ein flaches Walzgut aus Metall gewalzt wird,
    • wobei das Walzgerüst eine bedienseitige und eine antriebsseitige Anstelleinrichtung aufweist, mittels derer antriebsseitig und bedienseitig des Walzgerüsts der Walzspalt, in dem das Walzgut gewalzt wird, einstellbar ist,
    • wobei das Walzgerüst eine Messeinrichtung aufweist, mittels derer eine Messgröße erfasst wird, die von einer beim Walzen des Walzguts in dem Walzgerüst auftretenden symmetrischen Exzentrizität abhängig ist,
    • wobei die Messeinrichtung zum Zuführen der Messgröße mit einer Steuereinrichtung des Walzgerüsts verbunden ist und die Steuereinrichtung zum Ansteuern der Anstelleinrichtungen mit den Anstelleinrichtungen verbunden ist,
    • wobei die Steuereinrichtung als derartige Steuereinrichtung ausgebildet ist, die das Walzgerüst gemäß einem derartigen Betriebsverfahren steuert.
    Stand der Technik
  • Die oben genannten Gegenstände sind allgemein bekannt. Es kann rein beispielhaft auf die EP 0 170 016 B1 , die DE 10 2006 008 574 A1 und die EP 0 698 427 A1 verwiesen werden. Weiterhin kann auf die DE 10 2019 207 497 A1 , die EP 0 424 709 A2 und die AT 407 015 B verwiesen werden. Auch können in diesem Zusammenhang die EP 3 419 771 B1 , die EP 0 407 628 A1 und die DE 10 2004 039 829 B3 genannt werden.
  • Eine ähnliche Vorgehensweise ist auch aus der DE 38 44 202 A1 bekannt. Bei der DE 38 44 202 A1 werden für die Bedien- und die Antriebsseite separat die Walzkräfte erfasst und unter getrennter Verarbeitung separat für die Bedien- und Antriebsseite jeweilige Exzentrizitätskompensationswerte ermittelt und im Rahmen der Ansteuerung der Anstelleinrichtungen berücksichtigt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Sowohl beim Kaltwalzen als auch beim Warmwalzen ist die Genauigkeit, mit der das flache Walzgut auf eine gewünschte Solldicke gewalzt wird, ein wichtiges Qualitätskriterium. Deshalb wird die Banddicke innerhalb der Basisautomatisierung durch Anpassung des Walzspaltes, der Gerüstgeschwindigkeit, der einlaufseitigen und der auslaufseitigen Züge und gegebenenfalls auch weiterer einstellbarer Größen auf den Zielwert geregelt.
  • Durch Exzentrizitäten und Unrundheiten der Walzen können periodische Abweichungen der Banddicke verursacht werden. Derartige periodisch auftretende Fehler können durch klassische Dickenregelungen nicht kompensiert werden. Weiterhin können Walzenexzentrizitäten periodische Störungen in der Walzkraft und in den im Walzgut auftretenden Zügen verursachen, insbesondere im einlaufseitigen Zug. Derartige Störungen müssen in anderen Regelungen (beispielsweise einer AGC (automatic gage control) oder einer Bandzugregelung (beispielsweise durch Filter) unterdrückt werden.
  • Zur Kompensation derartiger Fehler ist es - siehe die vorstehend genannten Schriften - im Stand der Technik bekannt, die Exzentrizität zu kompensieren.
  • Sofern die Walzenexzentrizität quer zur Walzrichtung (also über die Ballenlänge der Walzen des Walzgerüsts gesehen) einheitlich ist, führen die Vorgehensweisen des Standes der Technik zu guten Ergebnissen. Bei Anwendung der Lehre der DE 38 44 202 A1 werden Exzentrizitäten auch dann gut kompensiert, wenn Abweichungen zwischen der Situation auf der Bedienseite und der Situation auf der Antriebsseite bestehen. Die Lehre der DE 38 44 202 A1 erfordert jedoch eine völlig getrennte Vorgehensweise für die Bedienseite und die Antriebsseite und ist vor allem mit der üblichen Kompensation der symmetrischen Exzentrizität nicht kompatibel. Die Vorgehensweise der DE 38 44 202 A1 ist daher oftmals unpraktikabel.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, mittels derer die Vorteile der Lehre der DE 38 44 202 A1 - also eine Kompensation von Exzentrizitäten auch dann, wenn Abweichungen zwischen der Situation auf der Bedienseite und der Situation auf der Antriebsseite bestehen - erreicht werden können, ohne die Nachteile der Lehre der DE 38 44 202 A1 - also völlig getrennte Vorgehensweisen für die Bedienseite und die Antriebsseite, die mit der Kompensation einer symmetrischen Exzentrizität nicht kompatibel sind, - in Kauf nehmen zu müssen.
  • Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 11.
  • Erfindungsgemäß wird ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet,
    • dass die Steuereinrichtung zusätzlich zu der von der symmetrischen Exzentrizität abhängigen Messgröße auch eine von einer beim Walzen des Walzguts in dem Walzgerüst auftretenden asymmetrischen Exzentrizität abhängige Messgröße entgegennimmt,
    • dass die Steuereinrichtung für die bedienseitige und eine antriebsseitige Anstelleinrichtung des Walzgerüsts bei der Ermittlung der Sollwerte zusätzlich auch einen implizit oder explizit gegebenen Sollwalzspaltkeil und einen asymmetrischen Kompensationswert berücksichtigt,
    • dass die Steuereinrichtung den asymmetrischen Kompensationswert unter Verwertung der asymmetrischen Messgröße ermittelt und
    • dass die Steuereinrichtung bei der Ermittlung der Sollwerte für die Anstelleinrichtungen den Sollwalzspaltkeil und den asymmetrischen Kompensationswert mit entgegengesetztem Vorzeichen berücksichtigt.
  • Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lehre zeigt sich insbesondere dann, wenn die erfindungsgemäße Lehre bei einem Walzgerüst nachgerüstet werden soll, bei dem bereits eine Kompensation der symmetrischen Exzentrizität erfolgt. Denn dann kann im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre die bereits gegebene Kompensation der symmetrischen Exzentrizität unverändert beibehalten werden, so dass nur die Kompensation der asymmetrischen Exzentrizität nachgerüstet werden muss. Bei der DE 38 44 202 A1 muss grundlegend neu implementiert werden.
  • Das Walzen des Walzguts in dem Walzgerüst kann, wie im Stand der Technik auch, alternativ ein Warmwalzen oder ein Kaltwalzen sein. Das Walzgut ist in der Regel ein Band. In Einzelfällen kann es sich aber auch um ein Grobblech handeln. Oftmals besteht das Walzgut aus Stahl. Es kann aber aus einem anderen Metall bestehen, beispielsweise aus Kupfer, Messing oder Aluminium. Die Anstelleinrichtungen sind üblicherweise als Hydraulikzylindereinheiten ausgebildet. Der Sollwalzspaltkeil kann explizit vorgegeben werden. In diesem Fall kann der Sollwalzspaltkeil alternativ den Wert 0 oder - beispielsweise beim Walzen einer Spaltbramme - einen von 0 verschiedenen Wert aufweisen. Alternativ kann der Sollwalzspaltkeil implizit vorgegeben sein. In diesem Fall weist der Sollwalzspaltkeil in aller Regel den Wert 0 auf.
  • Vorzugsweise erfolgt nach dem Ermitteln der symmetrischen Messgröße und der asymmetrischen Messgröße eine getrennte Verarbeitung. Die Steuereinrichtung verwertet also zum Ermitteln des symmetrischen Kompensationswertes die symmetrische Messgröße, aber nicht die asymmetrische Messgröße und zum Ermitteln des asymmetrischen Kompensationswertes die asymmetrische Messgröße, aber nicht die symmetrische Messgröße.
