WO2006002784A1

WO2006002784A1 - Verfahren und einrichtung zum messen und regeln der planheit und/oder der bandspannungen eines edelstahlbandes oder einer edelstahlfolie beim kaltwalzen in einem vielwalzengerüst, insbesondere in einem 20-walzem-sendzimir-walzwerk

Info

Publication number: WO2006002784A1
Application number: PCT/EP2005/006570
Authority: WO
Inventors: Matthias Krüger; Olaf Norman Jepsen; Michael Breuer
Original assignee: Sms Demag Ag
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2006-01-12
Also published as: RU2006135845A; EP1763411B1; US20080271508A1; CA2570339A1; CA2570339C; RU2333811C2; TW200602135A; DE502005011193D1; ES2361278T3; TWI344872B; US7797974B2; CN1980752A; CN1980752B; KR20070027534A; ZA200606386B; EP1763411A1; JP2008504970A; KR101138715B1; ATE503594T1; BRPI0510241A

Abstract

Ein Verfahren und eine Einrichtung zum Messen und Regeln der Planheit und / oder der Bandspannungen eines Edelstahlbandes (1) beim Kaltwalzen in einem Vielwalzengerüst (2) mit zumindest einem mehrere Stellglieder (3) umfassenden Regelkreis (4) gewährleistet eine genauere Messung und Regelung dadurch, dass ein Planheitsfehler (10) durch Vergleich eines Spannungsvektors (8) mit einer vorgegebenen Referenzkurve (9) ermittelt wird, danach der Verlauf des Planheitsfehlers (10) über die Bandbreite (7) in einem Analysenbaustein (11) mathematisch angenähert in anteilige Spannungsvektoren (8) zerlegt wird und die durch reelle Zahlenwerte bestimmten Planheits-Fehleranteile (C1...Cx) jeweils zugehörigen Regelmodulen (12a; 12b) zum Betätigen des jeweiligen Stellglieds (3) zugeführt werden.

Description

Verfahren und Einrichtung zum Messen und Regeln der Planheit und / oder der Bandspannungen eines Edelstahlbandes oder einer Edelstahlfolie beim Kaltwalzen in einem Vielwalzengerüst, insbesondere in einem 20-Walzen- Sendzimir-Walzwerk

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Messen und Re¬ geln der Planheit und / oder der Bandspannungen eines Edelstahlbandes oder einer Edelstahlfolie beim Kaltwalzen in einem Vielwalzengerüst, insbesondere in einem 20-Walzen-Sendzimir-Walzwerk, mit zumindest einem , mehrere Stell¬ glieder umfassenden Regelkreis, wobei die aktuelle Bandplanheit im Auslauf des Vielwalzengerüstes über ein Planheits-Messelement aufgrund der Band¬ spannungsverteilung über die Bandbreite gemessen wird.

Derartige Vielwalzengerüste bestehen aus Split-Block oder Monoblock- Ausführung, wobei die oberen und unteren Walzensätze unabhängig voneinan¬ der angestellt werden können und sich daraus unterschiedliche Ständerrahmen ergeben können.

