EP4732969A1 - Verfahren zur bestimmung von verbesserten setupwerten für ein walzgerüst zum kaltwalzen eines bandes - Google Patents

Abstract

Vor einem durch einen Parametersatz (Λ_i) charakterisierten Walzstich (i) eines Bandes (100) in einem Walzgerüst (10) werden eine Minimal- und Maximaltemperatur (T_min, T_max), ein minimaler und maximaler Reibwert (µ_min, µ_max) und von einem Setupmodell (200) Grenzwerte (E_min, E_max) für einen Emulsionsaktor (21,...,23') sowie Setupwerte für den Emulsionsaktor (21,...,23'), einen Kühlaktor (41,...,42') und einen Schmieraktor (31,...,32') vorgegeben. Während des Walzstiches (i) werden die Aktoren auf die Setupwerte eingestellt. Mittels einer Temperaturerfassungseinrichtung (51, 52) wird eine Ist-Bandtemperatur (T') und aus erfassten Stellgrößen-Istwerten (M') ein Ist-Reibwert (u') ermittelt. Abhängig davon werden verbesserte Setupwerte entweder nur für den Kühlaktor (41,...,42') bzw. den Schmieraktor (31,...,32'), oder, falls sich eine Änderung der aufgebrachten Kühlmittelrate bzw. Schmiermittelrate synergistisch hinsichtlich der Emulsionsrate verhält, zusätzlich auch für den Emulsionsaktor (21,...,23') ermittelt. Die verbesserten Setupwerte werden vom dem Setupmodell (200) zum Parametersatz (Λ_i) übernommen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von verbesserten Setupwerten für ein Walzgerüst, das zumindest einen Emulsionsaktor und zumindest einen Schmieraktor aufweist und dem zumindest ein Kühlaktor zugeordnet ist.
• In einem Kaltwalzwerk spielen bei der Produktion von flachen metallischen Walzprodukten, die im Folgenden einfach als "Bänder" bezeichnet werden, für die Reproduzierbarkeit von deren Qualität neben dem sogenannten Stichplan, der die sukzessive Dickenreduktion eines Bandes beim Durchtritt durch die einzelnen Walzgerüste des Kaltwalzwerks festlegt, auch weitere Parameter eine entscheidende Rolle. Da eine Kaltwalzanlage bei der Produktion von Bändern aus modernen Stahlsorten weitgehend an ihre Grenzen stoßen kann, ist es zwingend erforderlich, kritische Parameter wie z.B. unterschiedliche Reibverhältnisse oder die Temperatur der Bänder in den einzelnen Walzstichen zu berücksichtigen. Diesbezüglich sind geeignete Maßnahmen für eine stabile Prozessführung vorzusehen, da sich diese Parameter während des Walzvorganges dynamisch entwickeln und großen Einfluss auf den Kraft- und Leistungsbedarf des Kaltwalzwerks sowie auf die Ausführbarkeit des vorgesehenen Stichplans haben.
• Beispielsweise können die Reibverhältnisse zwischen einer Walze und einem Band innerhalb eines Stichplans so stark variieren, dass der Reibwert µ über einen kritischen Wert hinaus ansteigt und in einzelnen Stichen zu erhöhtem Walzkraftbedarf führt, was die Walzbarkeit des betreffenden Bandes negativ beeinflusst. In anderen Fällen kann die Reibung zwischen Arbeitswalzen und Band zu niedrig sein, sodass es in der Folge zu einem Rutschen des Bandes im Walzspalt kommt, was eine kontrollierte Prozessführung unmöglich macht.
• In diesem Zusammenhang ist aus der EP 3 448 592 B1 ein Verfahren zum Walzen eines Walzgutes bekannt, wobei in eine Kontaktzone zwischen dem Walzgut und einer Arbeitswalze ein Kühlschmiermittel in Form einer Emulsion eingebracht wird. In einem vorgegebenen Aufbringabstand vor dem Walzspalt wird ein Zusatzschmiermittel auf das Walzgut aufgebracht, wenn eine momentan in die Kontaktzone eingebrachte Kuhlschmiermittelmenge den Schmierungsbedarf nicht deckt, wobei gleichzeitig die in die Kontaktzone eingebrachte Kühlschmiermittelmenge reduziert wird.
• Weiterhin kann die Temperatur eines Bandes zu Beginn eines Kaltwalzzyklus zu niedrig sein, was zu einer erschwerten Umformbarkeit führt, am Ende des Kaltwalzzyklus kann die Temperatur jedoch zu hoch sein, was Probleme bei der Produktqualität bzw. der Weiterverarbeitbarkeit des Bandes verursacht.
• Diesbezüglich ist aus der WO 2021/048038 A1 bekannt, einem Walzgut beim Kaltwalzen in einer Walzstraße mit mehreren Walzgerüsten ein Temperaturfenster vorzugeben und durch verschiedene Steuer- bzw. Regelungsmaßnahmen sicherzustellen, dass die Walzguttemperatur während des Walzens innerhalb des Temperaturfensters verbleibt. Die Maßnahmen umfassen ein Erwärmen des Walzguts vor einem Walzstich, das Kühlen und Schmieren von Arbeitswalzen bzw. des Walzguts mittels entsprechender Kühl- und Schmierbalken, das Erstellen einer entsprechenden Stichplanverteilung zur Berücksichtigung der beim Walzen entstehenden Umformungswärme sowie das Steuern und Regeln einer Walzgeschwindigkeit zur Berücksichtigung der in einem Walzgerüst entstehenden Reibungsverlustleistung. Die Wirkung dieser Steuer- und Regelungsmaßnahmen auf die Walzguttemperatur können dabei entweder auf Basis von Erfahrungswerten in Form eines empirischen Modells oder mittels eines physikalischen Modells vorab, d.h. vor dem eigentlichen Walzprozess, simuliert und die Setupwerte für die jeweiligen Gewerke der Kaltwalzanlage entsprechend eingestellt werden. Zudem kann während des Walzens eine Temperatur des Walzguts messtechnisch erfasst und eine Steuer- oder Regelungsmaßnahme online angepasst werden.
• Weiterhin kann eine stabile Prozessführung in Bezug auf die voranstehend genannten dynamisch veränderlichen Prozessparameter durch Auswahl einer geeigneten Betriebsweise für die in der Kaltwalzanlage verbauten Gewerke erfolgen, beispielsweise in Form passender Kühl-, Schmier- und Walzstrategien. Die Temperatur eines Bandes kann beispielsweise von einem Bediener durch Vorgabe geeigneter Walzgeschwindigkeiten sowie die Auswahl eines geeigneten Stichplans beeinflusst werden. Die Schmierung kann durch Einsatz geeignet geschliffener Walzen sowie durch die Betriebsparameter des Schmiersystems (z.B. Ölkonzentration) adaptiert werden. Jedoch sind all diese betrieblichen Optimierungen zeitintensiv und erfordern umfangreiche vorhergehende sowie nachgeschaltete Analysen, da bei Änderung eines Parameters eines einzelnen Gewerks meist auch andere Gewerke davon betroffen sind. So können sich beispielsweise Änderungen im Schmiersystem zwar positiv auf die Prozessführung auswirken, jedoch gleichzeitig negative Konsequenzen bei der Qualität (z.B. der Bandsauberkeit) nach sich ziehen.
• Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, zwischen den einzelnen Stichen eines Bandes in einem eingangs genannten Walzgerüst variierende Prozessgrößen, insbesondere die Reibverhältnisse im Walzspalt und die Temperatur der Bänder, so weit unter Kontrolle zu halten, dass ein vorgesehener Stichplan durchführbar ist und die Produktqualität innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen liegt.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Betriebsweise der in einem eingangs genannten Walzgerüst vorhandenen Gewerke im Rahmen von deren Grenzen möglichst optimal auszunutzen, um ein möglichst breites Produktspektrum zu erzielen.
• Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst, gemäß dem eine gleichzeitige Berücksichtigung des Emulsions-, des Kühl- und des Schmieraktors des Walzgerüsts erfolgt. Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Verfahrensansprüche.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung von verbesserten Setupwerten betrifft das Kaltwalzen eines Bandes in einem Walzgerüst in einem oder mehreren Walzstichen. Das Walzgerüst kann Teil einer mehrgerüstigen Kaltwalzanlage sein, bei der das Band in einer bestimmten Bandlaufrichtung durch die mehreren Walzgerüste hindurchgeführt wird (sog. Tandemstraße). Das Walzgerüst kann alternativ auch einer ein- oder mehrgerüstigen Reversierwalzanlage angehören, bei der das Band während des Kaltwalzens in alternierender Bandlaufrichtung durch das eine bzw. die mehreren Walzgerüste hindurchgeführt wird.
• Jeder Durchtritt des Bandes durch das betrachtete Walzgerüst wird als ein Walzstich i bezeichnet, wobei in der Regel die Dicke des Bandes reduziert wird und wobei das Band durch einen Walzspalt, der durch zwei Arbeitswalzen, die das Walzgerüst aufweist, ausgebildet wird, geführt wird.
• Das Walzgerüst weist einen Emulsionsaktor zur Ausgabe von Emulsion auf die Arbeitswalzen und/oder in den Walzspalt auf. Weiterhin weist das Walzgerüst einen Schmieraktor auf, der ausgebildet ist, Schmierstoff auf das Band und/oder die Arbeitswalzen auszugeben. Die Rate des von dem Schmieraktor ausgebbaren Schmierstoffs ist in einem Bereich zwischen einer minimalen Schmiermittelrate L_min und einer maximalen Schmiermittelrate L_max steuer- oder regelbar. Das Walzgerüst kann auch weitere Emulsionsaktoren und/oder Schmieraktoren aufweisen, deren jeweilige Setupwerte jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht geändert werden und die daher im Weiteren nicht gesondert betrachtet werden.
• Weiterhin ist dem Walzgerüst ein Kühlaktor zugeordnet, der ausgebildet ist, Kühlmittel auf das Band auszugeben. Die Rate des von dem Kühlaktor ausgebbaren Kühmittels ist in einem Bereich zwischen einer minimalen Kühlmittelrate C_min und einer maximalen Kühlmittelrate C_max steuer- oder regelbar. Der Ausdruck 'dem Walzgerüst zugeordnet' bedeutet in diesem Zusammenhang nicht notwendigerweise, dass der Kühlaktor - im Gegensatz zu dem jeweiligen Emulsions- bzw. Schmieraktor des Walzgerüsts - in einem Wirkzusammenhang mit nur diesem einen Walzgerüst steht; vielmehr kann ein 'zugeordneter' Kühlaktor gleichzeitig funktionaler Bestandteil von mehreren Walzgerüsten sein. So kann beispielsweise ein einzelner Kühlaktor gleichzeitig den beiden Walzgerüsten einer Doppelreversierwalzanlage zugeordnet und zwischen diesen beiden angeordnet sein, sodass bei jedem Walzstich an einer derartigen Walzanlage der Kühlaktor gleichzeitig sowohl als ein auslaufseitiger als auch als ein einlaufseitiger Kühlaktor jeweils eines der Walzgerüste wirkt. Wiederum können dem Walzgerüst noch weitere Kühlaktoren zugeordnet sein, wobei jedoch auch deren jeweilige Setupwerte im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht geändert werden.
