DE102004032634A1 - Verfahren und Einrichtung zum Messen und Regeln der Planheit und/oder der Bandspannungen eines Edelstahlbandes oder einer Edelstahlfolie beim Kaltwalzen in einem Vielwalzengerüst, insbesondere in einem 20-Walzen-Sendizimir-Walzwerk - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zum Messen und Regeln der Planheit und/oder der Bandspannungen eines Edelstahlbandes oder einer Edelstahlfolie beim Kaltwalzen in einem Vielwalzengerüst, insbesondere in einem 20-Walzen-Sendizimir-Walzwerk Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren und eine Einrichtung zum Messen und Regeln der Planheit und/oder der Bandspannungen eines Edelstahlbandes (1) beim Kaltwalzen in einem Vielwalzengerüst (2) mit zumindest einem mehrere Stellglieder (3) umfassenden Regelkreis (4) gewährleistet eine genauere Messung und Regelung dadurch, dass ein Planheitsfehler (10) durch Vergleich eines Spannungskonvektors (8) mit einer vorgegebenen Referenzkurve (9) ermittelt wird, danach der Verlauf des Planheitsfehlers (10) über die Bandbreite (7) in einem Analysenbaustein (11) mathematisch angenähert in anteilige Spannungsvektoren (8) zerlegt wird und die durch reelle Zahlenwerte bestimmten Planheits-Fehleranteile (C1...Cx) jeweils zugehörigen Regelmodulen (12a; 12b) zum Betätigen des jeweiligen Stellglieds (3) zugeführt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Messen und Regeln der Planheit und/oder der Bandspannungen eines Edelstahlbandes oder einer Edelstahlfolie beim Kaltwalzen in einem Vielwalzengerüst, insbesondere in einem 20-Walzen-Sendzimir-Walzwerk, mit zumindest einem, mehrere Stellglieder umfassenden Regelkreis, wobei die aktuelle Bandplanheit im Auslauf des Vielwalzengerüstes über ein Planheits-Messelement aufgrund der Bandspannungsverteilung über die Bandbreite gemessen wird.
  • Derartige Vielwalzengerüste bestehen aus Split-Block oder Monoblock-Ausführung, wobei die oberen und unteren Walzensätze unabhängig voneinander angestellt werden können und sich daraus unterschiedliche Ständerrahmen ergeben können.
  • Das eingangs erwähnte Verfahren ist aus der EP 0 349 885 B1 bekannt und umfasst das Bilden von Messwerten, die die Planheit kennzeichnen, insbesondere die Zugspannungsverteilung, auf der Austrittsseite des Walzgerüstes und in Ab hängigkeit hiervon Stellglieder des Walzwerkes betätigt werden, die zumindest einem Regelkreis für die Planheit der gewalzten Bleche und Bänder angehören. Um nun das unterschiedliche Zeitverhalten der Stellglieder des Walzwerkes herabzusetzen, sieht das bekannte Verfahren vor, die Geschwindigkeiten der unterschiedlichen Stellglieder aneinander anzupassen und deren Stellwege zu vergleichmäßigen. Dadurch werden jedoch weitere Fehlerquellen nicht erfasst.
  • Ein anderes bekanntes Verfahren ( EP 0 647 164 B1 ), ein Verfahren zum Gewinnen der Eingangssignale in Gestalt von Walzspaltsignalen, für Steuerglieder und Regler für Stellglieder der Arbeitswalzen, misst die Spannungsverteilung quer zum Bandmaterial, wobei die Planheitsfehler aus einer mathematischen Funktion entnommen werden, indem die Quadrate der Abweichungen ein Minimum annehmen sollen, was durch eine Matrix ermittelt wird, mit der Anzahl von Messpunkten, der Anzahl von Zeilen, der Anzahl von Basisfunktionen und der Anzahl von Walzspalten in den Messpunkten. Diese Vorgehensweise berücksichtigt ebenfalls nicht die in der Praxis auftretenden Planheitsfehler und ihr Zustandekommen.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aufgrund der genauer gemessenen und analysierten Planheitsfehler ein verändertes Stellverhalten der jeweiligen Stellglieder zu erzielen, um dadurch eine höhere Planheit des Endproduktes zu erreichen, so dass auch die Walzgeschwindigkeit erhöht werden kann.
  • Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Planheitsfehler durch Vergleich eines Spannungsvektors mit einer vorgegebenen Referenzkurve ermittelt wird, danach der Verlauf des Planheitsfehlers über die Bandbreite in einem Analysenbaustein mathematisch angenähert in anteilige Spannungsvektoren zerlegt wird und die durch reelle Zahlenwerte bestimmten Planheits-Fehleranteile jeweils zugehörigen Regelmodulen zum Betätigen des jeweiligen Stellglieds zugeführt werden. Die Vorteile sind Sicherstellung eines stabilen Walzprozesses mit minimaler Bandreißerquote und damit eine Erhöhung der möglichen Walzgeschwindigkeit. Außerdem wird das Bedienungspersonal durch die automatische Anpassung der Planheits-Stellglieder an veränderte Bedingungen, auch bei Fehlsetzungen, entlastet. Weiter wird eine gleichbleibende Produktqualität unabhängig von der Qualifikation des Personals erreicht. Weiterhin kann die Berechnung der Einflussfunktionen und eine Berechnung der Steuerfunktionen zeitsparend vorab erfolgen. Das Planheits-Regelungssystem als Ganzes wird robust gegenüber Ungenauigkeiten in den berechneten Steuerfunktionen. Die Ungenauigkeiten bleiben ohne Einfluss auf die Inbetriebnahme. Die wichtigsten Komponenten des Planheitsfehlers werden mit maximal möglicher Regeldynamik beseitigt. Die orthogonalen Anteile der Spannungsvektoren sind linear unabhängig voneinander, wodurch eine gegenseitige Beeinflussung der Anteile untereinander ausgeschlossen ist. Die skalaren Planheits-Fehleranteile werden den einzelnen Regelmodulen zugeführt.
  • In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verlauf des Planheitsfehlers über die Bandbreite durch eine Gauss-Approximation 8. Ordnung (LSQ-Verfahren) angenähert und anschließend in die orthogonalen Anteile zerlegt wird.
  • Eine Verbesserung der Erfindung ist dadurch gegeben, dass ein Restfehlervektor analysiert wird und der Restfehlervektor unmittelbar ausgewählten Stellgliedern aufgeschaltet wird. Alle nach dem hochdynamischen Ausregelvorgang verbleibenden Planheitsfehler, die mit den gegebenen Einflussfunktionen beeinflussbar sind, werden von der Restfehlerbeseitigung im Rahmen des verfügbaren Stellbereichs eliminiert. Es ist daher vorteilhaft, neben den oben genannten orthogonalen Komponenten des Planheitsfehlers auch noch einen Restfehler zu berücksichtigen, der nicht den beschriebenen orthogonalen Komponenten, sondern unmittelbar den Stellgliedern zugeführt wird.
  • Nach weiteren Schritten kann die Zuordnung der Restfehlervektoren durch Gewichtungsfunktionen erfolgen, die aus Einfluss-Funktionen von Exzenter- Stellgliedern abgeleitet werden und die den gesamten anstehenden Planheitsfehler den einzelnen Exzentern zuordnen.
  • Dabei ist es weiter vorteilhaft, dass aus den den Exzentern zugeordneten Restfehlervektoren durch Aufsummieren eine durch reelle Zahlenwerte bestimmte Fehlergröße gebildet wird.
  • Eine andere Weiterbildung sieht vor, dass die Regelung für die Bandkanten innerhalb der Planheitsregelung separat durchgeführt wird. Dadurch kann eine solche Regelung ggfs. auch ganz abgeschaltet werden, wenn sie nicht zwingend benötigt wird.
  • Eine weitere Verbesserung besteht darin, dass als Stellglied für die Kantenspannungsregelung die Horizontalverschiebung der inneren Zwischenwalzen eingesetzt wird.
  • Dazu wird eine Verbesserung dahingehend vorgeschlagen, dass über die Kantenspannungsregelung separat für jede Bandkante eine vorgegebene Bandspannung im Bereich von ein bis zwei äußersten überdeckten Zonen einer Planheits-Messrolle eingestellt wird.
  • Andere Merkmale sehen vor, dass die Kantenspannungsregelung wahlweise asynchron oder synchron für die beiden Bandkanten betrieben wird.
  • Dabei kann die Regelgröße für die Kantenspannungsregelung separat für jede Bandkante durch Differenzbildung zwischen den Regeldifferenzen der zwei äußersten Messwerte der Planheits-Messrolle bestimmt werden.
  • Nach dem aufgezeigten Stand der Technik geht die Einrichtung zum Messen und Regeln der Planheit und/oder Bandspannungen eines Edelstahlbandes oder ei ner Edelstahlfolie für den Kalzwalzbetrieb in einem Vielwalzengerüst, insbesondere in einem 20-Walzen-Sendzimir-Walzwerk, mit zumindest einem Regelkreis für Stellglieder aus, die aus hydraulischen Anstellmitteln, aus Exzentern der äußeren Stützwalzen, aus axialverschiebbaren inneren Konus-Zwischenwalzen und/oder deren Einflussfunktionen bestehen.