Das eingangs erwähnte Verfahren ist aus der EP 0 349 885 B1 bekannt und umfasst das Bilden von Messwerten, die die Planheit kennzeichnen, insbeson¬ dere die Zugspannungsverteilung, auf der Austrittsseite des Walzgerüstes und in Abhängigkeit hiervon Stellglieder des Walzwerkes betätigt werden, die zu- mindest einem Regelkreis für die Planheit der gewalzten Bleche und Bänder angehören. Um nun das unterschiedliche Zeitverhalten der Stellglieder des Walzwerkes herabzusetzen, sieht das bekannte Verfahren vor, die Geschwin¬ digkeiten der unterschiedlichen Stellglieder aneinander anzupassen und deren Stellwege zu vergleichmäßigen. Dadurch werden jedoch weitere Fehlerquellen nicht erfasst. Ein anderes bekanntes Verfahren (EP O 647 164 B1 ), ein Verfahren zum Ge¬ winnen der Eingangssignale in Gestalt von Walzspaltsignalen, für Steuerglieder und Regler für Stellglieder der Arbeitswalzen, misst die Spannungsverteilung quer zum Bandmaterial, wobei die Planheitsfehler aus einer mathematischen Funktion entnommen werden, indem die Quadrate der Abweichungen ein Mini- mum annehmen sollen, was durch eine Matrix ermittelt wird, mit der Anzahl von Messpunkten, der Anzahl von Zeilen, der Anzahl von Basisfunktionen und der Anzahl von Walzspalten in den Messpunkten. Diese Vorgehensweise berück¬ sichtigt ebenfalls nicht die in der Praxis auftretenden Planheitsfehler und ihr Zu¬ standekommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aufgrund der genauer gemessenen und analysierten Planheitsfehler ein verändertes Stellverhalten der jeweiligen Stellglieder zu erzielen, um dadurch eine höhere Planheit des Endproduktes zu erreichen, so dass auch die Walzgeschwindigkeit erhöht werden kann.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Plan¬ heitsfehler durch Vergleich eines Spannungsvektors mit einer vorgegebenen Referenzkurve ermittelt wird, danach der Verlauf des Planheitsfehlers über die Bandbreite in einem Analysenbaustein mathematisch angenähert in anteilige Spannungsvektoren zerlegt wird und die durch reelle Zahlenwerte bestimmten Planheits-Fehleranteile jeweils zugehörigen Regelmodulen zum Betätigen des jeweiligen Stellglieds zugeführt werden. Die Vorteile sind Sicherstellung eines stabilen Walzprozesses mit minimaler Bandreißerquote und damit eine Erhö¬ hung der möglichen Walzgeschwindigkeit. Außerdem wird das Bedienungsper- sonal durch die automatische Anpassung der Planheits-Stellglieder an verän¬ derte Bedingungen, auch bei Fehlsetzungen, entlastet. Weiter wird eine gleich¬ bleibende Produktqualität unabhängig von der Qualifikation des Personals er¬ reicht. Weiterhin kann die Berechnung der Einflussfunktionen und eine Berech¬ nung der Steuerfunktionen zeitsparend vorab erfolgen. Das Planheits- Regelungssystem als Ganzes wird robust gegenüber Ungenauigkeiten in den berechneten Steuerfunktionen. Die Ungenauigkeiten bleiben ohne Einfluss auf die Inbetriebnahme. Die wichtigsten Komponenten des Planheitsfehlers werden mit maximal möglicher Regeldynamik beseitigt. Die orthogonalen Anteile der Spannungsvektoren sind linear unabhängig voneinander, wodurch eine gegen¬ seitige Beeinflussung der Anteile untereinander ausgeschlossen ist. Die skala- ren Planheits-Fehleranteile werden den einzelnen Regelmodulen zugeführt.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verlauf des Planheits¬ fehlers über die Bandbreite durch eine Gauss-Approximation 8. Ordnung (LSQ- Verfahren) angenähert und anschließend in die orthogonalen Anteile zerlegt wird.

Eine Verbesserung der Erfindung ist dadurch gegeben, dass ein Restfehlervek¬ tor analysiert wird und der Restfehlervektor unmittelbar ausgewählten Stellglie¬ dern aufgeschaltet wird. Alle nach dem hochdynamischen Ausregelvorgang verbleibenden Planheitsfehler, die mit den gegebenen Einflussfunktionen beein- flussbar sind, werden von der Restfehlerbeseitigung im Rahmen des verfügba¬ ren Stellbereichs eliminiert. Es ist daher vorteilhaft, neben den oben genannten orthogonalen Komponenten des Planheitsfehlers auch noch einen Restfehler zu berücksichtigen, der nicht den beschriebenen orthogonalen Komponenten, sondern unmittelbar den Stellgliedern zugeführt wird.

Nach weiteren Schritten kann die Zuordnung der Restfehlervektoren durch Ge¬ wichtungsfunktionen erfolgen, die aus Einfluss-Funktionen von Exzenter- Stellgliedern abgeleitet werden und die den gesamten anstehenden Planheits¬ fehler den einzelnen Exzentern zuordnen.

Dabei ist es weiter vorteilhaft, dass aus den den Exzentern zugeordneten Rest¬ fehlervektoren durch Aufsummieren eine durch reelle Zahlenwerte bestimmte Fehlergröße gebildet wird.

Eine andere Weiterbildung sieht vor, dass die Regelung für die Bandkanten in¬ nerhalb der Planheitsregelung separat durchgeführt wird. Dadurch kann eine solche Regelung ggfs. auch ganz abgeschaltet werden, wenn sie nicht zwin¬ gend benötigt wird.

Eine weitere Verbesserung besteht darin, dass als Stellglied für die Kanten¬ spannungsregelung die Horizontalverschiebung der inneren Zwischenwalzen eingesetzt wird.

Dazu wird eine Verbesserung dahingehend vorgeschlagen, dass über die Kan¬ tenspannungsregelung separat für jede Bandkante eine vorgegebene Band¬ spannung im Bereich von ein bis zwei äußersten überdeckten Zonen einer Planheits-Messrolle eingestellt wird.

Andere Merkmale sehen vor, dass die Kantenspannungsregelung wahlweise asynchron oder synchron für die beiden Bandkanten betrieben wird.

Dabei kann die Regelgröße für die Kantenspannungsregelung separat für jede Bandkante durch Differenzbildung zwischen den Regeldifferenzen der zwei äu¬ ßersten Messwerte der Planheits-Messrolle bestimmt werden.