• Bei den Emulsions-, Schmier- und Kühlaktoren kann es sich fachüblich beispielsweise um sich im Wesentlichen quer zur Bandlaufrichtung erstreckende Sprühbalken zur Ausgabe eines flüssigen Mediums handeln, die beispielsweise mit Einstoff-oder Zweistoffdüen bestückt sind und deren Ausgaberaten an flüssigem Medium jeweils mittels entsprechender Ventile einstellbar sind. Weiterhin kann jeder Emulsions-, Schmier- bzw. Kühlaktor im Rahmen der Erfindung jeweils mehrere aktive Elemente (z.B. einen oder mehrere obere und/oder untere Sprühbalken) umfassen, die jedoch gemeinsam angesteuert werden, sodass die Rate an abgegebenem Fluid gleich der Summe der Raten der einzelnen Sprühbalken ist. Gleichermaßen bezieht sich die jeweilige minimale bzw. maximale Rate auf die Summe aller einzelnen Elemente eines Aktors.
• Die Emulsion im Rahmen der Erfindung stellt eine Mischung aus den beiden Hauptkomponenten Wasser (als wesentlichem Kühlmedium) und reinem Öl (als Schmiermedium) dar, wobei der Ölanteil im Wasser zwischen 0% und 30% beträgt und das Öl gegebenenfalls mit Hilfe eines Emulgators im Wasser chemisch stabilisiert wird. Die von den Emulsionsaktoren während eines Walzstiches abgegebene Emulsion bewirkt aufgrund ihres Auftragungsortes und aufgrund ihrer beiden Hauptkomponenten einerseits eine Kühlwirkung und andererseits eine entsprechende Einstellung der Reibverhältnisse im Walzspalt. Infolge dessen wird bei einer Erhöhung/Verringerung der aufgebrachten Emulsionsmenge während eines Walzstiches einerseits die Temperatur des Bandes bzw. der Arbeitswalzen verringert/erhöht und andererseits ein Reibwert µ' zwischen der Bandoberfläche und den Arbeitswalzen verringert/erhöht.
• Bevorzugt wird der Schmierstoff von dem (im Rahmen der Erfindung betrachteten) Schmieraktor einlaufseitig in einem bestimmten ersten Aufbringabstand d₁ vor dem Walzspalt auf das Band oder einlaufseitig direkt auf die Arbeitswalzen des betreffenden Walzgerüsts aufgebracht; wesentlich dabei ist, dass der Schmierstoff nicht gleichzeitig mit der Emulsion oder dem Kühlmittel auf dieselbe Stelle des Bandes bzw. der Arbeitswalzen aufgebracht wird, um eine unmittelbare Abwaschung des Schmierstoffes von der bereffenden Oberfläche zu verhindern. Die Schmieraktoren können ähnlich wie die Emulsionsaktoren als Balken mit ein- oder Zweistoffdüsen ausgestaltet sein und bewirken (aufgrund der Zusammensetzung des Schmierstoffes und wegen der im Vergleich zu den Emulsions-und Kühlaktoren wesentlich geringeren Aufbringrate) im Wesentlichen eine reine Schmierwirkung bei gleichzeitig vernachlässigbarer Kühlwirkung.
• Bevorzugt wird das Kühlmittel von dem (im Rahmen der Erfindung betrachteten) Kühlaktor vor oder hinter dem betreffenden Walzgerüst direkt auf das Band aufgebracht; wesentlich dabei ist, dass das Kühlmittel räumlich getrennt von der Emulsion bzw. von dem Schmierstoff auf das Band aufgebracht wird. Einlaufseitig wird das Kühlmittel in einem bestimmten zweiten Aufbringabstand d₂, der bevorzugt größer als der erste Aufbringabstand d₁ für das Schmierittel ist, vor dem Walzspalt aufgebracht, sodass bis zu jener Stelle, an der gegebenenfalls ein Schmiermittel bzw. eine Emulsion auf das Band appliziert werden, der Großteil des Kühlmittels in seitlicher Richtung von dem Band abfließt und die Wirkung der aufgebrachten Emulsion bzw. des aufgebrachten Schmierstoffes nicht beeinflusst wird. Im Walzspalt selbst erfährt das Band aufgrund der Umformung in der Regel eine Erwärmung, die jedoch beim Kaltwalzen keinen Einfluss auf das metallurgische Gefüge des Bandes hat. Daher kann alternativ von dem (im Rahmen der Erfindung betrachteten) Kühlaktor das Kühlmittel auslaufseitig in einem bestimmten dritten Aufbringabstand ds hinter dem Walzspalt aufgebracht werden, um eine allfällige auslaufseitige Kühlung der Arbeitswalzen durch die Emulsionsaktoren nicht zu beeinflussen, wobei eine kurzzeitige Überschreitung der maximalen Bandtemperatur T_max hinter dem Walzspalt toleriert werden kann. Der Kühlaktor bewirkt (aufgrund der räumlichen Aufbringung und wegen des im Vergleich zum Schmierstoff wesentlich geringeren Ölanteils) im Wesentlichen eine reine Kühlwirkung des Bandes vor bzw. hinter dem Walzspalt.
• Jeder Walzstich i des Bandes im Walzgerüst ist durch einen bestimmten Parametersatz Λ_i charakterisiert. Der Parametersatz Λ_i umfasst für den Walzstich i beispielsweise einen Dickenbereich D_i des Bandes, einen Stichabnahmebereich R_i, einen Bandgeschwindigkeitsbereich V_i und zumindest einen Materialgütenbereich Q_i. Bei dem Dickenbereich D_i und dem Bandgeschwindigkeitsbereich V_i kann es sich jeweils um einlauf-oder auslaufbezogene Bereiche für die jeweilige Größe beim Einlaufen in das Walzgerüst oder beim Auslaufen aus dem Walzgerüst handeln. Bei dem Stichabnahmebereich R_i (z.B. 60 bis 65 Prozent) kann es sich um einen bestimmten Prozentbereich handeln, um den das Band beim Walzstich i in seiner Dickenrichtung reduziert wird. Bei dem Materialgütenbereich Qi kann es sich um einen Bereich für eine bestimmte Materialeigenschaft des Bandes (beispielsweise für die Zugfestigkeit), für den prozentuellen Gewichtsanteil eines bestimmten Fremdelements (z.B. Kohlenstoff) im Band oder für den relativen Anteil einer bestimmten metallurgischen Phase handeln.
• Jeder Parameter aus dem Parametersatz Λ_i liegt definitionsgemäß in genau einen vorab definierten Bereich, sodass mittels des Parametersatzes Λ_i der Walzstich i (im Rahmen der jeweiligen vorgegebenen Parameterbereiche) eindeutig beschreibbar ist. Zudem kann ein Walzstich i dadurch besonders einfach - beispielsweise in Form einer Tabelle für die einzelnen Parameterbereiche - dargestellt werden.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden in einem ersten Schritt S1 vor jedem Walzstich i für das Band eine Minimaltemperatur T_min und eine Maximaltemperatur T_max sowie ein minimaler Reibwert µ_min und ein maximaler Reibwert µ_max vorgegeben. Weiterhin werden im ersten Schritt S1 von einem Setupmodell für den Emulsionsaktor ein Emulsions-Setupwert S_E sowie ein unterer Emulsions-Grenzwert E_min und ein oberer Emulsions-Grenzwert E_max, für den Schmieraktor ein Schmiermittel-Setupwert S_L und für den Kühlaktor ein Kühlmittel-Setupwert Sc vorgegeben. Wiederum beziehen sich die Setupwerte S_E ,S_L bzw. Sc dabei auf die Gesamtrate aller Elemente des jeweiligen Aktors. Im Gegensatz zur minimalen/maximalen Kühlmittelrate C_min/C_max bzw. minimalen/maximalen Schmiermittelrate L_min/L_max, welche den technisch möglichen Stellbereich des jeweiligen Aktors selbst charakterisieren, handelt es sich bei dem unteren/oberen Emulsions-Grenzwert E_min/E_max um von dem Setupmodell vorgegebene Stellbereichsgrenzen, innerhalb derer ein gewünschtes Walzergebnis zu erwarten ist. Voraussetzungsgemäß liegen dabei der untere bzw. obere Emulsions-Grenzwert E_min bzw. E_max innerhalb der technisch möglichen Stellgrenzen des Emulsionsaktors, welche dem Setupmodell voraussetzungsgemäß bekannt sind.
• Genannte Setupmodelle sind aus dem Stand der Techmik bekannt; diese können weiterhin Vorgabewerte für die Antriebe eines Walzgerüsts in Bezug auf die Dickenreduktion bzw. eine einlaufseitige bzw. auslaufseitige Walzgeschwindigkeit in einem einzelnen Walzstich i umfassen. Einem derartigen Setupmodell sind dabei die technologischen Grenzen der jeweiligen Kaltwalzanlage bzw. des betreffenden Walzgerüsts, wie z.B. maximal mögliche Walzkräfte, Bandgeschwindigkeiten, die minimale und maximale Schmiermittelrate L_min und L_max der Schmieraktoren sowie die minimale und maximale Kühlmittelrate C_min und C_max der Kühlaktoren etc. bekannt. Eine Temperatur bzw. eine Temperaturänderung des Bandes, beispielsweise aufgrund von dessen Kühlung und Umformung beim Walzprozess, wird von derartigen Setupmodellen jedoch nicht ermittelt.
• In einem zweiten Schritt S2 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Band während eines jeweiligen Walzstiches i durch den Walzspalt hindurchgeführt. Zudem wird im zweiten Schritt S2 der Emulsionsaktor auf den Emulsions-Setupwert S_E, der Schmieraktor auf den Schmiermittel-Setupwert S_L und der Kühlaktor auf den Kühlmittel-Setupwert S_C eingestellt, was beispielsweise durch Übermittlung entsprechender Steuer- oder Regelsignale von einer Anlagensteuerung an die einzelnen Aktoren erfolgt.
• Weiterhin wird im zweiten Schritt S2 mit Hilfe einer Temperaturerfassungseinrichtung eine Ist-Bandtemperatur T' des Bandes ermittelt. Im Weiteren ist im Rahmen der Erfindung unter einem 'Ist-Wert' jeweils eine während der Ausführung eines Walzstiches i erfasste Messgröße bzw. eine aus erfassten Werten abgeleitete Messgröße zu verstehen. Im Gegensatz dazu stellen Setupwerte Steuer- oder Regelgrößen dar, die vor der Ausführung eines Walzstiches i festgelegt werden.
