DE19858423C1 - Verfahren und Einrichtung zur Ansteuerung von Schiebewalzen - Google Patents

Abstract

Verfahren und Einrichtung zum Walzen von Metallbändern mittels Walzgerüsten, die verschiebbare Arbeitswalzen aufweisen, wobei die Arbeitswalzen beim Walzen zumindest zweier Metallbänder derart verschoben werden, daß die Abweichung des Profils der zumindest zwei Metallbänder von einem gewünschten Sollprofil, über die zumindest zwei Metallbänder betrachtet, minimal ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Walzen von Metallbändern mittels zumindest eines Walzgerüstes, das verschiebbare Arbeitswalzen aufweist.

Beim Flachwalzen gelten die Einhaltung der Bandplanheit und des technologisch vorgegebenen Bandprofils nach der Fertig­ straße als wichtige Qualitätsmerkmale. Zur Erfüllung dieser Anforderungen ist es wünschenswert, die Abweichung des Dic­ kenverlaufs eines Metallbands von der idealen Bandkontur zu minimieren.

Zur Veranschaulichung dieser Gegebenheiten ist in Fig. 1 die Kontur eines Metallbandes in beispielhafter Form dargestellt. Die ideale Bandkontur y_ideal(x) berechnet sich näherungsweise aus Abmessungen des Bandquerschnitts (Bandbreite b, Bandkan­ tenabstand C_x) sowie aus Anteilsfaktoren a₂, a₄ und a₆ zu

Die Abweichung von dieser approximierten idealen Bandkontur resultiert insbesondere aus dem pro Metallband zunehmenden Verschleiß der Arbeitswalzen. Die maximale Abweichung wird als Konturfehler bezeichnet.

Um den Walzenverschleiß zu minimieren und somit die Walzen­ laufleistung der Arbeitwalzen zu erhöhen, werden Schiebewal­ zen verwendet. Diese Walzen werden zwischen den Walzvorgängen der einzelnen Metallbänder um einige Millimeter quer zur Laufrichtung der Metallbänder verschoben. Dadurch wird ver­ hindert, daß sich scharfe Verschleißkanten auf den Laufflä­ chen der Arbeitswalzen bilden. Eine Verschiebestrategie für solche Schiebewalzen sollte einer Minimierung des Konturfeh­ lers sowie der Einhaltung der geforderten Bandplanheit die­ nen. Das Verschieben der Arbeitswalzen wird vor allem dann durchgeführt, wenn die einzelnen Metallbänder eines Walzpro­ gramms so angeordnet sind, daß das jeweils zu walzende Me­ tallband breiter ist als sein Vorgänger. Ohne Verschieben würde sich eine beim Walzen eines schmaleren Metallbandes entstandene Verschleißkante negativ auf die Oberflächenquali­ tät des nachfolgenden breiteren Metallbandes auswirken.

Das Profil p_r kann z. B. als Differenz zwischen der Mittendic­ ke h_G und dem arithmetischen Mittel der beiden Randdicken h_L und h_R definiert werden:

Das Profil p_r der gewalzten Metallbänder kann durch eine Ver­ schiebung der Arbeitswalzen, durch eine Walzkraft und/oder durch eine Rückbiegekraft als Stellgrößen beeinflußt werden.

Aus der DE 43 09 986 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Walzen eines Walzbandes bekannt, bei dem Walzgerüste mit horizontal einstellbaren oberen und unteren Walzen vor­ handen sind. Dabei sind Stellglieder für das Walzband vorge­ sehen, wobei eine erste Gruppe von Stellgliedern bei oberhalb der kritischen Dicke liegenden Walzbanddicken zum Einsatz ge­ bracht werden und die Kontur des Walzbandes bezogen auf die Bandmitte beeinflussen, während eine zweite Gruppe von Stell­ glieder bei unterhalb der kritischen Dicke liegenden Walz­ banddicken im Bandkantenbereich zum Einsatz gebracht werden.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Ansteuerung von Schiebewalzen vorzustellen, bei dessen Anwendung die geforderte Bandplanheit gewährleistet ist und der Konturfehler der gewalzten Metallbänder minimiert wird.

Diese Aufgabe ist durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen an­ gegeben. Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist unter Angabe der zugehörigen Algorithmen für die bei der Er­ findung verwendete Recheneinrichtung in Patentanspruch 6 an­ gegeben.