  • Die eingangs gestellte Aufgabe wird daher vorrichtungstechnisch dadurch gelöst, dass ein Vergleichsignal zwischen einer Referenzkurve und der aktuellen Bandplanheit des Planheits-Messelementes am Eingang des Regelkreises an ein erstes Analysengerät und selbständige, erste und zweite Regelmodule für die Bildung der Spannungsvektoren und mit dem Ausgang an das Stellglied für die schwenkbaren hydraulischen Anstellmittel des Walzensatzes angeschlossen ist und dass das Vergleichssignal parallel an ein zweites Analysengerät und ein weiteres separates, zweites Regelmodul angeschlossen ist, dessen Berechnungsergebnis über Steuerfunktionen mit einem Kopplungs-Anschluss an das Stellglied der Exzenter weiterleitbar ist. Dadurch können die mit dem Verfahren verbundenen Vorteile vorrichtungstechnisch umgesetzt werden.
  • Eine weitere Verbesserung der Erfindung besteht darin, dass das Vergleichssignal zwischen der Referenzkurve und der aktuellen Bandplanheit über das eigenständige Analysengerät an das eigenständige, dritte Regelmodul für einen Planheits-Restfehler angeschlossen ist, dessen Ausgang an den Kopplungs-Anschluss für das Stellglied aus den Exzentern geführt ist.
  • Eine in diesem Sinn die Erfindung fortsetzende Ausbildung besteht darin, dass das Vergleichssignal zwischen der Referenzkurve und der aktuellen Bandplanheit über ein weiteres, drittes eigenständiges Analysengerät an ein eigenständiges, viertes Regelmodul für die Kontrolle der Kantenspannungsregelung angeschlossen ist und dessen Ausgang an das Stellglied der inneren Konus-Zwischenwalzen angeschlossen ist.
  • Eine genaue Signalerzeugung wird dadurch unterstützt, dass ein im Auslauf angeordnetes Planheits-Messelement an die Signalleitung der aktuellen Bandplanheit angeschlossen ist.
  • Die weitere Erfindung ist dahingehend gestaltet, dass für jeden Planheits-Fehlervektor ein dynamischer Einzelregler vorgesehen ist, der als PI-Regler mit Totband im Eingang versehen ist.
  • Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass jedem Einzelregler außer dem ersten Analsyengerät adaptive Parametrierungsmittel und eine Steuerungsanzeige in Parallelschaltung vorgeordnet sind.
  • Weiterhin ist vorteilhaft, dass an jedem Einzelregler Anschlüsse für Regelparameter vorgesehen sind.
  • Weitergehend können die dynamischen Einzelregler mit einem Bedienpult verbindbar sein.
  • Eine weitere Analogie zu den Verfahrensschritten besteht darin, dass zur Restfehlerbeseitigung der Resffehlervektor über Restfehler-Regelgeräte jeweils mit den Stellgliedern der Exzenter zusammenwirkt.
  • Die Unabhängigkeit der Messungen an den Bandkanten wird vorrichtunsgtechnisch dadurch gelöst, dass die Kantenspannungsregelung ein Analysengerät für verschiedene Bandkanten-Zonen der Planheits-Messrolle vorsieht, an das jeweils zwei Bandkanten-Regelgeräte angeschlossen sind.
  • In Weiterbildung dieser Anordnung sind die Bandkanten-Regelgeräte mit den Stellgliedern der Konus-Zwischenwalzen verbunden.
  • Dadurch sind die Bandkanten-Regelgeräte unabhängig voneinander schaltbar.
  • Schließlich ist vorgesehen, dass an die beiden Bandkanten-Regelgeräte jeweils ein adaptives Verstellgeschwindgkeits-Regelmittel und eine Steuerungsanzeige angeschlossen sind.
    •
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Anlagenkonfiguration eines 20-Walzen-Sendzimir-Walzwerks,
  • 2 als vergrößerten Ausschnitt die Walzensätze in Split-Block-Ausführung mit den Ortsbestimmungen für die Planheits-Stellglieder,
  • 3 ein Walzspalt/Bandbreite-Diagramm mit den Einfluss-Funktionen der Exzenter auf das Walzspaltprofil,
  • 4 ein Diagramm der Änderung des Walzspaltes über der Bandbreite für den Einfluss der Konus-Zwischenwalzen-Verschiebung,
  • 5A ein Diagramm zum Planheits-Restfehler (Bandspannung über der Bandbreite),
  • 5B ein Diagramm der Zuordnung des Planheits-Restfehlers zu den einzelnen Exzentern,
  • 6 ein Übersichts-Blockschaltbild der Planheits-Regelung zum 20-Walzen-Sendzimir-Walzwerk,
  • 7 ein strukturelles Blockschaltbild zur Cx-Regelung,
  • 8 ein Blockschaltbild zur Struktur der Restfehlerbeseitigung und
  • 9 ein Blockschaltbild zur Struktur der Kantenspannungsregelung.
