DE2850484A1

DE2850484A1 - Vorwaertsregelverfahren zur automatischen dickenregelung

Info

Publication number: DE2850484A1
Application number: DE19782850484
Authority: DE
Inventors: Kazushi Baba; Okayama Kurashiki; Hisashi Miura; Yoshiharu Tominaga
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1977-11-21
Filing date: 1978-11-21
Publication date: 1979-05-23
Also published as: AU521716B2; DE2850484C2; AU4156078A; US4220025A; GB2008802B; FR2409099A1; FR2409099B1; GB2008802A; JPS5471756A; BR7807605A

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorwärtsregelverfahren zur automatischen Dickenregelung, welches sich dazu eignet, die Dicke einer gewalzten Bramme "nach dem Greifsystem" zu regeln.

Die Dickenregelung im "Greifsystem" erfolgt herkömmlicherweise dadurch, daß man eine Dicke ho auf der Auslaßseite beim jeweils aktuellen Durchgang gemäß nachstehender Gleichung errechnet und als vorbestimmte Dicke ho in diesem Durchgang verwendet

ho = so + F/M , . CD

Dabei bedeutet:F:die Walzkraft beim Ergreifen des Vorderendes

der Bramme durch die Walzwerkswalzen; so:den Walzenspalt ohne Last und M:eine Walzwerkskonstante.

Das herkömmliche "Greifsystem" zeigt eine Reihe von Nachteilen, welche im folgenden anhand des charakteristischen Diagramms der Fig. 1 erläutert werd:en sollen. Auf der Abszisse ist die Dicke aufgetragen und auf der Ordinate ist die Walzkraft F aufgetragen. Der Walzvorgang erfolgt von der vorderen Kante zur hinteren Kante der Bramme. Die vorbestimmte-Dicke ergibt sich dabei als Dicke ho^ (auf der Auslaßseite) am Schnittpunkt Po der plastischen Kennlinie (101) der zu walzenden Bramme und der elastischen Kennlinie (102) des Walzwerks beim Greifen im ersten Durchgang. Es soll nun angenommen werden, daß auf der Einlaßseite eine Dickenfluktuation Δ H₁ vorliegt. Somit ergibt sich auf der Auslaßseite eine Dickenfluktuation Ah* und somit eine Dicke des hinteren Endes auf der Auslaßseite von ho.. + Δ h-i · Somit beträgt die vorbestimmte Dicke beim Greifen im nächsten Durchgang (Umkehrwalzwerk) nicht ho~ gemäß dem Schnittpunkt der plastischen Charakteristik (103) der gewalzten Bramme und der elastischen Charakteristik (104) des Walzwerks, sondern

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ho₂ + ^/v.h_;?1 gemäß dem Schnittpunkt der plastischen Charakteristik (105) und der elastischen Charakteristik (104). Unter der Annahme einer zusätzlichen Dickenfluktuation

ΔH_ auf der Einlaßseite ergibt sich sogar gemäß dem Schnittpunkt der plastischen Charakteristik (106) und der elastischen Charakteristik (104) eine Dicke ho Das bekannte Verfahren ist daher hinsichtlich der Genauigkeit der Dicke unbefriedigend. Die Dickenfluktuation (Abweichung)

AU von der vorbestimmten Dicke am Auslaß beim vorhergehenden Durchgang kann auch Gleichung (2) erhalten werden. Bisher wurde jedoch keine Einstellung des Walzenspaltes in Abhängigkeit von der Dickenfluktuation, und zwar hinsichtlich Zeitpunkt und Betrag der Walzspalteinstellung, vorgenommen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die genannten Nachteile bei einem "Greifsystem" zu überwinden und ein Vorwärtsregelverfahren zur automatischen Dickensteuerung zu schaffen, welches durch Einstellung des Druckschraubenspaltes zur richtigen Zeit die Dicke steuert.