• Die Temperaturerfassungseinrichtung kann beispielsweise in Form eines einlaufseitig oder auslaufseitig des Walzgerüsts angeordneten Pyrometers ausgestaltet sein, welches vorteilhaft eine berührungslose Erfassung der Oberflächentemperaturverteilung des Bandes ermöglicht. Daraus kann - beispielsweise durch eine statistische Mittelung über einen bestimmten Oberflächenbereich des Bandes - eine Ist-Bandtemperatur T' ermittelt werden. Eine derartige statistische Mittelung über einen Oberflächenbereich des Bandes, beispielsweise über einen Bereich quer zur Bandlaufrictung, ermöglicht vorteilhaft eine besonders genaue Ermittlung der tatsächlichen Bandtemperatur an dessen Oberfläche, weil fehlerhafte Werte, die das Resultat verfälschen - beispielsweise Emulsions- oder Kühlmittelrückstände auf der Bandoberfläche - bei der Ermittlung der Ist-Bandtemperatur T' durch statistische Verfahren weitgehend ausgeschlossen werden können. Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige statistische Mittelung selbst sind jedoch nicht Gegenstand der Erfindung.
• Eine messtechnische Ermittlung der Ist-Bandtemperatur T' liefert - im Vergleich zu einer modellbasierten Ermittlung - vorteilhaft einen besonders zuverlässigen Wert für eine Bandoberflächentemperatur, weil beim Kaltwalzen allenfalls nur sehr geringe Rückstände an aufgebrachtem Kühl- oder Schmierstoff auf dem Band verbleiben, die das Messergebnis in der Regel nicht nennenswert verfälschen. In diesem Zusammenhang spannt im betrachteten Walzstich i die Minimaltemperatur T_min zusammen mit der Maximaltemperatur T_max ein Temperaturfenster auf, innerhalb dem ein zufriedenstellendes Walzresultat für das Band erwartet wird. Die Minimaltemperatur T_min und die Maximaltemperatur T_max können beispielsweise basierend auf Erfahrungswerten in Abhängigkeit von der Materialzusammensetzung des Bandes gewählt werden, wobei die Minimaltemperatur T_min bevorzugt in einem Bereich von 50°C - 70°C und die Maximaltemperatur T_max bevorzugt in einem Bereich von 120°C bis 160°C liegt.
• Weiterhin werden im zweiten Schritt S2 eine oder mehrere Stellgrößen-Istwerte M' des Walzgerüsts, die bevorzugt zumindest eine Ist-Walzkraft F' umfassen, erfasst. Die Stellgrößen für das Walzgerüst werden diesem für jeden betreffenden Walzstich i von einer Steuerung für die einzelnen Gewerke vorgegeben, wobei tatsächlich realisierte Istwerte - wie z.B. die aufgebrachte Ist-Walzktaft F' - mittels jeweiliger Sensoren von einer Basisautomation der Walzanlage während des Walzstiches i ausgelesen werden können. Aus den erfassten Stellgrö-ßen-Istwerten M' wird ein Ist-Reibwert u', der die Reibverhältnisse während des Walzstiches i im Walzspalt charakterisiert, beispielsweise anhand eines Walzspaltmodells ermittelt. Derartige Walzspaltmodelle sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus D.R. Bland, H. Ford, et al., The Calculation of Roll Force and Torque in Cold Strip Rolling with Tensions, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Vol. 159, 1948. oder aus E. Orowan, The calculation of Roll Pressure in Hot and Cold Flat Rolling, Proceedings of the Institution of mechanical engineers, Vol. 150, pp. 140-167, 1948.
• In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen die erfassten Stellgrößen-Istwerte M' neben der Ist-Walzkraft F' weiterhin eine Ist-Voreilung δ' und/oder ein Ist-Antriebsmoment Γ' der Arbeitswalzen. Dabei ist die Ist-Voreilung δ' als Verhältnis von Geschwindigkeitsdifferenz zwischen auslaufseitiger Bandgeschwindigkeit und der Walzengeschwindigkeit in Bezug auf die Walzengeschwindigkeit selbst definiert. Durch die zusätzliche Berücksichtigung der Ist-Voreilung δ' und/oder des Ist-Antriebsmoments Γ' der Arbeitswalzen neben der Ist-Walzkraft F' ist eine Ermittlung des Ist-Reibungwert µ' vorteilhaft mit besonders hoher Genauigkeit möglich.
• In einem dritten Schritt S3 des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in einem Szenario A, in dem entweder die Ist-Bandtemperatur T' größer als die Maximaltemperatur T_max und der Ist-Reibwert µ' kleiner als der minimale Reibwert µ_min ist, oder in dem die Ist-Bandtemperatur T' kleiner als die Minimaltemperatur T_min und der Ist-Reibwert µ' größer als der maximale Reibwert µ_max ist, ein verbesserter Kühlmittel-Setupwert Sc' und ein verbesserter Schmiermittel-Setupwert S_L' bestimmt. Anschließend werden der derart bestimmte verbesserte Kühlmittel-Setupwert Sc' und verbesserte Schmiermittel-Setupwert S_L' für den Parametersatz Λ_i von dem vorgenannten Setupmodell übernommen.
• Das Szenario A beschreibt eine Konstellation, in der sich eine Änderung der von dem Emulsionsaktor des Walzgerüsts abgegebenen Emulsionrate gegenläufig in Bezug auf die Ist-Bandtemperatur T' bzw. den Ist-Reibwert µ' auswirken würde: eine Erhöhung der Emulsionsrate würde zwar die Bandtemperatur vorteilhaft senken, jedoch auch den Reibwert im Walzspalt noch weiter verringern. Umgekehrt würde eine Verringerung der Emulsionswrate zwar den Reibwert vorteilhaft erhöhen, im Gegenzug jedoch auch die Bandtemperatur in nachteiliger Weise noch weiter erhöhen. Daher wird erfindungsgemäß im Szenario A kein neuer Emulsions-Setupwert S_E' ermittelt, sondern es wird lediglich die Ist-Bandtemperatur T' im Rahmen des Stellbereichs des Kühlaktors und der Ist-Reibwert µ' im Rahmen des Stellbereichs des Schmieraktors beeinflusst. Als Stellbereich eines Aktors wird im Rahmen der Erfindung der Bereich zwischen einer minimal und einer maximal möglichen Abgaberate an Fluid durch den jeweiligen Aktor bezeichnet. Insbesondere kann die minimale Abgaberate eines Aktors gleich null sein.
• Auch im voranstehend beschriebenen Szenario A führen der erfindungsgemäß ermittelte verbesserte Kühlmittel-Setupwert S_C' und der verbesserte Schmiermittel-Setupwert S_L' zu einer vorteilhaften Beeinflussung der Ist-Bandtemperatur T' bzw. des Ist-Reibwert µ' in einem nachfolgenden Walzstich, der mit denselben Parametern Λ_i wie der betrachtete Walzstich i durchgeführt wird, weil der Schmier- und der Kühlaktor derart relativ zum Walzgerüst angeordnet sind, dass sie sich in ihrer jeweiligen Wirkungsweise gegenseitig nicht beeinflussen.
• In einem Szenario B, in dem entweder die Ist-Bandtemperatur T' größer als die Maximaltemperatur T_max ist und/oder der Ist-Reibwert µ' größer als der maximale Reibwert µ_max ist, oder in dem die Ist-Bandtemperatur T' kleiner als die Minimaltemperatur T_min ist und/oder der Ist-Reibwert µ' kleiner als der minimale Reibwert µ_min ist, werden in dem dritten Schritt S3 ein verbesserter Kühlmittel-Setupwert Sc' und/oder ein verbesserter Schmiermittel-Setupwert S_L' und/oder ein verbesserter Emulsions-Setupwert S_E' bestimmt und von dem vorgenannten Setupmodell für den Parametersatz Λ_i übernommen. Dabei wird der verbesserte Emulsions-Setupwert S_E' als ein Wert bestimmt, der größer oder gleich dem unteren unteren Emulsions-Grenzwert E_min und kleiner oder gleich dem oberen Emulsions-Grenzwert E_max ist.
• Das Szenario B beschreibt im Gegensatz zum Szenario A eine Konstellation, in der sich eine Änderung der von dem Emulsionsaktor abgegebenen Emulsion synergistisch in Bezug auf die festgestellte Ist-Bandtemperatur T' bzw. den Ist-Reibwert µ' auswirkt: bei einer zu hohen Ist-Bandtemperatur T' bzw. einem zu hohen Ist-Reibwert µ' wird durch eine Erhöhung der Emulsionsmenge sowohl die Bandtemperatur vorteilhaft gesenkt als auch der zu hohen Reibwert im Walzspalt verringert. Umgekehrt werden durch eine Verringerung der Emulsionsmenge im Falle einer zu niedrigen Bandtemperatur bzw. eines zu niedrigen Reibwerts sowohl die Bandtemperatur als auch den Reibwert vorteilhaft erhöht. Daher wird erfindungsgemäß im Szenario B - zusätzlich zu dem verbesserten Kühlmittel-Setupwert Sc' und/oder dem verbesserten Schmiermittel-Setupwert S_L' - gegebenenfalls auch ein verbesserter Emulsions-Setupwert S_E' ermittelt.
• Im beschriebenen Szenario B wird - zusätzlich zu den Stellbereichen des/der Kühlaktoren bzw. des/der Schmieraktoren - auch der Stellbereich des Emulsionsaktors verwendet, um die Bandtemperatur und den Reibwert im Walzspalt zu verbessern, was eine vorteilhafte Ausnutzung der an einem Walzgerüst vorhandenen Gewerke gegenüber den Stand der Technik darstellt, weil derartige Konstellationen, in denen Schmier- und Kühlaktoren synergistisch mit einem Emulsionsaktor zusammenwirken, von herkömmlichen Setupmodellen nicht erfasst werden.
• Zusammenfassend nutzt das erfindungsgemäße Verfahren bei der Ermittlung verbesserter Setupwerte für die Kühl-, Schmier-und Emulsionsaktoren jene Spielräume aus, die durch die Stellbereiche der Kühl- und Schmieraktoren bzw. durch den unteren und oberen Emulsions-Grenzwert E_min bzw. E_max vorgegeben sind, ohne dabei jedoch den Durchsatz an gewalzten Bändern am Walzgerüst bzw. an der Kaltwalzanlage zu ändern, weil Walzgeschwindigkeiten oder Stichpläne nicht geändert werden. Die erfindungsgemäß ermittelten verbesserten Setupwerte können als neue Setupwerte für nachfolgende Walzstiche verwendet werden, die durch denselben Parametersatz Λ_i charakterisiert sind wie jener Walzstich, aus dem die verbesserten Setupwerte hervorgegangen sind. In diesen nachfolgendsen Walzstichen muss in der Folge vorteilhaft in weniger Fällen mit einer Unter- bzw. Überschreitung sowohl der Minimal- bzw. Maximaltemperatur T_min bzw. T_max als auch des minimalen bzw. maximalen Reibwerts µ_min bzw. µ_max gerechnet werden.