  • Vorzugsweise ermittelt die Steuereinrichtung den Sollwert für die bedienseitige Anstelleinrichtung durch Addition des symmetrischen Sollwalzspalts, des symmetrischen Kompensationswertes, der Hälfte des Sollwalzspaltkeils und der Hälfte des asymmetrischen Kompensationswertes und ermittelt den Sollwert für die antriebsseitige Anstelleinrichtung durch Addition des symmetrischen Sollwalzspalts und des symmetrischen Kompensationswertes unter Subtraktion der Hälfte des Sollwalzspaltkeils und der Hälfte des asymmetrischen Kompensationswertes.
  • Wenn mit s* der symmetrische Sollwalzspalt, mit k* der Sollwalzspaltkeil, mit δs der symmetrische Kompensationswert und mit δk der asymmetrische Kompensationswert bezeichnet werden, gelten für den Sollwert pOS auf der Bedienseite und den Sollwert pOS auf der Antriebsseite also vorzugsweise die Beziehungen pDS = ƒ s + δ + k + δk / 2 und pOS = ƒ s + δ k + δk / 2 .
  • Es ist möglich, dass die erfassten Messgrößen direkt eine Messgröße umfassen, anhand derer die symmetrische Messgröße ermittelt werden kann. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn lokal eine auf die Mitte des Walzguts bezogene Größe erfasst wird. In vielen Fällen ist es jedoch besser und einfacher, wenn die Steuereinrichtung für die Antriebsseite und die Bedienseite des Walzgerüsts jeweils eine antriebsseitige bzw. bedienseitige Messgröße entgegennimmt und durch Summen- oder Mittelwertbildung die symmetrische Messgröße ermittelt. In analoger Weise kann die Steuereinrichtung in diesem Fall durch Differenzbildung die asymmetrische Messgröße ermitteln. Dadurch kann gegenüber eine Ausgestaltung, bei der die erfassten Messgrößen direkt eine symmetrische Messgröße oder dergleichen umfassen, eine Erfassungseinrichtung eingespart werden.
  • Für die Ermittlung der Kompensationswerte gibt es verschiedene Möglichkeiten. Vorzugsweise ist vorgesehen,
    • dass die Steuereinrichtung einen ersten und einen zweiten Beobachter implementiert, die jeweils ein Streckenmodell des Walzgerüsts, eine Anzahl von periodischen Störmodellen und eine Zustandsrückführung umfassen,
    • dass die Steuereinrichtung dem ersten Beobachter eine für die Walzgeschwindigkeit charakteristische Geschwindigkeitsgröße, den symmetrischen Sollwalzspalt und die symmetrische Messgröße zuführt und dem zweiten Beobachter die Geschwindigkeitsgröße, den Sollwalzspaltkeil und die asymmetrische Messgröße zuführt und
    • dass die Steuereinrichtung mittels des ersten Beobachters den symmetrischen Kompensationswert und mittels des zweiten Beobachters den asymmetrischen Kompensationswert ermittelt.
  • Die Geschwindigkeitsgröße kann eine Umfangsgeschwindigkeit einer Walze des Walzgerüsts sein. Anhand der Umfangsgeschwindigkeit kann in Verbindung mit dem Radius oder dem Durchmesser der entsprechenden Walze ohne weiteres die Drehzahl der jeweiligen Walze ermittelt werden. Alternativ kann es sich bei der Geschwindigkeitsgröße um die einlaufseitige oder die auslaufseitige Walzgeschwindigkeit handeln, die in Verbindung mit der Nacheilung oder der Voreilung in die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen umrechenbar ist. Die Radien bzw. die Durchmesser der Walzen können der Steuereinrichtung ohne weiteres bekannt sein. Auch die Voreilung und die Nacheilung können der Steuereinrichtung ohne weiteres bekannt sein. Wiederum alternativ kann es sich bei der Geschwindigkeitsgröße um die Drehzahl selbst handeln. In diesem Fall ist keine weitergehende Umrechnung erforderlich.
  • Die Streckenmodelle können auf verschiedene Art und Weise implementiert sein. Derzeit ist bevorzugt, dass das jeweilige Streckenmodell drei hintereinandergeschaltete Glieder umfasst. Hierbei wird mittels des vordersten Gliedes eine Reaktionszeit der Anstelleinrichtungen berücksichtigt. Mittels des mittleren Gliedes wird eine Sensitivität der dem jeweiligen Streckenmodell zugeführten Messgröße auf die auftretenden Exzentrizitäten berücksichtigt. Mittels des hinteren Gliedes wird eine Reaktionszeit der Messeinrichtungen berücksichtigt. Diese Ausgestaltung ist einfach, robust und liefert gute Ergebnisse.
  • Die Reaktionszeit der Anstelleinrichtungen kann in dem jeweiligen Streckenmodell beispielsweise durch ein PTn-Glied (mit n = 1, 2 usw.) berücksichtigt werden. In analoger Weise kann die Reaktionszeit der Messeinrichtungen in dem jeweiligen Streckenmodell ebenfalls beispielsweise durch ein PTn-Glied (mit n = 1, 2 usw.) berücksichtigt werden. In der Regel ist es ausreichend, wenn eine Modellierung als PT1-Glieder (also mit n = 1) erfolgt. Eine derartige Modellierung entspricht einem Tiefpassverhalten des jeweiligen modellierten Elements.
  • Die Sensitivität wird als Faktor berücksichtigt. Die Festlegung des Faktors kann nach Bedarf erfolgen. Beispielsweise kann die Sensitivität in dem Fall, dass die erfassten Messgrößen lokale Dicken des Walzguts auslaufseitig des Walzgerüsts sind, als Sensitivität der Kehrwert eines um 1 erhöhten Quotienten vorgegeben werden. Hierbei enthält der Quotient als Zähler die Federkonstante des Walzguts und als Nenner die Federkonstante des Walzgerüsts. Wenn die Federkonstante des Walzguts mit cm und die Federkonstante des Walzgerüsts mit cg bezeichnet werden, ergibt sich die (in diesem Fall dimensionslose) Sensitivität V somit zu V = VH = 1 1 + cm / cg .
  • Ebenso kann die Sensitivität in dem Fall, dass die erfassten Messgrößen zum Walzen auf das Walzgut ausgeübte lokale Kräfte sind, als Sensitivität das Produkt der Federkonstante des Walzguts und der Federkonstante des Walzgerüsts dividiert durch die Summe der Federkonstante des Walzguts und der Federkonstante des Walzgerüsts vorgegeben werden. In diesem Fall ergibt sich die Sensitivität V zu V = VW = cm cg cm + cg .
  • Die Sensitivität weist in diesem Fall die Dimension N/m auf.
  • Weiterhin kann in dem Fall, dass die erfassten Messgrößen beim Walzen des Walzguts auftretende einlaufseitige oder auslaufseitige Züge sind, als Sensitivität ein im Rahmen von Versuchen ermittelter Wert vorgegeben werden. Die Sensitivität weist auch in diesem Fall die Dimension N/m auf.
  • Ein etwaiger Gleichanteil, der im Rahmen des jeweiligen Streckenmodells ermittelt wird, kann alternativ mittels eines jeweiligen Integrators kompensiert werden oder mittels eines der Messeinrichtung nachgeordneten Hochpassfilters ausgefiltert werden.
  • Weiterhin ist es möglich, dass das jeweilige Streckenmodell zusätzlich ein weiteres Glied umfasst, welches dem hinteren Glied nachgeordnet ist und als Hochpassfilter ausgebildet ist, insbesondere als DT1-Glied. Dadurch kann das Streckenmodell das Verhalten bei niedrigen Frequenzen genauer modellieren. Insbesondere kann dadurch der Einfluss von externen Regelungen bei niedrigen Frequenzen nachgebildet werden.
  • Das Streckenmodell kann universell sein. Es kann also unabhängig davon verwendet werden, welche der genannten Größen (Dicken, Züge, Walzkräfte) als Messgrößen erfasst werden. Es ist lediglich erforderlich, im Rahmen der Inbetriebnahme festzulegen, welcher Art die erfassten Messgrößen sind und die Streckenmodelle (beispielsweise die Zeitkonstanten für die beiden PTn-Glieder und den Wert für die Sensitivität) entsprechend zu parametrieren.
