EP4353375A1 - Verfahren zum ermitteln von stellgrössen eines walzgerüsts, enstprechendes steuerprogramm, steueeinrichtung mit einem derartigen steuerprogra sowie walzgerüst mit einer derartigen steuereinrichtung - Google Patents

Verfahren zum ermitteln von stellgrössen eines walzgerüsts, enstprechendes steuerprogramm, steueeinrichtung mit einem derartigen steuerprogra sowie walzgerüst mit einer derartigen steuereinrichtung Download PDF

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EP4353375A1
EP4353375A1 EP22200877.3A EP22200877A EP4353375A1 EP 4353375 A1 EP4353375 A1 EP 4353375A1 EP 22200877 A EP22200877 A EP 22200877A EP 4353375 A1 EP4353375 A1 EP 4353375A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rolling
rolls
value
initial
control device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22200877.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hubertus Grillmeier
Sven Schätzler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Germany GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Primetals Technologies Germany GmbH filed Critical Primetals Technologies Germany GmbH
Priority to EP22200877.3A priority Critical patent/EP4353375A1/de
Priority to PCT/EP2023/077316 priority patent/WO2024078918A1/de
Publication of EP4353375A1 publication Critical patent/EP4353375A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • B21B37/42—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates using a combination of roll bending and axial shifting of the rolls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2269/00—Roll bending or shifting
    • B21B2269/02—Roll bending; vertical bending of rolls
    • B21B2269/04—Work roll bending
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2269/00—Roll bending or shifting
    • B21B2269/02—Roll bending; vertical bending of rolls
    • B21B2269/06—Intermediate roll bending
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2269/00—Roll bending or shifting
    • B21B2269/12—Axial shifting the rolls
    • B21B2269/16—Intermediate rolls

Definitions

  • the rolling stand has - like every rolling stand - two work rolls, which act directly and immediately (i.e. without other rolls arranged in between) on the flat rolled material.
  • the rolling stand also has two backup rolls, which counteract the deflection of the work rolls. If there were no other rolls, the rolling stand would be a so-called four-high stand. In this case, in addition to the work rolls and the backup rolls, there are two intermediate rolls, which are arranged between the two work rolls and the two backup rolls. The rolling stand is therefore a so-called six-high stand.
  • the actual values that describe the flat rolled stock before rolling in the rolling mill can be, for example, the width, thickness, profile, contour, flatness, temperature, chemical composition, history and others.
  • the flat rolled stock is often made of steel, sometimes of aluminum. In rare cases it can also be another metal, such as copper.
  • the flat rolled stock is usually a strip, in rare cases a heavy plate.
  • the rolling is usually cold rolling. In exceptional cases, however, it can also be hot rolling.
  • the present invention is further based on a control device for a rolling stand for rolling a flat rolled metal stock, wherein the rolling stand has work rolls, backup rolls and intermediate rolls arranged between the work rolls and the backup rolls, wherein the control device is programmed with such a control program so that when the machine code of the control program is processed, it operates the rolling stand according to such an operating method.
  • the resulting contour of the rolled stock and the resulting flatness of the rolled stock are important quality characteristics. Influencing the contour and flatness are - at least with relatively thin rolled stock - inseparably linked. Influencing the flatness and/or the contour is possible in various ways.
  • the contour and/or flatness of a six-high stand i.e. a rolling stand in which, in addition to the work rolls and the backup rolls, there are also intermediate rolls arranged between the work rolls and the backup rolls, usually referred to as a 6-high stand
  • the contour and/or flatness can also be influenced by moving the intermediate rolls in opposite directions. This is particularly true for a so-called UCM (universal crown mill).
  • the object of the present invention is to provide possibilities by means of which the range within which high-quality rolling of a flat rolled product is possible can be increased.
  • an operating method of the type mentioned at the outset is designed in that the control device determines the intermediate roll setting value, the initial work roll control value and the initial intermediate roll control value in such a way that the initial work roll control value and/or the initial intermediate roll control value have a respective predetermined minimum distance from their minimum and maximum values.
  • the minimum distance can be determined as required. If the possible setting range, i.e. the range from the respective minimum value to the respective maximum value, is standardized to 100% and the respective minimum value is assigned the value 0%, the minimum distance can be, for example, 20%, 25%, 30%, 35% and even higher, for example 40% or 45% or even 50%. Of course, other values are also possible. It is even possible to choose a different value for the minimum distance from the respective minimum value than for the minimum distance from the respective maximum value. For example, it can be specified that the initial work roll control value must be at least 30% away from its minimum value and at least 40% away from its maximum value. The sum of the two minimum distances can of course not exceed 100%.
  • the minimum distances for the initial work roll control value may be specified differently than for the initial intermediate roll control value. For example, it may be required that the initial work roll control value is spaced from its minimum value by at least 30% and from its maximum value by at least 40%, the initial intermediate roll control value is at least 20% away from its minimum value and at least 50% away from its maximum value.
  • the numerical values given are purely exemplary to illustrate the principle.
  • the minimum distances in such a way that at least one of the two initial control values is not halfway between the limits of its respective setting range, but closer to its minimum or maximum value.
  • the intermediate rolls are usually designed the same and installed in the rolling stand inversely to one another.
  • the intermediate rolls also have a cone on one side within their running surface.
  • the control device determines the intermediate roll control value preferably as the signed distance of the cone from the side edge of the flat rolled stock. This procedure is particularly easy to implement.
  • the target values for the target contour and/or the target flatness can include, for example, a C2 value and a C4 value of a Chebyshev polynomial. Describing the target contour or the target flatness in this way is particularly simple. It is often completely sufficient if the target values only include these two values.
  • the equations can be algebraic equations and differential equations.
  • the rolling stand also has a cooling device to influence the contour and/or flatness of the flat rolled stock, by means of which sections of the work rolls can be individually cooled across the barrel width of the work rolls.
  • the control device preferably also takes into account the individual cooling of the sections of the work rolls when determining the intermediate roll setting value, the initial work roll control value and the initial intermediate roll control value.
  • control program with the features of claim 6.
  • Advantageous embodiments of the control program are the subject of dependent claims 7 to 10.
  • the execution of the control program causes the control device to design an operating method of the type mentioned at the outset in that the control device determines the intermediate roll setting value, the initial work roll control value and the initial intermediate roll control value in such a way that the initial work roll control value and/or the initial intermediate roll control value have a respective predetermined minimum distance from their minimum and maximum values.
  • control program can also be designed in an advantageous manner.
  • the advantageous designs of the control program and the advantages achieved thereby correspond to those of the operating method according to the invention.
  • control device with the features of claim 11.
  • the control device is programmed with a control program according to the invention, so that the control device operates the rolling stand according to an operating method according to the invention when executing the machine code of the control program.
  • the object is further achieved by a rolling stand for rolling a flat rolled metal product with the features of claim 12.
  • the control device of the rolling stand is designed as a control device according to the invention.
  • a rolling stock 2 is to be rolled in a rolling stand 1.
  • the rolling stock 2 consists of metal, for example steel or aluminum.
  • the rolling stock 2 is a flat rolling stock, i.e. a strip (normal case) or a heavy plate (exception).
  • Rolling in the rolling stand 1 is usually cold rolling. In exceptional cases, however, it can also be hot rolling.
  • the rolling stand 1 has working rolls 3, which form a roll gap between them in which the rolling stock 2 is rolled.
  • FIGS 1 and 2 only the working rolls 3 of the rolling stand 1 are shown, i.e. in FIG 1 the upper and lower working roll 3 and in FIG 2 only the upper working roll 3 (the lower working roll 3 is covered by the upper working roll 3).
  • FIG 3 shows the rolling stock 2 and the rolls 3 to 5 of the rolling stand 1 arranged above the rolling stock 2. Below the rolling stock 2 there is the same sequence of rolls 3 to 5, even if this is in FIG 3 (and also in FIG 1 ) is not shown.
  • the rolling stand 1 has backup rolls 4, i.e. an upper and a lower backup roll 4.
  • the rolling stand 1 also has intermediate rolls 5.
  • the intermediate rolls 5 are arranged between the work rolls 3 and the backup rolls 4.
  • the upper intermediate roll 5 is arranged between the upper work roll 3 and the upper backup roll 4, so that a sequence of three rolls 3 to 5 arranged one above the other results above the rolling stock 2.
  • the lower intermediate roll 5 is arranged between the lower work roll 3 and the lower Support roller 4 is arranged so that a sequence of three rollers 3 to 5 arranged one above the other is also produced below the rolling stock 2.
  • the working rolls 3 and the support rolls 4 are, as in FIG 3 As can be seen, they are generally symmetrical and identical to one another.
  • the intermediate rollers 5 are also generally identical to one another. However, they are often not symmetrical.
  • the intermediate rollers 5 can have a cone 7 on one side within their running surface 6. Such a grinding of the intermediate rollers 5 is often referred to as a one-sided intermediate roller grinding.
  • the intermediate rolls 5 are usually installed inversely to each other in the rolling stand 1. If, as in FIG 3 shown, the cone 7 of the upper intermediate roller 4 in the area of FIG 3 right side edge of the flat rolling stock 2, the cone 7 of the lower intermediate roll 4 is located in the area of FIG 3 left side edge of the flat rolled stock 2.
  • the rolling stand 1 has according to FIG 1 various actuators 8 to 10, namely a sliding device 8, a work roll bending device 9 and an intermediate roll bending device 10.
  • profile is used as a purely scalar measure for the deviation of the thickness of the flat rolled stock 2 at a predetermined distance from the side edges of the flat rolled stock 2.
  • Cxx is common for the profile, where xx (in the unit “mm") stands for the predetermined distance from the side edges of the flat rolled stock 2.
  • contour is used for the course of the thickness of the rolled stock 2 across the width of the rolled stock 2 minus the thickness of the rolled stock 2 in the middle of the rolled stock 2.
  • flatness in its literal sense, initially only includes visible distortions of the flat rolled stock 2. However, it is used as a synonym for the internal stresses prevailing in the flat rolled stock 2, regardless of whether these internal stresses lead to visible distortions of the flat rolled stock 2 or not.
  • an axial displacement of the intermediate rollers 5 can be set.
  • the axial displacement of the intermediate rollers 5 is generally in opposite directions to each other. If the upper intermediate roller 5 is thus displaced to the left by a certain amount, the lower intermediate roller 5 is displaced to the right by the same amount.
  • the displacement of the intermediate rollers 5 is in FIG 3 by a double arrow within the upper Intermediate roll 5 is indicated.
  • the extent of the axial displacement is determined by an intermediate roll setting value UC ⁇ .
  • the intermediate roll setting value UC ⁇ can be set as shown in FIG 3 in particular as the signed distance of the cone 7 from the side edge of the flat rolling stock 2.
  • a bending force can be exerted on the work rolls 3 to bend the work rolls 3.
  • the bending of the work rolls 3 is in FIG 3 indicated by double arrows next to the upper work roll 3.
