WO2021099052A1 - Adjustment of an outlet temperature of a metal strip exiting a rolling train - Google Patents

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WO2021099052A1
WO2021099052A1 PCT/EP2020/079634 EP2020079634W WO2021099052A1 WO 2021099052 A1 WO2021099052 A1 WO 2021099052A1 EP 2020079634 W EP2020079634 W EP 2020079634W WO 2021099052 A1 WO2021099052 A1 WO 2021099052A1
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WO
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rolling
strip
roll stand
process model
metal strip
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/079634
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German (de)
French (fr)
Inventor
Frank Theobald
Jörn Sieghart
Original Assignee
Sms Group Gmbh
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/74—Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B2003/001—Aluminium or its alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2271/00—Mill stand parameters
    • B21B2271/02—Roll gap, screw-down position, draft position
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2275/00—Mill drive parameters
    • B21B2275/02—Speed
    • B21B2275/06—Product speed

Definitions

  • the invention relates to a method and a control device for setting an exit temperature of a metal strip exiting from an at least two-stand rolling train.
  • the invention relates to a rolling plant for rolling a metal strip, having at least one at least two-stand rolling train and at least one control device for setting an outlet temperature of the metal strip emerging from the rolling train.
  • Metal strips are rolled to the desired outlet thickness in rolling mills.
  • the metal strip coming out of a rolling train is reeled into a spool or a coil.
  • a temperature of the reeled metal strip is of importance for the quality of the respective metal strip, in particular for metal strips made of certain aluminum alloys.
  • the temperature of such a metal strip must be kept within a relatively narrow temperature range in order to achieve specified mechanical properties of the metal strip.
  • DE 20 2014 011 231 U1 relates to a system with a first frame having a first pair of work rolls for reducing a thickness of a material to a first fixed point, a second frame having a second pair of work rolls for reducing the thickness of the material has a second fixed point and a temperature sensor positioned to measure the temperature of the material as it exits the second rack.
  • the system has a control unit which is coupled to the temperature sensor, the first frame and the second frame in order to adapt at least one of the first specified point and the second specified point on the basis of the temperature of the material measured by the temperature sensor, with the it emerges from the second frame.
  • EP 2 697 002 B1 relates to a control method for a rolling train, wherein a temperature is determined for each strip section of a strip in front of a first roll stand of the rolling train, which the strip sections have, using a strip model based on the determined temperatures, the temperatures of the strip sections for the time of Rolling of the respective strip section in the first roll stand can be predicted, with at least one respective control parameter for the rolling of the strip sections in the first roll stand being determined using the predicted temperatures of the strip sections, and wherein an adjusting device acting on the first roll stand during the rolling of the respective strip section is controlled taking into account the respective determined control parameter.
  • the temperatures of the strip sections are forecast for the point in time when the respective strip section is rolled in the first roll stand by means of the strip model with a first forecast horizon.
  • the first forecast horizon corresponds to several strip sections to be rolled in the first roll stand.
  • a manipulated variable curve is used for the actuating device.
  • a profile of a roll gap formed by work rolls of the first roll stand is influenced by the manipulated variable curve.
  • a respective roll gap profile is predicted that the work rolls of the first roll stand form at the time of rolling of the respective strip section.
  • the set course of the manipulated variable is optimized on the basis of the roll gap profile forecast for the strip sections and a respective target profile.
  • the current value of the optimized manipulated variable curve corresponds to the control parameter and is given to the adjusting device as a manipulated variable.
  • EP 3 089 833 B1 relates to a system with a first stand which has a first pair of work rolls to reduce a thickness of a material to a first set point, a second stand which has a second pair of work rolls to reduce the thickness of the material to reduce to a second set point, and one Temperature sensor arranged to measure the temperature of the material as it leaves the second post.
  • the system has a controller, which is coupled to the temperature sensor, the first stand and the second stand, to at least one of the first set point and the second set point based on the temperature of the material measured by the temperature sensor, such as the second stand leaves to discontinue.
  • One object of the invention is to create a more cost-effective, realizable method for setting an outlet temperature of a metal strip exiting a rolling train, with which a metal strip of higher quality can be produced.
  • the exit temperature is determined by means of a process model, taking into account a relationship between strip deformation and / or a cooling rate of the metal strip by at least one cooling medium and by at least one fixed rolling train component and / or one Rolling speed set in a last roll stand of the rolling train on the one hand and the outlet temperature on the other hand.
  • a deviation due to the intervention is made using the process model
  • the associated deviation of the outlet temperature from a setpoint temperature contained in the context is determined, with the strip deformation in the last roll stand and in one or more upstream roll stands of the rolling train being changed by means of the process model as a function of the deviation in the outlet temperature in such a way that the outlet temperature corresponds to the setpoint temperature.
  • the rolling speed in the last roll stand of the rolling train on the one hand and the run-out temperature, in particular at the respective working point, on the other hand can be calculated by means of a superordinate pass schedule computer.
  • An operating point is understood to mean all setting values (relating to the physical properties of deformation, thickness, speed, temperature) of an area within which rolling is carried out (target pass schedule), as well as the areas in between that are passed through to reach the area. It can be one or as many Working points are taken into account. Four working points are particularly favorable for the purposes of the invention, since they contain all the important corner points of the rolling process without requiring too much computing time to determine them.
  • the pass schedule calculator is set up to define this relationship as the setting state and to transfer coefficients corresponding to the setting state to the (mathematical) process model.
  • the pass schedule computer can be set up to transfer corresponding coefficients to a device for controlling actuators of the rolling train.
  • coefficients can consist of one or more terms or of terms combined from them of the quantities listed below as examples: dP dF dM dv dQ dTf dAh df v dl vn 3DG '3DG' 3DG '3DG' 3DG '3DG' 3DG '3DG' 3DG '3DG' 3DG '3DG' 3DG '3DG' 3DG '3DG' 3DG ' 3DG' 3DG ' 3DG' 3DG ' 3DG' 3DG ' 3DG ' 3DG ' 3DG ' 3DG ' 3DG ' 3DG ' 3DG ' 3DG ' 3DG ' 3DG ' 3DG ' 3DG ' 3DG ' 3DG ' 3DG ' 3DG ' 3DG ' 3DG ' 3DG ' 3DG ' 3DG ' 3DG
  • T is the temperature
  • P is the rolling power
  • F is the rolling force
  • M is the rolling torque
  • v is the rolling speed
  • T f is the fluid temperature
  • Q is the fluid volume flow
  • h is the thickness of the rolling stock
  • Ah is the decrease
  • IVN is the length of a strip at constant strip speed and f v the advance.
  • the cooling medium can be, for example, air, water, oil or an emulsion.
  • the rolling train component can be, for example, a roller or a work roll.
  • the process model can be set up to monitor directly or indirectly whether a current state of the rolling train corresponds to the setting state. If this set state is not achieved during rolling operation through other controller interventions or if the strip deformation and / or the cooling rate of the metal strip changes due to the application of a cooling medium to the metal strip and the contact of the metal strip with at least one fixed rolling train component and / or the rolling speed in the roll gap of the last roll stand, for example due to the intervention of an operating staff, the process model according to the invention can use the coefficients supplied by the pass schedule computer to calculate the deviation of the strip deformation and / or the rolling speed in the last roll stand from those in the context contain setting values for the strip deformation and / or the rolling speed in the last roll stand to determine a deviation associated with the intervention-related deviation of the outlet temperature from a setpoint temperature contained in the context.
  • the process model is also set up to change the strip deformation in the last roll stand and in one or more upstream roll stands of the rolling train with respect to a strip conveying direction through the rolling train depending on the determined deviation of the outlet temperature in such a way that the outlet temperature corresponds to the target temperature.
  • the exit temperature of the metal strip is set by means of the process model, taking into account the relationship described above.
  • the process model can change the strip forming and / or the rolling speed and / or the cooling rate or the associated amount of coolant in the last roll stand and the one or more upstream roll stands so that the run-out temperature of the metal strip returns to the target temperature.
  • the metal band can be, for example, an aluminum band or a steel band.
  • the rolling train can be, for example, a cold rolling tandem train.
  • the last rolling stand of the rolling train is the last rolling stand with regard to a mass flow or a direction of movement of the metal strip through the rolling train.
  • the rolling train has at least two, three or more rolling stands.
  • the direction of movement of the metal strip through the rolling train can also change, e.g. B. with a reversing stitch.
  • the model-based temperature setting according to the invention has the advantage that, ideally, it does not require any sensor system. This reduces investment, commissioning and maintenance costs. A simple off-line temperature measurement on the wound coil would be sufficient for process model validation.
  • the process model also ensures that temperature setting and thickness control are decoupled, so that the quality of the end product can be increased by minimizing mutual interference between different controls.
  • the dynamics of the temperature setting is at a consistently high level for different products thanks to the process model.
  • the invention thus represents a model-based approach of a temperature setting fully integrated in a rolling mill control architecture, which compared to the prior art with a lower investment requirement, for example due to the elimination of the expensive thermal imaging camera usual for aluminum strips, lower commissioning costs, lower operating costs, in particular maintenance costs and replacement costs , higher control quality and dynamics, better product quality and greater reliability.
  • An essential advantage of the invention compared to a conventional temperature controller is that the outlet temperature can be set at an earlier point in time in the rolling process, particularly in the case of a system in batch operation.
  • the method according to the invention works more evenly over the length of the strip and is more dynamic, since the process data are determined directly in the roll gap and are not subject to dead time due to the transport to the temperature measuring point. It is also advantageous that the method according to the invention allows higher rates of change over time for setting the target temperature.
  • a change in a decrease in a strip thickness of the metal strip in the last roll stand required to achieve the target temperature is determined by means of the process model and a roll gap height in one or more upstream roll stands by one of the change in the strip thickness of the metal strip in the amount corresponding to the last roll stand changed in the opposite direction. If, for example, the rolling speed of the pass plan or the setting state calculated by the pass plan computer is not reached, the run-out temperature of the metal strip is too low.
  • the process model can then increase the strip deformation in the last roll stand in order to achieve a desired run-out temperature of the metal strip even at the lower rolling speed. With the change of the band forming in the However, the last roll stand alone would disturb the target thickness of the metal strip.
  • a thickness control of the rolling train would correct this change in thickness and restore the initial state.
  • the process model also uses the coefficients supplied by the pass schedule calculator to calculate a required change in the strip forming in one or more upstream roll stands, so that, together with the strip forming in the last roll stand, required to set the desired exit temperature of the metal strip, the desired exit thickness of the metal strip remains unchanged remains. For example, if the process model calculates a percentage change in the decrease or reduction in the thickness of the metal strip in the last roll stand of + 15% required to achieve the desired exit temperature of the metal strip, the decrease or reduction in the thickness of the metal strip in one or more upstream roll stands will be as follows compensates for the fact that the total decrease remains constant.
  • the strip thickness of the metal strip is initially reduced, for example, from 0.4 mm to 0.3 mm in the penultimate roll stand and from 0.3 mm to 0.2 mm in the last roll stand, and there is a previously mentioned deviation in the run-out temperature of the metal strip, this can be the case
  • Process model change the strip deformation using the last two roll stands in such a way that the strip thickness with the penultimate roll stand is reduced from 0.4 mm to 0.345 mm and with the last roll stand from 0.345 mm to 0.2 mm, so that the outlet thickness of the metal strip is not affected becomes.
  • the respective manipulated variable is the roll gap height of the respective roll stand calculated by the process model.
  • a separate stand model contained in the process model is used for the last roll stand and for one or more upstream roll stands, which is adapted at time intervals by pressing the respective roll stand without a metal strip.