  • Für die Ausgestaltung der periodischen Störmodelle sind ebenfalls verschiedene Möglichkeiten gegeben. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das jeweilige Störmodell einen vorderen Multiplizierer, einen vorderen Integrator, einen hinteren Multiplizierer und einen hinteren Integrator aufweist. In diesem Fall führt die Steuereinrichtung
    • dem vorderen Multiplizierer das Ausgangssignal des hinteren Integrators und eine Kreisfrequenz des jeweiligen Störmodells zu,
    • dem vorderen Integrator das Ausgangssignal des vorderen Multiplizierers zu,
    • dem hinteren Multiplizierer das Ausgangssignal des vorderen Integrators und die Kreisfrequenz des jeweiligen Störmodells zu,
    • dem hinteren Integrator das Ausgangssignal des hinteren Multiplizierers zu,
    • das Ausgangssignal des vorderen Integrators dem jeweiligen Streckenmodell zu und
    • die Ausgangssignale beider Integratoren und die Kreisfrequenz des jeweiligen Störmodells einem dem jeweiligen Störmodell zugeordneten Rückführungsblock der Zustandsrückführung zu.
  • Diese Ausgestaltung ist einfach, robust und liefert gute Ergebnisse.
  • Die Anzahl an Störmodellen des jeweiligen Beobachters kann nach Bedarf bestimmt sein. Beispielsweise können bei einem üblichen Quartogerüst, das zwei Arbeitswalzen und zwei Stützwalzen umfasst, für die beiden Stützwalzen je vier Störmodelle für die Grundschwingung und drei Oberschwingungen der jeweiligen Stützwalze vorhanden sein und für die beiden Arbeitswalzen zwei Störmodelle für die Grundschwingung und die erste Oberschwingung der Arbeitswalzen vorhanden sein. Die Zuordnung des jeweiligen Störmodells zu einer bestimmten Walze und einer bestimmten Schwingung ergibt sich - unabhängig von der Bauart des Walzgerüsts - durch die jeweilige Kreisfrequenz. Die jeweilige Kreisfrequenz ω ergibt sich in bekannter Weise durch die Beziehung ω = 2 π ƒ , wobei f die Drehzahl der jeweiligen Walze ist.
  • Oftmals findet sich der wesentliche Anteil der Exzentrizität in der Grundschwingung der jeweiligen Walze, während bei den Harmonischen die Amplitude der Exzentrizität deutlich geringer ist.
  • Im einfachsten Fall schaltet die Steuereinrichtung das Ausgangssignal des vorderen Integrators additiv auf das Ausgangssignal des ersten Gliedes des jeweiligen Streckenmodells auf. Das Aufschalten der Ausgangssignale der vorderen Integratoren erfolgt - getrennt für die beiden Beobachter - unabhängig voneinander. Im Ergebnis werden also die Ausgangssignale der vorderen Integratoren der Störmodelle des jeweiligen Beobachters additiv auf das Ausgangssignal des ersten Gliedes des Streckenmodells des jeweiligen Beobachters aufgeschaltet.
  • Vorzugsweise ermittelt der dem jeweiligen Störmodell zugeordnete Rückführungsblock unter Verwertung der Kreisfrequenz des jeweiligen Störmodells, des Ausgangssignals des vorderen Integrators des jeweiligen Störmodells, des Ausgangssignals des hinteren Integrators des jeweiligen Störmodells, der Reaktionszeit der Anstelleinrichtungen sowie einer resultierenden Verzögerungszeit einen jeweiligen Anteil für jeweiligen Kompensationswert. Dadurch kann ein Phasenversatz, der sich durch die unvermeidbaren Verzögerungszeiten gibt, kompensiert werden. Auch hier erfolgt eine Verarbeitung getrennt für die einzelnen Störmodelle. Die Ausgangssignale der Rückführungsblöcke werden - getrennt für die beiden Beobachter - addiert.
  • Die Kompensation des Phasenversatzes ist besonders einfach und liefert besonders gute Ergebnisse, wenn der dem jeweiligen Störmodell zugeordnete Rückführungsblock
    • anhand der Beziehungen z 1 = z 1 + ω z 2 TPC und z 2 = z 2 ω z 1 TPC ein erstes und zweites modifiziertes Ausgangssignal ermittelt, wobei z1' das erste modifizierte Ausgangssignal ist, z1 das Ausgangssignal des vorderen Integrators ist, ω die jeweilige Kreisfrequenz ist, z2 das Ausgangssignal des hinteren Integrators ist, TPC die Reaktionszeit der Anstelleinrichtungen ist und z2' das zweite modifizierte Ausgangssignal ist, und
    • anhand der Beziehung z = z 1 cos ω TG z 2 sin ω TG den jeweiligen Anteil für den jeweiligen Kompensationswert ermittelt, wobei z der jeweilige Anteil für den jeweiligen Kompensationswert ist und TG die resultierende Verzögerungszeit ist.
  • Die Verzögerungszeit kann einen relativ kleinen oder einen relativ großen Wert aufweisen. Einen relativ kleinen Wert weist die Verzögerungszeit auf, wenn die erfassten Messgrößen zum Walzen auf das Walzgut ausgeübte Kräfte oder beim Walzen des Walzguts auftretende Züge sind. In diesem Fall kann die resultierende Verzögerungszeit gleich der Reaktionszeit der Messeinrichtungen gesetzt werden. Wenn hingegen die erfassten Messgrößen Dicken des Walzguts auslaufseitig des Walzgerüsts sind, muss zusätzlich zur Reaktionszeit der Messeinrichtungen auch eine Transportzeit berücksichtigt werden, die zum Fördern eines bestimmten Abschnitts des Walzguts vom Walzgerüsts zu den Messeinrichtungen vergeht. Die resultierende Verzögerungszeit ergibt sich in diesem Fall als Summe der Reaktionszeit der Messeinrichtungen und der Transportzeit. Die Transportzeit ergibt sich im wesentlichen durch die Geschwindigkeit des Walzguts auslaufseitig des Walzgerüsts und den Abstand der Messeinrichtungen vom Walzgerüst.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Steuerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Erfindungsgemäß bewirkt die Abarbeitung des Steuerprogramms, dass die Steuereinrichtung ein erfindungsgemäßes Betriebsverfahren ausführt.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Steuerprogramm programmiert, so dass die Steuereinrichtung ein erfindungsgemäßes Betriebsverfahren ausführt.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Walzgerüst mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Erfindungsgemäß ist ein Walzgerüst der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet,
    • dass das Walzgerüst zusätzlich zu der Messeinrichtung eine weitere Messeinrichtung aufweist, mittels derer eine weitere Messgröße erfasst wird, die von einer beim Walzen des Walzguts in dem Walzgerüst auftretenden asymmetrischen Exzentrizität abhängig ist,
    • dass auch die weitere Messeinrichtung zum Zuführen der weiteren Messgröße mit einer Steuereinrichtung des Walzgerüsts verbunden ist und
    • dass die Steuereinrichtung als erfindungsgemäße Steuereinrichtung ausgebildet ist, die das Walzgerüst gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren steuert.
    Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird. Dabei zeigen:
  • FIG 1
    eine Walzanordnung,
    FIG 2
    ein Walzgerüst von oben,
    FIG 3
    einen Schnitt durch ein Walzgerüst,
    FIG 4
    eine perspektivische Ansicht eines Walzgerüsts,
    FIG 5
    ein Regelungsschema,
    FIG 6
    ein Ablaufdiagramm,
    FIG 7
    ein Ermittlungsverfahren für Messgrößen,
    FIG 8
    eine Ausgestaltung des Regelungsschemas von FIG 5,
    FIG 9
    ein Störmodell und
    FIG 10
    einen Rückführungsblock.