  • Gemäß 1 wird das Edelstahlband 1 oder eine Edelstahlfolie 1a in einem Vielwalzengerüst 2, einem 20-Walzen-Sendzimir-Walzwerk 2a durch Abrollen, Walzen und Aufrollen gewalzt. Dabei bilden die Walzensätze 2b eine Split-Block-Ausführung. Der obere Walzensatz 2b kann über ein Stellglied 3 und weitere Funktionen angestellt werden. In einem Regelkreis 4 (6 – 9) werden noch zu beschreibende Signale verarbeitet. Diese Signale stammen vor dem Walzvorgang aus einem Einlauf 5a und nach dem Walzen aus einem Auslauf 5b und werden über Planheits-Messelemente 6 gewonnen, die im Ausführungsbeispiel aus Planheits-Messrollen 6a bestehen.
  • In 2 ist für den oberen Walzensatz 2b als Stellglied 3 ein hydraulisches Anstellmittel 17 gezeigt. Zur Beeinflussung der Bandplanheit stehen als Stellglieder 3 ein Schwenken des hydraulischen Anstellmittels 17 (nur bei der Split-Block-Ausführung angewendet), ein Exzenter-Stellglied 14 der äußeren Stützwalzen 18 (A, B, C, D, von denen die Stützrollen A und D bspw. mit einem Exzenter 14a ausgerüstet sind) und eine Axialverschiebung von inneren Konus-Zwischenwalzen 19 zur Verfügung.
  • Das Stellverhalten der Exzenteranstellung ist durch die sog. „Einflussfunktionen" charakterisiert. Zwei oder mehr der äußeren Stützwalzen 18 sind mit jeweils vier bis acht über der Ballenbreite angeordneten Exzentern 14a ausgestattet, die mit tels jeweils einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit verdreht werden können, wodurch sich das Walzspaltprofil beeinflussen lässt. Die inneren Konus-Zwischenwalzen 19, die über eine hydraulische Verschiebeeinrichtung horizontal verschiebbar sind, besitzen im Bereich der Bandkanten 15 einen konischen Schliff. Der Schliff befindet sich bei den beiden oberen Konus-Zwischenwalzen 19 auf der Bedienseite des Vielwalzengerüstes 2, bei den unteren Konus-Zwischenwalzen 19 auf der Antriebsseite (oder umgekehrt). Somit kann durch synchrones Verschieben jeweils der beiden oberen und unteren Konus-Zwischenwalzen 19 die Spannung an einer der beiden Bandkanten 15 beeinflusst werden.
  • In 3 ist für jeden der acht verstellbaren Exzenter 14a des Ausführungsbeispiels die zugehörige Veränderung des Walzspaltprofils zwischen den Bandkanten 15 innerhalb der Bandbreite 7 angegeben.
  • Entsprechende Einflussfunktionen, die den Einfluss der Konus-Zwischenwalzen-Verschiebeposition auf das Walzspaltprofil beschreiben, sind in 4 ebenfalls über die Bandbreite 7 bis zu den Bandkanten 15 angegeben.
  • Die Zerlegung des Planheitsfehlervektors in orthogonale Polynome der Spannung σ (x), führt bei entsprechender Analyse zu C1 (1. Ordnung), C2 (2. Ordnung), C3 (3. Ordnung) und C4 (4. Ordnung) in N/mm2.
  • Eine Zuordnung von Restfehlern zu den einzelnen Exzentern ergibt sich aus 5A als Planheits-Restfehler 26 (verblieben nach Stelleingriff durch die Cx-Reglung) mit der Bandspannung (N/mm2) über der Bandbreite 7 zwischen den Bandkanten 15 und in 5B sind die Gewichtungsfunktionen zur Bewertung des Planheits-Rest-fehlers 26 für die einzelnen Exzenter 14a, abhängig von der Bandbreite 7 zwischen den Bandkanten 15 dargestellt.
  • Das Verfahren ist aus 6 ersichtlich: Die aktuelle Bandplanheit wird im Auslauf 5b des Vielwalzengerüstes 2 über die Planheits-Messrolle 6a anhand der Bandspannungsverteilung (diskrete Bandspannungs-Messwerte über die Bandbreite 7) gemessen und in einem Spannungsvektor 8 abgelegt. Eine Subtraktion von der vom Bediener vorzugebenden Referenzkurve 9 (Sollkurve) ergibt nach Berechnung den Spannungsvektor 8 des Planheitsfehlers 10 (Regeldifferenz). Der Verlauf des Planheitsfehlers 10 über die Bandbreite 7 wird in einem Analysenbaustein 11 durch eine Gauss-Approximation (LSQ-Verfahren) 8. Ordnung angenähert und anschließend in die orthogonalen Anteile, C1...Cx zerlegt. Die orthogonalen Anteile sind linear unabhängig voneinander, wodurch eine gegenseitige Beeinflussung der Anteile untereinander ausgeschlossen ist. Die skalaren Planheits-Fehleranteile C1, C2, C3, C4 und ggfs. weitere, werden über ein erstes Analysengerät 11a einem ersten und zweiten Regelmodul 12a und 12b zugeführt. Entsprechend sind die zweiten und dritten Analysengeräte 11b und 11c mit den Regelmodulen 12c und einem vierten Regelmodul 12d verbunden.