Erfindungsgemäß wird ein Vorwärtsregelverfahren zur automatischen Dickensteuerung bei Walzwerken geschaffen. Dabei wird (a) eine Kalibrierung der Dicke auf der Ausgangsseite vorgenommen. Die Dicke \tfird errechnet aus der Walzkraft in der Greifposition beim derzeitigen Durchgang. Die Kalibrierung hängt ab von der Fluktuation ( Δ H) oder Abweichung von einer vorbestimmten Dicke beim Greifen im vorhergehenden Durchgang sowie von einem Formänderungswiderstand (Q) der gewalzten Bramme und einer Walzwerkskonstante (M). Ferner wird (b) ein konstanter Greifpegel gesteuert, welcher zu einer vorbestimmten Dicke im derzeitigen Durchgang führt. Diese entspricht der Dicke auf der Ausgangsseite, welche sich ergibt aus der plastischen Charakteristik der gewalzten Bramme (bei der vorbestimmten Dicke beim Greifen im vorhergehenden Durchgang) und der elastischen Charakteristik des Walzwerks (bei der Druckschraubenposition im derzeitigen

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-S-

Durchgang). Ferner wird (c) ein Stellbetrag des Schraubenspaltes für die Druckschraube ermittelt, und zwar in Abhängigkeit von der Dickenfluktuation oder der Abweichung der Dicke von der vorherbestimmten Dicke im vorhergehenden Durchgang sowie in Abhängigkeit von der Walzwerkskonstante und einem Differentialkoeffizienten einer Walzlastfunktion nach der vorbestimmten Dicke im derzeitigen Durchgang.

Bei dem erfindungsgemäßen Vorwärtsregelverfahren zur automatischen Dickensteuerung wird die Druckschraubenposition gesteuert. Die Druckschraubenposition wird dabei bei einer Position eingestellt, welche der Position der gewalzten Bramme im vorhergehenden Durchgang entspricht, und zwar je nach dem Stellbetrag. Dabei wird eine Voreilung entsprechend der Zeitverzögerung des Druckschraubenstellsystems (welches die Druckschraube umfaßt) vorgenommen, und zwar von der Position, welche der Position der gewalzten Bramme im vorhergehenden Durchgang entspricht und nach Ermittlung des Stellbetrages für die Druckschraube.

Bei dem erfindungsgemäßen Vorwärtsregelverfahren zur automatischen Dickensteuerung wird die Druckschraubenposition gesteuert, und zwar in Abhängigkeit von dem Stellbetrag in der Position, welche der Position der gewalzten Bramme im vorhergehenden Durchgang entspricht..Dabei wird eine Phasenvoreilungskompensation der Zeitkonstante des Druckschraubenstellsystems vorgenommen, und zwar nach Ermittlung des Stellbetrages der Druckschrauben.

Somit kann man bei einem Walzwerk für das wiederholte Walzen einer Bramme,trotz Dickenfluktuation auf der Auslaßseite (Abweichung von der Greifposition), beim nächsten Durchgang die Greifposition unter Kompensation der Fluktuation präzise einstellen.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Dicke und der Walzkraft;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Steuereinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Vorwärts-Regelverfahrens zur automatischen Dickensteuerung;

Fig. 3 schematische Darstellungen der Positionen der gewalzten Bramme bei aufeinanderfolgenden Durchgängen und

Fig. 4 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Dicke und der Walzkraft zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Steuereinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Vorwärts-Regelverfahrens zur automatischen Dickensteuerung einer gewalzten Bramme. In Fig. 2 bedeutet das Bezugszeichen 1 eine Bramme und das Bezugszeichen 2 bezeichnet Walzwerkswalzen. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Druckschraube zur Einstellung des Spaltes zwischen den Walzen 2. Ein Druckschraubenhöhendetektor 4 ermittelt die Höhe der Druckschraube 3. Eine Druckschraubenantriebseinrichtung 5 dient zum Antrieb der Druckschraube 3. Die Walzlast F wird mit Hilfe einer Lastzelle 6 ermittelt. Zur Feststellung der Dehnung F/M des Walzwerks dient eine arithmetische Einheit 7. Ein Drehwinkeldetektor 8 dient zur Erfassung des Drehwinkels ( θ ) der Walzen 2. Das Bezugszeichen 9 bezeichnet einen Speicher (Greifspeicher), welcher eine vorbestimmte Dicke für das Greifen speichert, welche von einer Greifpegelkalibriereinrichtung 13 kalibriert wurde, und zwar als Dehnung des entsprechenden Walzwerks bei dem betreffenden Drehwinkel der Walzen 2. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Vergleichs-

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schaltung zur Ermittlung einer Differenz ^F/M zwischen einer Dehnung Fo/M des Walzwerks beim Greifen und einer Dehnung F/M des Walzwerks während der Walzarbeit. Das Bezugszeichen 11 bezeichnet eine arithmetische Einheit, welche ein e Dickenfluktuation ΔΗ(Θ) am hinteren Ende im gegenwärtigen oder aktuellen Durchgang ermittelt (und speichert), und zwar bezogen auf das Ausgangssignal des Drehwinkeldetektors 8 gemäß folgender Gleichung:

