PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE60016999T2 09.06.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001044737
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Regeln der Bandform beim Bandwalzen
Anmelder JFE Steel Corp., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Kaji, Takayuki, Chiba-shi, Chiba 260-0835, JP;
Kagawa, Takushi, Chiba-shi, Chiba 260-0835, JP;
Shiomi, Hiroshi, Chiba-shi, Chiba 260-0835, JP;
Takebayashi, Katsuhiro, Kurashiki-shi, Okayama 712-8074, JP
Vertreter Nettinger, M., Dipl.-Phys.Univ., Pat.-Anw., 81669 München
DE-Aktenzeichen 60016999
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 29.03.2000
EP-Aktenzeichen 003026218
EP-Offenlegungsdatum 18.10.2000
EP date of grant 29.12.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.06.2005
IPC-Hauptklasse B21B 37/28
IPC-Nebenklasse B21B 37/26   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrirft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Bandform für den Einsatz im Fall sich verändernder Walzbedingungen, welche die Bandabmessungen ändern, während ein Band einem Walzen unterzogen wird (nachstehend als "Dimensionsveränderung beim Walzen" bezeichnet). Ein solcher Fall kann auftreten, wenn dasselbe Basismaterial in Bänder mit variierenden Abmessungen gewalzt wird (einschließlich Dicke (Sträke), Breite, Balligkeit usw.), d.h., die Bänder haben unterschiedliche Dicken und/oder Breiten, und wenn verschiedene Arten von Basismaterialien mit unterschiedlichen Zusammensetzungen miteinander verbunden werden und die verbundenen Basismaterialien kontinuierlich gewalzt werden.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Um Prozesse fortzuführen und die Produktivität zu erhöhen, wurden auf verschiedenen Gebieten Techniken zur Dimensionsveränderung beim Walzen entwickelt, um Abmessungen (einschließlich Dicke, Breite, Balligkeit usw.) eines Bandmaterials beim Walzen zu verändern. Auf dem Gebiet der Kaltwalzstraßen wurden jene Techniken bereits in vielen Werken eingesetzt. Seit kurzem werden auch bei Werken mit Heißwalzstraßen zunehmend die Dimensionsveränderung beim Walzen mit dem Fortschreiten verschiedener zugeordneter Techniken eingesetzt.

Die Dimensionsveränderung beim Walzen wird in den folgenden vier Fällen durchgeführt:

  • (1) Erzeugen einer Anzahl an Bandprodukten, welche unterschiedliche Dicken aufweisen, aus einem Basismaterial derselben Zusammensetzung,
  • (2) Erzeugen einer Anzahl an Bandprodukten, die eine unterschiedliche Breite aufweisen, aus einem Basismaterial mit derselben Zusammensetzung,
  • (3) Erzeugen einer Anzahl von Bandprodukten, die eine unterschiedliche Dicke und Breite aufweisen, aus einem Basismaterial mit derselben Zusammensetzung, und
  • (4) Verbinden von Basismaterialien mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und kontinuierliches Walzen der zusammengefügten Basismaterialien. In diesem Fall können die Abmessungen und Zusammensetzungen von Basismaterialien, die miteinander verbunden werden, zueinander gleich oder verschieden sein.

Die Dimensionsveränderung beim Walzen wird praktisch ausgeführt, indem die Walzbedingungen während des Walzens abrupt verändert werden, wodurch die Dicke, Breite usw. eines gewalzten Bandes verändert wird, und durch das Ändern der Bandform (bspw. Walzenbiegevorrichtung, Walzenkreuzvorrichtung und Arbeitswalzen-Verschiebevorrichtung). Diese Vorrichtungen sind in einer Walzstraße vorhanden. Demensprechend entsteht in Abhängigkeit von der Regelung der die Bandform verändernden Vorrichtung das Problem, dass sich die Form des gewalzten Bandes verschlechtert, oder ein Bereich, der einen Formfehler enthält, in Walzrichtung übermäßig ausgedehnt wird.

Verwandte Verfahren zum Vermeiden der Verschlechterung der Bandform sind, bspw. in den ungeprüften japanischen Veröffentlichungen 62-57704 und 4-351213 offenbart.

Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung 62-57704 offenbart ein Verfahren zum Regeln der Form eines gewalzten Bandes, bspw. in einer Walzstraße, bei dem als das die Bandform verändernde System eine Walzenbiegekraft und eine Verschiebungswalze eingesetzt werden. Gemäß dem offenbarten Verfahren wird im Fall des Verbindens von Materialien, die sich voneinander bezüglich der Dicke, Breite oder beidem unterscheiden, und des kontinuierlichen Walzens der verbundenen Materialien eine Formel für das mechanische Bandballigkeitsmodell zuvor eingestellt, welche das Verhältnis zwischen der transversalen Dickenverteilung und den Walzbedingungen darstellt, die entstehen, wenn die transversale Walzlast zwischen dem gewalzten Band und einer Arbeitswalze konstant gehalten wird. Unter Verwendung der Formel für das mechanische Bandballigkeitsmodell oder einer anderen Berechnungsformel, die durch Vereinfachen und/oder Modifizieren der erstgenannten erhalten wird, berechnet das Verfahren die Größen, unter denen die die Bandform verändernde Vorrichtung in einem gemeinsamen Abschnitt zwischen den Materialien und etwa da betrieben werden muss. Dann wird die Form des Bandes beim Walzen bei einer vorgegebenen Zeiteinstellung basierend auf den errechneten Größen geregelt.