  • the associated work roll control value for the work roll bending device 9 is designated with the reference symbol B1.
  • a bending force for bending the intermediate rolls 5 can be exerted on the intermediate rolls 5 by means of the intermediate roll bending device 10.
  • the bending of the intermediate rolls 5 is in FIG 3 indicated by double arrows next to the upper intermediate roll 5.
  • the corresponding intermediate roll control value for the intermediate roll bending device 10 is designated by the reference symbol B2.
  • the rolling of the rolling stock 2 in the rolling stand 1 is controlled by a control device 11 of the rolling stand 1.
  • the control device 11 is usually software-programmable, as indicated within the control device 11 by the designation " ⁇ P" for "microprocessor".
  • the control device 11 is therefore programmed with a control program 12.
  • the control program 12 includes machine code 13 that can be processed by the control device 11.
  • the processing of the machine code 13 by the control device 11 causes the control device 11 to operate the rolling stand 1 according to an operating method that is explained in more detail below.
  • the control device 11 first receives actual variables I and target variables Z in a step S1.
  • the actual variables I describe the flat rolling stock 2 before rolling in the rolling stand 1.
  • the actual variables I can include, for example, the geometric dimensions of the flat rolling stock 2, in particular its width and its thickness.
  • the actual variables I can also include other geometric parameters of the flat rolling stock 2, for example its profile, its contour and its flatness.
  • the actual variables I can also include other properties of the flat rolling stock 2, for example its temperature, its chemical composition and possibly also its history.
  • the target values Z can include values that describe a target contour K* of the flat rolling stock 2 after rolling in the rolling stand 1.
  • the target values Z for the target contour K* can include a C2 value k2 and a C4 value k4 of a Chebyshev polynomial, i.e. the coefficients for the Chebyshev functions of the 2nd and 4th degree.
  • a description of the target flatness is also required. possible.
  • the target flatness can, if necessary, be described analogously to the target contour K* by a corresponding C2 value and a corresponding C4 value.
  • the value x 0 stands for the center of the flat rolled stock 2, the values -1 and +1 for the left and right side edges of the flat rolled stock 2.
  • the FIGS 5 and 6 show the corresponding functions.
  • the control device 11 determines the intermediate roll setting value UC ⁇ , an initial work roll control value B10 and an initial intermediate roll control value B20.
  • the determination is carried out taking into account the actual variables I. It is carried out in such a way that an expected contour KE of the flat rolling stock 2 is approximated as closely as possible to the target contour K* - as described by the target variables Z. Alternatively or additionally, the determination can also be carried out in such a way that an expected flatness of the flat rolling stock 2 is approximated as closely as possible to the target flatness described by the target variables Z.
  • step S2 is, as far as defined so far, not yet unambiguous.
  • Several combinations of the intermediate roll setting value UC ⁇ , the initial work roll control value B10 and the initial intermediate roll control value B20 are therefore possible, with each such combination achieving that the expected contour KE and/or the expected flatness of the flat rolling stock 2 is as close as possible to the target contour K* and/or target flatness described by the target variables Z.
  • the control device 11 additionally takes into account the condition that the initial work roll control value B10 and/or the initial intermediate roll control value B20 have a respective predetermined minimum distance from their minimum values B1min, B2min and maximum values B1max, B2max when determining the values UC ⁇ , B10, B20. At least one of the two initial control values B10, B20 therefore meets the condition specified for it. In the simplest case, the determination is made in such a way that the initial work roll control value B10 and/or the initial intermediate roll control value B20 are as far away as possible from their minimum values B1min, B2min and maximum values B1ax, B1max.
  • a step S3 the control device 11 sets the axial displacement of the intermediate rolls 5 according to the determined intermediate roll setting value UC ⁇ .
  • the intermediate roll setting value UC ⁇ is thus specified to the shifting device 8.
  • the axial displacement of the intermediate rolls 5 is no longer changed during the rolling of the flat rolling stock 2 in the rolling stand 1.
  • the control device 11 sets the work roll control value B1 to the initial work roll control value B10 and the intermediate roll control value B2 to the initial intermediate roll control value B20.
  • step S1 to S4 are carried out by the control device 11 before the rolling of the flat rolling stock 2 in the rolling stand 1. From step S5 onwards, the rolling stock 2 is rolled in the rolling stand 1.
  • step S5 the rolling stand 1 is controlled during operation, i.e. while the rolling stock 2 is being rolled in the rolling stand 1.
  • the control device 11 controls, among other things, the two bending devices 9, 10 according to their respective control values B1, B2. It therefore sets the bending devices 9, 10 according to their respective control values B1, B2.
  • the control values B1, B2 have the initial control values B10, B20 at least at the start of the rolling of the flat rolling stock 2 in the rolling stand 1, so that the control device 11 sets the bending devices 9, 10 according to their respective initial control values B10, B20 at least at the start of the rolling of the flat rolling stock 2 in the rolling stand 1.
  • the initial control values B10, B20 are initially retained until an actual value for the contour K can be recorded by means of a measuring device 14 arranged on the outlet side of the rolling stand 1.
  • the control device 11 therefore checks in a step S6 whether such an actual value is available to it. If and as long as this is not the case, the control device 11 goes directly back to step S5. In this case, the control device 11 in particular keeps the control of the bending devices 9, 10 unchanged according to their initial control values B10, B20. However, as soon as an actual value for the contour K is available to the control device 11, the control device 11 goes to a step S7. In step S7, the control device 11 changes the control values B1, B2 with the aim of bringing the actual contour K given by the actual value closer to the target contour K*. The control device 11 then goes back to step S5. The renewed control of the bending devices 9, 10 during the renewed execution of step S5 is now carried out with the correspondingly changed control values B1, B2.
  • steps S5, S6 and S7 is maintained until the flat rolling stock 2 has been completely rolled in the rolling stand 1.
  • FIG 7 shows for several intermediate roll setting values UC ⁇ which C2 values k2 and C4 values k4 can be set by setting the work roll control value B1 and the intermediate roll control value B2.
  • a trapezoid 15 in the k2-k4 space results (exactly or at least approximately).
  • the trapezoids 15 are in FIG 7 each supplemented by a small letter (a to e).
  • the addition of the respective small letter serves only to linguistically distinguish the trapezoids 15 from one another.
  • the small letters are only used below when reference is to be made very specifically to a very specific one of the trapezoids 15. If reference is made to the trapezoids 15 in general, the small letter is omitted.
  • the procedure for the respective intermediate roll setting value UC ⁇ is completely analogous.
  • the edges of the trapezoids 15 correspond to the fact that one of the two control values B1, B2 is minimal or maximal and the other of the two control values B1, B2 runs through its possible value range.
  • the corners of the respective trapezoid 15 correspond to the fact that both control values B1, B2 are minimal or maximal. It is clear that the position of the corresponding trapezoid 15 in the k2-k4 space can be adjusted by varying the intermediate roll setting value UC ⁇ .
  • the target contour K* can be set with the intermediate roll setting value UC ⁇ c.
  • the target contour K* can also be set with the intermediate roll setting value UC ⁇ e. Both for a However, only a small control reserve is available for increasing the intermediate roll control value B2 and for reducing the C2 value k2 and for increasing the C4 value k4.
  • the intermediate roll setting value UC ⁇ d is selected, not only the target contour K* can be set. Rather, a large control reserve is available for both reducing and increasing the intermediate roll control value B2 (and also the work roll control value B1). Correspondingly, a large control reserve is also available for both reducing and increasing the C2 value k2 and also for both reducing and increasing the C4 value k4.
  • the initial work roll control value B10 and/or the initial intermediate roll control value B20 in such a way that at least one of the two values B10, B20 is as far away as possible from its minimum value B1min, B2min and maximum value B1max, B2max.
  • a deviation from this rule can be justified by the fact that a later heating of the work rolls 3 occurs during the rolling of the rolling stock 2 in the rolling stand 1 and, correspondingly, a change in the contour of the work rolls 3 occurs.
  • a concrete determination of the intermediate roll setting value UC ⁇ can be made, for example, in such a way that a symmetrical convex geometric figure is defined in the k2-k4 space.
  • a suitable symmetrical convex geometric figure is, for example, a rectangle (special case: square) whose edges are oriented parallel to the k2 or k4 axis and have a predetermined relationship to one another.
  • Another suitable symmetrical convex geometric figure is, for example, an ellipse (special case: circle) whose main axes are oriented parallel to the k2 or k4 axis and have a predetermined relationship to one another. Then, as a rule, the desired intermediate roll setting value UC ⁇ is clearly determined by the condition that when the symmetrical convex geometric figure is centered relative to point 16, the area covered by the symmetrical convex geometric figure is maximized.
  • the target contour K* is specified so unfavorably that it can "just barely" be achieved. An example of such a case would be if the target contour K* could be described in k2-k4 space by point 16'. If the initial work roll control value B10 and/or the initial intermediate roll control value B20 should not be in the middle between their minimum values B1min, B2min and maximum values B1max, B2max, this procedure can be modified by using distorted figures.
  • FIG 8 shows schematically a possible procedure for determining the intermediate roll setting value UC ⁇ .
  • FIG 8 corresponds to the result of an implementation of step S2 of FIG 4 .
  • the control device 11 first determines an average value B1M for the work roll control value B1.
  • the control device 11 forms the unweighted arithmetic mean of the minimum and maximum work roll control values B1min, B1max in step S11.
  • the control device 11 determines an average value B2M for the intermediate roll control value B2 in a step S12.
  • control device 11 sets the intermediate roll setting value UC ⁇ to an initial value.
  • control device 11 determines the associated initial control values B10, B20 for which the expected contour KE corresponds to the target contour K* as much as possible (alternatively or additionally: the expected flatness corresponds to the target flatness as much as possible).
  • a step S15 the control device 11 checks whether the determined initial work roll control value B10 corresponds exactly or at least approximately to the associated average value B1M. If this is the case, the control device 11 proceeds to a step S16. If this is not the case, the control device 11 checks in a step S17 whether the determined initial intermediate roll control value B20 corresponds exactly or at least approximately to the associated average value B2M. If this is the case, the control device 11 also proceeds to step S16. If this is not the case, the control device 11 varies the intermediate roll setting value UC ⁇ in a step S18 and from there returns to step S14.
  • step S16 the control device 11 checks whether the variation of the intermediate roll setting value UC ⁇ should be terminated.
  • the check in step S16 can, for example, consist of an evaluation of the symmetrical convex geometric figure explained above. If the variation of the intermediate roll setting value UC ⁇ should not be terminated, the control device 11 goes to step S18. Otherwise, the procedure of FIG 8 The last determined values UC ⁇ , B10, B20 are then calculated in steps S3 and S4 of FIG 4 used.
  • the control device 11 can be operated as shown in FIG 9 implement a model 17.
  • the rolling of the flat rolling stock 2 in the rolling stand 1 is modelled by means of the model 17.