Λη(Θ) = -AS(Q) .. (2)

Dabei bedeutet: .AF(Q): die Abweichung zwischen dem Walzdruck beim Greifen der Walzwerkswalzen (2) und dem Walzdruck beim Drehwinkel θ während des Walzens;

M : die Zahl des Walzwerks(Walzwerkskonstante);

Δ S(Q): den Verschiebungsabstand zwischen der

Position der Druckschraube beim Greifen und der Position der Druckschraube beim Drehwinkel θ der Walzen (2);

^ H(Q): Die Fluktuation der Dicke im Vergleich zu einer vorbestimmten Dicke beim Drehwinkel θ der Walzen (2).

(Gewöhnlich wird der Winkel θ in Bezug 'auf die Greifkante nicht berücksichtigt. ·

Die arithmetische Einheit 11 errechnet somit gemäß Gleichung(2) die Dickenfluktuation beim Drehwinkel (Θ) der Walzwerkswalzen 2 während des Walzens beim vorliegenden Durchgang sowie an der Greifkante und diese Dickenfluktuation wird von der arithmetischen Einheit 1.1 gespeichert. Das Bezugszeichen bezeichnet eine Zeitsteuerschaltung mit der der Zeitpunkt gesteuert wird, zu dem im aktuellen Durchgang die Daten der Dickenvariation AH(Q), welche im vorhergehenden Durchgang

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gespeichert wurden, zum Zwecke der Vorwärtsregelung ausgegeben werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 soll die Arbeitsweise der Zeitsteuereinrichtung im folgenden erläutert werden. Es wird angenommen, daß der Punkt 301 der gewalzten Bramme im vorhergehenden Durchgang den Punkt 302 im aktuellen derzeitigen Durchgang entspricht. Es besteht sodann zwischen diesen beiden Punkten eine Beziehung gemäß den folgenden Gleichungen (3D und (4) :

^Θ2 =

Dabei bedeuten: Q₁: den Drehwinkel ,der Walzen gemessen von

der Greifkante der Bramme bis zum Punkt 301 im vorhergehenden Durchgang;

θ : den Gesamtdrehwinkel der Walzwerkswalzen m

von der Greifkante der Bramme bis zur Freigabe der hinteren Kante, und zwar beim vorhergehenden Durchgang;

9„: den Drehwinkel der Walzen von der Greifz -

kante der Bramme bis zum Punkt 302 beim

derzeitigen oder -aktuellen Durchgang; K: einen Koeffizienten zur Umwandlung des

Ausgabezeitpunktes;
h: eine vorbestimmte Dicke im derzeitigen

Durchgang;
H: eine vorbestimmte Dicke im vorhergehenden

Durchgang;
f ^:den Vorwärtsschlupf im vorhergehenden

Durchgang und
den Vorwär
Durchgang.

f : den Vorwärtsschlupf im derzeitigen

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Wenn der berechnete Drehwinkel der Walzen 2 den Wert Q₇ hat, so wird der Wert AH(Q₇) entsprechend der Dickenfluktuation AH(Q₁), welcher im vorhergehenden Durchgang gespeichert wurd, in die Greifpegelkalibriereinrichtung 13 und die Druckschraubenbefehlseinrichtung 15 eingespeichert. Dies gilt für ein Umkehrwalzwerk.

Im folgenden soll der Fall eines Walzwerks vom Tandemtyp erläutert werden. Der Drehwinkel der Walzen von der Greifkante bis zum Punkt 301 im vorhergehenden Durchgang wird wiederum mit Q₁ bezeichnet und der, Drehwinkel der Walzen von der gleichen Greifkante bis zum Punkt 302 wird mit Q bezeichnet. Sodann ergibt sich die folgende Gleichung:

^Θ2=κ · T^f¹ · ^θ, -... t»

Bei dem Punkt 301 handelt es sich um einen diskreten Punkt.

Die Greifpegelkalibriereinrichtung 13 ermittelt den Wert des nachfolgenden Ausdrucks

und zwar aus dem . Wert AH(Q₇), welcher aus Gleichung (2) erhalten wird. Dieser Ausdruck wird in· eine Vergleichsschaltung 14 eingegeben. Q bedeutet, den Formänderungswiderstand und der Drehwinkel Co₂) gilt für die Greifposition.