Auch wird in der vorstehend erwähnten japanischen ungeprüften Patentanmeldung 4– 351213 ein Verfahren zum Regeln der Form einer gewalzten Bahn durch Einsatz einer Walzenbiegekraft und eines Walzenkreuzwinkels von Arbeitswalzen als das die Bandform verändernde System im Fall des Verbindens verschiedener Arten von Endlossträngen miteinander und kontinuierliches Walzen der verbundenen Endlosstränge offenbart.

Insbesondere wird, wie in 2 gezeigt, die Regelung des Walzenkreuzungswinkels, die eine geringe Arbeitsgeschwindigkeit aufweist, gegen einen Zielwert des Walzenkreuzungswinkels für eine nachfolgende Bahn vor dem Start der Dickenänderung (Stärkenänderung) gestartet. Gleichzeitig wird auch die Einstellung der Walzenbiegekraft gestartet, um die Regelung des Walzenkreuzungswinkels zu kompensieren. Dann wird synchron mit der Dickenveränderung die Walzenbiegekraft entsprechend der beabsichtigten Dickenänderung verändert. Die Regelung wird somit so ausgeführt, dass zu dem Zeitpunkt, da die Veränderung des Walzenkreuzungswinkels endet, der Walzenkreuzungswinkel und die Walzenbiegekraft so eingestellt werden, dass die Werte für die nachfolgende Bahn gesetzt werden.

Bei jedem der vorbeschriebenen Verfahren wird eine Größe der Formregelung für eine nachfolgende Bahn geschätzt, bevor der Punkt der Dickenänderung einen relevanten Walzständer erreicht, und der Umfang, in dem die Formregelungsvorrichtungen betrieben werden müssen, wird basierend auf der abgeschätzten Größe der Formregelung bestimmt. Deshalb hat, wenn der Zielwert der mechanischen Bandballigkeit am führenden Ende eines nachfolgenden Bandes, welcher zuvor geschätzt wurde, mit der tatsächlichen mechansichen Bandballigkeit zusammenfällt, ein gewalztes Material eine zufriedenstellende Form.

In der Praxis jedoch kann häufig eine Differenz zwischen dem Zielwert der mechanischen Bandballigkeit, der im voraus für das führende Ende eines nachfolgenden Bandes geschätzt wurde, und der tatsächlichen mechanischen Bandballigkeit für dasselbe wesentlich werden, da die tatsächliche Walzenlast aufgrund von Schätzungsfehlern in der Temperatur eines gewalzten Bandes, Schätzungsfehlern des Deformationswiderstandes eines gewalzten Bandes, Variationen der tatsächlichen Dicke usw. fluktuiert. In einem solchen Fall kann die Formregelung nicht auf zufriedenstellendem Nivau erreicht werden, und es treten ungeeignete Formvariationen in einem gewalzten Material auf. Große Formvariationen führen zu Problemen, wie bspw. das Verursachen von Brüchen im Band und das Erschweren des Aufrollens des gewalzten Bandes.

Die vorstehend erwähnten Probleme werden auf die Tatsache zurückgeführt, dass der Zielwert der mechanischen Bandballigkeit nicht während der Dimensionsveränderung beim Walzen eingestellt wird. Mit anderen Worten kann ein Fehler der mechanischen Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung beim Walzen nicht von einem Moment zum anderen evaluiert werden, weil der Zielwert nicht gesetzt ist, und der Fehler kann nicht korrigiert werden, indem die Vorrichtung zum Ändern der Bandform betätigt wird.

Bei der Dimensionsveränderung während des Walzens wird allgemein die Dimensionsveränderung an einer Anzahl von Walzgerüsten ausgeführt, wobei der gleiche Punkt des gewalzten Bandes als Startpunkt gesetzt wird, um die Ausbeute zu erhöhen. Dies führt zu der komplizierten Erscheinung, dass die Abmessungen des gewalzten Bandes sowohl auf der Eintritts- als auch auf der Abgabeseite jedes Walzengerüsts gleichzeitig geändert werden.

