ES2306929T3 - PROCEDURE AND DEVICE TO AVOID OSCILLATIONS. - Google Patents
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Abstract
Description
Procedimiento y dispositivo para evitar oscilaciones.Procedure and device to avoid oscillations
La invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para evitar oscilaciones, especialmente oscilaciones de 3ª y 5ª octava, en una instalación de laminación con al menos una caja de laminación con ajuste de cilindros y al menos un conjunto de cilindros.The invention relates to a method and to a device to avoid oscillations, especially oscillations 3rd and 5th octave, in a rolling facility with at least one rolling box with cylinder adjustment and at least one set of cylinders
En instalaciones de laminación es conocido que, en determinados estados de funcionamiento, se producen oscilaciones o vibraciones no deseadas que pueden llevar a daños considerables en la instalación, así como también a defectos en el producto de laminación. A través de una superposición de oscilaciones, cuyas causas aún no están completamente aclaradas en detalle, pueden producirse oscilaciones de amplitud creciente, esto es, oscilaciones con una amortiguación negativa. Una consecuencia de esto son estados de oscilación o vibraciones inestables con un contenido en energía muy elevado. Además de los daños mencionados en la instalación pueden producirse sin embargo también desviaciones no admisibles en las medidas geométricas y patrones de superficie o defectos de superficie no deseados en el producto de laminación. Ambas cosas implican costes considerables con respecto a la producción, ya que los productos de laminación defectuosos deben eliminarse como desechos.In rolling mills it is known that, in certain operating states, oscillations occur or unwanted vibrations that can lead to considerable damage in the installation, as well as defects in the product of lamination. Through an overlap of oscillations, whose Causes are not yet fully clarified in detail, they can oscillations of increasing amplitude occur, that is, oscillations With a negative damping. A consequence of this are oscillation states or unstable vibrations with a content in very high energy In addition to the damages mentioned in the installation may occur however also deviations not admissible in geometric measurements and surface patterns or unwanted surface defects in the lamination product. Both of these involve considerable costs with respect to the production, since defective lamination products must Dispose of as waste.
El experto en la técnica conoce dos grupos típicos a partir de la pluralidad de vibraciones que se producen en procesos de laminación, que se clasifican según sus características, tales como por ejemplo la frecuencia y su efecto en oscilaciones de 3ª y 5ª octava. Las oscilaciones de 3ª octava se producen en un intervalo de frecuencia de aproximadamente 100 a 350 Hz y se caracterizan por un contenido en energía muy elevado, de modo que también pueden producirse daños mecánicos considerables en la instalación de laminación. Estas oscilaciones van acompañadas por un ruido fuerte. Las frecuencias indicadas dependen a este respecto de la configuración de instalación respectiva y los parámetros de laminación y por tanto también pueden desviarse de las mismas. En el conjunto de cilindros se produce con frecuencia una oscilación dirigida de manera opuesta entre los cilindros, produciéndose dilataciones de los bastidores de caja. Efectos stick-slip (deslizamiento intermitente) pueden ser otras causas de las oscilaciones, pudiendo ser también causa de las vibraciones diferencias en los pares de accionamiento de los cilindros. La aparición de estados de oscilación inestables representa una característica especial de estas oscilaciones.The person skilled in the art knows two typical groups from the plurality of vibrations that occur in lamination processes, which are classified according to their characteristics, such as, for example, the frequency and their effect in oscillations of 3rd and 5th octaves. The 3rd octave oscillations occur in a frequency range of approximately 100 to 350 Hz and are characterized by a very high energy content, so that considerable mechanical damage can also occur in the rolling plant. These oscillations are accompanied by a loud noise. The frequencies indicated depend in this respect on the respective installation configuration and lamination parameters and therefore can also deviate from them. In the set of cylinders there is often an oscillation directed in an opposite manner between the cylinders, causing dilations of the box frames. Stick-slip effects (intermittent sliding) can be other causes of the oscillations, and differences in the driving torques of the cylinders may also be the cause of the vibrations. The appearance of unstable oscillation states represents a special characteristic of these oscillations.
Las oscilaciones de 5ª octava se producen en un intervalo de frecuencia de aproximadamente 500 a 800 Hz y llevan a defectos de superficie en el producto de laminación y se detectan parcialmente sólo debido a estos defectos en el producto de laminación. A este respecto los cilindros de trabajo oscilan con respecto a los cilindros de apoyo.The oscillations of 5th octave occur in a frequency range of approximately 500 to 800 Hz and lead to surface defects in the lamination product and are detected partially only due to these defects in the product of lamination. In this regard the work cylinders oscillate with regarding the support cylinders.
Ambos tipos de oscilación tienen en común que, a este respecto, se producen movimientos del conjunto de cilindros y por tanto una desviación de la abertura teórica entre cilindros. Según el tipo de oscilación, los defectos en el producto de laminación se muestran con una intensidad diferente como defectos de superficie, como defectos geométricos o también como combinación de los mismos.Both types of oscillation have in common that, at in this respect, movements of the cylinder assembly and therefore a deviation from the theoretical opening between cylinders. Depending on the type of oscillation, the defects in the product of Lamination are shown with a different intensity as defects of surface, as geometric defects or also as a combination of the same.
