EP1010479A2 - Verfahren und Einrichtung zur Ansteuerung von Schiebewalzen - Google Patents

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EP1010479A2
EP1010479A2 EP99124330A EP99124330A EP1010479A2 EP 1010479 A2 EP1010479 A2 EP 1010479A2 EP 99124330 A EP99124330 A EP 99124330A EP 99124330 A EP99124330 A EP 99124330A EP 1010479 A2 EP1010479 A2 EP 1010479A2
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Joachim Dr.-Ing. Höhne
Jürgen Dipl.-Ing. Fromme
Ahmed Dipl.-Ing. Salem
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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
    • B21B37/28—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates
    • B21B37/40—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates using axial shifting of the rolls

Definitions

  • the present invention relates to a method and a Device for rolling metal strips using roll stands, which have slidable work rolls.
  • the contour of a metal strip is shown in an exemplary form in FIG. 1.
  • the ideal strip contour y ideal (x) is calculated approximately from the dimensions of the strip cross section (strip width b, strip edge spacing C x ) and from factors a 2 , a 4 and a 6
  • contour error The deviation from this approximated ideal band contour results in particular from the increasing per metal strip Wear on the work rolls.
  • contour error The maximum deviation is referred to as contour error.
  • the profile p r of the rolled metal strips can be influenced by manipulating the work rolls, by a rolling force and / or by a bending back force as manipulated variables.
  • the object of the present invention is to provide a method for Introduce control of sliding rollers when using it the required band flatness is guaranteed and the Contour error of the rolled metal strips is minimized.
  • the value for the optimal shift of the work rolls over considered the group of at least two metal strips selected that determined over all metal tapes in this group Deviation of the profile of these metal strips from a given one Target profile is minimal.
  • An algorithm according to FIG. 2 is provided for calculating the optimized displacement position ⁇ SR opt of the work rolls of a roll stand.
  • an optimization algorithm shown in function block 32 is used to calculate a value SR opt for the optimal displacement of the work rolls over the group of n metal strips.
  • the strips are arranged so that the contour error is minimal.
  • KF i is the contour error, ie the deviation of the profile of the i-th metal strip from the ideal strip contour of the i-th metal strip.
  • the roll gap profile between the work rolls is calculated for each of the n metal strips on the basis of strip data originating from the data block 33.
  • Function block 34 represents this calculation.
  • Function block 35 determines the difference between the calculated roll gap profile of the last stand and the strip profile 36 (calculated, for example, from the dressing profile and roll gap profiles of the previous stands).
  • the difference between roll gap and strip profile is the change of the roll gap profile ⁇ WSP i required for the required strip flatness per metal strip.
  • ⁇ WSP i ⁇ SR ⁇ WSP ⁇ SR (SR, FR, FB) + ⁇ FR ⁇ WSP ⁇ FR (SR, FR, FB) + ⁇ FB ⁇ WSP ⁇ FB (SR, FR, FB)
  • the function blocks 32, 34, 35, 37, 39 shown in FIG are advantageously on a computing device, not shown implemented.

