WO2013167366A1 - Verfahren zur bearbeitung von walzgut und walzwerk - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for processing rolling stock and a rolling mill.
  • rolling stock such as steel or various metals is rolled when passing through one or more rolling stands.
  • the rolling stock which is present in ⁇ example in the form of a strip to be rolled to a certain thickness.
  • the rolling stock undergoes a thickness control when passing through the individual rolling stands, which is carried out for example with the aid of a Gaugemeter or a mass flow controller.
  • the first object is achieved according to the invention with egg ⁇ nem method for processing rolling in a rolling mill with at least one rolling stand, with the following steps: a) before the entry of the rolling stock in the roll stand, the actual value of the hardness of the rolling stock from an observation value determines a preceding further roll stand, b) in dependence of the actual value is used to control the di ⁇ blocks of the rolled material after passing through the rolling mill on ei ⁇ NEN target value of a manipulated variable of the rolling mill voreinge ⁇ represents.
  • the determination of the actual value of the hardness of the rolling stock is carried out continuously while passing through the rolling stock through the rolling mill before the rolling stock enters the rolling mill, so that information of the hardness with respect to the considered location of the rolling stock is obtained.
  • al ⁇ so a location-dependent hardness of the rolling stock is determined.
  • fluctuations in the hardness of the rolling stock with respect to the location can be determined in particular.
  • Manipulated variables of the subsequent roll stand are a function of the actual value of the hardness, ie, in particular from the fluctuation of the actual value then in step b set such that the rolling stock reaches a target value after passing through the roll stand the di ⁇ blocks.
  • information relating to the hardness of the rolling stock is used in the rolling process and the manipulated variables of the rolling stand are changed in de ⁇ ren dependence, so that a predetermined target value is maintained with respect to the thickness of the rolling stock. It thus be compensated for fluctuations in the hardness of the rolling stock, this has before passing through the rolling stand and would normally lead to a thickness error after passing through the rolling stand.
  • the method according to the invention can be used both during cold rolling and during hot rolling.
  • the actual value of the hardness is determined from a Be ⁇ obachtungswert to any preceding further roll stand.
  • Such an observation value can be determined on the basis of at least one of the parameters rolling force of the preceding rolling stand, temperature of the rolling stock, strip tension, incoming Di ⁇ bridge of the rolling stock in the previous rolling stand, expiring thickness or estimated value of the roll gap thickness at the nip of the previous rolling mill. A measurement with a separate measuring device is then no longer necessary.
  • the employment of the rolling gap ⁇ can be used.
  • the hydraulic adjustment which moves the nip, pre-controlled. So will the expected Auffederungs selectedung the rolling stand compensated in time by the incoming strip thicknesses and hardness variations.
  • the feedforward control of the thickness can first act on the second stand or the second pass.
  • run by a plurality of stands may be the actual value again observed in the hardness depending ⁇ the roll stand and the calculated value may How-observation in a subsequent rolling mill derum as the basis of the feedforward control to control the thickness of the rolled material are used.
  • the actual value of the hardness of the rolling stock for the adaptation of the model can be used.
  • knowledge of the actual value of the hardness can be used to track the so-called Mate ⁇ rialmodul CM.
  • the CM material module, together with the scaffold module, is an important model variable for adapting the controller dynamics of all other thickness controllers, such as gauges, mass flow controllers and monitor control.
  • Fig. 1 shows a rolling mill with two rolling stands.
  • Fig. 1 shows a rolling mill 2, in this case, a cold rolling mill with a roll stand 4 for machining rolled 6.
  • the roll stand 4 has two rollers 8, the distance between which define the roll gap ⁇ w.
  • the rolling 6, here in the form of a slab has before pass of the roll stand 4 is a einlaufseiti- ge thickness do and di exit side thickness after passing ⁇ running through the roll stand 4 at.
  • the illustrated rolling mill 2 also has, in addition to the roll stand 4, a preceding wider roll stand 4a.
  • the aim of the rolling process is that after passing through the rolling stand 4, the rolling stock 6 assumes a predetermined outgoing-side thickness di.
  • the predetermined thickness di represents the target value I for the rolling process.
  • thickness regulators such as gauges or mass flow controllers in rolling mills.
  • temperature changes of the rolling material 6 may unwanted variations in hardness, so variab ⁇ le material properties are not the geometric type such as inhomogeneities in the metallic structure, roughness speeds of the surface or the tensile strength of the rolled material 6 are formed which influence the rolling process in a rolling stand.
