DE19500628B4 - Operating process and rolling mill for the production of optimally flat metal strips - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betrieb einer auf konstanten Massenfluß geregelten mehrgerüstigen Walzstraße für Metallbänder, insbesondere kaltgewalzte Stahlbänder, mit einem zumindest drehzahl-, drehmoment- und walzkraftregelbaren letzten (n) Gerüst, dem eine Planheitsmeßeinrichtung nachgeschaltet ist, deren Meßwerte insbesondere das letzte (n) Gerüst beeinflussen, wobei das letzte (n) Gerüst auf optimale Bandplanheit geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das vorletzte (n – 1) Gerüst (2) derart auf optimale Einlaufwerte für das letzte (n) Gerüst (1) eingestellt wird, dass das letzte (n) Gerüst (1) von den vorhergehenden Gerüsten bis auf die Massenflußregelung und die Walzkraftvorgabe entkoppelt betrieben wird.method for operating a multi-stand rolling mill for metal strips, which is regulated to a constant mass flow, in particular cold rolled steel strips, with an at least speed, torque and rolling force controllable last scaffolding, which a flatness measuring device is connected downstream, their measured values especially the last scaffolding influence, the last (n) scaffolding for optimal flatness is regulated, characterized in that the penultimate (n - 1) scaffold (2) is such to optimal running-in values for the last scaffolding (1) the last scaffolding (1) is set from the previous ones scaffolding except for the mass flow control and the rolling force specification is operated decoupled.
Description
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer auf konstanten
Massenfluss geregelten, mehrgerüstigen
Walzstraße
für Metallbänder, insbesondere
kaltgewalzte Stahlbänder,
mit einem zumindest drehzahl-, drehmoment- und walzkraftregelbaren
letzten (n) Gerüst,
dem eine Planheitsmesseinrichtung nachgeschaltet ist, deren Messwerte
insbesondere das letzte (n) Gerüst
beeinflussen, wobei das letzte Gerüst auf optimale Bandplanheit
geregelt wird, sowie eine Walzstraße zur Durchführung des Verfahrens
(
Die
Planheit eines gewalzten Metallbandes ist in der Praxis von entscheidender
Bedeutung, da wellige Bänder
oder Bänder,
die sich nach einem weiterverarbeitungsgerechten Zuschneiden oder
Spalten verziehen, unbrauchbar sind. Welligkeit und Verzugsneigung
resultieren aus einer ungleichmäßigen Eigenspannungsverteilung
im Band. Die Eigenspannungsverteilung kann z.B. am Ende des Herstellungsprozesses
des Bandes durch Messrollen ermittelt werden, die in bekannter Weise
auch zur Regelung des Herstellungsprozesses verwendbar sind. Ein
Beispiel zeigt der Aufsatz „Messen
und Regeln der Planheit von kaltgewalzten Bändern" von M. Henze und H. Nilsson in der
Zeitschrift „elektrische
Ausrüstung" – Nr. 5 – Oktober 1976. Die hier beschriebene
Messeinrichtung ist für
eingerüstige
Walzwerke entwickelt worden und arbeitet hierfür auch mit zufriedenstellenden
Ergebnissen. Bei mehrgerüstigen Walzwerken
ist zwar das in dem Aufsatz beschriebene Messprinzip anwendbar,
eine Regelung entsprechend den Prinzipien, wie sie in dem Aufsatz
beschrieben oder auch aus der
Aus
der
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Betriebsverfahren der enigangs genannten Art unter Verwendung der bekannten oder ähnlicher Messrollen für eine mehrgerüstige Walzstraße für Metallbänder anzugeben, das es erlaubt, nicht nur die für eingerüstige Walzstraßen erreichbare Planheit zu erreichen, sondern die erreichbare Planheit noch zu verbessern.It is the object of the invention, an operating method of the enigangs mentioned Specify type using the known or similar measuring rollers for a multi-stand rolling mill for metal strips, that it allows, not just those for eingerüstige rolling mills achievable flatness, but the achievable flatness still improve.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das vorletzte Gerüst derart of optimale Einlaufwerte für das letzte Gerüst eingestellt wird, dass das letzte Gerüst von den vorhergehenden Gerüsten bis auf die Massenflussregelung und die Walzkraftvorgabe entkoppelt betrieben wird. Durch diese Maßnahme wird vorteilhaft auf eine überraschend einfache Weise ein erfindungsgemäß gutes Betriebsverhalten erreicht, das die Herstellung eines planen Metallbandes in einer Massenfluss- und Walzkraft-Verteilungs-geregelten mehrgerüstigen Walzenstraße erlaubt. Durch die Entkopplung des letzten Gerüstes von den vorhergehenden Gerüsten, die mit Ausnahme der Massenflussregelung und der Walzkraftvorgabe erfolgt, ergibt sich die Möglichkeit, auch bei einer mehrgerüstigen Walzstraße unter Einhaltung der idealen Walzkraftverteilung mit ihrem dominierenden Einfluss auf die Planheit des hergestellten Bandes, ein planes Band zu erzeugen. Trotz der Entkopplung können die Walzkräfte der Einzelgerüste der Walzstraße unter Einbeziehung des letzten Gerüstes dabei auf, auf der Walz kraftberechnung – einer Modellrechnung – basierende, vorzugsweise einer fortlaufenden Parameteradaption unterzogene, Werte voreingestellt werden.The Task is solved by that the penultimate scaffold such optimal inlet values for the last scaffold is that the last scaffold from the previous scaffolding decoupled except for the mass flow control and the rolling force specification is operated. By this measure will be beneficial to a surprising simple way a good according to the invention Operational behavior achieved that the production of a flat metal strip in a mass flow and Rolling force distribution-regulated multi-stand rolling mill allowed. By decoupling the last scaffold from the previous ones scaffolding, with the exception of the mass flow control and the rolling force specification the possibility arises even with a multi-stand rolling train while maintaining the ideal rolling force distribution with its dominant one Influence on the flatness of the strip produced, a flat strip to create. Despite the decoupling, the rolling forces of the Single scaffolding the rolling mill including the last stand, on the rolling force calculation - one Model calculation - based, preferably subjected to a continuous parameter adaptation, Values are preset.