  • Im einzelnen ist der Ablauf wie folgt: Ein Vergleichssignal 20 zwischen der Referenzkurve 9 und der aktuellen Bandplanheit 22 des Planheits-Messelementes 6 am Eingang 23 des Regelkreises 4 ist an ein erstes Analysengerät 11a und ein selbständiges, erstes Regelmodul 12a für die Bildung der Spannungsvektoren 8 (C1...Cx) und mit dem Ausgang 24 an das jeweilige Stellglied 3 für die hydraulischen Anstellmittel 17 des Walzensatzes 2b angeschlossen. Ausgangssignale des ersten Analysengerätes 11a gelangen weiterhin an das zweite Regelmodul 12b. Das Berechnungsergebnis (f), aus Steuerfunktionen 21, wird über einen Kopplungs-Anschluss 25 an das Stellglied 3 der Exzenter 14a weitergeleitet. Das Vergleichssignal 20 zwischen der Referenzkurve 9 und der aktuellen Bandplanheit 22 wird über das eigenständige Analysengerät 11b an das eigenständige, dritte Regelmodul 12c für den Planheits-Restfehler 26 angeschlossen, dessen Ausgang 27 an den Kopplungs-Anschluss 25 für das Stellglied 3 aus den Exzentern 14a geführt ist.
  • Weiterhin ist in 6 gezeigt, dass das Vergleichssignal 20 zwischen der Referenzkurve 9 und der aktuellen Bandplanheit 22 über ein weiteres, drittes eigenständiges Analysengerät 11c an ein eigenständiges, viertes Regelmodul 12d für die Kontrolle einer Kantenspannungsregelung 16 angeschlossen und dessen Ausgang 28 an das Stellglied 3 der inneren Konus-Zwischenwalzen 19 angeschlossen ist. Im Auslauf 5b ist eine Planheits-Messrolle 6a mittels der Signalleitung der aktuellen Bandplanheit 22 verbunden.
  • Dabei ist es praktikabel, neben den vorstehend genannten Komponenten des Planheitsfehlers 10 auch noch einen Restfehler zu berücksichtigen, der nicht den oben beschriebenen orthogonalen Komponenten, sondern unmittelbar den Exzentern 14a zugeordnet wird. Diese Zuordnung wird gemäß 5B mit Gewichtungsfunktionen vorgenommen, die aus den Exzenter-Einflussfunktionen abgeleitet werden und die den gesamten anstehenden Planheitsfehlervektor den einzelnen Exzentern 14a zuordnen. Anschließend wird aus den den Exzentern 14a zugeordneten Restfehlervektoren 13 durch Aufsummierung eine skalare Fehlergröße gebildet und diese über jeweils ein Regelmodul 12d den Exzentern 14a zugeordnet.
  • Für jede orthogonale Komponente des Planheits-Fehlervektors (7) ist in dem hochdynamischen Regelkreis 29 ein dynamischer Einzelregler 30 vorgesehen, der als PI-Regler 31 mit Totband im Eingang 32 versehen ist. Jedem Einzelregler 30 sind außer dem ersten Analysengerät 11a adaptive Parametrierungsmittel 33 und eine Steuerungsanzeige 34 in Parallelschaltung vorgeordnet. An jedem Einzelregler 30 sind Anschlüsse 35 für Regelparameter Ki und Kp vorgesehen. Ggfs. sind die dynamischen Einzelregler 30 mit einem Bedienerpult 36 zu verbinden.
  • Der Einzelregler 30 für den C1-Anteil (Schräglage) arbeitet bei der Split-Block-Ausführung auf den Schwenk-Soll-Wert der hydraulischen Anstellmittel 17, bei der Monoblock-Bauweise auf die Exzenter-Anstellung als Stellgröße. Die Einzelregler 30 für alle übrigen Anteile (C2, C3, C4 und ggfs. höhere Ordnungen) arbeiten auf die Exzenter-Stellglieder 14 der äußeren Stützwalzen 18. Für die Zuordnung der von den einzelnen dynamischen Einzelreglern 30 gelieferten skalaren Stellgrößen zu den Exzentern 14a werden die Steuerfunktionen 21 eingesetzt. Die Steuerfunktionen 21 setzen eine C1-, C2-, C3-...-Stellbewegung in eine entsprechende Kombination der einzelnen Exzenter-Stellbewegungen um. Die erwähnte Entkopplung gewährleistet, dass eine Stellbewegung bspw. des C2-Reglers 30 keinen anderen orthogonalen Anteil außer dem C2-Anteil beeinflusst. Die entsprechenden Steuerfunktionen werden abhängig von der Bandbreite 7 und von der Anzahl der aktiven Exzenter 14a vorab aus den Einfluss-Funktionen berechnet. Die eingesetzten PI-Regler besitzen, abhängig von der Stellglied-Dynamik und der Walzgeschwindigkeit, die adaptiven Parametrierungsmittel 33 und gewährleisten hierdurch für alle Betriebsbereiche das Erreichen der theoretisch möglichen, optimalen Regeldynamik. Darüber hinaus ermöglicht der gewählte Ansatz der Berechnung der Regelparameter Ki und Kp nach der Methode des Betragsoptimums eine sehr einfache Inbetriebnahme, da die Einstellung der Regeldynamik von außen über nur einen Parameter erfolgt. Mit den hochdynamischen Einzelreglern 30 werden, abhängig von der Walzgeschwindigkeit, Ausregelzeiten von unter 1 Sekunde erreicht.