  • the actual value I of the hardness of the rolling stock 6 is when using the method according to the invention in a step a) before the entry of the rolling stock 6 into the rolling stand 4 determined from an observation ⁇ value B at the preceding further roll stand 4a.
  • the observation value B at least one of the parameters rolling force of the preceding rolling stand 4, temperature of the rolling stock 6, strip tension, incoming thickness di of the rolling stock 6 in the preceding rolling stand 4 a, leak ⁇ th thickness do or estimated value of the roll gap thickness at the n roll w preceding rolling mill 4a detected by measurement.
  • the actual value I of the hardness of the rolling stock 6 is subsequently determined by means of a computer unit 16.
  • the determined actual value I of the hardness of the rolling stock 6 is then further processed in a pilot control device 12.
  • the pilot control device 12 serves to determine a value of a manipulated variable S as a function of the actual value I of the hardness of the rolling stock 6. This serves to control the thickness di of the rolling stock 6 after passing through the roll stand 4 to a predetermined desired value.
  • the manipulated variable S is the setting of the roll gap w, which is moved with hydraulic cylinders 14.
  • the speeds or torques of the drives, not shown, of the rollers 8 of the roll stand 4 come into question.
  • the roll gap w can be moved so that the actual value of the auslaufseifigen thickness di of the rolling stock 6 is controlled to a desired value.

Abstract

Verfahren zur Bearbeitung von Walzgut und Walzwerk Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Walzgut (6) in einem Walzwerk (2) mit mindestens einem Walzgerüst (4), mit folgenden Schritten: a) vor dem Einlauf des Walzguts (6) in das Walzgerüst (4) wird der Ist-Wert (I) der Härte des Walzguts (6) aus einem Beobachtungswert (B) an einem vorhergehenden weiteren Walzgerüst (4a) ermittelt, b) in Abhängigkeit des Ist-Wertes (I) wird zur Steuerung der Dicke des Walzguts (6) nach Durchlauf durch das Walzgerüst (4) auf einen Soll-Wert eine Stellgröße (S) des Walzgerüsts (4) voreingestellt. Außerdem betrifft die Erfindung ein Walzwerk zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Bearbeitung von Walzgut und Walzwerk Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Walzgut und ein Walzwerk.
Beim Walzen in einem Walzwerk wird Walzgut, z.B. Stahl oder verschiedene Metalle beim Durchlaufen von einem oder mehreren Walzgerüsten ausgewalzt. Dabei soll das Walzgut, das bei¬ spielsweise in Form eines Bandes vorliegt, auf eine bestimmte Dicke gewalzt werden. Um diese Dicke zu erreichen, unterliegt das Walzgut beim Durchlauf durch die einzelnen Walzgerüste einer Dickenregelung, die beispielsweise mit Hilfe von einem Gaugemeter oder einem Massenflussregler durchgeführt wird.
Mit diesen bekannten Dickenregelungen wird in ein- und mehr- gerüstigen Walzwerken Walzgut aus konventionellen Metallsorten in sehr guter Dickenqualität erzeugt. Die metallerzeugen- de Industrie entwickelt jedoch zunehmend moderne Metallgüten, die die Anforderungen nach Leichtbau bei gutem Umformvermögen und hoher Endfestigkeit erfüllen. Bei Stahl sind dies z.B. Dualphasen- und Tripstähle. Eine Besonderheit dieser Metall¬ güten ist, dass ihre charakteristischen Eigenschaften neben den Legierungskomponenten durch eine gezielte Abkühlung beim und nach dem Walzen beeinflusst werden. Durch derartige Temperaturänderungen des Walzguts können ungewollte Schwankungen der Härte des Walzguts, z.B. skid marks oder Kippen von Kris¬ tallstrukturen beim ferritischen Walzen auftreten. Unter der Härte des Walzguts sind hierbei variable Materialeigenschaf¬ ten nichtgeometrischer Art zu verstehen. Diese sind beispielsweise Inhomogenitäten im metallischen Gefüge, Rauhigkeiten der Oberfläche des Walzguts, die Zugfestigkeit. Insbesondere durch Unzulänglichkeiten bei der Abkühlung des Walzguts können Inhomogenitäten im metallischen Gefüge entstehen, die die Eigenschaften des Walzguts selbst und das Um¬ formverhalten beim Walzen beeinflussen. Das inhomogene Me- tallgefüge wirkt sich als eine Schwankung der Härte des Walz¬ guts aus und führt durch entsprechende Auffederungsänderungen des Walzgerüstes zu unerwünschten Dickenfehlern. Konventionelle Dickenregler wie Gaugemeter oder Massenfluss- regler können die Auswirkungen der Schwankung der Härte des Walzguts auf die Dickenqualität des Walzguts nur bedingt kom¬ pensieren, weil die Schwankungen der Härte insbesondere beim Kippen der Kristallstruktur und im Bereich der Bandenden sehr kurzwellig sein können.