Für die Dimensionsveränderung, die mit einer solch komplizierten Erscheinung einhergeht, wurde es bislang als schwierig erachtet, die mechanische Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung beim Walzen mit praktisch zufriedenstellender Genauigkeit abzuschätzen, indem ein vereinfachtes Modell verwendet wird. Andererseits konnten Computer den Einsatz eines komplexen Modells nicht bewerkstelligen. Aus diesen Gründen war es bislang üblich, nur den Umfang zu bestimmen, in dem die die Bandform verändernde Vorrichtung vor und nach der Dimensionsveränderung beim Walzen zu betreiben ist, so wie im vorstehend beschriebenen Stand der Technik, und das Einstellen eines Zielwertes der mechanischen Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung beim Walzen wurde als undurchführbar erachtet.

Darüber hinaus sind, da das Warm-Glattwalzen bislang nur zum Walzen von Stahlbändern mit einer Dicke von 1,2 mm oder mehr eingesetzt wurde, sogar beim Einsatz üblicher Methoden keine Probleme im praktischen Betrieb aufgetreten, obwohl ein Formfehler während der Dimensionsveränderung von einem vorhergehenden Band zu einem nachfolgenden Band (d.h. während der Dimensionsveränderung beim Walzen) nicht korrigiert wurde.

Beim kontinuierlichen Warm-Glattwalzen, das als erstes von den Anmeldern durchgeführt wurde, wobei das Warm-Glattwalzen bei Stahlbändern mit einer Dicke eingesetzt wurde, die auf 0,8 mm reduziert wurde, taucht jedoch ein anderes Problem auf, welches darin besteht, dass ein Bruch der Stahlbänder auftritt, wenn keine Regelung zum Verhindern eines Formfehlers fortgesetzt wird, und zwar selbst während der Dimensionsveränderung beim Walzen.

Darüber hinaus offenbart bspw. die ungeprüfte japanische Patentanmeldung 59-64111 ein Verfahren als eine der herkömmlichen Techniken zum Regeln, damit der Zielwert der mechanischen Bandballigkeit mit der tatsächlichen mechanischen Bandballigkeit während des Walzens koinzident gehalten wird. Die offenbarte Technik ist dafür gedacht, den Umfang der Formregelung, der durch die Bandformregelungseinrichtung bewirkt wird, entsprechend einer Variation der Walzlast, die eine Hauptursache von Variationen in der mechanischen Bandballigkeit ist, zu verändern.

Bei dem in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung 59-64111 veröffentlichten Verfahren wird jedoch der Zielwert der mechanischen Bandballigkeit so geregelt, dass er mit der tatsächlichen mechansichen Bandballigkeit während des Walzens zusammenfällt, so dass in einem einzelnen Material derselbe Zielwert für die mechanische Bandballigkeit aufrecht erhalten wird. Deshalb ist keine Veränderung des Zielwertes der mechanischen Bandballigkeit erforderlich. Hingegen ist im Fall des kontinuierlichen Walzens von Materialien, die unterschiedliche Abmessungen aufweisen, wie vorstehend beschrieben, eine stabile Bandform schwer zu erreichen, wenn nicht der Zielwert der mechanischen Bandballigkeit zwischen einem vorhergehenden Band und einem nachfolgenden Band während des kontinuierlichen Walzens positiv verändert wird. Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichen 59-64111 offenbart keine Information in Bezug auf ein Verfahren zum Verändern des Zielwertes der mechanischen Bandballigkeit und ist somit nicht leicht auf die Dimensionsveränderung beim Walzen anzuwenden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Konzept des Berechnens eines Zielwertes für die mechanische Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung beim Walzen, welche in der Vergangenheit nicht berücksichtigt wurde, dem Bestimmen des Fehlers zwischen dem Zielwert der mechanischen Bandballigkeit und der tatsächlichen mechanischen Bandballigkeit von einem Moment zum nächsten und dem Betreiben einer die Bandform verändernden Vorrichtung gemäß dem bestimmten Fehler. Mit anderen Worten wird während der Dimensionsveränderung beim Walzen von einem vorhergehenden Band zu einem nachfolgenden Band der Zielwert der mechanischen Bandballigkeit unter Einsatz des Zielwertes der mechanischen Bandballigkeit des vorhergehenden Bandes und des Zielwerts der mechanischen Bandballigkeit eines nachfolgenden Bandes errechnet. Insbesondere wird ein Formregelungsverfahren verwirklicht, indem der Zielwert der mechanischen Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung beim Wazen als Zufallsfunktion eingestellt wird, die den eingestellten Wert der mechanischen Bandballigkeit des vorhergehenden Bandes und den eingestellten Wert der mechanischen Bandballigkeit des nachfolgenden Bandes verbindet. Die Zufallsfunktion kann als geeignete Funktion angegeben werden, die eine gerade Linie, eine gekrümmte Linie usw. darstellt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Formregelung beim Bandwalzen anzugeben, welches es ermöglicht, dass eine stabile Bandform auch dann gewährleistet wird, wenn die Bandabmessungen während des Walzens im großen Umfang verändert werden.

Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Regelung der Form zum Betreiben einer die Bandform verändernden Vorrichtung, welche die Abmessungen eines Bandes während des Bandwalzens verändert, in einem Prozess des kontinuierlichen Walzens eines vorhergehenden Bandes und eines nachfolgenden Bandes, das mit dem vorhergehenden Band verbunden ist, und/oder einen Prozess des Walzens einer einzelnen Bahn angegeben, wobei das Verfahren zur Regelung der Form folgendes umfasst:

einen Einstellschritt, bei dem ein Wert zumindest einer Walzenbiegekraft, welche durch die die Bandform verändernde Vorrichtung während der Dimensionsveränderung aufgebracht wird, basierend auf eingestellten Zielwerten für die mechanische Bandballigkeit vor und nach der Abmessungsveränderung vor Beginn der Abmessungsveränderung beim Walzen eingestellt wird, gekennzeichnet durch:

einen Korrekturschritt, bei dem ein Zielwert für die mechanische Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung, welche während des Walzens auftritt, basierend auf den eingestellten Zielwerten für die mechanische Bandballigkeit vor und nach der Dimensionsveränderung bestimmt wird und der Wert der Walzenbiegekraft, der bei dem Einstellschritt eingestellt wurde, in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Zielwert der mechanischen Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung beim Walzen und der tatsächlichen mechanischen Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung beim Walzen korrigiert wird.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren zum Walzen eine Anzahl an Bandmaterialien eingesetzt, welche miteinander verbunden sind. In diesem Fall wird die die Bandform verändernde Vorrichtung gemäß den eingestellten Zielwerten der mechanischen Bandballigkeit eines vorhergehenden Bandes und eines nachfolgenden Bandes betrieben, und der eingestellte Zielwert der mechanischen Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung basiert auf den eingestellten Zielwerten der mechanischen Bandballigkeit des vorhergehenden Bandes und des nachfolgenden Bandes.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren zum Walzen eines einzelnen Bandmaterials eingesetzt, dessen Dicke und/oder Breite in Walzrichtung unterschiedlich ist/sind.

Zusätzlich gibt die Erfindung eine Vorrichtung zur Regelung der Form zum Betreiben einer die Bandform verändernden Vorrichtung, welche die Abmessungen eines Bandes während des Bandwalzens verändert, in einem Prozess des kontinuierlichen Walzens eines vorhergehenden Bandes und eines nachfolgenden Bandes, die miteinander verbunden sind, und/oder einen Prozess des Walzens einer einzelnen Bahn an, wobei die Vorrichtung zur Regelung der Form folgendes aufweist:

eine Berechnungseinheit für die Einstellgröße, welche dafür ausgelegt ist, einen Wert zumindest einer Walzenbiegekraft, welche durch die die Bandform verändernde Vorrichtung während der Dimensionsveränderung ausgeübt wird, basierend auf eingestellten Zielwerten für die mechanische Bandballigkeit vor und nach er Dimensionsveränderung vor dem Start der Dimensionsveränderung beim Walzen einzustellen, gekennzeichnet durch:

eine Berechnungseinheit für eine Korrekturgröße der die Bandform verändernden Vorrichtung, welche dafür ausgelegt ist, eine mechanische Ziel-Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung, die beim Walzen auftritt, basierend auf den eingestellten Zielwerten für die mechanische Bandballigkeit vor und nach der Dimensionsveränderung zu bestimmen, und den Wert der Walzenbiegekraft, der durch die Berechnungseinheit für die Einstellgröße eingestellt wird, in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der mechanischen Ziel-Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung beim Walzen und der tatsächlichen mechanischen Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung beim Walzen zu korrigieren.

KURZE BESCHEIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein Blockdiagramm, welches eine Ausführungsform der Erfindung zeigt;

2 ist ein Zeitdiagramm, das ein herkömmliches Regelungsverfahren zeigt;

und

die 3A und 3B sind Sätze von Graphen, welche die Vorteile der vorliegenden Erfindung zeigen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Erfindung wird nachstehend detaillierter anhand eines Beispiels eines Walzwerks bzw. einer Walzstraße beschrieben, welche eine die Bandform regelnde Vorrichtung, eine Walzenbiegevorrichtung und eine Walzenquerungsvorrichtung umfasst.

Beim Betrachten der mechanischen Bandballigkeit unter dem Gesichtspunkt der Walzenlast, der Walzenbiegekraft, dem Walzenquerungswinkel und der Walzenballigkeit, kann die mechanische Bandballigkeit durch die Summe jener Faktoren ausgedrückt werden, wie durch die folgende Gleichung (1) gezeigt: Ch = funcCP(P) + funcCB(B) + funcCC(C) + funcCW(CW) ... (1)

  • wobei gilt:
  • Ch: mechanische Bandballigkeit:
  • funcCP: Walzlastkomponente der mechanischen Bandballigkeit;
  • funcCB: Walzenbiegekraftkomponente der mechanischen Bandballigkeit;
  • funcCC: Walzenquerungswinkelkomponente der mechanischen Bandballigkeit;
  • funcCW: Walzenballigkeitskomponente der mechansichen Bandballigkeit;
  • P: Walzlast;
  • B: Walzenbiegekraft;
  • C: Walzenquerungswinkel; und
  • CW: Walzenballigkeit.