Somit arbeitet der Greifspeicher 9 gemäß folgender Gleichung:

Fo(Q₇) F(9„) Q

-ΊΓ¹- = -ΊΓ MT-Q AH(Q₂) ..... (6)

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F (Q Ί
Dabei bedeutet ^v 2 die Dehnung des Walzwerks an der

Greifkante (θ_?) beim derzeitigen Durchgang.

Die Druckschraubenbefehlseinrichtung 15 befiehlt den Verschiebungsabstand ^S* der Druckschraube je nach &F/M und

ÄS. Die Greifkalibrierung erfolgt unmittelbar nach dem Greifen. Somit kann man das Verfahren unter der Annahme 9=0 für die Greifkante durchführen, und zwar unabhängig vom Drehwinkel Θ.

Eine Zeitkonstanten-Kompensationseinrichtung 16 im System zur Steuerung der Position der Druckschraube arbeitet folgendermaßen: Das Ausgangssignal AS* der Druckschraubenbefehlseinrichtung 15 wird der Druckschraubenantriebseinrichtung 5 zugeführt, und zwar unter Voreilung gemäß der Zeitverzögerung Tp im Druckschraubenstellsystem, welches die Druckschraube 3 und die Druckschraubenantriebseinrichtung umfaßt. Die Zeitkonstanten-Kompensationseinrichtung 16 hat eine Phasenvoreilungskompensationsfunktion mit der Überführungsfunktion

1 + T S

P (7)

1 + RT S ι / j

(T , R: Zeitkonstanten des Druckschraubeneinsteilsystems) zur Kompensation der Zeitverzögerung des Druckschrauben-Stellsystems .

Unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 4 soll die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung im folgenden erläutert werden. Wenn die Dickenfluktuation AH' auf der Eingabeseite (Vorderkante des derzeitigen Durchgangs oder Endkante des vorherigen Durchgangs) vorliegt, so ergibt sich die Dickenfluktuation ΔΗ auf der Ausgangsseite gemäß Fig. 4.

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Die Dickenfluktuation &H(Q) auf der Ausgangsseite ergibt sich aus folgender Gleichung:

(8)

Wenn die Dickenfluktuation ΔΗ auf der Eingabeseite an der Vorderkante der Bramme vorliegt, so ergibt sich die Dickenfluktuation /\h auf der Ausgangsseite gemäß folgenden Ausdruck:

ΔΗ(Θ) . ■ .

Somit wird im derzeitigen Durchgang die Dehnung F^/M des
Walzwerks aufgrund der Walzkraft F~ gemäß folgender Gleichung kalibriert:

F ce,) F (θ )

und zwar durch die Greifpegel-Kalibriereinrichtun'g 13 gemäß Gleichung (6) und der Wert F /M wird im Greifspeicher 9
gespeichert. Wie oben erwähnt, ist es nicht erforderlich, die Drehwinkel Q₁, Q„ beim Greifen der Walzen an der Greifkante zu berücksichtigen. Es wird die Differenz AF/M zwischen dem kalibrierten Greifwert F /M und dem Wert F/M, welcher im derzeiten Durchgang ermittelt wurde, gebildet. Diese Differenz wird der arithmetischen Einheit 1-1 zugeführt. In dieser wird die Dickenfluktuation AH(QJ gespeichert, und zwar
'in Bezug auf den Drehwinkel Q- der Walzen 2 gemäß Gleichung (2). Ferner wird die Dickenfluktuation AH(Q₁) des vorhergehenden Durchgangs, welche in der arithmetischen Einheit 11 gespeichert wurde, ausgelesen und der Druckschrauben-Befehlseinrichtung 15 zugeführt und hier gemäß Gleichung (10)
verarbeitet. Dabei erhält man das Befehlssignal AS* für
den Druckschrauben-Ve-rschiebungsäbstand, welcher über die
Zeitkonstanten-Kompensationseinrichtung 16 der Druckschrauben-Antriebseinrichtung 5 zugeführt wird und zwar gemäß der
Zeitsteuereinrichtung 12 bei der Position des Drehwinkels Q₂

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- 12 -

welcher dem Drehwinkel Θ. entspricht.

iF/(fho₂

/\S*(9 ) = 'AHCG₁) ... (10)

¹ M '

Dabei bedeutet F: die Walzlastfunktion, errechnet durch

Planrechnung unter Variation der Dicke h oder der Temperatur H der Stahlbramme;

J'ho« : den Differentialkoeffizienten der Walzlastfunktion nach der Dicke ho₂ auf der Ausgangsseite des derzeitigen Durchgangs.

