WO2024094475A1 - Rolling of steel with measured detection of the phase transition - Google Patents

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WO2024094475A1
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strip
control device
sections
stand
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PCT/EP2023/079566
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Simon Grosseiber
Helmut Fett
Gero Schwarz
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Primetals Technologies Austria GmbH
Primetals Technologies Germany Gmbh
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    • C21D8/0263—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment following hot rolling

Definitions

  • the present invention is based on an operating method for at least one rolling stand of a rolling mill for rolling a steel strip,
  • the present invention is further based on a control program for a control device of a rolling mill comprising at least one rolling stand for rolling a steel strip, wherein the control program comprises machine code which can be processed by the control device, wherein the processing of the machine code by the control device causes the control device
  • the present invention is further based on a control device of a rolling mill for rolling a steel strip, wherein the control device is programmed with such a control program, so that the control device carries out such an operating method during operation.
  • the present invention further relates to a rolling mill for rolling a strip of steel
  • the rolling mill comprises at least one rolling stand in which sections of the strip are rolled one after the other
  • the rolling stand is associated with a detection device for measuring values which are characteristic of the rolling force occurring during rolling of the sections of the strip and/or the rolling torque occurring during rolling of the sections of the strip,
  • the rolling mill has a control device controlling the rolling stand
  • control device is connected to the recording device for receiving the measured values.
  • the state is updated cyclically using a model.
  • the measured variables can include temperature, rolling force and rolling torque.
  • the strip When rolling steel, depending on the specific plant configuration and the desired product, it is sensible or even necessary for the strip to have a ferritic or at least partially ferritic structure during rolling. This may be necessary in particular during the last rolling pass or during the last rolling passes of the finish rolling. However, it is difficult to determine exactly when the transformation of the structure from austenite to ferrite begins or ends. This is particularly true if the strip is cooled again before rolling, for example by means of so-called power cooling. During power cooling, the water is sprayed onto the strip at a high pressure of several bar, whereas with laminar cooling it is applied to the strip at a low pressure of usually less than 1 bar.
  • the determination is usually carried out using thermo-kinetic models that model both the temperature behavior of the strip and the forming behavior of the strip.
  • the modeling is subject to many inaccuracies. For example, in a multi-stand finishing train, the temperature is often measured before a descaler or before a cooling unit, with the descaler or cooling unit being located before the finishing train. From the time the temperature is recorded, only a model-based calculation of the temperature is carried out. The further this modeling progresses, the more errors can have an impact. Input variables that influence the modeling are often not known exactly. An example of such an input variable can be the chemical composition of the steel. Regardless of the exact situation, however, the model-based determination is always subject to certain errors.
  • the object of the present invention is to create possibilities by means of which it can be determined with high accuracy which structure sections of the strip have during rolling in a rolling stand.
  • an operating method of the type mentioned at the outset is designed in that
  • a gradient of the rolling force and/or rolling moment relative to the temperature is determined by using the rolling forces and/or rolling moments occurring during rolling of the strip sections in the rolling stand, determined by the measured values, and changes in the associated temperatures of the strip sections, and
  • the gradient is used to determine whether or not a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs in the sections of the strip during rolling in the rolling stand.
  • the present invention is based on the fact that, on the one hand, the rolling force required to roll a section of the strip becomes smaller the hotter the corresponding section is. This applies to both an austenitic structure and a ferritic structure. However, a considerably lower rolling force is required to form a ferritic structure than to form an austenitic structure. On the other hand, since an austenitic structure is present at high temperatures and a ferritic structure at low temperatures, two opposing effects overlap during cooling. On the one hand, the rolling force increases from the outset with otherwise constant conditions. On the other hand, the proportion of ferrite increases and the proportion of austenite decreases during cooling. Increasing the proportion of ferrite and decreasing the proportion of austenite result in a reduction in the rolling force.
  • the rolling force also decreases as the temperature drops.
  • a positive gradient of the rolling force relative to the temperature i.e. a decreasing rolling force as the temperature drops or an increasing rolling force as the temperature rises.
  • a negative gradient of the rolling force relative to the temperature results, i.e. an increasing rolling force as the temperature drops or a decreasing rolling force as the temperature rises. The same applies when rolling a purely ferritic structure.
  • the essential advantage of the procedure according to the invention is that it is not modelled with all its unavoidable uncertainties, but that based on measured values it can be decided with certainty whether or not a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs in the sections of the strip during rolling in the rolling stand.
  • the changes in the temperature of the sections are known based on modeled or otherwise specified data.
  • the changes in the temperature of the sections are determined or estimated based on a temperature measured before or after the sections are rolled.
  • a temperature can be measured for each section before rolling and the temperature during rolling can be determined or estimated from this.
  • the temperatures of the sections themselves also mean that their changes from section to section or compared to a (in principle arbitrary) reference temperature are known.
  • the temperature measurement can - as an exception - be carried out immediately before or after the respective rolling mill stand. As a rule, however, such temperature measurement only takes place before the first rolling mill stand in the rolling mill and/or after the last rolling mill stand in the rolling mill.
  • a strip is not rolled in just one single pass, but in a whole sequence of passes carried out one after the other by at least one rolling stand of the rolling mill.
  • a multi-stand rolling mill can be part of a combined casting and rolling plant in which the strip - whether endless or in the form of individual slabs - is fed to the rolling mill directly from the casting heat. In both a reversing stand and a multi-stand rolling mill, it is preferable to
  • operating parameters of the rolling mill are varied depending on which of the rolling passes a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the first time and/or which of the rolling passes occurs for the last time.
  • the method is carried out for several rolling passes carried out one after the other, it is possible in particular to adjust the operating parameters of the rolling mill in such a way that the rolling pass in which a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the first or last time is a predetermined rolling pass in the sequence of rolling passes.
  • the operating parameters of the rolling mill can be adjusted in such a way that the first rolling pass in the sequence of rolling passes is the rolling pass in which a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the first or last time, or that at least the last rolling pass in the sequence of rolling passes is only carried out after the phase transformation from an austenitic to a ferritic structure has been fully completed. It is even possible to vary the operating parameters in such a way that the phase transformation from an austenitic to a ferritic structure is already completed before the first rolling pass in the sequence of rolling passes. Of course, other approaches are also possible.
  • All controllable operating variables that can be used to influence the time at which the phase transformation begins or ends can be considered as operating parameters of the rolling mill.
  • Typical operating parameters are, for example:
  • an upstream furnace e.g. an induction furnace
  • the operating parameters of the rolling mill may be adjusted in such a way that a specified energy consumption of the rolling mill is minimized, a productivity of the rolling mill is maximized, a rolling force and/or a rolling moment of at least one of the rolling passes carried out by at least one of the rolling stands is reduced and/or a product property of the strip is optimized after the execution of the sequence of rolling passes.
  • the specified energy consumption can be the energy consumption of a single rolling stand, the energy consumption of all rolling stands or rolling passes, the energy consumption of units upstream and/or downstream of the rolling stand or stands (for example an induction furnace upstream of the rolling stand or stands, a cooling unit upstream of the rolling stand or stands and/or a cooling section downstream of the rolling stand or stands). Any combination is also possible.
  • the sections of the strip in the rolling stand in the respective rolling pass are rolled either austenitically or ferritically.
  • a decision is preferably made as to whether the sections of the strip in the rolling stand in the respective rolling pass are rolled austenitically or ferritically.
  • an adaptation of a model of the rolling of the strip is preferably dependent on this decision.
  • the dependency can mean that the model is adapted in one case, but not in the other. Above all, however, this can mean that the model is adapted in both cases, but in a different way than in the other case.
  • a respective model in which austenitic or ferritic rolling is modelled can be adapted independently of the other model.
  • the decision as to whether the sections of the strip in the rolling mill are to be rolled austenitically or ferritically can be made particularly easily if the two rolling passes in which a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the first time and for the last time are known. Specifically, in the rolling passes that are carried out before the rolling pass in which a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the first time, austenitic rolling takes place. Conversely, in the rolling passes that are carried out after the rolling pass in which a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the last time, ferritic rolling takes place.
  • the object is further achieved by a control program with the features of claim 7. According to the invention, the execution of the control program causes the control device - in addition to receiving the measured values characteristic of the rolling force occurring -
  • the control program can be designed in the same way as the operating procedure. The same advantages apply here too.
  • control device with the features of claim 13.
  • the control device is programmed with a control program according to the invention, so that the control device executes an operating method according to the invention during operation.
  • the object is further achieved by a rolling mill with the features of claim 14.
  • the control device of the rolling mill is designed as a control device according to the invention.
  • control device is connected in data terms to a device for specifying the temperatures of the sections of the strip or their changes and/or the control device is connected in data terms to a temperature measuring station arranged upstream or downstream of the rolling stand for measuring the temperature of the sections.
  • FIG 1 a rolling mill
  • FIG 2 a band
  • FIG 3 is a flow chart
  • FIG 4 a section of the rolling mill of FIG 1 .
  • FIG 5 a temperature-rolling force diagram
  • FIG 6 a detail of FIG 5,
  • FIG 7 is a flow chart
  • FIG 8 shows another flow chart and FIG 9 shows another flow chart.
  • a strip 2 is rolled in a rolling mill 1.
  • the strip 2 consists of steel.
  • the rolling in the rolling mill 1 is hot rolling.
  • the rolling mill 1 comprises a plurality of rolling stands 3 in which the strip 2 is rolled sequentially one after the other in a corresponding number of rolling passes.
  • the number of rolling stands 3 can be between 3 and 7, for example. Only the work rolls of the rolling stands 3 are shown in FIG 1.
  • the rolling stands 3 are however generally designed as four-high stands or as six-high stands, i.e. in addition to the work rolls they have at least backup rolls, and optionally also intermediate rolls arranged between the work rolls and the backup rolls.
  • Various devices can be arranged upstream of the rolling stands 3. Purely by way of example, FIG 1 shows a furnace 4 (for example an induction furnace), a descaling device 5 and a cooling unit 6. Furthermore, various devices can be arranged downstream of the rolling stands 3. Purely by way of example, FIG 1 shows a cooling section 7, a shear 8 and a reel 9.
  • the upstream and/or downstream devices 4 to 9 can be regarded as components of the rolling mill 1.
  • the rolling mill 1 represents a finishing train
  • the upstream and downstream devices 4 to 9 can be present or not present as required.
  • several rolling stands 3 do not necessarily have to roll the strip 2 sequentially one after the other.
  • the rolling mill 1 would be designed as a reversing stand, for example as a Steckel rolling mill.
  • the strip 2 comprises a plurality of sections 10.
  • the division of the strip 2 into sections 10 is only virtual, i.e. for the data processing of the strip 2.
  • the sections 10 can be defined, for example, by a clocked acquisition of data (for example every 50 ms to 500 ms, in particular every 200 ms to 400 ms). Alternatively, they can be defined by a certain length before rolling (for example 1 m) or a certain mass (for example 25 kg). Since the strip 2 is subjected to the rolling passes sequentially, this also applies to the individual sections 10.
  • the rolling mill 1 has a control device 11.
  • the rolling mill 1 and thus in particular each rolling stand 3 of the rolling mill 1 is controlled by the control device 11.
  • the control device 11 is programmed with a control program 12.
  • the control program 12 includes machine code 13 that can be processed by the control device 11.
  • the programming of the control device 11 with the control program 12 or the processing of the machine code 13 by the control device 11 causes the control device 11 to carry out an operating method that is explained in more detail below in connection with FIGS. 3 and 4.
  • the operating method is only explained for a single rolling stand 3 or a single rolling pass. However, it can be carried out for each of the rolling stands 3 or for each rolling pass.
  • the control device 11 receives a value for a respective section 10 of the strip 2 which is characteristic of the temperature T of the respective section 10 during rolling in the rolling stand 3.
  • the rolling mill 1 according to FIG 1 can have a temperature measuring station 14 which is arranged upstream of the rolling stand 3 (in the case of a multi-stand rolling mill 3, the rolling stands 3 of the rolling mill).
  • the rolling mill 1 according to FIG 1 can have a temperature measuring station 15 which is arranged downstream of the rolling stand 3 (in the case of a multi-stand rolling mill 3, the rolling stands 3 of the rolling mill).
  • the corresponding temperatures T’, T“ of the sections 10 are measured before or after the sections are rolled.
  • the corresponding temperatures T of the control device 11 according to FIG 1 can be specified by another device 16, for example a higher-level computer.
  • the control device 11 is connected to the corresponding temperature measuring station 14, 15 or the device 16 in terms of data technology.
  • the control device 11 determines or estimates in a step S2 a change in the ⁇ T of the temperature T of the respective section 10 of the band 2 compared to an initial value or reference value.
  • the temperature T for the first section 10 of the band 2 can represent the initial value or reference value.
  • the change ⁇ T of the temperature T thus has the value 0.
  • the change ⁇ T of the temperature T by the difference between the respective temperature T and the temperature T of the first section 10 of the belt 2.
  • the measured temperature T’, T“ or the specified temperature T can be adopted directly.
  • the corresponding temperature T for the time at which the corresponding section 10 is rolled in the rolling stand 3 can be determined based on the respective measured temperature T’, T“.
  • the temperature T determined in this way can represent the initial value or reference value for the first section 10 of the strip 2 and the change ⁇ T in the temperature T can be determined for each additional section 10 of the strip 2 using the difference between the respective temperature T and the temperature T of the first section 10 of the strip 2.
  • the control device 11 receives (at least) one value that is characteristic of the rolling force FW that occurs when rolling the respective section 10 in the rolling stand 3.