  • the model 17 is based on mathematical-physical equations. In particular, it can locally resolve two- or three-dimensionally, coupled differential equation systems
  • the actual variables I and the target variables Z are included in the mathematical-physical equations.
  • the intermediate roll setting value UC ⁇ , the initial work roll control value B10 and the initial intermediate roll control value B20 are also included in the mathematical-physical equations.
  • Model 17 supplies the expected contour KE (alternatively or additionally the expected flatness) as an output variable.
  • a corresponding model 17 as such is known to experts.
  • control device 11 can, for example, determine the intermediate roll setting value UC ⁇ , the initial work roll control value B10 and the initial intermediate roll control value B20 in the context of step S2 or step S14 by solving an optimization problem in which the model 17 is included.
  • the actuators 8 to 10 mentioned i.e. the sliding device 8, the work roll bending device 9 and the intermediate roll bending device 10, are the only actuators by means of which the contour K and/or the flatness of the flat rolling stock 2 can be influenced.
  • the rolling stand 1 has actuators for influencing the contour K and/or the flatness of the flat rolling stock 2 as shown in FIG 2 additionally has a cooling device 18. In this case, sections of the work rolls 3 can be individually cooled by means of the cooling device 18 across a barrel width of the work rolls 3.
  • the control device 11 also takes into account an individual cooling B3 of the sections of the work rolls 3 when determining the intermediate roll setting value UC ⁇ , the initial work roll control value B10 and the initial intermediate roll control value B20.
  • the individual cooling B3 of the sections of the work rolls 3 can be carried out by the control device 11 as part of the execution of steps S2 or S14 of the FIG 4 or 8 be taken into account or can the individual cooling B3 of the sections of the work rolls 3 be an additional input variable of model 17 and be taken into account accordingly in model 17.
  • the present invention has many advantages.
  • the influence of the specific intermediate roll setting value UC ⁇ has essentially no influence on the setting range of the two bending devices 9, 10. However, it has a significant influence on the resulting effect of the associated control values B1, B2 on the roll gap and thus on the contour K and the flatness of the rolled rolling stock 2.
  • a very wide range of different flat rolling stock 2 can be rolled properly in the rolling stand 1 using the procedure according to the invention. This applies both to the strength of the flat rolling stock 2 and to its dimensions as well as to the requirements for profile, contour K and flatness.
  • a costly and time-intensive exchange of the work rolls 3 for other work rolls 3 with an adapted crowning is not necessary in many cases.
  • the individual cooling B3 of the work rolls 3 can be used. However, this is not usually necessary. This is an advantage in particular because the individual Cooling B3 of the work rolls 3 is, on the one hand, very slow and, on the other hand, has only a small adjustment range.

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  • Control Of Metal Rolling (AREA)

Abstract

Ein Walzgerüst (1) zum Walzen eines flachen Walzguts (2) aus Metall weist Arbeitswalzen (3), Stützwalzen (4) und Zwischenwalzen (5) auf. Eine Steuereinrichtung (11) für das Walzgerüst (1) nimmt Istgrößen (I) und Zielgrößen (Z) entgegen. Die Istgrößen (I) beschreiben das flache Walzgut (2) vor dem Walzen in dem Walzgerüst (1), die Zielgrößen (Z) eine Sollkontur und/oder eines Sollplanheit des flachen Walzguts (2) nach dem Walzen in dem Walzgerüst (1). Die Steuereinrichtung (11) ermittelt vor dem Walzen des flachen Walzguts (2) unter Berücksichtigung der Istgrößen (I) einen Zwischenwalzen-Einstellwert (UCΔ) für eine axiale Verschiebung der Zwischenwalzen (5) und anfängliche Ansteuerwerte für eine Biegeeinrichtungen (9, 10) zum Biegen der Arbeitswalzen (3) und der Zwischenwalzen (5), für die eine erwartete Kontur und/oder eine erwartete Planheit des flachen Walzguts (2) der durch die Zielgrößen (Z) beschriebenen Sollkontur und/oder Sollplanheit so weit wie möglich angenähert werden. Die Steuereinrichtung (11) stellt vor dem Walzen des flachen Walzguts (2) in dem Walzgerüst (1) die axiale Verschiebung der Zwischenwalzen (5) entsprechend dem ermittelten Zwischenwalzen-Einstellwert (UCΔ) ein und stellt zumindest zu Beginn des Walzens des flachen Walzguts (2) die Biegeeinrichtungen (9, 10) entsprechend den ermittelten anfänglichen Ansteuerwerten ein. Die Steuereinrichtung (11) ermittelt den Zwischenwalzen-Einstellwert (UCΔ) und die anfänglichen Ansteuerwerte derart, dass der anfängliche Arbeitswalzen-Ansteuerwert und/oder der anfängliche Zwischenwalzen-Ansteuerwert von ihren Minimal- und Maximalwerten einen jeweiligen vorbestimmten Mindestabstand aufweisen.

Description

    Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Betriebsverfahren für ein Walzgerüst zum Walzen eines flachen Walzguts aus Metall, wobei das Walzgerüst Arbeitswalzen, Stützwalzen und zwischen den Arbeitswalzen und den Stützwalzen angeordnete Zwischenwalzen aufweist,
    • wobei eine Steuereinrichtung für das Walzgerüst Istgrößen und Zielgrößen entgegennimmt,
    • wobei die Istgrößen das flache Walzgut vor dem Walzen in dem Walzgerüst beschreiben und die Zielgrößen eine Sollkontur und/oder eine Sollplanheit des flachen Walzguts nach dem Walzen in dem Walzgerüst beschreiben,
    • wobei die Steuereinrichtung vor dem Walzen des flachen Walzguts in dem Walzgerüst unter Berücksichtigung der Istgrößen einen Zwischenwalzen-Einstellwert für eine axiale Verschiebung der Zwischenwalzen, einen anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwert für eine Arbeitswalzen-Biegeeinrichtung zum Biegen der Arbeitswalzen und einen anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwert für eine Zwischenwalzen-Biegeeinrichtung zum Biegen der Zwischenwalzen ermittelt, für die eine erwartete Kontur und/oder eine erwartete Planheit des flachen Walzguts der durch die Zielgrößen beschriebenen Sollkontur und/oder Sollplanheit so weit wie möglich angenähert werden,
    • wobei die Steuereinrichtung vor dem Walzen des flachen Walzguts in dem Walzgerüst die axiale Verschiebung der Zwischenwalzen entsprechend dem ermittelten Zwischenwalzen-Einstellwert einstellt,
    • wobei die Steuereinrichtung zumindest zu Beginn des Walzens des flachen Walzguts in dem Walzgerüst die Arbeitswalzen-Biegeeinrichtung entsprechend dem ermittelten anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwert und die Zwischenwalzen-Biegeeinrichtung entsprechend dem ermittelten anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwert einstellt.
  • Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Steuerprogramm, das Maschinencode umfasst, der von einer Steuereinrichtung für ein Arbeitswalzen, Stützwalzen und zwischen den Arbeitswalzen und den Stützwalzen angeordnete Zwischenwalzen aufweisendes Walzgerüst zum Walzen eines flachen Walzguts aus Metall abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung bewirkt, dass die Steuereinrichtung
    • für das Walzgerüst Istgrößen und Zielgrößen entgegennimmt, wobei die Istgrößen das flache Walzgut vor dem Walzen in dem Walzgerüst beschreiben und die Zielgrößen eine Sollkontur und/oder eine Sollplanheit des flachen Walzguts nach dem Walzen in dem Walzgerüst beschreiben,
    • vor dem Walzen des flachen Walzguts in dem Walzgerüst unter Berücksichtigung der Istgrößen einen Zwischenwalzen-Einstellwert für eine axiale Verschiebung der Zwischenwalzen, einen anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwert für eine Arbeitswalzen-Biegeeinrichtung zum Biegen der Arbeitswalzen und einen anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwert für eine Zwischenwalzen-Biegeeinrichtung zum Biegen der Zwischenwalzen ermittelt, für die eine erwartete Kontur und/oder eine erwartete Planheit des flachen Walzguts der durch die Zielgrößen beschriebenen Sollkontur und/oder Sollplanheit so weit wie möglich angenähert werden,
    • vor dem Walzen des flachen Walzguts in dem Walzgerüst die axiale Verschiebung der Zwischenwalzen entsprechend dem ermittelten Zwischenwalzen-Einstellwert einstellt,
    • zumindest zu Beginn des Walzens des flachen Walzguts in dem Walzgerüst die Arbeitswalzen-Biegeeinrichtung entsprechend dem ermittelten anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwert und die Zwischenwalzen-Biegeeinrichtung entsprechend dem ermittelten anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwert einstellt.
  • Das Walzgerüst weist - wie jedes Walzgerüst - zwei Arbeitswalzen auf, welche direkt und unmittelbar (also ohne dazwischen angeordnete andere Walzen) auf das flache Walzgut einwirken. Das Walzgerüst weist weiterhin zwei Stützwalzen auf, welche einer Durchbiegung der Arbeitswalzen entgegenwirken. Wären keine weiteren Walzen vorhanden, wäre das Walzgerüst ein sogenanntes Quartogerüst. Vorliegend sind zusätzlich zu den Arbeitswalzen und den Stützwalzen zwei Zwischenwalzen vorhanden, welche zwischen den beiden Arbeitswalzen und den beiden Stützwalzen angeordnet sind. Das Walzgerüst ist somit ein sogenanntes Sextogerüst.
  • Die Istgrößen, welche das flache Walzgut vor dem Walzen in dem Walzgerüst beschreiben, können beispielsweise die Breite, die Dicke, das Profil, die Kontur, die Planheit, die Temperatur, die chemische Zusammensetzung, die Vorgeschichte und andere mehr sein.
  • Das flache Walzgut besteht oftmals aus Stahl, manchmal aus Aluminium. In seltenen Fällen kann es sich auch um ein anderes Metall handeln, beispielsweise Kupfer. Das flache Walzgut ist meist ein Band, in seltenen Fällen ein Grobblech. Das Walzen ist in der Regel ein Kaltwalzen. In Ausnahmefällen kann es sich aber auch um ein Warmwalzen handeln.
  • Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Steuereinrichtung für ein Walzgerüst zum Walzen eines flachen Walzguts aus Metall, wobei das Walzgerüst Arbeitswalzen, Stützwalzen und zwischen den Arbeitswalzen und den Stützwalzen angeordnete Zwischenwalzen aufweist, wobei die Steuereinrichtung mit einem derartigen Steuerprogramm programmiert ist, so dass sie bei Abarbeitung des Maschinencodes des Steuerprogramms das Walzgerüst gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.
  • Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Walzgerüst zum Walzen eines flachen Walzguts aus Metall,
    • wobei das Walzgerüst Arbeitswalzen, Stützwalzen und zwischen den Arbeitswalzen und den Stützwalzen angeordnete Zwischenwalzen aufweist,
    • wobei das Walzgerüst eine derartige Steuereinrichtung aufweist, von der das Walzgerüst im Betrieb gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betrieben wird.