  • the (mathematical) framework model is a framework model that is calibrated by the impression (calibration process). During the pressing, the work rolls of the respective roll stand are brought into contact with one another, wherein travel distances, forces and the like can be recorded, for example by means of the process model, in order to adapt the stand model.
  • a cooling model contained in the process model is used with which cooling of the metal strip is calculated by optionally applying various coolants and cooling of the metal strip due to contact with work rolls.
  • the various coolants can be, for example, air, water, oil or an emulsion.
  • the contact of the metal strip with the work rolls creates a heat flow through which heat flows away from the metal strip via the work rolls, so that the metal strip is cooled.
  • the cooling model can take into account flow temperatures, volume flows and dwell times in the relevant system parts.
  • the cooling capacity can be calculated using coefficients that are determined by the pass schedule calculator.
  • an inlet temperature level of a coil from the metal strip is taken into account in the process model before it enters the rolling train. This information is also required for setting up the system. A distinction must primarily be made here as to whether it is a coil that has cooled to room temperature or a coil that has been heated above room temperature due to hot rolling or annealing processes. This can be done by a manual or inline temperature measurement in the inlet to the rolling train or by calculating the
  • Cooling takes place on the basis of data from process steps over time from production planning.
  • changes in the strip deformations in the last roll stand and one or more upstream roll stands are pre-controlled by means of a tracking module by shifting the respective change in strip thickness into the respective roll stand with a respective measured strip speed.
  • the tracking module ensures that the variations of the manipulated variables calculated by the coefficients in downstream rolling stands take place at the correct time, so that when the correct outlet temperature is set, there are no thickness errors at any point in time.
  • the tracking module can be used in a transient area in which the thickness of the Metal strip changes, redistribute the strip deformation in the roll gaps of the last roll stand and one or more upstream roll stands so that a desired outlet thickness of the metal strip is not disturbed.
  • the temperature change due to the rolled strip length is determined as a function of the strip speed by means of the process model. According to a further advantageous embodiment, changes are made to
  • Roll gap heights in the last roll stand and one or more upstream roll stands by means of the process model by changing the speeds of work rolls of the last roll stand or the one or more upstream roll stands, the speeds being compensated for using a mass flow determined or contained in the process model Rolling train can be determined.
  • the changes in lead and strip thickness can be pre-controlled by the deformation redistribution in such a way that, ideally, the thickness control behind the last roll stand does not cause any disruption. This can be achieved, for example, in that a change in the pitch in the last roll stand and in one or more upstream roll stands is compensated for by the change in speed corresponding to the mass flow in the roll stand (s) concerned. As a result, a strip tension remains unchanged, regardless of whether a tension control acts on the pitch or the stand speed.
  • the process model is used to detect changes in advance of the metal strip when the strip speed is corrected taken into account when the process model has determined a deviation in the strip deformation and / or the rolling speed in the last roll stand due to the intervention of an actuator of another control device of the rolling train.
  • the changes in lead can be taken into account in the speed correction, for example, via the difference quotients of the pass schedule model. If the process model detects a deviation of the strip forming from the set state due to an intervention by an actuator, for example a thickness control or tension control, the process model can switch on the speed correction in an analogous manner.
  • the process model can work continuously and the strip deformation can be continuously distributed between the roll stands and, in addition, changes in advance can be controlled, in the ideal case there is no disturbance of the desired outlet thickness of the metal strip. If, for example, the decrease in the last roll stand is less than planned in the settlement (input variables: run-out thickness, rolling torque and rolling force in the last roll stand), then the decrease in one or more upstream roll stands is reduced so that the decrease in the last roll stand can be increased. The greater deformation then leads to the desired increase in the outlet temperature.
  • the changes in speed and advance that occur during the relocation are pre-controlled by the changed mass flow balance and advance coefficient d advance / d decrease in the roll stands concerned, so that there are no tension and thickness disturbances during the relocation.
  • the relationship between the strip deformation and / or the cooling rate of the metal strip by at least one cooling medium and by at least one fixed rolling train component and / or the rolling speed in the last roll stand on the one hand and the outlet temperature on the other hand with the help of temperature measurements on the one from the rolling train adapted to the outgoing metal band.
  • the actual coil temperature can be measured, for example, with a hand-held measuring device at the end of a rolling program.
  • Inline temperature measurement is more convenient but more complex.
  • the measured values of the respective temperature measurement can be automatically sent to the pass schedule calculator, which is the calculated and compares the measured temperature with a calculated temperature value and adapts the calculated temperature value to the measured value.
  • Other model parameters can also be adapted here.
  • a control device for setting an outlet temperature of a metal strip exiting from an at least two-stand rolling train is set up to carry out the method according to one of the above-mentioned configurations or a combination of at least two of these configurations with one another
  • control device can be provided as a separate device or implemented by software implementation in the existing system electronics of a rolling mill.
  • the control device can be used as a predictive temperature controller of a rolling mill on the basis of a process model.
  • a rolling plant according to the invention for rolling a metal strip has at least one rolling train with at least two stands and at least one above-mentioned control device for setting an outlet temperature from the
  • Tandem rolling mill exiting metal strip
  • the rolling mill can be designed as a multi-stand cold rolling tandem mill, in particular for the production of
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment for a rolling mill according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a further exemplary embodiment for a rolling mill according to the invention
  • FIG. 3A shows a schematic representation of a framework model of an exemplary embodiment for a process model according to the invention
  • FIG. 3B shows a schematic representation of a cooling model of an exemplary embodiment for a process model according to the invention.
  • FIG. 3C shows a schematic representation of a tracking module of an exemplary embodiment for a process model according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a rolling plant 1 according to the invention for rolling a metal strip 2.
  • the rolling plant 1 has a three-stand rolling train 3 and a symbolically shown control device 4 for setting an outlet temperature of the metal strip 2 emerging from the rolling train 3.
  • the control device 4 is set up to carry out a method according to the invention for setting the exit temperature of the metal strip 2 exiting from the rolling train 3.
  • Pi is the nominal rolling capacity of the first roll stand 5 and P is the actual rolling capacity of the first roll stand 5.
  • hio is the entry thickness of the rolled strip 2 entering the first roll stand 5 and hu is the exit thickness of the rolled strip 2 exiting the first roll stand 5, where Ahi is the decrease in the thickness of the Rolled strip 2 in the first roll stand 5 is.
  • vi is the strip speed of the rolled strip 2 leaving the first roll stand 5 and S 12 is the strip tension in the rolled strip 2 between the first roll stand 5 and a second roll stand 6 connected downstream of the first roll stand 5.
  • P 2 is the target rolling capacity of the second roll stand 6 and P ' 2 is the actual rolling capacity of the second roll stand 6.
  • h 20 is the entry thickness of the rolled strip 2 entering the second roll stand 6 and h 2i is the exit thickness of the one leaving the second roll stand 6 Rolled strip 2, where ⁇ h 2 is the decrease in the thickness of the rolled strip 2 in the second roll stand 6.
  • v 2 is the strip speed of the rolled strip 2 leaving the second roll stand 6 and S 23 is the strip tension in the rolled strip 2 between the second roll stand 6 and a third or last roll stand 7 downstream of the second roll stand 6,
  • P 3 is the target rolling capacity of the third Roll stand 7 and P ' 3 the actual rolling capacity of the third roll stand 7.
  • h 30 is the inlet thickness of the rolled strip 2 entering the third roll stand 7 and h 3i is the outlet thickness of the rolled strip 2 exiting the third roll stand 7, where Ah 3 is the decrease is the thickness of the rolled strip 2 in the third roll stand 7.
  • v 3 is the strip speed of the rolled strip 2 leaving the third roll stand 7.
  • T is the target temperature of the cold or hot strip 2 leaving the rolling train 3 and T is the actual temperature of the cold or hot strip 2 leaving the rolling train 3, where DT is the temperature difference between the target temperature and the actual T emperature is.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a further exemplary embodiment for a rolling plant according to the invention for rolling a metal strip, not shown, only a pass schedule computer 8 and the process model 9 of the rolling mill are shown with reference to a rolling stand n.
  • the pass schedule computer 8 is supplied with an inlet temperature TO of the hot strip, an outlet temperature T of the hot strip, a decrease in thickness Ah within the roll stand n and material and system data A.
  • the pass schedule computer 8 uses this to determine the coefficients and setting values shown on the right in FIG. 2, which are fed together to the process model 9.
  • the process model 9 also receives the current rolling power P (n) of the roll stand n, a current rolling torque M (n) of the roll stand n, a current rolling force F (n) of the roll stand n, a current rolling speed v (n) of the roll stand n, a current rolling deformation Ah (n) in the roll stand n, a current one
  • the process model 9 is optionally supplied with calibration curves K (n) of the roll stand n and optionally a measured actual temperature T. From this, the process model 9 determines a rolling speed change Av (n) over time t and a decrease change Ah (n) over time t for the roll stand n.
  • the process model 9 has a stand model 10, a cooling model 11 and a tracking module 12 .
  • FIG. 3A shows a schematic representation of a framework model 10 of an exemplary embodiment for a process model according to the invention.
  • the current rolling force F (n) of a rolling stand n and a current rolling deformation Ah (n) in the rolling stand n are fed to the stand model 10.
  • a framework module G (n) and a belt module B (n) are fed to the framework model 10. From this, the stand model 10 determines a pitch position deviation As (n) from a setting value s (n) of the roll stand n.
  • the stand model 10 can be implemented in the process model from FIG.
  • FIG. 3B shows a schematic illustration of a cooling model 11 of an exemplary embodiment for a process model according to the invention.
  • the cooling model 11 a current rolling speed v (n) of the roll stand n, a current coolant temperature Tf (n) at the roll stand n and a current one
  • Coolant volume flow Q (n) supplied to the roll stand n Furthermore, the cooling model 11 is supplied with system data A (n). From this, the cooling model 11 determines a strip temperature deviation DT (h) from a set value T (n) on the roll stand n.
  • the cooling model 11 can be implemented in the process model from FIG.
  • FIG. 3C shows a schematic representation of a tracking module 12 of an exemplary embodiment for a process model according to the invention.
  • the tracking module 12 receives those determined from the framework model from FIG. 3A
  • system data A (n) are fed to the tracking module 12. From this, the tracking module 12 determines a change in the rolling speed Dn (h) over time t and a change in decrease DIp (h) over time t for the roll stand n.
  • the tracking module 12 can be implemented in the process model from FIG.

Abstract

The invention relates to a method for adjusting an outlet temperature of a metal strip (2) exiting an at least two-stand rolling train (3), wherein the outlet temperature is adjusted by means of a process model, taking into account a relationship between strip shaping and/or a rate of cooling the metal band (2) by means of at least one cooling medium and at least one fixed rolling train component and/or a rolling speed in a final rolling stand (7) of the rolling train (3), and the outlet temperature. In order to provide a method which can be implemented in a cost-effective manner, after an intervention-related deviation between the strip shaping and/or the rolling speed in the final rolling stand (7) and set values for the strip shaping and/or the rolling speed in the final rolling stand (7), which values are contained in the relationship, is determined using the process model, a deviation of the outlet temperature, which is associated with the intervention-related deviation, is determined from a target temperature contained in the relationship by means of the process model, wherein the strip shaping in the final rolling stand (7) and in one or more upstream rolling stands (5, 6) of the rolling train (2) is changed by means of the process model depending on the deviation in the outlet temperature in such a way that the outlet temperature corresponds to the target temperature.