Por el estado de la técnica se conocen sistemas de monitorización. Estos sistemas vigilan o miden el estado de oscilación de la instalación de laminación o de las cajas de laminación y reducen, en caso de aparición de vibraciones, la velocidad de laminación para reducir de este modo las vibraciones o evitar inestabilidades. Resulta desventajoso en procedimientos que utilizan sistemas de monitorización una disminución considerable de la producción que se debe a una reducción de la velocidad de laminación.Systems are known from the state of the art of monitoring. These systems monitor or measure the state of swing of the rolling mill or of the boxes of lamination and reduce, in case of occurrence of vibrations, the rolling speed to reduce vibrations or Avoid instabilities. It is disadvantageous in procedures that monitoring systems use a considerable decrease in production due to a reduction in the speed of lamination.
Además se conocen instalaciones de laminación con sistemas de amortiguación de oscilaciones pasivos. A este respecto se reduce mediante amortiguadores la energía de una oscilación que aparece y de este modo se reduce el riesgo de daños. Estos sistemas sin embargo sólo pueden evitar imperfecciones de superficie en el producto de laminación de manera insuficiente, de modo que el objetivo de generar un producto de laminación sin imperfecciones no se soluciona de este modo.Lamination facilities are also known with passive oscillation damping systems. To this respect is reduced by means of shock absorbers the energy of a oscillation that appears and thus the risk of damage is reduced. These systems however can only avoid imperfections of surface in the lamination product insufficiently, of so that the objective of generating a lamination product without Imperfections is not solved in this way.
El documento US 5.724.846 describe un procedimiento para combatir las vibraciones (oscilaciones de octava) en una instalación de laminación para laminar bandas. A este respecto se introduce en la instalación de laminación una componente de oscilación que es asincrónica con respecto a una vibración presente para evitar oscilaciones verticales de los cilindros. La solución descrita parte, a este respecto, sin embargo siempre de una oscilación existente a la que se recurre como base para la contramedida. En laminadores esta solución no es suficiente porque, debido a estados de funcionamiento que varían, aún así pueden producirse defectos en la banda de laminación a pesar de la contramedida. Especialmente con respecto a oscilaciones de amplitud creciente que se caracterizan por una amortiguación negativa no puede encontrarse una solución mediante la invención descrita en el documento US 5.724.846.US 5,724,846 describes a procedure to combat vibrations (octave oscillations) in a rolling mill for laminating bands. To this respect is introduced into the rolling mill a oscillation component that is asynchronous with respect to a vibration present to avoid vertical oscillations of the cylinders The solution described part, in this respect, however always from an existing swing that is used as a basis for the countermeasure. In laminators this solution is not enough because, due to varying operating states, still defects in the laminating belt may occur despite the countermeasure. Especially with respect to amplitude oscillations increasing that are characterized by negative damping not a solution can be found by the invention described in the US 5,724,846.
Por el documento US 6.387.214 B1 puede deducirse un dispositivo en el que, basándose en una vibración medida, se influye en el estado de vibración de un cilindro mediante un actuador. Sin embargo la solución sólo ofrece una indicación sobre cómo se reducen las vibraciones, pero no sobre cómo pueden evitarse. Para el caso de estados de oscilación inestables no se ofrece ninguna solución.From US 6,387,214 B1 can be deduced a device in which, based on a measured vibration, it influences the vibration state of a cylinder by means of a actuator However, the solution only offers an indication on how vibrations are reduced, but not about how they can be avoided. In the case of unstable oscillation states it is not offered no solution
Es una característica fundamental que los estados de oscilación inestables sólo pueden eliminarse, y por tanto estabilizarse, mediante regulaciones, esto es, mediante retroalimentaciones de la señal de información. Una explicación detallada de este hecho se encuentra en las siguientes publicaciones:It is a fundamental characteristic that unstable oscillation states can only be eliminated, and therefore stabilize, through regulations, that is, through feedback of the information signal. An explanation Detailed of this fact is found in the following publications:
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- Kailath T.: "Linear Systems", Prentice Hall, 1980. Kailath T .: "Linear Systems", Prentice Hall , 1980 .
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- Franklin G., Powell D., Emami-Naeini A.: "Feedback Control of Dynamic Systems", Cuarta Edición, Prentice Hall, 2002. Franklin G., Powell D., Emami-Naeini A .: "Feedback Control of Dynamic Systems", Fourth Edition, Prentice Hall , 2002 .
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- Vidyasagar M.: "Nonlinear Systems Analysis", Segunda Edición, Prentice Hall, 1993. Vidyasagar M .: "Nonlinear Systems Analysis", Second Edition, Prentice Hall , 1993 .