  • Gemäß 8 sind Fehleranteile, für die kein Einzelregler 30 vorgesehen ist, für die der zugehörige Einzelregler 30 ausgeschaltet ist oder solche, die durch zwangsläufige Ungenauigkeiten in den berechneten Steuerfunktionen, bspw. fehlende Entkopplung, verursacht werden, berücksichtigt. Solche auftretenden Fehleranteile können naturgemäß von den hochdynamischen Einzelreglern 30 der orthogonalen Komponenten nicht beseitigt werden. Um solche Fehleranteile dennoch zu eliminieren, enthält das Planheits-Regelverfahren eine Restfehlerbeseiti gung (8). Die Restfehlerbeseitigung arbeitet auf die Exzenter 14a als Stellglieder 3 und bietet mit der vorstehend beschriebenen Fehleranalyse die Möglichkeit, grundsätzlich alle Planheitsfehler zu eliminieren, bei denen dies aufgrund der gegebenen Stellglied-Charak-teristik möglich ist. Aufgrund der bestehen bleibenden Kopplung zwischen den einzelnen Exzentern 14a und aufgrund möglicher Wechselwirkungen mit der hochdynamischen Regelung der orthogonalen Komponenten sollte die Restfehlerregelung nur mit einer vergleichsweisen geringeren Dynamik betrieben werden. Letztere orientiert sich an einer parametrierbaren, konstanten Verstellgeschwindigkeit der Exzenter 14a, so dass die Regelung, je nach Walzgeschwindigkeit und Regelabweichung, etwas größere Ausregelzeiten erreicht. Dementsprechend ist zur Restfehlerbeseitigung der Restfehlervektor 13 über Restfehler-Regelgeräte 37, 38 und 39 jeweils mit den Stellgliedern 3 der Exzenter 14a geschaltet.
  • Um den besonderen Belangen der 20-Walzen-Gerüste und des Dünnband- und Folienwalzens im Hinblick auf die Spannung an den Bandkanten 15 Rechnung zu tragen (etwa auftretende Bandrisse, Bandlauf), werden die Bandkanten 15 innerhalb der Planheitsregelung separat behandelt. Als Stellglied 3 wird die Horizontalverschiebung der inneren Konus-Zwischenwalzen 19 verwendet. Die Kantenspannungsregelung 16 stellt separat für jede Bandkante 15 gemäß 9 eine gewünschte Bandspannung im Bereich der ein bis zwei äußersten überdeckten Zonen der Planheits-Messrolle 6a ein. Die Regelgröße wird, wie aus 9 ersichtlich ist, separat für jede Bandkante 15 durch Differenzbildung zwischen den Regeldifferenzen der zwei äußersten Messwerte der Planheits-Messrolle 6a gebildet. Hierdurch wird die Kantenspannungsregelung 16 von der Referenzkurve 9 unabhängig und von den übrigen Komponenten der Planheitsregelung entkoppelt. Für die Kantenspannungsregelung 16 ist ein Analysengerät 40 für die verschiedenen Bandkanten-Zonen der Planheits-Messrolle 6a vorgesehen, an das jeweils zwei Bandkanten-Regelgeräte 41 und 42 angeschlossen sind. Die Bandkanten-Regelgeräte 41, 42 sind mit den Stellgliedern 3 der Konus-Zwischenwalzen 19 verbunden. Die Bandkanten-Regelgeräte 41, 42 sind unabhängig voneinander schaltbar. Außerdem ist an die beiden Bandkanten-Regelgeräte 41, 42 jeweils ein adaptives Verstellgeschwindigkeits-Regelungsmittel 43 und eine Steuerungsanzeige 44 angeschlossen. Die Kantenspannungsregelung 16 kann somit wahlweise asynchron (unabhängiger Betrieb für beide Bandkanten 15) oder synchron betrieben werden. Die Dynamik der Kantenspannungsregelung 16 ist durch die zulässige Verschiebegeschwindigkeit der Konus-Zwischenwalzen-Horizontalverschiebung geprägt, die von Walzkraft und Walzgeschwindigkeit abhängt.