Description

Einstellung einer Auslauftemperatur eines aus einer Walzstraße auslaufenden Metallbands Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuervorrichtung zum Einstellen einer Auslauftemperatur eines aus einer wenigstens zweigerüstigen Walzstraße auslaufenden Metallbands. Zudem betrifft die Erfindung eine Walzanlage zum Walzen eines Metallbands, aufweisend wenigstens eine wenigstens zweigerüstige Walzstraße und wenigstens eine Steuervorrichtung zum Einstellen einer Auslauftemperatur des aus der Walzstraße austretenden Metallbands. Setting an exit temperature of a metal strip exiting from a rolling train The invention relates to a method and a control device for setting an exit temperature of a metal strip exiting from an at least two-stand rolling train. In addition, the invention relates to a rolling plant for rolling a metal strip, having at least one at least two-stand rolling train and at least one control device for setting an outlet temperature of the metal strip emerging from the rolling train.
Metallbänder werden in Walzstraßen auf eine gewünschte Auslaufdicke gewalzt. Das aus einer Walzstraße auslaufende Metallband wird zu einer Spule bzw. einem Coil aufgehaspelt. Eine Temperatur des aufgehaspelten Metallbands ist insbesondere für Metallbänder aus bestimmten Aluminiumlegierungen von Bedeutung für die Qualität des jeweiligen Metallbands. Die Temperatur eines solchen Metallbands muss innerhalb eines relativ engen Temperaturbereichs gehalten werden, um spezifizierte mechanische Eigenschaften des Metallbands zu erreichen. DE 20 2014 011 231 U1 betrifft ein System mit einem ersten Gestell, das ein erstes Paar von Arbeitswalzen zum Reduzieren einer Dicke eines Materials auf einen ersten festgelegten Punkt aufweist, einem zweiten Gestell, das ein zweites Paar von Arbeitswalzen zum Reduzieren der Dicke des Materials auf einen zweiten festgelegten Punkt aufweist, und einem Temperatursensor, der dazu positioniert ist, die Temperatur des Materials zu messen, wenn es aus dem zweiten Gestell austritt. Zudem weist das System ein Steuergerät auf, das mit dem Temperatursensor, dem ersten Gestell und dem zweiten Gestell gekoppelt ist, um wenigstens einen aus dem ersten festgelegten Punkt und dem zweiten festgelegten Punkt auf Grundlage der von dem Temperatursensor gemessenen Temperatur des Materials anzupassen, mit der es aus dem zweiten Gestell austritt. EP 2 697 002 B1 betrifft ein Steuerverfahren für eine Walzstraße, wobei für Bandabschnitte eines Bands vor einem ersten Walzgerüst der Walzstraße jeweils eine Temperatur ermittelt wird, die die Bandabschnitte aufweisen, wobei mittels eines Bandmodells anhand der ermittelten Temperaturen die Temperaturen der Bandabschnitte für den Zeitpunkt des Walzens des jeweiligen Bandabschnitts in dem ersten Walzgerüst prognostiziert werden, wobei unter Verwendung der prognostizierten Temperaturen der Bandabschnitte mindestens ein jeweiliger Steuerparameter für das Walzen der Bandabschnitte in dem ersten Walzgerüst ermittelt wird, und wobei eine auf das erste Walzgerüst wirkende Stelleinrichtung während des Walzens des jeweiligen Bandabschnitts unter Berücksichtigung des jeweiligen ermittelten Steuerparameters gesteuert wird. Die Temperaturen der Bandabschnitte werden für den Zeitpunkt des Walzens des jeweiligen Bandabschnitts in dem ersten Walzgerüst mittels des Bandmodells mit einem ersten Prognosehorizont prognostiziert. Der erste Prognosehorizont korrespondiert mit mehreren in dem ersten Walzgerüst zu walzenden Bandabschnitten. Für den ersten Prognosehorizont wird ein Stellgrößenverlauf für die Stelleinrichtung angesetzt. Mittels des Stellgrößenverlaufs wird ein Profil eines von Arbeitswalzen des ersten Walzgerüsts gebildeten Walzspalts beeinflusst. Mittels eines Walzgerüstmodells für das erste Walzgerüst wird unter Verwendung der prognostizierten Temperaturen der Bandabschnitte und des angesetzten Stellgrößenverlaufs für die mit dem ersten Prognosehorizont korrespondierenden Bandabschnitte ein jeweiliges Walzspaltprofil prognostiziert, das die Arbeitswalzen des ersten Walzgerüsts zum Zeitpunkt des Walzens des jeweiligen Bandabschnitts bilden. Der angesetzte Stellgrößenverlauf wird anhand des für die Bandabschnitte prognostizierten Walzenspaltprofils und eines jeweiligen Sollprofils optimiert. Der aktuelle Wert des optimierten Stellgrößenverlaufs entspricht dem Steuerparameter und wird der Stelleinrichtung als Stellgröße vorgegeben. Metal strips are rolled to the desired outlet thickness in rolling mills. The metal strip coming out of a rolling train is reeled into a spool or a coil. A temperature of the reeled metal strip is of importance for the quality of the respective metal strip, in particular for metal strips made of certain aluminum alloys. The temperature of such a metal strip must be kept within a relatively narrow temperature range in order to achieve specified mechanical properties of the metal strip. DE 20 2014 011 231 U1 relates to a system with a first frame having a first pair of work rolls for reducing a thickness of a material to a first fixed point, a second frame having a second pair of work rolls for reducing the thickness of the material has a second fixed point and a temperature sensor positioned to measure the temperature of the material as it exits the second rack. In addition, the system has a control unit which is coupled to the temperature sensor, the first frame and the second frame in order to adapt at least one of the first specified point and the second specified point on the basis of the temperature of the material measured by the temperature sensor, with the it emerges from the second frame. EP 2 697 002 B1 relates to a control method for a rolling train, wherein a temperature is determined for each strip section of a strip in front of a first roll stand of the rolling train, which the strip sections have, using a strip model based on the determined temperatures, the temperatures of the strip sections for the time of Rolling of the respective strip section in the first roll stand can be predicted, with at least one respective control parameter for the rolling of the strip sections in the first roll stand being determined using the predicted temperatures of the strip sections, and wherein an adjusting device acting on the first roll stand during the rolling of the respective strip section is controlled taking into account the respective determined control parameter. The temperatures of the strip sections are forecast for the point in time when the respective strip section is rolled in the first roll stand by means of the strip model with a first forecast horizon. The first forecast horizon corresponds to several strip sections to be rolled in the first roll stand. For the first forecast horizon, a manipulated variable curve is used for the actuating device. A profile of a roll gap formed by work rolls of the first roll stand is influenced by the manipulated variable curve. By means of a roll stand model for the first roll stand, using the predicted temperatures of the strip sections and the set control variable curve for the strip sections corresponding to the first forecast horizon, a respective roll gap profile is predicted that the work rolls of the first roll stand form at the time of rolling of the respective strip section. The set course of the manipulated variable is optimized on the basis of the roll gap profile forecast for the strip sections and a respective target profile. The current value of the optimized manipulated variable curve corresponds to the control parameter and is given to the adjusting device as a manipulated variable.
EP 3 089 833 B1 betrifft ein System mit einem ersten Ständer, der ein erstes Paar von Arbeitswalzen aufweist, um eine Dicke eines Materials auf einen ersten Setzpunkt zu reduzieren, einem zweiten Ständer, der ein zweites Paar von Arbeitswalzen aufweist, um die Dicke des Materials auf einen zweiten Setzpunkt zu reduzieren, und einem Temperatursensor, der angeordnet ist, um die Temperatur des Materials, wie es den zweiten Ständer verlässt, zu messen. Zudem weist das System einen Controller auf, der mit dem Temperatursensor, dem ersten Ständer und dem zweiten Ständer gekoppelt ist, um zumindest einen des ersten Setzpunkts und des zweiten Setzpunkts basierend auf der vom T emperatursensor gemessenen T emperatur des Materials, wie es den zweiten Ständer verlässt, einzustellen. EP 3 089 833 B1 relates to a system with a first stand which has a first pair of work rolls to reduce a thickness of a material to a first set point, a second stand which has a second pair of work rolls to reduce the thickness of the material to reduce to a second set point, and one Temperature sensor arranged to measure the temperature of the material as it leaves the second post. In addition, the system has a controller, which is coupled to the temperature sensor, the first stand and the second stand, to at least one of the first set point and the second set point based on the temperature of the material measured by the temperature sensor, such as the second stand leaves to discontinue.
Der Artikel „Study on Temperature Prediction Modell of Cold Rolling Strip”, Chen Junyi et al. , International Conference on Artificial Intelligence and Big Data, 2018 offenbart ein Temperaturvorhersagemodell für ein Kaltwalzverfahren, wobei eine Auslauftemperatur eines in einer Tandemwalzstraße gewalzten Metallbands unter Verwendung von die Auslauftemperatur beeinflussenden Parametern berechnet wird, die vorab unter Verwendung eines Partikelschwarmoptimierungsverfahrens optimiert worden sind. The article “Study on Temperature Prediction Model of Cold Rolling Strip”, Chen Junyi et al. , International Conference on Artificial Intelligence and Big Data, 2018 discloses a temperature prediction model for a cold rolling process, whereby a run-out temperature of a metal strip rolled in a tandem mill is calculated using parameters which influence the run-out temperature and which have been optimized in advance using a particle swarm optimization process.
Herkömmlich wird beim Kaltwalzen von Aluminiumband in einer Walzstraße die Bandtemperatur direkt gemessen, was aufwändig und teuer ist. Diese Temperaturmessung kann aufgrund eines Sensorfehlers oder einer falschen Ausrichtung eines Sensors gestört werden oder ganz ausfallen. Zudem wird durch Voreilungsänderungen bei einer Lastumverteilung zwischen Walzgerüsten einer Walzstraße eine Auslaufdicke des Metallbands kurzzeitig gestört, da eine Dickenmonitorregelung im letzten Walzgerüst durch eine Transporttotzeit zum Dickenmesssystem Dynamiknachteile aufweist. Ein herkömmlicher Temperaturregler muss daher sehr langsam arbeiten, um eine Zieldicke des Metallbands möglichst wenig zu beinträchtigen. Conventionally, when cold rolling aluminum strip in a rolling train, the strip temperature is measured directly, which is time-consuming and expensive. This temperature measurement can be disturbed or fail completely due to a sensor error or incorrect alignment of a sensor. In addition, changes in lead when the load is redistributed between rolling stands of a rolling train temporarily disrupts the exit thickness of the metal strip, since a thickness monitor control in the last rolling stand has dynamic disadvantages due to a transport dead time to the thickness measuring system. A conventional temperature controller must therefore work very slowly in order to impair a target thickness of the metal strip as little as possible.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein kostengünstiger realisierbares Verfahren zum Einstellen einer Auslauftemperatur eines aus einer Walzstraße auslaufenden Metallbands zu schaffen, mit dem ein Metallband mit höherer Qualität herstellbar ist. One object of the invention is to create a more cost-effective, realizable method for setting an outlet temperature of a metal strip exiting a rolling train, with which a metal strip of higher quality can be produced.