    Stand der Technik
  • Die genannten Gegenstände sind Fachleuten allgemein bekannt.
  • In dem Fachaufsatz "Numerical Analysis of Intermediate Roll Shifting-Induced Rigidity Characteristics of UCM Cold Rolling Mill" von Qing-Long Wang et al., veröffentlicht in steel research international 2018, Artikelnummer 1700454, wird eine numerische Analyse des Einflusses der Verschiebung der Zwischenwalzen auf die Steifigkeit eines derartigen Walzgerüsts durchgeführt.
  • In dem Fachaufsatz "Numerical and experimental analysis of strip cross-directional control and flatness prediction for UCM Cold Rolling Mill" von Qing-Long Wang et al., veröffentlicht in Journal of Manufacturing Processes 34 (2018), Seiten 637 bis 649, wird eine numerische und experimentelle Analyse unter anderem der Planheitsvorhersage für ein derartiges Walzgerüst durchgeführt.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Beim Walzen eines flachen Walzguts aus Metall sind die sich ergebende Kontur des Walzguts und die sich ergebende Planheit des Walzguts wichtige Qualitätsmerkmale. Die Beeinflussung der Kontur und der Planheit sind - zumindest bei relativ dünnem Walzgut - untrennbar miteinander gekoppelt. Die Beeinflussung der Planheit und/oder der Kontur ist auf verschiedene Art und Weise möglich. Beispielsweise können die Kontur und/oder die Planheit bei einem Sextogerüst (also einem Walzgerüst, bei dem zusätzlich zu den Arbeitswalzen und den Stützwalzen noch Zwischenwalzen vorhanden sind, die zwischen den Arbeitswalzen und den Stützwalzen angeordnet sind, im englischen üblicherweise als 6-high-Gerüst bezeichnet) durch Biegung der Arbeitswalzen und durch Biegung der Zwischenwalzen beeinflusst werden. Weiterhin können die Kontur und/oder die Planheit auch durch die gegenläufige Verschiebung der Zwischenwalzen beeinflusst werden. Dies gilt ganz besonders für ein sogenanntes UCM (universal crown mill = Universalwalzgerüst).
  • Mittels eines derartigen Walzgerüsts können für viele Materialien gute Ergebnisse erzielt werden. Bei hochfesten breiten Materialien und bei Forderung eines möglichst kastenförmigen Profils stößt im Stand der Technik aber auch ein derartiges Walzgerüst an seine Grenzen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, mittels derer der Bereich, innerhalb dessen ein qualitativ hochwertiges Walzen eines flachen Walzguts möglich ist, vergrößert werden kann.
  • Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren für ein Walzgerüst mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 5.
  • Erfindungsgemäß wird ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet, dass die Steuereinrichtung den Zwischenwalzen-Einstellwert, den anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwert und den anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwert derart ermittelt, dass der anfängliche Arbeitswalzen-Ansteuerwert und/oder der anfängliche Zwischenwalzen-Ansteuerwert von ihren Minimal- und Maximalwerten einen jeweiligen vorbestimmten Mindestabstand aufweisen.
  • Dadurch wird erreicht, dass bei späteren, in der Praxis unvermeidbaren Störungen des Walzprozesses beim Walzen des flachen Walzguts (beispielsweise bei einer Änderung der Temperatur des flachen Walzguts und damit verbunden einer Änderung der Materialfestigkeit des flachen Walzguts) eine hinreichend große Regelreserve zur Verfügung steht. Dadurch können die Störungen mittels einer Anpassung des Arbeitswalzen-Ansteuerwertes und/oder des Zwischenwalzen-Ansteuerwertes kompensiert werden.
  • Der Mindestabstand kann nach Bedarf bestimmt sein. Wenn der mögliche Stellbereich, also der Bereich vom jeweiligen Minimalwert zum jeweiligen Maximalwert, auf 100 % normiert wird und dem jeweiligen Minimalwert der Wert 0 % zugeordnet wird, kann der Mindestabstand beispielsweise bei 20 %, 25 %, 30 %, 35 % und auch noch darüber liegen, beispielsweise bei 40 % oder 45 % oder sogar bei 50 %. Natürlich sind auch andere Werte möglich. Es ist sogar möglich, für den Mindestabstand vom jeweiligen Minimalwert einen anderen Wert zu wählen als für den Mindestabstand vom jeweiligen Maximalwert. Beispielsweise kann festgelegt sein, dass der anfängliche Arbeitswalzen-Ansteuerwert um mindestens 30 % von seinem Minimalwert beabstandet sein muss und mindestens 40 % von seinem Maximalwert. Die Summe der beiden Mindestabstände darf natürlich maximal 100 % betragen. Weiterhin ist es möglich, die Mindestabstände für den anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwert anders vorzugeben als für den anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwert. Beispielsweise kann gefordert werden, dass der anfängliche Arbeitswalzen-Ansteuerwert von seinem Minimalwert um mindestens 30 % und von seinem Maximalwert um mindestens 40 % beabstandet ist, der anfängliche Zwischenwalzen-Ansteuerwert hingegen von seinem Minimalwert um mindestens 20 % und von seinem Maximalwert um mindestens 50 % beabstandet ist. Die genannten Zahlenwerte sind nur rein beispielhaft, um das Prinzip zu erläutern.
  • In der Praxis dürfte es von Vorteil sein, die Mindestabstände derart festzulegen, dass mindestens einer der beiden anfänglichen Ansteuerwerte nicht in der Mitte zwischen den Grenzen seines jeweiligen Stellbereichs liegt, sondern näher an seinem Minimalwert oder Maximalwert. Dadurch kann insbesondere berücksichtigt werden, dass die thermische Balligkeit der Arbeitswalzen sich beim Walzen des flachen Walzguts ändert und dieser Änderung durch entsprechende Ansteuerung der Arbeitswalzen-Biegeeinrichtung und/oder der Zwischenwalzen-Biegeeinrichtung entgegengewirkt werden muss. Wenn sich durch dieses Entgegenwirken der Ansteuerwert mehr in Richtung auf seinen Maximalwert verschiebt, sollte der zugehörige anfängliche Ansteuerwert mehr in Richtung auf seinen Minimalwert hin festgelegt werden. In diesem Fall kann beispielsweise ein Mindestabstand vom Minimalwert von 30 % und ein Mindestabstand vom Maximalwert von 50 % gefordert werden.
  • Die Zwischenwalzen sind üblicherweise gleich ausgebildet und invers zueinander in das Walzgerüst eingebaut. Bei einer UCM weisen weiterhin die Zwischenwalzen einseitig innerhalb ihrer Lauffläche einen Konus auf. Bei einem derartigen Walzgerüst ermittelt die Steuereinrichtung den Zwischenwalzen-Ansteuerwert vorzugsweise als vorzeichenbehafteten Abstand des Konus von der Seitenkante des flachen Walzguts. Diese Vorgehensweise ist besonders einfach zu implementieren.
  • Die Zielgrößen können für die Sollkontur und/oder für die Sollplanheit beispielsweise einen C2-Wert und einen C4-Wert eines Tschebyscheff-Polynoms umfassen. Eine Beschreibung der Sollkontur bzw. der Sollplanheit auf diese Art und Weise ist besonders einfach. Oftmals ist es auch völlig hinreichend, wenn die Zielgrößen ausschließlich diese beiden Werte umfassen.
  • Das Betriebsverfahren ist vorzugsweise derart ausgestaltet,
    • dass die Steuereinrichtung ein Modell implementiert, mittels dessen das Walzen des flachen Walzguts in dem Walzgerüst basierend auf mathematisch-physikalischen Gleichungen modelliert wird,
    • dass in die mathematisch-physikalischen Gleichungen sowohl die Istgrößen und die Zielgrößen als auch der Zwischenwalzen-Einstellwert, der anfängliche Arbeitswalzen-Ansteuerwert und der anfängliche Zwischenwalzen-Ansteuerwert eingehen und
    • dass die Steuereinrichtung den Zwischenwalzen-Einstellwert, den anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwert und den anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwert durch Lösen eines Optimierungsproblems ermittelt, in das das Modell eingeht.
  • Diese Vorgehensweise ist echtzeitfähig und liefert zuverlässig gute Ergebnisse. Bei den Gleichungen kann es sich insbesondere um algebraische Gleichungen und um Differenzialgleichungen handeln.
  • In manchen Fällen weist das Walzgerüst zur Beeinflussung von Kontur und/oder Planheit des flachen Walzguts zusätzlich eine Kühleinrichtung auf, mittels derer über eine Ballenbreite der Arbeitswalzen gesehen Abschnitte der Arbeitswalzen individuell kühlbar sind. In diesem Fall berücksichtigt die Steuereinrichtung bei der Ermittlung des Zwischenwalzen-Einstellwertes, des anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwertes und des anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwertes vorzugsweise auch die individuelle Kühlung der Abschnitte der Arbeitswalzen.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Steuerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Steuerprogramms sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 7 bis 10.
  • Erfindungsgemäß bewirkt die Abarbeitung des Steuerprogramms, dass die Steuereinrichtung ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet, dass die Steuereinrichtung den Zwischenwalzen-Einstellwert, den anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwert und den anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwert derart ermittelt, dass der anfängliche Arbeitswalzen-Ansteuerwert und/oder der anfängliche Zwischenwalzen-Ansteuerwert von ihren Minimal- und Maximalwerten einen jeweiligen vorbestimmten Mindestabstand aufweisen.
  • Die dadurch erzielten Vorteile korrespondieren mit denen des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens.
  • Auch das Steuerprogramm kann auf vorteilhafte Art und Weise ausgestaltet werden. Die vorteilhaften Ausgestaltungen des Steuerprogramms und die dadurch erzielten Vorteile korrespondieren mit denen des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Steuerprogramm programmiert, so dass die Steuereinrichtung bei Abarbeitung des Maschinencodes des Steuerprogramms das Walzgerüst gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibt.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Walzgerüst zum Walzen eines flachen Walzguts aus Metall mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Erfindungsgemäß ist bei einem Walzgerüst der eingangs genannten Art die Steuereinrichtung des Walzgerüsts als erfindungsgemäße Steuereinrichtung ausgebildet.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird. Dabei zeigen:
    • FIG 1
    ein Walzgerüst von der Seite,
    FIG 2
    ein Walzgerüst von oben,
    FIG 3
    einen Teil eines Walzgerüsts in Walzrichtung gesehen,
    FIG 4
    ein Ablaufdiagramm,
    FIG 5
    ein Tschebyscheff-Polynom 2. Grades,
    FIG 6
    ein Tschebyscheff-Polynom 4. Grades,
    FIG 7
    Wirksamkeiten von Biegeeinrichtungen,
    FIG 8
    ein weiteres Ablaufdiagramm und
    FIG 9
    ein Modell.
