EP1986795B2 - Verfahren zur unterdrückung des einflusses von walzenexzentrizitäten - Google Patents

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EP1986795B2
EP1986795B2 EP07703793.5A EP07703793A EP1986795B2 EP 1986795 B2 EP1986795 B2 EP 1986795B2 EP 07703793 A EP07703793 A EP 07703793A EP 1986795 B2 EP1986795 B2 EP 1986795B2
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EP
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roll
rolling
tensile force
run
eccentricities
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Josef Hofbauer
Martin Niemann
Bernhard Weisshaar
Dietrich Wohld
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Primetals Technologies Germany GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a method for suppressing the influence of roll eccentricities on the outlet thickness of a rolling stock passing through a roll stand, the roll eccentricities being identified using a process model and being taken into account when determining a correction signal for at least one control device for an actuator of the roll stand.
  • eccentricities of the rolls caused by imprecisely machined back-up rolls or imprecise mounting of the back-up rolls are often found, which impair the quality of the rolled strip, whereby depending on the rigidity of the roll stand and the rolled stock, the roll eccentricities with the speed of the eccentric rolls, in the rule of the backup rolls, map in the belt.
  • the frequency spectrum of the eccentricities and the disturbances caused by them in the strip essentially contains the fundamental frequencies of the upper and lower backup rolls; but there are also higher harmonic oscillations, which, however, often only appear with reduced amplitudes. Because of the slightly different diameters and speeds of the upper and lower backup rollers, the frequencies assigned to the backup rollers can differ from one another.
  • the EP 0 170 016 B1 describes a method of the type mentioned at the outset, wherein the influence of roll eccentricities in the position or thickness control of roll stands is compensated, the roll eccentricities being identified on the basis of a measurement of the rolling force in the roll stand.
  • Oil pressure transducers are generally used to measure the rolling force, the measured values of which are significantly falsified by the effects of friction. This means that the influence of roller eccentricities cannot be suppressed in a sufficiently reliable and effective manner with the aid of the measuring devices. More reliable and more accurate measuring methods for the rolling force are too expensive and too complex.
  • JP 04 200 915 A Of the JP 04 200 915 A a similar disclosure can be found.
  • the object of the invention is to provide a method for suppressing the influence of roll eccentricities which avoids the disadvantages known from the prior art and in particular the disadvantages described above.
  • FIG 1 shows schematically and by way of example a roll stand 1 of a rolling train for rolling a rolling stock 10.
  • the rolling train for rolling the rolling stock 10 has one or more such rolling stands 1.
  • another roll stand, a reel device, a cooling device and / or another device, for example for thermal and / or mechanical influencing of the rolling stock and / or a device for transporting the rolling stock 10 can be provided.
  • the rolling stock 10 is preferably a strip, a profile, a wire or a slab.
  • the rolling stock 10 can be a metal strip, for example a steel strip, a non-ferrous metal strip or an aluminum strip.
  • a roll stand 1 has at least one upper backup roll 4 with a radius R o and at least one lower backup roll 5 with a radius R u .
  • the roll stand 1 shown has at least one upper work roll 2 and at least one lower work roll 3, the diameter of the work rolls 2 and 3, as a rule, being smaller than the diameter of the backup rolls 4 and 5.
  • the setting position is used to regulate of the roll stand 1, a hydraulic adjusting device 7 which can be actuated via a control valve 6 is provided.
  • an electromechanical adjustment system can also be provided.
  • the adjusting device 7 or that not in more detail Adjustment system shown are used to adjust the roll adjustment s.
  • the hydraulic adjustment 7 is supported on the scaffolding frame.
  • the elastic scaffolding frame is symbolically represented by a spring with the spring constant C G.
  • the rolling stand 1 is passed through by the rolling stock 10, the thickness of the rolling stock 10 being reduced from the inlet thickness h e to the outlet thickness h a with the aid of the work rolls 2, 3 as it passes through the roll gap.
  • the roller eccentricities of the upper support roller 4 or the lower support roller 5 can be caused by uneven roller wear, deformations due to thermal stresses and / or the deviations of the geometrical cylinder axis of the rollers from the operationally established rotation axes.
  • the roll eccentricities are denoted by ⁇ R o and ⁇ R u , ie as deviations from the ideal backup roll radii R o and R u .
  • the measurement of the roll speed n o or n u of the upper or lower backup roll 4 or 5 is used to determine the fundamental oscillation of the roll eccentricities. Under the simplifying prerequisite that the upper and lower rolls of the roll stand 1 rotate at the same speed, it is sufficient to detect the speed of only one driven roll, for example the lower work roll 3, by means of a tachometer 11.
