WO2022008133A1 - Walzen unter berücksichtigung von frequenzverhalten - Google Patents

Walzen unter berücksichtigung von frequenzverhalten Download PDF

Info

Publication number
WO2022008133A1
WO2022008133A1 PCT/EP2021/064020 EP2021064020W WO2022008133A1 WO 2022008133 A1 WO2022008133 A1 WO 2022008133A1 EP 2021064020 W EP2021064020 W EP 2021064020W WO 2022008133 A1 WO2022008133 A1 WO 2022008133A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
metal strip
control device
roll stand
thickness
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2021/064020
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Dreßler
Daniel Kotzian
Martin Schönherr
Srdan Sekulic
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Germany GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=71523028&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2022008133(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Primetals Technologies Germany GmbH filed Critical Primetals Technologies Germany GmbH
Priority to KR1020237000238A priority Critical patent/KR20230035563A/ko
Priority to US18/012,280 priority patent/US12459019B2/en
Priority to JP2023501311A priority patent/JP7644216B2/ja
Priority to CN202180048596.0A priority patent/CN115867396A/zh
Publication of WO2022008133A1 publication Critical patent/WO2022008133A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • B21B37/16—Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions
    • B21B37/165—Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions responsive mainly to the measured thickness of the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B15/00—Arrangements for performing additional metal-working operations specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B2015/0064—Uncoiling the rolled product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2261/00—Product parameters
    • B21B2261/02—Transverse dimensions
    • B21B2261/04—Thickness, gauge
    • 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
    • B21B2273/00—Path parameters
    • B21B2273/20—Track of product
    • 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
    • B21B2275/04—Roll speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2275/00—Mill drive parameters
    • B21B2275/10—Motor power; motor current
    • B21B2275/12—Roll torque
    • 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
    • B21B37/46—Roll speed or drive motor control
    • 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
    • B21B37/48—Tension control; Compression control
    • B21B37/52—Tension control; Compression control by drive motor control
    • B21B37/54—Tension control; Compression control by drive motor control including coiler drive control, e.g. reversing mills
    • 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
    • B21B37/58—Roll-force control; Roll-gap control