    • 1
    Edelstahlband
    1a
    Edelstahlfolie
    2
    Vielwalzengerüst
    2a
    Sendzimir-Walzwerk
    2b
    Walzensatz
    3
    Stellglied
    4
    Regelkreis
    5a
    Einlauf
    5b
    Auslauf
    6
    Planheits-Messelement
    6a
    Planheits-Messrolle
    7
    Bandbreite
    8
    Spannungsvektor
    9
    Referenzkurve
    10
    Planheitsfehler
    11
    Analysenbaustein
    11a
    erstes Analysengerät
    11b
    zweites Analysengerät
    11c
    drittes Analysengerät
    12a
    erstes Regelmodul
    12b
    zweites Regelmodul
    12c
    drittes Regelmodul
    12d
    viertes Regelmodul
    13
    Restfehlervektor
    14
    Exzenter-Stellglied
    14a
    Exzenter
    15
    Bandkante
    16
    Kantenspannungsregelung
    17
    hydraulische Anstellmittel
    18
    äußere Stützwalzen
    19
    Konus-Zwischenwalzen
    20
    Vergleichssignal
    21
    Steuerfunktionen
    22
    aktuelle Bandplanheit
    23
    Eingang des Regelkreises
    24
    Ausgang des Regelkreises
    25
    Kopplungs-Anschluss
    26
    Planheits-Restfehler
    27
    Ausgang des dritten Regelmoduls
    28
    Ausgang des vierten Regelmoduls
    29
    hochdynamischer Regelkreis
    30
    dynamischer Einzelregler für die orthogonale Komponente
    31
    PI-Regler mit Totband
    32
    Eingang
    33
    adaptive Parametrierungsmittel
    34
    Steuerungsanzeige
    35
    Anschluss
    36
    Bedienerpult
    37
    Restfehler-Regelgerät
    38
    Restfehler-Regelgerät
    39
    Restfehler-Regelgerät
    40
    Analysengerät für verschiedene Bandkanten-Zonen
    41
    Bandkanten-Regelgerät
    42
    Bandkanten-Regelgerät
    43
    adaptive Verstellgeschwindigkeits-Regelungsmittel
    44
    Steuerungsanzeige

Claims (23)

  1. Verfahren zum Messen und Regeln der Planheit und/oder der Bandspannungen eines Edelstahlbandes (1) oder einer Edelstahlfolie (1a) beim Kaltwalzen in einem Vielwalzengerüst (2), insbesondere in einem 20-Walzen-Sendzimir-walzwerk (2a), mit zumindest einem, mehrere Stellglieder (3) umfassenden Regelkreis (4), wobei die aktuelle Bandplanheit (22) im Auslauf (5b) des Vielwalzengerüstes (2) über ein Planheits-Messelement (6) aufgrund der Band-spannungsverteilung über die Bandbreite (7) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Planheitsfehler (10) durch Vergleich eines Spannungsvektors (8) mit einer vorgegebenen Referenzkurve (9) ermittelt wird, danach der Verlauf des Planheitsfehlers (10) über die Bandbreite (7) in einem Analysenbaustein (11) mathematisch angenähert in anteilige Spannungsvektoren (8/C1...Cx) zerlegt wird und die durch reelle Zahlenwerte bestimmten Planheits-Fehleranteile (C1...C4) jeweils zugehörigen Regelmodulen (12a; 12b zum Betätigen des jeweiligen Stellglieds (3) zugeführt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des Planheitsfehlers (10) über die Bandbreite (7) durch eine Gauss-Approximation 8. Ordnung (LSQ-Verfahren) angenähert und anschließend in die orthogonalen Anteile (C1...Cx) zerlegt wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Restfehlervektor (13) analysiert wird und der Restfehlervektor (13) unmittelbar ausgewählten Stellgliedern (3) aufgeschaltet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dass die Zuordnung der Restfehlervektoren (13) durch Gewichtungsfunktionen erfolgt, die aus Einfluss-Funktionen von Exzenter-Stellgliedern (14) abgeleitet werden und die den gesamten anstehenden Planheitsfehler (10) den einzelnen Exzentern (14a) zuordnen.
  5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus den den Exzentern (14a) zugeordneten Restfehlervektoren (13) durch Aufsummieren eine durch reelle Zahlenwerte bestimmte Fehlergröße gebildet wird.