  • the at least one value is measured during the rolling of the respective section 10 in the rolling stand 3 by means of a corresponding detection device 17.
  • the rolling stand 3 can have a pressure cell or the working pressures can be recorded in hydraulic actuating devices, whereby the rolling force can be determined in a manner known per se in conjunction with the effective working surfaces of the associated pistons.
  • the control device 11 can receive (at least) one value in step S3 that is characteristic of the rolling moment M that occurs when rolling this section 10 in the rolling stand 3.
  • the at least one value is measured during the rolling of the respective section 10 in the rolling stand 3 by means of a corresponding detection device 18.
  • the torque of a rolling drive can be recorded or determined using the motor currents.
  • the control device 11 is connected to the recording device 17 and/or the recording device 18 to receive the measured values. In FIG. 1, this is only shown for the second rolling stand 3. However, a corresponding recording device 17 can be present for each rolling stand 3.
  • control device 11 forms a pair of values from the temperature change ⁇ T of the respective section 10 and the associated rolling force FW.
  • step S5 the control device 11 checks whether steps S1 to S4 have been carried out often enough, i.e. whether a sufficient number of value pairs are available. As long as this is not the case, the control device 11 goes directly back to step S1. Otherwise, the control device 11 goes to a step S6.
  • step S6 the control device 11 determines a gradient G of the rolling force FW relative to the temperature T.
  • step S7 the control device 11 checks whether the gradient G is greater than 0. If this is the case, the control device 11 recognizes in a step S8 that a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs during the rolling of the sections 10 of the strip 2 in the rolling stand 3 under consideration.
  • control device 11 recognizes in a step S9 that no phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs during the rolling of the sections 10 of the strip 2 in the rolling stand 3 under consideration, so that the structure is either purely austenitic or purely ferritic. Below we will explain how to decide whether the structure is purely austenitic or purely ferritic.
  • step S10 the control device 11 checks whether the rolling of the strip 2 is completed. Depending on the result of the check, the control device 11 returns to step S1 or the procedure of FIG 3 is completed.
  • FIG 5 shows a possible progression of the rolling force FW as a function of the temperature T from the completely austenitic to the completely ferritic range. The exact progression depends on many factors, such as the chemical composition of the steel and partly also on its pretreatment. However, the systematic progression, i.e. in particular a reversal of the sign of the gradient G in the mixed ferritic/austenitic range, is typical.
  • FIG 5 shows the temperature ranges TB1 to TB4 in which the sections 10 of the strip 2 can be rolled during different rolling passes.
  • the sections 10 are rolled in the temperature range TB4.
  • FIG 6 shows, purely as an example, the temperature range TB3 for the penultimate rolling stand 3 of the rolling mill 1.
  • the small crosses in FIG 6 each represent a single pair of values, as characterized by the respective temperature change ⁇ T and the associated rolling force FW. It is clear that a straight line that fits as well as possible and its slope can be determined - for example by linear regression. The slope is the gradient G sought, whereby in this case the sign of the gradient G is less important than the amount.
  • the method of FIG. 3 can be carried out within a sequence of rolling passes for several rolling passes carried out one after the other, for example in the case of the multi-stand rolling mill of FIG. 1 for each rolling stand 3 of the rolling mill. If the method is carried out for several rolling passes, it can be determined by comparing the gradients G determined for the individual rolling passes at which of the rolling passes a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the first time and/or at which of the rolling passes a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the last time. A possible procedure for such a determination is explained in more detail below in connection with FIG. 7. In connection with FIG.
  • n denotes the number of rolling passes.
  • the number of rolling passes corresponds to the number of rolling stands 3, i and k are indices that select rolling passes.
  • A is used as an abbreviation for austenite, analogous to FIG 5, F as an abbreviation for ferrite.
  • the control device 11 initially assumes in a step S11 for all rolling passes/rolling stands 3 that the rolling is carried out austenitically (A). However, this determination is initially only provisional.
  • step S12 the control device 11 sets the index k to the value 0.
  • step S13 the control device 11 increases the index by 1.
  • a step S14 the control device 11 checks whether the index k is greater than the number n of rolling passes. If this is the case, the determination of FIG. 7 is completed. Thus, in a step S15, further measures based on the determination of FIG. 7 can be taken.
  • step S16 the control device 11 checks whether the gradient G determined for the rolling pass determined by the index k is greater than 0. If this is the case, the control device 11 assumes for all rolling passes from rolling pass k that the rolling takes place with a phase transformation, i.e. austenitic and ferritic (A+F). Here too, the determination for the rolling passes from the k-th rolling pass is initially only provisional. For the rolling passes before the k-th rolling pass, however, the previous determination in step S11 becomes final. Starting from step S17, the control device 11 goes back to step S13.
  • A+F austenitic and ferritic
  • step S18 the control device 11 checks whether it has already assumed for the rolling pass determined by the index k that the rolling takes place with a phase transformation, i.e. whether it has already made the change from purely austenitic to mixed austenitic-ferritic rolling for this rolling pass in step S17. If this is not the case, the control device 11 goes back to step S13. Otherwise, in step S19, the control device 11 assumes for all rolling passes from the kth rolling pass onwards that the rolling takes place purely ferritic (F). The determination of the type of rolling (purely austenitic, purely ferritic or mixed) for all rolling passes is now complete and thus final.
  • the control device 11 can determine the rolling pass in the sequence of rolling passes in which a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the first time. Alternatively or additionally, the control device 11 can determine the rolling pass in the sequence of rolling passes in which a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the last time. Based on the procedure of FIG 7, the control device 11 can thus, for example, in accordance with the illustration in FIG 8 in a step S21, determine the corresponding Determine rolling pass.
  • a step S22 the control device 11 can then check whether the rolling pass found corresponds to a predetermined rolling pass, for example the first rolling pass in the sequence of rolling passes, the third rolling pass in the sequence of rolling passes or the last rolling pass in the sequence of rolling passes. Depending on the check in step S22, the control device 11 can therefore vary operating parameters of the rolling mill 1 in a step S23 if this should be necessary.
  • a predetermined rolling pass for example the first rolling pass in the sequence of rolling passes, the third rolling pass in the sequence of rolling passes or the last rolling pass in the sequence of rolling passes.
  • the operating parameters can be varied regardless of whether one and the same rolling stand 3 carries out several rolling passes in succession or whether each rolling stand 3 carries out only one rolling pass. In both cases, by varying the operating parameters, it can be achieved that the rolling pass in which a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the first or last time is a predetermined rolling pass in the sequence of rolling passes.
  • the rolling stand in which a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the first time and/or the rolling stand in which a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the last time - they can be adjusted in such a way that a specified energy consumption of the rolling mill 1 is minimized, a productivity of the rolling mill 1 is maximized, a rolling force FW of at least one of the rolling passes is reduced and/or a product property of the strip 2 is optimized after the sequence of rolling passes has been carried out.
  • control device 11 it is possible for the control device 11 to check for a specific rolling pass in a step S31 whether the respective rolling pass in the rolling stand 3 is carried out ferritically. If this is the case, the control device 11 can, for example, in a step S32 adapt a model of the rolling of the strip 2 in a manner specific to ferritic rolling. If this is not the case, the control device 11 can check for this rolling pass in a step S33 whether the rolling pass is carried out austenitically. If this is the case, the control device 11 can, for example, in a step S34 adapt a model of the rolling of the strip 2 in a manner specific to austenitic rolling.
  • the present invention has many advantages. The most important advantage is that - in contrast to the prior art procedures - no modelling with all its uncertainties is required, but based on measured data it can be determined whether a phase transformation is present or not. Austenitic rolling takes place before the phase transformation, and ferritic rolling takes place after the phase transformation. Furthermore, the present invention can be used extensively, in particular both in rolling slabs separately from the casting process and in rolling from the casting heat.
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Abstract

A strip (2) of steel is rolled in a rolling stand (3) of a rolling mill (1). During the rolling of successively rolled sections (10) of the strip (2), values are measured that are characteristic of the rolling force (FW) and/or the rolling moment (M) occurring. A gradient (G) of the rolling force (FW) and/or the rolling moment (M) relative to the temperature (T) is determined by utilising the rolling forces (FW) and/or rolling moments (M) that occur and changes (δT) in the associated temperatures (T) of the sections (10) of the strip (2). The gradient (G) is used to determine whether or not a phase transition from an austenitic to a ferritic microstructure occurs in the sections (10) of the strip (2) during rolling in the rolling stand (3).

Description

Beschreibung Description
Bezeichnung der Erfindung Description of the invention
Walzen von Stahl mit messtechnischer Erfassung der Phasenumwandlung Rolling of steel with measurement of phase transformation
Gebiet der Technik Field of technology
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Betriebsverfahren für mindestens ein Walzgerüst einer Walzanlage zum Walzen eines Bandes aus Stahl, The present invention is based on an operating method for at least one rolling stand of a rolling mill for rolling a steel strip,
- wobei während des Walzens von nacheinander gewalzten Abschnitten des Bandes in dem Walzgerüst bei einem Walzstich jeweils für die auftretende Walzkraft und/oder das auftretende Walzmoment charakteristische Werte messtechnisch erfasst werden. - wherein during the rolling of successively rolled sections of the strip in the rolling stand, characteristic values for the rolling force and/or the rolling torque occurring are measured in each rolling pass.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Steuerprogramm für eine Steuereinrichtung einer mindestens ein Walzgerüst umfassenden Walzanlage zum Walzen eines Bandes aus Stahl, wobei das Steuerprogramm Maschinencode umfasst, der von der Steuereinrichtung abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung bewirkt, dass die Steuereinrichtung The present invention is further based on a control program for a control device of a rolling mill comprising at least one rolling stand for rolling a steel strip, wherein the control program comprises machine code which can be processed by the control device, wherein the processing of the machine code by the control device causes the control device
- während des Walzens von nacheinander gewalzten Abschnitten des Bandes in dem Walzgerüst bei einem Walzstich jeweils messtechnisch erfasste, für die auftretende Walzkraft und/oder das auftretende Walzmoment charakteristische Werte entgegennimmt. - during the rolling of successively rolled sections of the strip in the rolling stand, during a rolling pass, receives measured values which are characteristic of the rolling force and/or the rolling moment occurring.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Steuereinrichtung einer Walzanlage zum Walzen eines Bandes aus Stahl, wobei die Steuereinrichtung mit einem derartigen Steuerprogramm programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung im Betrieb ein derartiges Betriebsverfahren ausführt. The present invention is further based on a control device of a rolling mill for rolling a steel strip, wherein the control device is programmed with such a control program, so that the control device carries out such an operating method during operation.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Walzanlage zum Walzen eines Bandes aus Stahl, The present invention further relates to a rolling mill for rolling a strip of steel,
- wobei die Walzanlage mindestens ein Walzgerüst umfasst, in dem nacheinander Abschnitte des Bandes gewalzt werden, - wherein the rolling mill comprises at least one rolling stand in which sections of the strip are rolled one after the other,
- wobei dem Walzgerüst eine Erfassungseinrichtung zum messtechnischen Erfassen von Werten, welche für die beim Walzen der Abschnitte des Bandes auftretende Walzkraft und/oder das beim Walzen der Abschnitte des Bandes auftretende Walzmoment charakteristisch sind, zugeordnet ist, - wherein the rolling stand is associated with a detection device for measuring values which are characteristic of the rolling force occurring during rolling of the sections of the strip and/or the rolling torque occurring during rolling of the sections of the strip,
- wobei die Walzanlage eine das Walzgerüst steuernde Steuereinrichtung aufweist, - wherein the rolling mill has a control device controlling the rolling stand,
- dass die Steuereinrichtung mit der Erfassungseinrichtung zum Entgegennehmen der messtechnisch erfassten Werte verbunden ist. Stand der Technik - that the control device is connected to the recording device for receiving the measured values. State of the art
Die genannten Gegenstände sind allgemein bekannt. Insbesondere Steckelwalzwerke und mehrgerüstige Fertigstraßen, beide zum Walzen eines Bandes aus Stahl, werden derart betrieben und sind derart ausgebildet. The objects mentioned are generally known. In particular, Steckel rolling mills and multi-stand finishing trains, both for rolling a steel strip, are operated in this way and are designed in this way.
Aus der US 8 145 346 B2 ist bekannt, den physikalischen Zustand eines Walzguts während des Walzens laufend zu aktualisieren. Hierbei wird zunächst ein anfänglicher Zustand bestimmt.From US 8 145 346 B2 it is known to continuously update the physical state of a rolled product during rolling. To do this, an initial state is first determined.
Anhand von Messgrößen wird der Zustand unter Verwendung eines Modells zyklisch aktualisiert. Die Messgrößen können die Temperatur, die Walzkraft und das Walzmoments umfassen. Based on measured variables, the state is updated cyclically using a model. The measured variables can include temperature, rolling force and rolling torque.
Aus der DE 196 00 990 A1 ist bekannt, ein Walzgut zunächst austenitisch zu walzen, dann zu kühlen, so dass die Phasenumwandlung in Ferrit erfolgt, und danach ferritisch zu walzen. Die Kühlung dient dem Zweck, beim Walzen den Temperaturbereich, in dem das Walzgut gemischt austenitisch-ferritisch vorliegt, zu vermeiden. From DE 196 00 990 A1 it is known to first roll a rolled stock austenitically, then cool it so that the phase transformation to ferrite takes place, and then roll it ferritically. The cooling serves the purpose of avoiding the temperature range during rolling in which the rolled stock is mixed austenitic and ferritic.
Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention
Beim Walzen von Stahl ist es - je nach konkreter Anlagenkonfiguration und gewünschtem Produkt - sinnvoll oder sogar erforderlich, dass das Band beim Walzen ein ferritisches oder zumindest ein teilweise ferritisches Gefüge aufweist. Insbesondere beim letzten Walzstich oder bei den letzten Walzstichen des Fertigwalzens kann dies erforderlich sein. Es ist jedoch schwierig, den Zeitpunkt, zu dem die Umwandlung des Gefüges von Austenit in Ferrit beginnt oder endet, exakt zu bestimmen. Dies gilt insbesondere dann, wenn vor dem Walzen nochmals ein Abkühlen des Bandes erfolgt, beispielsweise mittels eines sogenannten Powercoolings. Bei einem Powercooling wird das Wasser mit einem hohen Druck von mehreren bar auf das Band aufgespritzt, während es bei einer Laminarkühlung mit einem niedrigen Druck von meist unter 1 bar auf das Band aufgebracht wird. When rolling steel, depending on the specific plant configuration and the desired product, it is sensible or even necessary for the strip to have a ferritic or at least partially ferritic structure during rolling. This may be necessary in particular during the last rolling pass or during the last rolling passes of the finish rolling. However, it is difficult to determine exactly when the transformation of the structure from austenite to ferrite begins or ends. This is particularly true if the strip is cooled again before rolling, for example by means of so-called power cooling. During power cooling, the water is sprayed onto the strip at a high pressure of several bar, whereas with laminar cooling it is applied to the strip at a low pressure of usually less than 1 bar.
Im Stand der Technik erfolgt die Bestimmung in der Regel mittels thermo-kinetischer Modelle, die sowohl das Temperaturverhalten des Bandes als auch das Umformverhalten des Bandes modellieren. Die Modellierung ist jedoch mit vielen Ungenauigkeiten behaftet. Beispielsweise wird bei einer mehrgerüstigen Fertigstraße oftmals die Temperatur vor einem Entzunderer oder vor einem Kühlaggregat gemessen, wobei der Entzunderer bzw. das Kühlaggregat der Fertigstraße vorgeordnet ist. Ab dem Zeitpunkt der Temperaturerfassung erfolgt nur noch eine modellgestützte Berechnung der Temperatur. Je weiter diese Modellierung fortschreitet, desto mehr können sich Fehler auswirken. Auch sind Eingangsgrößen, welche Einfluss auf die Modellierung haben, oftmals nicht exakt bekannt. Ein Beispiel einer derartigen Eingangsgröße kann die chemische Zusammensetzung des Stahls sein. Unabhängig von der genauen Situation ist die modellgestützte Ermittlung jedoch stets mit gewissen Fehlern behaftet. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, mittels derer mit hoher Genauigkeit ermittelt werden kann, welches Gefüge Abschnitte des Bandes beim Walzen in einem Walzgerüst aufweisen. In the current state of the art, the determination is usually carried out using thermo-kinetic models that model both the temperature behavior of the strip and the forming behavior of the strip. However, the modeling is subject to many inaccuracies. For example, in a multi-stand finishing train, the temperature is often measured before a descaler or before a cooling unit, with the descaler or cooling unit being located before the finishing train. From the time the temperature is recorded, only a model-based calculation of the temperature is carried out. The further this modeling progresses, the more errors can have an impact. Input variables that influence the modeling are often not known exactly. An example of such an input variable can be the chemical composition of the steel. Regardless of the exact situation, however, the model-based determination is always subject to certain errors. The object of the present invention is to create possibilities by means of which it can be determined with high accuracy which structure sections of the strip have during rolling in a rolling stand.
Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 6. The object is achieved by an operating method having the features of claim 1. Advantageous embodiments of the operating method are the subject of dependent claims 2 to 6.
Erfindungsgemäß wird ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet,According to the invention, an operating method of the type mentioned at the outset is designed in that
- dass unter Verwertung der durch die messtechnisch erfassten Werte bestimmten, beim Walzen der Abschnitte des Bandes in dem Walzgerüst auftretenden Walzkräfte und/oder Walzmomente und von Änderungen der zugehörigen Temperaturen der Abschnitte des Bandes ein Gradient der Walzkraft und/oder des Walzmoments relativ zur Temperatur ermittelt wird und - that a gradient of the rolling force and/or rolling moment relative to the temperature is determined by using the rolling forces and/or rolling moments occurring during rolling of the strip sections in the rolling stand, determined by the measured values, and changes in the associated temperatures of the strip sections, and
- dass anhand des Gradienten ermittelt wird, ob in den Abschnitten des Bandes während des Walzens in dem Walzgerüst eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt oder nicht. - that the gradient is used to determine whether or not a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs in the sections of the strip during rolling in the rolling stand.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem Umstand, dass zwar einerseits die zum Walzen eines Abschnitts des Bandes erforderliche Walzkraft umso kleiner wird, je wärmer der entsprechende Abschnitt ist. Dies gilt sowohl bei einem austenitischen Gefüge als auch bei einem ferritischen Gefüge. Zum Umformen von ferritischem Gefüge ist jedoch eine erheblich geringere Walzkraft erforderlich als zum Umformen von austenitischem Gefüge. Da andererseits bei hohen Temperaturen ein austenitisches Gefüge vorliegt und bei niedrigen Temperaturen ein ferritisches Gefüge, überlagern sich beim Abkühlen zwei gegenläufige Effekte. Einerseits steigt vom Ansatz her bei ansonsten gleichbleibenden Bedingungen die Walzkraft an. Andererseits erhöht sich beim Abkühlen der Anteil an Ferrit und verringert sich der Anteil an Austenit. Das Erhöhen des Anteils an Ferrit und das Verringern des Anteils an Austenit bewirken eine Verringerung der Walzkraft. The present invention is based on the fact that, on the one hand, the rolling force required to roll a section of the strip becomes smaller the hotter the corresponding section is. This applies to both an austenitic structure and a ferritic structure. However, a considerably lower rolling force is required to form a ferritic structure than to form an austenitic structure. On the other hand, since an austenitic structure is present at high temperatures and a ferritic structure at low temperatures, two opposing effects overlap during cooling. On the one hand, the rolling force increases from the outset with otherwise constant conditions. On the other hand, the proportion of ferrite increases and the proportion of austenite decreases during cooling. Increasing the proportion of ferrite and decreasing the proportion of austenite result in a reduction in the rolling force.
Im Ergebnis überwiegt der letztgenannte Effekt. Im Ergebnis verringert sich daher in dem Umwandlungsbereich, in dem die Phasenumwandlung von Austenit zu Ferrit erfolgt, mit sinkender Temperatur auch die Walzkraft. Es ergibt sich somit ein positiver Gradient der Walzkraft relativ zur Temperatur, also eine sinkende Walzkraft bei sinkender Temperatur bzw. eine steigende Walzkraft bei steigender Temperatur. Dies steht im Gegensatz zu einem Walzen eines rein austenitischen Gefüges. Hier ergibt sich ein negativer Gradient der Walzkraft relativ zur Temperatur, also eine steigende Walzkraft bei sinkender Temperatur bzw. eine sinkende Walzkraft bei steigender Temperatur. Gleiches gilt beim Walzen eines rein ferritischen Gefüges. Somit kann aufgrund des Vorzeichens des Gradienten erkannt werden, ob in den Abschnitten des Bandes während des Walzens in dem Walzgerüst eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt. Die übrigen Walzbedingungen wie insbesondere die chemische Zusammensetzung des Bandes, die Abmessungen des Bandes, die Stichabnahme, die Walzgeschwindigkeit dürfen sich hierbei natürlich nicht ändern. As a result, the latter effect predominates. As a result, in the transformation area in which the phase transformation from austenite to ferrite takes place, the rolling force also decreases as the temperature drops. This results in a positive gradient of the rolling force relative to the temperature, i.e. a decreasing rolling force as the temperature drops or an increasing rolling force as the temperature rises. This is in contrast to rolling a purely austenitic structure. Here, a negative gradient of the rolling force relative to the temperature results, i.e. an increasing rolling force as the temperature drops or a decreasing rolling force as the temperature rises. The same applies when rolling a purely ferritic structure. Thus, based on the sign of the gradient, it can be determined whether in the sections of the strip During rolling in the rolling mill, a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure takes place. The other rolling conditions, such as the chemical composition of the strip, the dimensions of the strip, the pass reduction and the rolling speed, must of course not change.
Die Walzkraft und das Walzmoment sind eng miteinander gekoppelt. Aufgrund dieser Kopplung ergibt sich ein gleichgelagerter Sachverhalt auch für das Walzmoment. The rolling force and the rolling moment are closely linked. Due to this coupling, the same situation also applies to the rolling moment.
Im Ergebnis kann somit beim Warmwalzen des Bandes erkannt werden, ob in dem Übergangsbereich gewalzt wird, in dem die Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt. As a result, during hot rolling of the strip it can be determined whether rolling is taking place in the transition region in which the phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Vorgehensweise besteht darin, dass nicht eine Modellierung mit allen ihren unvermeidbar gegebenen Unsicherheiten erfolgt, sondern dass basierend auf messtechnisch erfassten Größen sicher entschieden werden kann, ob in den Abschnitten des Bandes während des Walzens in dem Walzgerüst eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt oder nicht. The essential advantage of the procedure according to the invention is that it is not modelled with all its unavoidable uncertainties, but that based on measured values it can be decided with certainty whether or not a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs in the sections of the strip during rolling in the rolling stand.
Es ist möglich, dass die Änderungen der Temperatur der Abschnitte aufgrund modellierter oder anderweitig vorgegebener Daten bekannt sind. Vorzugsweise werden die Änderungen der Temperatur der Abschnitte jedoch anhand einer vor oder nach dem Walzen der Abschnitte messtechnisch erfassten Temperatur ermittelt oder geschätzt. Beispielsweise kann für die Abschnitte jeweils vor dem Walzen messtechnisch eine Temperatur erfasst werden und daraus die Temperatur beim Walzen ermittelt bzw. geschätzt werden. Durch die Temperaturen der Abschnitte als solche sind dann natürlich auch deren Änderungen von Abschnitt zu Abschnitt bzw. gegenüber einer (prinzipiell beliebigen) Referenztemperatur bekannt. It is possible that the changes in the temperature of the sections are known based on modeled or otherwise specified data. Preferably, however, the changes in the temperature of the sections are determined or estimated based on a temperature measured before or after the sections are rolled. For example, a temperature can be measured for each section before rolling and the temperature during rolling can be determined or estimated from this. The temperatures of the sections themselves also mean that their changes from section to section or compared to a (in principle arbitrary) reference temperature are known.
Falls bei einer mehrgerüstigen Walzstraße eine Temperaturerfassung vor und/oder nach dem Walzen erfolgt, kann - ausnahmsweise - die Temperaturfassung unmittelbar vor oder hinter dem jeweiligen Walzgerüst erfolgen. In der Regel erfolgt eine derartige Temperaturfassung jedoch nur vor dem ersten Walzgerüst der Walzstraße und/oder hinter dem letzten Walzgerüst der Walzstraße. If a temperature measurement is carried out before and/or after rolling in a multi-stand rolling mill, the temperature measurement can - as an exception - be carried out immediately before or after the respective rolling mill stand. As a rule, however, such temperature measurement only takes place before the first rolling mill stand in the rolling mill and/or after the last rolling mill stand in the rolling mill.
In aller Regel wird ein Band nicht nur in einem einzelnen Walzstich gewalzt, sondern in einer ganzen Abfolge von mittels des mindestens einen Walzgerüsts der Walzanlage nacheinander ausgeführten Walzstichen. Dies gilt einerseits bei einem Walzen in einem Reversiergerüst, bei dem ein und dasselbe Walzgerüst nacheinander mehrere Stiche ausführt, beispielsweise einem Steckelwalzwerk. Dies gilt andererseits aber auch bei einem Walzen in einer mehrgerüstigen Walzstraße, deren Walzgerüste von dem Band nacheinander durchlaufen werden, wobei jedes Walzgerüst jeweils einen einzelnen Walzstich ausführt, typischerweise einer Fertigstraße. Die mehrgerüstige Walzstraße kann Bestandteil einer Gießwalz-Verbundanlage sein, in der das Band - sei es endlos, sei es in Form einzelner Brammen - der Walzstraße direkt aus der Gießhitze heraus zugeführt wird. Sowohl bei einem Reversiergerüst als auch bei einer mehrgerüstigen Walzstraße ist vorzugsweise vorgesehen, As a rule, a strip is not rolled in just one single pass, but in a whole sequence of passes carried out one after the other by at least one rolling stand of the rolling mill. This applies on the one hand to rolling in a reversing stand, in which one and the same rolling stand carries out several passes one after the other, for example a Steckel rolling mill. On the other hand, this also applies to rolling in a multi-stand rolling mill, in which the strip passes through the rolling stands one after the other, with each rolling stand carrying out a single pass, typically a finishing train. A multi-stand rolling mill can be part of a combined casting and rolling plant in which the strip - whether endless or in the form of individual slabs - is fed to the rolling mill directly from the casting heat. In both a reversing stand and a multi-stand rolling mill, it is preferable to
- dass durch Vergleich der für die einzelnen Walzstiche ermittelten Gradienten ermittelt wird, bei welchem der Walzstiche erstmals und/oder bei welchem der Walzstiche letztmals eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt, und- that by comparing the gradients determined for the individual rolling passes, it is determined at which of the rolling passes a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the first time and/or at which of the rolling passes a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the last time, and
- dass Betriebsparameter der Walzanlage in Abhängigkeit davon variiert werden, bei welchem der Walzstiche erstmals und/oder bei welchem der Walzstiche letztmals eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt. - that operating parameters of the rolling mill are varied depending on which of the rolling passes a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the first time and/or which of the rolling passes occurs for the last time.