• Weil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren lediglich die Setupwerte für die Kühl-, Schmier- und gegebenenfalls den Emulsionsaktor (innerhalb der vorgegebenen Grenzwerte E_min und E_max geändert und von einem bestehenden Setupmodell übernommen werden, nicht jedoch die sonstigen Setup- bzw. Vorgabewerte für die restlichen Gewerke der Kaltwalzanlage, können die Prozessparameter Schmierung, Kühlung und Temperatur von den herkömmlichen Kernparametern, wie Walzstrategie und Wirkung der Walzemulsion, entkoppelt werden. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft mit geringem Aufwand auch nachträglich an einer bestehenden Kaltwalzanlage implementiert werden, ohne dass in die Stichplanerstellung bzw. in das verwendete Walzspaltmodell selbst eingegriffen werden muß. Insbesondere muss die Arbeitsweise eines bestehenden Setupmodells, dem bereits die technologischen Grenzen der Anlage bekannt sind, dabei nicht geändert werden.
• In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der verbesserte Kühlmittel-Setupwert Sc' im voranstehend beschriebenen Szenario A anhand einer ersten Sensitivität σ1 als ein Wert mittelt, der zwischen der minimalen und der maximalen Kühlmittelrate C_min, C_max des Kühlaktors liegt. Weiterhin wird der verbesserte Schmiermittel-Setupwert S_L' anhand einer zweiten Sensitivität σ2 als ein Wert ermittelt, der zwischen der minimalen und der maximalen Schmiermittelrate L_min, L_max des Schmieraktors liegt.
• Die erste Sensitivität σ1 beschreibt die Änderung der Ist-Bandtemperatur T', welche aufgrund der Beaufschlagung mit dem Kühlmittel erzielt wird, und hängt von der am Kühlaktor eingestellten Durchflussrate Φ_C an Kühlmittel (konkret: der pro Bandoberfläche abgegebenen Kühlmittelmenge, z.B. in Litern pro Quadratmeter) sowie von der Banddicke d im betrachteten Walzstich i ab. Gleichermaßen beschreibt die zweite Sensitivität σ2 die Änderung des Ist-Reibwerts Δµ' im Walzspalt in Abhängigkeit von der am Schmieraktor eingestellten Durchflussrate an Schmiermittel Φ_L (konkret: der pro Bandoberfläche abgegebenen Schmiermittelmenge, z.B. in in Millilitern pro Quadratmeter). Die jeweils pro Bandoberfläche von dem Kühl- bzw. Schmieraktor ausgegebene Menge kann in einfacher Weise aus der Bandgeschwindigkeit v_B, mit der das Band an dem entsprechenden Aktor vorbeiläuft, der Bandbreite b sowie der Durchflussrate des Kühl- bzw. Schmieraktors (diese bemisst sich jeweils z.B. in Litern pro Sekunde oder Millilitern pro Sekunde), ermittelt werden. Die Bandgeschwindigkeit v_B und die Bandbreite b sind beispielsweise aus den Daten des Setupmodells oder aus einer entsprechenden Basisautomation des Walzgerüsts zugänglich.
• Erfindungsgemäß werden die Sensitivitäten σ1 und σ2 als bekannte funktionale Zusammenhänge vorausgesetzt, die beispielsweise vorab empirisch als Funktion zwischen einer beobachteten Änderung der Ist-Temperatur T' bzw. des Ist-Reibwerts µ' und der eingestellten Durchflussrate Φ_C bzw. Φ_L am Kühl- bzw. Schmieraktor ermittelt werden. Bei Kenntnis derartiger Zusammenhänge können der verbesserte Kühlmittel-Setupwert S_C' bzw. der verbesserte Schmiermittel-Setupwert S_L' im Szenario A unabhängig voneinander auf einen gewünschten Zielwert eingestellt werden, weil - wie voranstehend beschrieben - der Schmieraktor und der Kühlaktor derart in Bezug auf das Walzgerüst angeordnet sind, dass sie sich in ihrer jeweiligen Wirkung gegenseitig nicht beeinflussen.
• In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im voranstehend beschriebenen Szenario B zunächst ein erster Korrekturwert Δ₁ und ein zweiter Korrekturwert Δ₂ jeweils mit dem Wert Null angesetzt. Falls die Ist-Bandtemperatur T' größer als die Maximaltemperatur T_max oder kleiner als die Minimaltemperatur T_min ist, wird der verbesserte Kühlmittel-Setupwert Sc' anhand der vorgenannten ersten Sensitivität σ1 ermittelt.
• Falls der ermittelte, verbesserte Kühlmittel-Setupwert Sc' dabei kleiner als die minimale Kühlmittelrate C_min ist, wird der verbesserte Kühlmittel-Setupwert S_C' auf den Wert der minimalen Kühlmittelrate C_min gesetzt, um den technologischen Grenzen des betreffenden Kühlmittelaktors zu entsprechen. Gleichermaßen wird der verbesserte Kühlmittel-Setupwert S_C', falls für diesen ein Wert größer als die maximale Kühlmittelrate C_max ermittelt wurde, nachträglich der maximalen Kühlmittelrate C_max gleichgesetzt. Zusätzlich wird in diesen beiden genannten Fällen der erste Korrekturwert Δ₁ anhand einer dritten Sensitivität σ3 neu ermittelt.
• Die dritte Sensitivität σ3 beschreibt dabei - analog zur ersten und zweiten Sensitivität σ1 und σ2 - die Änderung der Ist-Bandtemperatur T' als Funktion einer Änderung des von dem Emulsionsaktor abgegebenen Emulsionsflusses ΔΦ_E (konkret: der pro Bandoberfläche abgegebenen Änderung der Emulsionsmenge, z.B. in Litern pro Quadratmeter) relativ zu dem (gemäß Setupmodell) eingestellten Emulsions-Setupwert S_E und wird erfindungsgemäß als bekannt vorausgesetzt.
• Weiterhin wird gemäß der weiteren bevorzugten Ausgestaltung im Szenario B in dem Fall, in dem der Ist-Reibwert µ' größer als der maximale Reibwert µ_max oder kleiner als der minimale Reibwert µ_min ist, der verbesserte Schmiermittel-Setupwert S_L' anhand der vorgenannten zweiten Sensitivität σ2 ermittelt. Wiederum wird dabei, analog zur Ermittlung des verbesserten Kühlmittel-Setupwert S_C', der verbesserte Schmiermittel-Setupwert S_L' auf die minimale bzw. maximale Schmiermittelrate L_min bzw. L_max begrenzt, um den technologischen Grenzen des bzw. der Schmiermittelaktoren zu entsprechen. Zusätzlich wird wiederum in diesen Fällen der zweite Korrekturwert Δ₂ anhand einer vierten Sensitivität σ4 neu ermittelt, wobei die vierte Sensitivität σ4 - analog zur dritten Sensitivität σ3 - die Änderung des Ist-Reibwertes Δµ' als Funktion der Änderung des Emulsionsflusses ΔΦ_E aus dem Emulsionsaktor (wiederum relativ zu dem eingestellten Emulsions-Setupwert S_E) beschreibt und erfindungsgemäß als bekannt vorausgesetzt wird.
• Anschließend wird in dem Fall, dass der erste und/oder der zweite Korrekturwert Δ₁ bzw. Δ₂) ungleich Null sind (was bedeutet, dass der Kühlaktor bzw. der Schmieraktor bei einem zukünftigen Walzstich 'ausgeregelt' werden sollen, weil der verbesserte Setupwert S_C' bzw. S_L' als identisch zu der jeweiligen minimalen oder maximalen Kühl- bzw. Schmiermittelrate C_min, C_max bzw. L_min, L_max bestimmt wurde), gemäß der weiteren bevorzugten Ausgestaltung im Szenario B eine Summe Σ = S_E + Δ₁ + Δ₂ aus dem vom Setupmodell bereits vorgegebenen Emulsions-Setupwert S_E und dem ersten und zweiten Korrekturwert Δ₁ und Δ₂ gebildet. Falls andererseits sowohl der erste als auch der zweite Korrekturwert Δ₁ und Δ₂ jeweils Null sind, bedeutet dies, dass die Kühl- und Schmieraktoren in nachfolgenden Walzstichen nicht (im obigen Sinne) ausgeregelt werden müssen. Daher wird in diesem Fall kein verbesserter Setupwert S_E' ermittelt.
• Falls die Summe Σ ermittelt wird (d.h. dass sowohl Δ₁ als auch Δ₂ ungleich Null sind) und kleiner (mathematisch im Sinne der reellen Zahlen) als der untere Emulsions-Grenzwert E_min ist, wird abschließend der verbesserte Emulsions-Setupwert S_E' dem unteren Emulsions-Grenzwert E_min gleichgesetzt, um den von dem Setupmodell vorgesehenen Stellbereich für die aufzubringende Emulsionsrate nicht zu unterschreiten. Gleichermaßen wird, soferne die Summe Σ größer als der obere Emulsions-Grenzwert E_max ist, der verbesserte Emulsions-Setupwert S_E' dem oberen Emulsions-Grenzwert E_max gleichgesetzt. In allen anderen Fällen, d.h. wenn die Summe Σ größer oder gleich dem unteren Emulsions-Grenzwert E_min und kleiner oder gleich dem oberen Emulsions-Grenzwert E_max ist, wird der verbesserte Emulsions-Setupwert S_E' der Summe Σ selbst gleichgesetzt.
• Vereinfacht ausgedrückt werden im Szenario B gemäß der weiteren bevorzugten Ausgestaltung zunächst verbesserte Setupwerte für den Kühlaktor und/oder den Schmieraktor ermittelt. Falls sich dabei herausstellt, dass der jeweilige Aktor 'ausgesteuert' wird (d.h. auf die jeweils minimal oder maximal technisch mögliche Durchflussrate eingestellt wird), werden in weiterer Folge zusätzliche Korrekturwerte Δ₁ und Δ₂ für den Emulsionsaktor ermittelt, da dieser (wie voranstehend beschrieben) sowohl die Ist-Bandtemperatur T' als auch den Ist-Reibwert µ' beeinflusst. Die Korrekturwerte Δ₁ und Δ₂ können auch negative Werte annehmen (was einer entsprechenden Verringerung der abgegebenen Emulsionsmenge entspricht) und werden zum vorgegebenen Emulsions-Setupwert S_E addiert. Das Resultat wird, falls nötig, auf den Bereich zwischen dem unteren und oberen Emulsions-Grenzwert E_min und E_max beschränkt und bildet den verbesserten Emulsions-Setupwert S_E'. Da das Szenario B - wie voranstehend beschrieben - den synergistischen Fall zwischen Kühl- und Schmieraktor einerseits und dem Emulsionsaktor andererseits darstellt, wird - im Falle des 'Ausregelns' des Kühl- und/oder des Schmieraktors - zusätzlich auch der Emulsionsaktor innerhalb seiner vorgegebenen Stellgrenzen E_min und E_max herangezogen. Auf diese Weise werden alle zur Verfügung stehenden Gewerke des betreffenden Walzgerüsts im Rahmen ihrer jeweiligen Grenzen optimal ausgenutzt, um die Ist-Bandtemperatur T' oder den Ist-Reibungskoeffizienten µ' (oder beide zugleich) vorteilhaft zu beeinflussen.
• Bevorzugt weist der Schmierstoff, der während eines Walzstiches i von dem Schmieraktor auf das Band und/oder auf die Arbeitswalzen ausgegeben wird, einen Anteil von zumindest 80% an reinem Öl auf. Auch kann das von dem Kühlaktor auf das Band ausgegebene Kühlmittel bevorzugt einen Anteil von zumindest 80% Wasser aufweisen; beispielsweise kann es sich um eine Emulsion aus Wasser und Öl handeln. Weiterhin kann bevorzugt dieselbe Emulsion wie für den Emulsionsaktor verwendet werden, sodass vorteilhaft kein separater Medienkreislauf für das Kühlmittel erforderlich ist.
• 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 in Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert wird. Dabei zeigen:
• Figur 1 (FIG 1) ein Ausführungsbeispiel eines Walzgerüsts mit Emulsions-, Schmier- und Kühlaktoren, auf das das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist;
• Figur 2 (FIG 2) ein prinzipielles Ablaufdiagramm des erfindungegemäßen Verfahrens;
• Figur 3A (FIG 3A) ein Ausführungsbeispiel für die Ermittlung verbesserter Setupwerte gemäß Szenario A des erfindungegemäßen Verfahrens;
• Figur 3B (FIG 3B) ein alternatives Ausführungsbeispiel für die Ermittlung verbesserter Setupwerte gemäß Szenario A des erfindungegemäßen Verfahrens;
• Figur 4A (FIG 4A) ein Ausführungsbeispiel für die Ermittlung verbesserter Setupwerte gemäß Szenario B des erfindungegemäßen Verfahrens; und
• Figur 4B (FIG 4B) ein alternatives Ausführungsbeispiel für die Ermittlung verbesserter Setupwerte gemäß Szenario B des erfindungegemäßen Verfahrens.
• Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
• FIG 1 zeigt ein Walzgerüst 10 mit einer oberen Arbeitswalze 11 und einer unteren Arbeitswalze 11', die den Walzspalt 12 ausbilden. Durch den Walzspalt 12 wird im dargestellten Walzstich i ein Band 100 von rechts nach links in Bandlaufrichtung 14 hindurchgeführt. Für die untere Arbeitswalze 11' ist die Drehrichtung im dargestelten Walzstich i mit Hilfe eines Pfeils dargestellt, der entgegen dem Uhrzeigersinn verläuft. Weiterhin sind in FIG 1 oberhalb der oberen Arbeitswalze 11 eine obere Zwischen- oder Stützwalze 13 und unterhalb der unteren Arbeitswalze 11' eine untere Zwischen-oder Stützwalze 13' angedeutet.
• In FIG 1 sind mit durchgezogenen Linien jene Emulsionssprühbalken des Walzgerüsts 10 dargestellt, die im dargestellten Walzstich i aktiviert werden: dazu zählen einlaufseitig die Emulsionssprühbalken 21 und 21', die eine Emulsion 20 (durchgezogene Linien) direkt auf die obere bzw. untere Arbeitswalze 11 bzw. 11' ausgeben. Weiterhin sind einlaufseitig die Emulsionssprühbalken 23 und 23' gezeigt, die Emulsion 20 von oberhalb bzw. von unterhalb des Bandes 100 in den Walzspalt 12 ausgeben. Zusätzlich sind auslaufseitig die Emulsionssprühbalken 22 und 22' dargestellt, welche die Emulsion 20 direkt auf die obere bzw. untere Arbeitswalze 11 bzw. 11' aufbringen. Allfällige weitere, im dargestellten Walzstich i inaktive Emulsionssprühbalken, die z.B. bei einem Wechsel der Bandlaufrichtung in FIG 1 die Emulsion 20 von links in den Walzspalt 12 aufbringen würden, sind aus Übersichtsgründen in FIG 1 nicht gezeigt.
• Die einlaufseitigen Emulsionssprühbalken 21, 21', 23, 23' und die auslaufseitigen Emulsionssprühbalken 22, 22' bilden für das dargestellte Ausführungsbeispiel den Emulsionsaktor des Walzgerüsts 10 im voranstehend beschriebenen Sinne, d.h. sie werden gemeinsam angesteuert und es wird ein verbesserter Emulsions-Setupwert S_E' ermittelt.
• Weiterhin sind in FIG 1 mit punktierten Linien die im Walzstich i aktivierten Schmiermittelsprühbalken des Walzgerüsts 10 dargestellt. Allfällige weitere inaktive Schmieraktoren, die im Walzstich i nicht aktiviert werden, sind wiederum nicht dargestellt. Reiner Schmierstoff 30 (punktierte Linien) wird dabei z.B. mit Hilfe von Druckluft und Zweistoffdüsen als feines Aerosol verdüst oder mittels sogenannter Einstoffdüsen ausgegeben. Einlaufseitig bringen ein oberer und ein unterer Schmiermittelsprühbalken 31 bzw. 31' den Schmierstoff 30 jeweils direkt auf die obere bzw. untere Arbeitswalze 11 bzw. 11' auf. Weiterhin applizieren ein oberer und ein unterer Schmiermittelsprühbalken 32 und 32' Schmierstoff 30 in einem ersten Aufbringabstand d₁ zum Walzspalt 12 auf eine Ober- bzw. Unterseite des Bandes 100.
• In dem in FIG 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bilden die auf das Band 10 gerichteten Schmiermittelsprühbalken 32 und 32' den Schmieraktor des Walzgerüsts 10 im Rahmen der Erfindung. Die Schmiermittelsprühbalken 32 und 32' werden dementsprechend gemeinsam angesteuert und es wird für diese ein verbesserter Schmiermittel-Setupwert S_L' ermittelt. Demgegenüber sind während des Walzstichs i die Schmiermittelsprühbalken 31 und 31' zwar aktiv, jedoch wird für diese kein verbesserter Setupwert ermittelt (d.h. deren Abgaberate wird anderweitig, z.B. von einem Setupmodell 200, festgelegt). Alternativ dazu können auch die auf die Arbeitswalzen 11, 11' gerichteten Schmiermittelsprühbalken 31 und 31' den Schmieraktor des Walzgerüsts im Sinne der Erfindung bilden, während dann in diesem Fall für die Schmiermittelsprühbalken 32 und 32' keine verbesserten Setupwerte festgelegt werden.
• Weiterhin sind einlaufseitig und auslaufseitig des Walzgerüsts 10 jeweils oberhalb des Bandes 100 eine Temperaturerfassungsvorrichtung 51 bzw. 52 angeordnet, die als Pyrometer ausgestaltet sind und eine Erfassung einer momentanen Verteilung der Bandoberflächentemperatur in einer Richtung quer zur Bandlaufrichtung 14 erlauben. Eine Anordnung oberhalb des Bandes 100 bietet - im Gegensatz zu einer Anordnung unterhalb davon - den Vorteil, dass keine Verunreinigung durch von dem Band 100 herabtropfende Reste an Emulsion 20 bzw. Kühlmittel 40 erfolgt. Allfällige, auf der Oberseite des Bandes 100 verbliebene Reste von Emulsion 20 bzw. Kühlmittel 40 können also solche besonders einfach aufgrund der dadurch an diesen Stellen stark herabgesetzten Oberflächentemperatur des Bandes erkannt werden, sodass eine zuverlässige Ermittlung einer Ist-Bandtemperatur T' möglich ist.
• Schließlich sind in FIG 1 mit strichpunktierten Linien die Kühlmittelsprühbalken dargestellt, die dem Walzgerüst 10 zugeordnet werden können: einlaufseitig wird ein Kühlmittel 40 (strichpunktierte Linien) von einem oberen bzw. unteren Kühlaktor 41 bzw. 41' jeweils direkt auf eine Ober- bzw. Unterseite des Bandes 100 aufgebracht. Die Kühlmittelsprühbalken 41 und 41' sind dabei in einem zweiten Aufbringabstand d₂, der größer als der erste Aufbringabstand d₁ ist, zum Walzspalt 12 angeordnet. Auslaufseitig kann das Kühlmittel 40 von einem in einem dritten Aufbringabstand ds zum Walzspalt 12 angeordneten, oberen bzw. unteren Kühlmittelsprühbalken42 bzw. 42' jeweils direkt auf eine Ober- bzw. Unterseite des Bandes 100 ausgegeben werden.
• In dem in FIG 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bilden die auslaufseitigen Kühlmittelsprühbalken 42 und 42' für den Walzstich i den Kühlaktor des Walzgerüsts 10 im Rahmen der Erfindung; demgemäß werden die Kühlmittelsprühbalken 42 und 42' gemeinsam angesteuert und es wird ein verbesserter Kühlmittel-Setupwert S_C' auf Basis der Ist-Bandtemperatur T' des Bandes 100 ermittelt, wobei die Ist-Bandtemperatur T' auf Basis von Messwerten des auslaufseitig angeordneten Pyrometers 52 ermittelt wird. Demgegenüber werden die Abgaberaten für die einlaufseitigen Kühlmittelsprühbalken 41, 41' im Walzstich i anderweitig vorgegeben oder auf null gesetzt und es werden (im Walzstich i) für die Kühlmittelsprühbalken 41, 41' keine verbesserten Setupwerte ermittelt.
• Alternativ dazu können im Walzstich i auch die einlaufseitigen Kühlmittelsprühbalken 41 und 41' den dem Walzgerüst 10 zugeordneten Kühlaktor bilden, wobei dann für diese ein verbesserter Kühlmittel-Setupwert S_C' ermittelt wird und die Ist-Bandtemperatur T' auf Basis von Messwerten des einlaufseitig angeordneten Pyrometers 51 ermittelt wird. Die Abgaberaten der auslaufseitigen Kühlmittelsprühbalken 42, 42' im Walzstich i werden dann in desem Fall anderweitig festgelegt.
• In FIG 2 sind rechts schematisch die Schritte S1, S2 und S3 des erfindungsgemäßen Verfahrens angedeutet und mittels strichpunktierten Linien voneinander getrennt, wobei sich das Verfahren auf einen bestimmten Walzstich i eines bestimmten Bandes 100 an einem bestimmten Walzgerüst 10 einer Kaltwalzanlage bezieht. Rechts in FIG 2 ist durch den Index i angedeutet, dass der Walzstich i im zweiten Verfahrensschritt S2 ausgeführt wird. Die Schritte S1 bis S3 werden im dargestellten Ausführungsbeispiel auf einer separaten Recheneinheit 70 ausgeführt, welche datentechnisch einerseits an eine Basisautomation 60 der betreffenden Kaltwalzanlage angebunden ist. Dadurch werden der Recheneinheit 70 die für das Walzgerrüst 10 relevanten Ist-Daten - wie z.B. die Ist-Bandtemperatur T' und der Emulsions-, Schmiermittel- bzw. Kühlmittel-Setupwert S_E, S_L, bzw. S_C - übermittelt. Andererseits werden durch eine Anbindung an ein übergeordnetes Leitsystem und/oder an eine Bedienerschnittstelle (in FIG 2 nicht dargestellt) entsprechende Vorgabedaten - wie z.B. die Minimal- bzw. Maximaltemperatur T_min bzw. T_max, der minimale bzw. maximale Reibwert µ_min bzw. µ_max sowie der Parametersatz Λ_i - an die Recheneinheit 70 übermittelt.
• Der Parametersatz Λ_i, der den Walzstich i für das Band 100 eindeutig charakterisiert, umfasst beispielsweise einen Dickenbereich D_i des Bandes, einen Bandgeschwindigkeitsbereich V_i, einen Stichabnahmebereich R_i, und zumindest einen Materialgütenbereich Q_i. Diese Bereiche sind einem Setupmodell 200 vorab bekannt, weil es auch die konkreten Sollgrößen für den Walzstich i - wie z.B. eine Soll-Walzkraft, eine Soll-Stichabnahme, eine Einlauf- oder Auslaufgeschwindigkeit bzw. Einlauf- oder Auslaufdicke in das Walzgerüst 10 bzw. aus diesem - vorgibt.