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Es un objetivo de la invención perfeccionar un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1, de modo que se evitan o excluyen daños en la instalación de laminación o defectos en el producto de laminación debido a oscilaciones o vibraciones.It is an objective of the invention to perfect a method according to the preamble of claim 1, so that prevent or exclude damage to the rolling facility or Lamination product defects due to oscillations or vibrations
El objetivo se soluciona según el procedimiento
según la invención según la parte caracterizadora de la
reivindicación 1. Mediante el procedimiento según la invención se
evita la aparición de vibraciones que pueden llevar a interferencias
en el funcionamiento de laminación o a defectos en el producto de
laminación y se garantiza un funcionamiento sin vibraciones ni
interferencias. Basándose en al menos una magnitud medida de manera
permanente que se suministra a una unidad de control que comprende
una ley de control matemática, basándose en un sistema de ecuaciones
lineales y no lineales y/o ecuaciones diferenciales o de diferencia
y en modelos parciales que caracterizan el estado de la instalación
con un modelo hidráulico y/o mecánico y/o de fuerza de laminación,
se determina con ayuda de esta unidad de control en tiempo real al
menos una magnitud de ajuste que puede variar en el tiempo, se
suministra al menos a un actuador (5) y, a través del actuador, se
solicita al menos uno de los cilindros del conjunto de cilindros
y/o el producto de laminación, manteniéndose las magnitudes de
control permanentes con valores teóricos definidos a través de la
comparición de las magnitudes medidas con las magnitudes
teóricas.The objective is solved according to the method according to the invention according to the characterizing part of claim 1. By means of the method according to the invention, the appearance of vibrations that can lead to interference in the rolling operation or defects in the rolling product is avoided and guarantees operation without vibrations or interference. Based on at least one permanently measured quantity that is supplied to a control unit comprising a mathematical control law, based on a system of linear and non-linear equations and / or differential or difference equations and partial models that characterize the state of the installation with a hydraulic and / or mechanical model and / or rolling force, is determined with the help of this control unit in real time at least one magnitude of adjustment that can vary in time, at least supplied to an actuator (5) and, through the actuator, at least one of the cylinders of the cylinder assembly and / or the rolling product is requested, the permanent control quantities being maintained with theoretical values defined through the comparison of the measured quantities with the quantities
theoretical
Para predecir el comportamiento del trayecto de control es necesario, aparte de una detección lo suficientemente precisa del estado de funcionamiento, también una descripción precisa de la instalación o del comportamiento de la instalación. A este respecto se describe el comportamiento de la instalación mediante una descripción matemática que tiene en cuenta todas las influencias y contextos físicos decisivos y el comportamiento de los materiales de componentes de la instalación y productos de laminación, a través de modelos parciales lineales o no lineales o a partir de combinaciones de modelos parciales lineales y no lineales, por lo que se consigue una simulación lo suficientemente exacta para el trayecto de control.To predict the path behavior of control is necessary, apart from detection enough precise operating status, also a description requires installation or installation behavior. TO this respect describes the behavior of the installation through a mathematical description that takes into account all decisive physical influences and contexts and the behavior of the installation component materials and products of lamination, through partial linear or non-linear models or from combinations of linear partial models and not linear, so you get enough simulation Exact for the control path.
Mediante la unidad de control se extrae la energía que lleva al aumento de amplitud de la oscilación, teniendo en cuenta las no linealidades esenciales de los sistemas, tales como por ejemplo el modelo de fuerza de laminación, el actuador, etc., o se consigue que la energía acumulada en el sistema laminador adopte un mínimo. Con la ley de control matemática se determina(n) la(s) magnitud(es) de ajuste en función de la(s) magnitud(es) de medición, basándose en ecuaciones lineales y/o no lineales y/o ecuaciones diferenciales y/o ecuaciones de diferencia. Un esquema de control de esto se representa en la figura 1.The control unit removes the energy leading to the increase in amplitude of the oscillation, having take into account the essential nonlinearities of systems, such as for example the rolling force model, the actuator, etc., or it is achieved that the energy accumulated in the laminator system adopts a minimum. With the law of mathematical control it is determined (n) the magnitude (s) of adjustment based on the magnitude (s) of measurement, based on linear and / or nonlinear equations and / or differential equations and / or difference equations. A control scheme of this is represented in figure 1.
En puntos de trabajo inestables aumenta la energía acumulada en el sistema y por tanto también las amplitudes de las oscilaciones en la evolución temporal. Sin una influencia en el sistema a través de una intervención de control dirigida, o, como en el caso de sistemas conocidos, a través de una reducción de la velocidad de banda, pueden producirse roturas de banda, daños graves en la instalación, paradas de la instalación y por tanto costes muy elevados. A través de una reducción de la velocidad de banda se consigue que el sistema vuelva a estar estable y que la amplitud disminuya, sin embargo con la desventaja ya descrita de una productividad reducida.In unstable work points increases the accumulated energy in the system and therefore also the amplitudes of oscillations in temporal evolution. Without an influence on the system through a targeted control intervention, or, as in the case of known systems, through a reduction of band speed, band breakage may occur, damage serious installation, installation stops and therefore very high costs Through a reduction in the speed of band, the system is stable again and the amplitude decrease, however with the already described disadvantage of a reduced productivity
Según los grupos constructivos y el comportamiento de la instalación, los modelos parciales comprenden un modelo hidráulico y/o mecánico y/o de fuerza de laminación. Mediante los modelos parciales la instalación de laminación se describe suficientemente y se ilustra en la ley de control, ilustrándose además del comportamiento de las partes de la instalación y la carga de la instalación, el comportamiento de toda la instalación de laminación con una precisión elevada.According to the construction groups and the installation behavior, partial models include a hydraulic and / or mechanical and / or rolling force model. Through the partial models the rolling plant is sufficiently described and illustrated in the control law, also illustrating the behavior of the parts of the installation and installation load, the behavior of all Lamination installation with high precision.
Un modelo parcial hidráulico posible se describe en detalle en la siguiente publicación.A possible hydraulic partial model is described in detail in the following publication.
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- Kugi A.: "Nonlinear Control Based on Physical Models", Lecture Notes in Control and Information Sciences 260, Springer, 2000. Kugi A .: "Nonlinear Control Based on Physical Models", Lecture Notes in Control and Information Sciences 260, Springer , 2000 .
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- Merritt H.E.: "Hydraulic Control Systems", John Wiley & Sons 1967. Merritt HE: "Hydraulic Control Systems", John Wiley & Sons 1967.