Die tatsächliche mechanische Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung beim Walzen wird auch durch die obige Gleichung ausgedrückt.

Daneben kann unter der Annahme, dass der Zielwert der mechansichen Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung beim Walzen ChFGC, die Zielwalzlast PFGC, der eingestellte Zielwert der Walzenbiegekraft BFGC und der Ziel-Walzenquerungswinkel CFGC sind, der Zielwert der mechanischen Bandballigkeit durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt werden: ChFGC = funcCP(PFGC) + funcCB(BFGC) + funcCC(CFGC) + funcCW(CW) ....(2)

Dementsprechend wird ein Fehler &Dgr;Ch der mechanischen Bandballigkeit, welcher während der Dimensionsveränderung beim Walzen auftritt, durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückt: &Dgr;Ch = Ch – ChFGC = funcCP(P – PFGC) + funcCB(B – BFGC) + funcCC(C – CFGC) ....(3)

Hierbei ist, wenn die die Bandform verändernde Vorrichtung im Hinblick auf die jeweiligen Einstellwerte für eine nachfolgende Bahn betrieben wird, während die Walzenbiegekraft während der Dimensionsveränderung beim Walzen entsprechend dem eingestellten Zielwert der Walzenbiegekraft BFGC gehalten wird und der Walzenquerungswinkel während der Dimensionsveränderung beim Walzen entsprechend gehalten wird, so dass er mit dem eingestellten Zielwert des Walzenquerungswinkels CFGC übereinstimmt, der Fehler &Dgr;Ch der mechanischen Bandballigkeit, welcher während der Dimensionsveränderung beim Walzen auftritt, gleich einer mechanischen Bandballigkeitskomponente entsprechend einem Abschätzungsfehler der Walzlast ist, wie durch die folgende Gleichung (4) gezeigt: &Dgr;Ch = funcCP(P – PFGC) ... (4)

Deshalb kann eine Formvariation, die aufgrund des Fehlers der mechanischen Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung beim Walzen auftritt, unterdrückt werden, indem der Walzlastfehler während der Dimensionsveränderung beim Walzen detektiert wird und darüber hinaus die Walzenbiegekraft so eingestellt wird, dass der Walzlastfehler eliminiert wird.

Die Regelung der Walzenbiegekraft zum Eliminieren des Walzlastfehlers kann wie folgt ausgeführt werden:

Für gewöhnlich werden die Effekte der Walzenbiegekraft und der Walzlast auf die mechanische Bandballigkeit unter Einsatz einer linearen Funktion in vielen Fällen angenähert, wie sie bspw. durch die folgende Gleichung (5) ausgedrückt werden kann: &Dgr;Ch = kP × (P – PSET) + kB × (B – BSET) ...(5)

  • wobei gilt:
  • kP, kB: Wirkungskoeffizient, abhängig von der gewalzten Bahn,
  • PSET: Walzlast-Bezugswert, und
  • BSET: Walzenbiegekraft-Bezugswert.

Demgemäß kann die Walzenbiegekraft &Dgr;B, die notwendig ist, um den Fehler der mechanischen Bandballigkeit, welcher durch die vorstehende Gleichung (4) bestimmt wird, zu unterdrücken und die dem Fehler der Walzlast zuzuordnen ist, durch die folgende Gleichung (6) gegeben werden: &Dgr;B = k × (P – PFGC) ...(6)

  • wobei gilt:
  • k: Wert, der in der obigen Gleichung (5) aus kP und kB errechnet wird.

Die Ziel-Walzlast PFGC während der Dimensionsveränderung beim Walzen kann basierend auf Bedingungen, bspw. der Härte einer gewalzten Bahn, deren Dicke auf der Eingangsseite und deren Dicke auf der Abgabeseite, berechnet werden. Alternativ dazu kann die Ziel-Walzlast PFGC basierend auf einer Zufallsfunktion berechnet werden, welche den Einstellwert der Walzlast einer vorhergehenden Bahn und den Einstellwert der Walzlast einer nachfolgenden Bahn verbindet. Die Zufallsfunktion kann als geeignete Funktion angegeben werden, welche eine gerade Linie, eine gekrümmte Linie usw. darstellt. Wenn die Zeit der Dimensionsveränderung beim Walzen so kurz ist, dass sie innerhalb eines Mehrfachen der Ansprechzeit der Walzenbiegekraft liegt, bspw. eine Sekunde beträgt, kann die Ziel-Walzlast PFGC berechnet werden, indem der Einstellwert der Walzlast der vorhergehenden Bahn und der Einstellwert der Walzlast der nachfolgenden Bahn verbunden werden.