  • the back-up rolls 4 and 5 are the eccentric rolls
  • the roll adjustment s is measured with a position sensor 9 on the adjustment device 7 or on the adjustment system.
  • the roll adjustment s is fed to a control device 18.
  • a tensile measuring device 8 for measuring the tensile force F z prevailing in the rolling stock 10 is provided in front of the roll stand 1.
  • the tension measuring device 8 can as in FIG 1 indicated, have a measuring roller for tension measurement. This measuring roller can preferably be segmented.
  • the tension measuring device 8 can also be designed as a contactless tension measuring device.
  • a corresponding device for contactless measurement of the tensile force F z in a rolled stock 10 designed as a metal strip is for example in FIG DE 198 39 286 B4 described.
  • the control device 18 has a process model 27.
  • the process model 27 is based on an observer and models the behavior of the roll gap and the rolls 2 to 5.
  • the process model 27 is controlled in terms of frequency with the help of the rolling speed, ie for example with the help of the determined roll speeds n o or n u .
  • the time course of the disturbances to be modeled is periodic, but not purely sinusoidal. In other words, the oscillation to be modeled consists of a fundamental oscillation and several harmonics.
  • sinusoidal correction setpoints assigned to the eccentricity frequencies are calculated for an actuator of the roll stand 1 with the appropriate phase position and amplitude for the position of the roll gap control.
  • the correction setpoints can be given via a control device 19 and possibly via a control valve 6 to the adjusting device 7 or to a adjusting system.
  • the required strip thickness that is to say the outlet thickness h a of the rolling stock 10
  • the required strip thickness can be set extremely uniformly with the aid of the control device 18. Deviations in thickness caused by the roll eccentricity ⁇ R o or ⁇ R u can be avoided in this way.
  • the thickness of the rolling stock 10, for example the outlet thickness h a can be measured by means of a thickness measuring device 16.
  • FIG 2 shows schematically and by way of example the structure used to identify roller eccentricities according to the observer principle.
  • a setpoint value s * of the setting position is used both in a real process 29, as it runs, for example, in a rolling stand 1 through which a rolling stock 10 passes (see FIG FIG 1 ), as well as an observer module 30.
  • the observer module 30 has the process model 27, with the aid of which roller eccentricities can be identified and with the aid of which the identified roller eccentricities ⁇ R i can be provided for compensation purposes.
  • an identified runout thickness h ai can preferably be determined, which can be linked to the measured tensile force F z in order to determine an observer error e.
  • the measured tensile force F z is first fed to a module 21 in the measuring channel, which inversely takes into account the transmission behavior from the outlet thickness to the strip tension.
  • the measured value of the tensile force F z is converted to the outlet thickness and compared with the identified outlet thickness h ai determined with the aid of the process model 27.
  • the difference e resulting from this comparison forms the observer error e.
  • the states of the process model 27 are corrected taking into account the observer error e until the measurement and model at least largely agree and the observer error e is sufficiently small or zero.
  • the roll eccentricities ⁇ R i identified in the process model 27 also agree with those actually in the roll stand 1 (see FIG 1 ) existing roller eccentricities.
  • the identified roller eccentricities ⁇ R i ascertained in this way by the observer module 30 enable an extremely reliable and precise eccentricity compensation.
  • a selection can be made by means of a switch 20 as to whether the process model 27 should take into account the outlet thickness h a , the rolling force F w or the tensile force F z when identifying roller eccentricities.
  • FIG 3 shows an example of how the transfer behavior from the adjustment position to the strip tension can be taken into account when using the tensile force F z to identify and suppress roller eccentricities.
  • a module 21 is preferably provided in the measuring channel which inversely takes into account the transfer behavior from the outlet thickness to the strip tension.
  • the measured values of the tensile force F z are preferably linked with the corresponding transfer function H yak . This can be done, for example, by multiplication by a factor which corresponds to the inverse transfer function H train .
  • an adaptation circuit can be provided which takes into account the dependence on the rolling stock speed v B.
  • the value present at the output of module 21, which was determined with the aid of tensile force F z is preferably fed to process model 27.
  • the process model 27 preferably simulates the behavior of the process 29 from the contact position s or from the setpoint s * of the contact position up to the outlet thickness h a . If, as an alternative or in addition to the tensile force F z, the rolling force F w is to be taken into account in the process model 27, it is expedient to provide a module 28 in the measuring channel of the rolling force F w which has a suitable transfer characteristic.