Nach dem aufgezeigten Stand der Technik geht die Einrichtung zum Messen und Regeln der Planheit und / oder Bandspannungen eines Edelstahlbandes oder einer Edelstahlfolie für den Kalzwalzbetrieb in einem Vielwalzengerüst, insbesondere in einem 20-Walzen-Sendzimir-Walzwerk, mit zumindest einem Regelkreis für Stellglieder aus, die aus hydraulischen Anstellmitteln, aus Exzen¬ tern der äußeren Stützwalzen, aus axialverschiebbaren inneren Konus- Zwischenwalzen und / oder deren Einflussfunktionen bestehen.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird daher vorrichtungstechnisch dadurch ge¬ löst, dass ein Vergleichsignal zwischen einer Referenzkurve und der aktuellen Bandplanheit des Planheits-Messelementes am Eingang des Regelkreises an ein erstes Analysengerät und selbständige, erste und zweite Regelmodule für die Bildung der Spannungsvektoren und mit dem Ausgang an das Stellglied für die schwenkbaren hydraulischen Anstellmittel des Walzensatzes angeschlos¬ sen ist und dass das Vergleichssignal parallel an ein zweites Analysengerät und ein weiteres separates, zweites Regelmodul angeschlossen ist, dessen Be¬ rechnungsergebnis über Steuerfunktionen mit einem Kopplungs-Anschluss an das Stellglied der Exzenter weiterleitbar ist. Dadurch können die mit dem Ver- fahren verbundenen Vorteile vorrichtungstechnisch umgesetzt werden.

Eine weitere Verbesserung der Erfindung besteht darin, dass das Vergleichs¬ signal zwischen der Referenzkurve und der aktuellen Bandplanheit über das eigenständige Analysengerät an das eigenständige, dritte Regelmodul für einen Planheits-Restfehler angeschlossen ist, dessen Ausgang an den Kopplungs- Anschluss für das Stellglied aus den Exzentern geführt ist.

Eine in diesem Sinn die Erfindung fortsetzende Ausbildung besteht darin, dass das Vergleichssignal zwischen der Referenzkurve und der aktuellen Bandplan- heit über ein weiteres, drittes eigenständiges Analysengerät an ein eigenständi¬ ges, viertes Regelmodul für die Kontrolle der Kantenspannungsregelung ange¬ schlossen ist und dessen Ausgang an das Stellglied der inneren Konus- Zwischenwalzen angeschlossen ist.

Eine genaue Signalerzeugung wird dadurch unterstützt, dass ein im Auslauf angeordnetes Planheits-Messelement an die Signalleitung der aktuellen Bandplanheit angeschlossen ist.

Die weitere Erfindung ist dahingehend gestaltet, dass für jeden Planheits- Fehlervektor ein dynamischer Einzelregler vorgesehen ist, der als Pl-Regler mit Totband im Eingang versehen ist.

Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass jedem Einzelregler außer dem ers¬ ten Analsyengerät adaptive Parametrierungsmittel und eine Steuerungsanzeige in Parallelschaltung vorgeordnet sind. Weiterhin ist vorteilhaft, dass an jedem Einzelregler Anschlüsse für Regelpara¬ meter vorgesehen sind.

Weitergehend können die dynamischen Einzelregler mit einem Bedienpult ver¬ bindbar sein.

Eine weitere Analogie zu den Verfahrensschritten besteht darin, dass zur Rest¬ fehlerbeseitigung der Restfehlervektor über Restfehler-Regelgeräte jeweils mit den Stellgliedern der Exzenter zusammenwirkt.

Die Unabhängigkeit der Messungen an den Bandkanten wird vorrichtunsgtech- nisch dadurch gelöst, dass die Kantenspannungsregelung ein Analysengerät für verschiedene Bandkanten-Zonen der Planheits-Messrolle vorsieht, an das je¬ weils zwei Bandkanten-Regelgeräte angeschlossen sind.

In Weiterbildung dieser Anordnung sind die Bandkanten-Regelgeräte mit den Stellgliedern der Konus-Zwischenwalzen verbunden.

Dadurch sind die Bandkanten-Regelgeräte unabhängig voneinander schaltbar.

Schließlich ist vorgesehen, dass an die beiden Bandkanten-Regelgeräte je¬ weils ein adaptives Verstellgeschwindgkeits-Regelmittel und eine Steuerungs¬ anzeige angeschlossen sind.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nach- stehend näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Anlagenkonfiguration eines 20-Walzen-Sendzimir-Walzwerks, Fig. 2 als vergrößerten Ausschnitt die Walzensätze in Split-Block-

Ausführung mit den Ortsbestimmungen für die Planheits-Stellglieder,

Fig. 3 ein Walzspalt / Bandbreite-Diagramm mit den Einfluss-Funktionen der Exzenter auf das Walzspaltprofil,

Fig. 4 ein Diagramm der Änderung des Walzspaltes über der Bandbreite für den Einfluss der Konus-Zwischenwalzen-Verschiebung,

Fig.5A ein Diagramm zum Planheits-Restfehler (Bandspannung über der Bandbreite),

Fig. 5B ein Diagramm der Zuordnung des Planheits-Restfehlers zu den ein¬ zelnen Exzentern,

Fig. 6 ein Übersichts-Blockschaltbild der Planheits-Regelung zum 20- Walzen-Sendzimir-Walzwerk,

Fig. 7 ein strukturelles Blockschaltbild zur Cx-Regelung,

Fig. 8 ein Blockschaltbild zur Struktur der Restfehlerbeseitigung und

Fig. 9 ein Blockschaltbild zur Struktur der Kantenspannungsregelung.