Die Zeitkonstantenkompensationseinrichtüng 16 kompensiert die Zeitverzögerung des Druckschrauben-Stellsystems und gibt danach das Ausgangssignal an die Druckschrauben-Antriebseinrichtung 5 weiter. Die Druckschrauben-Antriebseinrichtung 5 treibt die Druckschrauben 3 an, und zwar je nach dem Stellbetrag, welcher gemäß Gleichung (7) erhalten wurde, und zwar für die jeweilige Position des Drehwinkels (9„) der Walzen 2 im derzeitigen Durchgang. Die Steuerung im nachfolgenden Durchgang erfolgt in gleicher Weise.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Π .J Vorwärtsregelverfahren für die automatische Steuerung einer Bramme in einem Walzwerk, gekennzeichnet durch (a) Kalibrierung einer aus der Walzkraft in der Greifposition im derzeitigen Durchgang errechneten ausgangsseitigen Dicke in Abhängigkeit von einer Abweichung {.Δ H) von einer vorbestimmten Dicke in Greifposition im vorhergehenden Durchgang, von einem Formänderungswiderstand CQD der gewalzten Bramme und von einer Walzwerkskonstante CM); Cb) Regelung eines konstanten Greifpegels zur Erzielung einer vorbestimmten ausgangsseitigen Dicke im derzeitigen Durchgang, welche gleich der aus der plastischen charakteristischen Kurve der gewalzten Bramme bei der vorbestimmten Dicke beim Greifen im vorhergehenden Durchgang und der elastischen charakteristischen Kurve des Walzwerks bei der Druckschraubenposition im derzeitigen Durchgang ermittelten Dicke ist; (c) Ermittlung eines Stellbetrages für die Einstellung des Walzspaltes der Druckschraube in Abhängigkeit von der Fluktuation oder Abweichung der Dicke von der vorbestimmten Dicke im vorhergehenden Durchgang, in Abhängigkeit von der Walzwerkskonstante und in Abhängigkeit von einem Differentialquotienten einer.Walzlastfunktion nach einer vorbestimmten Dicke im derzeitigen Durchgang und

Cd) Einstellung der Druckschraube in Abhängigkeit vom Stellbetrag.
2. Vorwärtssteuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckschraubenstellung bei einer Position gesteuert wird, welche der Position der gewalzten Bramme beim vorhergehenden Durchgang entspricht, und zwar in Abhängigkeit vom Stellbetrag unter Voreilung entsprechend der Zeitverzögerung des Druckschraubenstellsystems, welches die Druckschraube umfaßt, relativ zur Position welche der Position der gewalzten Bramme im vorhergehenden Durchgang entspricht nach Ermittlung des Stellbetrages des Stellspaltes der Druckschraube.

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3. Vorwärtsregelverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckschraubenstellung geregelt wird je nach dem Stellbetrag bei der Position, welche der Position der gewalzten Bramme im vorhergehenden Durchgang entspricht unter Vornahme einer Phasenvoreilungskompensation entsprechend der Zeitkonstante des Walzspaltstellsystems nach Ermittlung des Stellbetrages für den Walzspalt der Stellschraube.
4. Vorwärtsregelverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Position im derzeitigen Durchgang, welche der Position der gewalzten Bramme im vorhergehenden Durchgang entspricht, in Bezug zum Drehwinkel θ der Walzen für das Walzen der Bramme gebracht wird, derart, daß der Drehwinkel Q₇ beim derzeitigen Durchgang mit dem Drehwinkel θ^ beim vorhergehenden Durchgang durch folgende Gleichung verknüpft ist:

^Θ2 ⁼

H
H

1 + f

n-1

1 + f

'n

wobei H:
h:

^£n-1 ^:
η

eine vorbestimmte Dicke im vorhergehenden Durchgang;

eine vorbestimmte Dicke im derzeitigen Durchgang;

einen Vorwärtsschlupf im vorhergehenden Durchgang; ■

einen Vorwärtsschlupf im derzeitigen Durchgang; den Drehwinkel der Walzen von der Greifkante der gewalzten Bramme an gerechnet im vorhergehenden Durchgang und

den Drehwinkel der Walzwerkswalzen von der Greifkante der gewalzten Bramme an gerechnet im derzeitigen Durchgang (welcher dem Drehwinkel Q₁ entspricht)

bedeuten.

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