    Beschreibung der Ausführungsformen
  • Gemäß den FIG 1 und 2 soll in einem Walzgerüst 1 ein Walzgut 2 gewalzt werden. Das Walzgut 2 besteht aus Metall, beispielsweise aus Stahl oder Aluminium. Das Walzgut 2 ist ein flaches Walzgut, also ein Band (Regelfall) oder ein Grobblech (Ausnahme). Das Walzen in dem Walzgerüst 1 ist in der Regel ein Kaltwalzen. Ausnahmsweise kann es sich aber auch um ein Warmwalzen handeln. Das Walzgerüst 1 weist Arbeitswalzen 3 auf, die zwischen sich einen Walzspalt bilden, in dem das Walzgut 2 gewalzt wird.
  • In den FIG 1 und 2 sind nur die Arbeitswalzen 3 des Walzgerüsts 1 dargestellt, also in FIG 1 die obere und die untere Arbeitswalze 3 und in FIG 2 nur die obere Arbeitswalze 3 (die untere Arbeitswalze 3 ist durch die obere Arbeitswalze 3 verdeckt). FIG 3 zeigt das Walzgut 2 und die oberhalb des Walzguts 2 angeordneten Walzen 3 bis 5 des Walzgerüsts 1. Unterhalb des Walzguts 2 besteht dieselbe Abfolge von Walzen 3 bis 5, auch wenn dies in FIG 3 (und auch in FIG 1) nicht dargestellt ist.
  • Entsprechend der Darstellung in FIG 3 weist das Walzgerüst 1 zusätzlich zu den Arbeitswalzen 3 Stützwalzen 4 auf, also eine obere und eine untere Stützwalze 4. Weiterhin weist das Walzgerüst 1 Zwischenwalzen 5 auf. Die Zwischenwalzen 5 sind zwischen den Arbeitswalzen 3 und den Stützwalzen 4 angeordnet. Konkret ist also die obere Zwischenwalze 5 zwischen der oberen Arbeitswalze 3 und der oberen Stützwalze 4 angeordnet, so dass sich oberhalb des Walzguts 2 eine Abfolge von drei übereinander angeordneten Walzen 3 bis 5 ergibt. In analoger Weise ist die untere Zwischenwalze 5 zwischen der unteren Arbeitswalze 3 und der unteren Stützwalze 4 angeordnet, so dass sich auch unterhalb des Walzguts 2 eine Abfolge von drei übereinander angeordneten Walzen 3 bis 5 ergibt.
  • Die Arbeitswalzen 3 und die Stützwalzen 4 sind, wie in FIG 3 zu erkennen, in der Regel in sich symmetrisch und untereinander gleich ausgebildet. Die Zwischenwalzen 5 sind in der Regel ebenfalls untereinander gleich ausgebildet. Sie sind jedoch oftmals nicht in sich symmetrisch. Beispielsweise können die Zwischenwalzen 5 innerhalb ihrer Lauffläche 6 einseitig einen Konus 7 aufweisen. Ein derartiger Schliff der Zwischenwalzen 5 wird oftmals als einseitiger Zwischenwalzenschliff bezeichnet.
  • Im Falle der unsymmetrischen Ausgestaltung der Zwischenwalzen 5 sind die Zwischenwalzen 5 in der Regel invers zueinander in das Walzgerüst 1 eingebaut. Wenn sich, wie in FIG 3 dargestellt, der Konus 7 der oberen Zwischenwalze 4 im Bereich der in FIG 3 rechten Seitenkante des flachen Walzguts 2 befindet, befindet sich somit der Konus 7 der unteren Zwischenwalze 4 im Bereich der in FIG 3 linken Seitenkante des flachen Walzguts 2.
  • Zum ordnungsgemäßen Walzen des flachen Walzguts 2 in dem Walzgerüst 1, insbesondere zur Einstellung von Profil, Kontur und Planheit, weist das Walzgerüst 1 gemäß FIG 1 verschiedene Stellglieder 8 bis 10 auf, nämlich eine Schiebeeinrichtung 8, eine Arbeitswalzen-Biegeeinrichtung 9 und eine Zwischenwalzen-Biegeeinrichtung 10.
  • Die Begriffe Profil, Kontur und Planheit werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung in ihren üblichen Bedeutungen verwendet. Konkret wird der Begriff "Profil" als rein skalares Maß für die Abweichung der Dicke des flachen Walzguts 2 in einem vorbestimmten Abstand von den Seitenkanten des flachen Walzguts 2 verwendet. Für das Profil ist im Stand der Technik die Bezeichnung Cxx üblich, wobei xx (in der Einheit "mm") für den vorbestimmten Abstand von den Seitenkanten des flachen Walzguts 2 steht. Der Begriff "Kontur" wird für den Verlauf der Dicke des Walzguts 2 über die Breite des Walzguts 2 abzüglich der Dicke des Walzguts 2 in der Mitte des Walzguts 2 verwendet. Der Begriff Planheit umfasst von seinem Wortsinn her zunächst nur sichtbare Verwerfungen des flachen Walzguts 2. Er wird jedoch als Synonym für die in dem flachen Walzguts 2 herrschenden inneren Spannungen verwendet, und zwar unabhängig davon, ob diese inneren Spannungen zu sichtbaren Verwerfungen des flachen Walzguts 2 führen oder nicht.
  • Mittels der Schiebeeinrichtung 8 kann eine axiale Verschiebung der Zwischenwalzen 5 eingestellt werden. Die axiale Verschiebung der Zwischenwalzen 5 ist in aller Regel gegenläufig zueinander. Wenn also die obere Zwischenwalze 5 in einem bestimmten Ausmaß nach links verschoben wird, wird die untere Zwischenwalze 5 in demselben Ausmaß nach rechts verschoben. Das Verschieben der Zwischenwalzen 5 ist in FIG 3 durch einen Doppelpfeil innerhalb der oberen Zwischenwalze 5 angedeutet. Das Ausmaß der axialen Verschiebung ist durch einen Zwischenwalzen-Einstellwert UCΔ bestimmt. Der Zwischenwalzen-Einstellwert UCΔ kann entsprechend der Darstellung in FIG 3 insbesondere als der vorzeichenbehaftete Abstand des Konus 7 von der Seitenkante des flachen Walzguts 2 bestimmt sein.
  • Mittels der Arbeitswalzen-Biegeeinrichtung 9 kann auf die Arbeitswalzen 3 eine Biegekraft zum Biegen der Arbeitswalzen 3 ausgeübt werden. Das Biegen der Arbeitswalzen 3 ist in FIG 3 durch Doppelpfeile neben der oberen Arbeitswalze 3 angedeutet. Der zugehörige Arbeitswalzen-Ansteuerwert für die Arbeitswalzen-Biegeeinrichtung 9 wird mit dem Bezugszeichen B1 bezeichnet. In analoger Weise kann mittels der Zwischenwalzen-Biegeeinrichtung 10 auf die Zwischenwalzen 5 eine Biegekraft zum Biegen der Zwischenwalzen 5 ausgeübt werden. Das Biegen der Zwischenwalzen 5 ist in FIG 3 durch Doppelpfeile neben der oberen Zwischenwalze 5 angedeutet. Der zugehörige Zwischenwalzen-Ansteuerwert für die Zwischenwalzen-Biegeeinrichtung 10 wird mit dem Bezugszeichen B2 bezeichnet.
  • Das Walzen des Walzguts 2 in dem Walzgerüst 1 wird von einer Steuereinrichtung 11 des Walzgerüsts 1 gesteuert. Die Steuereinrichtung 11 ist, wie innerhalb der Steuereinrichtung 11 durch die Angabe "µP" für "Mikroprozessor" angedeutet ist, üblicherweise softwareprogrammierbar. Die Steuereinrichtung 11 ist daher mit einem Steuerprogramm 12 programmiert. Das Steuerprogramm 12 umfasst Maschinencode 13, der von der Steuereinrichtung 11 abarbeitbar ist. Die Abarbeitung des Maschinencodes 13 durch die Steuereinrichtung 11 bewirkt, dass die Steuereinrichtung 11 das Walzgerüst 1 gemäß einem Betriebsverfahren betreibt, das nachstehend näher erläutert wird.
  • Gemäß FIG 4 nimmt die Steuereinrichtung 11 zunächst in einem Schritt S1 Istgrößen I und Zielgrößen Z entgegen.
  • Die Istgrößen I beschreiben das flache Walzgut 2 vor dem Walzen in dem Walzgerüst 1. Die Istgrößen I können beispielsweise die geometrischen Abmessungen des flachen Walzguts 2 umfassen, insbesondere dessen Breite und dessen Dicke. Die Istgrößen I können auch weitere geometrische Kenngrößen des flachen Walzguts 2 umfassen, beispielsweise dessen Profil, dessen Kontur und dessen Planheit. Weiterhin können die Istgrößen I auch andere Eigenschaften des flachen Walzguts 2 umfassen, beispielsweise dessen Temperatur, dessen chemische Zusammensetzung und eventuell auch dessen Vorgeschichte.
  • Die Zielgrößen Z können Größen umfassen, die eine Sollkontur K* des flachen Walzguts 2 nach dem Walzen in dem Walzgerüst 1 beschreiben. Beispielsweise können die Zielgrößen Z für die Sollkontur K* einen C2-Wert k2 und einen C4-Wert k4 eines Tschebyscheff-Polynoms umfassen, also die Koeffizienten für die Tschebyscheff-Funktionen 2. und 4. Grades. Alternativ oder zusätzlich zur Beschreibung der Sollkontur K* ist auch eine Beschreibung der Sollplanheit möglich. Die Sollplanheit kann gegebenenfalls analog zur Sollkontur K* durch einen entsprechenden C2-Wert und einen entsprechenden C4-Wert beschrieben werden.
  • Tschebyscheff-Polynome und Tschebyscheff-Funktionen sind Fachleuten allgemein bekannt. Konkret weisen die Tschebyscheff-Funktionen 2. und 4. Grades die funktionalen Beziehungen C 2 x = 1 2 − x 2 und C 4 x = − 1 2 + 4 x 2 − 4 x 4
    Figure imgb0001
     auf, wobei x der normierte Ort in Breitenrichtung des flachen Walzguts 2 ist. Der Wert x = 0 steht also für die Mitte des flachen Walzguts 2, die Werte -1 und +1 für die linke und die rechte Seitenkante des flachen Walzguts 2. Die FIG 5 und 6 zeigen die entsprechenden Funktionen. Der C2-Wert k2 und der C4-Wert k4 sind die Koeffizienten, mit denen die Funktionen beispielsweise in die Beschreibung der Sollkontur K* eingehen: K * = k 2 ⋅ C 2 + k 4 ⋅ C 4
    Figure imgb0002
  • In einem Schritt S2 ermittelt die Steuereinrichtung 11 den Zwischenwalzen-Einstellwert UCΔ, einen anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwert B10 und einen anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwert B20. Die Ermittlung erfolgt unter Berücksichtigung der Istgrößen I. Sie erfolgt derart, dass eine erwartete Kontur KE des flachen Walzguts 2 der Sollkontur K* - wie sie durch die Zielgrößen Z beschrieben ist - so weit wie möglich angenähert wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Ermittlung auch derart erfolgen, dass eine erwartete Planheit des flachen Walzguts 2 der durch die Zielgrößen Z beschriebenen Sollplanheit so weit wie möglich angenähert wird.