  • FIG 4 shows an example of the use of an inlet thickness compensation in connection with the method according to the invention.
  • a thickness measuring sensor 17 is provided in front of the roll stand 1, with the aid of which a measured inlet thickness h em is recorded.
  • the shown inlet thickness compensation module 22 has a strip tracking module 23. With the aid of the strip tracking module 23, the measured inlet thickness h em is tracked down to the roll stand 1. With the aid of the inlet speed v SE , a tracked inlet thickness h ev is determined.
  • the tape tracking module 23 is preferably model-based.
  • the inlet thickness compensation module 22 has at least one compensation model 24, 25, 26 with the aid of which the influence of the inlet thickness h e on the outlet thickness h a is determined as a function of the measured variable m E used or the corresponding measured value. Since the quality of the inlet thickness compensation depends essentially on the compensation model (s) 24, 25, 26 used, in the example shown there are a compensation model 24 for using the outlet thickness h a as the measured variable m E , and a compensation model 25 for the use of the rolling force F w as the measured variable m E and a compensation model 24 for the use of the tensile force F z as measured variable m E is provided.
  • the compensation signal given by the inlet thickness compensation module 22 is linked to the corresponding measured value of the measured variable m E to form a compensated measured variable m K.
  • Periodic thickness fluctuations resulting from the inlet thickness with frequencies that are almost equal to the eccentricity frequencies can interfere with the identification of the roll eccentricities.
  • An inlet thickness compensation can therefore be provided, which determines and compensates for the influence of the inlet thickness fluctuations on the measured variable m E used and thus eliminates this type of disturbance.
  • the tension regulators present in known control concepts of a rolling mill designed as a tandem mill can avoid part of the effects on the thickness caused by the eccentricities due to their limited dynamics only at low rolling speeds and only on the front stands of the tandem mill.
  • a control device 18 designed according to the invention for suppressing the influence of roll eccentricities, to which the tensile force F z measured on the rolling stock 10 is supplied, can compensate for the eccentricity frequencies on a roll stand 1 and thus completely relieve conventional tension regulators.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterdrückung des Einflusses von Walzenexzentrizitäten auf die Auslaufdicke eines Walzgutes, welches ein Walzgerüst durchläuft, wobei die Walzenexzentrizitäten unter Verwendung eines Prozessmodells identifiziert werden und bei der Ermittlung eines Korrektursignals für mindestens eine Steuervorrichtung für ein Stellglied des Walzgerüstes berücksichtigt werden.
  • In Walzgerüsten finden sich häufig beispielsweise durch ungenau gearbeitete Stützwalzen oder durch nicht exakte Lagerung der Stützwalzen bedingte Exzentrizitäten der Walzen, die die Qualität des gewalzten Bandes beeinträchtigen, wobei sich je nach Steifigkeit des Walzgerüstes und des Walzgutes die Walzenexzentrizitäten mit der Drehzahl der exzentrizitätsbehafteten Walzen, in der Regel der Stützwalzen, in dem Band abbilden. Das Frequenzspektrum der Exzentrizitäten und der von ihnen hervorgerufenen Störungen im Band beinhaltet im Wesentlichen die Grundfrequenzen der oberen und unteren Stützwalzen; es sind aber auch höhere harmonische Oberschwingungen vorhanden, die allerdings häufig nur mit verminderten Amplituden in Erscheinung treten. Aufgrund geringfügig unterschiedlicher Durchmesser und Drehzahlen der oberen und unteren Stützwalze können die den Stützwalzen zugeordneten Frequenzen voneinander abweichen.
  • Die EP 0 170 016 B1 beschreibt ein Verfahren der eingangs genannten Art, wobei der Einfluss von Walzenexzentrizitäten bei der Position- oder Dickenregelung von Walzgerüsten kompensiert wird, wobei die Walzenexzentrizitäten auf Grundlage einer Messung der Walzkraft im Walzgerüst identifiziert werden. Zur Messung der Walzkraft werden in der Regel Öldruckgeber verwendet, deren Messwerte durch Reibungseinflüsse erheblich verfälscht werden. Dies bedingt, dass keine hinreichend zu verlässige und effektive Unterdrückung des Einflusses von Walzenexzentrizitäten mit Hilfe der Messgeräte erfolgen kann. Zuverlässigere und genauere Messmethoden für die Walzkraft sind zu teuer und zu aufwendig.