Definitions

  • Designation of the invention Rolls taking frequency behavior into account
  • the present invention is based on an operating method for a rolling mill
  • a thickness value for the thickness of the metal strip is recorded in each case for successive sections of the metal strip
  • control device determines a respective provisional thickness deviation based on the deviation of the respective thickness value from a target thickness for the respective section of the metal strip, - wherein the control device determines final thickness deviations based on the provisional thickness deviations,
  • control device for the sections of the metal band in each case determines a control value for the roll stand and/or the feed device and outputs the respective control value at the correct time to the roll stand and/or the feed device.
  • the present invention is also based on a control program that includes machine code that can be processed by a control device for a rolling mill, the processing of the machine code by the control device causing the control device to operate the rolling mill according to such an operating method.
  • the present invention is also based on a control device for a rolling mill, the control device being programmed with such a control program so that the control device operates the rolling mill according to such an operating method.
  • the present invention is also based on a rolling plant for rolling a metal strip - wherein the rolling plant at least one roll stand, one dem
  • a thickness value for the thickness of the metal strip is recorded by the measuring device for successive sections of the metal strip, - wherein the recorded thickness values are fed to the control device,
  • control device operates the rolling mill according to one of such operating methods.
  • the slab is first hot-rolled so that a hot strip is formed.
  • the thickness of the hot strip is usually in the range of a few millimeters, depending on the manufacturing process sometimes a little more or less, for example between 1.0 mm and 20 mm in a normal hot rolling mill and between 0.6 mm and 6 mm in a so-called ESP plant .
  • the hot strip is processed further without further reduction in thickness.
  • the strip thickness is further reduced after hot rolling in a cold rolling mill.
  • the aim of cold rolling is to produce a cold-rolled metal strip whose final thickness matches a target thickness as closely as possible and with as little deviation as possible. As a rule, the finished hot strip - i.e.
  • the metal strip before cold rolling has a thickness of 3.0 mm and thickness deviations in the range of 30 ⁇ m and the metal strip has a thickness of 1.0 mm after cold rolling, the metal strip has no compensation Thickness deviations after cold rolling Thickness deviations in the range of 10 ⁇ m.
  • EP 0435595 A2 The procedure of EP 0435595 A2 is based on the idea that the regulation by the feeding device itself and the receiving device itself is very sluggish and the dynamics of the regulation can be increased by the additional rollers.
  • a procedure is also described in EP 0435595 A2, in which the thickness and the speed of the metal strip are recorded and used to determine the adjustment of the roll stand. It is also known from EP 3332883 A1 to measure the thickness of the rolled metal strip on the outlet side of a roll stand and to control the thickness of the roll stand. Periodic deviations are separated from stochastic deviations. Periodic deviations are considered to be caused by eccentricities of the mill rolls. The adjustment of the roll stand is corrected accordingly.
  • JP 58068414 A the thickness of the still unrolled metal strip is recorded on the entry side of the roll stand and averaged over certain length units. The mean value is used to control the adjustment of the roll stand.
  • the object of the present invention is to create possi possibilities by means of which an excellent compen sation of inlet-side thickness deviations of the Metallband can be achieved.
  • an operating method of the type mentioned is designed in that the control device calculates the respective control value on the basis of the final thickness deviation of the respective section of the metal strip and the final thickness deviations of a plurality of sections of the metal strip preceding and/or following the respective section of the metal strip, taking into account a description of the inverse frequency response of the roll stand and/or the feed device and/or the measuring device .
  • the extent to which a given caliper variation is corrected depends not only on the caliper variation itself, but also on the spectrum of caliper variations.
  • higher-frequency thickness deviations are generally only compensated to a lesser extent and with a greater phase delay than thickness deviations with a lower frequency.
  • the frequency response of the controlled device must be adjusted - as a rule, these are the setting of the roll stand for the size of the roll gap and the feed device for the infeed speed and/or the size of the incoming train - are taken into account.
  • the measured value recording also shows a frequency behavior that can also be taken into account in this case. The consideration is based on a description of the inverse frequency response of the roll stand and/or the feed device and/or the measuring device.
  • control device using the respective final thickness deviation by means of the inverse model on the one hand tracks an internal state of the inverse model and on the other hand determines the respective control value. This procedure is associated with the lowest computational effort.
  • the description of the inverse frequency behavior of the roll stand and/or the feed device and/or the measuring device of the control device is specified as a frequency response and that the control device calculates the respective control value by transforming the course of the final thickness deviations into the Fre frequency range, a subsequent multiplication of the transformed course of the final thickness deviation with the
  • Frequency response and a subsequent inverse transformation determined in the time domain leads to particularly high-quality results. It is well known that multiplication in the frequency domain corresponds to convolution in the time domain. It is therefore alternatively possible and completely equivalent that the description of the inverse frequency behavior of the roll stand and/or the feed device and/or the measuring device of the control device is specified as a convolution core and that the control device calculates the respective control value by convolving the course of the final thickness deviations with the Convolution kernel determined.
  • the detection of the frequency response and, based on this, the determination or parameterization of the inverse model or the determination of the gains for the individual frequency ranges or the determination of the convolution kernel can be automated.
  • defined small disturbances can be impressed on the roll gap setpoint value of the roll stand during ongoing operation of the rolling installation. These disturbances are reflected on the exit side of the roll stand in corresponding fluctuations in the thickness of the metal strip on the exit side. the. If a measuring device is arranged downstream of the roll stand, by means of which this outlet-side thickness is recorded, the frequency response can be determined automatically by a combined evaluation of the impressed disturbances on the one hand and the fluctuations in the outlet-side thickness on the other hand. This is known in principle to those skilled in the art.
  • the control device preferably uses both final thickness deviations from sections of the metal strip preceding the respective section of the metal strip and final thickness deviations from the respective section of the metal strip of the subsequent sections of the metal strip.
  • the determination of the respective control value is particularly reliable. This applies in particular when the number of sections of the metal strip preceding the respective section of the metal strip, the final thickness deviations of which the control device uses to determine the respective control value, is essentially equal to the number of sections following the respective section of the metal strip
  • the metal strip is whose final thickness deviations are used by the control device to determine the respective control value.
  • the control device accepts the preliminary thickness deviations 1:1 as the final thickness deviations.
  • control device preferably determines the final thickness deviations from the provisional thickness deviations by means of zero-phase filtering. This procedure leads to a more stable and robust operation of the roll stand and/or the feed device. This applies in particular when low-pass filtering of the provisional thickness deviations is carried out by means of the zero-phase filter.
  • control program with the features of claim 9.
  • the execution of the computer program causes the control device operates the rolling mill according to an operating method according to the invention.
  • control device having the features of claim 10.
  • the control device is programmed with a control program according to the invention, so that the control device operates the rolling mill according to an operating method according to the invention.
  • the control device operates the rolling mill according to an operating method according to the invention.
  • a rolling mill for rolling a metal strip 1 has a roll stand 2 .
  • the metal strip 1 is rolled in the roll stand 2 .
  • the roll stand 2 can in particular be a cold rolling stand, in which consequently a cold rolling of the metal strip 1 takes place. Only the work rolls of the roll stand 2 are shown in FIG.
  • the roll stand 2 also includes at least two back-up rolls (four-high stand), and in some cases even more rolls.
  • the roll stand 2 can be designed as a six-high stand (two work rolls, two intermediate rolls, two back-up rolls) or as a 12-roll roll stand or as a 20-roll roll stand.
  • the metal strip 1 can be made of steel, aluminum or another metal, for example copper or brass.
  • the rolling mill also has a feed device 3 .
  • the feed device 3 is arranged in front of the roll stand 2 .
  • the metal strip 1 is fed from the feed device 3 to the roll stand 2 at an infeed speed v.
  • the feed device 3 is in the form of a reel.
  • the feed device 3 can also be designed as a so-called S-roller, ie several rollers, over which the metal strip 1 is guided in an S-shape as a result.
  • the speed at which the metal strip 1 runs into the roll stand 2 and the speed at which the metal strip 1 is output by the feed device 3 should be differentiated from one another.
  • the speed at which the metal strip 1 runs into the roll stand 2 is determined by the peripheral speed of the work rolls of the roll stand 2 and the lag in the roll stand 2 .
  • the speed at which the metal strip 1 from the feeder 3 will benadedge is, for example, in the case of a reel by the Speed at which the coiler rotates the coil and determines the current, time-changing diameter of the coil. There may be slight differences between these two speeds for a short period of time.
  • a measuring device 4 is arranged between the feed device 3 and the roll stand 2 .
  • a thickness value d for the thickness of the metal strip 1 is recorded iteratively again and again by means of the measuring device 4 .
  • a further measuring device 5 can also be present, by means of which a measured value for the entry speed v is repeatedly recorded.
  • the thickness value d recorded in each case and possibly also the value recorded in each case for the infeed speed v are supplied to a control device 6 which is also part of the rolling mill.
  • the control device 6 repeatedly determines an actuation value A2, A3 for the roll stand 2 and/or the feed device 3. As a rule, the control device 6 determines both actuation values A2, A3.
  • the control value A2 for the roll stand 2 generally acts at least on the setting of the roll stand 2, ie the setting of the roll gap.
  • the control value A2 can act on the main drive of the rolling stand 2, ie change the rolling torque or the rolling speed.
  • the control value A2 often acts both on the adjustment of the roll stand 2 and on its main drive.
  • the control value A2 for the roll stand 2 can be viewed as a vector variable are, each of which has a component for the employment of the roll stand 2 and for the main drive of the roll stand 2.
  • the control value A3 is fed to a speed or torque control for the feed device 3 and acts on the entry speed v and/or on the tension that prevails in the metal strip 1 on the entry side of the roll stand 2 .
  • other devices upstream of the feed device 3 must also be controlled as part of the control of the feed device 3 .
  • the consideration of such additional devices makes the calculation of the control value A3 more complex, but does not change the principle of the present invention.
  • the controller 6 is programmed with a control program 7 per.
  • the control program 7 includes machine code 8 which can be processed by the control device 6 .
  • the programming of the control device 6 with the control program 7 or the processing of the machine code 8 by the control device 6 causes the control device 6 to operate the rolling mill according to an operating method that is explained in more detail below. Reference is first made to FIG. 2 and then to FIGS. 3 and 4.
  • the control device 6 receives the respectively detected thickness value d and possibly also the respectively detected value for the entry speed v. In a step S2, the control device 6 determines the deviation 5d of the detected thickness value d from a
  • Target thickness d* hereinafter referred to as thickness deviation 5d.
  • the thickness deviation 5d determined in step S2 is only a provisional thickness deviation 5d.
  • the control device 6 uses the provisional thickness deviation 5d to determine a respective final thickness deviation 5d′.
  • step S3 is of a trivial nature. In the- In this case, the control device 6 accepts the provisional thickness deviations 5d 1:1 as the final thickness deviations
  • the control device 6 can perform zero-phase filtering in step S3 to determine the final thickness deviations 5d'.
  • a filtered course of values (here the course over time of the final thickness deviations 5d') is determined from an original course of values (here the course over time of the provisional thickness deviations 5d') from an original course of values (here the course over time of the final thickness deviations 5d'), with a difference between the original course and the filtered course no systematic phase shift occurs.
  • the zero-phase filtering is a low-pass filtering, so that high-frequency fluctuations are filtered out.
  • the low-pass filtering significantly improves the stability of the inverse modeling of the roll stand 2, the feed device 3 and/or the measuring device 4.
  • the preliminary thickness deviations 5d of sections 9 must also be known, which must be known to that section 9 whose final thickness deviation 5d' is to be determined, follow. In the case of zero phase filtering, step S3 is therefore carried out for another section 9 whose preliminary thickness deviation 5d has already been recorded.
  • Zero phase filtering is well known to those skilled in the art.
  • the so-called IIR infinite impulse response
  • FIR finite impulse response
  • the control device 6 determines the control values A2, A3 using the final thickness deviations 5d'.
  • the control device 6 outputs the control values A2, A3 to the roll stand 2 and/or the feed device 3. Thereafter, the controller 6 returns to step S1.
  • FIG. 3 shows the metal strip 1 from above.
  • the metal strip 1 is divided into sections 9 virtually. Some of the sections 9 are supplemented in FIG. 3 with a small letter (for example a, b, etc.) in addition to the reference number 9 in order to be able to refer to them individually.
  • a small letter for example a, b, etc.
  • the thickness value d of a specific section 9--for example section 9a-- is recorded and fed to the control device 6.
  • the detected thickness value d, the associated provisional thickness deviation 5d and the associated final thickness deviation 5d' are therefore related to this section 9a.
  • a certain period of time T′ is required to convey the section 9a from the measuring device 4 to the rolling stand 2 .
  • the period of time T' is generally considerably greater than the cycle time T.
  • a number of further sections 9, for example section 9c, are therefore located between sections 9a and 9b.
  • the respective thickness value d was already recorded before the section 9b was rolled.
  • the metal strip 1 has sections 9 that have already been rolled in the roll stand 2, for example section 9d.
  • control values A2, A3 for section 9c for example, and also in step S5 the control values A2, A3 determined in step S4 for the roll stand 2 and/or the feed device 3 to spend
  • control values A2, A3 can also be output to the roll stand 2 and/or the feed device 3, which values have already been determined beforehand for a section 9 between the section 9c and the section 9b.
  • correct in time means that control values A2, A3 output to the rolling stand 2 and/or the feed device 3 act on the metal strip 1 at a point in time at which the respective section 9 of the metal strip 1 is being rolled in the rolling stand 2 .
  • the time span T′ and optionally also the reaction times (dead times) of the roll stand 2 and/or the feed device 3 can be taken into account.
  • the reaction times are times that the roll stand 2 and/or the feed device 3 need to react to a newly supplied control value A2, A3. Dead times that occur in the communication between different devices or in the automation can also be taken into account.
  • the determination of the control values A2, A3 must of course be completed before they are output.
  • the respective thickness value d has already been recorded for the sections 9 between section 9a and section 9c and consequently the respective provisional thickness deviation 5d is also known and furthermore at least for the section 9c in the direction of the final thickness deviations 5d' of the sections 9 adjoining section 9a are also known, it is possible, for example, for the determination of the control values A2, A3 for section 9c not only to take into account the final thickness deviation 5d' of section 9c, but also any of the other final thickness deviations 5d', so as long as they are already identified.
  • the control device 6 can, in addition to the thickness deviation 5d' of the section 9c, also take into account the final thickness deviations 5d' from a plurality of adjacent sections 9 to the section 9a.
  • the control device 6 can, in addition to the thickness deviation 5d' of section 9c, also take into account the final thickness deviations 5d' from several adjacent sections 9 to section 9b and possibly also beyond section 9b.
  • the control device 6 also takes into account a description of the inverse frequency behavior of the roll stand 2 and/or the feed device 3 and/or the measuring device 4.
  • the control device 6 is therefore given a description that describes the corresponding Frequency behavior as such characterized directly.
  • the frequency response can be determined using the description given.
  • Options for specifying the description of the frequency response are explained in more detail below.
  • the control device 6 therefore not only determines the respective control value A2, A3 in a manner by which the corresponding inverse frequency behavior is taken into account. Rather, the control device 6 explicitly knows the corresponding inverse frequency behavior as such.
  • the Steuerein device 6 are therefore known parameters that define the inverse Fre frequency behavior. This is explained in more detail below in connection with the roll stand 2 . Analogous statements apply to the feed device 3 and possibly also the measuring device 4 .
  • the roll stand 2 can be modeled in various ways. In the simplest case, the roll stand 2 is modeled as a PT1 element. Alternatively, higher-order modeling can be considered. The modeling describes the roll stand 2 as such, possibly including its control. However, the transport time, ie the time span T', is not part of the modelling. The frequency behavior of the roll stand 2 can be described, for example, by a transfer function. If - as is common practice - G denotes the transfer function as such and the letter s denotes the Laplace operator, the transfer function G(s) can be written as
  • the inverse transfer function G Ms is modeled exactly, the modeled behavior of the roll stand 2 becomes often unstable. In some cases, even the behavior of the real rolling mill 2 can become unstable.
  • the inverse of a PTI element results in a PD element.
  • a PD element amplifies high frequencies extremely.
  • the theoretically determinable output signal of a PD element cannot be implemented in reality. The reason for this is the positioning limitations of the actuators, here roll stand 2.
  • the denominator polynomial of the inverse transfer function G -1 (s) is expanded by a component that is proportional to the highest power of s in the numerator of the inverse transfer function G -1 (s). This approach is known to those skilled in the art.
  • TC is a small time, that is, a time that is considerably less than the characteristic time constant T2 of the roll stand 2.
  • T2 characteristic time constant
  • the time TC is selected to be equal to the cycle time T or approximately equal to the cycle time T.
  • the feed device 3 is modeled by a PTI element, the result is the inverse transfer function G -1 (s) for the feed device 3 by a modified inverse transfer function G -1 (s) is described which has the form te) where T3 is a characteristic time constant of the feed device 3.
  • the inverse model 10 describes the inverse frequency behavior of the roll stand 2, optionally including the inverse frequency behavior of the measuring device 4. Constant dead times and the like can be defined as required within the inverse model 10 or outside of the inverse model 10 must be taken into account within the lead time T2'.
  • the inverse model 10 can, for example, corresponding to the illustration in FIG. 5, have an inverse transfer function G ⁇ 1 (s) of the form
  • the control device 6 uses the inverse model 10 , also taking into account an internal state Z2 of the inverse model 10 , to determine the respective control value A2 for the roll stand 2 and outputs the control value A2 to the roll stand 2 . Furthermore, the control device 6 updates the internal state Z2 using the respective final thickness deviation 5d′ and the previous internal state Z2 of the inverse model 10 .
  • the consideration of the internal state Z2 and the tracking of the internal state Z2 are required borrowed, since otherwise the inverse model 10 of the roll stand 2 has no knowledge of the previous course of the final di- corner deviation 5d' and could therefore not model frequency behavior, but only purely proportional behavior.
  • the inverse model 10 is preceded by a transport model 11 .
  • the respective final thickness deviation 5d' and the infeed speed v are supplied to the transport model 11-clocked with the cycle time T.
  • the transport model 11 models the tracking of the respective section 9 to which the respective final thickness deviation 5d' is assigned. Furthermore, the transport model 11 is supplied with a lead time T2'.
  • the transport model 11 outputs the respective final thickness deviation 5d′ with a time delay compared to the point in time at which the respective final thickness deviation 5d′ was fed to the transport model 11 .
  • the time delay is selected in such a way that the control value A2 output for a specific section 9 takes effect at the point in time at which the corresponding section 9 of the metal strip 1 is being rolled in the roll stand 2 .
  • the respective final thickness deviation 5d' from the transport model 11 is not fed directly to the inverse model 10 of the roll stand 2, but instead is first multiplied in a multiplier 12 by a static amplification factor V2.
  • the respective final thickness deviation 5d' is converted by means of the multiplier 12 into an additional desired value, for example for the roll gap of the roll stand 2 or the main drive of the roll stand 2.
  • the amplification factor V2 it is also possible to integrate the amplification factor V2 into the inverse model 10 of the roll stand 2 .
  • the inverse frequency behavior of the feed device 3 can also be modeled in a completely analogous manner, possibly including the inverse frequency behavior of the measuring device 4. According to the illustration in FIG. 5, a completely analogous one results
  • T3' is a lead time for the feeder
  • V3 is a gain factor.
  • the respective final thickness deviation 5d' is converted into an additional desired value for the infeed speed v of the metal strip 1 by means of the multiplier 15. If the feed device 3 does not regulate the infeed speed v, but rather the tension prevailing in the metal strip 1 on the inlet side of the roll stand 2, the moment of inertia of the feed device 3 may also have to be taken into account.
  • control value A2 is a vector variable that has a component for the adjustment of the roll stand 2 and for the main drive of the roll stand 2, the modeling explained above for the roll stand 2 must be carried out separately for each component of the vector variable. If necessary, several inverse partial models are therefore available for the roll stand 2 . But this does not change the principle.
  • the corresponding control of the roll stand 2 takes place by means of the control values A2, so that there are only the smallest possible fluctuations in the thickness of the metal strip 2 at the exit side of the roll stand 2.
  • the control values A3 are used to control the feed device 3 accordingly, so that the infeed speed v and/or the tension in the metal strip 1 on the infeed side is kept as constant as possible. In particular, the tension has an influence on the reduction in pass in roll stand 2.
  • the entry speed v must be synchronous with the changes in the adjustment of roll stand 2 and the changes in the peripheral speed of the work rolls of the roll stand 2 can be adjusted.
  • the final thickness deviations 5d are determined by zero-phase filtering of the provisional thickness deviations 5d.
  • a respective zero-phase filter 16, 17 can therefore be arranged upstream or downstream of the transport models 11, 14. It is also possible to integrate the zero-phase filtering into the respective transport model 11, 14.
  • the transport models 11, 14 are essentially of the same design.
  • the structure of the control device 6 of FIG. 5 can therefore be modified in accordance with the structure of FIG.
  • one of the transport models 11, 14 can be omitted in the embodiment according to FIG. Instead, there is a delay element 18, by means of which the difference between lead times T2' and T3' is compensated. Lead time T3' will usually be greater than lead time T2'. In this case, which is shown in FIG. 6, the transport model 14 is omitted and the delay element 18 is also arranged in the path for the control value A2.
  • control device 6 explained above in connection with FIGS. 5 and 6 are in the form of software blocks in the control device 6 . They are therefore formed based on the programming with the control program 7 and the processing of the machine code 8 .
  • An alternative embodiment of the present invention is that the description of the inverse frequency behavior of the roll stand 2—possibly as a combined
  • both the amplitude and the phase position of the thickness change on the outlet side change.
  • the amplitude of the thickness deviation on the outlet side decreases and the phase delay increases with increasing frequency.
  • the correction variable "position change of the roll stand 2" and/or “change in the torque of the work rolls” or “change in the speed of the work rolls” must therefore be dynamically adjusted in amplitude and phase position in order to obtain an optimal correction signal To generate an inlet side of the
  • the amplitude and phase position of the reaction of the roll stand 2 to the respective control value A2 can be combined to form a complex factor for the respective frequency.
  • the inverse of the respective complex factor corresponds to a—complex—gain factor V for the respective frequency, with which a thickness deviation of the respective frequency must be scaled so that it is completely compensated for on the output side of the roll stand 2 .
  • the procedure for determining a respective control value A2 can be as shown in FIG.
  • the procedure from FIG. 8 may have to be carried out separately for each component of the respective control value A2.
  • the control device 8 is given the respective final thickness deviation 5d′ for the respective section 9 and a plurality of further sections 9 .
  • the final thickness deviations 5d' form a course over time.
  • the control device 6 transforms the time profile in a transformation block 19 into the frequency range.
  • FT Fourier transformation
  • STFT short time Fourier transformation
  • the Fourier transform can be continuous or discrete, as required. It can also be analog or digital as required.
  • other transformations can also be considered, for example a discrete cosine transformation. Regardless of the specific procedure, the
  • the control device 6 transforms the output signal of the determination block 20—that is, the frequency curve scaled by frequency—back into the time domain.
  • the transformation of the transformation block 21 is the inverse of the transformation of the transformation block 19 .
  • the number of final thickness deviations 5d' which is used within the framework of the procedure according to FIG. 8, can be determined as required. It is particularly useful to select the number in such a way that it is equal to a power of two.
  • the Fourier transformation can be implemented as a fast Fourier transformation.
  • the convolution core FK can be determined, for example, by an isolated transformation of the frequency response FG in FIGS. 7 and 8 in the time domain.
  • the control device 8 is given the respective final thickness deviation 5d′ for the respective section 9 and a plurality of further sections 9 .
  • the final thickness deviations 5d' form--as in FIG. 8--a progression over time.
  • the control device 6 performs a convolution of this curve with the convolution kernel FK. From the output signals of the determination block 22, the control device 6 picks out that one which was determined for the respective section 9 as the control value A2.
  • control device 6 is only supplied with a single final thickness deviation 5d′.
  • the other required final thickness deviations 5d' have already been supplied to the control device 6 within the framework of the execution of previous cycles. They only have to be temporarily stored there and retrieved and used again.
  • the procedures in FIGS. 8 and 10 were explained above in connection with the determination of the control value A2 for the roll stand 2. Completely analogous procedures are possible for determining the control value A3 for the feed device 3 . In both cases, if necessary, in addition to the frequency response of the respective device 2, 3, the frequency response of the measuring device 4 can also be taken into account.
  • the further sections 9, whose final thickness deviation 5d' is taken into account when determining the respective control value A2, A3, are exclusively sections 9 that correspond to the respective section 9 of the metal strip 1 precede. It is also possible in the configurations of FIGS. 8 and 10 for the further sections 9 to be exclusively sections 9 which are assigned to the respective section 9 of the metal strip 1 follow. As a rule, however, in the case of the configurations in FIGS. 8 and 10, better results are obtained if a mixed approach is taken, ie if part of the further sections 9 precede the respective section 9 of the metal strip 1 and another part of the further sections 9 follow the respective section 9 of the metal strip 1 . For example, those sections 9 that are located in the area labeled 23 in FIG. 3, based on that section 9 whose thickness d is detected in the respective cycle, can always be used.
  • FIG. 3 also shows another advantageous design. If the control values A2, A3 are determined for the section 9c, the number of sections 9 of the metal strip 1 preceding the respective section 9 of the metal strip 1, the final thickness deviations 5d' of which the control device 6 used to determine the respective control value A2, essentially equal to the number of sections 9 of the metal strip 1 following the respective section 9 of the metal strip 1, whose final thickness deviations 5d' the control device 6 uses to determine the respective control value A2, A3.
  • a slight deviation (for example up to two sections 9 more or less) is usually unproblematic. It is also often advisable to use a total of 2 n sections.
  • the number of sections 9 that precede the respective section 9 of the metal strip 1 is preferably exactly 1 larger or 1 smaller than the number of sections 9 of the metal strip 1 that follow the respective section 9 of the metal strip 1 .
  • the present invention has many advantages.
  • an almost complete correction of thickness deviations 5d on the entry side results in a simple manner. This is especially true when both the control value A2 and the control value A3 in the manner according to the invention be determined.
  • A2 control values d thickness value d* target thickness