Bei der Erfindung werden bei einem Walzgerüst, das verschieb­ bare Arbeitswalzen aufweist, die Arbeitswalzen zum Hinterein­ anderwalzen zumindest zweier Metallbänder, d. h. aufeinander­ folgenden Walzen der Metallbänder, derart verschoben, daß die Abweichung des Profils der zumindest zweier Metallbänder von einem gewünschten Sollprofil über die zumindest zwei Metall­ bänder betrachtet minimal ist. Vorzugsweise wird über die beiden Metallbänder gemittelt. Es hat sich gezeigt, daß mit diesem Verfahren das Profil von Metallbändern unterschiedli­ cher Breite, die nacheinander im Walzgerüst gewalzt werden, deutlich verbessert werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird vor Beginn des Walzens für eine Gruppe zumindest zweier Metallbänder ein Wert für die optimale Verschiebung der Arbeitswalzen über die Gruppe der zumindest zwei Metallbänder betrachtet ermittelt.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Wert für die optimale Verschiebung der Arbeitswalzen über die Gruppe der zumindest zwei Metallbänder betrachtet so ge­ wählt, daß die über alle Metallbänder dieser Gruppe ermittel­ te Abweichung des Profils dieser Metallbänder von einem vor­ gegebenen Sollprofil minimal ist.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird aus den Werten für die optimale Verschiebung der Arbeitswal­ zen über die Gruppe der zumindest zwei Metallbänder betrach­ tet, einer minimalen Verschiebung und einer maximal möglichen Verschiebung ein Optimierungskoeffizient gebildet.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird in Abhängigkeit des Wertes für die optimale Verschiebung der Arbeitswalzen über die Gruppe der zumindest zwei Metallbänder betrachtet oder des Optimierungskoeffizienten für einzelne oder alle der zu walzenden Metallbänder der Gruppe der zu walzenden Metallbänder eine optimale Verschiebungsposition in bezug auf das jeweils vorangegangene Metallband bestimmt.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Er­ findung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungs­ beispiels. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 den Querschnitt eines Metallbandes,

Fig. 2 einen Algorithmus zur Berechnung einer optimierten Verschiebeposition.

Fig. 1 zeigt Profil und Kontur eines Metallbandes. Darin be­ zeichnen
y_ideal ideale Bandkontur
C_X Bandkantenabstand
h_G Mittendicke
h_L Randdicke links
h_R Randdicke rechts
b halbe Bandbreite
x Position

Die ideale Bandkantenkontur y_ideal(x) berechnet sich dabei nä­ herungsweise gemäß Gleichung (1). Zur Vereinfachung kann da­ bei vorgesehen werden, daß gilt a₆ = 0.

Zur Berechnung der optimierten Verschiebeposition ΔSR_opt der Arbeitswalzen eines Walzgerüstes ist ein Algorithmus gemäß Fig. 2 vorgesehen. Zunächst wird aus den durch den Datenblock 31 repräsentierten Banddaten für n Metallbänder eines Walz­ programms mittels eines im Funktionsblock 32 dargestellten Optimierungsalgorithmus' ein Wert SR_opt für die optimale Ver­ schiebung der Arbeitswalzen über die Gruppe der n Metallbän­ der betrachtet berechnet. Dieser Wert SR_opt für eine optimale Verschiebung der Arbeitswalzen über die n Metallbänder be­ trachtet ist die Summe der Beträge der Verschiebungen der Ar­ beitswalzen über die n Metallbänder betrachtet:

Dabei werden die Bänder so angeordnet, daß der Konturfehler minimal ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die n Metallbänder zur Berechnung des Werts SR_opt derart angeordnet, daß der Term

minimal ist. Dabei ist KF_i der Konturfehler, d. h. die Abwei­ chung des Profils des i-ten Metallbandes von der idealen Bandkontur des i-ten Metallbandes.

Aus diesem Wert und den bekannten Werten für die minimal mög­ liche Verschiebung SR_min der Arbeitswalzen (im Normalfall 0 mm) und der maximal möglichen Verschiebung SR_max der Ar­ beitswalzen (beispielsweise 20 mm) wird ein Optimierungskoef­ fizient ϕ_opt gemäß

gebildet, so daß der für n Metallbänder eines Walzprogrammes der aufsummierte Konturfehler minimal ist. Für jedes einzelne der n Metallbänder wird unabhängig davon aufgrund von aus dem Datenblock 33 stammenden Banddaten das Walzspaltprofil zwi­ schen den Arbeitswalzen berechnet. Diese Berechnung repräsen­ tiert der Funktionsblock 34. Anschließend wird im Funktions­ block 35 die Differenz zwischen dem berechneten Walzspaltpro­ fil des letzten Gerüstes und dem (z. B. aus Verbandprofil und Walzspaltprofilen der vorherigen Gerüste berechneten) Band­ profil 36 ermittelt. Die Differenz zwischen Walzspalt- und Bandprofil bildet die für die geforderte Bandplanheit pro Me­ tallband notwendige Walzspaltprofiländerung ΔWSP_i. Mittels des durch Funktionsblock 37 präsentierten Zusammenhangs