  • Aus der EP 0 698 427 B1 ist es bekannt, bei einem Verfahren zur Unterdrückung des Einflusses von Walzenexzentrizitäten die Auslaufdicke des Walzgutes anstelle der Walzkraft als Messwert zu verwenden. Dickenmessgeber sind jedoch sehr teuer und daher bei mehrgerüstigen Walzstrassen in der Regel nur vor und hinter dem ersten und nach dem letzten Walzgerüst vorgesehen.
  • Aus der US 4,656,854 A ist ein Verfahren zur Unterdrückung des Einflusses von Walzenexzentrizitäten auf die Auslaufdicke eines Walzgutes bekannt, wobei das Walzgut ein Walzgerüst durchläuft. Die Walzenexzentrizitäten werden unter Verwendung eines Prozessmodells identifiziert und bei der Ermittlung eines Korrektursignals für eine Steuereinrichtung für ein Stellglied des Walzgerüsts berücksichtigt. Zur Identifizierung der Walzenexzentrizitäten werden dem Prozessmodell Messwerte der im Walzgut herrschenden Zugkraft zugeführt.
  • Der JP 04 200 915 A ist ein ähnlicher Offenbarungsgehalt zu entnehmen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Unterdrückung des Einflusses von Walzenexzentrizitäten bereitzustellen, welches die aus dem Stand der Technik bekannten und insbesondere die vorangehend beschriebenen Nachteile vermeidet.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Unterdrückung des Einflusses von Walzenexzentrizitäten auf die Auslaufdicke eines Walzgutes mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 4.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch gelöst durch ein Computerprogrammprodukt gemäß Patentanspruch 5.
  • Nachfolgend werden Vorteile und Einzelheiten der Erfindung beispielhaft und mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
    • FIG 1
    ein Walzgerüst in Verbindung mit einer Regelvorrichtung mit einem Prozessmodell,
    FIG 2
    eine schematische Darstellung des zum Identifizieren der Walzenexzentrizitäten verwendeten Beobachter-Prinzips,
    FIG 3
    die Ankopplung der Zugmessung an das Prozessmodell,
    FIG 4
    eine Einlaufdickenkompensation für die verwendeten Messwerte.
  • FIG 1 zeigt schematisch und beispielhaft ein Walzgerüst 1 einer Walzstrasse zum Walzen eines Walzgutes 10. Die Walzstrasse zum Walzen des Walzgutes 10 weist ein oder mehrere derartige Walzgerüste 1 auf. Vor oder nach dem Walzgerüst 1 kann ein weiteres Walzgerüst, eine Haspelvorrichtung, eine Kühlvorrichtung und/oder eine andere Vorrichtung, z.B. zur thermischen und/oder mechanischen Walzgutbeeinflussung und/oder eine Einrichtung zum Transport des Walzgutes 10 vorgesehen sein. Das Walzgut 10 ist vorzugsweise ein Band, ein Profil, ein Draht oder eine Bramme. Z.B. kann das Walzgut 10 ein Metallband, beispielsweise ein Stahlband, ein Buntmetallband oder ein Aluminiumband sein.
  • Ein Walzgerüst 1 weist mindestens eine obere Stützwalze 4 mit einem Radius Ro und mindestens eine untere Stützwalze 5 mit einem Radius Ru auf. Das gezeigte Walzgerüst 1 weist mindestens eine obere Arbeitswalze 2 und mindestens eine untere Arbeitswalze 3 auf, wobei der Durchmesser der Arbeitswalzen 2 bzw. 3 in der Regel kleiner ist als der Durchmesser der Stützwalzen 4 bzw. 5. Im gezeigten Beispiel ist zur Regelung der Anstellposition des Walzgerüsts 1 eine über ein Steuerventil 6 betätigbare hydraulische Anstellvorrichtung 7 vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein elektromechanisches Anstellsystem vorgesehen sein. Die Anstellvorrichtung 7 bzw. das nicht näher dargestellte Anstellsystem dienen zur Einstellung der Walzenanstellung s. Die hydraulische Anstellung 7 stützt sich auf dem Gerüstrahmen ab. Der elastische Gerüstrahmen ist symbolisch durch eine Feder mit der Federkonstanten CG dargestellt.
  • Das Walzgerüst 1 wird von dem Walzgut 10 durchlaufen, wobei die Dicke des Walzgutes 10 beim Durchlaufen des Walzspalts unter Zuhilfenahme der Arbeitswalzen 2, 3 von der Einlaufdicke he auf die Auslaufdicke ha verringert wird. Das Walzgut 10, dem im Walzspalt eine äquivalente Materialfeder mit der Federkonstanten CM zugeordnet wird, läuft mit der Einlaufgeschwindigkeit vSE in den Walzspalt ein und verlässt den Walzspalt mit der Auslaufgeschwindigkeit vSL.