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

Abstract

Walzen unter Berücksichtigung von Frequenzverhalten Einem Walzgerüst (2) einer Walzanlage wird von einer vorgeordneten Zuführeinrichtung (3) mit einer Einlaufgeschwindigkeit (v) ein Metallband (1) zugeführt, das in dem Walzgerüst (2) gewalzt wird. Eine Messeinrichtung (4) zwischen der Zuführeinrichtung (3) und dem Walzgerüst (2) erfasst für aufeinanderfolgende Abschnitte (9) des Metallbandes (1) jeweils einen Dickenwert (d) des Metallbandes (1) und führt ihn einer Steuereinrichtung (6) der Walzanlage zu. Die Steuereinrichtung (6) ermittelt anhand der Abweichung des jeweiligen Dickenwertes (d) von einer Solldicke für den jeweiligen Abschnitt (9) des Metallbandes (1) eine jeweilige vorläufige Dickenabweichung und anhand der vorläufigen Dickenabweichungen endgültige Dickenabweichungen. Die Steuereinrichtung (6) ermittelt für die Abschnitte (9) des Metallbandes (1) anhand der endgültigen Dickenabweichung des jeweiligen Abschnitts (9) des Metallbandes (1) sowie der endgültigen Dickenabweichungen von mehreren vorhergehenden und/oder nachfolgenden Abschnitten (9) des Metallbandes (1) unter Berücksichtigung einer Beschreibung des inversen Frequenzverhaltens des Walzgerüsts (2) und/oder der Zuführeinrichtung (3) und/oder der Messeinrichtung (4) jeweils einen Ansteuerwert (A2, A3) für das Walzgerüst (2) und/oder die Zuführeinrichtung (3). Sie gibt den jeweiligen Ansteuerwert (A2, A3) zeitrichtig an das Walzgerüst (2) und/oder die Zuführeinrichtung (3) aus.