Dies führt beispielsweise gerade beim Kaltwalzen zu Toleranz¬ überschreitungen der kaltgewalzten Dicke des Walzgutes an den Bandenden, so dass diese Bandenden abgeschnitten und ver- schrottet werden müssen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Bearbeitung von Walzgut vorzuschlagen, mit dem diese Nachteile vermieden werden. Außerdem ist es Aufgabe der vor- liegenden Erfindung ein Walzwerk anzugeben, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.
Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit ei¬ nem Verfahren zur Bearbeitung von Walzgut in einem Walzwerk mit mindestens einem Walzgerüst, mit folgenden Schritten: a) vor dem Einlauf des Walzguts in das Walzgerüst wird der Ist-Wert der Härte des Walzguts aus einem Beobachtungswert an einem vorhergehenden weiteren Walzgerüst ermittelt, b) in Abhängigkeit des Ist-Wertes wird zur Steuerung der Di¬ cke des Walzguts nach Durchlauf durch das Walzgerüst auf ei¬ nen Soll-Wert einer Stellgröße des Walzgerüsts voreinge¬ stellt .
Die Ermittlung des Ist-Wertes der Härte des Walzguts erfolgt dabei kontinuierlich beim Durchlaufen des Walzguts durch das Walzwerk bevor das Walzgut in das Walzgerüst einläuft, so dass eine Information der Härte bezüglich des betrachteten Orts des Walzguts erhalten wird. Mit anderen Worten, wird al¬ so eine ortsabhängige Härte des Walzguts ermittelt. Dadurch können insbesondere auch Schwankungen der Härte des Walzguts in Bezug auf den Ort ermittelt werden.
In Abhängigkeit des Ist-Wertes der Härte, also insbesondere aus der Schwankung des Ist-Wertes werden dann in Schritt b) Stellgrößen des nachfolgenden Walzgerüstes so voreingestellt, dass das Walzgut nach Durchlauf durch das Walzgerüst die Di¬ cke einen Soll-Wert erreicht. Erfindungsgemäß werden also beim Walzprozess Informationen hinsichtlich der Härte des Walzguts verwendet und die Stellgrößen des Walzgerüsts in de¬ ren Abhängigkeit verändert, so dass ein vorgegebener Soll- Wert hinsichtlich der Dicke des Walzguts eingehalten wird. Es werden dadurch also Schwankungen der Härte des Walzguts, die dieses vor dem Durchlauf durch das Walzgerüst aufweist und die normalerweise zu einem Dickenfehler nach Durchlauf durch das Walzgerüst führen würden kompensiert. Das erfindungsgemä- ße Verfahren kann sowohl beim Kaltwalzen als auch beim Warmwalzen angewandt werden.
Erfindungsgemäß wird der Ist-Wert der Härte aus einem Be¬ obachtungswert an einem vorhergehenden weiteren Walzgerüst ermittelt. Ein derartiger Beobachtungswert kann dabei anhand mindestens einer der Parameter Walzkraft des vorhergehenden Walzgerüst, Temperatur des Walzguts, Bandzug, einlaufende Di¬ cke des Walzguts in das vorhergehende Walzgerüst, auslaufende Dicke oder Schätzwert der Walzspaltdicke am Walzspalt des vorhergehenden Walzgerüsts ermittelt werden. Eine Messung mit einem gesonderten Messgerät ist dann nicht mehr erforderlich.
Als Stellgröße des Walzgerüsts kann die Anstellung des Walz¬ spalts verwendet werden. Insbesondere wird also anhand der Kenntnis des Ist-Werts der Härte und somit einer Härteschwan¬ kung des Walzguts in Verbindung mit der Kenntnis der einlauf- seitigen Dicke des Walzguts die hydraulische Anstellung, die den Walzspalt verfährt, vorgesteuert. So wird die erwartete Auffederungsänderung des Walzgerüsts durch die einlaufenden Banddicken und Härteschwankungen rechtzeitig kompensiert.