Gemäß Fig. 1 wird das Edelstahlband 1 oder eine Edelstahlfolie 1a in einem Vielwalzengerüst 2, einem 20-Walzen-Sendzimir-Walzwerk 2a durch Abrollen, Walzen und Aufrollen gewalzt. Dabei bilden die Walzensätze 2b eine Split- Block-Ausführung. Der obere Walzensatz 2b kann über ein Stellglied 3 und wei¬ tere Funktionen angestellt werden. In einem Regelkreis 4 (Fig. 6 - 9) werden noch zu beschreibende Signale verarbeitet. Diese Signale stammen vor dem Walzvorgang aus einem Einlauf 5a und nach dem Walzen aus einem Auslauf 5b und werden über Planheits-Messelemente 6 gewonnen, die im Ausfüh¬ rungsbeispiel aus Planheits-Messrollen 6a bestehen.

In Fig. 2 ist für den oberen Walzensatz 2b als Stellglied 3 ein hydraulisches An¬ stellmittel 17 gezeigt. Zur Beeinflussung der Bandplanheit stehen als Stellglie- der 3 ein Schwenken des hydraulischen Anstellmittels 17 (nur bei der SpMt- Block-Ausführung angewendet), ein Exzenter-Stellglied 14 der äußeren Stütz¬ walzen 18 (A, B, C, D, von denen die Stützrollen A und D bspw. mit einem Ex¬ zenter 14a ausgerüstet sind) und eine Axialverschiebung von inneren Konus- Zwischenwalzen 19 zur Verfügung.

Das Stellverhalten der Exzenteranstellung ist durch die sog. „Einflussfunktio¬ nen" charakterisiert. Zwei oder mehr der äußeren Stützwalzen 18 sind mit je¬ weils vier bis acht über der Ballenbreite angeordneten Exzentern 14a ausges¬ tattet, die mittels jeweils einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit verdreht werden können, wodurch sich das Walzspaltprofil beeinflussen lässt. Die inne¬ ren Konus-Zwischenwalzen 19, die über eine hydraulische Verschiebeeinrich¬ tung horizontal verschiebbar sind, besitzen im Bereich der Bandkanten 15 einen konischen Schliff. Der Schliff befindet sich bei den beiden oberen Konus- Zwischenwalzen 19 auf der Bedienseite des Vielwalzengerüstes 2, bei den un- teren Konus-Zwischenwalzen 19 auf der Antriebsseite (oder umgekehrt). Somit kann durch synchrones Verschieben jeweils der beiden oberen und unteren Konus-Zwischenwalzen 19 die Spannung an einer der beiden Bandkanten 15 beeinflusst werden.

In Fig. 3 ist für jeden der acht verstellbaren Exzenter 14a des Ausführungsbei¬ spiels die zugehörige Veränderung des Walzspaltprofils zwischen den Band¬ kanten 15 innerhalb der Bandbreite 7 angegeben.

Entsprechende Einflussfunktionen, die den Einfluss der Konus- Zwischenwalzen-Verschiebeposition auf das Walzspaltprofil beschreiben, sind in Fig. 4 ebenfalls über die Bandbreite 7 bis zu den Bandkanten 15 angegeben. Die Zerlegung des Planheitsfehlervektors in orthogonale Polynome der Span¬ nung σ (x), führt bei entsprechender Analyse zu C1 (1. Ordnung), C2 (2. Ord¬ nung), C3 (3. Ordnung) und C4 (4. Ordnung) in N / mm² .

Eine Zuordnung von Restfehlern zu den einzelnen Exzentern ergibt sich aus Fig. 5A als Planheits-Restfehler 26 (verblieben nach Stelleingriff durch die Cx- Reglung) mit der Bandspannung (N/mm²) über der Bandbreite 7 zwischen den Bandkanten 15 und in Fig. 5B sind die Gewichtungsfunktionen zur Bewertung des Planheits-Rest-fehlers 26 für die einzelnen Exzenter 14a , abhängig von der Bandbreite 7 zwischen den Bandkanten 15 dargestellt.