Description

Beschreibung
Bezeichnung der Erfindung Walzen unter Berücksichtigung von Frequenzverhalten
Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Betriebsverfah- ren für eine Walzanlage,
- wobei einem Walzgerüst der Walzanlage von einer dem Walzge rüst vorgeordneten Zuführeinrichtung mit einer Einlaufge schwindigkeit ein Metallband zugeführt wird,
- wobei das Metallband in dem Walzgerüst gewalzt wird, - wobei mittels einer zwischen der Zuführeinrichtung und dem
Walzgerüst angeordneten Messeinrichtung für aufeinanderfol gende Abschnitte des Metallbandes jeweils ein Dickenwert für die Dicke des Metallbandes erfasst wird,
- wobei die erfassten Dickenwerte einer Steuereinrichtung der Walzanlage zugeführt werden,
- wobei die Steuereinrichtung anhand der Abweichung des je weiligen Dickenwertes von einer Solldicke für den jeweili gen Abschnitt des Metallbandes eine jeweilige vorläufige Dickenabweichung ermittelt, - wobei die Steuereinrichtung anhand der vorläufigen Dicken abweichungen endgültige Dickenabweichungen ermittelt,
- wobei die Steuereinrichtung für die Abschnitte des Metall bandes jeweils einen Ansteuerwert für das Walzgerüst und/oder die Zuführeinrichtung ermittelt und den jeweiligen Ansteuerwert zeitrichtig an das Walzgerüst und/oder die Zu führeinrichtung ausgibt.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Steu erprogramm, das Maschinencode umfasst, der von einer Steuer- einrichtung für eine Walzanlage abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung bewirkt, dass die Steuereinrichtung die Walzanlage gemäß ei nem derartigen Betriebsverfahren betreibt. Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Steu ereinrichtung für eine Walzanlage, wobei die Steuereinrich tung mit einem derartigen Steuerprogramm programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung die Walzanlage gemäß einem derar tigen Betriebsverfahren betreibt.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Walz anlage zum Walzen eines Metallbandes, - wobei die Walzanlage zumindest ein Walzgerüst, eine dem
Walzgerüst vorgeordnete Zuführeinrichtung, eine zwischen der Zuführeinrichtung und dem Walzgerüst angeordnete Mess einrichtung und eine Steuereinrichtung aufweist,
- wobei das Metallband dem Walzgerüst von der Zuführeinrich- tung mit einer Einlaufgeschwindigkeit zugeführt wird,
- wobei das Metallband in dem Walzgerüst gewalzt wird,
- wobei von der Messeinrichtung für aufeinanderfolgende Ab schnitte des Metallbandes jeweils ein Dickenwert für die Dicke des Metallbandes erfasst wird, - wobei die erfassten Dickenwerte der Steuereinrichtung zuge führt werden,
- wobei die Steuereinrichtung die Walzanlage gemäß einem der artigen Betriebsverfahren betreibt. Beim Herstellen von Metallband wird nach dem Gießen einer
Bramme die Bramme zunächst warmgewalzt, so dass ein Warmband entsteht. Die Dicke des Warmbandes liegt meist im Bereich von wenigen Millimetern, je nach Herstellungsverfahren manchmal auch etwas darüber oder darunter, beispielsweise zwischen 1,0 mm und 20 mm bei einer normalen Warmwalzanlage und zwischen 0,6 mm und 6 mm bei einer sogenannten ESP-Anlage. In manchen Fällen wird das Warmband ohne weitere Dickenreduzierung wei ter verarbeitet. In anderen Fällen wird die Banddicke nach dem Warmwalzen in einem Kaltwalzwerk noch weiter reduziert. Ziel des Kaltwalzens ist die Herstellung eines kaltgewalzten Metallbandes, dessen finale Dicke so gut wie möglich und mit möglichst geringer Abweichung mit einer Zieldicke überein- stimmt. In der Regel weist das fertige Warmband - also nach dem Warm walzen, aber vor dem Walzen in dem Kaltwalzwerk - Dickenab weichungen auf. Die Dickenabweichungen weisen oftmals sowohl periodische Anteile als auch stochastische Anteile auf. Wer den diese Abweichungen nicht kompensiert, weist das Metall band auch nach dem Kaltwalzen derartige Abweichungen auf. Das absolute Ausmaß der Abweichungen ist zwar geringer als beim Warmband, die relative Abweichung bleibt jedoch erhalten. Wenn also - beispielsweise - das Metallband vor dem Kaltwal zen eine Dicke von 3,0 mm und Dickenabweichungen im Bereich von 30 pm aufweist und weiterhin das Metallband nach dem Kaltwalzen eine Dicke von 1,0 mm aufweist, so weist das Me tallband ohne Kompensation der Dickenabweichungen nach dem Kaltwalzen Dickenabweichungen im Bereich von 10 pm auf.
Stand der Technik
Zum Kompensieren derartiger Abweichungen sind im Stand der Technik verschiedene Vorgehensweisen bekannt.
So ist beispielsweise aus der EP 0435595 A2 bekannt, aus laufseitig eines Walzgerüsts die Dicke des gewalzten Metall bandes zu erfassen und eine Dickenregelung des Walzgerüsts vorzunehmen. Weiterhin werden Zugschwankungen kompensiert, da auch diese die Dicke des gewalzten Metallbandes beeinflussen. Um eine relativ hochdynamische Regelung des Zuges zu errei chen, sind zwischen der Zuführeinrichtung und dem Walzgerüst einerseits sowie zwischen dem Walzgerüst und einer dem Walz- gerüst nachgeordneten Aufnahmeeinrichtung andererseits Rollen oder ähnliche Elemente vorhanden, mittels derer das Metall band vor und/oder nach dem Walzen in dem Walzgerüst ausge lenkt werden kann. Die Vorgehensweise der EP 0435595 A2 ba siert auf dem Gedanken, dass die Regelung durch die Zu- führeinrichtung selbst und die Aufnahmeeinrichtung selbst sehr träge ist und durch die zusätzlichen Rollen die Dynamik der Regelung erhöht werden kann. In der EP 0435595 A2 wird auch eine Vorgehensweise beschrieben, bei welcher einlaufsei- tig des Walzgerüsts die Dicke und die Geschwindigkeit des Me tallbandes erfasst und im Rahmen der Ermittlung der Anstel lung des Walzgerüsts verwertet werden. Aus der EP 3332883 Al ist ebenfalls bekannt, auslaufseitig eines Walzgerüsts die Dicke des gewalzten Metallbandes zu er fassen und eine Dickenregelung des Walzgerüsts vorzunehmen. Periodische Abweichungen werden von stochastischen Abweichun gen separiert. Periodische Abweichungen werden als durch Ex- zentrizitäten der Walzen des Walzgerüsts verursacht angese hen. Entsprechend erfolgt die Korrektur der Anstellung des Walzgerüsts.
Bei der JP 58068414 A wird einlaufseitig des Walzgerüsts die Dicke des noch ungewalzten Metallbandes erfasst und über gewisse Längeneinheiten gemittelt. Der Mittelwert wird für die Ansteuerung der Anstellung des Walzgerüsts verwertet.
Zusammenfassung der Erfindung
Mittels der Vorgehensweisen des Standes der Technik lassen sich Abweichungen der Eingangsdicke bereits in gewissem Um fang kompensieren. Die Vorgehensweisen des Standes der Tech nik sind aber noch verbesserungsfähig.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Mög lichkeiten zu schaffen, mittels derer eine exzellente Kompen sation von einlaufseitigen Dickenabweichungen des Metallban des erreicht werden kann.
Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren für eine Walzan lage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des BetriebsVerfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 8.
Erfindungsgemäß wird ein Betriebsverfahren der eingangs ge nannten Art dadurch ausgestaltet, dass die Steuereinrichtung den jeweiligen Ansteuerwert anhand der endgültigen Dickenab- weichung des jeweiligen Abschnitts des Metallbandes sowie der endgültigen Dickenabweichungen einer Mehrzahl von dem jewei ligen Abschnitt des Metallbandes vorhergehenden und/oder nachfolgenden Abschnitten des Metallbandes unter Berücksich- tigung einer Beschreibung des inversen Frequenzverhaltens des Walzgerüsts und/oder der Zuführeinrichtung und/oder der Mess einrichtung ermittelt.
Von den Erfindern wurde erkannt, dass das Ausmaß, in dem eine bestimmte Dickenabweichung korrigiert wird, nicht nur von der Dickenabweichung selbst abhängt, sondern auch von dem Spekt rum der Dickenabweichungen. Insbesondere werden in der Regel höherfrequente Dickenabweichungen nur in geringerem Umfang und mit einem größeren Phasenverzug kompensiert als Dickenab- weichungen mit einer niedrigeren Frequenz. Um auch höherfre quente Dickenabweichungen in vollem Umfang und ohne Phasen verzug kompensieren zu können, muss daher das Frequenzverhal ten der geregelten Einrichtung - in der Regel sind dies die Anstellung des Walzgerüsts für die Größe des Walzspaltes und die Zuführeinrichtung für die Einlaufgeschwindigkeit und/oder die Größe des einlaufseifigen Zuges - berücksichtigt werden. Gegebenenfalls weist auch die Messwerterfassung ein Frequenz verhalten auf, das in diesem Fall ebenfalls mit berücksich tigt werden kann. Die Berücksichtigung erfolgt anhand einer Beschreibung des inversen Frequenzverhaltens des Walzgerüsts und/oder der Zuführeinrichtung und/oder der Messeinrichtung.
Für die Art und Weise der Berücksichtigung gibt es verschie dene Möglichkeiten. Der derzeit bevorzugte Weg besteht darin, - dass die Beschreibung des inversen FrequenzVerhaltens des
Walzgerüsts und/oder der Zuführeinrichtung und/oder der Messeinrichtung der Steuereinrichtung durch ein inverses Modell vorgegeben ist,
- dass dem inversen Modell jeweils die endgültige Dickenab- weichung eines Abschnitts des Metallbandes zugeführt wird und
- dass die Steuereinrichtung unter Verwertung der jeweiligen endgültigen Dickenabweichung mittels des inversen Modells zum einen einen internen Zustand des inversen Modells nach führt und zum anderen den jeweiligen Ansteuerwert ermit telt. Diese Vorgehensweise ist mit dem geringsten Rechenaufwand verbunden.
Alternativ ist es möglich, dass die Beschreibung des inversen Frequenzverhaltens des Walzgerüsts und/oder der Zuführein- richtung und/oder der Messeinrichtung der Steuereinrichtung als Frequenzgang vorgegeben ist und dass die Steuereinrich tung den jeweiligen Ansteuerwert durch eine Transformation des Verlaufs der endgültigen Dickenabweichungen in den Fre quenzbereich, eine nachfolgende Multiplikation des transfor- mierten Verlaufs der endgültigen Dickenabweichung mit dem
Frequenzgang und eine nachfolgende Rücktransformation in den Zeitbereich ermittelt. Diese Vorgehensweise führt zu beson ders hochwertigen Ergebnissen. Es ist allgemein bekannt, dass eine Multiplikation im Fre quenzbereich einer Faltung im Zeitbereich entspricht. Es ist daher alternativ möglich und völlig gleichwertig, dass die Beschreibung des inversen Frequenzverhaltens des Walzgerüsts und/oder der Zuführeinrichtung und/oder der Messeinrichtung der Steuereinrichtung als Faltungskern vorgegeben ist und dass die Steuereinrichtung den jeweiligen Ansteuerwert durch eine Faltung des Verlaufs der endgültigen Dickenabweichungen mit dem Faltungskern ermittelt. Die Erfassung des Frequenzgangs und hierauf aufbauend die Er mittlung bzw. Parametrierung des inversen Modells oder die Ermittlung der Verstärkungen für die einzelnen Frequenzberei che oder die Ermittlung des Faltungskerns können automati siert erfolgen. Insbesondere können im laufenden Betrieb der Walzanlage dem Walzspaltsollwert des Walzgerüsts definierte kleine Störungen eingeprägt werden. Diese Störungen spiegeln sich auslaufseitig des Walzgerüsts in korrespondierenden Schwankungen der auslaufseitigen Dicke des Metallbandes wi- der. Sofern dem Walzgerüst eine Messeinrichtung nachgeordnet ist, mittels derer diese auslaufseitige Dicke erfasst wird, kann durch eine kombinierte Auswertung der eingeprägten Stö rungen einerseits und der Schwankungen der auslaufseitigen Dicke andererseits in automatisierter Weise der Frequenzgang ermittelt werden. Dies ist Fachleuten prinzipiell bekannt.
Vorzugsweise verwertet die Steuereinrichtung zur Ermittlung des jeweiligen Ansteuerwertes sowohl endgültige Dickenabwei- chungen von dem jeweiligen Abschnitt des Metallbandes vorher gehenden Abschnitten des Metallbandes als auch endgültige Di ckenabweichungen von dem jeweiligen Abschnitt des Metallban des nachfolgenden Abschnitten des Metallbandes. Dadurch ist die Ermittlung des jeweiligen Ansteuerwertes besonders zuver- lässig. Dies gilt ganz besonders dann, wenn die Anzahl an dem jeweiligen Abschnitt des Metallbandes vorhergehenden Ab schnitten des Metallbandes, deren endgültige Dickenabweichun gen die Steuereinrichtung zur Ermittlung des jeweiligen An steuerwertes verwertet, im wesentlichen gleich der Anzahl an dem jeweiligen Abschnitt des Metallbandes nachfolgenden Ab schnitten des Metallbandes ist, deren endgültige Dickenabwei chungen die Steuereinrichtung zur Ermittlung des jeweiligen Ansteuerwertes verwertet. Im einfachsten Fall übernimmt die Steuereinrichtung die vor läufigen Dickenabweichungen 1:1 als endgültige Dickenabwei chungen. Vorzugsweise jedoch ermittelt die Steuereinrichtung die endgültigen Dickenabweichungen aus den vorläufigen Di ckenabweichungen mittels einer Nullphasenfilterung. Diese Vorgehensweise führt zu einem stabileren und robusteren Be trieb des Walzgerüsts und/oder der Zuführeinrichtung. Dies gilt ganz besonders dann, wenn mittels derer Nullphasenfilte rung eine Tiefpassfilterung der vorläufigen Dickenabweichun gen durchgeführt wird.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Steuerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Erfindungsgemäß bewirkt die Abarbeitung des Computerprogramms, dass die Steuereinrichtung die Walzanlage gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfäh ren betreibt.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Steuerpro gramm programmiert, so dass die Steuereinrichtung die Walzan lage gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren be treibt.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Walzanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Erfindungsgemäß betreibt die Steuereinrichtung die Walzanlage gemäß einem erfindungs gemäßen Betriebsverfahren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei spiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:
FIG 1 eine Walzanlage,
FIG 2 ein Ablaufdiagramm,
FIG 3 ein Metallband,
FIG 4 ein Ablaufdiagramm,
FIG 5 einen strukturellen Aufbau einer Steuereinrichtung,
FIG 6 einen weiteren strukturellen Aufbau einer Steuer einrichtung,
FIG 7 einen Frequenzgang,
FIG 8 einen weiteren strukturellen Aufbau einer Steuer einrichtung,
FIG 9 einen Faltungskern und
FIG 10 einen weiteren strukturellen Aufbau einer Steuer einrichtung. Beschreibung der Ausführungsformen
Gemäß FIG 1 weist eine Walzanlage zum Walzen eines Metallban des 1 ein Walzgerüst 2 auf. In dem Walzgerüst 2 wird das Me- tallband 1 gewalzt. Das Walzgerüst 2 kann insbesondere ein Kaltwalzgerüst sein, in dem folglich ein Kaltwalzen des Me tallbandes 1 erfolgt. Von dem Walzgerüst 2 sind in FIG 1 nur die Arbeitswalzen dargestellt. In der Regel umfasst das Walz gerüst 2 zusätzlich zumindest zwei Stützwalzen (Quartoge- rüst), in manchen Fällen auch noch mehr Walzen. Beispielswei se kann das Walzgerüst 2 als Sextogerüst (zwei Arbeitswalzen, zwei Zwischenwalzen, zwei Stützwalzen) oder als 12-Rollen- Walzgerüst oder als 2O-Rollen-Walzgerüst ausgebildet sein.
Das Metallband 1 kann aus Stahl, aus Aluminium oder aus einem anderen Metall bestehen, beispielsweise aus Kupfer oder aus Messing.
Die Walzanlage weist weiterhin eine Zuführeinrichtung 3 auf. Die Zuführeinrichtung 3 ist dem Walzgerüst 2 vorgeordnet. Von der Zuführeinrichtung 3 wird das Metallband 1 dem Walzgerüst 2 mit einer Einlaufgeschwindigkeit v zugeführt. Die Zu führeinrichtung 3 ist gemäß FIG 1 als Haspel ausgebildet. Sie könnte aber auch anders ausgebildet sein, beispielsweise als Treiber oder als weiteres, vom Walzgerüst 2 verschiedenes Walzgerüst. Die Zuführeinrichtung 3 kann auch als sogenannte S-Rolle ausgebildet sein, also mehrere Rollen, über welche das Metallband 1 im Ergebnis S-förmig geführt wird.
Genau genommen müssten die Geschwindigkeit, mit der das Me- tallband 1 in das Walzgerüst 2 einläuft, und die Geschwindig keit, mit der das Metallband 1 von der Zuführeinrichtung 3 ausgegeben wird (beispielsweise abgehaspelt wird) voneinander unterschieden werden. Die Geschwindigkeit, mit der das Me tallband 1 in das Walzgerüst 2 einläuft, ist durch die Um- fangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen des Walzgerüsts 2 und die Nacheilung im Walzgerüst 2 bestimmt. Die Geschwindigkeit, mit der das Metallband 1 von der Zuführeinrichtung 3 ausgege ben wird, ist beispielsweise im Falle eines Haspels durch die Drehzahl, mit welcher der Haspel das Coil rotiert, und den aktuellen, sich zeitlich ändernden Durchmesser des Coils be stimmt. Kurzzeitig können geringfügige Unterschiede zwischen diesen beiden Geschwindigkeiten bestehen. Sofern derartige kurzzeitige Unterschiede bestehen, ändert sich der Zug, der im Metallband 1 zwischen der Zuführeinrichtung 3 und dem Walzgerüst 2 herrscht. Nachfolgend wird jedoch nur von der Einlaufgeschwindigkeit v gesprochen. Sofern nicht explizit erwähnt, ist nachstehend im Zweifelsfall die Geschwindigkeit gemeint, mit der das Metallband 1 von der Zuführeinrichtung 3 ausgegeben wird.
Zwischen der Zuführeinrichtung 3 und dem Walzgerüst 2 ist ei ne Messeinrichtung 4 angeordnet. Mittels der Messeinrichtung 4 wird iterativ immer wieder ein Dickenwert d für die Dicke des Metallbandes 1 erfasst. Weiterhin kann zusätzlich eine weitere Messeinrichtung 5 vorhanden sein, mittels derer immer wieder ein Messwert für die Einlaufgeschwindigkeit v erfasst wird.
