EP0102937A1 - Vorrichtung zur Anstellregelung eines Kaltwalzgerüstes - Google Patents

Vorrichtung zur Anstellregelung eines Kaltwalzgerüstes Download PDF

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EP0102937A1
EP0102937A1 EP19830890081 EP83890081A EP0102937A1 EP 0102937 A1 EP0102937 A1 EP 0102937A1 EP 19830890081 EP19830890081 EP 19830890081 EP 83890081 A EP83890081 A EP 83890081A EP 0102937 A1 EP0102937 A1 EP 0102937A1
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resistance
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rolling
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Voestalpine AG
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Voestalpine AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/16—Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2261/00—Product parameters
    • B21B2261/22—Hardness

Definitions

  • the invention relates to a device for adjusting the control of a cold rolling mill with a controller that controls the setting drive of the stand depending on the measured thickness of the rolling stock, and with a computer that, due to the program, a correction value for the stand position resulting from the setpoint-actual value difference determined as a function of a measured value that changes with the resistance to deformation of the rolling stock and the correction value is applied to the controller.
  • the strip thickness of the rolling stock being discharged is measured for the control of a cold rolling stand and the stand setting is controlled by a controller as a function of a target-actual value difference that may have been determined, the problem arises that a thickness measuring device can only be arranged at a certain distance from the roll gap, which is the case Due to the time required to travel through the conveyor path between the roll gap and the thickness gauge, a dead time for the control is required. Thickness deviations within this. In principle, therefore, the conveyor line cannot be adjusted with a simple thickness measurement after the roll gap.
  • the strip thickness is therefore not only after the roll gap, but also before the roll gap-measured, so that differences in thickness of the rolled material can be detected before the entry into the nip and taken into account by a corresponding roll adjustment when the variations in thickness having a W lzgutstelle passes through the nip.
  • a feedforward control for the thickness control is consequently achieved, which considerably improves the rolling result.
  • the thickness of a cold-rolled strip depends not only on the thickness of the strip in front of the roll gap, but also on the resistance to deformation of the rolling stock. Since the resistance to deformation in turn depends on the chemical-physical composition of the rolling stock and its treatment, a change in the resistance to deformation over the length of the rolling stock must be expected.
  • the changing resistance to deformation of the rolling stock must therefore also be taken into account in the thickness control.
  • the rolling force to be applied depends on the resistance to deformation of the rolling stock
  • the rolling force is also used to calculate a correction value for the stand position resulting from the setpoint-actual value difference.
  • a disadvantage of this known device which allows changing rolling stock conditions in front of the roll gap to be detected is, however, that a measuring transducer is provided for determining the thickness and hardness of the rolling stock, which can be pressed against the rolling stock from two sides by a predetermined force from opposite sides Measuring heads exist, so that the distance between these measuring heads depends on both the thickness of the rolling stock and its hardness.
  • a measuring transducer is provided for determining the thickness and hardness of the rolling stock, which can be pressed against the rolling stock from two sides by a predetermined force from opposite sides
  • Measuring heads exist, so that the distance between these measuring heads depends on both the thickness of the rolling stock and its hardness.
  • the influences of fluctuations in thickness and fluctuations in hardness are different and fundamentally between these influences such a regulation of the scaffold position remains subject to errors.
  • the invention is therefore based on the object of improving a device for adjusting the control of a cold rolling mill so that the rolling result can be improved by taking more account of the influence of a changing resistance to deformation.
  • the invention solves this problem in that the computer for determining the correction value dependent on the deformation resistance of the rolling stock is connected to a measuring transducer, consists of a magnetizing device with at least one excitation coil and a measuring sensor assigned to the magnetizing device, for example a measuring coil or a Hall generator .
  • this special transducer enables a continuous, non-contact measurement of the hardness of the rolling stock, even for non-ferromagnetic rolling stock.
  • the excitation coil induces eddy currents in the rolling stock, the size, phase position and distribution of which are largely determined by the physical properties and the electrical conductivity.
  • the magnetic field caused by these induced eddy currents can be detected either directly by a Hall generator or indirectly via a voltage induced in a measuring coil, so that measurement values can be obtained from such sensors, which also allow a conclusion to be drawn about the hardness of the material under investigation.
  • Such devices for magnetic testing of metal strips are known per se and are usually used for quality control of finished strips.
  • the correction factor determined by the computer can be related more precisely to fluctuations in the deformation resistance in accordance with the actual conditions.