Diese Aufgabe wird durch den unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in der nachfolgenden Beschreibung und den abhängigen Patentansprüchen wiedergegeben, wobei diese Ausgestaltungen jeweils für sich genommen oder in verschiedener Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander einen weiterbildenden, insbesondere auch bevorzugten oder vorteilhaften, Aspekt der Erfindung darstellen können. This problem is solved by the independent patent claim. Advantageous refinements are given in the following description and the dependent ones Patent claims reproduced, wherein these configurations taken individually or in various combinations of at least two of these configurations with one another can represent a further-developing, in particular also preferred or advantageous, aspect of the invention.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einstellen einer Auslauftemperatur eines aus einer wenigstens zweigerüstigen Walzstraße auslaufenden Metallbands wird die Auslauftemperatur mittels eines Prozessmodells unter Berücksichtigung eines Zusammenhangs zwischen einer Bandumformung und/oder einer Abkühlrate des Metallbands durch wenigstens ein Kühlmedium und durch wenigstens eine feste Walzstraßenkomponente und/oder einer Walzgeschwindigkeit in einem letzten Walzgerüst der Walzstraße einerseits und der Auslauftemperatur andererseits eingestellt. Zudem wird nach einer unter Verwendung des Prozessmodells erfolgten Ermittlung einer eingriffsbedingten Abweichung der Bandumformung und/oder der Walzgeschwindigkeit in dem letzten Walzgerüst von in dem Zusammenhang enthaltenen Setzwerten für die Bandumformung und/oder die Walzgeschwindigkeit in dem letzten Walzgerüst mittels des Prozessmodells eine mit der eingriffsbedingten Abweichung verbundene Abweichung der Auslauftemperatur von einer in dem Zusammenhang enthaltenen Solltemperatur ermittelt, wobei die Bandumformung in dem letzten Walzgerüst und in einem oder mehreren vorgelagerten Walzgerüsten der Walzstraße mittels des Prozessmodells in Abhängigkeit der Abweichung der Auslauftemperatur derart geändert wird, dass die Auslauftemperatur der Solltemperatur entspricht. Der Zusammenhang zwischen der Bandumformung und/oder derAccording to a method according to the invention for setting an exit temperature of a metal strip exiting from an at least two-stand rolling mill, the exit temperature is determined by means of a process model, taking into account a relationship between strip deformation and / or a cooling rate of the metal strip by at least one cooling medium and by at least one fixed rolling train component and / or one Rolling speed set in a last roll stand of the rolling train on the one hand and the outlet temperature on the other hand. In addition, after using the process model to determine an intervention-related deviation of the strip deformation and / or the rolling speed in the last roll stand from the set values contained in the context for the strip deformation and / or the rolling speed in the last roll stand, a deviation due to the intervention is made using the process model The associated deviation of the outlet temperature from a setpoint temperature contained in the context is determined, with the strip deformation in the last roll stand and in one or more upstream roll stands of the rolling train being changed by means of the process model as a function of the deviation in the outlet temperature in such a way that the outlet temperature corresponds to the setpoint temperature. The relationship between the band deformation and / or the
Walzgeschwindigkeit in dem letzten Walzgerüst der Walzstraße einerseits und der Auslauftemperatur, insbesondere an dem jeweiligen Arbeitspunkt, andererseits kann mittels eines übergeordneten Stichplanrechners berechnet werden. Unter einem Arbeitspunkt sind alle Einstellwerte (betreffend die physikalischen Eigenschaften Umformung, Dicke, Geschwindigkeit, Temperatur) eines Bereichs zu verstehen, innerhalb dem gewalzt wird (Soll-Stichplan), sowie die Bereiche dazwischen, die zum Erreichen des Bereichs durchfahren werden. Es können ein oder beliebig viele Arbeitspunkte berücksichtigt werden. Als besonders günstig im Sinne der Erfindung sind vier Arbeitspunkte, da sie alle wichtigen Eckpunkte des Walzprozesses beinhalten, ohne zu viel Rechenzeit zu deren Ermittlung zu benötigen. Der Stichplanrechner ist eingerichtet, diesen Zusammenhang als Setzzustand festzulegen und dem Setzzustand entsprechende Koeffizienten an das (mathematische) Prozessmodell zu übergeben. Zusätzlich kann der Stichplanrechner eingerichtet sein, entsprechende Koeffizienten an eine Einrichtung zu Ansteuerung von Stellgliedern der Walzstraße zu übergeben. Diese Koeffizienten können aus einem oder mehreren Termen oder aus daraus zusammengesetzten Termen der im Folgenden beispielhaft aufgeführten Größen bestehen: dP dF dM dv dQ dTf dAh dfv dlvn 3DG’ 3DG’ 3DG’ 3DG’ 3DG’ 3DG’ 3DG’ 3DG’ 3DG' The rolling speed in the last roll stand of the rolling train on the one hand and the run-out temperature, in particular at the respective working point, on the other hand can be calculated by means of a superordinate pass schedule computer. An operating point is understood to mean all setting values (relating to the physical properties of deformation, thickness, speed, temperature) of an area within which rolling is carried out (target pass schedule), as well as the areas in between that are passed through to reach the area. It can be one or as many Working points are taken into account. Four working points are particularly favorable for the purposes of the invention, since they contain all the important corner points of the rolling process without requiring too much computing time to determine them. The pass schedule calculator is set up to define this relationship as the setting state and to transfer coefficients corresponding to the setting state to the (mathematical) process model. In addition, the pass schedule computer can be set up to transfer corresponding coefficients to a device for controlling actuators of the rolling train. These coefficients can consist of one or more terms or of terms combined from them of the quantities listed below as examples: dP dF dM dv dQ dTf dAh df v dl vn 3DG '3DG' 3DG '3DG' 3DG '3DG' 3DG '3DG' 3DG '
Dabei ist T die Temperatur, P die Walzleistung, F die Walzkraft, M das Walzmoment, v die Walzgeschwindigkeit, Tf die Fluidtemperatur, Q der Fluidvolumenstrom, h die Walzgutdicke, Ah die Abnahme, IVN die Länge eines Bandes bei konstanter Bandgeschwindigkeit und fv die Voreilung. T is the temperature, P is the rolling power, F is the rolling force, M is the rolling torque, v is the rolling speed, T f is the fluid temperature, Q is the fluid volume flow, h is the thickness of the rolling stock, Ah is the decrease, IVN is the length of a strip at constant strip speed and f v the advance.
Das Kühlmedium kann beispielsweise Luft, Wasser, Öl oder eine Emulsion sein. Die Walzstraßenkomponente kann beispielsweise eine Rolle oder eine Arbeitswalze sein. The cooling medium can be, for example, air, water, oil or an emulsion. The rolling train component can be, for example, a roller or a work roll.
Das Prozessmodell kann eingerichtet sein, mittelbar oder unmittelbar zu überwachen, ob ein momentaner Zustand der Walzstraße dem Setzzustand entspricht. Wird dieser Setzzustand im Walzbetrieb durch anderweitige Reglereingriffe nicht erreicht oder ändert sich die Bandumformung und/oder die Abkühlrate des Metallbands durch eine Beaufschlagung des Metallbands mit einem Kühlmedium und durch einen Kontakt des Metallbands mit wenigstens einer festen Walzstraßenkomponente und/oder die Walzgeschwindigkeit in dem Walzspalt des letzten Walzgerüsts, beispielsweise aufgrund von Eingriffen eines Bedienpersonals, kann das erfindungsgemäße Prozessmodell aus den vom Stichplanrechner gelieferten Koeffizienten die mit der entsprechend eingriffsbedingten Abweichung der Bandumformung und/oder der Walzgeschwindigkeit in dem letzten Walzgerüst von den in dem Zusammenhang enthaltenen Setzwerten für die Bandumformung und/oder die Walzgeschwindigkeit in dem letzten Walzgerüst eine mit der eingriffsbedingten Abweichung verbundene Abweichung der Auslauftemperatur von einer in dem Zusammenhang enthaltenen Solltemperatur ermitteln. Das Prozessmodell ist zudem eingerichtet, die Bandumformung in dem letzten Walzgerüst und in einem oder mehreren bezüglich einer Bandförderrichtung durch die Walzstraße vorgelagerten Walzgerüsten der Walzstraße in Abhängigkeit der ermittelten Abweichung der Auslauftemperatur derart zu ändern, dass die Auslauftemperatur der Solltemperatur entspricht. Folglich wird die Auslauftemperatur des Metallbands mittels des Prozessmodells unter Berücksichtigung des oben beschriebenen Zusammenhangs eingestellt. Dazu kann das Prozessmodell die Bandumformung und/oder die Walzgeschwindigkeit und/oder die Abkühlrate bzw. die damit einhergehende Kühlmittelmenge in dem letzten Walzgerüst und dem einen oder den mehreren vorgelagerten Walzgerüsten dahingehend ändern, dass die Auslauftemperatur des Metallbands auf die Solltemperatur zurückkehrt. The process model can be set up to monitor directly or indirectly whether a current state of the rolling train corresponds to the setting state. If this set state is not achieved during rolling operation through other controller interventions or if the strip deformation and / or the cooling rate of the metal strip changes due to the application of a cooling medium to the metal strip and the contact of the metal strip with at least one fixed rolling train component and / or the rolling speed in the roll gap of the last roll stand, for example due to the intervention of an operating staff, the process model according to the invention can use the coefficients supplied by the pass schedule computer to calculate the deviation of the strip deformation and / or the rolling speed in the last roll stand from those in the context contain setting values for the strip deformation and / or the rolling speed in the last roll stand to determine a deviation associated with the intervention-related deviation of the outlet temperature from a setpoint temperature contained in the context. The process model is also set up to change the strip deformation in the last roll stand and in one or more upstream roll stands of the rolling train with respect to a strip conveying direction through the rolling train depending on the determined deviation of the outlet temperature in such a way that the outlet temperature corresponds to the target temperature. As a result, the exit temperature of the metal strip is set by means of the process model, taking into account the relationship described above. For this purpose, the process model can change the strip forming and / or the rolling speed and / or the cooling rate or the associated amount of coolant in the last roll stand and the one or more upstream roll stands so that the run-out temperature of the metal strip returns to the target temperature.
Das Metallband kann beispielsweise ein Aluminiumband oder Stahlband sein. Die Walzstraße kann beispielsweise eine Kaltwalztandemstraße sein. Das letzte Walzgerüst der Walzstraße ist das letzte Walzgerüst bezüglich eines Massenflusses bzw. einer Bewegungsrichtung des Metallbands durch die Walzstraße.The metal band can be, for example, an aluminum band or a steel band. The rolling train can be, for example, a cold rolling tandem train. The last rolling stand of the rolling train is the last rolling stand with regard to a mass flow or a direction of movement of the metal strip through the rolling train.
Entsprechendes gilt für das wenigstens eine vorgelagerte Walzgerüst der Walzstraße. Die Walzstraße weist wenigstens zwei, drei oder mehrere Walzgerüste auf. Die Bewegungsrichtung des Metallbandes durch die Walzstraße kann sich auch ändern, z. B. bei einem Reversierstich. The same applies to the at least one upstream roll stand of the rolling train. The rolling train has at least two, three or more rolling stands. The direction of movement of the metal strip through the rolling train can also change, e.g. B. with a reversing stitch.