  • Die Ermittlung des Schrittes S2 ist, soweit bisher definiert, noch nicht eindeutig. Es sind also mehrere Kombinationen des Zwischenwalzen-Einstellwertes UCΔ, des anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwertes B10 und des anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwertes B20 möglich, wobei mit jeder derartigen Kombination erreicht wird, dass die erwartete Kontur KE und/oder die erwartete Planheit des flachen Walzguts 2 der durch die Zielgrößen Z beschriebenen Sollkontur K* und/oder Sollplanheit so weit wie möglich angenähert wird. Um den Zwischenwalzen-Einstellwert UCΔ, den anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwert B10 und den anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwert B20 eindeutig zu bestimmen, berücksichtigt die Steuereinrichtung 11 bei der Ermittlung der genannten Werte UCΔ, B10, B20 zusätzlich die Bedingung, dass der anfängliche Arbeitswalzen-Ansteuerwert B10 und/oder der anfängliche Zwischenwalzen-Ansteuerwert B20 von ihren Minimalwerten B1min, B2min und Maximalwerten B1max, B2max einen jeweiligen vorbestimmten Mindestabstand aufweisen. Mindestens einer der beiden anfänglichen Ansteuerwerte B10, B20 erfüllt also die für ihn festgelegte Bedingung. Im einfachsten Fall erfolgt die Festlegung so, dass der anfängliche Arbeitswalzen-Ansteuerwert B10 und/oder der anfängliche Zwischenwalzen-Ansteuerwert B20 so weit wie möglich von ihren Minimalwerten B1min, B2min und Maximalwerten B1ax, B1max beabstandet sind.
  • In einem Schritt S3 stellt die Steuereinrichtung 11 die axiale Verschiebung der Zwischenwalzen 5 entsprechend dem ermittelten Zwischenwalzen-Einstellwert UCΔ ein. Der Zwischenwalzen-Einstellwert UCΔ wird also der Schiebeeinrichtung 8 vorgegeben. Die axiale Verschiebung der Zwischenwalzen 5 wird während des Walzens des flachen Walzguts 2 in dem Walzgerüst 1 nicht mehr geändert. Weiterhin setzt die Steuereinrichtung 11 in einem Schritt S4 den Arbeitswalzen-Ansteuerwert B1 auf den anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwert B10 und den Zwischenwalzen-Ansteuerwert B2 auf den anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwert B20.
  • Die Schritte S1 bis S4 werden von der Steuereinrichtung 11 vor dem Walzen des flachen Walzguts 2 in dem Walzgerüst 1 ausgeführt. Ab dem Schritt S5 wird das Walzgut 2 in dem Walzgerüst 1 gewalzt.
  • Im Schritt S5 erfolgt die Ansteuerung des Walzgerüsts 1 im laufenden Betrieb, also während des Walzens des Walzguts 2 in dem Walzgerüst 1. Im Schritt S5 steuert die Steuereinrichtung 11 unter anderem die beiden Biegeeinrichtungen 9, 10 entsprechend ihren jeweiligen Ansteuerwerten B1, B2 an. Sie stellt also die Biegeeinrichtungen 9, 10 entsprechend ihrem jeweiligen Ansteuerwerten B1, B2 ein. Aufgrund des Schrittes S4 weisen die Ansteuerwerte B1, B2 zumindest zu Beginn des Walzens des flachen Walzguts 2 in dem Walzgerüst 1 die anfänglichen Ansteuerwerte B10, B20 auf, so dass die Steuereinrichtung 11 zumindest zu Beginn des Walzens des flachen Walzguts 2 in dem Walzgerüst 1 die Biegeeinrichtungen 9, 10 entsprechend ihren jeweiligen anfänglichen Ansteuerwerten B10, B20 einstellt.
  • Die anfänglichen Ansteuerwerte B10, B20 werden zunächst beibehalten, bis mittels einer auslaufseitig des Walzgerüsts 1 angeordneten Messeinrichtung 14 ein Istwert für die Kontur K erfasst werden kann. Die Steuereinrichtung 11 prüft daher in einem Schritt S6, ob ihr ein derartiger Istwert zur Verfügung steht. Wenn und solange dies nicht der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 11 direkt zum Schritt S5 zurück. In diesem Fall behält die Steuereinrichtung 11 insbesondere die Ansteuerung der Biegeeinrichtungen 9, 10 entsprechend ihren anfänglichen Ansteuerwerten B10, B20 unverändert bei. Sobald der Steuereinrichtung 11 jedoch ein Istwert für die Kontur K zur Verfügung steht, geht die Steuereinrichtung 11 zu einem Schritt S7 über. Im Schritt S7 ändert die Steuereinrichtung 11 die Ansteuerwerte B1, B2 mit dem Ziel, die tatsächliche, durch den Istwert gegebene Kontur K an die Sollkontur K* anzunähern. Sodann geht die Steuereinrichtung 11 zum Schritt S5 zurück. Die erneute Ansteuerung der Biegeeinrichtungen 9, 10 bei der erneuten Ausführung des Schrittes S5 erfolgt nunmehr mit den entsprechend geänderten Ansteuerwerten B1, B2.
  • Die wiederholte Ausführung der Schritte S5, S6 und S7 wird beibehalten, bis das flache Walzgut 2 vollständig in dem Walzgerüst 1 gewalzt worden ist.
  • Alternativ oder zusätzlich zur Erfassung des Istwertes für die Kontur K wäre auch die Erfassung eines Istwertes für die Planheit möglich. In diesem Fall würde bei der Ermittlung der Ansteuerwerte B1, B2 im Schritt S7 alternativ oder zusätzlich das Ziel berücksichtigt werden, die tatsächliche, durch den Istwert gegebene Planheit an die Sollplanheit anzunähern.
  • Nachstehend wird in Verbindung mit FIG 7 erläutert, warum bei der Ermittlung des Zwischenwalzen-Einstellwertes UCΔ, des anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwertes B10 und des anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwertes B20 die Bedingung berücksichtigt wird, dass der anfängliche Arbeitswalzen-Ansteuerwert B10 und/oder der anfängliche Zwischenwalzen-Ansteuerwert B20 von ihren Minimalwerten B1min, B2min und Maximalwerten B1max, B2max einen jeweiligen vorbestimmten Mindestabstand aufweisen.
  • FIG 7 zeigt für mehrere Zwischenwalzen-Einstellwerte UCΔ, welche C2-Werte k2 und C4-Werte k4 durch Einstellen des Arbeitswalzen-Ansteuerwertes B1 und des Zwischenwalzen-Ansteuerwertes B2 jeweils eingestellt werden können. Gemäß FIG 7 ergibt sich für jeden Zwischenwalzen-Einstellwert UCΔ jeweils (exakt oder zumindest näherungsweise) ein Trapez 15 im k2-k4-Raum. Die Trapeze 15 sind in FIG 7 jeweils durch einen kleinen Buchstaben (a bis e) ergänzt. Die Ergänzung durch den jeweiligen kleinen Buchstaben dient lediglich der sprachlichen Unterscheidung der Trapeze 15 voneinander. Die kleinen Buchstaben werden nachstehend nur dann verwendet, wenn ganz konkret auf ein ganz bestimmtes der Trapeze 15 Bezug genommen werden soll. Soweit auf die Trapeze 15 allgemein Bezug genommen wird, wird der kleine Buchstabe weggelassen. Auf völlig analoge Weise wird bezüglich des jeweiligen Zwischenwalzen-Einstellwertes UCΔ vorgegangen.
  • Die Kanten der Trapeze 15 entsprechen dem Sachverhalt, dass einer der beiden Ansteuerwerte B1, B2 minimal oder maximal ist und der jeweils andere der beiden Ansteuerwerte B1, B2 seinen möglichen Wertebereich durchläuft. Die Ecken des jeweiligen Trapezes 15 entsprechen dem Sachverhalt, dass beide Ansteuerwerte B1, B2 minimal oder maximal sind. Ersichtlich kann durch Variieren des Zwischenwalzen-Einstellwertes UCΔ die Lage des zugehörigen Trapezes 15 im k2-k4-Raum eingestellt werden.
  • Wenn - beispielsweise - die Sollkontur K* einem Punkt 16 im k2-k4-Raum entspricht, so kann bei dem Zwischenwalzen-Einstellwert UCΔc die Sollkontur K* zwar eingestellt werden. Sowohl für eine Verringerung des Zwischenwalzen-Ansteuerwerts B2 als auch für eine Vergrößerung des C2-Wertes k2 als auch für eine Verringerung des C4-Wertes k4 steht jedoch nur noch eine geringe Regelreserve zur Verfügung. In analoger Weise kann bei dem Zwischenwalzen-Einstellwert UCΔe die Sollkontur K* zwar ebenfalls eingestellt werden. Sowohl für eine Vergrößerung des Zwischenwalzen-Ansteuerwertes B2 als auch für eine Verringerung des C2-Wertes k2 als auch für eine Vergrößerung des C4-Wertes k4 steht jedoch nur noch eine geringe Regelreserve zur Verfügung. Wird hingegen der Zwischenwalzen-Einstellwert UCΔd gewählt, kann nicht nur die Sollkontur K* eingestellt werden. Vielmehr steht sowohl für eine Verringerung als auch für eine Vergrößerung des Zwischenwalzen-Ansteuerwerts B2 (und auch des Arbeitswalzen-Ansteuerwerts B1) eine große Regelreserve zur Verfügung. Hiermit korrespondierend steht auch sowohl für eine Verringerung als auch für eine Vergrößerung des C2-Wertes k2 und ebenso auch sowohl für eine Verringerung als auch für eine Vergrößerung des C4-Wertes k4 eine große Regelreserve zur Verfügung.
  • Soweit bisher erläutert, wäre es optimal, den anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwert B10 und/oder den anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwert B20 derart zu ermitteln, dass mindestens einer der beiden Werte B10, B20 so weit wie möglich von seinem Minimalwert B1min, B2min und Maximalwert B1max, B2max beabstandet ist. Ein Abweichen von dieser Regel kann jedoch dadurch gerechtfertigt sein, dass eine spätere, während des Walzens des Walzguts 2 in dem Walzgerüst 1 auftretende Erwärmung der Arbeitswalzen 3 und hiermit korrespondierend eine Änderung der Kontur der Arbeitswalzen 3 auftritt.