Das Verfahren zur Regelung der Form gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf jeden der vorliegenden Fälle anwendbar:

  • (1) Verbinden des hinteren Endes einer vorhergehenden Bahn, welche weiter befördert wird, mit dem führenden Ende einer nachfolgenden Bahn, welche im Anschluss an die vorhergehende Bahn befördert wird, und kontinuierliches Walzen des verbundenen Materials, und
  • (2) Walzen eines einzelnen Materials, während die Bahnform beim Walzen verändert wird.

<Ausführungsform>

Eine Ausführungsform der Erfindung wird mit Bezug auf die 1 und 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel einer Walzstraße beschrieben, welche eine Regeleinheit für die Walzenbiegekraft und eine Regeleinheit für den Walzenquerungswinkel für die die Bahnform verändernde Vorrichtung umfasst.

1 ist ein Blockdiagramm, welches das Regelungsverfahren der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 zeigt eine gewalzte Bahn 1, ein Paar Arbeitswalzen 2 einer Walzstraße und ein Paar Stützwalzen 4 für die Walzstraße.

Wenn die Dimensionsveränderung beim Walzen in der Walzstraße ausgeführt wird, wird zuvor ein Zielwert für die mechanische Bandballigkeit eingestellt, und zwar basierend auf den eingestellten Zielwerten der mechanischen Bandballigkeit einer Bahn, welche zu walzen ist, jedoch noch nicht gewalzt ist, vor und nach der Dimensionsveränderung.

Zu diesem Zweck errechnet eine Einstellgrößen-Berechnungseinheit 40 den Zielwert der mechanischen Bandballigkeit für ein nachfolgendes Band. Basierend auf dem berechneten Zielwert für die mechanische Bandballigkeit überträgt dann die Einstellgrößen-Berechnungseinheit 40 einen Einstellwert für die Walzenbiegekraft und einen Einstellwert für den Walzenquerungswinkel des nachfolgenden Bandes zu einer die Einstellgröße der Walzenbiegekraft verändernden Einheit 22 und einer die Einstellgröße für den Walzenquerungswinkel verändernden Einheit 32. Das Berechnen des Zielwertes für die mechanische Bandballigkeit in der Einstellgrößen-Berechnungseinheit 40 in Abhängigkeit des gewalzten Bandes wird bspw. basierend auf Zielwerten für die Bandballigkeit auf der Eintritts- und der Abgabeseite eines Walzenständers, der Regelmöglichkeiten der die Bandform verändernden Vorrichtung usw. ausgeführt.

Andererseits bestimmt eine Anweisungseinheit 50 zum Einstellen der Änderungszeit die Position eines Punktes, um die Änderung der mechanischen Bandballigkeit unter Einsatz bekannter Verfahren und Vorrichtungen zu beginnen. Dann gibt die Anweisungseinheit 50 für die Einstellung des Änderungszeitpunktes bei einem vorgegebenen Zeitpunkt des Startens der Dimensionsveränderung beim Walzen, während das Band einem Walzvorgang unterzogen wird, einen Zeitpunkt für das Ändern sowohl des Einstellwerts der Walzenbiegekraft als auch des Walzenquerungswinkels aus, der sowohl an die Änderungseinheit 22 der Einstellgröße für die Walzenbiegekraft als auch die Änderungseinheit 32 für die Einstellgröße des Walzenquerungswinkels weitergegeben wird.

Gleichzeitig wird die die Bandform verändernde Vorrichtung so betrieben, dass die aktuelle mechanische Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung beim Walzen gleich dem zuvor eingestellten Zielwert der mechanischen Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung beim Walzen ist. Zu diesem Zweck errechnet eine Berechnungseinheit 24 für die Korrekturgröße der Walzenbiegekraft einen Zielwert für die Walzlast während der Dimensionsveränderung beim Walzen von einem Moment zum nächsten unter Einsatz eines Startsignals für die Dimensionsänderung beim Walzen, das von der Anweisungseinheit 50 zum Einstellen des Veränderungszeitpunktes gesendet wird, und von Walzinformation, die von der Berechnungseinheit 40 für die Einstellgröße gesendet wird, und errechnet dann die Korrekturgröße für die Walzenbiegekraft aus der obigen Gleichung (6) in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Zielwalzlast und dem aktuellen Wert für die Walzlast, welcher unter Einsatz des tatsächlichen Lastwertes berechnet wird, der durch eine Lastzelle 10 detektiert wird, sowie eines tatsächlichen Wertes der Walzenbiegekraft, der von einem Sensor für die Walzenbiegekraft (nicht gezeigt) detektiert wird.

