DE4241188A1 - Verfahren zur Regelung der Streckung von Walzgut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Streckung von Walzgut, insbesondere Rohren, über eine Vorsteuerung des Walzwerkes unter Berücksichtigung physikalischer Meßwerte des Walzgutes.

Der Einsatz der Meß- und Regelungstechnik in Walzwerksanlagen hat vornehmlich das Ziel, die Maßhaltigkeit und Qualität von Walzprodukten zu erhöhen. Auch die Flexibilität einer Produktionsanlage kann durch Automatisierungsmaßnahmen erhöht werden, um kleine Walzlosgrößen wirtschaftlich zu fertigen. Das Regelungssystem besteht im allgemeinen aus einer Vorsteuerung, bei der die Umformung des Walzgutes vorausgeplant wird und einer Regelungskomponente, die aus einer Rückführung von Meßdaten des Walzgutes zur Einstellung des Walzwerkes besteht. Im Vergleich zur Regelung erfolgt eine Vorsteuerung schneller und durch sie ist der Prozeß prinzipiell weitgehender unter Kontrolle.

Gelingt es, die Vorsteuerung möglichst genau zu machen und die Einflußgrößen weitestgehend zu erfassen, so kann bereits das erste Produkt der Serie einer Walzgutproduktion mit der erforderlichen hohen Maßgenauigkeit hergestellt werden. Variationen der Einflußgrößen, wie z. B. Abmessungsänderungen des Vorproduktes und Temperaturverluste, können rechtzeitig erfaßt und mittels einer Vorsteuerung des Walzwerkes kompensiert werden.

Die Maßhaltigkeit des Walzgutes kann bekanntlich durch seine Eigenschaften beeinträchtigt werden, insbesondere seine Abmessungen, seine Werkstoffzusammensetzung und seine Temperatur. Die Abmessungen des Vorproduktes lassen sich meßtechnisch erfassen, z. B. mit Hilfe von Isotopen- oder Wirbelstrommeßverfahren. Diese Verfahren lassen sich ausreichend genau einsetzen. Die Werkstoffzusammensetzung ist üblicherweise aus der Produktionsplanung durch Materialverfolgung bekannt.

Zur Messung der Temperatur des Walzgutes werden gewöhnlich Strahlungspyrometer eingesetzt, mit denen die Temperatur der Walzgutoberfläche optisch erfaßt wird. Die ermittelten Temperaturmeßdaten sind jedoch häufig nicht zur Verwendung in den Steuerungssystemen geeignet, da sie sowohl in der Größe als auch tendenziell von der effektiven mittleren Temperatur des Walzgutes erheblich abweichen können. Für Steuerungssysteme kann jedoch nur ein Meßwert als geeignet gelten, der die mittlere Temperatur im Querschnitt des Walzgutes repräsentiert, da nur diese Größe die Änderung des Fließverhaltens des Werkstoffes vorausbestimmen läßt.

Die verfahrensbedingten Fehlereinflüsse bei der Verwendung von Strahlungspyrometern, die das Meßergebnis verfälschen, sind Zunderpartikel oder die inhomogene Temperaturverteilung im Querschnitt des Walzgutes.

Je nach der Vorgeschichte des Walzgutes (Erwärmung, Umformung, Abkühlung) können unterschiedliche, auch vorzeichenmäßig unbekannte Temperaturgradienten im Werkstoff auftreten. Die Wärme wird über die Oberfläche in das Walzgut eingebracht und wieder abgeführt, so daß gerade hier ein besonders hoher Temperaturgradient auftreten kann.

Aus all dem ergibt sich, daß ein Rückschluß von der Oberflächentemperatur auf die mittlere Temperatur im Querschnitt, die allein für die Streckung des Walzgutes maßgeblich ist, zwangsläufig zu erheblichen Fehlern führen muß. Dies ist besonders deshalb gravierend, weil ein falscher Wert, der in der Vorsteuerung verwendet wird, zu größeren Fehlern führen kann, als ein Nominalwert.

Von den geschilderten Problemen und Nachteilen beim Stand der Technik ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung der Streckung von Walzgut vorzuschlagen, mit dem die Vorsteuerung möglichst genau einzustellen ist.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zusätzlich zu oder statt einer optischen Temperaturmessung die Temperatur im Inneren des Walzgutes durch integrale Messung einer dieser Temperatur proportionalen physikalischen Größe erfaßt und als Signal der Vorsteuerung aufgeschaltet wird.

Gelingt es, auf diese Weise die Temperatur des Walzgutes in seinem Inneren zu erfassen, so ist es möglich, mit diesem Meßwert, der die mittlere Walzguttemperatur repräsentiert, eine geeignete Vorsteuerung des Walzwerkes vorzunehmen, ohne daß verfälschende Meßwerte in die Steuerung eingehen. Zunder auf der Oberfläche des Walzgutes und inhomogene Temperaturverteilung kann dabei vernachlässigt werden; denn es wird stets diejenige Temperatur erfaßt, die für die Verformung des Walzgutes und dessen Fließverhalten bedeutend ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß als der Temperatur im Inneren des Walzgutes proportionale physikalische Größe die elektrische Leitfähigkeit des Walzgutes gemessen wird. Über diesen Wert läßt sich auf die Temperatur des Walzgutes zurückschließen, wobei, wie nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, die Abhängigkeit der Leitfähigkeit von der Temperatur der jeweiligen Walzgut-Werkstoffzusammensetzung labormäßig erfaßt und im Prozeßrechner des Regelsystems abgelegt werden kann. Es ist auch möglich, die Abhängigkeit von der Leitfähigkeit von der Werkstofftemperatur und der Werkstoffzusammensetzung gleichzeitig mit der Temperaturmessung im Walzbetrieb zu erfassen.

Mit der vorliegenden Erfindung und dem vorgeschlagenen Verfahren lassen sich konstante Produktabmessungen auch bei unterschiedlichen Temperaturen und plastischen Eigenschaften des Walzgutes erzielen. Die Walzprodukte können mit deutlich höheren Maßgenauigkeiten erzeugt werden, weil die Vorsteuerung des Walzwerkes wesentlich exakter möglich ist.

Claims (3)

1. Verfahren zur Regelung der Streckung von Walzgut, insbesondere Rohren, über eine Vorsteuerung des Walzwerkes unter Berücksichtigung physikalischer Meßwerte des Walzgutes, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu oder statt einer optischen Temperaturmessung die Temperatur im Inneren des Walzgutes durch integrale Messung einer dieser Temperatur proportionalen physikalischen Größe erfaßt und als Signal der Vorsteuerung aufgeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als der Temperatur im Inneren des Walzgutes proportionale physikalische Größe die elektrische Leitfähigkeit des Walzgutes gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhängigkeit der Leitfähigkeit von der Temperatur der jeweiligen Walzgut-Werkstoffzusammensetzung labormäßig erfaßt und im Prozeßrechner des Regelsystems abgelegt wird.