  • Für den Fall, dass mindestens einer der beiden Werte B10, B20 so weit wie möglich von seinem Minimalwert B1min, B2min und Maximalwert B1max, B2max beabstandet sein soll, kann eine konkrete Bestimmung des Zwischenwalzen-Einstellwertes UCΔ beispielsweise derart vorgenommen werden, dass im k2-k4-Raum eine symmetrische konvexe geometrische Figur definiert wird. Eine geeignete symmetrische konvexe geometrische Figur ist beispielsweise ein Rechteck (Spezialfall: Quadrat), dessen Kanten parallel zur k2- bzw. k4-Achse orientiert sind und ein vorbestimmtes Verhältnis zueinander aufweisen. Eine weitere geeignete symmetrische konvexe geometrische Figur ist beispielsweise eine Ellipse (Spezialfall: Kreis), deren Hauptachsen parallel zur k2- bzw. k4-Achse orientiert sind und ein vorbestimmtes Verhältnis zueinander aufweisen. Dann ist im Regelfall der gesuchte Zwischenwalzen-Einstellwert UCΔ eindeutig durch die Bedingung bestimmt, dass bei einer Zentrierung der symmetrischen konvexen geometrischen Figur relativ zum Punkt 16 die von der symmetrischen konvexen geometrischen Figur überdeckte Fläche maximiert wird. Eine Ausnahme ergibt sich lediglich in dem sehr unwahrscheinlichen Fall, dass die Sollkontur K* so ungünstig vorgegeben ist, dass sie "nur so gerade noch" erreicht werden kann. Ein Beispiel für einen derartigen Fall wäre, wenn die Sollkontur K* im k2-k4-Raum durch den Punkt 16' beschrieben werden könnte. Falls der anfängliche Arbeitswalzen-Ansteuerwert B10 und/oder der anfängliche Zwischenwalzen-Ansteuerwert B20 nicht in der Mitte zwischen ihren Minimalwerten B1min, B2min und Maximalwerten B1max, B2max sollen, kann diese Vorgehensweise dadurch modifiziert werden, dass verzerrte Figuren verwendet werden.
  • FIG 8 zeigt schematisch eine mögliche Vorgehensweise zur Ermittlung des Zwischenwalzen-Einstellwertes UCΔ. FIG 8 entspricht im Ergebnis einer Implementierung des Schrittes S2 von FIG 4.
  • Gemäß FIG 8 ermittelt die Steuereinrichtung 11 in einem Schritt S11 zunächst einen mittleren Wert B1M für den Arbeitswalzen-Ansteuerwert B1. Im einfachsten Fall bildet die Steuereinrichtung 11 im Schritt S11 den ungewichteten arithmetischen Mittelwert des minimalen und des maximalen Arbeitswalzen-Ansteuerwertes B1min, B1max. In analoger Weise ermittelt die Steuereinrichtung 11 in einem Schritt S12 einen mittleren Wert B2M für den Zwischenwalzen-Ansteuerwert B2.
  • In einem Schritt S13 setzt die Steuereinrichtung 11 den Zwischenwalzen-Einstellwert UCΔ auf einen Anfangswert. In einem Schritt S14 ermittelt die Steuereinrichtung 11 die zugehörigen anfänglichen Ansteuerwerte B10, B20, für welche die erwartete Kontur KE der Sollkontur K* so weit wie möglich entspricht (alternativ oder zusätzlich: die erwartete Planheit der Sollplanheit so weit wie möglich entspricht).
  • In einem Schritt S15 prüft die Steuereinrichtung 11, ob der ermittelte anfängliche Arbeitswalzen-Ansteuerwert B10 exakt oder zumindest in etwa dem zugehörigen mittleren Wert B1M entspricht. Wenn dies der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 11 zu einem Schritt S16 über. Wenn dies nicht der Fall ist, prüft die Steuereinrichtung 11 in einem Schritt S17, ob der ermittelte anfängliche Zwischenwalzen-Ansteuerwert B20 exakt oder zumindest in etwa dem zugehörigen mittleren Wert B2M entspricht. Wenn dies der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 11 ebenfalls zum Schritt S16 über. Wenn dies nicht der Fall ist, variiert die Steuereinrichtung 11 in einem Schritt S18 den Zwischenwalzen-Einstellwert UCΔ und geht von dort aus zum Schritt S14 zurück.
  • Im Schritt S16 prüft die Steuereinrichtung 11, ob das Variieren des Zwischenwalzen-Einstellwertes UCΔ beendet werden soll. Die Prüfung des Schrittes S16 kann beispielsweise in einer Bewertung der obenstehend erläuterten symmetrischen konvexen geometrischen Figur bestehen. Wenn das Variieren des Zwischenwalzen-Einstellwertes UCΔ nicht beendet werden soll, geht die Steuereinrichtung 11 zum Schritt S18 über. Anderenfalls ist die Vorgehensweise von FIG 8 abgeschlossen. Die zuletzt ermittelten Werte UCΔ, B10, B20 werden sodann in den Schritten S3 und S4 von FIG 4 verwendet.
  • Zur Ausführung des Schrittes S2 von FIG 4 bzw. des Schrittes S14 von FIG 8 kann die Steuereinrichtung 11 entsprechend der Darstellung in FIG 9 ein Modell 17 implementieren. Mittels des Modells 17 wird das Walzen des flachen Walzguts 2 in dem Walzgerüst 1 modelliert. Das Modell 17 basiert auf mathematisch-physikalischen Gleichungen. Es kann insbesondere örtlich zwei- oder dreidimensional aufgelöste, miteinandergekoppelte Differenzialgleichungssysteme umfassen. In die mathematisch-physikalischen Gleichungen gehen die Istgrößen I und die Zielgrößen Z ein. In die mathematisch-physikalischen Gleichungen gehen weiterhin auch der Zwischenwalzen-Einstellwert UCΔ, der anfängliche Arbeitswalzen-Ansteuerwert B10 und der anfängliche Zwischenwalzen-Ansteuerwert B20 ein. Das Modell 17 liefert als Ausgangsgröße die erwartete Kontur KE (alternativ oder zusätzlich die erwartete Planheit). Ein entsprechendes Modell 17 als solches ist Fachleuten bekannt.
  • Im Falle einer derartigen Modellierung kann die Steuereinrichtung 11 beispielsweise den Zwischenwalzen-Einstellwert UCΔ, den anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwert B10 und den anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwert B20 im Rahmen des Schrittes S2 bzw. des Schrittes S14 durch Lösen eines Optimierungsproblems ermitteln, in das das Modell 17 eingeht.
  • In manchen Fällen sind die genannten Aktuatoren 8 bis 10, also die Schiebeeinrichtung 8, die Arbeitswalzen-Biegeeinrichtung 9 und die Zwischenwalzen-Biegeeinrichtung 10, die einzigen Aktuatoren, mittels derer die Kontur K und/oder die Planheit des flachen Walzguts 2 beeinflusst werden können. In anderen Fällen weist das Walzgerüst 1 zur Beeinflussung von Kontur K und/oder Planheit des flachen Walzguts 2 entsprechend der Darstellung in FIG 2 zusätzlich eine Kühleinrichtung 18 auf. Mittels der Kühleinrichtung 18 können in diesem Fall über eine Ballenbreite der Arbeitswalzen 3 gesehen Abschnitte der Arbeitswalzen 3 individuell gekühlt werden. Wenn eine derartige Ausgestaltung gegeben ist, berücksichtigt die Steuereinrichtung 11 bei der Ermittlung des Zwischenwalzen-Einstellwertes UCΔ, des anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwertes B10 und des anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwertes B20 auch eine individuelle Kühlung B3 der Abschnitte der Arbeitswalzen 3. Beispielsweise kann die individuelle Kühlung B3 der Abschnitte der Arbeitswalzen 3 von der Steuereinrichtung 11 im Rahmen der Ausführung der Schritte S2 bzw. S14 der FIG 4 bzw. 8 berücksichtigt werden oder kann die individuelle Kühlung B3 der Abschnitte der Arbeitswalzen 3 eine zusätzliche Eingangsgröße des Modells 17 sein und im Modell 17 entsprechend berücksichtigt werden.
  • Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. So bleibt der Einfluss des konkreten Zwischenwalzen-Einstellwertes UCΔ im wesentlichen ohne Einfluss auf den Stellbereich der beiden Biegeeinrichtungen 9, 10. Er beeinflusst jedoch in erheblichem Umfang die sich ergebende Wirkung der zugehörigen Ansteuerwerte B1, B2 auf den Walzspalt und damit auf die Kontur K und die Planheit des gewalzten Walzguts 2. Im Ergebnis kann durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise in dem Walzgerüst 1 ein sehr breites Spektrum an unterschiedlichsten flachen Walzgütern 2 ordnungsgemäß gewalzt werden. Dies gilt sowohl für die Festigkeit des flachen Walzguts 2 als auch für dessen Abmessungen als auch für die Ansprüche an Profil, Kontur K und Planheit. Ein kosten- und zeitintensiver Austausch der Arbeitswalzen 3 gegen andere Arbeitswalzen 3 mit einer angepassten Balligkeit ist in vielen Fällen nicht erforderlich. Auf die individuelle Kühlung B3 der Arbeitswalzen 3 kann zwar zurückgegriffen werden. Im Regelfall ist dies aber nicht erforderlich. Dies stellt insbesondere deshalb einen Vorteil dar, weil die individuelle Kühlung B3 der Arbeitswalzen 3 zum einen sehr träge ist und zum anderen nur einen geringen Stellbereich aufweist.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Walzgerüst
    2
    Walzgut
    3
    Arbeitswalzen
    4
    Stützwalzen
    5
    Zwischenwalzen
    6
    Lauffläche
    7
    Konus
    8
    Schiebeeinrichtung
    9, 10
    Biegeeinrichtungen
    11
    Steuereinrichtung
    12
    Steuerprogramm
    13
    Maschinencode
    14
    Messeinrichtung
    15
    Trapeze
    16, 16'
    Punkte
    17
    Modell
    18
    Kühleinrichtung
    B1, B10
    Arbeitswalzen-Ansteuerwerte
    B1min, B2min
    Minimalwerte
    B1max, B2max
    Maximalwerte
    B2, B20
    Zwischenwalzen-Ansteuerwerte
    B3
    individuelle Kühlung
    B1M, B2M
    mittlere Werte
    I
    Istgrößen
    K, KE, K*
    Konturen
    k2
    C2-Wert
    k4
    C4-Wert
    S1 bis S18
    Schritte
    UCΔ
    Zwischenwalzen-Einstellwert
    Z
    Zielgrößen

Claims (12)

  1. Betriebsverfahren für ein Walzgerüst (1) zum Walzen eines flachen Walzguts (2) aus Metall, wobei das Walzgerüst (1) Arbeitswalzen (3), Stützwalzen (4) und zwischen den Arbeitswalzen (3) und den Stützwalzen (4) angeordnete Zwischenwalzen (5) aufweist,
    - wobei eine Steuereinrichtung (11) für das Walzgerüst (1) Istgrößen (I) und Zielgrößen (Z) entgegennimmt,
    - wobei die Istgrößen (I) das flache Walzgut (2) vor dem Walzen in dem Walzgerüst (1) beschreiben und die Zielgrößen (Z) eine Sollkontur (K*) und/oder eines Sollplanheit des flachen Walzguts (2) nach dem Walzen in dem Walzgerüst (1) beschreiben,
    - wobei die Steuereinrichtung (11) vor dem Walzen des flachen Walzguts (2) in dem Walzgerüst (1) unter Berücksichtigung der Istgrößen (I) einen Zwischenwalzen-Einstellwert (UCΔ) für eine axiale Verschiebung der Zwischenwalzen (5), einen anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwert (B10) für eine Arbeitswalzen-Biegeeinrichtung (9) zum Biegen der Arbeitswalzen (3) und einen anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwert (B20) für eine Zwischenwalzen-Biegeeinrichtung (10) zum Biegen der Zwischenwalzen (5) ermittelt, für die eine erwartete Kontur (KE) und/oder eine erwartete Planheit des flachen Walzguts (2) der durch die Zielgrößen (Z) beschriebenen Sollkontur (K*) und/oder Sollplanheit so weit wie möglich angenähert werden,
    - wobei die Steuereinrichtung (11) vor dem Walzen des flachen Walzguts (2) in dem Walzgerüst (1) die axiale Verschiebung der Zwischenwalzen (5) entsprechend dem ermittelten Zwischenwalzen-Einstellwert (UCΔ) einstellt,
    - wobei die Steuereinrichtung (11) zumindest zu Beginn des Walzens des flachen Walzguts (2) in dem Walzgerüst (1) die Arbeitswalzen-Biegeeinrichtung (9) entsprechend dem ermittelten anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwert (B10) und die Zwischenwalzen-Biegeeinrichtung (10) entsprechend dem ermittelten anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwert (B20) einstellt,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuereinrichtung (11) den Zwischenwalzen-Einstellwert (UCΔ), den anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwert (B10) und den anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwert (B20) derart ermittelt, dass der anfängliche Arbeitswalzen-Ansteuerwert (B10) und/oder der anfängliche Zwischenwalzen-Ansteuerwert (B20) von ihren Minimal- und Maximalwerten (B1min, B2min, B1max, B2max) einen jeweiligen vorbestimmten Mindestabstand aufweisen.