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Otras descripciones con respecto a posibles modelos para el sistema hidráulico y con respecto a la determinación de la fuerza de laminación se encuentran en la publicación:Other descriptions regarding possible models for the hydraulic system and with respect to the determination of the rolling force are found in the publication:
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- Kugi A., Schlacher K., Keintzel G.: "Position Control and Active Eccentricity compensation in Rolling Mills", at - Automatisierungstechnik pág. 342-349, Oldenbourg, 1999. Kugi A., Schlacher K., Keintzel G .: "Position Control and Active Eccentricity compensation in Rolling Mills", at - Automatisierungstechnik p. 342-349, Oldenbourg , 1999 .
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Indicaciones detalladas sobre los modelos de fuerza de laminación y los planteamientos específicos en cuanto a cajas de laminación acopladas en instalaciones de laminador se encuentran en las referencias bibliográficas:Detailed indications on the models of rolling force and specific approaches in terms of lamination boxes docked in rolling mill facilities found in bibliographic references:
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- Grabmair G., Schlacher K., Kugi A.: "Coupling effects in multi stand rolling mills", Metal Forming 2000l, pág. 295-301, 2000. Grabmair G., Schlacher K., Kugi A .: "Coupling effects in multi stand rolling mills", Metal Forming 2000l, p. 295-301, 2000 .
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- Bland D., Ford H., Ellis F.: "Cold rolling with strip tension", Part I, Journal of the Iron and Steel Institute, pág. 57-72, 1951. Bland D., Ford H., Ellis F .: "Cold rolling with strip tension", Part I, Journal of the Iron and Steel Institute , p. 57-72, 1951 .
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- Bland D., Ford H., Ellis F.: "Cold rolling with strip tension", Part II, Journal of the Iron and Steel Institute, pág. 239-245, 1952. Bland D., Ford H., Ellis F .: "Cold rolling with strip tension", Part II, Journal of the Iron and Steel Institute , p. 239-245, 1952 .
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- Bland D., Ford H.: "Cold rolling with strip tension", Part III, Journal of the Iron and Steel Institute, pág. 245-249, 1952. Bland D., Ford H .: "Cold rolling with strip tension", Part III, Journal of the Iron and Steel Institute , p. 245-249, 1952 .
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- Jortner D., Osterle J., Zorowski C.: "An analysis of cold strip rolling", Int. J. Mech. Sci., Vol.2, pág. 179-194, 1960. Jortner D., Osterle J., Zorowski C .: "An analysis of cold strip rolling", Int. J. Mech. Sci ., Vol. 2, p. 179-194, 1960 .
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En relación con la ley de control se consigue determinar una o varias magnitudes de ajuste basándose en una predicción precisa del comportamiento de la instalación e influir en el estado de funcionamiento de la instalación de laminación a través de al menos un actuador de tal modo, que se evita la aparición de oscilaciones de 3ª y 5ª octava para todos los estados de funcionamiento de la instalación. De este modo se garantiza que, por ejemplo, para velocidades de laminación elevadas y grosores de los productos de laminación reducidos se evita la aparición de oscilaciones de octava.In relation to the control law is achieved determine one or more magnitudes of adjustment based on a Accurate prediction of installation behavior and influence the operating status of the rolling plant at through at least one actuator in such a way that the appearance of oscillations of 3rd and 5th octave for all states of operation of the installation. This ensures that, for example, for high rolling speeds and thicknesses of The reduced lamination products prevents the appearance of octave oscillations
Mediante la observación permanente del estado de la instalación, a través de al menos una magnitud medida de manera permanente, un suministro continuo de la magnitud a la unidad de control y la determinación en tiempo real de al menos una magnitud de ajuste que puede variar en el tiempo, se consigue una observación permanente y una intervención permanente en el comportamiento de la instalación. Debido a la solicitación de la instalación a través de al menos un actuador se extrae continuamente energía del sistema oscilatorio, de modo que la formación o la aparición de oscilaciones de octava se evita de manera segura. Se recurre a la magnitud medida como indicador del estado de la instalación y se mantiene en valores definidos.Through permanent observation of the state of the installation, through at least one magnitude measured so permanent, a continuous supply of magnitude to the unit of real-time control and determination of at least one magnitude adjustment that can vary over time, you get an observation permanent and a permanent intervention in the behavior of the installation. Due to the installation request through at least one actuator continuously draws energy from the system oscillatory, so that the formation or appearance of Octave oscillations are safely avoided. The magnitude measured as an indicator of the state of the installation and keeps in defined values.
Según una forma de realización especial se recurre a la aceleración vertical del conjunto de cilindros como magnitud medida. La aceleración vertical ha demostrado ser un buen indicador del estado de oscilación en la caja de laminación, puesto que de este modo se proporciona información sobre la situación de movimiento actual de los cilindros y de este modo de la abertura entre cilindros de carga. A través de una instalación de medición sencilla puede detectarse el estado de funcionamiento de manera precisa y económica.According to a special embodiment, it uses the vertical acceleration of the cylinder assembly as measured magnitude Vertical acceleration has proven to be a good oscillation status indicator in the rolling box, set that information on the situation of current movement of the cylinders and thus the opening between loading cylinders. Through a measuring facility The operating status can be detected easily Precise and economical.