  • the cold rolling stand 1 shown has an employment for the upper roll 2, an actuator 3 in the form of a hydraulic cylinder being used. Instead of this hydraulic adjustment, an electromechanical top roller adjustment could also be provided.
  • a controller 4 is used to control the hydraulic cylinder 3 and acts on a control valve 6 for the hydraulic medium line 7 via a control line 5. The controller 4 thus controls the stand position as a function of the setpoint / actual value difference of the measured thickness of the rolling stock 8.
  • a measuring value transmitter 9 for the actual value of the rolling stock thickness is assigned to the cold rolling stand 1. Since it is only a question of the detection of the actual value of the thickness, the transmitter 9 can have any structure. For reasons of clarity, a thickness measuring device is shown which scans the thickness of the rolling stock with the aid of a measuring roller 10.
  • a sensor 11 with the same effect is also provided on the inlet side for the thickness detection of the rolling stock.
  • the measured value of the transducer 11 is fed to a computer 12, which determines a correction value for the stand position resulting from the setpoint / actual value difference determined, in order to be able to take irregularities of the rolling stock in front of the roll gap into account when setting up the stand, if the rolling stock areas having these irregularities include the roll gap run through.
  • knowledge of the rolling stock speed is required so that the running time of the rolling stock 8 from the measuring point to the roll gap can be taken into account.
  • Corresponding speed sensors 13 in front of and behind the roll gap therefore detect the rolling stock speed before and after the roll gap and pass these measured values on to the computer 12.
  • the scaffold adjustment is thus corrected with a delay adapted to the running time of the belt.
  • the correction value determined by the computer 12 takes into account not only the disturbance variables caused by fluctuations in the thickness of the incoming rolling stock, but also disturbance variables which occur as a result of fluctuations in the resistance to deformation.
  • a sensor 14 advantageously consists of a magnetizing device having an excitation coil which generates eddy currents in the rolling stock, the magnetic field of which is detected by a sensor is the ent is not formed by a Hall generator or a measuring coil. Since the size, phase and distribution of the eddy currents change with the physical properties of the rolling stock, a measurement of the hardness of the rolling stock can be derived from the eddy currents.
  • This hardness changes largely proportionally with the resistance to deformation, so that changes in the resistance to deformation can be detected via the measured value for the hardness.
  • the advantage of such a detection of the deformation resistance is not only due to the greater accuracy with which changes in the deformation resistance can be determined, but above all that changes in the deformation resistance of the rolling stock, which lead to changes in the deformation resistance, are recognized even before the roll gap and can therefore be taken into account when setting up the scaffolding.
  • the computer 12 can therefore calculate a correction value for the respective scaffold position, which also takes account of changes in the resistance to deformation in advance. This enables a very precise control of the strip thickness because the disturbance variables in front of the roll gap can be detected and taken into account when setting up the stand.
  • the computer 12 can of course also correct other influencing variables on the basis of its program, if this is desired. First and foremost, the resilient yielding of individual scaffolding parts under appropriate loads and the floating of the bearings are to be mentioned.

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Anstellregelung eines Kaltwalzgerüstes (1) weist einen Regler (4), der den Stelltrieb (3) der Gerüstanstellung in Abhängigkeit von der Dicke des Walzgutes (8) steuert, und einen Rechner (12) auf, der einen Korrekturwert für die Gerüstanstellung in Abhängigkeit von einem sich mit dem Formänderungswiderstand des Walzgutes (8) ändernden Meßwert ermittelt und den Regler (4) mit diesem Korrekturwert beaufschlagt.
Um das Walzergebnis zu verbessern, ist der Rechner (12) an einem Meßwertgeber (14) angeschlossen, der aus einer Magnetisierungseinrichtung mit wenigstens einer Erregerspule und aus einem der Magnetisierungseinrichtung zugeordneten Meßfühler, beispielsweise einer Meßspule oder einem Hallgenerator, besteht.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Anstellregelung eines Kaltwalzgerüstes mit einem Regler, der den Stelltrieb der Gerüstanstellung in Abhängigkeit von der gemessenen Dicke des Walzgutes steuert, und mit einem Rechner, der programmbedingt einen Korrekturwert für die sich aus der festgestellten Soll-Istwertdifferenz ergebende Gerüstanstellung in Abhängigkeit von einem sich mit dem Formänderungswiderstand des Walzgutes ändernden Meßwert ermittelt und den Regler mit diesem Korrekturwert beaufschlagt.