Die erfindungsgemäße modellbasierte Temperatureinstellung hat den Vorteil, dass sie im Idealfall keinerlei Sensorik benötigt. Dadurch werden Investitions-, Inbetriebnahme- und Maintenance-Aufwendungen gesenkt. Zur Prozessmodellvalidierung würde schon eine einfache off-line Temperaturmessung am aufgewickelten Coil ausreichen. Das Prozessmodell sorgt darüber hinaus für eine Entkopplung von Temperatureinstellung und Dickenregelung, so dass die Qualität des Endprodukts erhöht werden kann, indem wechselseitige Störungen verschiedener Regelungen minimiert werden. Die Dynamik der Temperatureinstellung ist durch das Prozessmodell für unterschiedliche Produkte auf einem einheitlich hohen Niveau. Die Erfindung stellt somit einen modellbasierten Ansatz einer in eine Walzstraßenregelungsarchitektur voll integrierten Temperatureinstellung dar, der gegenüber dem Stand der Technik mit einem geringeren Investitionsbedarf, beispielsweise durch einen Wegfall der bei Aluminiumbändern üblichen, teuren Wärmebildkamera, einem geringeren Inbetriebnahmeaufwand, geringeren Betriebskosten, insbesondere Wartungskosten und Ersatzkosten, einer höheren Regelgüte und Dynamik, einer besseren Produktqualität und einer größeren Zuverlässigkeit verbunden ist. The model-based temperature setting according to the invention has the advantage that, ideally, it does not require any sensor system. This reduces investment, commissioning and maintenance costs. A simple off-line temperature measurement on the wound coil would be sufficient for process model validation. The process model also ensures that temperature setting and thickness control are decoupled, so that the quality of the end product can be increased by minimizing mutual interference between different controls. The The dynamics of the temperature setting is at a consistently high level for different products thanks to the process model. The invention thus represents a model-based approach of a temperature setting fully integrated in a rolling mill control architecture, which compared to the prior art with a lower investment requirement, for example due to the elimination of the expensive thermal imaging camera usual for aluminum strips, lower commissioning costs, lower operating costs, in particular maintenance costs and replacement costs , higher control quality and dynamics, better product quality and greater reliability.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung gegenüber einem herkömmlichen Temperaturregler besteht darin, dass die Auslauftemperatur insbesondere bei einer Anlage im Batchbetrieb bereits zu einem früheren Zeitpunkt des Walzprozesses eingestellt werden kann. Zudem ist von Vorteil, dass das erfindungsgemäße Verfahren über die Bandlänge gleichmäßiger arbeitet und dynamischer ist, da die Prozessdaten direkt im Walzspalt ermittelt werden und nicht durch den Transport zur Temperaturmessstelle totzeitbehaftet sind. Weiter ist von Vorteil, dass das erfindungsgemäße Verfahren höhere Änderungsraten über die Zeit zur Einstellung der Zieltemperatur zulässt. An essential advantage of the invention compared to a conventional temperature controller is that the outlet temperature can be set at an earlier point in time in the rolling process, particularly in the case of a system in batch operation. In addition, it is advantageous that the method according to the invention works more evenly over the length of the strip and is more dynamic, since the process data are determined directly in the roll gap and are not subject to dead time due to the transport to the temperature measuring point. It is also advantageous that the method according to the invention allows higher rates of change over time for setting the target temperature.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird mittels des Prozessmodells in Abhängigkeit der Abweichung der Auslauftemperatur eine zur Erreichung der Solltemperatur erforderliche Änderung einer Abnahme einer Banddicke des Metallbands in dem letzten Walzgerüst ermittelt und eine Walzspalthöhe in einem oder mehreren vorgelagerten Walzgerüsten um einen der Änderung der Banddicke des Metallbands in dem letzten Walzgerüst entsprechenden Betrag in entgegengesetzter Richtung geändert. Wird beispielsweise die Walzgeschwindigkeit des von dem Stichplanrechner berechneten Stichplans bzw. Setzzustands nicht erreicht, ist die Auslauftemperatur des Metallbands zu gering. Das Prozessmodell kann dann die Bandumformung in dem letzten Walzgerüst erhöhen, um eine gewünschte Auslauftemperatur des Metallbands auch mit der geringeren Walzgeschwindigkeit zu erreichen. Mit der Änderung der Bandumformung in dem letzten Walzgerüst allein wäre jedoch eine Störung der Zieldicke des Metallbands verbunden. Eine Dickenregelung der Walzstraße würde diese Dickenänderung ausregeln und den Anfangszustand wieder hersteilen. Um dies zu verhindern, berechnet das Prozessmodell mit den vom Stichplanrechner gelieferten Koeffizienten auch eine erforderliche Veränderung der Bandumformung in einem oder mehreren vorgelagerten Walzgerüsten, damit zusammen mit der zur Einstellung der gewünschten Auslauftemperatur des Metallbands erforderlichen Bandumformung in dem letzten Walzgerüst eine gewünschte Auslaufdicke des Metallbands unverändert bleibt. Berechnet das Prozessmodell beispielsweise eine zur Erreichung der gewünschten Auslauftemperatur des Metallbands erforderliche prozentuale Änderung der Abnahme bzw. Reduktion der Dicke des Metallbands in dem letzten Walzgerüst von +15%, wird die Abnahme bzw. Reduktion der Dicke des Metallbands in einem oder mehreren vorgelagerten Walzgerüsten so kompensiert, dass die Gesamtabnahme konstant bleibt. Wird die Banddicke des Metallbands zunächst beispielsweise von 0,4 mm auf 0,3 mm in dem vorletzten Walzgerüst und von 0,3 mm auf 0,2 mm in dem letzten Walzgerüst reduziert und liegt eine vorgenannte Abweichung der Auslauftemperatur des Metallbands vor, kann das Prozessmodell die Bandumformungen mittels der letzten beiden Walzgerüste derart ändern, dass die Banddicke mit dem vorletzten Walzgerüst von 0,4 mm auf 0,345 mm und mit dem letzten Walzgerüst von 0,345 mm auf 0,2 mm reduziert wird, so dass die Auslaufdicke des Metallbands nicht beeinflusst wird. Die jeweilige Stellgröße ist dabei die von dem Prozessmodell berechnete Walzspalthöhe des jeweiligen Walzgerüsts. According to an advantageous embodiment, a change in a decrease in a strip thickness of the metal strip in the last roll stand required to achieve the target temperature is determined by means of the process model and a roll gap height in one or more upstream roll stands by one of the change in the strip thickness of the metal strip in the amount corresponding to the last roll stand changed in the opposite direction. If, for example, the rolling speed of the pass plan or the setting state calculated by the pass plan computer is not reached, the run-out temperature of the metal strip is too low. The process model can then increase the strip deformation in the last roll stand in order to achieve a desired run-out temperature of the metal strip even at the lower rolling speed. With the change of the band forming in the However, the last roll stand alone would disturb the target thickness of the metal strip. A thickness control of the rolling train would correct this change in thickness and restore the initial state. To prevent this, the process model also uses the coefficients supplied by the pass schedule calculator to calculate a required change in the strip forming in one or more upstream roll stands, so that, together with the strip forming in the last roll stand, required to set the desired exit temperature of the metal strip, the desired exit thickness of the metal strip remains unchanged remains. For example, if the process model calculates a percentage change in the decrease or reduction in the thickness of the metal strip in the last roll stand of + 15% required to achieve the desired exit temperature of the metal strip, the decrease or reduction in the thickness of the metal strip in one or more upstream roll stands will be as follows compensates for the fact that the total decrease remains constant. If the strip thickness of the metal strip is initially reduced, for example, from 0.4 mm to 0.3 mm in the penultimate roll stand and from 0.3 mm to 0.2 mm in the last roll stand, and there is a previously mentioned deviation in the run-out temperature of the metal strip, this can be the case Process model change the strip deformation using the last two roll stands in such a way that the strip thickness with the penultimate roll stand is reduced from 0.4 mm to 0.345 mm and with the last roll stand from 0.345 mm to 0.2 mm, so that the outlet thickness of the metal strip is not affected becomes. The respective manipulated variable is the roll gap height of the respective roll stand calculated by the process model.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird für das letzte Walzgerüst und für ein oder mehrere vorgelagerte Walzgerüste jeweils ein in dem Prozessmodell enthaltenes eigenes Gerüstmodell verwendet, das in zeitlichen Abständen durch ein Abdrücken des jeweiligen Walzgerüsts ohne Metallband adaptiert wird. Das (mathematische) Gerüstmodell ist ein durch das Abdrücken (Kalibriervorgang) kalibriertes Gerüstmodell. Beim Abdrücken werden die Arbeitswalzen des jeweiligen Walzgerüsts in Kontakt miteinander gebracht, wobei Stellwege, Kräfte und dergleichen, beispielsweise mittels des Prozessmodells, erfasst werden können, um das Gerüstmodell zu adaptieren. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird ein in dem Prozessmodell enthaltenes Kühlmodell verwendet, mit dem eine Abkühlung des Metallbands durch eine wahlweise Beaufschlagung mit verschiedene Kühlmitteln und eine Abkühlung des Metallbands aufgrund eines Kontakts mit Arbeitswalzen berechnet wird. Die verschiedenen Kühlmittel können beispielsweise Luft, Wasser, Öl oder eine Emulsion sein. Durch den Kontakt des Metallbands mit den Arbeitswalzen ist ein Wärmestrom gegeben, über den Wärme von dem Metallband über die Arbeitswalzen abfließt, so dass das Metallband gekühlt wird. Bei der Berechnung der jeweiligen Abkühlung des Metallbands können von dem Kühlmodell Vorlauftemperaturen, Volumenströme und Verweildauern in den betreffenden Anlagenteilen berücksichtigt werden. Die Berechnung der Kühlleistung kann durch Koeffizienten erfolgen, die vom Stichplanrechner ermittelt werden. According to a further advantageous embodiment, a separate stand model contained in the process model is used for the last roll stand and for one or more upstream roll stands, which is adapted at time intervals by pressing the respective roll stand without a metal strip. The (mathematical) framework model is a framework model that is calibrated by the impression (calibration process). During the pressing, the work rolls of the respective roll stand are brought into contact with one another, wherein travel distances, forces and the like can be recorded, for example by means of the process model, in order to adapt the stand model. According to a further advantageous embodiment, a cooling model contained in the process model is used with which cooling of the metal strip is calculated by optionally applying various coolants and cooling of the metal strip due to contact with work rolls. The various coolants can be, for example, air, water, oil or an emulsion. The contact of the metal strip with the work rolls creates a heat flow through which heat flows away from the metal strip via the work rolls, so that the metal strip is cooled. When calculating the respective cooling of the metal strip, the cooling model can take into account flow temperatures, volume flows and dwell times in the relevant system parts. The cooling capacity can be calculated using coefficients that are determined by the pass schedule calculator.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird ein Einlauftemperaturniveau eines Coils aus dem Metallband vor einem Eintritt in die Walzstraße im Prozessmodell berücksichtigt. Diese Information ist auch für die Anlagensetzung erforderlich. Hierbei ist in erster Linie zu unterscheiden, ob es sich um ein auf Raumtemperatur abgekühltes Coil oder um ein aufgrund von Warmwalz- oder Glühprozessen noch über Raumtemperatur erwärmtes Coil handelt. Dieses kann durch eine manuelle oder inline T emperaturmessung im Zulauf der Walzstraße oder durch eine Berechnung derAccording to a further advantageous embodiment, an inlet temperature level of a coil from the metal strip is taken into account in the process model before it enters the rolling train. This information is also required for setting up the system. A distinction must primarily be made here as to whether it is a coil that has cooled to room temperature or a coil that has been heated above room temperature due to hot rolling or annealing processes. This can be done by a manual or inline temperature measurement in the inlet to the rolling train or by calculating the