Otra realización sencilla de la invención prevé como magnitud medida el uso de la presión de cilindro del ajuste de cilindros. A través de esta configuración se ilustra muy bien el estado de funcionamiento actual a través de las presiones de cilindro, por ejemplo de los cilindros de ajuste, de modo que basándose en la medición es posible una predicción exacta del comportamiento de la instalación y, a través de una intervención de control, evitar oscilaciones de octava.Another simple embodiment of the invention provides as measured quantity the use of the cylinder pressure of the adjustment of cylinders Through this configuration, the current operating status through pressures of cylinder, for example of the adjustment cylinders, so that based on the measurement an exact prediction of the installation behavior and, through an intervention of control, avoid octave oscillations.
En una forma de realización especial del procedimiento se recurre a la posición vertical del émbolo del ajuste de cilindros como magnitud medida. Puesto que la posición vertical del conjunto de cilindros o de los cilindros del conjunto de cilindros define la abertura entre cilindros de carga, puede derivarse muy bien de las desviaciones de una posición de ajuste el comportamiento de oscilación.In a special embodiment of the procedure the vertical position of the piston of the Cylinder adjustment as measured quantity. Since the position vertical of the set of cylinders or of the cylinders of the set of cylinders defines the opening between load cylinders, can derive very well from the deviations of an adjustment position the swing behavior.
Otra forma de realización se consigue mediante el uso del estado de esfuerzo de tracción en el producto de laminación como magnitud medida. De este modo se ilustra especialmente también el acoplamiento de las cajas de la instalación de laminación a través del producto de laminación y las oscilaciones que se superponen en las cajas de laminación.Another embodiment is achieved by the use of the tensile stress state in the product of lamination as measured magnitude. This is illustrated especially also the coupling of the boxes of the rolling plant through the rolling product and the oscillations that overlap in rolling mills.
En una realización preferida del procedimiento según la invención se recurre a varias magnitudes medidas de manera permanente como magnitudes de entrada para la unidad de control. Mediante la combinación de dos o varias magnitudes medidas se detecta de manera muy precisa el estado de funcionamiento actual, de modo que se consigue la mejor influencia posible en el comportamiento de oscilación a través del trayecto de control. A este respecto se recurre a combinaciones de al menos dos magnitudes medidas, tales como por ejemplo la aceleración vertical y/o la presión de cilindro del ajuste de cilindros y/o la posición vertical del émbolo del ajuste de cilindros y/o el estado de esfuerzo de tracción en el producto de laminación, seleccionándose la realización según las necesidades de la instalación de laminación. De este modo es posible una adaptación del control según la invención a la situación de la instalación respectiva de manera aún más precisa.In a preferred embodiment of the procedure according to the invention, several measured quantities are used in a manner permanent as input quantities for the control unit. By combining two or several measured quantities, detects very precisely the current operating status of so that the best possible influence on the swing behavior through the control path. TO in this respect, combinations of at least two magnitudes are used measures, such as vertical acceleration and / or the cylinder pressure of the cylinder adjustment and / or vertical position of the piston of the cylinder adjustment and / or the stress state of traction in the lamination product, selecting the realization according to the needs of the rolling plant. In this way an adaptation of the control is possible according to the invention to the situation of the respective installation so even more precise.
En otra forma de realización del procedimiento según la invención la solicitación del cilindro del conjunto de cilindros se realiza en la(s) dirección (direcciones) de ajuste del conjunto de cilindros. A través de esta medida se consigue directamente una influencia dirigida en el comportamiento de oscilación y por tanto en la abertura entre cilindros de carga. Es ventajosa también la posibilidad de aprovechar el ajuste existente en las cajas respectivas, de este modo unidades adicionales pueden evitarse.In another embodiment of the procedure according to the invention the request of the cylinder of the set of cylinders are made in the direction (s) of cylinder set adjustment. Through this measure you get a direct influence on behavior of oscillation and therefore in the opening between load cylinders. It is also advantageous to take advantage of the adjustment existing in the respective boxes, thus units Additional can be avoided.
Una ampliación de esta idea de la invención para aplicaciones con requisitos especialmente elevados se consigue a través de una solicitación del cilindro del conjunto de cilindros en varias direcciones. Puesto que las oscilaciones de 3ª y 5ª octava parcialmente no pueden asociarse a una dirección de movimiento individual, sino que provocan movimientos activos tridimensionales, se consigue evitar oscilaciones de manera aún más eficaz a través de la actuación de los actuadores en varias direcciones. Especialmente se proporciona de este modo una solución para cualquier tipo de disposiciones de cilindro o configuraciones de caja de cilindros para un procedimiento de control para evitar oscilaciones de 3ª y 5ª octava.An extension of this idea of the invention to applications with especially high requirements are achieved at through a request from the cylinder of the cylinder assembly in Multiple addresses Since the oscillations of 3rd and 5th octave partially they cannot be associated with a direction of movement individual, but cause three-dimensional active movements, it is possible to avoid oscillations even more effectively through of the performance of the actuators in various directions. A solution is especially provided in this way for any type of cylinder arrangements or configurations of cylinder housing for a control procedure to avoid 3rd and 5th octave oscillations.
Una configuración especialmente ventajosa del procedimiento prevé la solicitación de al menos un cilindro a través del dispositivo de ajuste del conjunto de cilindros. Debido a esta característica se encuentra una solución muy sencilla y económica a través del acoplamiento del ajuste y la intervención para evitar oscilaciones en un proceso superpuesto.A particularly advantageous configuration of procedure foresees the solicitation of at least one cylinder to through the cylinder set adjustment device. Because this feature is a very simple solution and economical through the coupling of adjustment and intervention to avoid oscillations in an overlapping process.