  • Wird zur Anstellregelung eines Kaltwalzgerüstes die Banddicke des auslaufenden Walzgutes gemessen und die Gerüstanstellung in Abhängigkeit von einer allenfalls festgestellten Soll-Istwertdifferenz über einen Regler gesteuert, so ergibt sich das Problem, daß ein Dickenmeßgerät erst in einer bestimmten Entfernung vom Walzspalt angeordnet werden kann, was auf Grund der zum Durchlaufen der Förderstrecke zwischen Walzspalt und Dickenmeßgerät erforderlichen Förderzeit eine Totzeit für die Regelung bedingt. Dickenabweichungen innerhalb dieser. Förderstrecke können daher grundsätzlich nicht mit einer einfachen Dickenmessung nach dem Walzspalt ausgeregelt werden. Es wird daher zur Vermeidung dieser Nachteile die Banddicke nicht nur nach dem Walzspalt, sondern auch vor dem Walzspalt gemessen, so daß Dickenunterschiede des Walzgutes bereits vor dem Einlauf in den Walzspalt erfaßt und durch eine entsprechende Walzenanstellung berücksichtigt werden können, wenn die Dickenabweichungen aufweisende Walzgutstelle den Walzspalt durchläuft. Es wird folglich eine Störgrößenaufschaltung für die Dickenregelung erreicht, die das Walzergebnis erheblich verbessert. Die Dicke eines kaltgewalzten Bandes hängt bei einer gleichbleibenden Walzenanstellung nicht nur von der Dicke des Bandes vor dem Walzspalt, sondern auch vom Formänderungswiderstand des Walzgutes ab. Da der Formänderungswiderstand seinerseits von der chemisch-physikalischen Zusammensetzung des Walzgutes und dessen Behandlung abhängt, muß mit einer Änderung des Formänderungswiderstandes über die Länge des Walzgutes gerechnet werden. Um das Walzergebnis zu verbessern, ist daher bei der Dickenregelung auch der sich ändernde Formänderungswiderstand des Walzgutes zu berücksichtigen. Eine solche Berücksichtigung des Formänderungswiderstandes stößt jedoch auf Schwierigkeiten, weil der Formänderungswiderstand meßtechnisch nicht unmittelbar erfaßt werden kann. Da die aufzubringende Walzkraft vom Formänderungswiderstand des Walzgutes abhängt, wird die Walzkraft auch dazu verwendet, einen Korrekturwert für die sich aus der festgestellten Soll-Istwertdifferenz ergebende Gerüstanstellung zu errechnen. Durch die Beaufschlagung des Reglers mit einem solchen Korrekturwert, der zusätzlich die Einflüsse der federnden Nachgiebigkeit der belasteten Gerüstteile berücksichtigen kann, kann zwar eine weitere Verbesserung des Walzergebnisses erreicht werden, doch bleibt eine solche. Regelung grundsätzlich ungenau und mit Restfehlern behaftet, weil einerseits die Walzkraft nicht nur vom Formänderungswiderstand, sondern auch von der Dickenabnahme und vom Radius der Walzen abhängt und anderseits eine Änderung der Walzkraft als Folge einer Änderung des Formänderungswiderstandes auftritt, was eine Berücksichtigung des geänderten Formänderungswiderstandes nur im nachhinein erlaubt.
  • Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es schließlich bekannt (US-PS 3 665 743), die Gerüstanstellung über ein Signal zu steuern, das in Abhängigkeit von Dickenschwankungen und von Schwankungen der Härte des Walzgutes seine Größe verändert. Da sich der zu berücksichtigende Formänderungswiderstand selbst aus der Formänderungsfestigkeit des Walzgutes und dem Fließwiderstand zusammensetzt, der auf der Behinderung des Materialflusses durch die Reibung an den Walzen beruht, kann über Härteschwankungen des Walzgutes der sich ändernde Formänderungswiderstand berücksichtigt werden. Der Fließwiderstand ist nämlich in der Praxis keinen entscheidenden Veränderungen unterworfen, so daß wegen der unmittelbaren Abhängigkeit zwischen der Formänderungsfestigkeit und der Härte des Walzgutes mit der Berücksichtigung der Walzguthärte der Formänderungswiderstand in die Steuerung der Gerüstanstellung eingeht. Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung, die das Erfassen sich ver- ändernder Walzgutverhältnisse vor dem Walzspalt erlaubt, ist allerdings, daß zur Bestimmung der Dicke und Härte des Walzgutes ein Meßwertgeber vorgesehen ist, der aus zwei von entgegengesetzten Seiten unter einer vorbestimmten Kraft an das Walzgut andrückbaren Meßköpfen besteht, so daß der Abstand dieser Meßköpfe voneinander sowohl von der Dicke des Walzgutes als auch von dessen Härte abhängt. Da jedoch die Einflüsse von Dickenschwankungen und Härteschwankungen unterschiedlich sind und zwischen diesen Einflüssen grundsätzlich nicht unterschieden werden kann, bleibt eine solche Regelung der Gerüstanstellung mit Fehlern behaftet.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Anstellregelung eines Kaltwalzgerüstes so zu verbessern, daß das Walzergebnis durch eine genauere Berücksichtigung des Einflusses eines sich ändernden Formänderungswiderstandes verbessert werden kann.
  • Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der Rechner zur Bestimmung des vom Formänderungswiderstand des Walzgutes abhängigen Korrekturwertes an einen Meßwertgeber angeschlossen ist, aus einer Magnetisierungseinrichtung mit wenigstens einer Erregerspule und aus einem der Magnetisierungseinrichtung zugeordneten Meßfühler, beispielsweise einer'Meßspule oder einem Hallgenerator, besteht.
  • Durch das Vorsehen dieses besonderen Meßwergebers wird eine fortlaufende, berührungslose Messung der Härte des Walzgutes für sich möglich, und zwar auch bei nicht ferromagnetischem Walzgut. Durch die Erregerspule werden im Walzgut Wirbelströme induziert, deren Größe, Phasenlage und Verteilung weitgehend durch die physikalischen Eigenschaften und die elektrische Leitfähigkeit bestimmt werden. Das durch diese induzierten Wirbelströme bedingte magnetische Feld kann entweder unmittelbar durch einen Hallgenerator oder mittelbar über eine in einer Meßspule induzierte Spannung erfaßt werden, so daß durch solche MeßfÜhler Meßwerte gewonnen werden, die einen Rückschluß auch auf die Härte des untersuchten Werkstoffes zulassen. Solche Vorrichtungen zur magnetischen Prüfung von Metallbändern sind an sich bekannt und werden üblicherweise zur Qualitätskontrolle von fertiggestellten Bändern eingesetzt.
  • Mit der Erfassung der Härte des Walzgutes unabhängig von der Dickenmessung wird es in vorteilhafter Weise möglich, den Einfluß eines sich ändernden Formänderungswiderstandes durch eine entsprechende Störgrößenaufschaltung der Anstellregelung- auszuregeln, so daß das Walzen von Bändern mit höherer Qualität bei vergleichbarem Ausgangsmaterial oder das Walzen von Bändern gleicher Qualität bei schlechterem Ausgangsmaterial möglich wird. Der vom Rechner bestimmte Korrekturfaktor kann ja entsprechend den tatsächlichen Verhältnissen genauer auf Schwankungen des Formänderungswiderstandes bezogen werden.
  • In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt, und zwar wird ein Kaltwalzgerüst mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Anstellregelung in einem vereinfachten Blockschaltbild gezeigt.
  • Das dargestellte Kaltwalzgerüst 1 besitzt eine Anstellung für die Oberwalze 2, wobei ein Stelltrieb 3 in Form eines Hydraulikzylinders zum Einsatz kommt. An Stelle dieser hydraulischen Anstellung könnte aber auch eine elektromechanische Oberwalzenanstellung vorgesehen sein. Zur Steuerung des Hydraulikzylinders 3 dient ein Regler 4, der über eine Steuerleitung 5 ein Steuerventil 6 für die Hydraulikmittelleitung 7 beaufschlagt. Der Regler 4 steuert somit die Gerüstanstellung in Abhängigkeit von der Soll-Istwertdifferenz der gemessenen Dicke des Walzgutes 8. Zu diesem Zweck ist dem Kaltwalzgerüst 1 auslaufseitig ein Meßwertgeber 9 für den Istwert der Walzgutdicke zugeordnet. Da es lediglich auf die Erfassung des Istwertes der Dicke ankommt, kann der Meßwertgeber 9 an sich einen beliebigen Aufbau haben. Aus Übersichlichkeitsgründen ist ein Dickenmeßgerät dargestellt, das die Walzgutdicke mit Hilfe einer Meßrolle 10 abtastet.