Der jeweils erfasste Dickenwert d und gegebenenfalls auch der jeweils erfasste Wert für die Einlaufgeschwindigkeit v werden einer Steuereinrichtung 6 zugeführt, die ebenfalls Bestand teil der Walzanlage ist. Die Steuereinrichtung 6 ermittelt immer wieder einen Ansteuerwert A2, A3 für das Walzgerüst 2 und/oder die Zuführeinrichtung 3. In der Regel ermittelt die Steuereinrichtung 6 beide Ansteuerwerte A2, A3.
Der Ansteuerwert A2 für das Walzgerüst 2 wirkt in aller Regel zumindest auf die Anstellung des Walzgerüsts 2, also die Ein stellung des Walzspalts. Beispielsweise kann der jeweilige Ansteuerwert A2 an eine sogenannte HGC (= hydraulic gap Con trol) ausgegeben werden. Alternativ kann der Ansteuerwert A2 auf den Hauptantrieb des Walzgerüsts 2 wirken, also das Walz- moment oder die Walzgeschwindigkeit ändern. Oftmals wirkt der Ansteuerwert A2 sowohl auf die Anstellung des Walzgerüsts 2 als auch auf dessen Hauptantrieb. In diesem Fall kann der An steuerwert A2 für das Walzgerüst 2 als Vektorgröße angesehen werden, der jeweils eine Komponente für die Anstellung des Walzgerüsts 2 und für den Hauptantrieb des Walzgerüsts 2 auf weist. Der Ansteuerwert A3 wird einer Drehzahl- oder Drehmomentrege lung für die Zuführeinrichtung 3 zugeführt und wirkt auf die Einlaufgeschwindigkeit v und/oder auf den Zug, der einlauf seitig des Walzgerüsts 2 im Metallband 1 herrscht. Soweit er forderlich, müssen im Rahmen der Ansteuerung der Zuführein- richtung 3 auch weitere, der Zuführeinrichtung 3 vorgeordnete Einrichtungen mit angesteuert werden. Die Berücksichtigung derartiger weiterer Einrichtungen macht die Berechnung des Ansteuerwertes A3 zwar komplexer, ändert aber nichts am Prin zip der vorliegenden Erfindung.
Die Steuereinrichtung 6 ist mit einem Steuerprogramm 7 pro grammiert. Das Steuerprogramm 7 umfasst Maschinencode 8, der von der Steuereinrichtung 6 abarbeitbar ist. Die Programmie rung der Steuereinrichtung 6 mit dem Steuerprogramm 7 bzw. die Abarbeitung des Maschinencodes 8 durch die Steuereinrich tung 6 bewirkt, dass die Steuereinrichtung 6 die Walzanlage gemäß einem Betriebsverfahren betreibt, das nachstehend näher erläutert wird. Hierbei wird zunächst auf FIG 2 und sodann auf die FIG 3 und 4 Bezug genommen.
Gemäß FIG 2 nimmt die Steuereinrichtung 6 in einem Schritt S1 den jeweils erfassten Dickenwert d und gegebenenfalls auch den jeweils erfassten Wert für die Einlaufgeschwindigkeit v entgegen. In einem Schritt S2 ermittelt die Steuereinrichtung 6 die Abweichung 5d des erfassten Dickenwertes d von einer
Solldicke d*, nachfolgend kurz als Dickenabweichung 5d be zeichnet.
Die im Schritt S2 ermittelte Dickenabweichung 5d ist nur eine vorläufige Dickenabweichung 5d. In einem Schritt S3 ermittelt die Steuereinrichtung 6 anhand der vorläufigen Dickenabwei chung 5d eine jeweilige endgültige Dickenabweichung 5d'. Im einfachsten Fall ist der Schritt S3 trivialer Natur. In die- sem Fall übernimmt die Steuereinrichtung 6 die vorläufigen Dickenabweichungen 5d 1:1 als endgültige Dickenabweichungen
5d'. Vorzugsweise erfolgt jedoch eine echte Ermittlung, so dass die endgültigen Dickenabweichungen 5d' aus den vorläufigen Dickenabweichungen 5d mittels einer nicht trivialen Ermitt lungsvorschrift ermittelt werden. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 6 zur Ermittlung der endgültigen Dickenab- weichungen 5d' im Schritt S3 eine Nullphasenfilterung durch führen. Mittels einer Nullphasenfilterung wird aus einem ur sprünglichen Verlauf von Werten (hier dem zeitlichen Verlauf der vorläufigen Dickenabweichungen 5d) ein gefilterter Ver lauf von Werten (hier der zeitliche Verlauf der endgültigen Dickenabweichungen 5d') ermittelt, wobei zwischen dem ur sprünglichen Verlauf und dem gefilterten Verlauf kein syste matischer Phasenversatz auftritt. In der Regel und auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Nullphasenfilterung eine Tiefpassfilterung, so dass also hochfrequente Schwankun- gen ausgefiltert werden. Insbesondere die Tiefpassfilterung verbessert deutlich die Stabilität der inversen Modellierung des Walzgerüsts 2, der Zuführeinrichtung 3 und/oder der Mess einrichtung 4. Für eine Nullphasenfilterung müssen auch die vorläufigen Di ckenabweichungen 5d von Abschnitten 9 bekannt sein, die dem jenigen Abschnitt 9, dessen endgültige Dickenabweichung 5d' ermittelt werden soll, nachfolgen. Im Falle einer Nullphasen filterung wird der Schritt S3 daher für einen anderen Ab- schnitt 9 ausgeführt, dessen vorläufige Dickenabweichung 5d bereits erfasst ist.
Nullphasenfilterungen sind Fachleuten allgemein bekannt. Rein beispielhaft kann die sogenannte IIR (= infinite impulse response) genannt werden. Eine andere Möglichkeit zur Imple mentierung einer Nullphasenfilterung ist eine Faltung der vorläufigen Dickenabweichungen 5d mit einer symmetrischen Im pulsantwort eines FIR-Filters (FIR = finite impuls response). In einem Schritt S4 ermittelt die Steuereinrichtung 6 unter Verwertung der endgültigen Dickenabweichungen 5d' die Ansteu erwerte A2, A3. In einem Schritt S5 gibt die Steuereinrich- tung 6 die Ansteuerwerte A2, A3 an das Walzgerüst 2 und/oder die Zuführeinrichtung 3 aus. Danach geht die Steuereinrich tung 6 zum Schritt S1 zurück.
Die obenstehend in Verbindung mit FIG 2 erläuterten Vorge- hensweise wird also zyklisch immer wieder ausgeführt. Meist wird sie sogar streng getaktet ausgeführt, also mit einer festen Zykluszeit T von beispielsweise 8 ms.
Nachstehend wird die erfindungsgemäße Vorgehensweise in Ver- bindung mit den FIG 3 und 4 nochmals detaillierter erläutert.
FIG 3 zeigt das Metallband 1 von oben. Das Metallband 1 ist virtuell in Abschnitte 9 unterteilt. Manche der Abschnitte 9 sind in FIG 3 zusätzlich zum Bezugszeichen 9 mit einem klei- nen Buchstaben (beispielsweise a, b usw.) ergänzt, um indivi duell auf sie referenzieren zu können.
Bei jedem Zyklus, also bei jeder Abarbeitung des Schrittes Sl, wird für einen bestimmten Abschnitt 9 - beispielsweise den Abschnitt 9a - dessen Dickenwert d erfasst und der Steu ereinrichtung 6 zugeführt. Der erfasste Dickenwert d, die zu gehörige vorläufige Dickenabweichung 5d und die zugehörige endgültige Dickenabweichung 5d' sind also auf diesen Ab schnitt 9a bezogen.
Während desselben Zyklus wird ein anderer Abschnitt 9 - bei spielsweise der Abschnitt 9b - in dem Walzgerüst 2 gewalzt. Der geometrische Abstand der Abschnitte 9a und 9b auf dem Me tallband 1 entspricht dem geometrischen Abstand a der Mess- einrichtung 4 vom Walzgerüst 2.
Zum Fördern des Abschnitts 9a von der Messeinrichtung 4 zum Walzgerüst 2 wird eine bestimmte Zeitspanne T' benötigt. Die- se Zeitspanne T' wird meist als Transportzeit bezeichnet. Sie ist durch die Einlaufgeschwindigkeit v des Metallbandes 1 und den Abstand a der Messeinrichtung 4 vom Walzgerüst 2 be stimmt. Bei konstanter Einlaufgeschwindigkeit v gilt die Be- Ziehung T' = a/v.
Die Zeitspanne T' ist in aller Regel erheblich größer als die Zykluszeit T. Zwischen den Abschnitten 9a und 9b befindet sich daher eine Anzahl weiterer Abschnitte 9, beispielsweise der Abschnitt 9c. Für diese Abschnitte 9 wurde der jeweilige Dickenwert d bereits vor dem Walzen des Abschnitts 9b er fasst. Weiterhin weist das Metallband 1 Abschnitte 9 auf, die bereits in dem Walzgerüst 2 gewalzt wurden, beispielsweise den Abschnitt 9d.
Aufgrund des Umstands, dass zum Fördern eines jeweiligen Ab schnitts 9 von der Messeinrichtung 4 zum Walzgerüst 2 die Zeitspanne T' benötigt wird, ist es möglich, in einem be stimmten Zyklus im Schritt S1 zwar den Dickenwert d für den Abschnitt 9a zu erfassen und für diesen Abschnitt 9a die vor läufige Dickenabweichung 5d ermitteln, im Schritt S4 jedoch die Ansteuerwerte A2, A3 für beispielsweise den Abschnitt 9c zu ermitteln und weiterhin im Schritt S5 die im Schritt S4 ermittelten Ansteuerwerte A2, A3 an das Walzgerüst 2 und/oder die Zuführeinrichtung 3 auszugeben. Gegebenenfalls können auch Ansteuerwerte A2, A3 an das Walzgerüst 2 und/oder die Zuführeinrichtung 3 ausgegeben werden, die bereits zuvor für einen Abschnitt 9 zwischen dem Abschnitt 9c und dem Abschnitt 9b ermittelt wurden. Im letztgenannten Fall ist lediglich er- forderlich, die im jeweiligen Zyklus erfassten Dickenwerte d, die im jeweiligen Zyklus ermittelten Dickenabweichungen 5d, 5d' und die im jeweiligen Zyklus ermittelten Ansteuerwerte A2, A3 dem jeweiligen Abschnitt 9 zuzuordnen und eine Wegver folgung der Abschnitte 9 durchzuführen. Die entsprechende Vorgehensweise ist in FIG 4 dadurch angedeutet, dass in den Schritten S1 bis S5 der jeweilige Abschnitt 9a, 9b, 9c mit angegeben ist, für den der jeweilige Schritt S1 bis S5 ausge führt wird. Der Grund dafür, dass die von der Steuereinrich- tung 6 ausgegebenen Ansteuerwerte A2, A3 nicht auf den Ab schnitt 9b, sondern auf den Abschnitt 9c oder einen Abschnitt 9 zwischen dem Abschnitt 9b und dem Abschnitt 9c bezogen sind, besteht darin, dass gewisse Totzeiten des Walzgerüsts 2 und/oder der Zuführeinrichtung 3 berücksichtigt werden müs sen.
Die Implementierung einer Wegverfolgung ist Fachleuten allge mein bekannt. Dadurch ist es somit möglich, die Ansteuerwerte A2, A3 zeitrichtig an das Walzgerüst 2 und/oder die Zu führeinrichtung 3 auszugeben. Zeitrichtig bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass an das Walzgerüst 2 und/oder die Zuführeinrichtung 3 ausgegebene Ansteuerwerte A2, A3 zu einem Zeitpunkt auf das Metallband 1 wirken, zu dem der je- weilige Abschnitt 9 des Metallbandes 1 in dem Walzgerüst 2 gewalzt wird. Hierbei können nach Bedarf die Zeitspanne T' und gegebenenfalls auch Reaktionszeiten (Totzeiten) des Walz gerüsts 2 und/oder der Zuführeinrichtung 3 berücksichtigt werden. Die Reaktionszeiten sind Zeiten, die das Walzgerüst 2 und/oder die Zuführeinrichtung 3 zum Reagieren auf einen neu zugeführten Ansteuerwert A2, A3 benötigen. Weiterhin können auch Totzeiten berücksichtigt werden, die in der Kommunikati on verschiedener Einrichtungen miteinander oder in der Auto matisierung auftreten. Die Ermittlung der Ansteuerwerte A2, A3 muss selbstverständlich vor dem Ausgeben abgeschlossen sein.
Aufgrund des Umstands, dass für die Abschnitte 9 zwischen dem Abschnitt 9a und dem Abschnitt 9c bereits der jeweilige Di- ckenwert d erfasst ist und demzufolge auch die jeweilige vor läufige Dickenabweichung 5d bekannt ist und weiterhin zumin dest für die an den Abschnitt 9c in Richtung auf den Ab schnitt 9a angrenzenden Abschnitte 9 auch die endgültigen Di ckenabweichungen 5d' bekannt sind, ist es möglich, beispiels- weise für die Ermittlung der Ansteuerwerte A2, A3 für den Ab schnitt 9c nicht nur die endgültige Dickenabweichung 5d' des Abschnitts 9c zu berücksichtigen, sondern zusätzlich auch be liebige der anderen endgültigen Dickenabweichungen 5d', so- fern sie nur bereits ermittelt sind. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 6 zusätzlich zur Dickenabweichung 5d' des Abschnitts 9c die endgültigen Dickenabweichungen 5d' von meh reren benachbarten Abschnitten 9 zum Abschnitt 9a hin berück- sichtigen. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrich tung 6 zusätzlich zur Dickenabweichung 5d' des Abschnitts 9c die endgültigen Dickenabweichungen 5d' von mehreren benach barten Abschnitten 9 zum Abschnitt 9b hin und gegebenenfalls auch über den Abschnitt 9b hinaus berücksichtigen.
Im Rahmen der Ermittlung des jeweiligen Ansteuerwertes A2, A3 berücksichtigt die Steuereinrichtung 6 weiterhin eine Be schreibung des inversen FrequenzVerhaltens des Walzgerüsts 2 und/oder der Zuführeinrichtung 3 und/oder der Messeinrichtung 4. Der Steuereinrichtung 6 ist also eine Beschreibung vorge geben, die das entsprechende Frequenzverhalten als solches direkt charakterisiert. Anders ausgedrückt: Anhand der ge nannten Beschreibung kann das Frequenzverhalten ermittelt werden. Möglichkeiten für die Vorgabe der Beschreibung des Frequenzverhaltens werden nachstehend näher erläutert. Die Steuereinrichtung 6 ermittelt also nicht nur den jeweiligen Ansteuerwert A2, A3 auf eine Art und Weise, mittels derer das entsprechende inverse Frequenzverhalten berücksichtigt wird. Vielmehr kennt die Steuereinrichtung 6 explizit das entspre- chende inverse Frequenzverhalten als solches. Der Steuerein richtung 6 sind also Kenngrößen bekannt, die das inverse Fre quenzverhalten definieren. Dies wird nachstehend in Verbin dung mit dem Walzgerüst 2 näher erläutert. Für die Zuführein richtung 3 und gegebenenfalls auch die Messeinrichtung 4 gel- ten jeweils analoge Ausführungen.
Das Walzgerüst 2 kann auf verschiedene Art und Weise model liert werden. Im einfachsten Fall wird das Walzgerüst 2 als PTl-Glied modelliert. Alternativ kommt eine Modellierung hö- herer Ordnung in Frage. Die Modellierung beschreibt das Walz gerüst 2 als solches, gegebenenfalls einschließlich seiner Steuerung. Die Transportzeit, also die Zeitspanne T', ist hingegen nicht Bestandteil der Modellierung. Das Frequenzverhalten des Walzgerüsts 2 kann beispielsweise durch eine Übertragungsfunktion beschrieben werden. Wenn - wie allgemein üblich - mit G die Übertragungsfunktion als solche und mit Buchstabe s der Laplace-Operator bezeichnet wird, lässt sich die Übertragungsfunktion G(s) schreiben als
Figure imgf000019_0001
Hierbei sind bi (mit i = l,2...m) und Cj (mit j = l,2...n) konstante Koeffizienten. Der Grad m des Zählerpolynoms ist maximal so groß wie der Grad n des Nennerpolynoms. Wenn das Walzgerüst 2 als PTl-Glied modelliert wird, ergibt sich die Übertragungsfunktion G(s) beispielsweise als
Figure imgf000019_0002
wobei T2 eine charakteristische Zeitkonstante des Walzgerüsts 2 ist.
Für die zugehörige inverse Übertragungsfunktion G_1(s) gilt im allgemeinen Fall
Figure imgf000019_0003
Das inverse Übertragungsverhalten G-1(s) ist somit eindeutig definiert. Wenn das Walzgerüst 2 als PTl-Glied modelliert wird, ergibt sich die zugehörige inverse Übertragungsfunktion G_1 (s) exakt zu
Figure imgf000019_0004
Wenn die inverse Übertragungsfunktion G Ms) exakt modelliert wird, wird das modellierte Verhalten des Walzgerüsts 2 jedoch oftmals instabil. In manchen Fällen kann sogar das Verhalten des realen Walzgerüsts 2 instabil werden. Beispielsweise ergibt die Inverse eines PTl-Gliedes ein PD-Glied. Ein PD- Glied verstärkt hohe Frequenzen extrem. Auch kann das theore- tisch ermittelbare Ausgangssignal eines PD-Gliedes in der Re alität nicht umgesetzt werden. Die Ursache hierfür sind Stellbegrenzungen der Stellglieder, hier des Walzgerüsts 2. Zur Gewährleistung der Stabilität und Realisierbarkeit erwei tert man das Nennerpolynom der inversen Übertragungsfunktion G-1(s) um einen Anteil, der proportional der höchsten Potenz von s im Zähler der inversen Übertragungsfunktion G-1(s) ist. Dies ist Fachleuten vom Ansatz her bekannt. Es kann diesbe züglich auf das Fachbuch „Stabile Neuronale Online Identifi kation und Kompensation statischer Nichtlinearitäten" von Thomas Frenz verwiesen werden. Die tatsächlich verwendete in verse Modellierung des Frequenzverhalten des Walzgerüsts 2 wird somit durch eine modifizierte inverse Übertragungsfunk tion G-1(s) beschrieben, welche die Form
Figure imgf000020_0001
aufweist. TC ist eine kleine Zeit, also eine Zeit, die erheb lich kleiner als die charakteristische Zeitkonstante T2 des Walzgerüsts 2 ist. Je kleiner die Zeit TC gewählt werden kann, desto besser ist die Modellierung des inversen Fre quenzverhaltens des Walzgerüsts 2. In der Praxis wird die Zeit TC gleich der Zykluszeit T oder in etwa gleich der Zyk luszeit T gewählt werden. Analoge Ausführungen gelten, wie bereits erwähnt, für die Zu führeinrichtung 3. Wenn, analog zum Walzgerüst 2, die Zu führeinrichtung 3 durch ein PTl-Glied modelliert wird, ergibt sich die inverse Übertragungsfunktion G-1(s) für die Zu führeinrichtung 3 durch eine modifizierte inverse Übertra- gungsfunktion G-1(s) beschrieben, welche die Form te) wobei T3 eine charakteristische Zeitkonstante der Zuführein richtung 3 ist.
Aufgrund obiger Sachverhalte ist es möglich, der Steuerein richtung 6 entsprechend der Darstellung in FIG 5 ein entspre chendes inverses Modell 10 des Walzgerüsts 2 vorzugeben. Das inverse Modell 10 beschreibt, wie zuvor erläutert, das inver- se Frequenzverhalten des Walzgerüsts 2, gegebenenfalls ein schließlich des inversen Frequenzverhaltens der Messeinrich tung 4. Konstante Totzeiten und dergleichen können nach Be darf innerhalb des inversen Modells 10 oder außerhalb des in versen Modells 10 im Rahmen der Vorhaltezeit T2' berücksich- tigt werden. Das inverse Modell 10 kann beispielsweise ent sprechend der Darstellung in FIG 5 eine inverse Übertragungs funktion G-1(s) der Form
T2-S+ 1
G-‘(s) (5)
TC-S + 1 implementieren.