Otra configuración posible del procedimiento según la invención prevé una solicitación del cilindro a través del dispositivo de desplazamiento de cilindros axial del conjunto de cilindros. Mediante el uso de un actuador ya existente en muchas cajas de laminación según la norma, puede encontrarse una solución muy sencilla. Mediante la combinación de esta solución con una solicitación a través del ajuste de cilindros se consigue una solución muy flexible que cumple con todos los requisitos.Other possible procedure settings according to the invention provides for a request of the cylinder through the axial cylinder displacement device of the set of cylinders By using an existing actuator in many Lamination boxes according to the standard, a solution can be found very simple. By combining this solution with a request through the adjustment of cylinders you get a Very flexible solution that meets all requirements.
El procedimiento según la invención prevé evitar oscilaciones de 3ª y 5ª octava a través de una reducción permanente de la energía de oscilación, esto es, una evacuación de energía continua del sistema de cajas de laminación oscilatorio, especialmente del conjunto de cilindros. A través de la evacuación de energía continua se garantiza que no se forman oscilaciones o vibraciones, especialmente aquellas con un contenido en energía elevado que pueden llevar a daños considerables en la instalación o también a imperfecciones en el producto de laminación.The process according to the invention envisages avoiding 3rd and 5th octave oscillations through permanent reduction of oscillation energy, that is, an evacuation of energy Continuous oscillating lamination box system, especially the set of cylinders. Through evacuation Continuous energy is guaranteed that no oscillations are formed or vibrations, especially those with an energy content high that can lead to considerable damage to the installation or also to imperfections in the rolling product.
Una forma de realización especial prevé la reducción de oscilaciones especialmente en la dirección de ajuste de los cilindros. Esta solución simplificada no tiene en cuenta oscilaciones con una dirección diferente a la dirección de ajuste. De este modo se encuentra una solución sencilla para el procedimiento que cumple el requisito de evitar de manera segura oscilaciones de 3ª y 5ª octava.A special embodiment provides for oscillation reduction especially in the direction of adjustment of the cylinders. This simplified solution does not take into account oscillations with a different direction than the adjustment direction. In this way a simple solution is found for the procedure that meets the requirement to safely avoid 3rd and 5th octave oscillations.
El dispositivo según la invención para evitar oscilaciones, tales como por ejemplo oscilaciones de 3ª y 5ª octava, en una instalación de laminación con al menos una caja de laminación con ajuste de cilindros y al menos un conjunto de cilindros, comprende al menos un dispositivo de medición para la medición permanente de una magnitud de la instalación de laminación, una unidad de control que comprende una ley de control matemática, basándose en un sistema de ecuaciones lineales y no lineales y/o ecuaciones diferenciales y/o de diferencia y en modelos parciales que caracterizan el estado de la instalación con un modelo hidráulico y/o mecánico y/o de fuerza de laminación, a la que puede suministrarse la magnitud medida, pudiendo determinarse al menos una magnitud de ajuste que puede variar en el tiempo con ayuda de esta unidad de control en tiempo real, y además al menos un actuador al que puede suministrarse la magnitud de ajuste y a través del que puede(n) solicitarse al menos uno de los cilindros del conjunto de cilindros y/o el producto de laminación, solicitándose adicionalmente el cilindro hidráulico del ajuste de cilindros para evitar oscilaciones.The device according to the invention to avoid oscillations, such as for example 3rd and 5th oscillations eighth, in a rolling facility with at least one box of lamination with cylinder adjustment and at least one set of cylinders, it comprises at least one measuring device for the permanent measurement of a magnitude of the installation of lamination, a control unit comprising a control law mathematics, based on a system of linear equations and not linear and / or differential and / or difference equations and in partial models that characterize the installation status with a hydraulic and / or mechanical and / or rolling force model, to the that the measured magnitude can be supplied, and can be determined at minus a magnitude of adjustment that can vary over time with help of this control unit in real time, and also at least an actuator to which the magnitude of adjustment can be supplied and to through which at least one of the cylinders of the cylinder assembly and / or the rolling product, additionally requesting the hydraulic cylinder of the adjustment of cylinders to avoid oscillations.
Mediante esta construcción sencilla se encuentra una solución económica que se basa en gran parte en componentes robustos y de fiabilidad funcional. Mediante la solución de la unidad de control según la invención se consigue que la instalación de laminación muestre el comportamiento deseado preestablecido por la magnitud teórica.Through this simple construction you will find an economic solution that relies heavily on components Robust and functional reliability. By solving the control unit according to the invention is achieved that the installation lamination show the desired behavior preset by The theoretical magnitude.
Según una forma de realización especial se emplea como actuador un elemento de ajuste hidráulico. Mediante la combinación con otros miembros de ajuste hidráulicos ya existentes en cajas, tales como por ejemplo el ajuste de cilindros hidráulico o el desplazamiento de cilindros axial, se consigue una solución robusta y segura con una flexibilidad elevada, independientemente del tipo de instalación.According to a special embodiment, It uses an hydraulic adjustment element as an actuator. By means of the combination with other existing hydraulic adjustment members in boxes, such as for example hydraulic cylinder adjustment or axial cylinder displacement, a solution is achieved robust and secure with high flexibility, regardless of the type of installation.