  • Damit Änderungen der Banddicke auch einlaufseitig erfaßt werden können, was eine Störgrößenbeaufschlagung des Reglers 4 ermöglicht, ist auch einlaufseitig einin gleichwirkender Meßwertgeber 11 für die Dickenerfassung des Walzgutes vorgesehen. Der Meßwert des Meßwertgebers 11 wird dabei einem Rechner12 zugeführt, der einen Korrekturwert für die sich aus der festgestellten Soll-Istwertdifferenz ergebende Gerüstanstellung ermittelt, um Unregelmäßigkeiten des Walzgutes vor dem Walzspalt bereits bei der Gerüstanstellung berücksichtigen zu können, wenn die diese Unregelmäßigkeiten aufweisenden Walzgutbereiche den Walzspalt durchlaufen. Für eine solche Vorsteuerung ist die Kenntnis der Walzgutgeschwindigkeit erforderlich, damit die Laufzeit des Walzgutes 8 von der Meßstelle bis zum Walzspalt berücksichtigt werden kann. Entsprechende Geschwindigkeitsgeber 13 vor und hinter dem Walzspalt erfassen daher die Walzgutgeschwindigkeit vor und nach dem Walzspalt und geben diese Meßwerte an den Rechner 12 weiter. Die Korrektur der Gerüstanstellung erfolgt somit mit einer an die Laufzeit des Bandes angepaßten Verzögerung.
  • Der vom Rechner 12 ermittelte Korrekturwert berücksichtigt aber nicht nur die durch Dickenschwankungen des einlaufenden Walzgutes bedingten Störgrößen, sondern auch Störgrößen, die zufolge von Schwankungen des Formänderungswiderstandes auftreten. Zu diesem Zweck wird nicht die Walzkraft, sondern die Härte des Walzgutes 8 gemessen, und zwar mit Hilfe eines Meßwertgebers 14. Dieser Meßwertgeber 14 besteht in vorteilhafter Weise aus einer eine Erregerspule aufweisenden Magnetisierungseinrichtung, die im Walzgut Wirbelströme erzeugt, deren Magnetfeld über einen Meßfühler erfaßt wird, der entweder durch einen Hallgenerator oder eine Meßspule gebildet wird. Da sich die Größe, Phase und Verteilung der Wirbelströme mit den.physikalischen Eigenschaften des Walzgutes ändern, kann über die Wirbelströme ein Meßwert für die Härte des Walzgutes abgeleitet werden. Diese Härte ändert sich weitgehend proportional mit dem Formänderungswiderstand, so daß über den Meßwert für die Härte Änderungen des Formänderungswiderstandes erfaßt werden können. Der Vorteil einer solchen Erfassung des Formänderungswiderstandes liegt nicht nur in der größeren Genauigkeit begründet, mit der Änderungen des Formänderungswiderstandes bestimmt werden können, sondern vor allem darin, daß Änderungen der Formänderungsfestigkeit des Walzgutes, die zu Änderungen des Formänderungswiderstandes führen, bereits vor dem Walzspalt erkannt und daher bei der Gerüstanstellung berücksichtigt werden können. Der Rechner 12 kann daher bei einem entsprechenden Programm einen Korrekturwert für die jeweilige Gerüstanstellung errechnen, der auch Änderungen des Formänderungswiderstandes im vorhinein berücksichtigt. Damit wird eine sehr genaue Regelung der Banddicke möglich, weil eben die Störgrößen vor dem Walzspalt erfaßt und bei der Gerüstanstellung beachtet werden können. Der Rechner 12 kann auf Grund seines Programmes selbstverständlich auch andere Einflußgrößen korrigieren, wenn dies erwünscht ist. In erster Linie ist hier das federnde Nachgeben einzelner Gerüstteile bei entsprechenden Belastungen und das Aufschwimmen der Lager anzuführen.

Claims (1)

  1. Vorrichtung zur Anstellregelung eines Kaltwalzgerüstes (1) mit einem Regler (4), der den Stelltrieb (3) der Gerüstanstellung in Abhängigkeit von der gemessenen Dicke des Walzgutes (8) steuert, und mit einem Rechner (12), der programmbedingt einen Korrekturwert für die sich aus der festgestellten Soll-Istwertdifferenz ergebende Gerüstanstellung in Abhängigkeit von einem sich mit dem Formänderungswiderstand des Walzgutes (8) ändernden Meßwert ermittelt und den Regler (4) mit diesem Korrekturwert beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß. der Rechner (12) zur Bestimmung des vom Formänderungswiderstand des Walzgutes (8) abhängigen Korrekturwertes an einen Meßwertgeber (14) angeschlossen ist, der aus einer Magnetisierungseinrichtung mit wenigstens einer Erregerspule und aus einem der Magnetisierungseinrichtung zugeordneten Meßfühler, beispielsweise einer Meßspule oder einem Hallgenerator, besteht.
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