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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. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zum Walzen von Metallbändern mittels Walzgerüsten, die verschiebbare Arbeitswalzen aufweisen.
Beim Flachwalzen gelten die Einhaltung der Bandplanheit und des technologisch vorgegebenen Bandprofils nach der Fertigstraße als wichtige Qualitätsmerkmale. Zur Erfüllung dieser Anforderungen ist es wünschenswert, die Abweichung des Dickenverlaufs 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 yideal(x) berechnet sich näherungsweise aus Abmessungen des Bandquerschnitts (Bandbreite b, Bandkantenabstand Cx) sowie aus Anteilsfaktoren a2, a4 und a6 zu
Figure 00010001
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 Walzenlaufleistung der Arbeitwalzen zu erhöhen, werden Schiebewalzen verwendet. Diese Walzen werden zwischen den Walzvorgängen der einzelnen Metallbänder um einige Millimeter quer zur Laufrichtung der Metallbänder verschoben. Dadurch wird verhindert, daß sich scharfe Verschleißkanten auf den Laufflächen der Arbeitswalzen bilden. Eine Verschiebestrategie für solche Schiebewalzen sollte einer Minimierung des Konturfehlers sowie der Einhaltung der geforderten Bandplanheit dienen. Das Verschieben der Arbeitswalzen wird vor allem dann durchgeführt, wenn die einzelnen Metallbänder eines Walzprogramms so angeordnet sind, daß das jeweils zu walzende Metallband breiter ist als sein Vorgänger. Ohne Verschieben würde sich eine beim Walzen eines schmaleren Metallbandes entstandene Verschleißkante negativ auf die Oberflächenqualität des nachfolgenden breiteren Metallbandes auswirken.
Das Profil pr kann z.B. als Differenz zwischen der Mittendicke hG und dem arithmetischen Mittel der beiden Randdicken hL und hR definiert werden: pr = hG - hL + hR 2
Das Profil pr der gewalzten Metallbänder kann durch eine Verschiebung der Arbeitswalzen, durch eine Walzkraft und/oder durch eine Rückbiegekraft als Stellgrößen beeinflußt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, 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 wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. eine Einrichtung gemäß Anspruch 6 gelöst. Dabei werden zum Walzen von Metallbändern mittels zumindest eines Walzgerüstes, das verschiebbare Arbeitswalzen aufweist, die Arbeitswalzen zum Walzen zumindest zweier Metallbänder derart verschoben, daß die Abweichung des Profils der zumindest zwei Metallbänder von einem gewünschten Sollprofil über die zumindest zwei Metallbänder betrachtet minimal ist. Auf diese Weise kann das Profil von Walzen von Metallbändern 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 gewählt, daß die über alle Metallbänder dieser Gruppe ermittelte Abweichung des Profils dieser Metallbänder von einem vorgegebenen Sollprofil minimal ist.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird aus den Werten für die optimale Verschiebung der Arbeitswalzen über die Gruppe der zumindest zwei Metallbänder betrachtet, 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 Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. 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 bezeichnen
yideal
ideale Bandkontur
CX
Bandkantenabstand
hG
Mittendicke
hL
Randdicke links
hR
Randdicke rechts
b
halbe Bandbreite
x
Position
Die ideale Bandkantenkontur yideal(x) berechnet sich dabei näherungsweise gemäß Gleichung (1). Zur Vereinfachung kann dabei vorgesehen werden, daß gilt a6 = 0.
Zur Berechnung der optimierten Verschiebeposition ΔSRopt 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 Walzprogramms mittels eines im Funktionsblock 32 dargestellten Optimierungsalgorithmus' ein Wert SRopt für die optimale Verschiebung der Arbeitswalzen über die Gruppe der n Metallbänder betrachtet berechnet. Dieser Wert SRopt für eine optimale Verschiebung der Arbeitswalzen über die n Metallbänder betrachtet ist die Summe der Beträge der Verschiebungen der Arbeitswalzen über die n Metallbänder betrachtet: SRopt = i=1 n |ΔSRi|
Dabei werden die Bänder so angeordnet, daß der Konturfehler minimal ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die n Metallbänder zur Berechnung des Werts SRopt derart angeordnet, daß der Term i=1 n |KFi|2 minimal ist. Dabei ist KFi der Konturfehler, d.h. die Abweichung des Profils des i-ten Metallbandes von der idealen Bandkontur des i-ten Metallbandes.