    Beschreibung der Ausführungsformen
  • Gemäß FIG 1 wird in einem Walzgerüst 1 ein Walzgut 2 mit einer Walzgeschwindigkeit v gewalzt. Das Walzgut 2 besteht aus einem Metall, beispielsweise aus Stahl. Es handelt sich gemäß den Darstellungen in den FIG 2 und 3 um ein flaches Walzgut. Das Walzgerüst 1 weist Walzen 3 auf, beispielsweise Arbeitswalzen und Stützwalzen. Das Walzgerüst 1 kann aber auch mehr oder weniger als die dargestellten Walzen 3 aufweisen.
  • Das Walzgerüst 1 weist gemäß FIG 3 eine bedienseitige Anstelleinrichtung 4 und eine antriebsseitige Anstelleinrichtung 5 auf. Die Anstelleinrichtungen 4, 5 sind entsprechend der Darstellungen in den FIG 3 und 4 üblicherweise als Hydraulikzylindereinheiten ausgebildet. Mittels der Anstelleinrichtungen 4, 5 kann antriebsseitig und bedienseitig des Walzgerüsts 1 der Walzspalt eingestellt werden. In dem Walzspalt wird das Walzgut 2 gewalzt.
  • Das Walzgerüst 1 weist gemäß FIG 1 weiterhin Messeinrichtungen 6, 7 oder 8 auf. Mittels der Messeinrichtungen 6, 7 oder 8 werden Messgrößen MDS, MOS erfasst, die beim Walzen des Walzguts 2 auftreten. Die Messgrößen MDS, MOS sind derart bestimmt, dass sie von einer beim Walzen des Walzguts 2 in dem Walzgerüst 1 auftretenden symmetrischen Exzentrizität und einer beim Walzen des Walzguts 2 in dem Walzgerüst 1 auftretenden asymmetrischen Exzentrizität abhängig sind. Entsprechende Messgrößen MDS, MOS sind Fachleuten allgemein bekannt. Beispielsweise können entsprechend der Darstellung in FIG 5 mittels der Messeinrichtungen 6 Dicken des Walzguts 2 auslaufseitig des Walzgerüsts 1 erfasst werden. Die Dicken werden zumindest bedienseitig und antriebsseitig erfasst, gegebenenfalls zusätzlich mittig. Ebenso können mittels der Messeinrichtungen 7 die jeweiligen Walzkräfte erfasst werden. Die Walzkräfte werden üblicherweise bedienseitig und antriebsseitig erfasst. Ebenso können mittels der Messeinrichtungen 8 im Walzgut 2 auftretende Züge erfasst werden. Die Züge können einlaufseitig oder auslaufseitig des Walzgerüsts 1 erfasst werden, wobei eine einlaufseitige Erfassung bevorzugt ist. Die Züge werden zumindest bedienseitig und antriebsseitig erfasst, gegebenenfalls zusätzlich mittig. Auch andere Messgrößen sind denkbar.
  • Nachstehend wird davon ausgegangen, dass entsprechend der Darstellung in FIG 5 als Messgrößen MDS, MOS von den Messeinrichtungen 6, 7 oder 8 ausschließlich eine antriebsseitige Messgröße MDS und eine bedienseitige Messgröße MOS erfasst werden.
  • Das Walzgerüst 1 wird gemäß FIG 1 von einer Steuereinrichtung 9 gesteuert. Die Steuereinrichtung 9 ist mit den Messeinrichtungen 6, 7 oder 8 verbunden, so dass die Messeinrichtungen 6, 7 oder 8 die erfassten Messgrößen MDS, MOS der Steuereinrichtung 9 zuführen können und die Steuereinrichtung 9 die erfassten Messgrößen MDS, MOS entgegennehmen kann. Die Steuereinrichtung 9 ist weiterhin mit den Anstelleinrichtungen 4, 5 verbunden, so dass die Steuereinrichtung 9 die Anstelleinrichtungen 4, 5 ansteuern kann.
  • Die Steuereinrichtung 9, wie in FIG 1 durch die Angabe "µP" innerhalb der Steuereinrichtung 9 angedeutet ist, als softwareprogrammierbare Steuereinrichtung ausgebildet. Die Steuereinrichtung 9 ist gemäß FIG 1 mit einem Steuerprogramm 10 programmiert. Das Steuerprogramm 10 umfasst Maschinencode 11, der von der Steuereinrichtung 9 unmittelbar abarbeitbar ist. Die Programmierung der Steuereinrichtung 9 mit dem Steuerprogramm 10 bzw. die Abarbeitung des Maschinencodes 11 durch die Steuereinrichtung 9 bewirkt, dass die Steuereinrichtung 9 ein Betriebsverfahren ausführt, das nachstehend - zunächst in Verbindung mit FIG 6 - näher erläutert wird.
  • Gemäß FIG 6 nimmt die Steuereinrichtung 9 in einem Schritt S1 einen symmetrischen Sollwalzspalt s* entgegen. Der symmetrische Sollwalzspalt s* ist ein einheitlicher Wert, der über die Ballenlänge der Walzen 3 des Walzgerüsts 1 gesehen symmetrisch ist.
  • In einem Schritt S2 wird der Steuereinrichtung 9 ein Sollwalzspaltkeil k* bekannt. Es ist entsprechend der Darstellung in FIG 1 möglich, dass der Sollwalzspaltkeil k* der Steuereinrichtung 9 explizit vorgegeben wird, so dass die Steuereinrichtung 9 den Sollwalzspaltkeil k* entgegennimmt. Alternativ ist eine implizite Vorgabe möglich, wenn beispielsweise angenommen wird, dass der Sollwalzspaltkeil k* stets den Wert 0 aufweisen soll.
  • In einem Schritt S3 nimmt die Steuereinrichtung 9 die mittels der Messeinrichtungen 6, 7 oder 8 erfasste Messgrößen MDS, MOS entgegen. Wie bereits erwähnt, wird vorliegend angenommen, dass von den Messeinrichtungen 6, 7 oder 8 ausschließlich eine antriebsseitige Messgröße MDS und eine bedienseitige Messgröße MOS erfasst werden. Daher kann die Steuereinrichtung 9 im Schritt S3 auch nur diese Messgrößen MDS, MOS entgegennehmen.
  • In einem Schritt S4 ermittelt die Steuereinrichtung 9 anhand der Messgrößen MDS, MOS eine symmetrische Messgröße MS und eine asymmetrische Messgröße MA. Zum Ermitteln der symmetrischen Messgröße MS ermittelt die Steuereinrichtung 9 gemäß FIG 7 zunächst die Summe der erfassten Messgrößen MDS, MOS. In manchen Fällen muss die Summe noch durch 2 geteilt werden, so dass der Mittelwert gebildet wird. In anderen Fällen kann die Summe direkt verwertet werden. Die beiden Möglichkeiten sind in FIG 7 gestrichelt angedeutet. Zum Ermitteln der asymmetrischen Messgröße MA ermittelt die Steuereinrichtung 9 gemäß FIG 7 die Differenz der erfassten Messgrößen MDS, MOS.
  • In einem Schritt S5 ermittelt die Steuereinrichtung 9 sodann unter Verwertung der symmetrischen Messgröße MS einen symmetrischen Kompensationswert δs und unter Verwertung der asymmetrischen Messgröße MA einen asymmetrischen Kompensationswert δk. Im Rahmen der Ermittlung des symmetrischen Kompensationswertes δs wird die asymmetrische Messgröße MA nicht verwertet. Ebenso wird im Rahmen der Ermittlung des asymmetrischen Kompensationswertes δk die symmetrische Messgröße MS nicht verwertet. Der Schritt S5 wird später noch detailliert erläutert werden.