Abkühlung aufgrund von Daten von Prozessschritten über die Zeit aus der Produktionsplanung erfolgen. Cooling takes place on the basis of data from process steps over time from production planning.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden Änderungen der Band- Umformungen in dem letzten Walzgerüst und einem oder mehreren vorgeschalteten Walzgerüsten mittels eines Trackingmoduls vorgesteuert, indem die jeweilige Änderung der Banddicke mit einer jeweilig gemessenen Bandgeschwindigkeit in das jeweilige Walzgerüst verschoben wird. Das Trackingmodul sorgt dafür, dass die durch die Koeffizienten berechneten Variationen der Stellgrößen in nachgelagerte Walzgerüste zeitrichtig erfolgen, so dass es bei der Einstellung der richtigen Auslauftemperatur in keinem Zeitpunkt zu Dickenstörungen kommt. Das Trackingmodul kann in einem transienten Bereich, in dem sich die Dicke des Metallbands ändert, eine Umverteilung der Bandumformung in den Walzspalten des letzten Walzgerüsts und einem oder mehreren vorgelagerten Walzgerüsten vornehmen, damit eine gewünschte Auslaufdicke des Metallbands nicht gestört wird. Da die jeweilige Änderung der Banddicke des Metallbands mit der gemessenen Bandgeschwindigkeit in das nachfolgende, insbesondere letzten, Walzgerüst verschoben wird, wird in dem nachfolgenden Walzgerüst eine Änderung der Anstellung in dem Walzspalt des nachfolgenden Walzgerüsts zeitrichtig wie in dem vorhergehenden, insbesondere einem oder mehrerer vorgelagerten, Walzgerüst(en) gestartet According to a further advantageous embodiment, changes in the strip deformations in the last roll stand and one or more upstream roll stands are pre-controlled by means of a tracking module by shifting the respective change in strip thickness into the respective roll stand with a respective measured strip speed. The tracking module ensures that the variations of the manipulated variables calculated by the coefficients in downstream rolling stands take place at the correct time, so that when the correct outlet temperature is set, there are no thickness errors at any point in time. The tracking module can be used in a transient area in which the thickness of the Metal strip changes, redistribute the strip deformation in the roll gaps of the last roll stand and one or more upstream roll stands so that a desired outlet thickness of the metal strip is not disturbed. Since the respective change in the strip thickness of the metal strip is shifted with the measured strip speed into the following, in particular the last, roll stand, a change in the pitch in the roll gap of the following roll stand is timed correctly as in the previous, in particular one or more upstream, Roll stand (s) started
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird mittels des Prozessmodells die Temperaturänderung aufgrund der gewalzten Bandlänge als Funktion der Bandgeschwindigkeit ermittelt. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden Änderungen vonAccording to a further advantageous embodiment, the temperature change due to the rolled strip length is determined as a function of the strip speed by means of the process model. According to a further advantageous embodiment, changes are made to
Walzspalthöhen in dem letzten Walzgerüst und einem oder mehreren vorgelagerten Walzgerüsten mittels des Prozessmodells durch Änderungen von Drehzahlen von Arbeitswalzen des letzten Walzgerüsts bzw. des einen oder der mehreren vorgelagerten Walzgerüste kompensiert werden, wobei die Drehzahlen unter Verwendung eines ermittelten oder in dem Prozessmodell enthaltenen Massenflusses durch die Walzstraße ermittelt werden. Die Änderungen von Voreilungen und Banddicken können durch die Umformungsumverteilung so vorgesteuert werden, dass die Dickenregelung hinter dem letzten Walzgerüst im Idealfall keine Störung erreicht. Dieses kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass eine Änderung der Anstellung im letzten Walzgerüst und in einem oder mehreren vorgelagerten Walzgerüsten durch die dem Massenfluss entsprechende Änderung der Drehzahl in dem/den betroffenen Walzgerüst(en) kompensiert wird. Dadurch bleibt ein Bandzug, egal ob eine Zugregelung auf die Anstellung oder die Gerüstgeschwindigkeit wirkt, unverändert. Roll gap heights in the last roll stand and one or more upstream roll stands by means of the process model by changing the speeds of work rolls of the last roll stand or the one or more upstream roll stands, the speeds being compensated for using a mass flow determined or contained in the process model Rolling train can be determined. The changes in lead and strip thickness can be pre-controlled by the deformation redistribution in such a way that, ideally, the thickness control behind the last roll stand does not cause any disruption. This can be achieved, for example, in that a change in the pitch in the last roll stand and in one or more upstream roll stands is compensated for by the change in speed corresponding to the mass flow in the roll stand (s) concerned. As a result, a strip tension remains unchanged, regardless of whether a tension control acts on the pitch or the stand speed.
Gemäß einerweiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden mittels des Prozessmodells Voreilungsänderungen des Metallbands bei einer Korrektur der Bandgeschwindigkeit berücksichtigt, wenn das Prozessmodell eine Abweichung der Bandumformung und/oder der Walzgeschwindigkeit in dem letzten Walzgerüst aufgrund eines Eingriffs eines Stellglieds einer anderweitigen Regelungseinrichtung der Walzstraße ermittelt hat. Die Voreilungsänderungen können beispielsweise über Differenzenquotienten des Stichplanmodells bei der Geschwindigkeitskorrektur berücksichtigt werden. Erkennt das Prozessmodell eine Abweichung der Bandumformung vom Setzzustand aufgrund eines Eingriffs eines Stellglieds, beispielsweise einer Dickenregelung oder Zugregelung, kann das Prozessmodell die Geschwindigkeitskorrektur analog aufschalten. Da das Prozessmodell kontinuierlich arbeiten kann und die Bandumformung kontinuierlich zwischen den Walzgerüsten verteilen kann und zudem Voreilungsänderungen vorgesteuert werden können, ergibt sich im Idealfall keine Störung einer gewünschten Auslaufdicke des Metallbands. Ist beispielsweise die Abnahme im letzten Walzgerüst geringer als in der Setzung vorgesehen (Eingangsgrößen: Auslaufdicke, Walzmoment und Walzkraft im letzten Walzgerüst), dann wird die Abnahme in einem oder mehreren vorgelagerten Walzgerüsten reduziert, so dass die Abnahme im letzten Walzgerüst erhöht werden kann. Die größere Umformung führt dann zu der gewünschten Erhöhung der Auslauftemperatur. Die bei der Umlagerung auftretenden Geschwindigkeits- und Voreilungsänderungen werden durch die veränderte Massenstrombilanz und Voreilungskoeffizienten dVoreilung/dAbnahme in den betroffenen Walzgerüsten vorgesteuert, so dass es während der Umlagerung nicht zu Zug- und Dickenstörungen kommt. According to a further advantageous embodiment, the process model is used to detect changes in advance of the metal strip when the strip speed is corrected taken into account when the process model has determined a deviation in the strip deformation and / or the rolling speed in the last roll stand due to the intervention of an actuator of another control device of the rolling train. The changes in lead can be taken into account in the speed correction, for example, via the difference quotients of the pass schedule model. If the process model detects a deviation of the strip forming from the set state due to an intervention by an actuator, for example a thickness control or tension control, the process model can switch on the speed correction in an analogous manner. Since the process model can work continuously and the strip deformation can be continuously distributed between the roll stands and, in addition, changes in advance can be controlled, in the ideal case there is no disturbance of the desired outlet thickness of the metal strip. If, for example, the decrease in the last roll stand is less than planned in the settlement (input variables: run-out thickness, rolling torque and rolling force in the last roll stand), then the decrease in one or more upstream roll stands is reduced so that the decrease in the last roll stand can be increased. The greater deformation then leads to the desired increase in the outlet temperature. The changes in speed and advance that occur during the relocation are pre-controlled by the changed mass flow balance and advance coefficient d advance / d decrease in the roll stands concerned, so that there are no tension and thickness disturbances during the relocation.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Zusammenhang zwischen der Bandumformung und/oder der Abkühlrate des Metallbands durch wenigstens ein Kühlmedium und durch wenigstens eine feste Walzstraßenkomponente und/oder der Walzgeschwindigkeit in dem letzten Walzgerüst einerseits und der Auslauftemperatur andererseits mithilfe von Temperaturmessungen an dem aus der Walzstraße auslaufenden Metallband adaptiert. Beispielsweise kann die tatsächliche Coil- Temperatur beispielsweise mit einem Handmessgerät am Ende eines Walzprogrammes gemessen werden. Komfortabler aber aufwändiger ist eine inline- Temperaturmessung. Die Messwerte der jeweiligen Temperaturmessung können automatisch an den Stichplanrechner geschickt werden, der die gerechnete und gemessene Temperatur mit einem berechneten Temperaturwert vergleicht und den berechneten Temperaturwert an den Messwert adaptiert. Hierbei können zusätzlich auch andere Modellparameter adaptiert werden. Eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung zum Einstellen einer Auslauftemperatur eines aus einer wenigstens zweigerüstigen Walzstraße auslaufenden Metallbands ist zur Durchführung des Verfahrens nach einer der oben genannten Ausgestaltungen oder einer Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander eingerichtet According to a further advantageous embodiment, the relationship between the strip deformation and / or the cooling rate of the metal strip by at least one cooling medium and by at least one fixed rolling train component and / or the rolling speed in the last roll stand on the one hand and the outlet temperature on the other hand with the help of temperature measurements on the one from the rolling train adapted to the outgoing metal band. For example, the actual coil temperature can be measured, for example, with a hand-held measuring device at the end of a rolling program. Inline temperature measurement is more convenient but more complex. The measured values of the respective temperature measurement can be automatically sent to the pass schedule calculator, which is the calculated and compares the measured temperature with a calculated temperature value and adapts the calculated temperature value to the measured value. Other model parameters can also be adapted here. A control device according to the invention for setting an outlet temperature of a metal strip exiting from an at least two-stand rolling train is set up to carry out the method according to one of the above-mentioned configurations or a combination of at least two of these configurations with one another
Mit der Steuervorrichtung sind die oben mit Bezug auf das Verfahren genannten Vorteile entsprechend verbunden. Die Steuervorrichtung kann als separate Vorrichtung gegeben oder durch eine Softwareimplementierung in eine vorhandene Anlageelektronik einer Walzanlage realisiert sein. Die Steuervorrichtung kann als prädiktiver Temperaturregler einer Walzanlage auf der Basis eines Prozessmodells eingesetzt werden. The advantages mentioned above with reference to the method are correspondingly associated with the control device. The control device can be provided as a separate device or implemented by software implementation in the existing system electronics of a rolling mill. The control device can be used as a predictive temperature controller of a rolling mill on the basis of a process model.
Eine erfindungsgemäße Walzanlage zum Walzen eines Metallbands weist wenigstens eine wenigstens zweigerüstige Walzstraße und wenigstens eine oben genannte Steuervorrichtung zum Einstellen einer Auslauftemperatur des aus derA rolling plant according to the invention for rolling a metal strip has at least one rolling train with at least two stands and at least one above-mentioned control device for setting an outlet temperature from the
Tandemwalzstraße austretenden Metallbands auf. Tandem rolling mill exiting metal strip.
Mit der Walzanlage sind die oben mit Bezug auf das Verfahren genannten Vorteile entsprechend verbunden. Die Walzanlage kann als mehrgerüstige Kaltwalztandemstraße ausgebildet sein, insbesondere zur Herstellung vonThe advantages mentioned above with reference to the method are correspondingly associated with the rolling installation. The rolling mill can be designed as a multi-stand cold rolling tandem mill, in particular for the production of
Aluminiumband. Aluminum tape.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren anhand bevorzugter Ausführungsform beispielhaft erläutert, wobei die nachfolgend erläuterten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in Kombination von wenigstens zwei dieser Merkmale miteinander einen vorteilhaften oder weiterbildenden Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Walzanlage; In the following, the invention is explained by way of example with reference to the attached figures using a preferred embodiment, wherein the features explained below can represent an advantageous or further developing aspect of the invention both individually and in combination of at least two of these features with one another. Show it: FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment for a rolling mill according to the invention;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Walzanlage; FIG. 2 shows a schematic representation of a further exemplary embodiment for a rolling mill according to the invention;
Figur 3A eine schematische Darstellung eines Gerüstmodells eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Prozessmodell; Figur 3B eine schematische Darstellung eines Kühlmodells eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Prozessmodell; und FIG. 3A shows a schematic representation of a framework model of an exemplary embodiment for a process model according to the invention; FIG. 3B shows a schematic representation of a cooling model of an exemplary embodiment for a process model according to the invention; and
Figur 3C eine schematische Darstellung eines Trackingmoduls eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Prozessmodell. FIG. 3C shows a schematic representation of a tracking module of an exemplary embodiment for a process model according to the invention.