  2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Zwischenwalzen (5) gleich ausgebildet sind und invers zueinander in das Walzgerüst (1) eingebaut sind, dass die Zwischenwalzen (5) einseitig innerhalb ihrer Lauffläche einen Konus (7) aufweisen und dass die Steuereinrichtung (11) den Zwischenwalzen-Einstellwert (UCΔ) als vorzeichenbehafteten Abstand des Konus (7) von der Seitenkante des flachen Walzguts (2) ermittelt.
  3. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Zielgrößen (Z) für die Sollkontur (K*) und/oder für die Sollplanheit einen C2-Wert (k2) und einen C4-Wert (k4) eines Tschebyscheff-Polynoms umfassen.
  4. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Steuereinrichtung (11) ein Modell (17) implementiert, mittels dessen das Walzen des flachen Walzguts (2) in dem Walzgerüst (1) basierend auf mathematisch-physikalischen Gleichungen modelliert wird,
    - dass in die mathematisch-physikalischen Gleichungen sowohl die Istgrößen (I) und die Zielgrößen (Z) als auch der Zwischenwalzen-Einstellwert (UCΔ), der anfängliche Arbeitswalzen-Ansteuerwert (B10) und der anfängliche Zwischenwalzen-Ansteuerwert (B20) eingehen und
    - dass die Steuereinrichtung (11) den Zwischenwalzen-Einstellwert (UCΔ), den anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwert (B10) und den anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwert (B20) durch Lösen eines Optimierungsproblems ermittelt, in das das Modell (17) eingeht.
  5. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Walzgerüst (1) zur Beeinflussung von Kontur (K) und/oder Planheit des flachen Walzguts (2) zusätzlich eine Kühleinrichtung (18) aufweist, mittels derer über eine Ballenbreite der Arbeitswalzen (3) gesehen Abschnitte der Arbeitswalzen (3) individuell kühlbar sind, und dass die Steuereinrichtung (11) bei der Ermittlung des Zwischenwalzen-Einstellwertes (UCΔ), des anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwertes (B10) und des anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwertes (B20) auch die individuelle Kühlung der Abschnitte der Arbeitswalzen (3) berücksichtigt.
  6. Steuerprogramm, das Maschinencode (13) umfasst, der von einer Steuereinrichtung (11) für ein Arbeitswalzen (3), Stützwalzen (4) und zwischen den Arbeitswalzen (3) und den Stützwalzen (4) angeordnete Zwischenwalzen (5) aufweisendes Walzgerüst (1) zum Walzen eines flachen Walzguts (2) aus Metall abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes (13) durch die Steuereinrichtung (11) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (11)
    - für das Walzgerüst (1) Istgrößen (I) und Zielgrößen (Z) entgegennimmt, wobei die Istgrößen (I) das flache Walzgut (2) vor dem Walzen in dem Walzgerüst (1) beschreiben und die Zielgrößen (Z) eine Sollkontur (K*) und/oder eines Sollplanheit des flachen Walzguts (2) nach dem Walzen in dem Walzgerüst (1) beschreiben,
    - vor dem Walzen des flachen Walzguts (2) in dem Walzgerüst (1) unter Berücksichtigung der Istgrößen (I) einen Zwischenwalzen-Einstellwert (UCΔ) für eine axiale Verschiebung der Zwischenwalzen (5), einen anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwert (B10) für eine Arbeitswalzen-Biegeeinrichtung (9) zum Biegen der Arbeitswalzen (3) und einen anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwert (B20) für eine Zwischenwalzen-Biegeeinrichtung (10) zum Biegen der Zwischenwalzen (5) ermittelt, für die eine erwartete Kontur (KE) und/oder eine erwartete Planheit des flachen Walzguts (2) der durch die Zielgrößen (Z) beschriebenen Sollkontur (K*) und/oder Sollplanheit so weit wie möglich angenähert werden,
    - vor dem Walzen des flachen Walzguts (2) in dem Walzgerüst (1) die axiale Verschiebung der Zwischenwalzen (5) entsprechend dem ermittelten Zwischenwalzen-Einstellwert (UCΔ) einstellt,
    - zumindest zu Beginn des Walzens des flachen Walzguts (2) in dem Walzgerüst (1) die Arbeitswalzen-Biegeeinrichtung (9) entsprechend dem ermittelten anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwert (B10) und die Zwischenwalzen-Biegeeinrichtung (10) entsprechend dem ermittelten anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwert (B20) einstellt und
    - den Zwischenwalzen-Einstellwert (UCΔ), den anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwert (B10) und den anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwert (B20) derart ermittelt, dass der anfängliche Arbeitswalzen-Ansteuerwert (B10) und/oder der anfängliche Zwischenwalzen-Ansteuerwert (B20) von ihren Minimal- und Maximalwerten (B1min, B2min, B1max, B2max) einen jeweiligen vorbestimmten Mindestabstand aufweisen.
  7. Steuerprogramm nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Abarbeitung des Maschinencodes (13) durch die Steuereinrichtung (11) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (11) bei einem Walzgerüst (1), dessen Zwischenwalzen (5) gleich ausgebildet sind, invers zueinander in das Walzgerüst (1) eingebaut sind und einseitig innerhalb ihrer Lauffläche einen Konus (7) aufweisen, den Zwischenwalzen-Einstellwert (UCΔ) als vorzeichenbehafteten Abstand des Konus (7) von der Seitenkante des flachen Walzguts (2) ermittelt.
  8. Steuerprogramm nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Zielgrößen (Z) für die Sollkontur (K*) und/oder für die Sollplanheit einen C2-Wert (k2) und einen C4-Wert (k4) eines Tschebyscheff-Polynoms umfassen.
  9. Steuerprogramm nach Anspruch 6, 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Abarbeitung des Maschinencodes (13) durch die Steuereinrichtung (11) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (11)
    - ein Modell (17) implementiert, mittels dessen das Walzen des flachen Walzguts (2) in dem Walzgerüst (1) basierend auf mathematisch-physikalischen Gleichungen modelliert wird, wobei in die mathematisch-physikalischen Gleichungen sowohl die Istgrößen (I) und die Zielgrößen (Z) als auch der Zwischenwalzen-Einstellwert (UCΔ), der anfängliche Arbeitswalzen-Ansteuerwert (B10) und der anfängliche Zwischenwalzen-Ansteuerwert (B20) eingehen, und
    - den Zwischenwalzen-Einstellwert (UCΔ), den anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwert (B10) und den anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwert (B20) durch Lösen eines Optimierungsproblems ermittelt, in das das Modell (17) eingeht.
  10. Steuerprogramm nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Abarbeitung des Maschinencodes (13) durch die Steuereinrichtung (11) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (11) bei einem Walzgerüst (1), das zur Beeinflussung von Kontur (K) und/oder Planheit des flachen Walzguts (2) zusätzlich eine Kühleinrichtung (18) aufweist, mittels derer über eine Ballenbreite der Arbeitswalzen (3) gesehen Abschnitte der Arbeitswalzen (3) individuell kühlbar sind, bei der Ermittlung des Zwischenwalzen-Einstellwertes (UCΔ), des anfänglichen Arbeitswalzen-Ansteuerwertes (B10) und des anfänglichen Zwischenwalzen-Ansteuerwertes (B20) auch die individuelle Kühlung der Abschnitte der Arbeitswalzen (3) berücksichtigt.
  11. Steuereinrichtung für ein Walzgerüst (1) zum Walzen eines flachen Walzguts (2) aus Metall, wobei das Walzgerüst (1) Arbeitswalzen (3), Stützwalzen (4) und zwischen den Arbeitswalzen (3) und den Stützwalzen (4) angeordnete Zwischenwalzen (5) aufweist, wobei die Steuereinrichtung mit einem Steuerprogramm (12) nach einem der Ansprüche 6 bis 10 programmiert ist, so dass sie bei Abarbeitung des Maschinencodes (13) des Steuerprogramms (12) das Walzgerüst (1) gemäß einem Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 betreibt.
  12. Walzgerüst zum Walzen eines flachen Walzguts (2) aus Metall,
    - wobei das Walzgerüst Arbeitswalzen (3), Stützwalzen (4) und zwischen den Arbeitswalzen (3) und den Stützwalzen (4) angeordnete Zwischenwalzen (5) aufweist,
    - wobei das Walzgerüst eine Steuereinrichtung (11) nach Anspruch 11 aufweist, von der das Walzgerüst im Betrieb gemäß einem Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 betrieben wird.
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