Dem inversen Modell 10 wird - getaktet mit der Zykluszeit T - jeweils die endgültige Dickenabweichung 5d' eines Abschnitts 9 des Metallbandes 1 zugeführt. Die Steuereinrichtung 6 er mittelt mittels des inversen Modells 10 unter zusätzlicher Berücksichtigung eines internen Zustands Z2 des inversen Mo dells 10 den jeweiligen Ansteuerwert A2 für das Walzgerüst 2 und gibt den Ansteuerwert A2 an das Walzgerüst 2 aus. Weiter- hin führt die Steuereinrichtung 6 den internen Zustand Z2 un ter Verwertung der jeweiligen endgültigen Dickenabweichung 5d' und des vorherigen internen Zustands Z2 des inversen Mo dells 10 nach. Die Berücksichtigung des internen Zustands Z2 und das Nachführen des internen Zustands Z2 sind erforder lieh, da anderenfalls das inverse Modell 10 des Walzgerüsts 2 keine Kenntnis des bisherigen Verlaufs der endgültigen Di- ckenabweichung 5d' speichern könnte und somit kein Frequenz verhalten modellieren könnte, sondern lediglich eine rein proportionales Verhalten. Dem inversen Modell 10 ist ein Transportmodell 11 vorgeord net. Dem Transportmodell 11 werden - getaktet mit der Zyklus zeit T - die jeweilige endgültige Dickenabweichung 5d' und die Einlaufgeschwindigkeit v zugeführt. Das Transportmodell 11 modelliert die Wegverfolgung des jeweiligen Abschnitts 9, dem die jeweilige endgültige Dickenabweichung 5d' zugeordnet ist. Weiterhin wird dem Transportmodell 11 eine Vorhaltezeit T2' zugeführt. Das Transportmodell 11 gibt die jeweilige end gültige Dickenabweichung 5d' gegenüber dem Zeitpunkt, zu dem die jeweilige endgültige Dickenabweichung 5d' dem Transport- modell 11 zugeführt wurde, zeitverzögert aus. Die Zeitverzö gerung ist, wie bereits erwähnt, derart gewählt, dass der für einen bestimmten Abschnitt 9 ausgegebene Ansteuerwert A2 zu dem Zeitpunkt Wirkung entfaltet, zu dem der entsprechende Ab schnitt 9 des Metallbandes 1 in dem Walzgerüst 2 gewalzt wird.
Die Modellierung und Implementierung einer Wegverfolgung ist Fachleuten allgemein bekannt. Sie muss daher nicht im Detail erläutert werden.
In der Regel wird weiterhin die jeweilige endgültige Dicken abweichung 5d' von dem Transportmodell 11 nicht direkt dem inversen Modell 10 des Walzgerüsts 2 zugeführt, sondern zuvor noch in einem Multiplizierer 12 mit einem statischen Verstär- kungsfaktor V2 multipliziert. Mittels des Multiplizierers 12 wird die jeweilige endgültige Dickenabweichung 5d' in einen Zusatzsollwert beispielsweise für den Walzspalt des Walzge rüsts 2 oder den Hauptantrieb des Walzgerüsts 2 umgerechnet. Prinzipiell ist es aber auch möglich, den Verstärkungsfaktor V2 mit in das inverse Modell 10 des Walzgerüsts 2 zu integ rieren. In völlig analoger Weise kann, wie bereits erwähnt, auch die Modellierung des inversen Frequenzverhaltens der Zuführein richtung 3 erfolgen, gegebenenfalls einschließlich des inver sen Frequenzverhaltens der Messeinrichtung 4. Es ergibt sich entsprechend der Darstellung in FIG 5 ein völlig analoger
Aufbau mit einem inversen Modell 13, einem Transportmodell 14 und einem Multiplizierer 15. T3' ist eine Vorhaltezeit für die Zuführeinrichtung, V3 ein Verstärkungsfaktor. Mittels des Multiplizierers 15 wird die jeweilige endgültige Dickenabwei- chung 5d' in einen Zusatzsollwert für die Einlaufgeschwindig- keit v des Metallbandes 1 umgerechnet. Falls die Zuführein richtung 3 nicht die Einlaufgeschwindigkeit v, sondern den einlaufseifig des Walzgerüsts 2 im Metallband 1 herrschenden Zug regelt, muss gegebenenfalls zusätzlich das Trägheitsmo- ment der Zuführeinrichtung 3 mit berücksichtigt werden.
Sofern der Ansteuerwert A2 eine Vektorgröße ist, die jeweils eine Komponente für die Anstellung des Walzgerüsts 2 und für den Hauptantrieb des Walzgerüsts 2 aufweist, müssen die oben- stehend erläuterten Modellierungen für das Walzgerüst 2 sepa rat für jede Komponente der Vektorgröße ausgeführt werden. Gegebenenfalls sind also für das Walzgerüst 2 mehrere inverse Teilmodelle vorhanden. Dies ändert aber nichts am Prinzip. Mittels der Ansteuerwerte A2 erfolgt die entsprechende An steuerung des Walzgerüsts 2, so dass auslaufseifig des Walz gerüsts 2 nur noch möglichst geringe Schwankungen der Dicke des Metallbandes 2 vorliegen. Mittels der Ansteuerwerte A3 erfolgt die entsprechende Ansteuerung der Zuführeinrichtung 3, so dass die Einlaufgeschwindigkeit v und/oder der einlauf seitige Zug im Metallband 1 möglichst konstant gehalten wird. Insbesondere hat der Zug Einfluss auf die Stichabnahme im Walzgerüst 2. Damit Änderungen im Zug, der im Metallband 1 herrscht, keinen unerwünschten Einfluss auf die Stichabnahme hat, muss die Einlaufgeschwindigkeit v synchron zu den Ände rungen der Anstellung des Walzgerüsts 2 und der Änderungen der Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen des Walzgerüsts 2 angepasst werden. Wie bereits erwähnt, werden die endgültigen Dickenabweichun gen 5d mittels einer Nullphasenfilterung der vorläufigen Di ckenabweichungen 5d ermittelt. Den Transportmodellen 11, 14 kann daher ein jeweiliges Nullphasenfilter 16, 17 vorgeordnet oder nachgeordnet sein. Es ist auch möglich, die Nullphasen filterung in das jeweilige Transportmodell 11, 14 zu integ rieren. Die Transportmodelle 11, 14 sind im wesentlichen gleichartig ausgebildet. Die Struktur der Steuereinrichtung 6 von FIG 5 kann daher gemäß der Struktur von FIG 6 modifiziert werden.
Im Ergebnis kann in der Ausgestaltung gemäß FIG 6 eines der Transportmodelle 11, 14 entfallen. Stattdessen ist ein Verzö- gerungsglied 18 vorhanden, mittels dessen die Differenz zwi schen den Vorhaltezeiten T2' und T3' ausgeglichen wird. Meist wird die Vorhaltezeit T3' größer als die Vorhaltezeit T2' sein. In diesem Fall, der in FIG 6 dargestellt ist, entfällt das Transportmodell 14 und ist weiterhin das Verzögerungs- glied 18 in dem Pfad für den Ansteuerwert A2 angeordnet.
Die obenstehend in Verbindung mit den FIG 5 und 6 erläuterten Strukturen der Steuereinrichtung 6 sind in der Steuereinrich tung 6 als Softwareblöcke ausgebildet. Sie werden also auf- grund der Programmierung mit dem Steuerprogramm 7 und die Ab arbeitung des Maschinencodes 8 gebildet.
Eine alternative Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung be steht darin, dass die Beschreibung des inversen Frequenzver- haltens des Walzgerüsts 2 - gegebenenfalls als kombinierte
Beschreibung auch des inversen Frequenzgangs der Messeinrich tung 4 - als Frequenzgang FG vorgegeben ist. Der Frequenzgang FG gibt entsprechend der Darstellung in FIG 7 für verschiede ne Frequenzbereiche FBk (mit k = 1,2...) die jeweilige kom- plexe Verstärkung V an, mit welcher eine zeitvariable Dicken abweichung, die eine Frequenz im jeweiligen im jeweiligen Frequenzbereich FB aufweist, verstärkt werden muss, um voll ständig kompensiert zu werden. Der Frequenzgang FG beruht auf folgender Überlegung: Wird dem Walzgerüst 2 ein Metallband 1 konstanter Dicke zugeführt und wird weiterhin der dem Walzgerüst 2 zugeführte Ansteuerwert A2 mit einer bestimmten Amplitude und einer bestimmten Fre quenz variiert, so zeigt sich, dass bei gleicher Amplitude des Ansteuerwertes A2 (= Eingangsgröße) sich das Ausmaß, in welchem dem Metallband 1 durch das Walzgerüst 2 auslaufseitig eine Dickenänderung eingeprägt wird, (= Ausgangsgröße) von der Frequenz abhängt. Konkret ändern sich sowohl die Amplitu de als auch die Phasenlage der auslaufseitigen Dickenände rung. Insbesondere zeigt sich in der Praxis, dass mit stei gender Frequenz die Amplitude der auslaufseitigen Dickenab weichung abnimmt und die Phasenverzögerung zunimmt. Je nach Frequenz der einlaufseitigen endgültigen Dickenabweichung 5d' muss die Korrekturgröße „Positionsänderung des Walzgerüsts 2" und/oder „Änderung des Drehmoments der Arbeitswalzen" bzw. „Änderung der Drehzahl der Arbeitswalzen" daher in Amplitude und Phasenlage dynamisch angepasst werden, um ein optimales Korrektursignal zu generieren. Um eine einlaufseitig des
Walzgerüsts 2 mit einer höheren Frequenz auftretende endgül tige Dickenabweichung 5d' zu kompensieren, muss das Walzge rüst 2 somit stärker angesteuert werden. Amplitude und Phasenlage der Reaktion des Walzgerüsts 2 auf den jeweiligen Ansteuerwert A2 können für die jeweilige Fre quenz zu einem komplexen Faktor zusammengefasst werden. Das Inverse des jeweiligen komplexen Faktors entspricht für die jeweilige Frequenz einem - komplexen - Verstärkungsfaktor V, mit dem eine Dickenabweichung der jeweiligen Frequenz ska liert werden muss, damit sie ausgangsseitig des Walzgerüsts 2 vollständig kompensiert wird. Die Gesamtheit dieser Verstär kungsfaktoren V, also die Verstärkungsfaktoren V für ver schiedene Frequenzen bzw. Frequenzbereiche FB, bilden den Frequenzgang FG, welcher der Steuereinrichtung 6 vorgegeben wird. Sofern die Beschreibung des FrequenzVerhaltens der Steuerein richtung 6 als derartiger Frequenzgang FG vorgegeben ist, kann für die Ermittlung eines jeweiligen Ansteuerwertes A2 entsprechend der Darstellung in FIG 8 vorgegangen werden. Die Vorgehensweise von FIG 8 muss gegebenenfalls separat für jede Komponente des jeweiligen Ansteuerwertes A2 durchgeführt wer den.
Der Steuereinrichtung 8 wird gemäß FIG 8 für den jeweiligen Abschnitt 9 und eine Mehrzahl von weiteren Abschnitten 9 die jeweilige endgültige Dickenabweichung 5d' vorgegeben. Die endgültigen Dickenabweichungen 5d' bilden einen zeitlichen Verlauf. Die Steuereinrichtung 6 transformiert den zeitlichen Verlauf in einem Transformationsblock 19 in den Frequenzbe- reich. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 6 in dem Transformationsblock 19 eine Fouriertransformation (FT) durchführen, insbesondere eine STFT (= short time Fourier transformation = Kurzzeit-Fouriertransformation). Die Fou riertransformation kann nach Bedarf kontinuierlich oder disk- ret sein. Ebenso kann sie nach Bedarf analog oder digital sein. Weiterhin kommen alternativ zu einer Fouriertransforma tion auch andere Transformationen in Frage, beispielsweise eine diskrete Kosinustransformation. Unabhängig von der konkreten Vorgehensweise ermittelt die
Steuereinrichtung 6 mittels des Transformationsblocks 19 die Frequenzanteile FA des genannten Verlaufs. In einem nachfol genden Ermittlungsblock 20 erfolgt - separat für die einzel nen Frequenzbereiche FB - eine Multiplikation des jeweiligen Frequenzanteils FA mit dem Verstärkungsfaktor V für den je weiligen Frequenzbereich FB. Der transformierte Verlauf wird also mit dem Frequenzgang FG multipliziert. Aufgrund der Mul tiplikation im komplexen Frequenzbereich werden im Ergebnis sowohl Amplituden skaliert als auch Phasen verschoben. Durch diese Multiplikation wird im Frequenzraum ein korrigiertes
Spektrum der endgültigen Dickenabweichungen 5d' erzeugt, wel ches das frequenzabhängige Übertragungsverhalten des Walzge- rüsts 2 optimal kompensiert. In einem weiteren Transformationsblock 21 transformiert die Steuereinrichtung 6 das Ausgangssignal des Ermittlungsblocks 20 - also den frequenzweise skalierten Frequenzverlauf - zu- rück in den Zeitbereich. Die Transformation des Transformati onsblocks 21 ist invers zur Transformation des Transformati onsblocks 19. Von den Ausgangssignalen des Transformations blocks 21 greift die Steuereinrichtung 6 schließlich denjeni gen heraus, der für den jeweiligen Abschnitt 9 ermittelt wur- de.
Die Anzahl an endgültigen Dickenabweichungen 5d', die im Rah men der Vorgehensweise gemäß FIG 8 verwertet wird, kann nach Bedarf bestimmt sein. Es bietet sich besonders an, die Anzahl derart zu wählen, dass sie gleich einer Zweierpotenz ist.
Denn dann kann die Fouriertransformation als schnelle Fou riertransformation implementiert werden.
Fachleuten ist allgemein bekannt, dass eine Multiplikation im Frequenzbereich mit einer Faltung im Zeitbereich korrespon diert. Alternativ zur Vorgabe eines Frequenzgangs FG ist es daher möglich, der Steuereinrichtung 6 entsprechend der Dar stellung in FIG 9 einen Faltungskern FK vorzugeben. Der Fal tungskern FK kann beispielsweise durch eine isolierte Trans- formation des Frequenzgangs FG der FIG 7 und 8 in den Zeitbe reich ermittelt werden.
Sofern die Beschreibung des FrequenzVerhaltens der Steuerein richtung 6 als derartiger Faltungskern FK vorgegeben ist, kann für die Ermittlung eines jeweiligen Ansteuerwertes A2 entsprechend der Darstellung in FIG 10 wie folgt vorgegangen werden:
Der Steuereinrichtung 8 wird - wie bei FIG 8 auch - für den jeweiligen Abschnitt 9 und eine Mehrzahl von weiteren Ab schnitten 9 die jeweilige endgültige Dickenabweichung 5d' vorgegeben. Die endgültigen Dickenabweichungen 5d' bilden - wie bei FIG 8 auch - einen zeitlichen Verlauf. In einem Er- mittlungsblock 22 führt die Steuereinrichtung 6 eine Faltung dieses Verlaufs mit dem Faltungskern FK durch. Von den Aus gangssignalen des Ermittlungsblocks 22 greift die Steuerein richtung 6 als Ansteuerwert A2 denjenigen heraus, der für den jeweiligen Abschnitt 9 ermittelt wurde.
Auch im Rahmen der Vorgehensweisen gemäß den FIG 8 und 10 wird der Steuereinrichtung 6 jeweils nur eine einzelne end gültige Dickenabweichung 5d' explizit neu zugeführt. Die an- deren benötigten endgültigen Dickenabweichungen 5d' sind der Steuereinrichtung 6 bereits im Rahmen der Ausführung vorheri ger Zyklen zugeführt worden. Sie müssen dort also nur zwi schengespeichert und erneut abgerufen und verwendet werden. Die Vorgehensweisen der FIG 8 und 10 wurden obenstehend in Verbindung mit der Ermittlung des Ansteuerwertes A2 für das Walzgerüst 2 erläutert. Für die Ermittlung des Ansteuerwertes A3 für die Zuführeinrichtung 3 sind völlig analoge Vorgehens weisen möglich. In beiden Fällen kann nach Bedarf zusätzlich zum Frequenzverhalten der jeweiligen Einrichtung 2, 3 auch das Frequenzverhalten der Messeinrichtung 4 mit berücksich tigt werden.
Die obenstehend in Verbindung mit den FIG 8 und 10 erläuter- ten Strukturen der Steuereinrichtung 6 sind - ebenso wie die Strukturen der Steuereinrichtung 6 gemäß den FIG 5 und 6 - in der Steuereinrichtung 6 als Softwareblöcke ausgebildet. Sie werden also aufgrund der Programmierung mit dem Steuerpro gramm 7 und die Abarbeitung des Maschinencodes 8 gebildet.
In jeder der Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass die weiteren Abschnitte 9, deren endgültige Dickenabweichung 5d' im Rahmen der Ermittlung des jeweiligen Ansteuerwertes A2, A3 berücksichtigt wird, ausschließlich Ab- schnitte 9 sind, die dem jeweiligen Abschnitt 9 des Metall bandes 1 vorhergehen. Ebenso ist es in den Ausgestaltungen der FIG 8 und 10 möglich, dass die weiteren Abschnitte 9 aus schließlich Abschnitte 9 sind, die dem jeweiligen Abschnitt 9 des Metallbandes 1 nachfolgen. In der Regel führt es im Falle der Ausgestaltungen der FIG 8 und 10 jedoch zu besseren Er gebnis, wenn eine gemischte Vorgehensweise ergriffen wird, wenn also ein Teil der weiteren Abschnitte 9 dem jeweiligen Abschnitt 9 des Metallbandes 1 vorhergehen und ein weiterer Teil der weiteren Abschnitte 9 dem jeweiligen Abschnitt 9 des Metallbandes 1 nachfolgen. Beispielsweise können stets dieje nigen Abschnitte 9 verwertet werden, die sich - bezogen auf denjenigen Abschnitt 9, dessen Dicke d im jeweiligen Zyklus erfasst wird - in dem in FIG 3 mit 23 bezeichneten Bereich befinden.
FIG 3 zeigt zugleich auch noch eine weitere vorteilhafte Aus gestaltung. Denn wenn jeweils die Ansteuerwerte A2, A3 für den Abschnitt 9c ermittelt werden, ist entsprechend der Dar stellung in FIG 3 die Anzahl an dem jeweiligen Abschnitt 9 des Metallbandes 1 vorhergehenden Abschnitten 9 des Metall bandes 1, deren endgültige Dickenabweichungen 5d' die Steuer einrichtung 6 zur Ermittlung des jeweiligen Ansteuerwertes A2 verwertet, im wesentlichen gleich der Anzahl an dem jeweili gen Abschnitt 9 des Metallbandes 1 nachfolgenden Abschnitten 9 des Metallbandes 1, deren endgültige Dickenabweichungen 5d' die Steuereinrichtung 6 zur Ermittlung des jeweiligen Ansteu erwertes A2, A3 verwertet. Eine geringfügige Abweichung (bei- spielsweise bis zu zwei Abschnitte 9 mehr oder weniger) ist in der Regel jedoch unproblematisch. Es bietet sich weiterhin oftmals an, insgesamt 2n Abschnitte zu verwerten. In diesem Fall ist die Anzahl an Abschnitten 9, die dem jeweiligen Ab schnitt 9 des Metallbandes 1 vorhergehen, vorzugsweise um exakt 1 größer oder um 1 kleiner als die Anzahl an Abschnit ten 9 des Metallbandes 1, die dem jeweiligen Abschnitt 9 des Metallbandes 1 nachfolgen.
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbeson- dere ergibt sich auf einfache Weise eine nahezu vollständige Korrektur von einlaufseitigen Dickenabweichungen 5d. Dies gilt ganz besonders, wenn sowohl der Ansteuerwert A2 als auch der Ansteuerwert A3 auf die erfindungsgemäße Art und Weise ermittelt werden. Es ist weiterhin ohne weiteres möglich, be stehende Walzanlagen erfindungsgemäß nachzurüsten. Denn die Hardware als solche, d.h. das Walzgerüst 2, die Zuführein richtung 3, die Messeinrichtungen 4, 5 und die Steuereinrich- tung 6 müssen nicht verändert werden. Lediglich das Steuer programm 7 für die Steuereinrichtung 6 muss geändert werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge schränkt und andere Varianten können vom Fachmann hieraus ab geleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu ver lassen.
Bezugszeichenliste
1 Metallband
2 Walzgerüst
3 Zuführeinrichtung
4, 5 Messeinrichtungen 6 Steuereinrichtung
7 Steuerprogramm
8 Maschinencode 9 Abschnitte
10, 13 inverse Modelle
11, 14 Transportmodelle
12, 15 Multiplizierer 16, 17 Nullphasenfilter 18 Verzögerungsglied
19, 21 Transformationsblöcke
20, 22 Ermittlungsblöcke 23 Bereich a Abstand
A2, A3 Ansteuerwerte d Dickenwert d* Solldicke
FA Frequenzanteile
FB Frequenzbereiche
FG Frequenzgang
FK Faltungskern
G Übertragungsfunktion s Laplace-Operator
S1 bis S5 Schritte T Zykluszeit
T2, T3 charakteristische Zeitkonstanten T2', T3' VorhalteZeiten v Einlaufgeschwindigkeit
V, V2, V3 Verstärkungsfaktoren Z2, Z3 interne Zustände
5d, 5d' Dickenabweichungen