In den Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen. Eine wiederholte Beschreibung dieser Bauteile kann weggelassen sein. Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Walzanlage 1 zum Walzen eines Metallbands 2. Die Walzanlage 1 weist eine dreigerüstige Walzstraße 3 und eine symbolisch gezeigte Steuervorrichtung 4 zum Einstellen einer Auslauftemperatur des aus der Walzstraße 3 austretenden Metallbands 2 auf. Die Steuervorrichtung 4 ist zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einstellen der Auslauftemperatur des aus der Walzstraße 3 auslaufenden Metallbands 2 eingerichtet. Identical or functionally identical components are provided with the same reference symbols in the figures. A repeated description of these components can be omitted. FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a rolling plant 1 according to the invention for rolling a metal strip 2. The rolling plant 1 has a three-stand rolling train 3 and a symbolically shown control device 4 for setting an outlet temperature of the metal strip 2 emerging from the rolling train 3. The control device 4 is set up to carry out a method according to the invention for setting the exit temperature of the metal strip 2 exiting from the rolling train 3.
In Figur 1 sind verschiedene Größen und deren Zusammenhänge dargestellt. Dabei ist Pi die Soll-Walzleistung des ersten Walzgerüsts 5 und P die Ist-Walzleistung des ersten Walzgerüsts 5. hio ist die Einlaufdicke des in das erste Walzgerüst 5 einlaufenden Walzbands 2 und hu ist die Auslaufdicke des aus dem ersten Walzgerüst 5 auslaufenden Walzbands 2, wobei Ahi die Abnahme der Dicke des Walzbands 2 in dem ersten Walzgerüst 5 ist. vi ist die Bandgeschwindigkeit des das erste Walzgerüst 5 verlassenden Walzbands 2 und S12 ist der Bandzug in dem Walzband 2 zwischen dem ersten Walzgerüst 5 und einem dem ersten Walzgerüst 5 nachgeschalteten zweiten Walzgerüst 6. In Figure 1, various sizes and their relationships are shown. Here, Pi is the nominal rolling capacity of the first roll stand 5 and P is the actual rolling capacity of the first roll stand 5.hio is the entry thickness of the rolled strip 2 entering the first roll stand 5 and hu is the exit thickness of the rolled strip 2 exiting the first roll stand 5, where Ahi is the decrease in the thickness of the Rolled strip 2 in the first roll stand 5 is. vi is the strip speed of the rolled strip 2 leaving the first roll stand 5 and S 12 is the strip tension in the rolled strip 2 between the first roll stand 5 and a second roll stand 6 connected downstream of the first roll stand 5.
P2 die Soll-Walzleistung des zweiten Walzgerüsts 6 und P‘2 die Ist-Walzleistung des zweiten Walzgerüsts 6. h20 ist die Einlaufdicke des in das zweite Walzgerüst 6 einlaufenden Walzbands 2 und h2i ist die Auslaufdicke des aus dem zweiten Walzgerüst 6 auslaufenden Walzbands 2, wobei Äh2 die Abnahme der Dicke des Walzbands 2 in dem zweiten Walzgerüst 6 ist. v2 ist die Bandgeschwindigkeit des das zweite Walzgerüst 6 verlassenden Walzbands 2 und S23 ist der Bandzug in dem Walzband 2 zwischen dem zweiten Walzgerüst 6 und einem dem zweiten Walzgerüst 6 nachgeschalteten dritten bzw. letzten Walzgerüst 7. P3 die Soll-Walzleistung des dritten Walzgerüsts 7 und P‘3 die Ist-Walzleistung des dritten Walzgerüsts 7. h30 ist die Einlaufdicke des in das dritten Walzgerüst 7 einlaufenden Walzbands 2 und h3i ist die Auslaufdicke des aus dem dritten Walzgerüst 7 auslaufenden Walzbands 2, wobei Ah3 die Abnahme der Dicke des Walzbands 2 in dem dritten Walzgerüst 7 ist. v3 ist die Bandgeschwindigkeit des das dritte Walzgerüst 7 verlassenden Walzbands 2. P 2 is the target rolling capacity of the second roll stand 6 and P ' 2 is the actual rolling capacity of the second roll stand 6. h 20 is the entry thickness of the rolled strip 2 entering the second roll stand 6 and h 2i is the exit thickness of the one leaving the second roll stand 6 Rolled strip 2, where Äh 2 is the decrease in the thickness of the rolled strip 2 in the second roll stand 6. v 2 is the strip speed of the rolled strip 2 leaving the second roll stand 6 and S 23 is the strip tension in the rolled strip 2 between the second roll stand 6 and a third or last roll stand 7 downstream of the second roll stand 6, P 3 is the target rolling capacity of the third Roll stand 7 and P ' 3 the actual rolling capacity of the third roll stand 7. h 30 is the inlet thickness of the rolled strip 2 entering the third roll stand 7 and h 3i is the outlet thickness of the rolled strip 2 exiting the third roll stand 7, where Ah 3 is the decrease is the thickness of the rolled strip 2 in the third roll stand 7. v 3 is the strip speed of the rolled strip 2 leaving the third roll stand 7.
T ist die Soll-Temperatur des aus der Walzstraße 3 auslaufenden Kalt- oder Warmbands 2 und T ist die Ist-Temperatur des aus der Walzstraße 3 auslaufenden Kalt- oder Warmbands 2, wobei DT die Temperaturdifferenz zwischen der Soll- T emperatur und der Ist-T emperatur ist. T is the target temperature of the cold or hot strip 2 leaving the rolling train 3 and T is the actual temperature of the cold or hot strip 2 leaving the rolling train 3, where DT is the temperature difference between the target temperature and the actual T emperature is.
Im unteren Bereich von Figur 1 sind die Zusammenhänge zwischen den oben genannten Größen gezeigt, die ein erfindungsgemäßes Einstellen der Auslauftemperatur T‘ ermöglichen. In the lower area of FIG. 1, the relationships between the above-mentioned variables are shown, which enable the outlet temperature T ‘to be set according to the invention.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Walzanlage zum Walzen eines nicht gezeigten Metallbands, wobei von der Walzanlage lediglich ein Stichplanrechner 8 und das Prozessmodell 9 mit Bezug auf ein Walzgerüst n gezeigt sind. FIG. 2 shows a schematic representation of a further exemplary embodiment for a rolling plant according to the invention for rolling a metal strip, not shown, only a pass schedule computer 8 and the process model 9 of the rolling mill are shown with reference to a rolling stand n.
Dem Stichplanrechner 8 werden eine Einlauftemperatur TO des Warmbands, eine Auslauftemperatur T des Warmbands, eine Dickenabnahme Ah innerhalb des Walzgerüsts n sowie Material- und Anlagendaten A zugeführt. Der Stichplanrechner 8 ermittelt hieraus rechts in Figur 2 gezeigte Koeffizienten und Setzwerte, die gemeinsam dem Prozessmodell 9 zugeführt werden. Dem Prozessmodell 9 werden zudem die aktuelle Walzleistung P(n) des Walzgerüsts n, ein aktuelles Walzmoment M(n) des Walzgerüsts n, eine aktuelle Walzkraft F(n) des Walzgerüsts n, eine aktuelle Walzgeschwindigkeit v(n) des Walzgerüsts n, eine aktuelle Walzumformung Ah(n) in dem Walzgerüst n, eine aktuelleThe pass schedule computer 8 is supplied with an inlet temperature TO of the hot strip, an outlet temperature T of the hot strip, a decrease in thickness Ah within the roll stand n and material and system data A. The pass schedule computer 8 uses this to determine the coefficients and setting values shown on the right in FIG. 2, which are fed together to the process model 9. The process model 9 also receives the current rolling power P (n) of the roll stand n, a current rolling torque M (n) of the roll stand n, a current rolling force F (n) of the roll stand n, a current rolling speed v (n) of the roll stand n, a current rolling deformation Ah (n) in the roll stand n, a current one
Kühlmitteltemperatur Tf(n) an dem Walzgerüst n und ein aktueller Kühlmittelvolumenstrom Q(n) an dem Walzgerüst n zugeführt. Des Weiteren werden dem Prozessmodell 9 optional Kalibrierkurven K(n) des Walzgerüsts n und optional eine gemessene Ist-Temperatur T zugeführt. Hieraus ermittelt das Prozessmodell 9 eine Walzgeschwindigkeitsänderung Av(n) über die Zeit t und eine Abnahmeänderung Ah(n) über die Zeit t für das Walzgerüst n. Zu diesem Zweck weist das Prozessmodell 9 ein Gerüstmodell 10, ein Kühlmodell 11 und ein Trackingmodul 12 auf. Coolant temperature Tf (n) at the roll stand n and a current coolant volume flow Q (n) fed to the roll stand n. Furthermore, the process model 9 is optionally supplied with calibration curves K (n) of the roll stand n and optionally a measured actual temperature T. From this, the process model 9 determines a rolling speed change Av (n) over time t and a decrease change Ah (n) over time t for the roll stand n. For this purpose, the process model 9 has a stand model 10, a cooling model 11 and a tracking module 12 .
Figur 3A zeigt eine schematische Darstellung eines Gerüstmodells 10 eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Prozessmodell. Dem Gerüstmodell 10 werden die aktuelle Walzkraft F(n) eines Walzgerüsts n und eine aktuelle Walzumformung Ah(n) in dem Walzgerüst n zugeführt. Des Weiteren werden dem Gerüstmodell 10 ein Gerüstmodul G(n) und ein Bandmodul B(n) zugeführt. Hieraus ermittelt das Gerüstmodell 10 eine Anstellpositionsabweichung As(n) von einem Setzwert s(n) des Walzgerüsts n. Das Gerüstmodell 10 kann in dem Prozessmodell aus Figur 2 implementiert sein. FIG. 3A shows a schematic representation of a framework model 10 of an exemplary embodiment for a process model according to the invention. The current rolling force F (n) of a rolling stand n and a current rolling deformation Ah (n) in the rolling stand n are fed to the stand model 10. Furthermore, a framework module G (n) and a belt module B (n) are fed to the framework model 10. From this, the stand model 10 determines a pitch position deviation As (n) from a setting value s (n) of the roll stand n. The stand model 10 can be implemented in the process model from FIG.
Figur 3B zeigt eine schematische Darstellung eines Kühlmodells 11 eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Prozessmodell. Dem Kühlmodell 11 werden eine aktuelle Walzgeschwindigkeit v(n) des Walzgerüsts n, eine aktuelle Kühlmitteltemperatur Tf(n) an dem Walzgerüst n und ein aktuellerFIG. 3B shows a schematic illustration of a cooling model 11 of an exemplary embodiment for a process model according to the invention. The cooling model 11 a current rolling speed v (n) of the roll stand n, a current coolant temperature Tf (n) at the roll stand n and a current one
Kühlmittelvolumenstrom Q(n) an dem Walzgerüst n zugeführt. Des Weiteren werden dem Kühlmodell 11 Anlagendaten A(n) zugeführt. Hieraus ermittelt das Kühlmodell 11 eine Bandtemperaturabweichung DT(h) von einem Setzwert T(n) an dem Walzgerüst n. Das Kühlmodell 11 kann in dem Prozessmodell aus Figur 2 implementiert sein. Coolant volume flow Q (n) supplied to the roll stand n. Furthermore, the cooling model 11 is supplied with system data A (n). From this, the cooling model 11 determines a strip temperature deviation DT (h) from a set value T (n) on the roll stand n. The cooling model 11 can be implemented in the process model from FIG.