Derartige Modellrechnungen sind aus Veröffentlichungen der Anmelderin bekannt. Überraschenderweise braucht auch bei einer Entkopplung des letzten Gerüstes, bis auf die Massen flussregelung bei Über- oder Unterschreiten von Zuggrenzwerten, nicht von der bewährten Walzkraftverteilungsrechnung abgegangen zu werden.such Model calculations are from publications known to the applicant. Surprisingly even if the last scaffolding is decoupled on the mass flow control when exceeding or falling below Tension limit values, not from the proven rolling force distribution calculation to be gone.
Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn im Rahmen der bekannten Istwert-Sollwertregelung die Walzkraft und weitere Parameter des letzten Gerüstes aufgrund der Planheitstendenzveränderungen (Δx/Δt) eingestellt werden, insbesondere durch einen vorteilhaft selbstlernenden, Neurofuzzy-Tendenz-Mustervergleich, da sich die Meßrolle in einer Position hinter dem letzten Gerüst befindet, ihre Meßwerte also erst nach einer Zeitverzögerung von. ca. 1/10 sek. vorliegen (Abstand 2,5 m, Walzgeschwindigkeit 25 m/sek.). So kann vorteilhaft unter Berücksichtigung der Eigenschaften der Meßrolle (Trägheit/Hysterese, etc) eine direkt wirkende Regelung erreicht werden.It is particularly advantageous if in the context of the known actual value setpoint control the rolling force and other parameters of the last stand due to changes in flatness tendency (Δx / Δt) are, in particular through an advantageously self-learning, neurofuzzy tendency pattern comparison, because the measuring roller is in a position behind the last scaffold, i.e. its measured values only after a time delay of. approx. 1/10 sec. (distance 2.5 m, rolling speed 25 m / sec.). So can be advantageous considering the properties the measuring roller (Inertia / hysteresis, etc) a directly effective regulation can be achieved.
Die direkt wirkende, am Bandanfang besonders vorteilhafte, Regelung durch die Bandspannungstendenz kann noch durch in einem Neuro-Fuzzy-System verarbeitete Erfahrungswerte aus den vor dem letzten Gerüst liegenden, Gerüsten ergänzt werden. So können die Oberflächenzustände des gewalzten Bandes und der Walzen, die die Reibungsverhältnisse im Walzspalt erheblich beeinflussen, ebenso wie das Ist-Profil, das in das letzte Gerüst eintritt, sowie weitere Straßen- und einstellungsspezifische Einflüsse (z.B. Walzen- und Lagerzustände, etc.) berüchsichtigt werden. In Form von einfachen Wenn-Dann-Regeln werden die einzelnen Erfahrungswerte miteinander verknüpft, so daß sich eine gegenüber der reinen Reakionsregelung nicht unerhebliche Verbesserung ergibt.The direct-acting regulation, which is particularly advantageous at the beginning of the band, can still be done by means of the band tension trend Ro-fuzzy system processed experience from the scaffolding in front of the last scaffolding can be supplemented. For example, the surface conditions of the rolled strip and the rollers, which have a significant influence on the friction conditions in the roll gap, as well as the actual profile that enters the last stand, as well as other road and setting-specific influences (e.g. roller and bearing conditions, etc.) be taken into account. The individual empirical values are linked to one another in the form of simple if-then rules, so that there is an improvement that is not insignificant compared to the pure reaction rule.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Bandzug zwischen dem n- und dem n-1-Gerüst gemessen und bei Überschreiten von Grenzwerten nachgeregelt wird. So kann bei einem Über- oder Unterschreiten eines festgelegten Grenzwertes des Bandzuges zwischen dem letzten und dem vorletzten Gerüst die Drehzahl und damit die Geschwindigkeit des letzten Gerüstes korrigiert werden. Bei Unterschreiten eines minimalen Zuges wird also das Drehmoment am letzten Gerüst um eine definierten Betrag erhöht und bei Überschreiten erniedrigt. Dies erfolgt vorteilhaft dadurch, daß der Sollwert für die Geschwindigkeit um einen kleinen Betrag erhöht wird, welcher der zusätzlichen Verlängerung des Bandes durch die gewünschten Zugerhöhungen proportional ist. Bei üblichen spezifischen Zügen in der Größenordnung von 20 – 40 kg/mm2 reichen hierzu Geschwindigkeitsänderungen von maximal etwa 1 % aus. Das Band wird hierdurch weit unterhalb des Toleranzbereiches beeinflußt. Der Einfluß ist vernachlässigbar. Mögliche Voreilungsänderungen werden durch eine Korrektur der Vorbanddicke des vorletzten (n – 1) Gerüstes ausgeglichen.In a further embodiment of the invention it is provided that the strip tension between the n and