  • Die Walzenexzentrizitäten der oberen Stützwalze 4 bzw. der unteren Stützwalze 5 können ihre Ursache in ungleichmäßiger Walzenabnutzung, Verformungen durch Wärmespannungen und/oder den Abweichungen der geometrischen Zylinderachse der Walzen von den betrieblich sich einstellenden Rotationsachsen haben. Die Walzenexzentrizitäten sind mit ΔRo bzw. ΔRu, d.h. als Abweichungen von den idealen Stützwalzenradien Ro bzw. Ru bezeichnet.
  • Die Messung der Walzendrehzahl no bzw. nu der oberen bzw. der unteren Stützwalze 4 bzw. 5 dient zur Ermittlung der Grundschwingung der Walzenexzentrizitäten. Unter der vereinfachenden Voraussetzung, dass sich die Ober- und Unterwalzen des Walzgerüsts 1 gleich schnell drehen, genügt es, die Drehzahl lediglich einer angetriebenen Walze, z.B. der unteren Arbeitswalze 3 mittels eines Drehzahlmessers 11 zu erfassen.
  • Sind, wie in den meisten Fällen, die Stützwalzen 4 und 5 die exzentrizitätsbehafteten Walzen, so wird in mindestens einer Umrechnungseinheit 14 bzw. 12 die gemessene Drehzahl der Arbeitswalze 2 bzw. 3 über das Verhältnis des Durchmessers der Arbeitswalze 2 bzw. 3 zum Durchmesser der Stützwalze 4 bzw. 5 in die Drehzahl no bzw. nu der Stützwalze 4 bzw. 5 umgerechnet. Da in der Regel die Drehzahlen der oberen Walzen 4, 2 und der unteren Walzen 5, 3 aufgrund geringfügig verschiedener Durchmesser unterschiedlich sind, ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sowohl ein Drehzahlmesser 13 oberhalb des Walzgutes 10 als auch ein Drehzahlmesser 11 unterhalb des Walzgutes 10 mit jeweils nachgeordneter Umrechnungseinheit 14 bzw. 12 zur Erfassung der Drehzahl no bzw. nu vorgesehen.
  • Die Walzenanstellung s wird mit einem Positionsaufnehmer 9 an der Anstellvorrichtung 7 bzw. am Anstellsystem gemessen. Die Walzenanstellung s wird einer Regelvorrichtung 18 zugeführt. Zur Walzenexzentrizitätsidentifizierung und Unterdrückung wird der Regelvorrichtung 18 mindestens eine Walzendrehzahl no oder nu zugeführt. Des Weiteren ist eine Zugmessvorrichtung 8 zur Messung der im Walzgut 10 herrschenden Zugkraft Fz vor dem Walzgerüst 1 vorgesehen. Die Zugmessvorrichtung 8 kann wie in FIG 1 angedeutet, eine Messrolle zur Zugmessung aufweisen. Diese Messrolle kann vorzugsweise segmentiert ausgebildet sein. Die Zugmessvorrichtung 8 kann auch als berührungslos arbeitende Zugmessvorrichtung ausgebildet sein. Eine entsprechende Einrichtung zur berührungslosen Messung der Zugkraft Fz in einem als Metallband ausgebildeten Walzgut 10 ist beispielsweise in der DE 198 39 286 B4 beschrieben.
  • Zur Identifizierung und/oder Unterdrückung von Walzenexzentrizitäten weist die Regelvorrichtung 18 ein Prozessmodell 27 auf. Das Prozessmodell 27 basiert auf einem Beobachter und modelliert das Verhalten des Walzspaltes und der Walzen 2 bis 5. Das Prozessmodell 27 wird dabei frequenzmäßig mit Hilfe der Walzgeschwindigkeit, d.h. z.B. mit Hilfe der ermittelten Walzendrehzahlen no bzw. nu geführt. Der Zeitverlauf der zu modellierenden Störungen ist zwar periodisch, aber nicht rein sinusförmig. D.h. die zu modellierende Schwingung setzt sich aus einer Grundschwingung und mehreren Oberschwingungen zusammen.