• Das Setupmodell 200 gibt im ersten Schritt S1, der vor der eigentlichen Durchführung des betrachteten Walzstiches i ausgeführt wird, für den Walzstich i den Emulsions-Setupwert S_E für den Emulsionsaktor 21,...,23' und den Schmiermittel-Setupwert S_L für den Schmieraktor 31,...,32' des Walzgerüsts 10 sowie den Kühlmittel-Setupwert S_C für den dem Walzgerüst 10 zugeordneten Kühlaktor 41,...,42' vor. Weiterhin gibt das Setupmodell 200 einen unteren und einen oberen Emulsions-Grenzwert E_min und E_max vor: diese Werte stellen nicht notwendigerweise technologische Grenzen des Emulsionsaktors 21,...,23' dar, sondern repräsentieren vielmehr jenen Toleranzbereich, innerhalb dem die Ausgaberate an Emulsion 20 variiert werden kann, ohne das gewünschte Walzergebnis zu beeinträchtigen. Zudem sind dem Setupmodell 200 auch die technologischen Grenzen der Schmiermittelsprühbalken 31,...,32' sowie der Kühlmittelsprühbalken 41,...,42' in Form einer minimalen und maximalen Schmiermittelrate L_min, L_max für den Schmieraktor bzw. einer minimalen und maximalen Kühlmittelrate C_min und C_max für den Kühlaktor bekannt.
• Schließlich werden im ersten Verfahrensschritt S1 für das Band 100 eine Minimaltemperatur T_min und eine Maximaltemperatur T_max sowie ein minimaler und ein maximaler Reibwert µ_min und µ_max vorgegeben. Diese Werte stellen ebenfalls Toleranzbereiche dar, innerhalb derer ein gewünschtes Walzergebnis erzielt wird. Die Vorgabe kann entweder ebenfalls durch das Setupmodell 200 oder auch durch eine weitere unabhängige Instanz, wie z.B. eine weitere Recheneinheit oder einen Bediener erfolgen. Die Vorgabe bzw. Kenntnis aller obergenannten Größen ist im ersten Schritt S1 in FIG 2 durch entsprechende Pfeile symbolisiert.
• Im zweiten Schritt S2 wird der Walzstich i im Walzgerüst 10 ausgeführt: dabei werden der Emulsionsaktor (entsprechend die den Emulsionsaktor konstituierenden Emulsionssprühbalken 21,...,23') - auf den vorgegebenen Emulsions-Setupwert S_E, der-Schmieraktor (bzw. die entsprechenden Schmiermittelsprühbalken 31,...,32') auf den Schmiermittel-Setupwert S_L und der Kühlaktor (bzw die entsprechenden Kühlmittelsprühbalken 41,...,42') auf den Kühlmittel-Setupwert Sc eingestellt. Dies kann beispielsweise durch Übermittlung der jeweiligen SetupWerte an die Basisautomation 60 der Kaltwalzanlage erfolgen und ist in FIG 2 mittels nach rechts in das Rechteck-Symbol der Basisautomation 60 verlaufenden Pfeilen dargestellt.
• Weiterhin werden während des Walzstichs i mittels einer oder mehrerer Temperaturerfassungseinrichtungen 51, 52, eine Ist-Bandtemperatur T' des Bandes 100 ermittelt. Die Temperaturerfassungseinrichtungen 51, 52 sind einlaufseitig und/oder auslaufseitig des Walzgerüsts 10 (bzw. beidseitig des Walzgerüsts 10, wenn dieses als Reversierwalzgerüst betrieben wird) angeordnet. Insbesondere wenn die Temperaturerfassungseinrichtungen 51, 52 als Pyrometer ausgestaltet sind, erfolgt die Anordnung derart, dass die erfasste Bandoberfläche weitgehend frei von Rückständen an auf das Band 10 aufgebrachter Emulsion 20 oder aufgebrachtem Kühlmittel 40 sind.
• Weiterhin werden ein oder mehrere Stellgrößen-Istwerte M' des Walzgerüsts 10 durch Auslesen aus der Basisautomation 60 der Kaltwalzanlage erfasst und daraus ein Ist-Reibwert µ' ermittelt. In FIG 2 ist angedeutet, dass die erfassten Stellgrö-ßen-Istwerte M' zumindest eine Ist-Walzkraft F' umfassen; zusätzlich können während des Walzstiches i auch eine Ist-Voreilung δ' des Bandes im Walzgerüst 10 sowie ein Ist-Antriebsmoment Γ' und/oder weitere Betriebsparameter des Walzgerüsts 10 erfasst werden.
• Die genannte Erfassung der Ist-Bandtemperatur T' und des Ist-Reibwerts µ' kann während des Walzstiches i zyklisch in kurzen Zeitintervallen mit einer jeweiligen Dauer von beispielsweise 10 bis 1000 ms erfolgen; die Ermittlung der Ist-Temperatur T' bzw. des Ist-Reibwertes µ' erfolgt jeweils bevorzugt mit Hilfe eines statistischen Verfahrens (z.B. Medianbildung über alle erfassten Werte), um den Einfluss falscher Einzelwerte ('Ausreißer') zu minimieren.
• Im dritten Schritt S3 des erfindungsgemäßen Verfahrens, der während oder nach dem Walzstich i ausgeführt wird, wird überprüft, ob die Ist-Temperatur T' und der Ist-Reibwert µ' jeweils innerhalb der vorgegebenen Grenzen liegen, wobei drei Fälle unterschieden werden:
  Das sogenannte Szenario A ist dadurch gekennzeichnet, dass
• entweder die Ist-Bandtemperatur T' größer als die Maximaltemperatur T_max und gleichzeitig der Ist-Reibwert µ' kleiner als der minimale Reibwert µ_min ist,
• oder dass die Ist-Bandtemperatur T' kleiner als die Minimaltemperatur T_min und gleichzeitig der Ist-Reibwert µ' größer als der maximale Reibwert µ_max ist.
• Das Szenario A beschreibt, wie voranstehend erläutert, eine gegenläufige Konstellation in Bezug auf eine Änderung der im jeweiligen Walzstich i abgegebenen Emulsion 20. Daher werden, falls das Szenario A zutrifft (was in FIG 2 durch '1' an der ersten Verzweigung symbolisiert ist), die von dem Setupmodell 200 vorgegebenen Setupwerte S_E für die jeweiligen Emulsionsaktoren 21,...,23' nicht geändert, sondern es werden lediglich die Ist-Bandtemperatur T' im Rahmen des Stellbereichs des/der Kühlaktoren 41,...,42' und der Ist-Reibwert µ' im Rahmen des Stellbereichs des/der Schmieraktoren 31,...,32' beeinflusst, indem ein verbesserter Kühlmittel-Setupwert Sc' und ein verbesserter Schmiermittel-Setupwert S_L' bestimmt werden. Diese Bestimmung kann anhand entsprechender Sensitivitäten (in dem mit 'A' gekennzeichneten Knoten in FIG 2) erfolgen, wie im Rahmen von FIG 3 näher erläutert wird.
• Der verbesserte Kühlmittel-Setupwert Sc' und der verbesserte Schmiermittel-Setupwert S_L' werden anschließend vom Setupmodell 200 für den Parametersatz Λ_i übernommen (während der Emulsions-Setupwert S_E für denselben Parametersatz Λ_i unverändert bleibt), was in FIG 2 durch entsprechende Pfeile, die zum Setupmodell 200 zurückführen, angedeutet ist. In der Folge werden bei einem nachfolgenden Walzstich, der durch denselben Parametersatz Λ_i gekennzeichnet ist, vom Setupmodell 200 die geänderten, verbesserten Setupwerte S_C' und S_L' vorgegeben, während der Emulsions-Setupwert S_E beibehalten wird.
• Falls das Szenario A nicht zutrifft (in FIG 2 durch '0' an der ersten Verzweigung symbolisiert), wird überprüft, ob das Szenario B zutrifft, welches gekennzeichnet ist, dass
• entweder die Ist-Bandtemperatur T' größer als die Maximaltemperatur T_max ist und/oder der Ist-Reibwert µ' größer als der maximalen Reibwert µ_max ist,
• oder dass die Ist-Bandtemperatur T' kleiner als die Minimaltemperatur T_min ist und/oder der Ist-Reibwert µ' kleiner als der minimale Reibwert µ_min ist.
• Das Szenario B beschreibt, wie voranstehend erläutert, eine gleichläufige Konstellation in Bezug auf eine Änderung der im jeweiligen Walzstich i abgegebenen Emulsion 20. Daher werden in diesem Fall gegebenenfalls auch die Setupwerte S_E für den Emulsionsaktor 21,...,23' geändert, falls die Ist-Bandtemperatur T' im Rahmen des Stellbereichs des Kühlaktors 41,...,42' und/oder der Ist-Reibwert µ' im Rahmen des Stellbereichs des Schmieraktors 31,...,32' nicht ausreichend beeinflusst werden kann (nämlich dann, wenn der Kühl- und/oder Schmieraktor 41,...,42' bzw. 31,...,32' an seine jeweilige Stell- bzw. Regelgrenzen stößt).
• Im Unterschied zum Szenario A kann im Szenario B der vorgegebene Minimal- bzw. Maximalwerte für die Ist-Bandtemperatur T' und den Ist-Reibwert µ' (neben einer gleichzeitigen Über- bzw. Unterschreitung) auch jeweils nur einzeln unter- bzw. überschritten werden: in desem Fall wird lediglich ein verbesserter Setupwert S_C' bzw. S_L' sowie erforderlichenfalls ein verbesserter Emulsions-Setrupwert S_E' ermittelt. Diese Bestimmung kann wiederum anhand entsprechender Sensitivitäten (in FIG 2 in dem mit 'B' gekennzeichneten Knoten) erfolgen, wie ebenfalls im Rahmen von FIG 3 näher erläutert wird.
• Zusammenfassend werden im Fall von Szenario B ein verbesserter Kühlmittel-Setupwert S_C' und/oder ein verbesserter Schmiermittel-Setupwert S_L' sowie gegebenenfalls ein verbesserter Emulsions-Setupwert S_E' ermittelt, wobei der verbesserte Emulsions-Setupwert S_E' derart bestimmt wird, dass er sich innerhalb der von dem Setupmodell 200 vorgegebenen Grenzen bewegt und somit größer oder gleich dem unteren Emulsions-Grenzwert E_min und kleiner oder gleich dem oberen Emulsions-Grenzwert E_max ist. Anchließend werden die verbesserten Setupwerte S_C', S_L', S_E' - soferne sie für den betrachteten Walzstich i ermittelt wurden - wieder von dem Setupmodell 200 für den Parametersatz Λ_i übernommen.
• Falls neben dem Szenario A auch das Szenario B nicht zutrifft (in FIG 2 durch '0' an der zweitenten Verzweigung symbolisiert), liegt der triviale Fall vor, in dem sich sowohl die Ist-Bandtemperatur T' als auch der Ist-Reibwert µ' innerhalb der vorgegebenen Grenzen bewegen und folglich keine verbesserten Setupwerte ermittelt und von dem Setupmodell 200 übernommen werden (in FIG 2 durch den untersten, leeren Knoten symbolisiert). Ein nachfolgender Walzstich, der durch dieselben Patrameter Λ_i gekennzeichnet ist wie der betrachtete Walzstich i, wird folglich auch mit denselben, unveränderten Setupwerten S_C, S_L, S_E ausgeführt.
• Gemäß den in FIG 3A und FIG 3B dargestellten Ausführungsbeispielen für das Szenario A (in FIG 3A und 3B jeweils mit 'A' gekennzeichnet) werden sowohl ein verbesserter Kühlmittel-Setupwert S_C' anhand einer ersten Sensitivität σ1 als auch ein verbesserter Schmiermittel-Setupwert S_L' anhand einer zweiten Sensitivität σ2 ermittelt. Die erste Sensitivität σ1 repräsentiert den funktionalen Zusammenhang der Ist-Bandtemperatur T' des im Walzstich i gewalzten Bandes 100 mit der dabei am Kühlaktor 41,...,42' eingestellten Durchflussrate Φ_C an Kühlmittel und der Banddicke d des Bandes 100, sodass anhand dieses Zusammenhangs durch Änderung der Durchflussrate Φ_C in Form des verbesserten Kühlmittel-Setupwerts S_C' für einen nachfolgenden Walzstich mit denselben Parametern Λ_i wie im betrachteten Walzstich i eine Ist-Bandtemperatur T' innerhalb des Temperaturbereichs zwischen der Minimal- und der Maximaltemperatur T_min bzw. T_max zu erwarten ist.