Im Falle der Durchführung des Verfahrens für mehrere zeitlich nacheinander ausgeführte Walzstiche ist es insbesondere möglich, die Betriebsparameter der Walzanlage derart nachzuführen, dass derjenige Walzstich, bei dem erstmals oder letztmals eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt, ein vorbestimmter Walzstich in der Abfolge von Walzstichen ist. If the method is carried out for several rolling passes carried out one after the other, it is possible in particular to adjust the operating parameters of the rolling mill in such a way that the rolling pass in which a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the first or last time is a predetermined rolling pass in the sequence of rolling passes.
Wenn - beispielsweise - zeitlich nacheinander mehrere Walzstiche ausgeführt werden (beispielsweise sieben Walzstiche), können die Betriebsparameter der Walzanlage derart nachgeführt werden, dass bereits der erste Walzstich der Abfolge von Walzstichen derjenige Walzstich ist, bei dem erstmals oder letztmals eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt, oder dass zumindest der letzte Walzstich der Abfolge von Walzstichen erst ausgeführt wird, nachdem die Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge vollständig abgeschlossen ist. Es ist sogar möglich, die Betriebsparameter derart zu variieren, dass die Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge bereits vor dem ersten Walzstich der Abfolge von Walzstichen abgeschlossen ist. Natürlich sind auch andere Vorgehensweisen möglich. If, for example, several rolling passes are carried out one after the other (for example seven rolling passes), the operating parameters of the rolling mill can be adjusted in such a way that the first rolling pass in the sequence of rolling passes is the rolling pass in which a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the first or last time, or that at least the last rolling pass in the sequence of rolling passes is only carried out after the phase transformation from an austenitic to a ferritic structure has been fully completed. It is even possible to vary the operating parameters in such a way that the phase transformation from an austenitic to a ferritic structure is already completed before the first rolling pass in the sequence of rolling passes. Of course, other approaches are also possible.
Als Betriebsparameter der Walzanlage kommen alle beeinflussbaren Betriebsgrößen in Frage, mittels derer eine entsprechende Beeinflussung des Zeitpunkts des Beginns bzw. des Endes der Phasenumwandlung möglich ist. Typische Betriebsparameter sind beispielsweise All controllable operating variables that can be used to influence the time at which the phase transformation begins or ends can be considered as operating parameters of the rolling mill. Typical operating parameters are, for example:
- ein Ausmaß, in dem das Band vor dem Walzen in einem vorgeordneten Ofen (beispielsweise einem Induktionsofen) aufgeheizt wird, - the extent to which the strip is heated in an upstream furnace (e.g. an induction furnace) before rolling,
- ein Ausmaß, in dem das Band vor dem Walzen in einer vorgeordneten Kühleinrichtung gekühlt wird, - the extent to which the strip is cooled in an upstream cooling device before rolling,
- ein Ausmaß, in dem das Band zwischen den einzelnen Walzstichen aufgeheizt und/oder gekühlt wird (beispielsweise im Falle einer Kühlung in einer mehrgerüstigen Walzstraße durch sogenannte Zwischengerüstkühlungen), - the extent to which the strip is heated and/or cooled between the individual rolling passes (for example in the case of cooling in a multi-stand rolling mill by so-called inter-stand cooling),
- eventuell eine Änderung des Stichplans und - possibly a change in the schedule and
- eventuell eine Änderung einer Walzgeschwindigkeit. Ebenso ist es möglich, dass die Betriebsparameter der Walzanlage derart nachgeführt werden, dass ein spezifizierter Energieverbrauch der Walzanlage minimiert wird, eine Produktivität der Walzanlage maximiert wird, eine Walzkraft und/oder ein Walzmoment mindestens eines der von mindestens einem der Walzgerüste ausgeführten Walzstiche reduziert werden und/oder eine Produkteigenschaft des Bandes nach der Ausführung der Abfolge von Walzstichen optimiert wird. - possibly a change in rolling speed. It is also possible for the operating parameters of the rolling mill to be adjusted in such a way that a specified energy consumption of the rolling mill is minimized, a productivity of the rolling mill is maximized, a rolling force and/or a rolling moment of at least one of the rolling passes carried out by at least one of the rolling stands is reduced and/or a product property of the strip is optimized after the execution of the sequence of rolling passes.
Der spezifizierte Energieverbrauch kann der Energieverbrauch eines einzelnen Walzgerüsts, der Energieverbrauch aller Walzgerüste bzw. Walzstiche, der Energieverbrauch von dem Walzgerüst bzw. den Walzgerüsten vorgeordneten und/oder nachgeordneten Einheiten (beispielsweise eines Induktionsofens vor dem Walzgerüst bzw. den Walzgerüsten, eines Kühlaggregats vor dem Walzgerüst bzw. den Walzgerüsten und/oder einer Kühlstrecke nach dem Walzgerüst bzw. den Walzgerüsten) sein. Auch beliebige Kombinationen kommen in Frage. The specified energy consumption can be the energy consumption of a single rolling stand, the energy consumption of all rolling stands or rolling passes, the energy consumption of units upstream and/or downstream of the rolling stand or stands (for example an induction furnace upstream of the rolling stand or stands, a cooling unit upstream of the rolling stand or stands and/or a cooling section downstream of the rolling stand or stands). Any combination is also possible.
In dem Fall, dass bei einem jeweiligen Walzstich keine Phasenumwandlung von einem austeni- tischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt, erfolgt das Walzen der Abschnitte des Bandes in dem Walzgerüst in dem jeweiligen Walzstich entweder austenitisch oder ferritisch. Wenn keine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt, wird vorzugsweise entschieden, ob die Abschnitte des Bandes in dem Walzgerüst in dem jeweiligen Walzstich austenitisch oder ferritisch gewalzt werden. Weiterhin ist vorzugsweise eine Adaption eines Modells des Walzens des Bandes von dieser Entscheidung abhängig. Die Abhängigkeit kann bedeuten, dass in dem einen Fall das Modell adaptiert wird, im anderen hingegen nicht. Vor allem aber kann dies bedeuten, dass das Modell zwar in beiden Fällen adaptiert wird, jedoch andersartig als im jeweils anderen Fall. Beispielsweise kann aufgrund der getroffenen Fallunterscheidung ein jeweiliges Modell, in dem ein austenitisches bzw. ferritisches Walzen modelliert wird, unabhängig von dem jeweils anderen Modell adaptiert werden. If no phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs in a particular rolling pass, the sections of the strip in the rolling stand in the respective rolling pass are rolled either austenitically or ferritically. If no phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs, a decision is preferably made as to whether the sections of the strip in the rolling stand in the respective rolling pass are rolled austenitically or ferritically. Furthermore, an adaptation of a model of the rolling of the strip is preferably dependent on this decision. The dependency can mean that the model is adapted in one case, but not in the other. Above all, however, this can mean that the model is adapted in both cases, but in a different way than in the other case. For example, due to the case distinction made, a respective model in which austenitic or ferritic rolling is modelled can be adapted independently of the other model.
Die Entscheidung, ob die Abschnitte des Bandes in dem Walzgerüst austenitisch oder ferritisch gewalzt werden, kann insbesondere dann einfach getroffen werden, wenn die beiden Walzstiche bekannt sind, bei denen erstmals und letztmals eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt. Konkret erfolgt in denjenigen Walzstichen, die vor dem Walzstich ausgeführt werden, bei dem erstmals eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt, ein austenitisches Walzen. Umgekehrt erfolgt in denjenigen Walzstichen, die nach dem Walzstich ausgeführt werden, bei dem letztmals eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt, ein ferritisches Walzen. Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Steuerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Erfindungsgemäß bewirkt die Abarbeitung des Steuerprogramms, dass die Steuereinrichtung - zusätzlich zum Entgegennehmen der messtechnisch erfassten, für die auftretende Walzkraft charakteristischen Werte -The decision as to whether the sections of the strip in the rolling mill are to be rolled austenitically or ferritically can be made particularly easily if the two rolling passes in which a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the first time and for the last time are known. Specifically, in the rolling passes that are carried out before the rolling pass in which a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the first time, austenitic rolling takes place. Conversely, in the rolling passes that are carried out after the rolling pass in which a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the last time, ferritic rolling takes place. The object is further achieved by a control program with the features of claim 7. According to the invention, the execution of the control program causes the control device - in addition to receiving the measured values characteristic of the rolling force occurring -
- unter Verwertung der durch die messtechnisch erfassten Werte bestimmten, beim Walzen der Abschnitte des Bandes auftretenden Walzkräfte und/oder Walzmomente und der Steuereinrichtung bekannten Änderungen der zugehörigen Temperaturen der Abschnitte des Bandes einen Gradienten der Walzkraft und/oder des Walzmoments relativ zur Temperatur ermittelt und - by using the rolling forces and/or rolling moments occurring during rolling of the strip sections determined by the measured values and the changes in the associated temperatures of the strip sections known to the control device, a gradient of the rolling force and/or the rolling moment relative to the temperature is determined and
- anhand des Gradienten ermittelt, ob in den Abschnitten des Bandes während des Walzens in dem Walzgerüst eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt oder nicht. - using the gradient, it is determined whether or not a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs in the sections of the strip during rolling in the rolling stand.
Im Ergebnis wird aufgrund der Ausführung des Steuerprogramms durch die Steuereinrichtung somit ein Betriebsverfahren nach Anspruch 1 realisiert. Es ergeben sich auch dieselben Vorteile. As a result, an operating method according to claim 1 is realized due to the execution of the control program by the control device. The same advantages also result.
Das Steuerprogramm kann auf die gleiche Art und Weise ausgestaltet werden wie das Betriebsverfahren. Es ergeben sich auch hier dieselben Vorteile. The control program can be designed in the same way as the operating procedure. The same advantages apply here too.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Steuerprogramm programmiert, so dass die Steuereinrichtung im Betrieb ein erfindungsgemäßes Betriebsverfahren ausführt. The object is further achieved by a control device with the features of claim 13. According to the invention, the control device is programmed with a control program according to the invention, so that the control device executes an operating method according to the invention during operation.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Walzanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Erfindungsgemäß ist bei einer Walzanlage der eingangs genannten Art die Steuereinrichtung der Walzanlage als erfindungsgemäße Steuereinrichtung ausgebildet. The object is further achieved by a rolling mill with the features of claim 14. According to the invention, in a rolling mill of the type mentioned at the outset, the control device of the rolling mill is designed as a control device according to the invention.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungen der Walzanlage ist die Steuereinrichtung mit einer Einrichtung zum Vorgeben der Temperaturen der Abschnitte des Bandes oder deren Änderungen datentechnisch verbunden und/oder ist die Steuereinrichtung mit einem dem Walzgerüst vorgeordneten oder nachgeordneten Temperaturmessplatz zum messtechnischen Erfassen der Temperatur der Abschnitte datentechnisch verbunden. In an advantageous embodiment of the rolling mill, the control device is connected in data terms to a device for specifying the temperatures of the sections of the strip or their changes and/or the control device is connected in data terms to a temperature measuring station arranged upstream or downstream of the rolling stand for measuring the temperature of the sections.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Short description of the drawings
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird. Dabei zeigen: The above-described properties, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will be more clearly and readily understood in connection with in connection with the following description of an embodiment, which is explained in more detail in connection with the drawings.
FIG 1 eine Walzanlage, FIG 1 a rolling mill,
FIG 2 ein Band, FIG 2 a band,
FIG 3 ein Ablaufdiagramm, FIG 3 is a flow chart,
FIG 4 einen Ausschnitt der Walzanlage von FIG 1 , FIG 4 a section of the rolling mill of FIG 1 ,
FIG 5 ein Temperatur-Walzkraft-Diagramm, FIG 5 a temperature-rolling force diagram,
FIG 6 einen Ausschnitt von FIG 5, FIG 6 a detail of FIG 5,
FIG 7 ein Ablaufdiagramm, FIG 7 is a flow chart,
FIG 8 ein weiteres Ablaufdiagramm und FIG 9 ein weiteres Ablaufdiagramm. FIG 8 shows another flow chart and FIG 9 shows another flow chart.
Beschreibung der Ausführungsformen Description of the embodiments
Gemäß FIG 1 wird in einer Walzanlage 1 ein Band 2 gewalzt. Das Band 2 besteht aus Stahl. Das Walzen in der Walzanlage 1 ist ein Warmwalzen. According to FIG 1, a strip 2 is rolled in a rolling mill 1. The strip 2 consists of steel. The rolling in the rolling mill 1 is hot rolling.