  • Im Prozessmodell 27 werden den Exzentrizitätsfrequenzen zugeordnete sinusförmige Korrektursollwerte für ein Stellglied des Walzgerüstes 1 mit der passenden Phasenlage und Amplitude für die Position der Walzspaltregelung berechnet. Wie in FIG 1 gezeigt, können die Korrektursollwerte über eine Steuervorrichtung 19 und gegebenenfalls über ein Steuerventil 6 an die Anstellvorrichtung 7 bzw. an ein Anstellsystem gegeben werden. Durch die Verwendung der gemessenen Zugkraft Fz kann die geforderte Banddicke, d.h. die Auslaufdicke ha des Walzgutes 10, mit Hilfe der Regelvorrichtung 18 äußerst gleichmäßig eingestellt werden. Durch die Walzenexzentrizität ΔRo bzw. ΔRu bedingte Dickenabweichungen können derart vermieden werden.
  • Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, beispielsweise mittels eines Druckfühlers 15 die Walzkraft Fw zu messen und bei der Identifizierung und Unterdrückung von Walzenexzentrizitäten zu berücksichtigen.
  • Mittels eines Dickenmessgerätes 16 kann alternativ oder zusätzlich die Dicke des Walzgutes 10, beispielsweise die Auslaufdicke ha, gemessen werden.
  • FIG 2 zeigt schematisch und beispielhaft die zur Identifizierung von Walzenexzentrizitäten verwendete Struktur gemäß dem Beobachter-Prinzip. Dabei wird ein Sollwert s* der Anstellposition sowohl einem realen Prozess 29, wie er z.B. in einem von einem Walzgut 10 durchlaufenen Walzgerüst 1 abläuft (siehe FIG 1), als auch einem Beobachtermodul 30 zugeführt. Das Beobachtermodul 30 weist das Prozessmodell 27 auf, mit Hilfe dessen Walzenexzentrizitäten identifiziert werden können und mit Hilfe dessen die identifizierten Walzenexzentrizitäten ΔRi für Kompensationszwecke bereitgestellt werden können. Unter Zuhilfenahme des Prozessmodells 27 kann vorzugsweise eine identifizierte Auslaufdicke hai ermittelt werden, welche zur Ermittlung eines Beobachterfehlers e mit der gemessenen Zugkraft Fz verknüpft werden kann. Die gemessene Zugkraft Fz wird dabei zunächst einem Modul 21 im Messkanal zugeführt, welches das Übertragungsverhalten von der Auslaufdicke bis zum Bandzug invers berücksichtigt. Mit Hilfe des Moduls 21 wird derart der Messwert der Zugkraft Fz auf die Auslaufdicke umgerechnet und mit der mit Hilfe des Prozessmodells 27 ermittelten identifizierte Auslaufdicke hai verglichen. Die aus diesem Vergleich resultierende Differenz e bildet den Beobachterfehler e. Die Zustände des Prozessmodells 27 werden unter Berücksichtigung des Beobachterfehlers e solange korrigiert, bis Messung und Modell zumindest weitestgehend übereinstimmen und der Beobachterfehler e hinreichend gering bzw. null ist. Dann stimmen auch die im Prozessmodell 27 identifizierten Walzenexzentrizitäten ΔRi mit den tatsächlich im Walzgerüst 1 (siehe FIG 1) vorhandenen Walzenexzentrizitäten überein. Die vom Beobachtermodul 30 derart ermittelten identifizierten Walzenexzentrizitäten ΔRi ermöglichen eine äußerst zuverlässige und genaue Exzentrizitätskompensation.
  • Wie im in FIG 3 gezeigten Beispiel dargestellt, kann mittels eines Umschalters 20 eine Auswahl dahingehend erfolgen, ob das Prozessmodell 27 die Auslaufdicke ha, die Walzkraft Fw oder die Zugkraft Fz bei der Identifizierung von Walzenexzentrizitäten berücksichtigen soll.
  • FIG 3 zeigt beispielhaft, wie das Übertragungsverhalten von der Anstellposition bis zum Bandzug bei der Verwendung der Zugkraft Fz zur Identifizierung und Unterdrückung von Walzenexzentrizitäten berücksichtigt werden kann. So ist im gezeigten Beispiel vorzugsweise im Messkanal ein Modul 21 vorgesehen, welches das Übertragungsverhalten von der Auslaufdicke bis zum Bandzug invers berücksichtigt. Vorzugsweise werden dabei die Messwerte der Zugkraft Fz mit der entsprechenden Übertragungsfunktion Hzug verknüpft. Dies kann beispielsweise durch Multiplikation mit einem Faktor erfolgen, welcher der inversen Übertragungsfunktion Hzug entspricht. Zusätzlich kann eine Adaptionsschaltung vorgesehen sein, die die Abhängigkeit von der Walzgutgeschwindigkeit vB berücksichtigt. Vorzugsweise wird der am Ausgang des Moduls 21 vorliegende Wert, der unter Zuhilfenahme der Zugkraft Fz ermittelt wurde, dem Prozessmodell 27 zugeführt.