Otra forma de realización especial prevé como actuador un elemento de ajuste piezoeléctrico, que se caracteriza por una dinámica elevada y una densidad de energía elevada, de modo que se consigue una precisión muy elevada en la intervención de ajuste. El actuador se instala de tal modo en la instalación de laminación, que de hecho pueden influir cargas dinámicas, pero no cargas estáticas, en el elemento de ajuste piezoeléctrico. Esto garantiza que las sobrecargas no puedan llevar a daños en el elemento de ajuste piezoeléctrico.Another special embodiment provides as actuator a piezoelectric adjustment element, which is characterized by high dynamics and high energy density, so that very high precision is achieved in the intervention of adjustment. The actuator is installed in the installation of lamination, which in fact can influence dynamic loads, but not static charges, in the piezoelectric adjustment element. This guarantees that overloads cannot lead to damage to the piezoelectric adjustment element.
Una configuración especialmente ventajosa del dispositivo se consigue a través de la combinación de diferentes miembros de ajuste, ya que debido a las características diferentes de los miembros de ajuste pueden cubrirse en cada caso muy bien subfrecuencias.A particularly advantageous configuration of device is achieved through the combination of different adjustment members, because due to the different characteristics of the adjustment members can be covered in each case very well Subfrequencies
Las oscilaciones o vibraciones representan un efecto de interferencia para procesos de laminación que se reproduce como defecto en el producto de laminación. En la mayoría de los casos se producen especialmente defectos de superficie y desviaciones de grosor en el producto de laminación.The oscillations or vibrations represent a interference effect for lamination processes that reproduce as a defect in the lamination product. In most of the cases occur especially surface defects and thickness deviations in the rolling product.
Las desviaciones del grosor teórico del producto de laminación causan costes elevados, ya que siempre debe garantizarse un grosor mínimo por parte del fabricante. Todas las desviaciones de grosor positivas, esto es, grosores mayores que el grosor mínimo garantizado, representan por tanto un factor de costes muy considerable, ya que esto debe trasladarse a la cantidad de producción total del laminador. Una reducción de las desviaciones de grosor, esto es, tolerancias de grosor estrechas, significa para el operador del laminador un potencial de ahorro muy elevado. Para muchas etapas de procesamiento posterior, unas desviaciones de grosor demasiado elevadas en el producto de laminación, especialmente en el caso de la conformación, provocan interferencias no aceptables, de modo que desviaciones de grosor mayores hacen necesaria una eliminación del producto de laminación. Esto conlleva costes de desechos muy elevados.Deviations from the theoretical thickness of the product lamination cause high costs, since you should always minimum thickness guaranteed by the manufacturer. All positive thickness deviations, that is, thicknesses greater than the minimum thickness guaranteed, therefore represent a cost factor very considerable, since this must be transferred to the amount of total mill production. A reduction in deviations thick, that is, narrow thickness tolerances, means for The mill operator has a very high savings potential. For many stages of further processing, some deviations from thickness too high in the lamination product, especially in the case of conformation, they cause interference not acceptable, so greater thickness deviations make necessary a removal of the lamination product. This entails very high waste costs.
Mediante la aplicación del procedimiento y el
dispositivo según la invención en procesos de laminación para la
fabricación de productos de laminación se consigue, además de evitar
daños en la instalación y defectos en el producto de laminación, un
proceso de laminación en conjunto más estable. De este modo pueden
mantenerse tolerancias de grosor más estrechas en el producto de
laminación y evitarse fallos debido a defectos de superficie. Por
tolerancia de grosor se entiende a este respecto aquellos grosores
de producto de laminación que representan una desviación fiable de
un grosor teórico, esto es, no superan determinadas desviaciones
predefinidas. Indicaciones habituales a este respecto se realizan
como indicación de porcentaje del grosor del producto de laminación
o de manera absoluta indicando las desviaciones admisibles como
valor \pm del grosor teórico, realizándose la indicación con
frecuencia
en \mum.By applying the method and the device according to the invention in lamination processes for the manufacture of lamination products, in addition to preventing damage to the installation and defects in the lamination product, a more stable overall lamination process is achieved. In this way, narrower thickness tolerances in the lamination product can be maintained and failures due to surface defects can be avoided. Thickness tolerance is understood in this respect to be those rolling product thicknesses that represent a reliable deviation from a theoretical thickness, that is, they do not exceed certain predefined deviations. Common indications in this regard are made as an indication of the percentage of the thickness of the rolling product or in an absolute manner indicating the permissible deviations as the value ± of the theoretical thickness, the indication being made frequently
in \ mum.
Las tolerancias de grosor que pueden conseguirse suponen un paso de desarrollo fundamental, ya que éstas no pueden representarse mediante los procedimientos y dispositivos disponibles hoy en día.The thickness tolerances that can be achieved they represent a fundamental development step, since they cannot represented by available procedures and devices nowadays.