Weiterhin ist es möglich als Stellgröße auch die Drehzahlen oder Drehmomente der Antriebe der Walzen des Walzgerüsts zu verwenden .
Bei Ermittlung des Ist-Wertes der Härte bzw. der Härteschwankung anhand des Beobachtungswertes eines vorhergehenden wei- teren Walzgerüsts kann die Vorsteuerung der Dicke erst auf das zweite Gerüst bzw. den zweiten Stich wirken. Bei Durchlauf durch mehrere Gerüste kann der Ist-Wert der Härte in je¬ dem Walzgerüst erneut beobachtet werden und dieser ermittelte Beobachtungswert kann in einem nachfolgenden Walzgerüst wie- derum als Grundlage der Vorsteuerung zur Steuerung der Dicke des Walzgutes dienen.
Um ein Modell des Walzwerkes, welches für dessen Regelung An¬ wendung findet, weiter zu verbessern, kann der in Schritt a) ermittelte Ist-Wert der Härte des Walzguts zur Adaption des Modells verwendet werden. Insbesondere kann die Kenntnis des Ist-Werts der Härte genutzt werden, um den sogenannten Mate¬ rialmodul CM nachzuführen. Der Materialmodul CM ist zusammen mit dem Gerüstmodul eine wichtige Modellgröße zur Adaption der Reglerdynamik aller übrigen Dickenregler wie Gaugemeter, Massenflussregler und Monitorregelung.
Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Walzwerk mit den Merkmalen des Patentanspruches 6. Vorteilhafte Ausführun- gen sind in den Unteransprüchen angegeben. Die erfindungsgemäßen Vorteile wurden bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert.
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 der Ausführungsbei- spiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Aus- führungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen. Es zeigen jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:
Fig. 1 ein Walzwerk mit zwei Walzgerüsten. Fig. 1 zeigt ein Walzwerk 2, in diesem Fall ein Kaltwalzwerk mit einem Walzgerüst 4 zur Bearbeitung von Walzgut 6. Das Walzgerüst 4 weist zwei Walzen 8 auf, deren Abstand den Walz¬ spalt w definieren. Das Walzgut 6, hier in Form einer Bramme, weist vor dem Durchlauf des Walzgerüstes 4 eine einlaufseiti- ge Dicke do und eine auslaufseitige Dicke di nach dem Durch¬ lauf durch das Walzgerüst 4 auf. Das dargestellte Walzwerk 2 weist ferner neben dem Walzgerüst 4 ein vorhergehendes weite¬ res Walzgerüst 4a auf. Ziel des Walzprozesses ist es, dass nach dem Durchlauf durch das Walzgerüst 4 das Walzgut 6 eine vorbestimmte auslaufsei- tige Dicke di annimmt. Mit anderen Worten: Die vorbestimmte Dicke di stellt den Soll-Wert I für den Walzprozess dar. Um dies zu gewährleisten ist es bekannt, in Walzwerken Dickenregler wie bspw. Gaugemeter oder Massenflussregler einzusetzen. Durch moderne Metallgüten, die die Anforderungen nach Leichtbau bei gutem Umformvermögen und hoher Endfestigkeit erfüllen, werden deren charakteristische Eigenschaften auch durch eine gezielte Abkühlung bei und nach dem Walzprozess beeinflusst. Durch derartige Temperaturänderungen des Walzguts 6 können ungewollte Schwankungen der Härte, also variab¬ le Materialeigenschaften nichtgeometrischer Art wie beispielsweise Inhomogenitäten im metallischen Gefüge, Rauhig- keiten der Oberfläche oder die Zugfestigkeit des Walzguts 6 entstehen, die den Walzprozess in einem Walzgerüst 4 beeinflussen . Konventionelle Dickenregler wie Gaugemeter oder Massenfluss- regler können die Auswirkungen der Schwankung der Härte des Walzguts auf die Dickenqualität des Walzguts nur bedingt kom¬ pensieren, weil die Schwankungen der Härte insbesondere beim Kippen der Kristallstruktur und im Bereich der Bandenden sehr kurzwellig sein können.