Zum Walzen des Bandes 2 umfasst die Walzanlage 1 gemäß FIG 1 mehrere Walzgerüste 3, in denen das Band 2 sequenziell nacheinander in einer korrespondierenden Anzahl an Walzstichen gewalzt wird. Die Anzahl an Walzgerüsten 3 kann beispielsweise zwischen 3 und 7 liegen. Dargestellt sind in FIG 1 nur die Arbeitswalzen der Walzgerüste 3. Die Walzgerüste 3 sind jedoch in der Regel als Quartogerüste oder als Sextogerüste ausgebildet, weisen also zusätzlich zu den Arbeitswalzen zumindest Stützwalzen, gegebenenfalls auch zwischen den Arbeitswalzen und den Stützwalzen angeordnete Zwischenwalzen auf. Den Walzgerüsten 3 können verschiedene Einrichtungen vorgeordnet sein. Rein beispielhaft sind in FIG 1 ein Ofen 4 (beispielsweise ein Induktionsofen), eine Entzunderungseinrichtung 5 und ein Kühlaggregat 6 dargestellt. Weiterhin können den Walzgerüsten 3 verschiedene Einrichtungen nachgeordnet sein. Rein beispielhaft sind in FIG 1 eine Kühlstrecke 7, eine Schere 8 und ein Haspel 9 dargestellt. Die vorgeordneten und/oder die nachgeordneten Einrichtungen 4 bis 9 können als Bestandteile der Walzanlage 1 angesehen werden. To roll the strip 2, the rolling mill 1 according to FIG 1 comprises a plurality of rolling stands 3 in which the strip 2 is rolled sequentially one after the other in a corresponding number of rolling passes. The number of rolling stands 3 can be between 3 and 7, for example. Only the work rolls of the rolling stands 3 are shown in FIG 1. The rolling stands 3 are however generally designed as four-high stands or as six-high stands, i.e. in addition to the work rolls they have at least backup rolls, and optionally also intermediate rolls arranged between the work rolls and the backup rolls. Various devices can be arranged upstream of the rolling stands 3. Purely by way of example, FIG 1 shows a furnace 4 (for example an induction furnace), a descaling device 5 and a cooling unit 6. Furthermore, various devices can be arranged downstream of the rolling stands 3. Purely by way of example, FIG 1 shows a cooling section 7, a shear 8 and a reel 9. The upstream and/or downstream devices 4 to 9 can be regarded as components of the rolling mill 1.
Die Darstellung von FIG 1 , bei welcher die Walzanlage 1 eine Fertigstraße darstellt, ist rein beispielhaft. Insbesondere die vorgeordneten und die nachgeordneten Einrichtungen 4 bis 9 können nach Bedarf vorhanden sein oder nicht vorhanden sein. Auch müssen nicht notwendigerweise mehrere Walzgerüste 3 das Band 2 sequenziell nacheinander walzen. Statt mehrerer Walzgerüste 3 wäre es ebenso möglich, nur ein einzelnes Walzgerüst 3 vorzusehen, in dem das Band 2 in mehreren Walzstichen reversierend gewalzt wird. In diesem Fall wäre die Walzanlage 1 als Reversiergerüst ausgebildet, beispielsweise als Steckelwalzwerk. Das Band 2 umfasst gemäß FIG 2 eine Vielzahl von Abschnitten 10. Die Unterteilung des Bandes 2 in die Abschnitte 10 ist jedoch nur virtuell, also für die datentechnische Behandlung des Bandes 2. Die Abschnitte 10 können beispielsweise durch eine getaktete Erfassung von Daten (beispielsweise alle 50 ms bis 500 ms, insbesondere alle 200 ms bis 400 ms) definiert sein. Alternativ können sie durch eine bestimmte Länge vor dem Walzen (beispielsweise 1 m) oder eine bestimmte Masse (beispielsweise 25 kg) definiert sein. Da das Band 2 sequenziell den Walzstichen unterzogen wird, gilt dies auch für die einzelnen Abschnitte 10. The representation of FIG 1, in which the rolling mill 1 represents a finishing train, is purely exemplary. In particular, the upstream and downstream devices 4 to 9 can be present or not present as required. Also, several rolling stands 3 do not necessarily have to roll the strip 2 sequentially one after the other. Instead of several rolling stands 3, it would also be possible to provide just a single rolling stand 3 in which the strip 2 is rolled in a reversing manner in several rolling passes. In this case, the rolling mill 1 would be designed as a reversing stand, for example as a Steckel rolling mill. According to FIG 2, the strip 2 comprises a plurality of sections 10. However, the division of the strip 2 into sections 10 is only virtual, i.e. for the data processing of the strip 2. The sections 10 can be defined, for example, by a clocked acquisition of data (for example every 50 ms to 500 ms, in particular every 200 ms to 400 ms). Alternatively, they can be defined by a certain length before rolling (for example 1 m) or a certain mass (for example 25 kg). Since the strip 2 is subjected to the rolling passes sequentially, this also applies to the individual sections 10.
Die Walzanlage 1 weist eine Steuereinrichtung 11 auf. Von der Steuereinrichtung 11 wird die Walzanlage 1 und damit insbesondere auch jedes Walzgerüst 3 der Walzanlage 1 gesteuert. Die Steuereinrichtung 11 ist mit einem Steuerprogramm 12 programmiert. Das Steuerprogramm 12 umfasst Maschinencode 13, der von der Steuereinrichtung 11 abarbeitbar ist. Die Programmierung der Steuereinrichtung 11 mit dem Steuerprogramm 12 bzw. die Abarbeitung des Maschinencodes 13 durch die Steuereinrichtung 11 bewirkt, dass die Steuereinrichtung 11 ein Betriebsverfahren ausführt, das nachstehend in Verbindung mit den FIG 3 und 4 näher erläutert wird. Das Betriebsverfahren wird nur für ein einzelnes Walzgerüst 3 bzw. einen einzelnen Walzstich erläutert. Es kann jedoch für jedes der Walzgerüste 3 bzw. bei jedem Walzstich ausgeführt werden. The rolling mill 1 has a control device 11. The rolling mill 1 and thus in particular each rolling stand 3 of the rolling mill 1 is controlled by the control device 11. The control device 11 is programmed with a control program 12. The control program 12 includes machine code 13 that can be processed by the control device 11. The programming of the control device 11 with the control program 12 or the processing of the machine code 13 by the control device 11 causes the control device 11 to carry out an operating method that is explained in more detail below in connection with FIGS. 3 and 4. The operating method is only explained for a single rolling stand 3 or a single rolling pass. However, it can be carried out for each of the rolling stands 3 or for each rolling pass.
Gemäß FIG 3 nimmt die Steuereinrichtung 11 in einem Schritt S1 für einen jeweiligen Abschnitt 10 des Bandes 2 einen Wert entgegen, der für die Temperatur T des jeweiligen Abschnitts 10 beim Walzen in dem Walzgerüst 3 charakteristisch ist. Beispielsweise kann die Walzanlage 1 gemäß FIG 1 einen Temperaturmessplatz 14 aufweisen, der dem Walzgerüst 3 (im Falle einer mehrgerüstigen Walzstraße 3 den Walzgerüsten 3 der Walzstraße) vorgeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Walzanlage 1 gemäß FIG 1 einen Temperaturmessplatz 15 aufweisen, der dem Walzgerüst 3 (im Falle einer mehrgerüstigen Walzstraße 3 den Walzgerüsten 3 der Walzstraße) nachgeordnet ist. In diesem Fall werden die entsprechenden Temperaturen T’, T“ der Abschnitte 10 vor oder nach dem Walzen der Abschnitte messtechnisch erfasst. Alternativ können die entsprechenden Temperaturen T der Steuereinrichtung 11 gemäß FIG 1 von einer anderen Einrichtung 16 vorgegeben werden, beispielsweise einem übergeordneten Rechner. In jedem Fall ist die Steuereinrichtung 11 mit dem entsprechenden Temperaturmessplatz 14, 15 oder der Einrichtung 16 datentechnisch verbunden. According to FIG 3, in a step S1 the control device 11 receives a value for a respective section 10 of the strip 2 which is characteristic of the temperature T of the respective section 10 during rolling in the rolling stand 3. For example, the rolling mill 1 according to FIG 1 can have a temperature measuring station 14 which is arranged upstream of the rolling stand 3 (in the case of a multi-stand rolling mill 3, the rolling stands 3 of the rolling mill). Alternatively or additionally, the rolling mill 1 according to FIG 1 can have a temperature measuring station 15 which is arranged downstream of the rolling stand 3 (in the case of a multi-stand rolling mill 3, the rolling stands 3 of the rolling mill). In this case, the corresponding temperatures T’, T“ of the sections 10 are measured before or after the sections are rolled. Alternatively, the corresponding temperatures T of the control device 11 according to FIG 1 can be specified by another device 16, for example a higher-level computer. In any case, the control device 11 is connected to the corresponding temperature measuring station 14, 15 or the device 16 in terms of data technology.
Ausgehend von den messtechnisch erfassten Temperaturen T’, T“ oder anderweitig vorgegebenen Temperaturen T ermittelt oder schätzt die Steuereinrichtung 11 in einem Schritt S2 eine Änderung der ÖT der Temperatur T des jeweiligen Abschnitts 10 des Bandes 2 gegenüber einem Anfangswert oder Referenzwert. Beispielsweise kann die Temperatur T für den ersten Abschnitt 10 des Bandes 2 den Anfangswert oder Referenzwert darstellen. Für den ersten Abschnitt 10 des Bandes 2 weist somit die Änderung ÖT der Temperatur T den Wert 0 auf. Für jeden weiteren Abschnitt 10 des Bandes 2 ergibt sich die Änderung ÖT der Temperatur T durch die Differenz der jeweiligen Temperatur T und der Temperatur T des ersten Abschnittes 10 des Bandes 2. Based on the measured temperatures T', T“ or otherwise specified temperatures T, the control device 11 determines or estimates in a step S2 a change in the ÖT of the temperature T of the respective section 10 of the band 2 compared to an initial value or reference value. For example, the temperature T for the first section 10 of the band 2 can represent the initial value or reference value. For the first section 10 of the band 2, the change ÖT of the temperature T thus has the value 0. For each further section 10 of the band 2, the change ÖT of the temperature T by the difference between the respective temperature T and the temperature T of the first section 10 of the belt 2.
Im einfachsten Fall kann die messtechnisch erfasste Temperatur T’, T“ oder die vorgegebene Temperatur T direkt übernommen werden. Es sind jedoch auch andere Vorgehensweisen möglich. Beispielsweise kann - modellgestützt - anhand der jeweiligen erfassten Temperatur T’, T“ die zugehörige Temperatur T für den Zeitpunkt ermittelt werden, zu dem der entsprechende Abschnitt 10 in dem Walzgerüst 3 gewalzt wird. Auch dann kann in analoger Weise die so ermittelte Temperatur T für den ersten Abschnitt 10 des Bandes 2 den Anfangswert oder Referenzwert darstellen und für jeden weiteren Abschnitt 10 des Bandes 2 die Änderung ÖT der Temperatur T durch die Differenz der jeweiligen Temperatur T und der Temperatur T des ersten Abschnittes 10 des Bandes 2 ermittelt werden. In the simplest case, the measured temperature T’, T“ or the specified temperature T can be adopted directly. However, other procedures are also possible. For example, using a model, the corresponding temperature T for the time at which the corresponding section 10 is rolled in the rolling stand 3 can be determined based on the respective measured temperature T’, T“. In this case, too, the temperature T determined in this way can represent the initial value or reference value for the first section 10 of the strip 2 and the change ÖT in the temperature T can be determined for each additional section 10 of the strip 2 using the difference between the respective temperature T and the temperature T of the first section 10 of the strip 2.
In einem Schritt S3 nimmt die Steuereinrichtung 11 (mindestens) einen Wert entgegen, der für die Walzkraft FW charakteristisch ist, die beim Walzen des jeweiligen Abschnitts 10 in dem Walzgerüst 3 auftritt. Der mindestens eine Wert wird während des Walzens des jeweiligen Abschnitts 10 in dem Walzgerüst 3 mittels einer entsprechenden Erfassungseinrichtung 17 messtechnisch erfasst. Beispielsweise kann das Walzgerüst 3 eine Druckmessdose aufweisen oder können die Arbeitsdrücke in hydraulischen Stelleinrichtungen erfasst werden, wobei in Verbindung mit den wirksamen Arbeitsflächen der zugehörigen Kolben in an sich bekannter Art und Weise die Walzkraft ermittelt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung 11 im Schritt S3 (mindestens) einen Wert entgegen nehmen, der für das Walzmoment M charakteristisch ist, der beim Walzen dieses Abschnitts 10 in dem Walzgerüst 3 auftritt. Auch hier wird der mindestens eine Wert während des Walzens des jeweiligen Abschnitts 10 in dem Walzgerüst 3 mittels einer entsprechenden Erfassungseinrichtung 18 messtechnisch erfasst. Beispielsweise kann das Moment eines Walzantriebs erfasst oder anhand der Motorströme ermittelt werden. Die Steuereinrichtung 11 ist zum Entgegennehmen der messtechnisch erfassten Werte mit der Erfassungseinrichtung 17 und/oder der Erfassungseinrichtung 18 verbunden. In FIG 1 ist dies nur für das zweite Walzgerüst 3 dargestellt. Eine entsprechende Erfassungseinrichtung 17 kann aber für jedes Walzgerüst 3 vorhanden sein. In a step S3, the control device 11 receives (at least) one value that is characteristic of the rolling force FW that occurs when rolling the respective section 10 in the rolling stand 3. The at least one value is measured during the rolling of the respective section 10 in the rolling stand 3 by means of a corresponding detection device 17. For example, the rolling stand 3 can have a pressure cell or the working pressures can be recorded in hydraulic actuating devices, whereby the rolling force can be determined in a manner known per se in conjunction with the effective working surfaces of the associated pistons. Alternatively or additionally, the control device 11 can receive (at least) one value in step S3 that is characteristic of the rolling moment M that occurs when rolling this section 10 in the rolling stand 3. Here too, the at least one value is measured during the rolling of the respective section 10 in the rolling stand 3 by means of a corresponding detection device 18. For example, the torque of a rolling drive can be recorded or determined using the motor currents. The control device 11 is connected to the recording device 17 and/or the recording device 18 to receive the measured values. In FIG. 1, this is only shown for the second rolling stand 3. However, a corresponding recording device 17 can be present for each rolling stand 3.