the n-1 framework is measured and readjusted when limit values are exceeded. In this way, the speed and thus the speed of the last stand can be corrected when the strip tension between the last and the penultimate stand is exceeded or undershot. If a minimum pull is undershot, the torque on the last scaffold is increased by a defined amount and reduced if it is exceeded. This is advantageously done by increasing the setpoint for the speed by a small amount, which is proportional to the additional lengthening of the belt due to the desired train increases. In the case of customary specific trains in the order of 20-40 kg / mm 2 , speed changes of a maximum of about 1% are sufficient for this. This affects the strip far below the tolerance range. The influence is negligible. Possible changes in advance are compensated for by correcting the pre-strip thickness of the penultimate (n - 1) stand.
Die Planheit wird im allgemeinen als Funktion über die Breite des Bandes angegeben. Diese Funktion enthält lineare und nichtlineare Anteile höheren Grades. Durch Änderung der Linienlastverteilung im Walzspalt erfolgt nun eine positive oder negative Beeinflussung des Anteils höherer Ordnung der Funktion f(x), wobei es möglich ist, die Linienlastverteilung durch Walzenbiegung oder durch Veränderung der Walzengeometrie, z.B. durch Kühlung oder Heizung, einzustellen. Wegen der Geometrie der mechanischen Anordnung in den Walzen wird hierdurch auch der Anteil von x4 sowie auch Anteile höherer Ordnung beeinflußt. Es lassen sich somit die Anteile von x2, x4... etc. nicht unabhängig voneinander beeinflussen. Die Einstellungen erfolgen also vorteilhaft unter Berücksichtigung der gegenseitigen Beeinflussungen. Die Beeinflussung der Linienlastverteilung selbst erfolgt vorteilhaft hauptsächlich durch einen Zusatzsollwert für die Walzkraft, der eine Änderung der resultierenden Walzenbiegung hervorruft. Auch hier ist eine zusätzliche, mit wachsender Zahl von Erfahrungswerten zunehmende, Beeinflussung durch eine Erfahrungswertmatrix, insbesondere eine Neuro-Fuzzy-Erfahrungswertmatrix, vorteilhaft, der Abweichungen vom Idealverhalten aufgegeben werden und in die auch die Einflüsse der Kühlung und ggf. Schmierung miteinfließen. So kann die erfindungsgemäße Regelung vorteilhaft weiter verbessert werden.Flatness is generally given as a function of the width of the belt. This function contains linear and non-linear components of a higher degree. By changing the line load distribution in the roll gap there is now a positive or negative influence on the higher order portion of the function f (x), it being possible to set the line load distribution by roller bending or by changing the roller geometry, for example by cooling or heating. Because of the geometry of the mechanical arrangement in the rolls, this also influences the proportion of x 4 and also higher-order components. The proportions of x 2 , x 4 ... etc. cannot be influenced independently of each other. The settings are therefore advantageously made taking into account the mutual influences. The line load distribution itself is advantageously influenced mainly by an additional setpoint for the rolling force, which causes a change in the resulting roll bending. Here, too, an additional, increasing with an increasing number of empirical values is influenced by an empirical value matrix, in particular a neuro-fuzzy empirical value matrix, which deviates from ideal behavior and into which the influences of cooling and possibly lubrication also flow. The control according to the invention can thus advantageously be further improved.
Eine Fuzzy-Erfahrungswertmatrix und rechentechnische Grundsätze zu ihrer Bildung und Benutzung sind in beispielhafter Form aus der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung "Verfahren und Vorrichtung zur Führung eines Prozesses" zu entnehmen.A Fuzzy empirical value matrix and computational principles for your Education and use are exemplary of the simultaneous Patent application filed "Procedure and device for guiding a process " remove.
Ein
rechentechnisch besonders geeignetes, selbstlernendes Neuro-Fuzzy-System
ist aus der
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung, aus der, ebenso wie aus den Unteransprüchen, weitere erfinderische Einzelheiten entnehmbar sind, beschrieben. Es zeigt:The Invention is based on a drawing from which, as well as from the Dependent claims, further inventive details are described. It shows:
In
Die
Messung des Bandzuges zwischen dem Gerüst
Die
erfindungsgemäße Regelung
bringt in der in
Claims (11)
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