Das Verfahren ist aus Fig. 6 ersichtlich: Die aktuelle Bandplanheit wird im Aus¬ lauf 5b des Vielwalzengerüstes 2 über die Planheits-Messrolle 6a anhand der Bandspannungsverteilung (diskrete Bandspannungs-Messwerte über die Band- breite 7) gemessen und in einem Spannungsvektor 8 abgelegt. Eine Subtrakti¬ on von der vom Bediener vorzugebenden Referenzkurve 9 (Sollkurve) ergibt nach Berechnung den Spannungsvektor 8 des Planheitsfehlers 10 (Regeldiffe¬ renz). Der Verlauf des Planheitsfehlers 10 über die Bandbreite 7 wird in einem Analysenbaustein 11 durch eine Gauss-Approximation (LSQ-Verfahren) 8. Ord- nung angenähert und anschließend in die orthogonalen Anteile, C1...Cx zerlegt. Die orthogonalen Anteile sind linear unabhängig voneinander, wodurch eine gegenseitige Beeinflussung der Anteile untereinander ausgeschlossen ist. Die skalaren Planheits-Fehleranteile C1 , C2, C3, C4 und ggfs. weitere, werden über ein erstes Analysengerät 11a einem ersten und zweiten Regelmodul 12a und 12b zugeführt. Entsprechend sind die zweiten und dritten Analysengeräte 11b und 11c mit den Regelmodulen 12c und einem vierten Regelmodul 12d verbun¬ den.

Im einzelnen ist der Ablauf wie folgt: Ein Vergleichssignal 20 zwischen der Re- ferenzkurve 9 und der aktuellen Bandplanheit 22 des Planheits-Messelementes 6 am Eingang 23 des Regelkreises 4 ist an ein erstes Analysengerät 11a und ein selbständiges, erstes Regelmodul 12a für die Bildung der Spannungsvekto¬ ren 8 (C1...Cx) und mit dem Ausgang 24 an das jeweilige Stellglied 3 für die hydraulischen Anstellmittel 17 des Walzensatzes 2b angeschlossen. Aus¬ gangssignale des ersten Analysengerätes 11a gelangen weiterhin an das zwei- te Regelmodul 12b. Das Berechnungsergebnis (f) , aus Steuerfunktionen 21 , wird über einen Kopplungs-Anschluss 25 an das Stellglied 3 der Exzenter 14a weitergeleitet. Das Vergleichssignal 20 zwischen der Referenzkurve 9 und der aktuellen Bandplanheit 22 wird über das eigenständige Analysengerät 11 b an das eigenständige, dritte Regelmodul 12c für den Planheits-Restfehler 26 an- geschlossen, dessen Ausgang 27 an den Kopplungs-Anschluss 25 für das Stellglied 3 aus den Exzentern 14a geführt ist.

Weiterhin ist in Fig. 6 gezeigt, dass das Vergleichssignal 20 zwischen der Refe¬ renzkurve 9 und der aktuellen Bandplanheit 22 über ein weiteres, drittes eigen- ständiges Analysengerät 11c an ein eigenständiges, viertes Regelmodul 12d für die Kontrolle einer Kantenspannungsregelung 16 angeschlossen und dessen Ausgang 28 an das Stellglied 3 der inneren Konus-Zwischenwalzen 19 ange¬ schlossen ist. Im Auslauf 5b ist eine Planheits-Messrolle 6a mittels der Signal¬ leitung der aktuellen Bandplanheit 22 verbunden.

Dabei ist es praktikabel, neben den vorstehend genannten Komponenten des Planheitsfehlers 10 auch noch einen Restfehler zu berücksichtigen, der nicht den oben beschriebenen orthogonalen Komponenten, sondern unmittelbar den Exzentern 14a zugeordnet wird. Diese Zuordnung wird gemäß Fig. 5B mit Ge- wichtungsfunktionen vorgenommen, die aus den Exzenter-Einflussfunktionen abgeleitet werden und die den gesamten anstehenden Planheitsfehlervektor den einzelnen Exzentern 14a zuordnen. Anschließend wird aus den den Exzen¬ tern 14a zugeordneten Restfehlervektoren 13 durch Aufsummierung eine skala- re Fehlergröße gebildet und diese über jeweils ein Regelmodul 12d den Exzen- tern 14a zugeordnet. Für jede orthogonale Komponente des Planheits-Fehlervektors (Fig. 7) ist in dem hochdynamischen Regelkreis 29 ein dynamischer Einzelregler 30 vorge¬ sehen, der als Pl-Regler 31 mit Totband im Eingang 32 versehen ist. Jedem Einzelregler 30 sind außer dem ersten Analysengerät 11a adaptive Parametrie- rungsmittel 33 und eine Steuerungsanzeige 34 in Parallelschaltung vorgeord- net. An jedem Einzelregler 30 sind Anschlüsse 35 für Regelparameter Ki und K_p vorgesehen. Ggfs. sind die dynamischen Einzelregler 30 mit einem Bediener¬ pult 36 zu verbinden.