  6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung für die Bandkanten (15) innerhalb der Planheitsregelung separat durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellglied (3) für die Kantenspannungsregelung (16) die Horizontalverschiebung der inneren Zwischenwalzen (19) eingesetzt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass über die Kantenspannungsregelung (16) separat für jede Bandkante (15) eine vorgegebene Bandspannung im Bereich von ein bis zwei äußersten überdeckten Zonen einer Planheits-Messrolle (6a) eingestellt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kantenspannungsregelung (16) wahlweise asynchron oder synchron für die beiden Bandkanten (15) betrieben wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelgröße für die Kantenspannungsregelung (16) separat für jede Bandkante (15) durch Differenzbildung zwischen den Regeldifferenzen der zwei äußersten Messwerte der Planheits-Messrolle (6a) bestimmt wird.
  11. Einrichtung zum Messen und Regeln der Planheit und/oder Bandspannungen eines Edelstahlbandes (1) oder einer Edelstahlfolie (1a) für den Kaltwalzbetrieb in einem Vielwalzengerüst (2), insbesondere in einem 20-Walzen-Sendzimir-Walzwerk (2a), mit zumindest einem Regelkreis (4) für Stellglieder (3), die aus hydraulischen Anstellmitteln (17), aus Exzentern (14a) der äußeren Stützwalzen (18), aus axialverschiebbaren inneren Konus-Zwischen-walzen (19) und/oder deren Einflussfunktionen bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vergleichssignal (20) zwischen einer Referenzkurve (9) und der aktuellen Bandplanheit (22) des Planheits-Messelementes (6) am Eingang (23) des Regelkreises (4) an ein erstes Analysengerät (11a) und selbständige, erste und zweite Regelmodule (12a; 12b) für die Bildung der Spannungsvektoren (8/C1...Cx) und mit dem Ausgang (24) an das Stellglied (3) für die schwenkbaren hydraulischen Anstellmittel (17) des Walzensatzes (2b) angeschlossen ist und dass das Vergleichssignal (20) parallel an ein zweites Analysengerät (11b) und ein weiteres separates, drittes Regelmodul (12c) angeschlossen ist, dessen Berechnungsergebnis (f) mit einem Kopplungs-Anschluss (25) an das Stellglied (3) der Exzenter (14a) weiterleitbar ist.
  12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergleichssignal (20) zwischen der Referenzkurve (9) und der aktuellen Bandplanheit (22) über das eigenständige Analysengerät (11b) an das eigenständige, dritte Regelmodul (12c) für einen Planheits-Restfehler (26) angeschlossen ist, dessen Ausgang (27) an den Kopplungs- Anschluss (25) für das Stellglied (3) aus den Exzentern (14a) geführt ist.
  13. Einrichtung nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergleichssignal (20) zwischen der Referenzkurve (9) und der aktuellen Bandplanheit (22) über ein weiteres, drittes eigenständiges Analysengerät (11c) an ein eigenständiges, viertes Regelmodul (12d) für die Kontrolle der Kantenspannungsregelung (16) angeschlossen und dessen Ausgang (28) an das Stellglied (3) der inneren Konus-Zwischenwalzen (19) angeschlossen ist.
  14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Auslauf (5b) angeordnetes Planheits-Messelement (6) an die Sig-nalleitung der aktuellen Bandplanheit (22) angeschlossen ist.
  15. Einrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Planheitsfehler (10) ein dynamischer Einzelregler (30) vorgesehen ist, der als PI-Regler (31) mit Totband im Eingang (32) versehen ist.
  16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Einzelregler (30) außer dem ersten Analysengerät (11a) adaptive Parametrierungsmittel (33) und eine Steuerungsanzeige (34) in Parallelschaltung vorgeordnet sind.
  17. Einrichtung nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Einzelregler (30) Anschlüsse (35) für Regelparameter (Ki; Kp) vorgesehen sind.
  18. Einrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamischen Einzelregler (30) mit einem Bedienerpult (36) verbindbar sind.
  19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zur Restfehlerbeseitigung der Restfehlervektor (13) über Restfehler-Regelgeräte (37, 38, 39) jeweils mit den Stellgliedern (3) der Exzenter (14a) zusammenwirkt.
  20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kantenspannungsregelung (16) ein Analysengerät (40) für verschiedene Bandkanten-Zonen der Planheits-Messrolle (6a) vorsieht, an das jeweils zwei Bandkanten-Regelgeräte (41, 42) angeschlossen sind.
  21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandkanten-Regelgeräte (41, 42) mit den Stellgliedern (3) der Konus-Zwischenwalzen (19) verbunden sind
  22. Einrichtung nach den Ansprüchen 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandkanten-Regelgeräte (41, 42) unabhängig voneinander schaltbar sind.
  23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass an die beiden Bandkanten-Regelgeräte (41, 42) jeweils ein adaptives Verstellgeschwindigkeits-Regelungsmittel (43) und eine Steuerungsanzeige (44) angeschlossen sind.
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DE102014007381A1 (de) 2014-05-20 2015-07-23 Asinco GmbH Verfahren zum Messen und Regeln der Ebenheit eines durch Bandwalzen erzeugten Bandes

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