mit der Verschiebung ΔSR, der Walzkraftänderung ΔFR und der Rückbiegekraftänderung ΔFB als Stellgrößen werden minimale und maximale Verschiebungswerte ΔSR_min und ΔSR_max gebildet:

wobei ΔWSP_Rest,min,i und ΔWSP_Rest,max,i der minimal mögliche und der maximal mögliche Wert ΔWSP_Rest,i mit

sind.

Die Werte ΔSR_min und ΔSR_max bilden zusammen mit dem Optimie­ rungskoeffizienten ϕ_opt die Grundlage zur Berechnung (Funktionsblock 39) der optimierten Verschiebeposition ΔSR_opt für das i-te Metallband, für das ΔSR_max,i und ΔSR_min,i mittels des Funktionsblocks 38 berechnet worden sind. Die Berechnung der optimierten Verschiebeposition ΔSR_opt im Funktionsblock 39 erfolgt dabei gemäß folgendem Zusammenhang:

ΔSR_opt,i = ΔSR_min,i + ϕ_opt . (ΔSR_max,i - ΔSR_min,i) (8)

Die in Fig. 2 dargestellten Funktionsblöcke 32, 34, 35, 37, 39 sind vorteilhafterweise auf einer nicht dargestellten Rechen­ einrichtung implementiert.

Claims (7)

1. Verfahren zum Walzen von Metallbändern mittels zumindest eines Walzgerüstes, das verschiebbare Arbeitswalzen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Hin­ tereinanderwalzen zumindest zweier Metallbänder die Arbeits­ walzen unterschiedlicher Abmessungen derart verschoben wer­ den, daß die Abweichung des Profils der zumindest zwei Me­ tallbänder von einem gewünschten Sollprofil über die zumin­ dest zwei Metallbänder betrachtet, vorzugsweise gemittelt, minimal ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vor Beginn des Hintereinanderwalzens einer Gruppe von zumindest zwei Metallbändern ein Wert (SR_opt) für die optimale Verschiebung der Arbeitswalzen über die Gruppe der zumindest zwei Metallbänder betrachtet ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wert (SR_opt) für die optimale Ver­ schiebung der Arbeitswalzen über die Gruppe der zumindest zwei Metallbänder betrachtet so gewählt wird, daß die über alle Metallbänder dieser Gruppe gemittelte Abweichung des Profils dieser Metallbänder von einem vorgegebenen Soll- Profil minimal ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß aus den Werten für die opti­ male Verschiebung (SR_opt) der Arbeitswalzen über die Gruppe der zumindest zwei Metallbänder betrachtet, einer minimalen Verschiebung (SR_min) und einer maximal möglichen Verschiebung (SR_max) ein Optimierungskoeffizient (ϕ_opt) gebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit des Wer­ tes (SR_opt) für die optimale Verschiebung der Arbeitswalzen über die Gruppe der zumindest zwei Metallbänder betrachtet oder des Optimierungskoeffizienten (ϕ_opt) für einzelne oder al­ le der zu walzenden Metallbänder der Gruppe der zu walzenden Metallbänder eine optimale Verschiebeposition (ΔSR_opt,i) zur Verschiebung der Arbeitswalzen zum Walzen des i-ten Metall­ bandes ermittelt wird.

6. Einrichtung zum Walzen von Metallbändern gemäß dem Verfah­ ren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Walzgerüst mit zwei verschiebbaren Arbeitswalzen vorhan­ den ist, gekennzeichnet durch eine Rechen­ einrichtung (31-39) zur Ermittlung einer optimalen Ver­ schiebeposition (ΔSR_opt,i) zur derartigen Verschiebung der Ar­ beitswalzen, daß die Abweichung des Profils von zumindest zwei hintereinander gewalzten Metallbändern von einem ge­ wünschten Sollprofil über die zumindest zwei Metallbänder be­ trachtet, vorzugsweise gemittelt, minimal ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Recheneinrichtung (31-­ 39) folgende Algorithmen zum Einsatz kommen:
wobei ΔWSP_i die Walzprofiländerung und SR_k die Verschiebung der Arbeitswalzen mit k als maximaler, minimaler oder optima­ ler Wert darstellen.