Nachfolgend wird nur die Vorgehensweise für die Walzkraft FW erläutert. Für das Walzmoment M gelten stets analoge Ausführungen. Only the procedure for the rolling force FW is explained below. The same applies to the rolling moment M.
In einem Schritt S4 bildet die Steuereinrichtung 11 aus der Temperaturänderung ÖT des jeweiligen Abschnitts 10 und der zugehörigen Walzkraft FW ein Wertepaar. In a step S4, the control device 11 forms a pair of values from the temperature change ÖT of the respective section 10 and the associated rolling force FW.
In einem Schritt S5 prüft die Steuereinrichtung 11, ob die Schritte S1 bis S4 oft genug ausgeführt wurden, also hinreichend viele Wertepaare zur Verfügung stehen. Solange dies nicht der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 11 direkt zum Schritt S1 zurück. Anderenfalls geht die Steuereinrichtung 11 zu einem Schritt S6 über. Im Schritt S6 ermittelt die Steuereinrichtung 11 einen Gradienten G der Walzkraft FW relativ zur Temperatur T. In einem Schritt S7 prüft die Steuereinrichtung 11 , ob der Gradient G größer als 0 ist. Wenn dies der Fall ist, erkennt die Steuereinrichtung 11 in einem Schritt S8 darauf, dass während des Walzens der Abschnitte 10 des Bandes 2 in dem betrachteten Walzgerüst 3 eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt. Anderenfalls erkennt die Steuereinrichtung 11 in einem Schritt S9 darauf, dass während des Walzens der Abschnitte 10 des Bandes 2 in dem betrachteten Walzgerüst 3 keine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt, das Gefüge also entweder als rein austenitisches oder als rein ferritisches Gefüge vorliegt. Nachstehend wird noch erläutert werden, wie entschieden werden kann, ob das Gefüge als rein austenitisches oder als rein ferritisches Gefüge vorliegt. In a step S5, the control device 11 checks whether steps S1 to S4 have been carried out often enough, i.e. whether a sufficient number of value pairs are available. As long as this is not the case, the control device 11 goes directly back to step S1. Otherwise, the control device 11 goes to a step S6. In step S6, the control device 11 determines a gradient G of the rolling force FW relative to the temperature T. In a step S7, the control device 11 checks whether the gradient G is greater than 0. If this is the case, the control device 11 recognizes in a step S8 that a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs during the rolling of the sections 10 of the strip 2 in the rolling stand 3 under consideration. Otherwise, the control device 11 recognizes in a step S9 that no phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs during the rolling of the sections 10 of the strip 2 in the rolling stand 3 under consideration, so that the structure is either purely austenitic or purely ferritic. Below we will explain how to decide whether the structure is purely austenitic or purely ferritic.
In einem abschließenden Schritt S10 prüft die Steuereinrichtung 11 , ob das Walzen des Bandes 2 abgeschlossen ist. Je nach Ergebnis der Prüfung geht die Steuereinrichtung 11 zum Schritt S1 zurück oder ist die Vorgehensweise von FIG 3 abgeschlossen. In a final step S10, the control device 11 checks whether the rolling of the strip 2 is completed. Depending on the result of the check, the control device 11 returns to step S1 or the procedure of FIG 3 is completed.
Die Vorgehensweise von FIG 3 beruht auf dem folgenden, nachstehend in Verbindung mit FIG 5 erläuterten physikalischen Effekt: Bei einer hohen Temperatur T des Bandes 2 erfolgt zunächst ein Walzen mit einem austenitischen Gefüge (in FIG 5 durch „A“ gekennzeichnet). Hierbei nimmt bei sinkender Temperatur T und ansonsten unveränderten Verhältnissen (insbesondere Material des Bandes 2, Walzgeschwindigkeit, Anstellung des Walzgerüsts 3, Dicke des Bandes 2 vor dem Walzen und Stichabnahme) die Walzkraft FW zu. Wird eine obere Grenztemperatur T1 unterschritten, erfolgt eine Phasenumwandlung des Gefüges von Austenit in Ferrit. Es liegt also eine Mischung von Austenit und Ferrit vor (in FIG 5 durch „A+F“ gekennzeichnet). Der Anteil an Ferrit steigt mit sinkender Temperatur T. Dadurch sinkt bei ansonsten unveränderten Verhältnissen trotz einer Verringerung der Temperatur T die zum Walzen erforderliche Walzkraft FW. Die Walzkraft FW sinkt ab, bis die Phasenumwandlung von Austenit in Ferrit bei einer unteren Grenztemperatur T2 vollständig oder zumindest nahezu vollständig abgeschlossen ist. Danach steigt die Walzkraft FW bei noch weiter sinkender Temperatur T und ansonsten unveränderten Verhältnissen wieder an. Der entsprechende Bereich ist in FIG 5 mit „F“ gekennzeichnet. FIG 5 zeigt einen zugehörigen möglichen Verlauf der Walzkraft FW als Funktion der Temperatur T vom vollständig austenitischen bis zum vollständig ferritischen Bereich. Der genaue Verlauf ist von vielen Faktoren abhängig, beispielsweise der chemische Zusammensetzung des Stahls und teilweise auch von dessen Vorbehandlung. Der systematische Verlauf, also insbesondere eine Vorzeichenumkehr des Gradienten G im gemischt ferritisch/austeniti- schen Bereich, ist jedoch typisch. The procedure in FIG. 3 is based on the following physical effect, explained below in connection with FIG. 5: When the temperature T of the strip 2 is high, rolling initially takes place with an austenitic structure (marked by "A" in FIG. 5). As the temperature T drops and the conditions are otherwise unchanged (in particular the material of the strip 2, rolling speed, setting of the rolling stand 3, thickness of the strip 2 before rolling and pass reduction), the rolling force FW increases. If the temperature falls below an upper limit temperature T1, a phase transformation of the structure from austenite to ferrite takes place. There is therefore a mixture of austenite and ferrite (marked by "A+F" in FIG. 5). The proportion of ferrite increases as the temperature T drops. As a result, the rolling force FW required for rolling decreases with the conditions otherwise unchanged despite a reduction in the temperature T. The rolling force FW decreases until the phase transformation from austenite to ferrite is completely or at least almost completely completed at a lower limit temperature T2. The rolling force FW then increases again as the temperature T continues to fall and the conditions remain otherwise unchanged. The corresponding area is marked with "F" in FIG 5. FIG 5 shows a possible progression of the rolling force FW as a function of the temperature T from the completely austenitic to the completely ferritic range. The exact progression depends on many factors, such as the chemical composition of the steel and partly also on its pretreatment. However, the systematic progression, i.e. in particular a reversal of the sign of the gradient G in the mixed ferritic/austenitic range, is typical.
Das Walzen der Abschnitte 10 in dem Walzgerüst 3 erfolgt im Rahmen des jeweiligen Walzstichs zwar über das gesamte Band 2 gesehen (also über die Gesamtheit der Abschnitte 10 gesehen) bei einer im wesentlichen konstanten Temperatur ?. Geringfügige Schwankungen der Temperatur ? treten jedoch auf. Rein beispielhaft ist in FIG 5 eingezeichnet, in welchen Temperaturbereichen TB1 bis TB4 das Walzen der Abschnitte 10 des Bandes 2 während verschiedener Walzstiche erfolgen kann. Bezogen auf die Ausgestaltung der Walzanlage 1 als mehrgerüs- tige Walzstraße von FIG 1 kann - beispielsweise -The rolling of the sections 10 in the rolling stand 3 takes place within the scope of the respective rolling pass over the entire strip 2 (i.e. over the entirety of the sections 10 seen) at a substantially constant temperature ?. However, slight fluctuations in the temperature ? occur. Purely as an example, FIG 5 shows the temperature ranges TB1 to TB4 in which the sections 10 of the strip 2 can be rolled during different rolling passes. With reference to the design of the rolling mill 1 as a multi-stand rolling mill in FIG 1, for example -
- im ersten Walzgerüst 3 der Walzanlage 1 ein Walzen der Abschnitte 10 im Temperaturbereich TB1 erfolgen, - in the first rolling stand 3 of the rolling mill 1, the sections 10 are rolled in the temperature range TB1,
- im zweiten Walzgerüst 3 der Walzanlage 1 ein Walzen der Abschnitte 10 im Temperaturbereich TB2 erfolgen, - in the second rolling stand 3 of the rolling mill 1, the sections 10 are rolled in the temperature range TB2,
- im vorletzten Walzgerüst 3 der Walzanlage 1 ein Walzen der Abschnitte 10 im Temperaturbereich TB3 erfolgen und - in the penultimate rolling stand 3 of the rolling mill 1, rolling of sections 10 takes place in the temperature range TB3 and
- im letzten Walzgerüst 3 der Walzanlage 1 ein Walzen der Abschnitte 10 im Temperaturbereich TB4 erfolgen. - in the last rolling stand 3 of the rolling mill 1, the sections 10 are rolled in the temperature range TB4.
FIG 6 zeigt rein beispielhaft den Temperaturbereich TB3 für das vorletzte Walzgerüst 3 der Walzanlage 1. Die kleinen Kreuzchen in FIG 6 stellen jeweils ein einzelnes Wertepaar dar, wie es durch die jeweilige Temperaturänderung ÖT und die zugehörige Walzkraft FW charakterisiert ist. Ersichtlich kann - beispielsweise durch lineare Regression - eine möglichst gut angepasste Gerade und deren Steigung bestimmt werden. Die Steigung ist der gesuchte Gradient G, wobei es vorliegend weniger auf den Betrag als vielmehr auf das Vorzeichen des Gradienten G ankommt. FIG 6 shows, purely as an example, the temperature range TB3 for the penultimate rolling stand 3 of the rolling mill 1. The small crosses in FIG 6 each represent a single pair of values, as characterized by the respective temperature change ÖT and the associated rolling force FW. It is clear that a straight line that fits as well as possible and its slope can be determined - for example by linear regression. The slope is the gradient G sought, whereby in this case the sign of the gradient G is less important than the amount.
Wie bereits erwähnt, kann das Verfahren von FIG 3 innerhalb einer Abfolge von Walzstichen für mehrere, zeitlich nacheinander ausgeführte Walzstiche ausgeführt werden, beispielsweise im Falle der mehrgerüstigen Walzstraße von FIG 1 für jedes Walzgerüst 3 der Walzstraße. Wird das Verfahren für mehrere Walzstiche ausgeführt, kann durch Vergleich der für die einzelnen Walzstiche ermittelten Gradienten G ermittelt werden, bei welchem der Walzstiche erstmals und/oder bei welchem der Walzstiche letztmals eine Phasenumwandlung von einem austeniti- schen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt. Eine mögliche Vorgehensweise für eine derartige Ermittlung wird nachstehend in Verbindung mit FIG 7 näher erläutert. In Verbindung mit FIG 7 wird zugleich auch eine Art und Weise erläutert, mittels derer in dem Fall, dass bei einem Walzstich keine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt, entschieden werden kann, ob die Abschnitte 10 des Bandes 2 in dem Walzstich austenitisch oder ferritisch gewalzt werden. As already mentioned, the method of FIG. 3 can be carried out within a sequence of rolling passes for several rolling passes carried out one after the other, for example in the case of the multi-stand rolling mill of FIG. 1 for each rolling stand 3 of the rolling mill. If the method is carried out for several rolling passes, it can be determined by comparing the gradients G determined for the individual rolling passes at which of the rolling passes a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the first time and/or at which of the rolling passes a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the last time. A possible procedure for such a determination is explained in more detail below in connection with FIG. 7. In connection with FIG. 7, a manner is also explained by means of which, in the event that no phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs in a rolling pass, it can be decided whether the sections 10 of the strip 2 in the rolling pass are rolled austenitically or ferritically.
In FIG 7 wird mit n die Anzahl an Walzstichen bezeichnet. Die Anzahl an Walzstichen stimmt bei der mehrgerüstigen Walzstraße mit der Anzahl an Walzgerüsten 3 überein, i und k sind Indizes, welche Walzstiche selektieren. A wird analog zu FIG 5 als Abkürzung für Austenit verwendet, F als Abkürzung für Ferrit. Gemäß FIG 7 nimmt die Steuereinrichtung 11 zunächst in einem Schritt S11 für alle Walzstiche/Walzgerüste 3 an, dass das Walzen austenitisch (A) erfolgt. Diese Festlegung ist zunächst jedoch nur vorläufig. In FIG 7, n denotes the number of rolling passes. In the multi-stand rolling mill, the number of rolling passes corresponds to the number of rolling stands 3, i and k are indices that select rolling passes. A is used as an abbreviation for austenite, analogous to FIG 5, F as an abbreviation for ferrite. According to FIG 7, the control device 11 initially assumes in a step S11 for all rolling passes/rolling stands 3 that the rolling is carried out austenitically (A). However, this determination is initially only provisional.
In einem Schritt S12 setzt die Steuereinrichtung 11 den Index k auf den Wert 0. Im Schritt S13 erhöht die Steuereinrichtung 11 den Index um 1. In a step S12, the control device 11 sets the index k to the value 0. In step S13, the control device 11 increases the index by 1.
In einem Schritt S14 prüft die Steuereinrichtung 11, ob der Index k größer als die Anzahl n an Walzstichen ist. Wenn dies der Fall ist, ist die Ermittlung von FIG 7 abgeschlossen. Somit können in einem Schritt S15 weitere, auf der Ermittlung von FIG 7 aufbauende Maßnahmen ergriffen werden. In a step S14, the control device 11 checks whether the index k is greater than the number n of rolling passes. If this is the case, the determination of FIG. 7 is completed. Thus, in a step S15, further measures based on the determination of FIG. 7 can be taken.