Der Einzelregler 30 für den C1 -Anteil (Schräglage) arbeitet bei der Split-Block- Ausführung auf den Schwenk-Soll-Wert der hydraulischen Anstellmittel 17, bei der Monoblock-Bauweise auf die Exzenter-Anstellung als Stellgröße. Die Ein¬ zelregler 30 für alle übrigen Anteile (C2, C3, C4 und ggfs. höhere Ordnungen) arbeiten auf die Exzenter-Stellglieder 14 der äußeren Stützwalzen 18. Für die Zuordnung der von den einzelnen dynamischen Einzelreglern 30 gelieferten skalaren Stellgrößen zu den Exzentern 14a werden die Steuerfunktionen 21 eingesetzt. Die Steuerfunktionen 21 setzen eine C1-, C2-, C3- -

Stellbewegung in eine entsprechende Kombination der einzelnen Exzenter- Stellbewegungen um. Die erwähnte Entkopplung gewährleistet, dass eine Stell¬ bewegung bspw. des C2-Reglers 30 keinen anderen orthogonalen Anteil außer dem C2-Anteil beeinflusst. Die entsprechenden Steuerfunktionen werden ab¬ hängig von der Bandbreite 7 und von der Anzahl der aktiven Exzenter 14a vor¬ ab aus den Einfluss-Funktionen berechnet. Die eingesetzten Pl-Regler besit¬ zen, abhängig von der Stellglied-Dynamik und der Walzgeschwindigkeit, die adaptiven Parametrierungsmittel 33 und gewährleisten hierdurch für alle Be- triebsbereiche das Erreichen der theoretisch möglichen, optimalen Regeldyna- mik. Darüber hinaus ermöglicht der gewählte Ansatz der Berechnung der Re¬ gelparameter Kj und Kp nach der Methode des Betragsoptimums eine sehr ein¬ fache Inbetriebnahme, da die Einstellung der Regeldynamik von außen über nur einen Parameter erfolgt. Mit den hochdynamischen Einzelreglern 30 wer- den, abhängig von der Walzgeschwindigkeit, Ausregelzeiten von unter 1 Se¬ kunde erreicht. Gemäß Fig. 8 sind Fehleranteile, für die kein Einzelregler 30 vorgesehen ist, für die der zugehörige Einzelregler 30 ausgeschaltet ist oder solche, die durch zwangsläufige Ungenauigkeiten in den berechneten Steuerfunktionen, bspw. fehlende Entkopplung, verursacht werden, berücksichtigt. Solche auftretenden Fehleranteile können naturgemäß von den hochdynamischen Einzelreglem 30 der orthogonalen Komponenten nicht beseitigt werden. Um solche Fehleranteile dennoch zu eliminieren, enthält das Planheits-Regelverfahren eine Restfehler¬ beseitigung (Fig. 8). Die Restfehlerbeseitigung arbeitet auf die Exzenter 14a als Stellglieder 3 und bietet mit der vorstehend beschriebenen Fehleranalyse die Möglichkeit, grundsätzlich alle Planheitsfehler zu eliminieren, bei denen dies aufgrund der gegebenen Stellglied-Charak-teristik möglich ist. Aufgrund der bestehen bleibenden Kopplung zwischen den einzelnen Exzentern 14a und aufgrund möglicher Wechselwirkungen mit der hochdynamischen Regelung der orthogonalen Komponenten sollte die Restfehlerregelung nur mit einer ver- gleichsweisen geringeren Dynamik betrieben werden. Letztere orientiert sich an einer parametrierbaren, konstanten Verstellgeschwindigkeit der Exzenter 14a, so dass die Regelung, je nach Walzgeschwindigkeit und Regelabweichung, etwas größere Ausregelzeiten erreicht. Dementsprechend ist zur Restfehlerbe¬ seitigung der Restfehlervektor 13 über Restfehler-Regelgeräte 37, 38 und 39 jeweils mit den Stellgliedern 3 der Exzenter 14a geschaltet.

Um den besonderen Belangen der 20-Walzen-Gerüste und des Dünnband- und Folienwalzens im Hinblick auf die Spannung an den Bandkanten 15 Rechnung zu tragen (etwa auftretende Bandrisse, Bandlauf), werden die Bandkanten 15 innerhalb der Planheitsregelung separat behandelt. Als Stellglied 3 wird die Ho¬ rizontalverschiebung der inneren Konus-Zwischenwalzen 19 verwendet. Die Kantenspannungsregelung 16 stellt separat für jede Bandkante 15 gemäß Fig. 9 eine gewünschte Bandspannung im Bereich der ein bis zwei äußersten über¬ deckten Zonen der Planheits-Messrolle 6a ein. Die Regelgröße wird, wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, separat für jede Bandkante 15 durch Differenzbildung zwi¬ schen den Regeldifferenzen der zwei äußersten Messwerte der Planheits- Messrolle 6a gebildet. Hierdurch wird die Kantenspannungsregelung 16 von der Referenzkurve 9 unabhängig und von den übrigen Komponenten der Planheits¬ regelung entkoppelt. Für die Kantenspannungsregelung 16 ist ein Analysenge¬ rät 40 für die verschiedenen Bandkanten-Zonen der Planheits-Messrolle 6a vorgesehen, an das jeweils zwei Bandkanten-Regelgeräte 41 und 42 ange- schlössen sind. Die Bandkanten-Regelgeräte 41 , 42 sind mit den Stellgliedern 3 der Konus-Zwischenwalzen 19 verbunden. Die Bandkanten-Regelgeräte 41 , 42 sind unabhängig, voneinander schaltbar. Außerdem ist an die beiden Bandkan¬ ten-Regelgeräte 41 , 42 jeweils ein adaptives Verstellgeschwindigkeits- Regelungsmittel 43 und eine Steuerungsanzeige 44 angeschlossen. Die Kan- tenspannungsregelung 16 kann somit wahlweise asynchron (unabhängiger Be¬ trieb für beide Bandkanten 15) oder synchron betrieben werden. Die Dynamik der Kantenspannungsregelung 16 ist durch die zulässige Verschiebegeschwin¬ digkeit der Konus-Zwischenwalzen-Horizontalverschie-bung geprägt, die von Walzkraft und Walzgeschwindigkeit abhängt.