Claims

Ansprüche
1. Betriebsverfahren für eine Walzanlage,
- wobei einem Walzgerüst (2) der Walzanlage von einer dem Walzgerüst (2) vorgeordneten Zuführeinrichtung (3) mit ei ner Einlaufgeschwindigkeit (v) ein Metallband (1) zugeführt wird,
- wobei das Metallband (1) in dem Walzgerüst (2) gewalzt wird, - wobei mittels einer zwischen der Zuführeinrichtung (3) und dem Walzgerüst (2) angeordneten Messeinrichtung (4) für aufeinanderfolgende Abschnitte (9) des Metallbandes (1) je weils ein Dickenwert (d) für die Dicke des Metallbandes (1) erfasst wird, - wobei die erfassten Dickenwerte (d) einer Steuereinrichtung
(6) der Walzanlage zugeführt werden,
- wobei die Steuereinrichtung (6) anhand der Abweichung des jeweiligen Dickenwertes (d) von einer Solldicke (d*) für den jeweiligen Abschnitt (9) des Metallbandes (1) eine je- weilige vorläufige Dickenabweichung (5d) ermittelt,
- wobei die Steuereinrichtung (6) anhand der vorläufigen Di ckenabweichungen (5d) endgültige Dickenabweichungen (5d') ermittelt,
- wobei die Steuereinrichtung (6) für die Abschnitte (9) des Metallbandes (1) jeweils einen Ansteuerwert (A2, A3) für das Walzgerüst (2) und/oder die Zuführeinrichtung (3) er mittelt und den jeweiligen Ansteuerwert (A2, A3) zeitrich tig an das Walzgerüst (2) und/oder die Zuführeinrichtung (3) ausgibt, d a d u r c h g e ke n n ze i c h n e t , dass die Steuereinrichtung (6) den jeweiligen Ansteuerwert (A2, A3) anhand der endgültigen Dickenabweichung (5d') des jeweiligen Abschnitts (9) des Metallbandes (1) sowie der end gültigen Dickenabweichungen (5d') einer Mehrzahl von dem je- weiligen Abschnitt (9) des Metallbandes (1) vorhergehenden und/oder nachfolgenden Abschnitten (9) des Metallbandes (1) unter Berücksichtigung einer Beschreibung des inversen Fre- quenzverhaltens des Walzgerüsts (2) und/oder der Zuführein richtung (3) und/oder der Messeinrichtung (4) ermittelt.
2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
- dass die Beschreibung des inversen FrequenzVerhaltens des Walzgerüsts (2) und/oder der Zuführeinrichtung (3) und/oder der Messeinrichtung (4) der Steuereinrichtung (6) durch ein inverses Modell (10, 13) vorgegeben ist, - dass dem inversen Modell (10, 13) jeweils die endgültige
Dickenabweichung (5d') eines Abschnitts des Metallbandes (1) zugeführt wird und
- dass die Steuereinrichtung (6) unter Verwertung der jewei ligen endgültigen Dickenabweichung (5d') mittels des inver- sen Modells (10, 13) zum einen einen internen Zustand (Z2,
Z3) des inversen Modells (10, 13) nachführt und zum anderen den jeweiligen Ansteuerwert (A2, A3) ermittelt.
3. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Beschreibung des inversen Frequenzverhaltens des Walzgerüsts (2) und/oder der Zuführeinrichtung (3) und/oder der Messeinrichtung (4) der Steuereinrichtung (6) als Fre quenzgang (FG) vorgegeben ist und dass die Steuereinrichtung (6) den jeweiligen Ansteuerwert (A2, A3) durch eine Transfor mation des Verlaufs der endgültigen Dickenabweichungen (5d') in den Frequenzbereich, eine nachfolgende Multiplikation des transformierten Verlaufs der endgültigen Dickenabweichung (5d') mit dem Frequenzgang (FG) und eine nachfolgende Rück- transformation in den Zeitbereich ermittelt.
4. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Beschreibung des inversen Frequenzverhaltens des Walzgerüsts (2) und/oder der Zuführeinrichtung (3) und/oder der Messeinrichtung (4) der Steuereinrichtung (6) als Fal tungskern (FK) vorgegeben ist und dass die Steuereinrichtung (6) den jeweiligen Ansteuerwert (A2, A3) durch eine Faltung des Verlaufs der endgültigen Dickenabweichungen {öd') mit dem Faltungskern (FK) ermittelt.
5. Betriebsverfahren nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuereinrichtung (6) zur Ermittlung des jeweiligen Ansteuerwertes (A2, A3) sowohl endgültige Dickenabweichungen (5d') von dem jeweiligen Abschnitt (9) des Metallbandes (1) vorhergehenden Abschnitten (9) des Metallbandes (1) als auch endgültige Dickenabweichungen (5d') von dem jeweiligen Ab schnitt (9) des Metallbandes (1) nachfolgenden Abschnitten (9) des Metallbandes (1) verwertet.
6. Betriebsverfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Anzahl an dem jeweiligen Abschnitt (9) des Metall bandes (1) vorhergehenden Abschnitten (9) des Metallbandes (1), deren endgültige Dickenabweichungen (5d') die Steuerein richtung (6) zur Ermittlung des jeweiligen Ansteuerwertes (A2, A3) verwertet, im wesentlichen gleich der Anzahl an dem jeweiligen Abschnitt (9) des Metallbandes (1) nachfolgenden Abschnitten (9) des Metallbandes (1) ist, deren endgültige Dickenabweichungen (5d') die Steuereinrichtung (6) zur Er mittlung des jeweiligen Ansteuerwertes (A2, A3) verwertet.
7. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuereinrichtung (6) die vorläufigen Dickenabwei chungen (5d) 1:1 als endgültige Dickenabweichungen (5d') übernimmt oder dass die Steuereinrichtung (6) die endgültigen Dickenabweichungen (5d') aus den vorläufigen Dickenabweichun gen (5d) mittels einer Nullphasenfilterung ermittelt.
8. Betriebsverfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mittels der Nullphasenfilterung eine Tiefpassfilterung der vorläufigen Dickenabweichungen (5d) durchgeführt wird.
9. Steuerprogramm, das Maschinencode (8) umfasst, der von ei ner Steuereinrichtung (6) für eine Walzanlage abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes (8) durch die Steuereinrichtung (6) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (6) die Walzanlage gemäß einem Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche betreibt.
10. Steuereinrichtung für eine Walzanlage, wobei die Steuer einrichtung mit einem Steuerprogramm (7) nach Anspruch 9 pro- grammiert ist, so dass die Steuereinrichtung die Walzanlage gemäß einem Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 betreibt.
11. Walzanlage zum Walzen eines Metallbandes (1), - wobei die Walzanlage zumindest ein Walzgerüst (2), eine dem
Walzgerüst (2) vorgeordnete Zuführeinrichtung (3), eine zwischen der Zuführeinrichtung (3) und dem Walzgerüst (2) angeordnete Messeinrichtung (4) und eine Steuereinrichtung (6) aufweist, - wobei das Metallband (1) dem Walzgerüst (2) von der Zu führeinrichtung (3) mit einer Einlaufgeschwindigkeit (v) zugeführt wird,
- wobei das Metallband (1) in dem Walzgerüst (2) gewalzt wird, - wobei von der Messeinrichtung (4) für aufeinanderfolgende
Abschnitte (9) des Metallbandes (1) jeweils ein Dickenwert (d) für die Dicke des Metallbandes (1) erfasst wird,
- wobei die erfassten Dickenwerte (d) der Steuereinrichtung (6) zugeführt werden, - wobei die Steuereinrichtung (6) die Walzanlage gemäß einem
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 be treibt.
PCT/EP2021/064020 2020-07-07 2021-05-26 Walzen unter berücksichtigung von frequenzverhalten Ceased WO2022008133A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020237000238A KR20230035563A (ko) 2020-07-07 2021-05-26 주파수 거동을 고려한 롤링
US18/012,280 US12459019B2 (en) 2020-07-07 2021-05-26 Rolling taking frequency behavior into account
JP2023501311A JP7644216B2 (ja) 2020-07-07 2021-05-26 周波数挙動を考慮に入れた圧延
CN202180048596.0A CN115867396A (zh) 2020-07-07 2021-05-26 在考虑到频率特性的情况下的轧制