  • Wie auch dem in FIG 2 dargestellten Beispiel entnehmbar ist, bildet das Prozessmodell 27 vorzugsweise das Verhalten des Prozesses 29 von der Anstellposition s bzw. von dem Sollwert s* der Anstellposition bis zur Auslaufdicke ha nach. Soll alternativ oder zusätzlich zur Zugkraft Fz die Walzkraft Fw im Prozessmodell 27 berücksichtigt werden, so ist es zweckmäßig ein Modul 28 im Messkanal der Walzkraft Fw vorzusehen, welches eine geeignete Übertragungscharakteristik aufweist.
  • FIG 4 zeigt ein Beispiel für die Verwendung einer Einlaufdickenkompensation in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. Dabei ist ein Dickenmessgeber 17 vor dem Walzgerüst 1 vorgesehen, mit Hilfe dessen eine gemessene Einlaufdicke hem erfasst wird. Das gezeigte Einlaufdickenkompensationsmodul 22 weist ein Bandverfolgungsmodul 23 auf. Mit Hilfe des Bandverfolgungsmoduls 23 wird die gemessene Einlaufdicke hem bis in das Walzgerüst 1 wegverfolgt. Unter Zuhilfenahme der Einlaufgeschwindigkeit vSE wird eine wegverfolgte Einlaufdicke hev ermittelt. Das Bandverfolgungsmodul 23 arbeitet vorzugsweise modellbasiert.
  • Im gezeigten Beispiel weist das Einlaufdickenkompensationsmodul 22 mindestens ein Kompensationsmodell 24, 25, 26 auf, mit Hilfe dessen in Abhängigkeit von der verwendeten Messgröße mE bzw. des entsprechenden Messwerts der Einfluss der Einlaufdicke he auf die Auslaufdicke ha ermittelt wird. Da die Güte der Einlaufdickenkompensation wesentlich von dem oder den verwendeten Kompensationsmodellen 24, 25, 26 abhängt, sind im gezeigten Beispiel ein Kompensationsmodell 24 für die Verwendung der Auslaufdicke ha als Messgröße mE, ein Kompensationsmodell 25 für die Verwendung der Walzkraft Fw als Messgröße mE und ein Kompensationsmodell 24 für die Verwendung der Zugkraft Fz als Messgröße mE vorgesehen. Das vom Einlaufdickenkompensationsmodul 22 gegebene Kompensationssignal wird mit dem entsprechenden Messwert der Messgröße mE zur Bildung einer kompensierten Messgröße mK verknüpft.
  • Ein wesentlicher der Erfindung zugrunde liegender Gedanke lässt sich wie folgt zusammenfassen:
    • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterdrückung des Einflusses von Walzenexzentrizitäten auf die Auslaufdicke ha eines Walzgutes 10, welches ein Walzgerüst 1 durchläuft, wobei die Walzenexzentrizitäten unter Verwendung eines Prozessmodells 27 identifiziert werden und bei der Ermittlung eines Korrektursignals für mindestens ein Stellglied, vorzugsweise ein Stellglied für die Anstellposition, des Walzgerüstes 1 berücksichtigt werden, wobei zur Identifizierung der Walzenexzentrizitäten dem Prozessmodell 27 die gemessene Zugkraft Fz im Walzgut 10 zugeführt wird. Erfindungsgemäß werden Zugkraftschwankungen zielgerichtet zur Reduktion der Auswirkungen periodischer Walzenexzentrizitäten auf das Walzgut 10 zurückgeführt, wohingegen alle anderen Schwankungsquellen ausgeschlossen werden. Das auf dem Beobachter-Prinzip basierende Prozessmodell 27 des Walzspaltes und der Walzen 2 bis 5 erzeugt, z.B. unter Zuhilfenahme der gemessenen Zugkraft Fz, der Walzenanstellung s und der Walzengeschwindigkeit bzw. der Walzendrehzahl, zuverlässige Daten über die Walzenexzentrizitäten. Erfindungsgemäß werden vorgegebene Abmessungen des Walzguts 10 gleichmäßiger als bisher erreicht. Zugmessvorrichtungen 8 arbeiten im Vergleich zu Messvorrichtungen für die Dicke he bzw. ha des Walzgutes 10 und im Vergleich zu Messvorrichtungen für die Walzkraft Fw sehr genau und dynamisch. Vorzugsweise werden die in der Zugkraftschwankung enthaltenen und von der Walzenexzentrizität verursachten periodischen Schwingungsanteile gezielt zur Reduktion der exzentrizitätsbedingten, ungewünschten Dickenveränderung im Walzgut 10 verwendet. Auf Schwankungsanteile mit anderen Frequenzen ungleich der Exzentrizitätsfrequenzen wird nicht reagiert.