Wenn die Prüfung des Schrittes S14 ergibt, dass der Index k nicht größer als die Anzahl n an Walzstichen ist, geht die Steuereinrichtung 11 zu einem Schritt S16 über. Im Schritt S16 prüft die Steuereinrichtung 11 , ob der Gradient G, der für den durch den Index k bestimmten Walzstich ermittelt wurde, größer als 0 ist. Wenn dies der Fall ist, setzt nimmt die Steuereinrichtung 11 für alle Walzstiche ab dem Walzstich k an, dass das Walzen mit einer Phasenumwandlung erfolgt, also austenitisch und ferritisch (A+F). Auch hier ist die Festlegung für die Walzstiche ab dem k-ten Walzstich zunächst nur vorläufig. Für die Walzstiche vor dem k-ten Walzstich hingegen wird die vorherige Festlegung des Schrittes S11 endgültig. Ausgehend vom Schritt S17 geht die Steuereinrichtung 11 zum Schritt S13 zurück. If the check in step S14 shows that the index k is not greater than the number n of rolling passes, the control device 11 goes to step S16. In step S16, the control device 11 checks whether the gradient G determined for the rolling pass determined by the index k is greater than 0. If this is the case, the control device 11 assumes for all rolling passes from rolling pass k that the rolling takes place with a phase transformation, i.e. austenitic and ferritic (A+F). Here too, the determination for the rolling passes from the k-th rolling pass is initially only provisional. For the rolling passes before the k-th rolling pass, however, the previous determination in step S11 becomes final. Starting from step S17, the control device 11 goes back to step S13.
Wenn die Prüfung des Schrittes S16 ergibt, dass der Gradient G nicht größer als 0 ist, geht die Steuereinrichtung 11 zu einem Schritt S18 über. Im Schritt S18 prüft die Steuereinrichtung 11, ob sie für den durch den Index k bestimmten Walzstich bereits angenommen hat, dass das Walzen mit einer Phasenumwandlung erfolgt, für diesen Walzstich also bereits im Schritt S17 die Änderung von einem rein austenitischen zu einem gemischt austenitisch-ferritischen Walzen vorgenommen hat. Wenn dies nicht der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 11 zum Schritt S13 zurück. Anderenfalls setzt nimmt die Steuereinrichtung 11 in einem Schritt S19 für alle Walzstiche ab dem k-ten Walzstich an, dass das Walzen rein ferritisch (F) erfolgt. Nunmehr ist die Festlegung der Art der Walzung (rein austenitisch, rein ferritisch oder gemischt) für alle Walzstiche abgeschlossen und damit endgültig. If the check in step S16 shows that the gradient G is not greater than 0, the control device 11 goes to step S18. In step S18, the control device 11 checks whether it has already assumed for the rolling pass determined by the index k that the rolling takes place with a phase transformation, i.e. whether it has already made the change from purely austenitic to mixed austenitic-ferritic rolling for this rolling pass in step S17. If this is not the case, the control device 11 goes back to step S13. Otherwise, in step S19, the control device 11 assumes for all rolling passes from the kth rolling pass onwards that the rolling takes place purely ferritic (F). The determination of the type of rolling (purely austenitic, purely ferritic or mixed) for all rolling passes is now complete and thus final.
Durch die Vorgehensweise von FIG 7 kann die Steuereinrichtung 11 in der Abfolge von Walzstichen denjenigen Walzstich ermitteln, bei dem erstmals eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung 11 in der Abfolge von Walzstichen denjenigen Walzstich ermitteln, bei dem letztmals eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt. Aufbauend auf der Vorgehensweise von FIG 7 kann die Steuereinrichtung 11 somit beispielsweise entsprechend der Darstellung in FIG 8 in einem Schritt S21 den entsprechenden Walzstich ermitteln. In einem Schritt S22 kann die Steuereinrichtung 11 sodann prüfen, ob der aufgefundene Walzstich mit einem vorbestimmten Walzstich übereinstimmt, beispielsweise dem ersten Walzstich in der Abfolge von Walzstichen, dem dritten Walzstich in der Abfolge von Walzstichen oder dem letzten Walzstich in der Abfolge von Walzstichen. In Abhängigkeit von der Prüfung des Schrittes S22 kann die Steuereinrichtung 11 daher in einem Schritt S23 Betriebsparameter der Walzanlage 1 variieren, sofern dies erforderlich sein sollte. By using the procedure of FIG 7, the control device 11 can determine the rolling pass in the sequence of rolling passes in which a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the first time. Alternatively or additionally, the control device 11 can determine the rolling pass in the sequence of rolling passes in which a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the last time. Based on the procedure of FIG 7, the control device 11 can thus, for example, in accordance with the illustration in FIG 8 in a step S21, determine the corresponding Determine rolling pass. In a step S22, the control device 11 can then check whether the rolling pass found corresponds to a predetermined rolling pass, for example the first rolling pass in the sequence of rolling passes, the third rolling pass in the sequence of rolling passes or the last rolling pass in the sequence of rolling passes. Depending on the check in step S22, the control device 11 can therefore vary operating parameters of the rolling mill 1 in a step S23 if this should be necessary.
Das Variieren der Betriebsparameter ist unabhängig davon möglich, ob ein und dasselbe Walzgerüst 3 nacheinander mehrere Walzstiche ausführt oder ob jedes Walzgerüst 3 jeweils nur einen Walzstich ausführt. In beiden Fällen kann durch das Variieren der Betriebsparameter erreicht werden, dass derjenige Walzstich, bei dem erstmals oder letztmals eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt, ein vorbestimmter Walzstich in der Abfolge von Walzstichen ist. The operating parameters can be varied regardless of whether one and the same rolling stand 3 carries out several rolling passes in succession or whether each rolling stand 3 carries out only one rolling pass. In both cases, by varying the operating parameters, it can be achieved that the rolling pass in which a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the first or last time is a predetermined rolling pass in the sequence of rolling passes.
Auch ein Variieren der Betriebsparameter der Walzanlage 1 in Abhängigkeit von anderen Sachverhalten ist möglich. Insbesondere können - natürlich stets unter Berücksichtigung des Walz- gerüsts, bei dem erstmals eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt, und/oder des Walzgerüsts, bei dem letztmals eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt, - derart nachgeführt werden, dass ein spezifizierter Energieverbrauch der Walzanlage 1 minimiert wird, eine Produktivität der Walzanlage 1 maximiert wird, eine Walzkraft FW mindestens eines der Walzstiche reduziert wird und/oder eine Produkteigenschaft des Bandes 2 nach der Ausführung der Abfolge von Walzstichen optimiert wird. It is also possible to vary the operating parameters of the rolling mill 1 depending on other circumstances. In particular - of course always taking into account the rolling stand in which a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the first time and/or the rolling stand in which a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the last time - they can be adjusted in such a way that a specified energy consumption of the rolling mill 1 is minimized, a productivity of the rolling mill 1 is maximized, a rolling force FW of at least one of the rolling passes is reduced and/or a product property of the strip 2 is optimized after the sequence of rolling passes has been carried out.
Schließlich ist es gemäß FIG 9 möglich, dass die Steuereinrichtung 11 für einen bestimmten Walzstich in einem Schritt S31 prüft, ob der jeweilige Walzstich in dem Walzgerüst 3 ferritisch ausgeführt wird. Wenn dies der Fall ist, kann die Steuereinrichtung 11 beispielsweise in einem Schritt S32 ein Modell des Walzens des Bandes 2 auf für ein ferritisches Walzen spezifische Art und Weise adaptieren. Wenn dies nicht der Fall ist, kann die Steuereinrichtung 11 für diesen Walzstich in einem Schritt S33 prüfen, ob der Walzstich austenitisch ausgeführt wird. Wenn dies der Fall ist, kann die Steuereinrichtung 11 beispielsweise in einem Schritt S34 ein Modell des Walzens des Bandes 2 auf für ein austenitisches Walzen spezifische Art und Weise adaptieren. Wenn in dem betrachteten Walzstich hingegen weder ein (rein) ferritisches noch ein (rein) austenitisches Walzen erfolgt, erfolgt keine Adaption des Modells des Walzens des Bandes 2. Im Ergebnis ist somit die Adaption des Modells von der Entscheidung abhängig, ob der betrachtete Walzstich ferritisch oder austenitisch ausgeführt wird. Finally, according to FIG 9, it is possible for the control device 11 to check for a specific rolling pass in a step S31 whether the respective rolling pass in the rolling stand 3 is carried out ferritically. If this is the case, the control device 11 can, for example, in a step S32 adapt a model of the rolling of the strip 2 in a manner specific to ferritic rolling. If this is not the case, the control device 11 can check for this rolling pass in a step S33 whether the rolling pass is carried out austenitically. If this is the case, the control device 11 can, for example, in a step S34 adapt a model of the rolling of the strip 2 in a manner specific to austenitic rolling. However, if neither (purely) ferritic nor (purely) austenitic rolling takes place in the rolling pass under consideration, no adaptation of the model of the rolling of strip 2 takes place. As a result, the adaptation of the model depends on the decision whether the rolling pass under consideration is carried out ferritically or austenitically.
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Der wichtigste Vorteil besteht darin, dass - im Gegensatz zu den Vorgehensweisen des Standes der Technik - keine Modellierung mit allen ihren Unsicherheiten mehr erfolgen muss, sondern aufgrund messtechnisch erfasster Daten ermittelt werden kann, ob eine Phasenumwandlung vorliegt oder nicht. Vor der Phasenumwandlung erfolgt ein austenitisches Walzen, nach der Phasenumwandlung ein ferritisches Walzen. Weiterhin ist die vorliegende Erfindung umfassend einsetzbar, insbesondere sowohl bei einem vom Gießen losgelösten Walzen von Brammen als auch bei einem Walzen aus der Gießhitze heraus. The present invention has many advantages. The most important advantage is that - in contrast to the prior art procedures - no modelling with all its uncertainties is required, but based on measured data it can be determined whether a phase transformation is present or not. Austenitic rolling takes place before the phase transformation, and ferritic rolling takes place after the phase transformation. Furthermore, the present invention can be used extensively, in particular both in rolling slabs separately from the casting process and in rolling from the casting heat.
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 Schutz- umfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been illustrated and described in detail by the preferred embodiments, the invention is not limited to the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
1 Walzanlage 1 rolling mill
2 Band 2 volumes
3 Walzgerüste 3 rolling stands
4 Ofen 4 Oven
5 Entzunderungseinrichtung5 Descaling device
6 Kühlaggregat 6 Cooling unit
7 Kühlstrecke 7 Cooling section
8 Schere 8 scissors
9 Haspel 9 reel
10 Abschnitte 10 sections
11 Steuereinrichtung 11 Control device
12 Steuerprogramm 12 Control program
13 Maschinencode 13 Machine code
14 Temperaturm essplatz14 Temperature measuring station
15 Temperaturm essplatz15 Temperature measuring station
16 Einrichtung 16 Facility
17, 18 Erfassungseinrichtungen 17, 18 Recording devices
A Austenit A Austenite
F Ferrit F Ferrite
FW Walzkraft FW rolling force
G Gradient G Gradient
M Walzmoment M rolling moment
S1 bis S34 Schritte S1 to S34 steps
T, T, T“ Temperaturen T, T, T“ temperatures
T1, T2 GrenztemperaturenT1, T2 limit temperatures
TB1 bis TB4 Temperaturbereiche TB1 to TB4 temperature ranges
ÖT Temperaturänderung ÖT temperature change

Claims

Ansprüche Expectations
1. Betriebsverfahren für mindestens ein Walzgerüst (3) einer Walzanlage (1) zum Walzen eines Bandes (2) aus Stahl, 1. Operating method for at least one rolling stand (3) of a rolling mill (1) for rolling a strip (2) of steel,
- wobei während des Walzens von nacheinander gewalzten Abschnitten (10) des Bandes (2) in dem Walzgerüst (3) bei einem Walzstich jeweils für die auftretende Walzkraft (FW) und/oder das auftretende Walzmoment (M) charakteristische Werte messtechnisch erfasst werden, - wherein during the rolling of successively rolled sections (10) of the strip (2) in the rolling stand (3) in a rolling pass, characteristic values for the rolling force (FW) and/or the rolling moment (M) occurring are measured,
- wobei unter Verwertung der durch die messtechnisch erfassten Werte bestimmten, beim Walzen der Abschnitte (10) des Bandes (2) in dem Walzgerüst (3) auftretenden Walzkräfte (FW) und/oder Walzmoments (M) und von Änderungen (ÖT) der zugehörigen Temperaturen (T) der Abschnitte (10) des Bandes (2) ein Gradient (G) der Walzkraft (FW) und/oder des Walzmoments (M) relativ zur Temperatur (T) ermittelt wird und - wherein a gradient (G) of the rolling force (FW) and/or the rolling moment (M) relative to the temperature (T) is determined by using the rolling forces (FW) and/or the rolling moment (M) occurring during rolling of the sections (10) of the strip (2) in the rolling stand (3) as determined by the measured values and by changes (ÖT) in the associated temperatures (T) of the sections (10) of the strip (2), and
- wobei anhand des Gradienten (G) ermittelt wird, ob in den Abschnitten (10) des Bandes (2) während des Walzens in dem Walzgerüst (3) eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt oder nicht. - wherein the gradient (G) is used to determine whether or not a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs in the sections (10) of the strip (2) during rolling in the rolling stand (3).
2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Änderungen (ÖT) der Temperatur (T) der Abschnitte (10) anhand einer vor oder nach dem Walzen der Abschnitte (10) messtechnisch erfassten Temperatur (T, T“) ermittelt oder geschätzt werden. 2. Operating method according to claim 1, characterized in that the changes (ÖT) in the temperature (T) of the sections (10) are determined or estimated on the basis of a temperature (T, T") measured before or after the rolling of the sections (10).
3. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , 3. Operating method according to claim 1 or 2, characterized in that
- dass es innerhalb einer Abfolge von mittels des mindestens einen Walzgerüsts (3) der Walzanlage (1) nacheinander ausgeführten Walzstichen für mehrere, zeitlich nacheinander ausgeführte Walzstiche ausgeführt wird, - that it is carried out for several rolling passes carried out one after the other within a sequence of rolling passes carried out one after the other by means of the at least one rolling stand (3) of the rolling mill (1),
- dass durch Vergleich der für die einzelnen Walzstiche ermittelten Gradienten (G) ermittelt wird, bei welchem der Walzstiche erstmals und/oder bei welchem der Walzstiche letztmals eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt, und- that by comparing the gradients (G) determined for the individual rolling passes, it is determined at which of the rolling passes a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the first time and/or at which of the rolling passes a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the last time, and
- dass Betriebsparameter der Walzanlage (1) in Abhängigkeit davon variiert werden, bei welchem der Walzstiche erstmals und/oder bei welchem der Walzstiche letztmals eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt. - that operating parameters of the rolling mill (1) are varied depending on which of the rolling passes a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the first time and/or which of the rolling passes occurs for the last time.
4. Betriebsverfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Betriebsparameter der Walzanlage (1) derart nachgeführt werden, dass derjenige Walzstich, bei dem erstmals oder letztmals eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt, ein vorbestimmter Walzstich in der Abfolge von Walzstichen ist. 4. Operating method according to claim 3, characterized in that the operating parameters of the rolling mill (1) are adjusted in such a way that the rolling pass in which a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure, is a predetermined rolling pass in the sequence of rolling passes.
5. Betriebsverfahren nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Betriebsparameter der Walzanlage (1) derart nachgeführt werden, dass ein spezifizierter Energieverbrauch der Walzanlage (1) minimiert wird, eine Produktivität der Walzanlage (1) maximiert wird, eine Walzkraft (FW) mindestens eines der von mindestens einem der Walzgerüste (3) ausgeführten Walzstiche reduziert wird und/oder eine Produkteigenschaft des Bandes (2) nach der Ausführung der Abfolge von Walzstichen optimiert wird. 5. Operating method according to claim 3 or 4, characterized in that the operating parameters of the rolling mill (1) are adjusted in such a way that a specified energy consumption of the rolling mill (1) is minimized, a productivity of the rolling mill (1) is maximized, a rolling force (FW) of at least one of the rolling passes carried out by at least one of the rolling stands (3) is reduced and/or a product property of the strip (2) is optimized after the execution of the sequence of rolling passes.
6. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in dem Fall, dass keine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt, entschieden wird, ob die Abschnitte (10) des Bandes (2) in dem Walzgerüst (3) bei einem jeweiligen Walzstich austenitisch oder ferritisch gewalzt werden, und dass eine Adaption eines Modells des Walzens des Bandes (2) von dieser Entscheidung abhängig ist. 6. Operating method according to one of the above claims, characterized in that in the case that no phase transformation from an austenitic to a ferritic structure takes place, a decision is made as to whether the sections (10) of the strip (2) in the rolling stand (3) are rolled austenitically or ferritically in a respective rolling pass, and that an adaptation of a model of rolling the strip (2) is dependent on this decision.
7. Steuerprogramm für eine Steuereinrichtung (11) einer mindestens ein Walzgerüst (3) umfassenden Walzanlage (1) zum Walzen eines Bandes (2) aus Stahl, wobei das Steuerprogramm Maschinencode (13) umfasst, der von der Steuereinrichtung (11) abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes (13) durch die Steuereinrichtung (11) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (11) 7. Control program for a control device (11) of a rolling mill (1) comprising at least one rolling stand (3) for rolling a strip (2) made of steel, wherein the control program comprises machine code (13) which can be processed by the control device (11), wherein the processing of the machine code (13) by the control device (11) causes the control device (11)
- während des Walzens von nacheinander gewalzten Abschnitten (10) des Bandes (2) in dem Walzgerüst (3) bei einem Walzstich jeweils messtechnisch erfasste, für die auftretende Walzkraft (FW) und/oder das auftretende Walzmoment (M) charakteristische Werte entgegennimmt, - during the rolling of successively rolled sections (10) of the strip (2) in the rolling stand (3), during a rolling pass, receives measured values which are characteristic of the rolling force (FW) and/or the rolling moment (M) which occur,
- unter Verwertung der durch die messtechnisch erfassten Werte bestimmten, beim Walzen der Abschnitte (10) des Bandes (2) in dem Walzgerüst (3) auftretenden Walzkräfte (FW) und/oder Walzmomente (M) und der Steuereinrichtung (11) bekannten Änderungen (ÖT) der zugehörigen Temperaturen (T) der Abschnitte (10) des Bandes (2) einen Gradienten (G) der Walzkraft (FW) und/oder des Walzmoments (M) relativ zur Temperatur (T) ermittelt und- by using the rolling forces (FW) and/or rolling moments (M) occurring during rolling of the sections (10) of the strip (2) in the rolling stand (3) determined by the measured values and the changes (ÖT) in the associated temperatures (T) of the sections (10) of the strip (2) known to the control device (11), a gradient (G) of the rolling force (FW) and/or the rolling moment (M) relative to the temperature (T) is determined and
- anhand des Gradienten (G) ermittelt, ob in den Abschnitten (10) des Bandes (2) während des Walzens in dem Walzgerüst (3) eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt oder nicht. - using the gradient (G) it is determined whether or not a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs in the sections (10) of the strip (2) during rolling in the rolling stand (3).
8. Steuerprogramm nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass die Abarbeitung des Maschinencodes (13) durch die Steuereinrichtung (11) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (11) die Änderungen (ÖT) der Temperatur (T) der Abschnitte (10) anhand einer vor oder nach dem Walzen der Abschnitte (10) messtechnisch erfassten Temperatur (T, T“) ermittelt oder schätzt. 8. Control program according to claim 7, characterized that the processing of the machine code (13) by the control device (11) causes the control device (11) to determine or estimate the changes (ÖT) in the temperature (T) of the sections (10) on the basis of a temperature (T, T") measured before or after the rolling of the sections (10).
9. Steuerprogramm nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Abarbeitung des Maschinencodes (13) durch die Steuereinrichtung (11) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (11) 9. Control program according to claim 7 or 8, characterized in that the processing of the machine code (13) by the control device (11) causes the control device (11)
- den Gradienten (G) der Walzkraft (FW) relativ zur Temperatur (T) innerhalb einer Abfolge von mittels des mindestens einen Walzgerüsts (3) der Walzanlage (1) nacheinander ausgeführten Walzstichen für mehrere, zeitlich nacheinander ausgeführte Walzstiche ermittelt, - the gradient (G) of the rolling force (FW) relative to the temperature (T) within a sequence of rolling passes carried out one after the other by means of the at least one rolling stand (3) of the rolling mill (1) is determined for several rolling passes carried out one after the other,
- durch Vergleich der für die einzelnen Walzstiche ermittelten Gradienten (G) ermittelt, bei welchem der Walzstiche erstmals und/oder bei welchem der Walzstiche letztmals eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt, und- by comparing the gradients (G) determined for the individual rolling passes, it is determined at which of the rolling passes a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the first time and/or at which of the rolling passes a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the last time, and
- Betriebsparameter der Walzanlage (1) in Abhängigkeit davon variiert, bei welchem der Walzstiche erstmals und/oder bei welchem der Walzstiche letztmals eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt. - Operating parameters of the rolling mill (1) vary depending on which of the rolling passes a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the first time and/or which of the rolling passes occurs for the last time.
10. Steuerprogramm nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Abarbeitung des Maschinencodes (13) durch die Steuereinrichtung (11) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (11) die Betriebsparameter der Walzanlage (1) derart nachführt, dass derjenige Walzstich, bei dem erstmals oder letztmals eine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt, ein vorbestimmter Walzstich in der Abfolge von Walzstichen ist. 10. Control program according to claim 9, characterized in that the processing of the machine code (13) by the control device (11) causes the control device (11) to adjust the operating parameters of the rolling mill (1) in such a way that the rolling pass in which a phase transformation from an austenitic to a ferritic structure occurs for the first or last time is a predetermined rolling pass in the sequence of rolling passes.
11. Steuerprogramm nach Anspruch 9 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Abarbeitung des Maschinencodes (13) durch die Steuereinrichtung (11) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (11) die Betriebsparameter der Walzanlage (1) derart nachführt, dass ein spezifizierter Energieverbrauch der Walzanlage (1) minimiert wird, eine Produktivität der Walzanlage (1) maximiert wird, eine Walzkraft (FW) mindestens eines der von mindestens einem der Walzgerüste (3) ausgeführten Walzstiche reduziert wird und/oder eine Produkteigenschaft des Bandes (2) nach der Ausführung der Abfolge von Walzstichen optimiert wird. 11. Control program according to claim 9 or 10, characterized in that the processing of the machine code (13) by the control device (11) causes the control device (11) to adjust the operating parameters of the rolling mill (1) in such a way that a specified energy consumption of the rolling mill (1) is minimized, a productivity of the rolling mill (1) is maximized, a rolling force (FW) of at least one of the rolling passes carried out by at least one of the rolling stands (3) is reduced and/or a product property of the strip (2) is optimized after the execution of the sequence of rolling passes.
12. Steuerprogramm nach einem der Ansprüche 7 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass die Abarbeitung des Maschinencodes (13) durch die Steuereinrichtung (11) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (11) in dem Fall, dass keine Phasenumwandlung von einem austenitischen zu einem ferritischen Gefüge erfolgt, entscheidet, ob die Abschnitte (10) des Bandes (2) in dem Walzgerüst (3) bei einem jeweiligen Walzstich austenitisch oder ferritisch gewalzt werden, und dass die Steuereinrichtung (11) ein Modell des Walzens des Bandes (2) in Abhängigkeit von dieser Entscheidung adaptiert. 12. Control program according to one of claims 7 to 11, characterized that the processing of the machine code (13) by the control device (11) causes the control device (11) to decide, in the event that no phase transformation from an austenitic to a ferritic structure takes place, whether the sections (10) of the strip (2) in the rolling stand (3) are rolled austenitically or ferritically in a respective rolling pass, and that the control device (11) adapts a model of the rolling of the strip (2) depending on this decision.
13. Steuereinrichtung einer Walzanlage (1) zum Walzen eines Bandes (2) aus Stahl, wobei die Steuereinrichtung mit einem Steuerprogramm (12) nach einem der Ansprüche 7 bis 12 programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung im Betrieb ein Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausführt. 13. Control device of a rolling mill (1) for rolling a strip (2) of steel, wherein the control device is programmed with a control program (12) according to one of claims 7 to 12, so that the control device carries out an operating method according to one of claims 1 to 6 during operation.
14. Walzanlage zum Walzen eines Bandes (2) aus Stahl, 14. Rolling mill for rolling a strip (2) made of steel,
- wobei die Walzanlage mindestens ein Walzgerüst (3) umfasst, in dem nacheinander Abschnitte (10) des Bandes (2) gewalzt werden, - wherein the rolling mill comprises at least one rolling stand (3) in which sections (10) of the strip (2) are rolled one after the other,
- wobei dem Walzgerüst (3) eine Erfassungseinrichtung (17, 18) zum messtechnischen Erfassen von Werten, welche für die beim Walzen der Abschnitte (10) des Bandes (2) auftretende Walzkraft (FW) und/oder das beim Walzen der Abschnitte des Bandes auftretende Walzmoment (M) charakteristisch sind, zugeordnet ist, - wherein the rolling stand (3) is associated with a detection device (17, 18) for measuring values which are characteristic of the rolling force (FW) occurring during rolling of the sections (10) of the strip (2) and/or the rolling torque (M) occurring during rolling of the sections of the strip,
- wobei die Walzanlage eine das Walzgerüst (3) steuernde Steuereinrichtung (11) aufweist,- wherein the rolling mill has a control device (11) controlling the rolling stand (3),
- dass die Steuereinrichtung (11) mit der Erfassungseinrichtung (17, 18) zum Entgegennehmen der messtechnisch erfassten Werte verbunden ist und - that the control device (11) is connected to the detection device (17, 18) for receiving the measured values and
- wobei die Steuereinrichtung (11) als Steuereinrichtung nach Anspruch 13 ausgebildet ist. - wherein the control device (11) is designed as a control device according to claim 13.
15. Walzanlage nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuereinrichtung (11) mit einer Einrichtung (16) zum Vorgeben der Temperaturen (T) der Abschnitte (10) des Bandes (2) oder deren Änderungen (ÖT) datentechnisch verbunden ist und/oder mit einem dem Walzgerüst (3) vorgeordneten oder nachgeordneten Temperaturmessplatz (14, 15) zum messtechnischen Erfassen der Temperatur (T, T“) der Abschnitte (2) datentechnisch verbunden ist. 15. Rolling mill according to claim 14, characterized in that the control device (11) is connected in data terms to a device (16) for specifying the temperatures (T) of the sections (10) of the strip (2) or their changes (ÖT) and/or is connected in data terms to a temperature measuring station (14, 15) arranged upstream or downstream of the rolling stand (3) for measuring the temperature (T, T") of the sections (2).
PCT/EP2023/079566 2022-11-04 2023-10-24 Rolling of steel with measured detection of the phase transition WO2024094475A1 (en)

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