Bezugszeichenliste

1 Edelstahlband

1a Edelstahlfolie

2 Vielwalzengerüst

2a Sendzimir-Walzwerk

2b Walzensatz

3 Stellglied

4 Regelkreis

5a Einlauf

5b Auslauf

6 Planheits-Messelement

6a Planheits-Messrolle

7 Bandbreite

8 Spannungsvektor

9 Referenzkurve

10 Planheitsfehler

11 Analysenbaustein

11a erstes Analysengerät

11b zweites Analysengerät

11c drittes Analysengerät

12a erstes Regelmodul

12b zweites Regelmodul

12c drittes Regelmodul

12d viertes Regelmodul

13 Restfehlervektor

14 Exzenter-Stellglied

14a Exzenter

15 Bandkante 16 Kantenspannungsregelung

17 hydraulische Anstellmittel

18 äußere Stützwalzen

19 Konus-Zwischenwalzen

20 Vergleichssignal 21 Steuerfunktionen

22 aktuelle Bandplanheit

23 Eingang des Regelkreises

24 Ausgang des Regelkreises

25 Kopplungs-Anschluss 26 Planheits-Restfehler

27 Ausgang des dritten Regelmoduls

28 Ausgang des vierten Regelmoduls

29 hochdynamischer Regelkreis

30 dynamischer Einzelregler für die orthogonale Komponente 31 Pl-Regler mit Totband

32 Eingang

33 adaptive Parametrierungsmittel

34 Steuerungsanzeige

35 Anschluss 36 Bedienerpult

37 Restfehler-Regelgerät

38 Restfehler-Regelgerät

39 Restfehler-Regelgerät

40 Analysengerät für verschiedene Bandkanten-Zonen 41 Bandkanten-Regelgerät

42 Bandkanten-Regelgerät

43 adaptive Verstellgeschwindigkeits-Regelungsmittel

44 Steuerungsanzeige

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Messen und Regeln der Planheit und / oder der Band¬ spannungen eines Edelstahlbandes (1) oder einer Edelstahlfolie (1a) beim Kaltwalzen in einem Vielwalzengerüst (2), insbesondere in einem 20- Walzen-Sendzimir-walzwerk (2a), mit zumindest einem, mehrere Stellglie¬ der (3) umfassenden Regelkreis (4), wobei die aktuelle Bandplanheit (22) im Auslauf (5b) des Vielwalzengerüstes (2) über ein Planheits-

Messelement (6) aufgrund der Bandspannungsverteilung über die Band¬ breite (7) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Planheitsfehler (10) durch Vergleich eines Spannungsvektors (8) mit einer vorgegebenen Referenzkurve (9) ermittelt wird, danach der Ver¬ lauf des Planheitsfehlers (10) über die Bandbreite (7) in einem Analysen¬ baustein (11) mathematisch angenähert in anteilige Spannungsvektoren (8 / C1....Cx) zerlegt wird und die durch reelle Zahlenwerte bestimmten Planheits-Fehleranteile ( C1 C4) jeweils zugehörigen Regelmodulen (12a; 12b zum Betätigen des jeweiligen Stellglieds (3) zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des Planheitsfehlers (10) über die Bandbreite (7) durch eine Gauss-Approximation 8. Ordnung (LSQ-Verfahren) angenähert und anschließend in die orthogonalen Anteile ( C1 ...Cx) zerlegt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Restfehlervektor (13) analysiert wird und der Restfehlervektor

(13) unmittelbar ausgewählten Stellgliedern (3) aufgeschaltet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dass die Zuordnung der Restfehlervektoren (13) durch Gewichtungsfunk¬ tionen erfolgt, die aus Einfluss-Funktionen von Exzenter-Stellgliedern (14) abgeleitet werden und die den gesamten anstehenden Planheitsfehler (10) den einzelnen Exzentern (14a) zuordnen.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus den den Exzentern (14a) zugeordneten Restfehlervektoren (13) durch Aufsummieren eine durch reelle Zahlenwerte bestimmte Fehlergrö¬ ße gebildet wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung für die Bandkanten (15) innerhalb der Planheitsrege¬ lung separat durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellglied (3) für die Kantenspannungsregelung (16) die Horizon¬ talverschiebung der inneren Zwischenwalzen (19) eingesetzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass über die Kantenspannungsregelung (16) separat für jede Bandkante

- (15) eine vorgegebene Bandspannung im Bereich von ein bis zwei äu¬ ßersten überdeckten Zonen einer Planheits-Messrolle (6a) eingestellt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kantenspannungsregelung (16) wahlweise asynchron oder syn¬ chron für die beiden Bandkanten (15) betrieben wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelgröße für die Kantenspannungsregelung (16) separat für jede Bandkante (15) durch Differenzbildung zwischen den Regeldifferen¬ zen der zwei äußersten Messwerte der Planheits-Messrolle (6a) bestimmt wird.