Aus diesem Wert und den bekannten Werten für die minimal mögliche Verschiebung SRmin der Arbeitswalzen (im Normalfall 0 mm) und der maximal möglichen Verschiebung SRmax der Arbeitswalzen (beispielsweise 20 mm) wird ein Optimierungskoeffizient ϕopt gemäß ϕopt = SRopt - SRmin SRmax - SRmin 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 zwischen den Arbeitswalzen berechnet. Diese Berechnung repräsentiert der Funktionsblock 34. Anschließend wird im Funktionsblock 35 die Differenz zwischen dem berechneten Walzspaltprofil des letzten Gerüstes und dem (z.B. aus Verbandprofil und Walzspaltprofilen der vorherigen Gerüste berechneten) Bandprofil 36 ermittelt. Die Differenz zwischen Walzspalt- und Bandprofil bildet die für die geforderte Bandplanheit pro Metallband notwendige Walzspaltprofiländerung ΔWSPi. Mittels des durch Funktionsblock 37 präsentierten Zusammenhangs ΔWSPi = ΔSR · ∂WSP∂SR (SR,FR,FB) + ΔFR · ∂WSP∂FR (SR,FR,FB) + ΔFB · ∂WSP∂FB (SR,FR,FB) mit der Verschiebung ΔSR, der Walzkraftänderung ΔFR und der Rückbiegekraftänderung ΔFB als Stellgrößen werden minimale und maximale Verschiebungswerte ΔSRmin und ΔSRmax gebildet:
Figure 00050001
wobei ΔWSPRest,min,i und ΔWSPRest,max,i der minimal mögliche und der maximal mögliche Wert ΔWSPRest,i mit ΔWSPRest,i = ΔFR ∂WSP∂FR (SR,FR,FB) + ΔFB ∂WSP∂FB (SR,FR,FB) sind.
Die Werte ΔSRmin und ΔSRmax bilden zusammen mit dem Optimierungskoeffizienten ϕopt Grundlage zur Berechnung (Funktionsblock 39) der optimierten Verschiebeposition ΔSRopt für das i-te Metallband, für das ΔSRmax,i und ΔSRmin,i mittels des Funktionsblocks 38 berechnet worden sind. Die Berechnung der optimierten Verschiebeposition ΔSRopt im Funktionsblock 39 erfolgt dabei gemäß folgendem Zusammenhang: ΔSRopt,i = ΔSRmin,i + ϕopt · (ΔSRmax,i - ΔSRmin,i)
Die in FIG 2 dargestellten Funktionsblöcke 32, 34, 35, 37, 39 sind vorteilhafterweise auf einer nicht dargestellten Recheneinrichtung implementiert.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Walzen von Metallbändern mittels zumindest eines Walzgerüstes, das verschiebbare Arbeitswalzen aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß 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, insbesondere gemittelt, minimal ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß vor Beginn des Walzens einer Gruppe von zumindest zwei Metallbändern ein Wert (SRopt) für die optimale Verschiebung der Arbeitswalzen über die Gruppe der zumindest zwei Metallbänder betrachtet ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Wert (SRopt) für die optimale Verschiebung 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 gekennzeichnet,
    daß aus den Werten für die optimale Verschiebung (SRopt) der Arbeitswalzen über die Gruppe der zumindest zwei Metallbänder betrachtet, einer minimalen Verschiebung (SRmin) und einer maximal möglichen Verschiebung (SRmax) ein Optimierungskoeffizient (ϕopt) gebildet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in Abhängigkeit des Wertes (SRopt) für die optimale Verschiebung der Arbeitswalzen über die Gruppe der zumindest zwei Metallbänder betrachtet oder des Optimierungskoeffizienten (ϕopt) für einzelne oder alle der zu walzenden Metallbänder der Gruppe der zu walzenden Metallbänder eine optimale Verschiebeposition (ΔSRopt,i) zur Verschiebung der Arbeitswalzen zum Walzen des i-ten Metallbandes ermittelt wird.
  6. Einrichtung zum Walzen von Metallbändern gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung zum Walzen von Metallbändern zumindest ein Walzgerüst mit zwei verschiebbaren Arbeitswalzen aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Einrichtung zum Walzen von Metallbändern eine Recheneinrichtung zur Ermittlung einer optimalen Verschiebeposition (ΔSRopt,i) zur derartigen Verschiebung der Arbeitswalzen aufweist, daß die Abweichung des Profils von zumindest zwei hintereinander gewalzten Metallbändern von einem gewünschten Sollprofil über die zumindest zwei Metallbänder betrachtet, insbesondere gemittelt, minimal ist.
EP99124330A 1998-12-17 1999-12-06 Verfahren und Einrichtung zur Ansteuerung von Schiebewalzen Revoked EP1010479B1 (de)

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