Um auch bei derartigen Metallgüten die auslaufseitige Dicke di des Walzguts 6 auf einen Soll-Wert anzupassen, wird bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Schritt a) vor dem Einlauf des Walzguts 6 in das Walzgerüst 4 der Ist-Wert I der Härte des Walzguts 6 aus einem Beobachtungs¬ wert B an dem vorhergehenden weiteren Walzgerüst 4a ermittelt. Um den Beobachtungswert B zu erhalten, wird mindestens einer der Parameter Walzkraft des vorhergehenden Walzgerüsts 4, Temperatur des Walzguts 6, Bandzug, einlaufende Dicke d-i des Walzguts 6 in das vorhergehende Walzgerüst 4a, auslaufen¬ de Dicke do oder Schätzwert der Walzspaltdicke am Walzspalt w des vorhergehenden Walzgerüsts 4a messtechnisch erfasst. An- hand dieses Beobachtungswertes B wird anschließend mittels einer Recheneinheit 16 der Ist-Wert I der Härte des Walzguts 6 ermittelt.
Der ermittelte Ist-Wert I der Härte des Walzguts 6 wird dann in einer Vorsteuereinrichtung 12 weiterverarbeitet. Die Vorsteuereinrichtung 12 dient dazu, in Abhängigkeit des Ist- Wertes I der Härte des Walzguts 6 einen Wert einer Stellgröße S zu ermitteln. Dieser dient zur Steuerung der Dicke di des Walzgutes 6 nach Durchlauf durch das Walzgerüst 4 auf einen vorgegebenen Soll-Wert.
In diesem Fall handelt es sich bei der Stellgröße S um die Anstellung des Walzspalts w welche mit Hydraulikzylindern 14 verfahren wird. Als Stellgröße S kommen aber auch bspw. die Drehzahlen oder Drehmomente der nicht dargestellten Antriebe der Walzen 8 des Walzgerüsts 4 in Frage. In Abhängigkeit des Ist-Wertes I der Härte und auch bspw. Dicke do und der Ge¬ schwindigkeit VQ, mit der das Walzgut 6 in das Walzgerüst 4 einläuft, kann dann also der Walzspalt w derart verfahren werden, dass der Ist-Wert der auslaufseifigen Dicke di des Walzguts 6 auf einen Soll-Wert gesteuert wird. Es werden so¬ mit die erwarteten Auffederungsänderungen des Walzgerüsts 4 durch die einlaufenden Schwankungen des Ist-Werts I der Härte des Walzguts 6 vor Durchlauf durch das Walzgerüst 4 kompen¬ siert. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird also er¬ reicht, dass trotz auftretender Schwankungen der Härte des Walzgutes 6 vor dem Einlauf in das Walzgerüst 4 eine homogene ausgangsseitige Dicke di erzielt wird, die dem vorgegebenen Soll-Wert entspricht.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bearbeitung von Walzgut (6) in einem Walzwerk (2) mit mindestens einem Walzgerüst (4), mit folgenden Schritten:
a) vor dem Einlauf des Walzguts (6) in das Walzgerüst (4) wird der Ist-Wert (I) der Härte des Walzguts (6) aus einem Beobachtungswert (B) an einem vorhergehenden weiteren Walzgerüst (4a) ermittelt,
b) in Abhängigkeit des Ist-Wertes (I) wird zur Steuerung der Dicke des Walzguts (6) nach Durchlauf durch das Walzgerüst (4) auf einen Soll-Wert eine Stellgröße (S) des Walzgerüsts (4) voreingestellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem der Beobachtungswert (B) anhand mindestens einer der Parameter Walzkraft des vorhergehenden Walzgerüsts (4a) , Tem¬ peratur des Walzguts (6), Bandzug, einlaufende Dicke (d-i ) des Walzguts (6) in das vorhergehende Walzgerüst (4), auslau- fende Dicke (do) oder Schätzwert der Walzspaltdicke am Walz¬ spalt (w) des vorhergehenden Walzgerüsts (4a) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem als Stellgröße (S) die Anstellung des Walzspalts (w) verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem als Stellgröße (S) die Drehzahlen oder Drehmomente der Antriebe der Walzen (8) des Walzgerüsts (4) verwendet werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der ermittelte Ist-Wert (I) der Härte zur Adaption eines Modells des Walzwerks (2) verwendet wird.
6. Walzwerk (2) zur Bearbeitung von Walzgut (6) mit mindestens einem Walzgerüst (4), einer Recheneinheit (16) zur Er¬ mittlung der Härte des Walzgutes (6) aus einem Beobachtungs- wert (18) und eine Vorsteuereinheit (12) zur Steuerung der Dicke des Walzgutes (6) nach Durchlauf durch das Walzgerüst (4) auf einen Soll-Wert.
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