  • Von der Einlaufdicke herrührende periodische Dickenschwankungen mit Frequenzen, die nahezu gleich den Exzentrizitätsfrequenzen sind, können die Identifikation der Walzenexzentrizitäten stören. Deshalb kann eine Einlaufdickenkompensation vorgesehen werden, welche den Einfluss der Einlaufdickenschwankungen auf die verwendete Messgröße mE ermittelt und kompensiert und derart diese Art von Störung beseitigt.
  • Die in bekannten Regelkonzepten einer beispielsweise als Tandemstraße ausgebildeten Walzstrasse vorhandenen Zugregler können auf Grund ihrer eingeschränkten Dynamik nur bei geringer Walzgeschwindigkeit und nur an den vorderen Gerüsten der Tandemstrasse einen Teil der von den Exzentrizitäten verursachten Auswirkungen auf die Dicke vermeiden. Eine erfindungsgemäß ausgebildete Regelvorrichtung 18 zur Unterdrückung des Einflusses von Walzenexzentrizitäten, der die am Walzgut 10 gemessene Zugkraft Fz zugeführt wird, kann an einem Walzgerüst 1 die Kompensation der Exzentrizitätsfrequenzen übernehmen und somit konventionelle Zugregler komplett entlasten.

Claims (5)

  1. Verfahren zur Unterdrückung des Einflusses von Walzenexzentrizitäten auf die Auslaufdicke (ha) eines Walzgutes (10), welches ein Walzgerüst (1) durchläuft, wobei die Walzenexzentrizitäten unter Verwendung eines Prozessmodells (27) identifiziert werden und bei der Ermittlung eines Korrektursignals für mindestens eine Steuervorrichtung (19) für ein Stellglied des Walzgerüstes (1) berücksichtigt werden, wobei zur Identifizierung der Walzenexzentrizitäten dem mindestens einen Prozessmodell (27) Messwerte (mE) der im Walzgut (10) herrschenden Zugkraft (Fz) zugeführt werden, wobei eine Einlaufdickenkompensation der zur Identifizierung der Walzenexzentrizitäten verwendeten Messwerte (mE) erfolgt, wobei das Prozessmodell (27) zumindest den Walzspalt und die Walzen des Walzgerüstes (1) beschreibt.
  2. Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei die Zugkraft (Fz) vor oder nach dem Walzgerüst (1) gemessen wird.
  3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2,
    - wobei ein Sollwert (s*) der Anstellposition (s) einem realen Prozess (29) zugeführt wird, wie er im Walzgerüst (1) abläuft,
    - wobei der Sollwert (s*) der Anstellposition auch dem Modell (27) zugeführt wird,
    - wobei das Modell (27) unter Berücksichtigung der identifizierten Walzenexzentrizitäten eine identifizierte Auslaufdicke (hai) ermittelt,
    - wobei die Messwerte (mE) der Zugkraft (Fz) einem Modul (21) zugeführt werden, welches das Übertragungsverhalten der im Walzgut (10) herrschenden Zugkraft (Fz) als Funktion der Anstellposition (s) invers berücksichtigt, so dass anhand der erfassten Zugkraft (Fz) eine Auslaufdicke (ha) des Walzguts (10) ermittelt wird,
    - wobei anhand der Differenz von anhand des Modells (27) ermittelter identifizierter Auslaufdicke (hai) und anhand der erfassten Zugkraft (Fz) ermittelter Auslaufdicke (ha) ein Beobachterfehler (e) ermittelt wird,
    - wobei der Beobachterfehler (e) dem Modell (27) zugeführt wird,
    - wobei die Walzenexzentrizitäten anhand des Beobachterfehlers (e) korrigiert werden, bis der Beobachterfehler (e) hinreichend gering oder Null ist.
  4. Verfahren nach Patentanspruch 3, wobei bei der Ermittlung der ermittelten Auslaufdicke (ha) die Abhängigkeit von der Walzgutgeschwindigkeit (vB) adaptiv berücksichtigt wird.
  5. Computerprogrammprodukt umfassend Programmcode-Mittel geeignet zur Durchführung aller Schritte eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Patentansprüche, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Datenverarbeitungssystem ausgeführt wird.
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