Figur 3C zeigt eine schematische Darstellung eines Trackingmoduls 12 eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Prozessmodell. Dem Trackingmodul 12 werden die von dem Gerüstmodell aus Figur 3A ermittelteFIG. 3C shows a schematic representation of a tracking module 12 of an exemplary embodiment for a process model according to the invention. The tracking module 12 receives those determined from the framework model from FIG. 3A
Anstellpositionsabweichung As(n) des Walzgerüsts n und die aktuelleAdjustment position deviation As (n) of the roll stand n and the current one
Walzgeschwindigkeit v(n) des Walzgerüsts n zugeführt. Des Weiteren werden dem Trackingmodul 12 Anlagendaten A(n) zugeführt. Hieraus ermittelt das Trackingmodul 12 eine Walzgeschwindigkeitsänderung Dn(h) über die Zeit t und eine Abnahmeänderung DIp(h) über die Zeit t für das Walzgerüst n. Das Trackingmodul 12 kann in dem Prozessmodell aus Figur 2 implementiert sein. Rolling speed v (n) of the roll stand n supplied. In addition, system data A (n) are fed to the tracking module 12. From this, the tracking module 12 determines a change in the rolling speed Dn (h) over time t and a change in decrease DIp (h) over time t for the roll stand n. The tracking module 12 can be implemented in the process model from FIG.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
1 Walzanlage 1 rolling mill
2 Walzband 3 Walzstraße 2 rolled strip 3 rolling mill
4 Steuervorrichtung 4 control device
5 erstes (vorgelagertes) Walzgerüst5 first (upstream) roll stand
6 zweites (vorgelagertes) Walzgerüst 7 drittes (letztes) Walzgerüst 8 Stichplanrechner 6 second (upstream) roll stand 7 third (last) roll stand 8 pass schedule calculator
9 Prozessmodell 9 process model
10 Gerüstmodell 11 Kühlmodell 12 Trackingmodul 10 Framework model 11 Cooling model 12 Tracking module

Claims

Patentansprüche: Patent claims:
1. Verfahren zum Einstellen einer Auslauftemperatur eines aus einer wenigstens zweigerüstigen Walzstraße (3) auslaufenden Metallbands (2), wobei die Auslauftemperatur mittels eines Prozessmodells (9) unter Berücksichtigung eines Zusammenhangs zwischen einer Bandumformung und/oder einer Abkühlrate des Metallbands (2) durch wenigstens ein Kühlmedium und durch wenigstens eine feste Walzstraßenkomponente und/oder einer Walzgeschwindigkeit in einem letzten Walzgerüst (7) der Walzstraße (3) einerseits und der Auslauftemperatur andererseits eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer unter Verwendung des Prozessmodells (9) erfolgten Ermittlung einer eingriffsbedingten Abweichung der Bandumformung und/oder der Walzgeschwindigkeit in dem letzten Walzgerüst (7) von in dem Zusammenhang enthaltenen Setzwerten für die Bandumformung und/oder die Walzgeschwindigkeit in dem letzten Walzgerüst (7) mittels des Prozessmodells (9) eine mit der eingriffsbedingten Abweichung verbundene Abweichung der Auslauftemperatur von einer in dem Zusammenhang enthaltenen Solltemperatur ermittelt wird, wobei die Bandumformung in dem letzten Walzgerüst (7) und in einem oder mehreren vorgelagerten Walzgerüsten (5, 6) der Walzstraße (3) mittels des Prozessmodells (9) in Abhängigkeit der Abweichung der Auslauftemperatur derart geändert wird, dass die Auslauftemperatur der Solltemperatur entspricht. 1. A method for setting an outlet temperature of a metal strip (2) exiting from an at least two-stand rolling mill (3), the outlet temperature by means of a process model (9) taking into account a relationship between strip deformation and / or a cooling rate of the metal strip (2) by at least a cooling medium and is set by at least one fixed rolling train component and / or a rolling speed in a last roll stand (7) of the rolling train (3) on the one hand and the outlet temperature on the other hand, characterized in that after a determination made using the process model (9), an intervention-related Deviation of the strip forming and / or the rolling speed in the last roll stand (7) from the set values contained in the context for the strip forming and / or the rolling speed in the last roll stand (7) by means of the process model (9) is a deviation associated with the intervention-related deviation ung the outlet temperature is determined from a setpoint temperature contained in the context, the strip deformation in the last roll stand (7) and in one or more upstream roll stands (5, 6) of the rolling train (3) by means of the process model (9) depending on the deviation the outlet temperature is changed in such a way that the outlet temperature corresponds to the setpoint temperature.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Prozessmodells (9) in Abhängigkeit der Abweichung der Auslauftemperatur eine zur Erreichung der Solltemperatur erforderliche Änderung einer Abnahme einer Banddicke des Metallbands (2) in dem letzten Walzgerüst (7) ermittelt wird und eine Walzspalthöhe in einem oder mehreren vorgelagerten Walzgerüsten (5, 6) um einen der Änderung der Banddicke des Metallbands (2) in dem letzten Walzgerüst (7) entsprechenden Betrag in entgegengesetzter Richtung geändert wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that by means of the process model (9) as a function of the deviation in the outlet temperature, a change in a decrease in a strip thickness of the metal strip (2) in the last roll stand (7) required to achieve the target temperature is determined and a Roll gap height in one or more upstream roll stands (5, 6) by one of the change in the strip thickness of the metal strip (2) in the last roll stand (7) corresponding amount is changed in the opposite direction.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für das letzte Walzgerüst (7) und für ein oder mehrere vorgelagerte Walzgerüste (5, 6) jeweils ein in dem Prozessmodell (9) enthaltenes eigenes Gerüstmodell (10) verwendet wird, das in zeitlichen Abständen durch ein Abdrücken des jeweiligen Walzgerüsts (5, 6, 7) ohne Metallband (2) adaptiert wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a separate frame model (10) contained in the process model (9) is used for the last roll stand (7) and for one or more upstream roll stands (5, 6), which is adapted at time intervals by pressing the respective roll stand (5, 6, 7) without metal strip (2).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein in dem Prozessmodell (9) enthaltenes Kühlmodell (11) verwendet wird, mit dem eine Abkühlung des Metallbands (2) durch eine wahlweise Beaufschlagung mit verschiedene Kühlmitteln und eine Abkühlung des Metallbands (2) aufgrund eines Kontakts mit Arbeitswalzen berechnet wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a cooling model (11) contained in the process model (9) is used, with which a cooling of the metal strip (2) by an optional application of different coolants and a cooling of the Metal strip (2) is calculated based on contact with work rolls.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einlauftemperaturniveau eines Coils aus dem Metallband (2) vor einem Eintritt in die Walzstraße (3) im Prozessmodell (9) berücksichtigt wird. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that an inlet temperature level of a coil from the metal strip (2) is taken into account in the process model (9) before it enters the rolling train (3). 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that
Änderungen der Bandumformungen in dem letzten Walzgerüst (7) und in einem oder mehreren vorgelagerten Walzgerüsten (5, 6) mittels eines Trackingmoduls (12) vorgesteuert werden, indem die jeweilige Änderung der Banddicke mit einer jeweilig gemessenen Bandgeschwindigkeit in das jeweilige Walzgerüst (5, Changes in the strip deformations in the last roll stand (7) and in one or more upstream roll stands (5, 6) are pre-controlled by means of a tracking module (12) in that the respective change in the strip thickness is fed into the respective roll stand (5,
6, 7) verschoben wird. 6, 7) is moved.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Prozessmodells (9) die Temperaturänderung aufgrund der gewalzten Bandlänge als Funktion der Bandgeschwindigkeit ermittelt wird. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the temperature change due to the rolled strip length is determined as a function of the strip speed by means of the process model (9).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Änderungen von Walzspalthöhen in dem letzten Walzgerüst (7) und in einem oder mehreren vorgelagerten Walzgerüsten (5, 6) mittels des Prozessmodells (9) durch Änderungen von Drehzahlen von Arbeitswalzen des letzten Walzgerüsts (7) bzw. des einen oder der mehreren vorgelagerten Walzgerüste (5, 6) kompensiert werden, wobei die Drehzahlen unter Verwendung eines ermittelten oder in dem Prozessmodell (9) enthaltenen Massenflusses durch die Walzstraße (3) ermittelt werden. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that changes in roll gap heights in the last roll stand (7) and in one or more upstream roll stands (5, 6) by means of the process model (9) by changing the speeds of the work rolls last roll stand (7) or the one or more upstream roll stands (5, 6) are compensated, the speeds being determined using a mass flow through the rolling train (3) that is determined or contained in the process model (9).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Prozessmodells (9) Voreilungsänderungen des Metallbands (2) bei einer Korrektur der Bandgeschwindigkeit berücksichtigt werden, wenn das Prozessmodell (9) eine Abweichung der Bandumformung und/oder der Walzgeschwindigkeit in dem letzten Walzgerüst (7) aufgrund eines Eingriffs eines Stellglieds einer anderweitigen Regelungseinrichtung der Walzstraße (3) ermittelt hat. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that by means of the process model (9) changes in advance of the metal strip (2) are taken into account when the strip speed is corrected if the process model (9) shows a deviation in the strip forming and / or the rolling speed in the last roll stand (7) due to the intervention of an actuator of another control device of the rolling train (3).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusammenhang zwischen der Bandumformung und/oder der Abkühlrate des Metallbands (2) durch wenigstens ein Kühlmedium und durch wenigstens eine feste Walzstraßenkomponente und/oder der Walzgeschwindigkeit in dem letzten Walzgerüst (7) einerseits und der Auslauftemperatur andererseits mithilfe von Temperaturmessungen an dem aus der Walzstraße (3) auslaufenden Metallband (2) adaptiert wird. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the relationship between the strip deformation and / or the cooling rate of the metal strip (2) by at least one cooling medium and by at least one fixed rolling train component and / or the rolling speed in the last roll stand ( 7) on the one hand and the outlet temperature on the other hand is adapted with the help of temperature measurements on the metal strip (2) leaving the rolling train (3).
11. Steuervorrichtung (4) zum Einstellen einer Auslauftemperatur eines aus einer wenigstens zweigerüstigen Walzstraße (3) auslaufenden Metallbands (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (4) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 eingerichtet ist. 11. Control device (4) for setting an outlet temperature of a metal strip (2) exiting from an at least two-stand rolling mill (3), characterized in that the control device (4) is set up to carry out the method according to one of claims 1 to 10.
12. Walzanlage (1) zum Walzen eines Metallbands (2), aufweisend wenigstens eine wenigstens zweigerüstige Walzstraße (3) und wenigstens eine Steuervorrichtung (4) zum Einstellen einer Auslauftemperatur des aus der Walzstraße (3) austretenden Metallbands (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (4) nach Anspruch 11 ausgebildet ist. 12. Rolling plant (1) for rolling a metal strip (2), having at least one at least two-stand rolling train (3) and at least one control device (4) for setting an outlet temperature of the metal strip (2) emerging from the rolling train (3), characterized in that that the control device (4) is designed according to claim 11.
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