Con respecto al estado de la técnica se consigue ajustar, a través de las condiciones de laminación más estables, tolerancias de grosor al menos un 20% más estrechas que las tolerancias habituales hoy en día desde el punto de vista de la técnica, tales como por ejemplo en instalaciones de laminación en frío en tándem. La tabla 1 muestra tolerancias de grosor típicas de una instalación de laminación en frío en tándem. Estas tolerancias de grosor son válidas para productos de laminación en forma de banda, salvo secciones cortas en la parte anterior de la banda y en la parte posterior de la banda, definiéndose las longitudes de estas secciones mediante formulaciones de garantía que tienen en cuenta las particularidades específicas de una instalación y por tanto pueden variar.With respect to the state of the art, it is achieved adjust, through the most stable lamination conditions, thickness tolerances at least 20% narrower than usual tolerances today from the point of view of the technique, such as for example in rolling mills in Tandem cold Table 1 shows typical thickness tolerances of a cold rolling facility in tandem. These tolerances thickness are valid for lamination products in the form of band, except for short sections in the front part of the band and in the back of the band, defining the lengths of these sections through warranty formulations that take into account the specific characteristics of an installation and therefore may vary
Especialmente para bandas delgadas y anchas, que desde el punto de vista tecnológico son las que más requisitos plantean, la solución según la invención ofrece una idea y forma de realización técnica completamente nueva con respecto al estado de la técnica.Especially for thin and wide bands, which from the technological point of view they are the ones that more requirements pose, the solution according to the invention offers an idea and form of completely new technical realization regarding the state of The technique.
La invención se explica a continuación a modo de ejemplo mediante las figuras.The invention is explained below by way of example through the figures.
La figura 1, esquema de control del trayecto de control,Figure 1, path control scheme of control,
La figura 2, esquema de la instalación.Figure 2, scheme of the installation.
La figura 1 muestra la estructura básica del trayecto de control, sin entrar a este respecto en la matemática de la unidad de control o en los modelos parciales.Figure 1 shows the basic structure of the control path, without entering in this respect in the mathematics of the control unit or in partial models.
A través de sensores de medición o el sistema 1 de sensores necesario para ello se detectan magnitudes 2 de la instalación de laminación. Estas magnitudes 2 de medición se suministran a una unidad 3 de control. La unidad 3 de control contiene una ley de control matemática y modelos parciales que caracterizan el estado de la instalación. Con ayuda de la unidad 3 de control se determina en tiempo real al menos una magnitud 4 de ajuste que puede variar en el tiempo y se suministra al sistema 5 de actuadores. A través del sistema 5 de actuadores se realiza una solicitación de la instalación 6 de laminación (del trayecto), influyéndose de manera dirigida en el estado de oscilación de la instalación 6 de laminación. Magnitudes 7 de interferencia que influyen se tienen en cuenta a través de las magnitudes 2 medidas. En una comparación de las magnitudes 2 medidas con las magnitudes 8 teóricas se realiza el ajuste del estado teórico o de la intervención de control en el sistema oscilatorio de la instalación 6 de laminación.Through measurement sensors or system 1 of sensors required for this, magnitudes 2 of the rolling facility. These measurement quantities 2 are supply to a control unit 3. The control unit 3 it contains a law of mathematical control and partial models that characterize the state of the installation. With the help of unit 3 control is determined in real time at least a magnitude 4 of setting that may vary over time and is supplied to system 5 of actuators Through the system 5 of actuators a request for rolling installation 6 (of the path), having a direct influence on the oscillation state of the 6 lamination installation. 7 interference quantities that influence are taken into account through the magnitudes 2 measures. In a comparison of the magnitudes 2 measured with the magnitudes 8 theoretical adjustment of the theoretical state or of the control intervention in the oscillatory system of the installation 6 lamination.
\newpage\ newpage
En la figura 2 está representada una caja de una instalación 6 de laminación con los elementos constructivos más importantes indicados de manera esquemática. A través de una unidad 3 de control y una servoválvula 12 se solicita un actuador 5, indicado en este caso como cilindro hidráulico. De este modo se realiza, además del movimiento de ajuste, también la solicitación para evitar oscilaciones. Como magnitudes de entrada para una unidad 3 de control están indicadas señales de una medición 9 de trayecto o posición, una medición 10 de presión o una medición 11 de aceleración con un sensor 13 de aceleración. Además pueden utilizarse magnitudes de entrada que se refieren al producto de laminación, tales como por ejemplo estados de tensión en el producto 14, 15 de laminación o también combinaciones de estas magnitudes. Para la determinación de los estados de tensión en el producto de laminación pueden utilizarse por ejemplo dispositivos de medición no representados en este caso, que se utilizan en contacto con el producto de laminación. Los actuadores para la solicitación por ejemplo del cilindro hidráulico no están representados con más detalle en este caso, su disposición correspondiente sin embargo no supone ningún problema para un experto en la técnica gracias a sus conocimientos. En una posible forma de realización, tal como se representa en este caso, el cilindro hidráulico para el ajuste de cilindros se solicita adicionalmente para evitar oscilaciones.A box of one is shown in figure 2 6 lamination installation with the most constructive elements important indicated schematically. Through a unit 3 control and a servo valve 12 an actuator 5 is requested, indicated in this case as hydraulic cylinder. In this way performs, in addition to the adjustment movement, also the solicitation To avoid oscillations. As input quantities for a control unit 3 are indicated signals of a measurement 9 of path or position, a pressure measurement 10 or a measurement 11 of acceleration with an acceleration sensor 13. They can also used input quantities that refer to the product of lamination, such as for example stress states in the product 14, 15 lamination or also combinations of these magnitudes. For the determination of the voltage states in the product of lamination can be used for example measuring devices not represented in this case, which are used in contact with the rolling product. Actuators for solicitation by example of the hydraulic cylinder are not represented with more detail in this case, its corresponding provision however not It is no problem for a person skilled in the art thanks to its knowledge. In a possible embodiment, as represents in this case, the hydraulic cylinder for adjusting Cylinders are additionally requested to avoid oscillations.
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