• Gleichermaßen beschreibt die zweite Sensitivität σ2 den funktionalen Zusammenhang des Ist-Reibwerts µ' mit der eingestellten Durchflussrate an Schmiermittel Φ_L durch den Schmieraktor, woraus wiederum durch Änderung der Durchflussrate Φ_L in Form des verbesserten Schmiermittel-Setupwerts S_L' für einen nachfolgenden, gleichartigen Walzstich ein Ist-Reibwert µ' zu erwarten ist, der zwischen dem minimalen und dem maximalen Reibwert µ_min und µ_max liegt.
• Die Ermittlung der verbesserten Setupwerte erfolgt dabei anhand der ersten und zweiten zweite Sensitivität σ1 und σ2 derart, dass entweder der verbesserte Kühlmittel-Setupwert S_C' zwischen der minimalen und der maximalen Kühlmittelrate C_min und C_max sowie der verbesserte Schmiermittel-Setupwert S_L' zwischen der minimalen und maximalen Schmiermittelrate L_min und L_max liegt bzw. im Falle des Über- oder Unterschreitens dieser Werte (infolge der Ermittlung anhand der ersten bzw. zweiten Sensitivität σ1 bzw. σ2) jeweils auf diese Werte begrenzt werden, um die technologischen Grenzen der Kühl- bzw. Schmieraktoren entsprechend abzubilden.
• Weil - wie voranstehend beschrieben - Szenario A eine gegenläufige Konstellation in Bezug auf eine Änderung der abgegebenen Emulsionsmenge darstellt, wird diese erfindungsgemäß in Szenario A nicht geändert; stattdessen werden lediglich die Ist-Bandtemperatur T' und der Ist-Reibwert µ' unabhängig voneinander im Rahmen des Stellbereichs des Kühlaktors bzw. des Schmieraktors beeinflusst.
• Das alternative Ausführungsbeispiel von FIG 3Bunterscheiden sich von jenem in FIG 3A lediglich in der Reihenfolge der Ermittlung des verbesserten Kühlmittel-Setupwerts S_C' und des verbesserten Schmiermittel-Setupwerts S_L', liefet jedoch dasselbe Ergebnis.
• FIG 4A, 4B:
  Im Gegensatz zu Szenario A repräsentiert das in FIG 4A dargestellte Ausführungsbeispiel für das Szenario B (in FIG 4A und 4B jeweils mit 'B' symbolisiert) eine Konstellation, in der - wie in FIG 2 angedeutet - entweder nur eine Über- bzw- Unterschreitung der vorgegebenen Temperaturgrenzen durch die Ist-Bandtemeratur T' oder nur eine Über- bzw. Unterschreitung der vorgegebenen Grenzen für den Ist-Reibwert µ' oder aber eine Über- bzw. Unterschreitung von beidem zugleiqch erfolgt: in allen drei dieser Unterszenarien liegt - im Gegensatz zu Szenario A - eine synergistische Konstellation in Bezug auf die Emulsionsaktoren vor, sodass für einen zukünftigen Walzstich (mit denselben Parametern Λ_i) neben einer Änderung der Setupwerte für denKühlaktor bzw. den Schmieraktor zusätzlich auch eine Änderung der von dem Emulsionsaktor abgegebenen Emulsionsmenge sich vorteilhaft auf die Korrektur der aktuell im Walzstich i betrachteten Abweichung der Ist-Bandtemeratur T' bzw. des Ist-Reibwerts µ' auswirkt.
• Erfindungsgemäß können die beschriebenen drei synergistischen Unterszenarien gemeinsam entsprechend dem in FIG 4A (bzw. FIG 4B) dargestellten Flussdiagramm abgehandelt werden:
  Zu Beginn werden als Hilfsgrößen ein erster und ein zweiter Korrekturwert Δ₁ und Δ₂ jeweils mit dem Wert Null angesetzt. Als nächstes wird die Ist-Bandtemperatur T' überprüft: falls diese größer als die Maximaltemperatur T_max oder kleiner als die Minimaltemperatur T_min ist, wird - analog zu Szenario A - der verbesserte Kühlmittel-Setupwert Sc' anhand einer ersten Sensitivität σ1 ermittelt. Andernfalls wird mit der Überprüfung des Ist-Reibwerts µ' fortgefahren.
• In dem Fall, dass eine Ermittlung des verbesserten Kühlmittel-Setupwerts S_C' erfolgt, wird anschließend daran überprüft, ob dieser kleiner als die minimale oder größer als die maximale Kühlmittelrate C_min bzw. C_max ist: falls dies nicht zutrifft, wird mit der Überprüfung des Ist-Reibwerts µ' fortgefahren.
• Anderfalls wird der ermittelte, verbesserte Kühlmittel-Setupwert Sc' nachträglich - analog zu Szenario A - wiederum mit dem Wert der minimalen bzw. maximalen Kühlmittelrate C_min bzw. C_max begrenzt. Zusätzlich wird in diesem Fall der erste Korrekturwert Δ₁ anhand einer dritten Sensitivität σ3 neu ermittelt, wobei die dritte Sensitivität σ3 den funktionalen Zusammenhang der Ist-Bandtemperatur T' mit einer Änderung ΔΦ_E der Durchflussrate an Emulsion durch den Emulsionsaktor in der Umgebung des bereits eingestellten Emulsions-Setupwerts S_E beschreibt.
• Der erste Korrekturwert Δ₁ repräsentiert somit (bei einer gleichzeitigen minimalen oder maximalen Aussteuerung des Kühlaktors entsprechend C_min oder C_max) eine notwendige Änderung der (von dem Emulsionsaktor auf das Band 100 abgegebenen) Emulsionsrate, um in einem nachfolgenden, gleichartigen Walzstich die zu niedrige bzw. zu hohe Ist-Bandtemperatur in den Bereich zwischen der Minimal- und Maximaltemperatur T_min und T_max zu bringen. Im Anschluß an die Ermittlung des ersten Korrekturwerts Δ₁ wird mit der Überprüfung des Ist-Reibwerts µ' fortgefahren.
• Wird bei der Überprüfung des Ist-Reibwerts µ' festgestellt, dass dieser größer als der maximale Reibwert µ_max oder kleiner als der minimale Reibwert µ_min ist, wird - analog zu Szenario A - der verbesserte Schmiermittel-Setupwert S_L' anhand einer zweiten Sensitivität σ2 ermittelt. Andernfalls wird mit der Ermittlung des verbesserten Emulsions-Setupwerts S_E' fortgefahren.
• In dem Fall, dass eine Ermittlung des verbesserten Schmiermittel-Setupwerts S_L' erfolgt, wird anschließend daran überprüft, ob dieser kleiner als die minimale oder größer als die maximale Schmiermittelrate L_min bzw. L_max ist: falls dies nicht zutrifft, wird mit der Ermittlung des verbesserten Emulsions-Setupwerts S_E' fortgefahren.
• Anderfalls wird der ermittelte, verbesserte Schmiermittel-Setupwerts S_L' nachträglich - analog zu Szenario A - wiederum mit dem Wert der minimalen bzw. maximalen Schmittelrate L_min bzw. L_max begrenzt. Zusätzlich wird in diesem Fall der zweite Korrekturwert Δ₂ anhand einer vierten Sensitivität σ4 neu ermittelt, wobei die vierte Sensitivität σ4 den funktionalen Zusammenhang des Ist-Reibwerts µ' mit einer Änderung ΔΦ_E der Durchflussrate an Emulsion durch den Emulsionsaktor in der Umgebung des bereits eingestellten Emulsions-Setupwerts S_E beschreibt.
• Der zweite Korrekturwert Δ₂ repräsentiert somit (bei einer gleichzeitigen minimalen oder maximalen Ausstreuerung des/der Schmieraktoren entsprechend L_min oder L_max) eine notwendige Änderung ΔΦ_E der (von dem Emulsionsaktor auf das Band abgegebenen) Emulsionsrate, um in einem nachfolgenden, gleichartigen Walzstich den zu niedrigen bzw. zu hohen Ist-Reibwert µ' in den Bereich zwischen dem minimalen und maximalen Reibwert µ_min und µ_max zu bringen. Im Anschluß an die Ermittlung des zweiten Korrekturwerts Δ₂ wird mit Ermittlung des verbesserten Emulsions-Setupwerts S_E' fortgefahren.
• Bei der Ermittlung des verbesserten Emulsions-Setupwerts S_E' wird zunächst überprüft, ob der erste und der zweite Korrekturwert Δ₁ und Δ₂ jeweils Null sind: Falls dies zutrifft, bedeutet dies, dass die Kühl- und Schmieraktoren nicht (im obigen Sinne) ausgeregelt werden müssen, und es wird daher auch kein verbesserter Setupwert S_E' ermittelt: dies ist durch den leeren Kreis in FIB 4A symbolisiert.
• Andernfalls (d.h. wenn der erste und/oder der zweite Korrekturwert Δ₁ bzw. Δ₂ ungleich Null sind), wird die Summe Σ = S_E + Δ₁ + Δ₂ aus dem (bereits eingestellten) Emulsions-Setupwert S_E mit dem ersten und dem zweiten Korrekturwert Δ₁ und Δ₂ gebildet. Wiederum wird - entsprechend den technologischen Grenzen des Emulsionsaktors - der verbesserte Emulsions-Setupwert S_E' entweder dem unteren Emulsions-Grenzwert E_min (falls die Summe Σ kleiner als der untere Emulsions-Grenzwert E_min ist) oder dem oberen Emulsions-Grenzwert E_max (falls die Summe Σ größer als der obere Emulsions-Grenzwert E_max ist) gleichgesetzt. Ansonsten - d.h. wenn die Summe Σ zwischen dem unteren und dem oberen Emulsions-Grenzwert E_min und E_max liegt - wird die Summe Σ als verbesserte Emulsions-Setupwert S_E' übernommen.
• Das in FIG 4B dargestellte alternative Ausführungsbeispiel für die Ermittlung verbesserter Setupwerte gemäß Szenario B unterscheidet sich von jenem in FIG 4A lediglich durch die Reinhenfolge bei der Überprüfung der Ist-Temperatur T' und des Ist-Reibwertes µ', liefert ansonsten aber identische Ergebnisse für die verbesserten Setupwerte S_L', S_C', S_E'.
• Zusammenfassend werden von Szenario B mehrere Fälle abgedeckt, in denen die Ist-Bandtemperatur T' und/oder der Ist-Reibwert µ' korrigiert werden können: dementsprechend wird zumindest ein verbesserter Kühlmittel-Setupwert S_C' und/oder ein verbesserter Schmiermittel-Setupwert S_L' und/oder ein verbesserter Emulsions-Setupwert S_E' ermittelt, die anschließend von dem Setupmodell 200 für den Parametersatz Λ_i übernommen werden, sodass ein zukünftiger Walzstich, der mit denselben Parametern Λ_i wie der aktuell betrachtete Walzstich i durchgeführt wird, mit den entsprechenden verbesserten Setupwerten erfolgt. Wieviele bzw. welche dieser verbesserten Setupwerte in Szenario B konkret ermittelt werden, hängt vom jeweiligen Einzelfall ab, was in FIG 4A und 4B durch in geschwungene Klammern gesetzte, verbesserte Setupwerte Sc', S_L' und S_E' bei dem Pfeil aus dem Knoten 'B' symbolisiert ist.
Bezugszeichenliste