11. Einrichtung zum Messen und Regeln der Planheit und / oder Bandspan¬ nungen eines Edelstahlbandes (1 ) oder einer Edelstahlfolie (1a) für den Kaltwalzbetrieb in einem Vielwalzengerüst (2), insbesondere in einem 20- Walzen-Sendzimir-Walzwerk (2a), mit zumindest einem Regelkreis (4) für Stellglieder (3), die aus hydraulischen Anstellmitteln (17), aus Exzentern (14a) der äußeren Stützwalzen (18), aus axialverschiebbaren inneren Ko¬ nus-Zwischenwalzen (19) und / oder deren Einflussfunktionen bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vergleichssignal (20) zwischen einer Referenzkurve (9) und der aktuellen Bandplanheit (22) des Planheits-Messelementes (6) am Eingang (23) des Regelkreises (4) an ein erstes Analysengerät (11a) und selbstän¬ dige, erste und zweite Regelmodule (12a; 12b) für die Bildung der Span¬ nungsvektoren (8 / C1...Cx) und mit dem Ausgang (24) an das Stellglied (3) für die schwenkbaren hydraulischen Anstellmittel (17) des Walzensat¬ zes (2b) angeschlossen ist und dass das Vergleichssignal (20) parallel an ein zweites Analysengerät (11b) und ein weiteres separates, drittes Re¬ gelmodul (12c) angeschlossen ist, dessen Berechnungsergebnis (f) mit einem Kopplungs- Anschluss (25) an das Stellglied (3) der Exzenter (14a) weiterleitbar ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, 5 dass das Vergleichssignal (20) zwischen der Referenzkurve (9) und der aktuellen Bandplanheit (22) über das eigenständige Analysengerät (11 b) an das eigenständige, dritte Regelmodul (12c) für einen Planheits- Restfehler (26) angeschlossen ist, dessen Ausgang (27) an den Kopplungs- Anschluss (25) für das Stellglied (3) aus den Exzentern (14a) 0 geführt ist.

13. Einrichtung nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergleichssignal (20) zwischen der Referenzkurve (9) und der 5 aktuellen Bandplanheit (22) über ein weiteres, drittes eigenständiges Ana¬ lysengerät (11c) an ein eigenständiges, viertes Regelmodul (12d) für die Kontrolle der Kantenspannungsregelung (16) angeschlossen und dessen Ausgang (28) an das Stellglied (3) der inneren Konus-Zwischenwalzen (19) angeschlossen ist. 0

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Auslauf (5b) angeordnetes Planheits-Messelement (6) an die Sig-nalleitung der aktuellen Bandplanheit (22) angeschlossen ist. 5

15. Einrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Planheitsfehler (10) ein dynamischer Einzelregler (30) vor¬ gesehen ist, der als Pl-Regler (31 ) mit Totband im Eingang (32) versehen ό ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Einzelregler (30) außer dem ersten Analysengerät (11a) adap- 5 tive Parametrierungsmittel (33) und eine Steuerungsanzeige (34) in Paral¬ lelschaltung vorgeordnet sind.

17. Einrichtung nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Einzelregier (30) Anschlüsse (35) für Regelparameter (KJ; K_p) vorgesehen sind.

18. Einrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamischen Einzelregler (30) mit einem Bedienerpult (36) ver¬ bindbar sind.

19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zur Restfehlerbeseitigung der Restfehlervektor (13) über Restfehler- Regelgeräte (37, 38, 39) jeweils mit den Stellgliedern (3) der Exzenter (14a) zusammenwirkt.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kantenspannungsregelung (16) ein Analysengerät (40) für ver- schiedene Bandkanten-Zonen der Planheits-Messrolle (6a) vorsieht, an das jeweils zwei Bandkanten-Regelgeräte (41 , 42) angeschlossen sind.

21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandkanten-Regelgeräte (41 , 42) mit den Stellgliedern (3) der

Konus-Zwischenwalzen (19) verbunden sind

22. Einrichtung nach den Ansprüchen 20 und 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bandkanten-Regelgeräte (41 , 42) unabhängig voneinander schaltbar sind.

23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass an die beiden Bandkanten-Regelgeräte (41 , 42) jeweils ein adaptives Verstellgeschwindigkeits-Regelungsmittel (43) und eine Steuerungsanzei- ge (44) angeschlossen sind.