  • Weiterhin ermittelt die Steuereinrichtung 9 in einem Schritt S6 die Steuereinrichtung 9 Sollwerte pDS, pOS für die Anstelleinrichtungen 4, 5. Der Sollwert pOS der Sollwert für die bedienseitige Anstelleinrichtung 4, Sollwert pOS ist der Sollwert für die antriebsseitige Anstelleinrichtung 5. Die Steuereinrichtung 9 ermittelt die Sollwerte pDS, pOS unter Berücksichtigung des Sollwalzspalts s*, des Sollwalzspaltkeils k*, des symmetrischen Kompensationswertes δs und des asymmetrischen Kompensationswertes δk. Die Sollwerte pDS, pOS sind in aller Regel Positionssollwerte.
  • Bei der Ermittlung der Sollwerte pDS, pOS berücksichtigt die Steuereinrichtung 9 gemäß FIG 6 den Sollwalzspalt s* und den symmetrischen Kompensationswert δs mit gleichem Vorzeichen und den Sollwalzspaltkeil k* und den asymmetrischen Kompensationswert δk mit entgegengesetztem Vorzeichen. Konkret addiert die Steuereinrichtung 9 den symmetrischen Sollwalzspalt s*, den symmetrischen Kompensationswert δs, die Hälfte des Sollwalzspaltkeils k* und die Hälfte des asymmetrischen Kompensationswertes δk und ermittelt so den Sollwert pOS für die bedienseitige Anstelleinrichtung 4. In prinzipiell analoger Art und Weise addiert die Steuereinrichtung 9 den symmetrischen Sollwalzspalt s* und den symmetrischen Kompensationswert δs und subtrahiert hiervon die Hälfte des Sollwalzspaltkeils k* und die Hälfte des asymmetrischen Kompensationswertes δk und ermittelt so den Sollwert pOS für die antriebsseitige Anstelleinrichtung 5. Die Ermittlung erfolgt also gemäß den Beziehungen pDS = ƒ s + δ + k / 2 + δk / 2 und pOS = ƒ s + δ k / 2 δk / 2 .
  • In einem Schritt S7 steuert die Steuereinrichtung 9 die Anstelleinrichtungen 4, 5 entsprechend der ermittelten Sollwerte pDS, pOS an. Sodann geht die Steuereinrichtung 9 wieder zum Schritt S3 bzw. (falls ein neuer mittlerer Sollwalzspalt s* oder ein neuer Sollwalzspaltkeil k* vorgegeben werden sollen) zu einem der Schritte S1 und S2 zurück.
  • Die Steuereinrichtung 9 führt (zumindest) die Schritte S3 bis S7 iterativ immer wieder aus. Die Ausführung erfolgt mit einer Zykluszeit, die im Bereich weniger Millisekunden liegt, beispielsweise zwischen 1 ms und 20 ms. Oftmals ist die Zykluszeit (in Millisekunden) eine Potenz von 2, beträgt also 2 ms, 4 ms, 8 ms oder 16 ms. Mit der Zykluszeit erfolgt auch die Taktung der nachstehend in Verbindung mit den FIG 7 bis 10 erläuterten Vorgehensweisen.
  • Zum Ermitteln des symmetrischen Kompensationswertes δs implementiert die Steuereinrichtung 9 gemäß FIG 5 einen Beobachter 12, nachfolgend als erster Beobachter bezeichnet. Gemäß FIG 5 umfasst der erste Beobachter 12 ein Streckenmodell 13 des Walzgerüsts 1, eine Anzahl von periodischen Störmodellen 14 und eine Zustandsrückführung 15. Die Steuereinrichtung 9 führt dem ersten Beobachter 12 eine für die Walzgeschwindigkeit v charakteristische Geschwindigkeitsgröße v', den symmetrischen Sollwalzspalt s* und die symmetrische Messgröße MS zu. Die Geschwindigkeitsgröße v' kann beispielsweise die Walzgeschwindigkeit v selbst sein. Mittels des ersten Beobachters 12 ermittelt die Steuereinrichtung 9 den symmetrischen Kompensationswert δs.
  • Gemäß FIG 5 ist nur ein einziges Störmodell 14 vorhanden. Demgemäß weist die Zustandsrückführung 15 auch nur einen einzigen Rückführungsblock 16 auf. Gemäß FIG 8 können jedoch auch mehrere Störmodelle 14 vorhanden sein. In diesem Fall weist die Zustandsrückführung 15 für jedes Störmodell 14 einen eigenen Rückführungsblock 16 auf. Die in FIG 8 dargestellte Anzahl von vier Störmodellen 14 ist rein beispielhaft. Es können auch mehr oder weniger Störmodelle 14 vorhanden sein. Die Störmodelle 14 können nach Bedarf bestimmten Walzen 3 oder Gruppen von Walzen 3 des Walzgerüsts 1 und bestimmten Grundschwingungen oder Harmonischen der Grundschwingungen der betrachteten Walzen zugeordnet sein.
  • Gemäß FIG 8 umfasst das Streckenmodell 13 - dies gilt unabhängig von der Anzahl an Störmodellen 14 - drei hintereinandergeschaltete Glieder 17, 18 und 19. Mittels des vordersten Gliedes 17 wird eine Reaktionszeit TPC der Anstelleinrichtungen 4, 5 berücksichtigt. Das vorderste Glied 17 kann beispielsweise als PT1-Glied (allgemein: als PTn-Glied) ausgebildet sein. Mittels des hinteren Gliedes 19 wird eine Reaktionszeit TM der Messeinrichtungen 6, 7 bzw. 8 berücksichtigt. Auch das hinterste Glied 19 kann beispielsweise als PT1-Glied (allgemein: als PTn-Glied) ausgebildet sein.
  • Das mittlere Glied 18 ist als Multiplizierer ausgebildet. Mittels des mittleren Gliedes 18 wird eine Sensitivität V der symmetrischen Messgröße MS auf die auftretenden Exzentrizitäten berücksichtigt. Die Sensitivität V kann, wenn als Messgrößen MOS, MDS Dicken des Walzguts 2 erfasst werden, auf den Wert V = 1 1 + cm / cg gesetzt werden, wobei cm und cg die Federkonstanten des Walzguts 2 und des Walzgerüsts 1 sind. Wenn als Messgrößen MOS, MDS Kräfte erfasst werden, kann die Sensitivität V auf den Wert V = cm cg cm + cg gesetzt werden. Wenn als Messgrößen MOS, MDS Züge erfasst werden, kann die Sensitivität V auf einen im Rahmen von Versuchen ermittelten Wert gesetzt werden.
  • Das Streckenmodell 13 von FIG 8 ist als lineares Streckenmodell ausgebildet. Diese Ausgestaltung ist bevorzugt, aber nicht zwingend. Es kann auch ein nichtlineares Streckenmodell verwendet werden. Weiterhin ist in FIG 8 innerhalb des Streckenmodells 13 ein Integrator dargestellt. Der Integrator dient der Einstellung des Arbeitspunkts des Streckenmodells 13. Alternativ könnte der Integrator auch entfallen und stattdessen der Gleichanteil der symmetrischen Messgröße MS ausgefiltert werden. In diesem Fall muss jedoch die Filtercharakteristik in der Zustandsrückführung 15 berücksichtigt werden. Schließlich kann das Streckenmodell 13 durch einen zusätzlichen Hochpassfilter (DT1-Glied) erweitert werden. Der Hochpassfilter ist in diesem Fall dem Glied 19 nachgeordnet.
  • FIG 9 zeigt den bevorzugten Aufbau eines einzelnen Störmodells 14. Derartige Störmodelle 14 sind als solche bekannt und beispielsweise in der EP 0 170 016 B1 erläutert.
  • Gemäß FIG 9 weist das Störmodell 14 einen vorderen Multiplizierer 20, einen vorderen Integrator 21, einen hinteren Multiplizierer 22 und einen hinteren Integrator 23 auf.