10

Walzgerüst

11, 11'

Arbeitswalze

12

Walzspalt

13, 13'

Stütz-, Zwischenwalze

14

Bandlaufrichtung

20

Emulsion

21,...,23'

Emulsionsaktor, Emulsionssprühbalken

30

Schmierstoff

31,...,32'

Schmieraktor, Schmiermittelsprühbalken

40

Kühlmittel

41,...,42'

Kühlaktor, Kühlmittelsprühbalken

51, 52

Temperaturerfassungsvorrichtung

60

Basisautomation

70

Recheneinheit

100

Band

200

Setupmodell

A, B

Szenario

Cmin, Cmax

minimale, maximale Kühlmittelrate

d

Banddicke

d1, d2, d3

Aufbringabstand

Di

Dickenbereich

Emin, Emax

unterer, oberer Emulsions-Grenzwert

F'

Ist-Walzkraft

i

Walzstich

Lmin, Lmax

minimale, maximale Schmiermittelrate

M'

Stellgrößen-Istwerte

Qi

Materialgütenbereich

Ri

Stichabnahmebereich

S1, S2, S3

Verfahrensschritt

SC

Kühlmittel-Setupwert

SC'

verbesserter Kühlmittel-Setupwert

SE

Emulsions-Setupwert

SE'

verbesserter Emulsions-Setupwert

SL

Schmiermittel-Setupwert

SL'

verbesserter Schmiermittel-Setupwert

T'

Ist-Bandtemperatur

Tmin, Tmax

Minimal-, Maximaltemperatur

Vi

Bandgeschwindigkeitsbereich

δ'

Ist-Voreilung

Δ1, Δ2

Korrekturwert

ΦC

Durchflussrate Kühlmittel

ΔΦE

Änderung Durchflussrate Emulsion

ΦL

Durchflussrate Schmiermittel

Γ'

Ist-Antriebsmoment

Λi

Parametersatz

u'

Ist-Reibwert

µmin, µmax

minimaler, maximaler Reibwert

σ1,...,σ4

Sensitivität

Σ

Summe

Claims (13)

1. Verfahren zur Bestimmung von verbesserten Setupwerten zum Kaltwalzen eines Bandes (100) in einem oder mehreren Walzstichen (i) in einem Walzgerüst (10), wobei

   - das Walzgerüst (10) zwei Arbeitswalzen (11, 11') zur Ausbildung eines Walzspaltes (12), einen Emulsionsaktor (21,...,23') zur Ausgabe von Emulsion (20) auf die Arbeitswalzen (11, 11') und/oder in den Walzspalt (12) und einen Schmieraktor (31,...,32') aufweist, der ausgebildet ist, Schmierstoff (30) in einem Bereich zwischen einer minimalen und einer maximalen Schmiermittelrate (L_min, L_max) auf das Band (100) und/oder die Arbeitswalzen (11, 11') auszugeben,

   - dem Walzgerüst (10) ein Kühlaktor (41,...,42') zugeordnet ist, der ausgebildet ist, Kühlmittel (40) in einem Bereich zwischen einer minimalen und einer maximalen Kühlmittelrate (C_min, C_max) auf das Band (100) auszugeben,

   - und wobei jeder Walzstich (i) durch einen Parametersatz (Λ_i) charakterisiert ist,

   - wobei in einem ersten Schritt (S1) vor jedem Walzstich (i)

   -- für das Band (100) eine Minimal- und eine Maximaltemperatur (T_min, T_max) und ein minimaler und ein maximaler Reibwert (µ_min, µ_max) vorgegeben werden, und

   -- von einem Setupmodell (200) für den Emulsionsaktor (21,...,23') ein Emulsions-Setupwert (S_E) sowie ein unterer und ein oberer Emulsions-Grenzwert (E_min, E_max), für den Schmieraktor (31,...,32') ein Schmiermittel-Setupwert (S_L) und für den Kühlaktor (41,...,42') ein Kühlmittel-Setupwert (S_C) vorgegeben werden,

   - wobei in einem zweiten Schritt (S2) während eines jeweiligen Walzstiches (i), in dem das Band (100) durch den Walzspalt (12) hindurchgeführt wird,

   -- der Emulsionsaktor (21,...,23') auf den Emulsions-Setupwert (S_E), der Schmieraktor (31,...,32') auf den Schmiermittel-Setupwert (S_L) und der Kühlaktor (41,...,42') auf den Kühlmittel-Setupwert (S_C) eingestellt werden,

   -- mit Hilfe einer Temperaturerfassungseinrichtung (51, 52) eine Ist-Bandtemperatur (T') des Bandes (100) ermittelt wird,

   -- und ein oder mehrere Stellgrößen-Istwerte (M') des Walzgerüsts (10) erfasst werden und daraus ein Ist-Reibwert (u') ermittelt wird,

   - wobei in einem dritten Schritt (S3)

   -- in einem Szenario (A), in dem

   --- entweder die Ist-Bandtemperatur (T') größer als die Maximaltemperatur (T_max) und der Ist-Reibwert (u') kleiner als der minimale Reibwert (µ_min) ist,

   --- oder in dem die Ist-Bandtemperatur (T') kleiner als die Minimaltemperatur (T_min) und der Ist-Reibwert (u') größer als der maximale Reibwert (µ_max) ist,
   ein verbesserter Kühlmittel-Setupwert (S_C') und ein verbesserter Schmiermittel-Setupwert (S_L') bestimmt und von dem Setupmodell (200) für den Parametersatz (Λ_i) übernommen werden,

   -- oder in einem Szenario (B), in dem

   --- entweder die Ist-Bandtemperatur (T') größer als die Maximaltemperatur (T_max) und/oder der Ist-Reibwert (µ') größer als der maximale Reibwert (µ_max) ist,

   --- oder in dem die Ist-Bandtemperatur (T') kleiner als die Minimaltemperatur (T_min) und/oder der Ist-Reibwert (u') kleiner als der minimale Reibwert (µ_min) ist,
   der verbesserte Kühlmittel-Setupwert (S_C') und/oder der verbesserte Schmiermittel-Setupwert (S_L') und/oder ein verbesserter Emulsions-Setupwert (S_E'), der größer oder gleich dem unteren Emulsions-Grenzwert (E_min) und kleiner oder gleich dem oberen Emulsions-Grenzwert (E_max) ist, bestimmt und von dem Setupmodell (200) für den Parametersatz (Λ_i) übernommen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Szenario (A)

   - der verbesserte Kühlmittel-Setupwert (Sc') anhand einer ersten Sensitivität (σ1) als ein Wert zwischen der minimalen und der maximalen Kühlmittelrate (C_min, C_max),

   - und der verbesserte Schmiermittel-Setupwert (S_L') anhand einer zweiten Sensitivität (σ2) als ein Wert zwischen der minimalen und der maximalen Schmiermittelrate (L_min, L_max) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Szenario (B)

   - zunächst ein erster und ein zweiter Korrekturwert (Δ₁, Δ₂) mit dem Wert Null angesetzt werden,

   - in dem Fall, in dem die Ist-Bandtemperatur (T') größer als die Maximaltemperatur (T_max) oder kleiner als die Minimaltemperatur (T_min) ist, der verbesserte Kühlmittel-Setupwert (S_C') anhand einer ersten Sensitivität (σ1) ermittelt wird und zusätzlich, falls der ermittelte, verbesserte Kühlmittel-Setupwert (S_C') kleiner als die minimale oder größer als die maximale Kühlmittelrate (C_min, C_max) ist, der minimalen bzw. maximalen Kühlmittelrate (C_min, C_max) gleichgesetzt wird und der erste Korrekturwert (Δ₁) anhand einer dritten Sensitivität (σ3) neu ermittelt wird, und

   - in dem Fall, in dem der Ist-Reibwert (u') größer als der maximalen Reibwert (µ_max) oder kleiner als der minimale Reibwert (µ_min) ist, der verbesserte Schmiermittel-Setupwert (S_L') anhand einer zweiten Sensitivität (σ2) ermittelt wird und zusätzlich, falls der ermittelte, verbesserte Schmiermittel-Setupwert (S_L') kleiner als die minimale oder größer als die maximale Schmiermittelrate (L_min, L_max) ist, der minimalen bzw. maximalen Schmiermittelrate (L_min, L_max) gleichgesetzt wird und der zweite Korrekturwert (Δ₂) anhand einer vierten Sensitivität (σ4) neu ermittet wird, und

   - in dem Fall, dass der erste und/oder der zweite Korrekturwert (Δ₁, Δ₂) ungleich Null sind, eine Summe (Σ) aus Emulsions-Setupwert (S_E), erstem und zweitem Korrekturwert (Δ₁, Δ₂) gebildet wird, wobei der verbesserte Emulsions-Setupwert (S_E')

   -- dem unteren Emulsions-Grenzwert (E_min) gleichgesetzt wird, falls die Summe (Σ) kleiner als der untere Emulsions-Grenzwert (E_min) ist, oder

   -- dem oberen Emulsions-Grenzwert (E_max) gleichgesetzt wird, falls die Summe (Σ) größer als der obere Emulsions-Grenzwert (E_max) ist, und

   -- ansonsten der Summe (Σ) gleichgesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Schmierstoff (30) einlaufseitig in einem bestimmten ersten Aufbringabstand (d₁) vor dem Walzspalt (12) auf das Band (100) oder einlaufseitig direkt auf die Arbeitswalzen (11, 11') aufgebracht wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Kühlmittel (40) in einem zweiten Aufbringabstand (d₂) vor dem Walzspalt (12) oder in einem dritten Aufbringabstand (d₃) hinter dem Walzspalt (12) direkt auf das Band (100) aufgebracht wird.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Stellgrößen-Istwerte (M') zumindest eine Ist-Walzkraft (F') umfassen.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Stellgrößen-Istwerte (M') weiterhin eine Ist-Voreilung (δ') und/oder ein Ist-Antriebsmoment (Γ') der Arbeitswalzen (11, 11') umfassen.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Parametersatz (Λ_i) für den Walzstich (i) einen Dickenbereich (D_i), einen Stichabnahmebereich (R_i), einen Bandgeschwindigkeitsbereich (V_i) und zumindest einen Materialgütenbereich (Q_i) umfasst.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Temperaturerfassungseinrichtung (51, 52) in Form eines einlaufseitig oder auslaufseitig des Walzgerüsts (10) angeordneten Pyrometers ausgestaltet ist.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Schmierstoff (30) einen Anteil von zumindest 80% an reinem Öl aufweist.
11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Minimaltemperatur (T_min) in einem Bereich von 50 °C - 70°C und die Maximaltemperatur (T_max) in einem Bereich von 120°C bis 160°C liegt.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Kühlmittel (40) einen Anteil von zumindest 80% Wasser aufweist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei als Kühlmittel (40) die Emulsion (20) verwendet wird.