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20184420.6A EP3936248B1 (de) 2020-07-07 2020-07-07 Walzen unter berücksichtigung von frequenzverhalten
EP20184420.6 2020-07-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022008133A1 true WO2022008133A1 (de) 2022-01-13

Family

ID=71523028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2021/064020 Ceased WO2022008133A1 (de) 2020-07-07 2021-05-26 Walzen unter berücksichtigung von frequenzverhalten

Country Status (6)

Country Link
US (1) US12459019B2 (de)
EP (1) EP3936248B1 (de)
JP (1) JP7644216B2 (de)
KR (1) KR20230035563A (de)
CN (1) CN115867396A (de)
WO (1) WO2022008133A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5868414A (ja) 1981-10-20 1983-04-23 Sumitomo Metal Ind Ltd 入側厚み計を用いた板厚制御方法
EP0435595A2 (de) 1989-12-25 1991-07-03 Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha Dickenkontrollsystem für ein Walzwerk
EP1488863A2 (de) * 2003-06-20 2004-12-22 ABB PATENT GmbH System und Verfahren zur optimierenden Regelung der Dickenqualität in einem Walzprozess
WO2016151855A1 (ja) * 2015-03-26 2016-09-29 東芝三菱電機産業システム株式会社 圧延材の板厚制御装置
EP3332883A1 (de) 2016-12-09 2018-06-13 Honeywell International Inc. Auf metalldickensteuerungsmodell basierender inferenzsensor

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4656854A (en) 1985-09-06 1987-04-14 Aluminum Company Of America Rolling mill eccentricity compensation using measurement of sheet tension
JP2811926B2 (ja) * 1990-07-13 1998-10-15 石川島播磨重工業株式会社 圧延機の板厚制御装置
JPH0732926B2 (ja) 1990-11-30 1995-04-12 住友軽金属工業株式会社 圧延機における板厚制御方法
JP3013049B2 (ja) * 1991-01-22 2000-02-28 株式会社日立製作所 圧延機の板厚制御装置
JP3171212B2 (ja) 1992-04-24 2001-05-28 川崎製鉄株式会社 タンデム圧延機及びタンデム圧延機の板厚異常原因推定方法
JPH06304629A (ja) * 1993-04-23 1994-11-01 Kobe Steel Ltd 圧延機の自動板厚制御方法及びその装置
JPH07144207A (ja) * 1993-11-24 1995-06-06 Nippon Steel Corp 圧延板厚偏差制御方法
JP3316992B2 (ja) 1993-12-27 2002-08-19 株式会社日立製作所 制御装置，制御方法及び圧延機の制御装置並びに圧延機の制御方法
JPH08323408A (ja) 1995-05-31 1996-12-10 Kawasaki Steel Corp タンデム圧延機における異常圧延状態回避方法および装置
JP3201301B2 (ja) 1997-01-28 2001-08-20 住友金属工業株式会社 被圧延材の厚さ制御方法及びその装置
JP3319356B2 (ja) 1997-08-29 2002-08-26 住友金属工業株式会社 圧延機による被圧延材の厚さ制御方法及びその装置
JP2001353510A (ja) * 2000-06-14 2001-12-25 Mitsubishi Electric Corp 板厚制御装置
JP2003266110A (ja) 2002-03-12 2003-09-24 Nippon Steel Corp 可逆式冷間圧延機における板厚制御方法
JP2003311308A (ja) 2002-04-15 2003-11-05 Nisshin Steel Co Ltd 調質圧延時の板厚制御方法及び板厚制御装置
CN1267215C (zh) * 2002-11-20 2006-08-02 Posco株式会社 带钢热精轧中的故障诊断设备和方法
FR2853570B1 (fr) 2003-04-11 2005-07-01 Vai Clecim Procede et dispositif de regulation de l'epaisseur d'un produit lamine
JP3935116B2 (ja) * 2003-06-30 2007-06-20 新日本製鐵株式会社 圧延機の板厚制御装置
DE102004039829B3 (de) 2004-08-17 2006-03-09 Siemens Ag Verfahren zur Kompensation periodischer Störungen
DE102005013103A1 (de) 2005-03-18 2006-09-28 Sms Demag Ag Kontrollierte Dickenreduktion bei schmelztauchbeschichtetem warmgewalztem Stahlband und hierbei eingesetzte Anlage
FR2887480B1 (fr) 2005-06-23 2007-09-21 Vai Clecim Soc Par Actions Sim Procede et dispositif de regulation de l'epaisseur d'un produit lamine en sortie d'une installation de laminage en tandem
DE102006008574A1 (de) 2006-02-22 2007-08-30 Siemens Ag Verfahren zur Unterdrückung des Einflusses von Walzenexzentrizitäten
DE102007050891A1 (de) * 2007-10-24 2009-04-30 Siemens Ag Auf der Streuung einer Istgröße eines Walzguts basierende Adaptierung eines Reglers in einem Walzwerk
JP5557726B2 (ja) 2010-12-21 2014-07-23 株式会社神戸製鋼所 圧延機の板厚制御方法及び板厚制御装置
JP2012135777A (ja) * 2010-12-24 2012-07-19 Kobe Steel Ltd 圧延機の板厚制御方法及び板厚制御装置
JP5818511B2 (ja) * 2011-05-25 2015-11-18 株式会社神戸製鋼所 自動板厚制御方法
JP6579964B2 (ja) 2016-01-14 2019-09-25 株式会社日立製作所 圧延機制御装置、圧延機制御方法およびプログラム
JP6672094B2 (ja) * 2016-07-01 2020-03-25 株式会社日立製作所 プラント制御装置、圧延制御装置、プラント制御方法およびプラント制御プログラム
JP6707043B2 (ja) * 2017-03-08 2020-06-10 株式会社日立製作所 圧延制御装置および圧延制御方法
JP6993934B2 (ja) 2018-06-19 2022-01-14 株式会社日立製作所 プラント制御装置、プラント制御方法およびプログラム
CN111036685B (zh) * 2019-11-19 2021-06-11 中冶南方工程技术有限公司 基于改进预估补偿的监视厚度控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5868414A (ja) 1981-10-20 1983-04-23 Sumitomo Metal Ind Ltd 入側厚み計を用いた板厚制御方法
EP0435595A2 (de) 1989-12-25 1991-07-03 Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha Dickenkontrollsystem für ein Walzwerk
EP1488863A2 (de) * 2003-06-20 2004-12-22 ABB PATENT GmbH System und Verfahren zur optimierenden Regelung der Dickenqualität in einem Walzprozess
WO2016151855A1 (ja) * 2015-03-26 2016-09-29 東芝三菱電機産業システム株式会社 圧延材の板厚制御装置
EP3332883A1 (de) 2016-12-09 2018-06-13 Honeywell International Inc. Auf metalldickensteuerungsmodell basierender inferenzsensor

Also Published As

Publication number Publication date
US20230256489A1 (en) 2023-08-17
US12459019B2 (en) 2025-11-04
EP3936248C0 (de) 2023-10-25
EP3936248A1 (de) 2022-01-12
CN115867396A (zh) 2023-03-28
EP3936248B1 (de) 2023-10-25
KR20230035563A (ko) 2023-03-14
JP7644216B2 (ja) 2025-03-11
JP2023533739A (ja) 2023-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2691188B1 (de) Betriebsverfahren für eine walzstrasse
EP3691806B1 (de) Planheitsregelung mit optimierer
WO2012159866A1 (de) Steuerverfahren für eine walzstrasse
EP2588257A1 (de) Betriebsverfahren für ein walzwerk zum walzen von flachem walzgut mit walzenverschleissprognose
DE112006003736T5 (de) Motorsteuereinheit und Motorsteuerverfahren
EP3208673B1 (de) Inline-kalibrierung des walzspalts eines walzgerüsts
WO2012034875A2 (de) Ermittlungsverfahren für steuergrössen einer walzstrasse mit mehreren walzgerüsten zum walzen eines metallbandes
DE102014215397B4 (de) Bandlageregelung mit optimierter Reglerauslegung
EP3194087B1 (de) Breiteneinstellung bei einer fertigstrasse
EP3231522B1 (de) Robuste bandzugregelung
DE102007050891A1 (de) Auf der Streuung einer Istgröße eines Walzguts basierende Adaptierung eines Reglers in einem Walzwerk
WO2022008133A1 (de) Walzen unter berücksichtigung von frequenzverhalten
WO2020069875A1 (de) Entkoppelte einstellung von kontur und planheit eines metallbandes
EP4061552B1 (de) Verfahren, steuervorrichtung sowie walzanlage zur einstellung einer auslauftemperatur eines aus einer walzstrasse auslaufenden metallbands
AT408035B (de) Verfahren zur aktiven kompensation periodischer störungen
EP3974073B1 (de) Walzen unter berücksichtigung von frequenzverhalten
EP2483004A1 (de) Verfahren zur modellbasierten ermittlung von stellglied-sollwerten für die symmetrischen und asymmetrischen stellglieder der walzgerüste einer warmbreitbandstrasse
WO2020193099A1 (de) Vermeidung von wellen beim walzen von metallbändern
EP4613393A1 (de) Walzgerüst mit umfassender kompensation von exzentrizitäten
EP4442379B1 (de) Betriebsverfahren einer endlos-giesswalzanlage mit stauchgerüst
WO2022152779A1 (de) Verringerung von zugbedingten dickenänderungen beim walzen
EP4519035B1 (de) Ermittlung des seitlichen versatzes eines metallbandes anhand der kontur einer stirnseite eines coils
DE102005053489C5 (de) Regelungssystem und Regelungsverfahren für eine industrielle Einrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21728895

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2023501311

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21728895

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 18012280

Country of ref document: US