  • Der Signalfluss ist so, wie in FIG 9 dargestellt:
    Die Steuereinrichtung 9 führt dem vorderen Multiplizierer 20 das Ausgangssignal z2 des hinteren Integrators 23 und eine Kreisfrequenz ω zu. Die Kreisfrequenz ω ist spezifisch für das jeweilige Störmodell 14 vorgegeben. Sie ergibt sich zu ω = 2 π ƒ , wobei f ein ganzzahliges Vielfaches der momentanen Drehzahl einer betrachteten Walze 3 oder (bei gleichen Durchmessern) einer betrachteten Gruppe von Walzen 3 des Walzgerüsts 1 ist. Die momentane Drehzahl der betrachteten Walze 3 bzw. der betrachteten Gruppe von Walzen 3 ergibt sich durch die Geschwindigkeitsgröße v' in Verbindung mit dem Durchmesser der betrachteten Walze 3 bzw. der betrachteten Gruppe von Walzen 3 des Walzgerüsts 1. Ändert sich die Walzgeschwindigkeit v (und damit auch die Geschwindigkeitsgröße v'), so wird auch die Kreisfrequenz ω entsprechend angepasst und nachgeführt.
  • Der vordere Multiplizierer 20 multipliziert die ihm zugeführten Signale miteinander, bildet also das Produkt des Ausgangssignals z2 des hinteren Integrators 23 und der Kreisfrequenz ω.
  • Weiterhin führt die Steuereinrichtung 9 dem vorderen Integrator 21 das Ausgangssignal des vorderen Multiplizierers 20 zu. Der vordere Integrator 21 bildet das Integral des ihm zugeführten Eingangssignals und ermittelt so sein Ausgangssignal z1.
  • Ebenso führt Steuereinrichtung 9 dem hinteren Multiplizierer 22 das Ausgangssignal z1 des vorderen Integrators 21 und die Kreisfrequenz ω zu. Der hintere Multiplizierer 22 multipliziert die ihm zugeführten Signale miteinander, bildet also das Produkt des Ausgangssignals z1 des vorderen Integrators 21 und der Kreisfrequenz ω. Weiterhin führt die Steuereinrichtung 9 dem hinteren Integrator 23 das Ausgangssignal des hinteren Multiplizierers 22 zu. Der hintere Integrator 23 bildet das Integral des ihm zugeführten Eingangssignals und ermittelt so sein Ausgangssignal z2.
  • Das Ausgangssignal z1 des vorderen Integrators 21 führt die Steuereinrichtung 9 dem Streckenmodell 13 zu. Es wird dort - siehe FIG 8 - von der Steuereinrichtung 9 additiv auf das Ausgangssignal des ersten Gliedes 17 des Streckenmodells 13 aufgeschaltet. Wenn entsprechend der Darstellung in FIG 8 mehrere Störmodelle 14 vorhanden sind, werden die Ausgangssignale z1 der vorderen Integratoren 21, wie in FIG 8 durch ein Summenzeichen angedeutet ist, miteinander addiert.
  • Gemäß FIG 10 führt die Steuereinrichtung 9 weiterhin die Ausgangssignale z1, z2 beider Integratoren 21, 13 und die Kreisfrequenz ω des Störmodells 14 dem Rückführungsblock 16 der Zustandsrückführung 15 zu. Der jeweilige Rückführungsblock 16 ist, wie bereits erwähnt, individuell für das jeweilige Störmodell 14 vorhanden. Der jeweilige Rückführungsblock 16 kompensiert das dynamische Verhalten der Anstelleinrichtungen 4, 5 und die sonstigen Totzeiten und Verzögerungszeiten der Walzanordnung.
  • Der Rückführungsblock 16 ermittelt, bezogen auf das zugehörige Störmodell 14, den Anteil z für den Kompensationswert δs. Der Rückführungsblock 16 führt diese Ermittlung unter Verwertung der Kreisfrequenz ω des Störmodells 14, der Ausgangssignale z1, z2 der Integratoren 21, 23, der Reaktionszeit TPC der Anstelleinrichtungen 4, 5 sowie einer resultierenden Verzögerungszeit TG durch. Die resultierende Verzögerungszeit TG kann beispielsweise Verzögerungen berücksichtigen, die durch die Signalkommunikation von den Messeinrichtungen 6, 7 oder 8 zu der Steuereinrichtung 9 oder von der Steuereinrichtung 9 zu den Anstelleinrichtungen 4, 5 vergeht, und eine Zykluszeit der Steuereinrichtung 9 berücksichtigen. Falls als Messgrößen MDS, MOS Dicken des Walzguts 2 verwertet werden, kann im Rahmen der resultierenden Verzögerungszeit TG auch die Transportzeit berücksichtigt werden, die für den Transport eines bestimmten Abschnitts des Walzguts 2 vom Walzspalt des Walzgerüsts 1 zu den Messeinrichtungen 6 vergeht.
  • Beispielsweise kann der jeweilige Rückführungsblock 16 entsprechend der Darstellung in FIG 10 zunächst anhand der Beziehungen z1 = z1 + ω z 2 TPC und z2 = z2 ω z 1 TPC ein erstes modifiziertes Ausgangssignal z1' und zweites modifiziertes Ausgangssignal z2' ermitteln und sodann anhand der Beziehung z = z1 cos ω TG z 2 sin ω TG den Anteil z ermitteln.
  • Wenn nur ein einziges Störmodell 14 vorhanden ist, korrespondiert der symmetrische Kompensationswert δs mit dem Anteil z. Wenn mehrere Störmodelle 14 vorhanden sind, korrespondiert der symmetrische Kompensationswert δs mit der Summe der Anteile z der Störmodelle 14.
  • Vorstehend wurde ausführlich die Vorgehensweise für das Ermitteln und Verwerten des symmetrischen Kompensationswertes δs erläutert. Für das Ermitteln des asymmetrischen Kompensationswertes δk implementiert die Steuereinrichtung 9 gemäß FIG 5 einen weiteren Beobachter 24, nachfolgend als zweiter Beobachter bezeichnet. Die zweite Beobachter 24 ist strukturell auf die gleiche Art und Weise aufgebaut wie der erste Beobachter 12. Er arbeitet auch auf die gleiche Art und Weise. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass die Steuereinrichtung 9 dem zweiten Beobachter 24 andere Größen zugeführt, nämlich die Geschwindigkeitsgröße v', den Sollwalzspaltkeil k* und die asymmetrische Messgröße MA, und dass die Steuereinrichtung 9 mittels des zweiten Beobachters 24 den asymmetrischen Kompensationswert δk ermittelt. Im übrigen sind die vorstehenden Ausführungen, die bezüglich des ersten Beobachters 12 und seiner Komponenten 13 bis 23 getroffen wurden, 1:1 auch für den zweiten Beobachter 24 gültig.
  • Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere werden nicht nur symmetrische Walzenexzentrizitäten, sondern auch asymmetrische Walzenexzentrizitäten kompensiert. Weiterhin ist eine Nachrüstung/Erweiterung einer bereits vorhandenen symmetrischen Kompensation um eine asymmetrische Kompensation ohne weiteres möglich. Als Messgrößen MOS, MDS können nach Bedarf Dicken, Züge oder Kräfte verwertet werden. Für das Kaltwalzen und das Warmwalzen kann die gleiche Struktur verwendet werden. Aufgrund der Verwendung von Beobachtern 12, 24 bleibt die Ermittlung der Walzenexzentrizitäten auch während des Walzens aktiv.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Walzgerüst
    2
    Walzgut
    3
    Walzen
    4, 5
    Anstelleinrichtungen
    6 bis 8
    Messeinrichtungen
    9
    Steuereinrichtung
    10
    Steuerprogramm
    11
    Maschinencode
    12,24
    Beobachter
    13
    Streckenmodell
    14
    Störmodell
    15
    Zustandsrückführung
    16
    Rückführungsblock
    17, 18, 19
    Glieder
    20, 22
    Multiplizierer
    21, 23
    Integratoren
    k*
    Sollwalzspaltkeil
    MA, MS
    Messgrößen
    MDS, MOS
    Messgrößen
    pDS, pOS
    Sollwerte
    s*
    mittlerer Sollwalzspalt
    S1 bis S7
    Schritte
    TG
    resultierende Verzögerungszeit
    TM
    Reaktionszeit der Messeinrichtungen
    TPC
    Reaktionszeit der Anstelleinrichtung
    V
    Sensitivität
    v
    Walzgeschwindigkeit
    v'
    Geschwindigkeitsgröße
    z1, z2
    Ausgangssignale
    z1', z2'
    modifizierte Ausgangssignale
    z
    Anteil
    δk
    asymmetrischer Kompensationswert
    δs
    symmetrischer Kompensationswert
    ω
    Kreisfrequenz

Claims (14)

  1. Betriebsverfahren für eine Steuereinrichtung (9) eines Walzgerüsts (1), in dem mit einer Walzgeschwindigkeit (v) ein flaches Walzgut (2) aus Metall gewalzt wird,
    - wobei die Steuereinrichtung (9) des Walzgerüsts (1) einen symmetrischen Sollwalzspalt (s*) entgegennimmt,
    - wobei die Steuereinrichtung (9) mittels Messeinrichtungen (6 bis 8) erfasste, von einer beim Walzen des Walzguts (2) in dem Walzgerüst (1) auftretenden symmetrischen Exzentrizität und einer beim Walzen des Walzguts (2) in dem Walzgerüst (1) auftretenden asymmetrischen Exzentrizität abhängige Messgrößen (MOS, MDS) entgegennimmt,
    - wobei die Steuereinrichtung (9) für eine bedienseitige und eine antriebsseitige Anstelleinrichtung (4, 5) des Walzgerüsts (1), mittels derer antriebsseitig und bedienseitig des Walzgerüsts (1) der Walzspalt eingestellt wird, unter Berücksichtigung des Sollwalzspalts (s*), eines implizit oder explizit gegebenen Sollwalzspaltkeils (k*), eines symmetrischen Kompensationswertes (δs) und eines asymmetrischen Kompensationswertes (δk) jeweilige Sollwerte (pOS, PDS) ermittelt und die Anstelleinrichtungen (4, 5) entsprechend ansteuert,
    - wobei die Steuereinrichtung (9) den symmetrischen Kompensationswert (δs) unter Verwertung der symmetrischen Messgröße (MS) und den asymmetrischen Kompensationswert (δk) unter Verwertung der asymmetrischen Messgröße (MA) ermittelt,
    - wobei die Steuereinrichtung (9) bei der Ermittlung der Sollwerte (pOS, pDS) für die Anstelleinrichtungen (4, 5) den Sollwalzspalt (s*) und den symmetrischen Kompensationswert (δs) mit gleichem Vorzeichen und den Sollwalzspaltkeil (k*) und den asymmetrischen Kompensationswert (δk) mit entgegengesetztem Vorzeichen berücksichtigt.
  2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuereinrichtung (9) zum Ermitteln des symmetrischen Kompensationswertes (δs) die symmetrische Messgröße (MS), aber nicht die asymmetrische Messgröße (MA) verwertet und zum Ermitteln des asymmetrischen Kompensationswertes (δk) die asymmetrische Messgröße (MA), aber nicht die symmetrische Messgröße (MS) verwertet.
  3. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuereinrichtung (9) den Sollwert (pOS) für die bedienseitige Anstelleinrichtung (4) durch Addition des symmetrischen Sollwalzspalts (s*), des symmetrischen Kompensationswertes (δs), der Hälfte des Sollwalzspaltkeils (k*) und der Hälfte des asymmetrischen Kompensationswertes (δk) ermittelt und den Sollwert (pDS) für die antriebsseitige Anstelleinrichtung (5) durch Addition des symmetrischen Sollwalzspalts (s*) und des symmetrischen Kompensationswertes (δs) unter Subtraktion der Hälfte des Sollwalzspaltkeils (k*) und der Hälfte des asymmetrischen Kompensationswertes (δk) ermittelt.
  4. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuereinrichtung (9) für die Antriebsseite und die Bedienseite des Walzgerüsts (1) jeweils eine antriebsseitige bzw. bedienseitige Messgröße (MDS, MOS) entgegennimmt und durch Summen- oder Mittelwertbildung die symmetrische Messgröße (MS) und durch Differenzbildung die asymmetrische Messgröße (MA) ermittelt.
  5. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Steuereinrichtung (9) einen ersten und einen zweiten Beobachter (12, 24) implementiert, die jeweils ein Streckenmodell (13) des Walzgerüsts (1), eine Anzahl von periodischen Störmodellen (14) und eine Zustandsrückführung (15) umfassen,
    - dass die Steuereinrichtung (9) dem ersten Beobachter (12) eine für die Walzgeschwindigkeit (v) charakteristische Geschwindigkeitsgröße (v'), den symmetrischen Sollwalzspalt (s*) und die symmetrische Messgröße (MS) zuführt und dem zweiten Beobachter (24) die Geschwindigkeitsgröße (v'), den Sollwalzspaltkeil (k*) und die asymmetrische Messgröße (MA) zuführt und
    - dass die Steuereinrichtung (9) mittels des ersten Beobachters (12) den symmetrischen Kompensationswert (δs) und mittels des zweiten Beobachters (24) den asymmetrischen Kompensationswert (δk) ermittelt.
  6. Betriebsverfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass das jeweilige Streckenmodell (13) drei hintereinandergeschaltete Glieder (17 bis 19) umfasst,
    - dass mittels des vordersten Gliedes (17) eine Reaktionszeit (TPC) der Anstelleinrichtungen (4, 5) berücksichtigt wird,
    - dass mittels des mittleren Gliedes (18) eine Sensitivität (V) der dem jeweiligen Streckenmodells (13) zugeführten Messgröße (MS, MA) auf die auftretenden Exzentrizitäten berücksichtigt wird und
    - dass mittels des hinteren Gliedes (19) eine Reaktionszeit (TM) der Messeinrichtungen (6 bis 8) berücksichtigt wird.
  7. Betriebsverfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das jeweilige Streckenmodell (13) zusätzlich ein weiteres Glied umfasst, welches dem hinteren Glied (19) nachgeordnet ist und als Hochpassfilter ausgebildet ist, insbesondere als DT1-Glied.
  8. Betriebsverfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass das jeweilige Störmodell (14) einen vorderen Multiplizierer (20), einen vorderen Integrator (21), einen hinteren Multiplizierer (22) und einen hinteren Integrator (23) aufweist,
    - dass die Steuereinrichtung (9) dem vorderen Multiplizierer (20) das Ausgangssignal (z2) des hinteren Integrators (23) und eine Kreisfrequenz (ω) des jeweiligen Störmodells (14) zuführt,
    - dass die Steuereinrichtung (9) dem vorderen Integrator (21) das Ausgangssignal des vorderen Multiplizierers (20) zuführt,
    - dass die Steuereinrichtung (9) dem hinteren Multiplizierer (22) das Ausgangssignal (z1) des vorderen Integrators (21) und die Kreisfrequenz (ω) des jeweiligen Störmodells (14) zuführt,
    - dass die Steuereinrichtung (9) dem hinteren Integrator (23) das Ausgangssignal des hinteren Multiplizierers (22) zuführt,
    - dass die Steuereinrichtung (9) das Ausgangssignal des vorderen Integrators (z1) dem jeweiligen Streckenmodell (13) zuführt und
    - dass die Steuereinrichtung (9) die Ausgangssignale (z1, z2) beider Integratoren (21, 23) und die Kreisfrequenz (ω) des jeweiligen Störmodells (14) einem dem jeweiligen Störmodell (14) zugeordneten Rückführungsblock (16) der Zustandsrückführung (15) zuführt.