Die Einstellgröße der Walzenbiegekraft, welche durch die Änderungseinheit 22 für die Einstellgröße der Walzenbiegekraft bestimmt wird, und die Korrekturgröße der Walzenbiegekraft, welche durch die Berechnungseinheit 24 für die Korrekturgröße der Walzenbiegekraft bestimmt wird, werden in einer Addiereinheit 60 addiert, und die resultierende Walzenbiegekraft wird an einer Regelungseinheit 20 für die Walzenbiegekraft weitergeleitet, wodurch es ermöglicht wird, dass die Walzenbiegekraft während der Dimensionsveränderung beim Walzen von einem Moment zum nächsten verändert wird.

Die 3A und 3B zeigen das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung der Bandform im Vergleich zu einem herkömmlichen Verfahren. Insbesondere zeigen die 3A und 3B jeweils zeitliche Veränderungen der Walzlast, des Walzenquerungswinkels, der Walzenbiegekraft, der zusätzlichen Walzenbiegekraft und der Bandform, welche resultieren, wenn ein Material, dessen Dicke beim Walzen verändert wird, gemäß einem herkömmlichen Verfahren sowie gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren gewalzt wird. Beim herkömmlichen Verfahren (3A) wird die Einstellung des Walzenquerungswinkels und der Walzenbiegekraft vor dem Start der Dickenveränderung (Stärkenveränderung) beim Walzen gegen den Einstellwert des Walzenquerungswinkels und den Einstellwert der Walzenbiegekraft eines nachfolgenden Bandes gemäß vorgegebenen Mustern gestartet. Jedoch kann ein Fehler der mechanischen Bandballigkeit, der wegen eines Walzlastfehlers während der Dickenänderung beim Walzen auftritt, nicht behandelt werden, da der Zielwert der mechanischen Bandballigkeit als Bezug für die Fehlerbestimmung nicht eingestellt ist. Somit wird die zusätzliche Walzenbiegekraft vor dem Start der Dickenveränderung beim Walzen festgehalten, und nach dem Ende der Dickenveränderung beim Walzen wird die aufgebrachte Walzenbiegekraft wiederum gemäß dem Fehler der mechanischen Bandballigkeit korrigiert. Als Ergebnis davon wird während einer Periode, in der die aufgebrachte Walzenbiegekraft festgehalten wird, die Regelung der Walzenbiegekraft in Abhängigkeit vom Fehler der Walzlast nicht ausgeführt werden, und Formfehler, wie bspw. eine Kantenausbuchtung, werden aufgrund des Walzlastfehlers (d.h. des Fehlers der mechanischen Bandballigkeit) hervorgerufen, wie bspw. in 3A gezeigt.

Im Gegensatz dazu kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, da die aufgebrachte Walzenbiegekraft variabel geregelt und von einem Moment zum nächsten in Abhängigkeit vom geschätzten Fehler der Walzlast aufgebracht wird, eine stabile Aufwicklung des gewalzten Bandes erreicht werden, ohne dass wesentliche Formfluktuationen erzeugt werden. Auch kann ein Bruch des Bandes sicher verhindert werden.

Die vorstehende Ausführungsform wurde beispielhaft anhand einer Walzstraße beschrieben, bei der als Einrichtung zur Regelung der Form eine Walzenbiegekraft und ein Walzenquerungswinkel eingesetzt sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch auf Walzstraßen anwendbar, welche lediglich die Walzenbiegekraft als Einrichtung zum Ändern der Bandform einsetzt. Des Weiteren kann bspw. eine Walzenverschiebevorrichtung als die Einrichtung zur Regelung der Form eingesetzt werden.

Erfindungsgemäß kann eine unerwünschte Veränderung in der Bandform, die von der Dimensionsveränderung beim Walzen herrührt, vermieden werden, indem die Einstellungen der die Form regelnden Vorrichtung modifiziert werden. Zusätzlich können auch Formvariationen, die von Schätzungsfehlern während der Dimensionsveränderung beim Walzen herrühren, vermieden werden, indem die Vorrichtung zur Regelung der Form so betrieben wird, dass die Schätzungsfehler eliminiert werden.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Regelung der Form zum Betreiben einer die Bandform verändernden Vorrichtung (2, 4, 20, 30), welche die Abmessungen eines Bandes (1) während eines Bandwalzens verändert, in einem Prozess des kontinuierlichen Walzens eines vorhergehenden Bandes und eines nachfolgenden Bandes, das mit dem vorhergehenden Band verbunden ist, und/oder einem Prozess des Walzens einer einzelnen Bahn, wobei das Verfahren zur Regelung der Form folgendes aufweist:

    einen Einstellschritt, bei dem ein Wert mindestens einer Walzenbiegekraft, welche durch die die Bandform verändernde Vorrichtung während der Dimensionsveränderung aufgebracht wird, basierend auf eingestellten Zielwerten für die mechanische Bandballigkeit vor und nach der Abmessungsveränderung vor dem Beginn der Abmessungsveränderung beim Walzen eingestellt wird,

    gekennzeichnet durch:

    einen Korrekturschritt, bei dem ein Zielwert für die mechanische Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung, welche während des Walzens auftritt, basierend auf den eingestellten Zielwerten für die mechanische Bandballigkeit vor und nach der Dimensionsveränderung bestimmt wird und der Wert der Walzenbiegekraft, der bei dem Einstellschritt eingestellt wurde, in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Zielwert der mechanischen Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung beim Walzen und der tatsächlichen mechanischen Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung beim Walzen korrigiert wird.
  2. Verfahren zur Regelung der Form nach Anspruch 1, wobei ein gewalztes Material (1) eine Anzahl an Bandmaterialien, die miteinander verbunden sind, umfasst und die die Bandform verändernde Vorrichtung (2, 4, 20, 30) gemäß eingestellten Zielwerten für die mechanische Bandballigkeit eines vorhergehendes Bandes und eines nachfolgenden Bandes betrieben wird, wobei:

    der eingestellte Zielwert für die mechanische Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung auf den eingestellten Zielwerten für die mechanische Bandballigkeit des vorhergehenden Bandes und des nachfolgenden Bandes basiert.
  3. Verfahren zur Regelung der Form nach Anspruch 1, wobei das gewalzte Material (1) ein Einzelbandmaterial ist, dessen Dicke und/oder Breite in Walzrichtung unterschiedlich ist.
  4. Verfahren zur Regelung der Form nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der eingestellte Zielwert ChFGC für die mechanische Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung, die während des Walzens auftritt, basierend auf der folgenden Formel bestimmt wird:

    ChFGC = funcCP (PFGC) + funcCB (BFGC) + funcCC (CFGC) + funcCW (CW)

    mit funcCP (PFGC): Funktionsformel einer Walzlast für die mechanische Bandballigkeit mit einer Zielwalzlast (PFGC) als Variable,

    funcCB (BFGC): Funktionsformel eines Walzenbiegekraft für die mechanische Bandballigkeit mit einer Ziel-Walzenbiegekraft (BFGC) als Variable,

    funcCC (CFGC): Funktionsformel eines Walzenquerschnittes für die mechanische Bandballigkeit mit einem Ziel-Walzenquerschnitt (CFGC) als Variable, und

    funcCW (CW): Funktionsformel einer Walzenballigkeit für die mechanische Bandballigkeit mit der Walzenballigkeit (CW) als Variable.
  5. Verfahren zur Regelung der Form nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter umfassend die Schritte des Detektierens eines Fehlers zwischen der Zielwalzlast und der tatsächlichen Walzlast während der Dimensionsveränderung beim Walzen mit der die Bandform verändernden Vorrichtung (2, 4, 20, 30), welche die tatsächliche mechanische Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung beim Walzen gleich dem eingestellten Zielwert für die mechanische Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung beim Walzen hält, und Ausführen des Korrekturschrittes, um den Fehler zu minimieren.
  6. Verfahren zur Regelung der Form nach Anspruch 5, weiter umfassend den Schritt des Einstellens der Zielwalzlast während der Dimensionsveränderung beim Walzen als Funktion, welche den eingestellten Wert für die Walzenlast vor der Dimensionsveränderung beim Walzen und den eingestellten Wert der Walzenlast nach der Dimensionsveränderung beim Walzen verknüpft.
  7. Vorrichtung zur Regelung der Form zum Betreiben einer die Bandform verändernden Vorrichtung (2, 4, 20, 30), welche die Abmessungen eines Bandes (1) während des Bandwalzens verändert, in einem Prozess des kontinuierlichen Walzens eines vorhergehenden Bandes und eines nachfolgenden Bandes, das mit dem vorhergehenden Band verbunden ist, und/oder einem Prozess des Walzens einer einzelnen Bahn, wobei die Vorrichtung zur Regelung der Form folgendes aufweist:

    eine Berechnungseinheit (40) für die Einstellgröße, welche dafür ausgelegt ist, einen Wert mindestens einer Walzenbiegekraft, welche durch die die Bandform verändernde Vorrichtung (2, 4, 20, 30) während der Dimensionsveränderung ausgeübt wird, basierend auf eingestellten Zielwerten für die mechanische Bandballigkeit vor und nach der Dimensionsveränderung vor dem Start der Dimensionsveränderung beim Walzen zu berechnen, gekennzeichnet durch:

    eine Berechnungseinheit (24) für eine Korrekturgröße der die Bandform verändernden Vorrichtung, welche dafür ausgelegt ist, eine mechanische Ziel-Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung, die beim Walzen auftritt, basierend auf den eingestellten Zielwerten für die mechanische Bandballigkeit vor und nach der Dimensionsveränderung zu bestimmen und den Wert der Walzenbiegekraft, der durch die Berechnungseinheit (40) für die Einstellgröße eingestellt wird, in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der mechanischen Ziel-Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung beim Walzen und der tatsächlichen mechanischen Bandballigkeit während der Dimensionsveränderung beim Walzen zu korrigieren.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com