  9. Betriebsverfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuereinrichtung (9) das Ausgangssignal (z1) des vorderen Integrators (21) additiv auf das Ausgangssignal des ersten Gliedes (17) des jeweiligen Streckenmodells (13) aufschaltet.
  10. Betriebsverfahren nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der dem jeweiligen Störmodell (14) zugeordnete Rückführungsblock (16) unter Verwertung der Kreisfrequenz (ω) des jeweiligen Störmodells (14), des Ausgangssignals (z1) des vorderen Integrators (21) des jeweiligen Störmodells (14), des Ausgangssignals (z2) des hinteren Integrators (23) des jeweiligen Störmodells (14), der Reaktionszeit (TPC) der Anstelleinrichtungen (4, 5) sowie einer resultierenden Verzögerungszeit (TG) einen jeweiligen Anteil (z) für jeweiligen Kompensationswert (δs, δk) ermittelt.
  11. Betriebsverfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der dem jeweiligen Störmodell (14) zugeordnete Rückführungsblock (16) anhand der Beziehungen z1 = z1 + ω z 2 TPC und z2 = z2 ω z 1 TPC ein erstes und zweites modifiziertes Ausgangssignal (z1', z2') ermittelt, wobei z1' das erste modifizierte Ausgangssignal ist, z1 das Ausgangssignal des vorderen Integrators (21) ist, ω die jeweilige Kreisfrequenz ist, z2 das Ausgangssignal des hinteren Integrators (23) ist, TPC die Reaktionszeit der Anstelleinrichtungen (4, 5) ist und z2' das zweite modifizierte Ausgangssignal ist, und
    - dass der dem jeweiligen Störmodell (14) zugeordnete Rückführungsblock (16) anhand der Beziehung z = z1 cos ω TG z 2 sin ω TG den jeweiligen Anteil (z) für den jeweiligen Kompensationswert (δs, δk) ermittelt, wobei z der jeweilige Anteil für den jeweiligen Kompensationswert (δs, δk) ist und TG die resultierende Verzögerungszeit ist.
  12. Steuerprogramm für eine softwareprogrammierbare Steuereinrichtung (9) für ein Walzgerüst (1), wobei das Steuerprogramm Maschinencode (11) umfasst, der von der Steuereinrichtung (9) unmittelbar abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes (11) durch die Steuereinrichtung (9) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (9) ein Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche ausführt.
  13. Steuereinrichtung für ein Walzgerüst (1), in dem mit einer Walzgeschwindigkeit (v) ein flaches Walzgut (2) aus Metall gewalzt wird, wobei die Steuereinrichtung mit einem Steuerprogramm (10) nach Anspruch 12 programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung ein Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausführt.
  14. Walzgerüst, in dem mit einer Walzgeschwindigkeit (v) ein flaches Walzgut (2) aus Metall gewalzt wird,
    - wobei das Walzgerüst eine bedienseitige und eine antriebsseitige Anstelleinrichtung (4, 5) aufweist, mittels derer antriebsseitig und bedienseitig des Walzgerüsts der Walzspalt einstellbar ist, in dem das Walzgut (2) gewalzt wird,
    - wobei das Walzgerüst Messeinrichtungen (6 bis 8) aufweist, mittels derer Messgrößen (MOS, MDS) erfasst werden, die von einer beim Walzen des Walzguts (2) in dem Walzgerüst auftretenden symmetrischen Exzentrizität und einer beim Walzen des Walzguts (2) in dem Walzgerüst auftretenden asymmetrischen Exzentrizität abhängig sind,
    - wobei die Messeinrichtungen (6 bis 8) zum Zuführen der Messgrößen (MOS, MDS) mit einer Steuereinrichtung (9) des Walzgerüsts verbunden sind und die Steuereinrichtung (9) zum Ansteuern der Anstelleinrichtungen (4, 5) mit den Anstelleinrichtungen (4, 5) verbunden ist,
    - wobei die Steuereinrichtung (9) als Steuereinrichtung nach Anspruch 13 ausgebildet ist, die das Walzgerüst gemäß einem Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 steuert.
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62127113A (ja) * 1985-11-26 1987-06-09 Sumitomo Metal Ind Ltd ロ−ル偏心除去装置
JPS63199012A (ja) * 1987-02-10 1988-08-17 Toshiba Corp 圧延機のロ−ル偏芯除去装置
EP0170016B1 (de) 1984-07-05 1988-12-07 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Kompensation des Einflusses von Walzenexzentrizitäten
DE3844202A1 (de) 1988-12-29 1990-07-05 Asea Brown Boveri Vorrichtung zur regelung der walzenexzentrizitaetskompensation an einem walzgeruest
EP0407628A1 (de) 1989-07-10 1991-01-16 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Einrichtung zur Elimination des Einflusses von periodischen Störgrössen mit bekannter, veränderlicher Frequenz
EP0424709A2 (de) 1989-10-25 1991-05-02 Sms Schloemann-Siemag Aktiengesellschaft Verfahren zur Kompensation von durch Walzenexzentrizitäten verursachten Störungen
EP0698427A1 (de) 1994-07-28 1996-02-28 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Unterdrückung des Einflusses von Walzenexzentrizitäten
AT407015B (de) 1996-12-04 2000-11-27 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren zur kompensation der exzentrizität der stütz- und/oder arbeitswalzen in einem duo- oder quarto-walzgerüst
DE102004039829B3 (de) 2004-08-17 2006-03-09 Siemens Ag Verfahren zur Kompensation periodischer Störungen
DE102006008574A1 (de) 2006-02-22 2007-08-30 Siemens Ag Verfahren zur Unterdrückung des Einflusses von Walzenexzentrizitäten
EP3419771B1 (de) 2016-02-23 2019-05-29 Primetals Technologies Germany GmbH Vollständige kompensation von walzenexzentrizitäten
DE102019207497A1 (de) 2018-06-19 2019-12-19 Hitachi, Ltd. Vorrichtung zur Steuerung einer Fabrikanlage, Verfahren zur Steuerung einer Fabrikanlage und Programm

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0170016B1 (de) 1984-07-05 1988-12-07 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Kompensation des Einflusses von Walzenexzentrizitäten
JPS62127113A (ja) * 1985-11-26 1987-06-09 Sumitomo Metal Ind Ltd ロ−ル偏心除去装置
JPS63199012A (ja) * 1987-02-10 1988-08-17 Toshiba Corp 圧延機のロ−ル偏芯除去装置
DE3844202A1 (de) 1988-12-29 1990-07-05 Asea Brown Boveri Vorrichtung zur regelung der walzenexzentrizitaetskompensation an einem walzgeruest
EP0407628A1 (de) 1989-07-10 1991-01-16 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Einrichtung zur Elimination des Einflusses von periodischen Störgrössen mit bekannter, veränderlicher Frequenz
EP0424709A2 (de) 1989-10-25 1991-05-02 Sms Schloemann-Siemag Aktiengesellschaft Verfahren zur Kompensation von durch Walzenexzentrizitäten verursachten Störungen
EP0698427A1 (de) 1994-07-28 1996-02-28 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Unterdrückung des Einflusses von Walzenexzentrizitäten
AT407015B (de) 1996-12-04 2000-11-27 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren zur kompensation der exzentrizität der stütz- und/oder arbeitswalzen in einem duo- oder quarto-walzgerüst
DE102004039829B3 (de) 2004-08-17 2006-03-09 Siemens Ag Verfahren zur Kompensation periodischer Störungen
DE102006008574A1 (de) 2006-02-22 2007-08-30 Siemens Ag Verfahren zur Unterdrückung des Einflusses von Walzenexzentrizitäten
EP3419771B1 (de) 2016-02-23 2019-05-29 Primetals Technologies Germany GmbH Vollständige kompensation von walzenexzentrizitäten
DE102019207497A1 (de) 2018-06-19 2019-12-19 Hitachi, Ltd. Vorrichtung zur Steuerung einer Fabrikanlage, Verfahren zur Steuerung einer Fabrikanlage und Programm

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