DE19962183A1

DE19962183A1 - Regeleinrichtung für ein- oder mehrgerüstige Walzstrassen

Info

Publication number: DE19962183A1
Application number: DE19962183A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Felkl
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2001-07-12
Also published as: ATE289228T1; EP1110634B1; EP1110634A3; ES2235752T3; EP1110634A2; DE50009545D1

Abstract

Bei einer Regeleinrichtung für ein- oder mehrgerüstige Walzstraßen, mittels der die Banddicke von in der Walzstraße gefertigten Metallbändern regelbar ist, ist erfindungsgemäße die Regeleinrichtung als Massenflußregelungseinrichtung ausgebildet. Dabei ist vorzugsweise eine erste Drehzahlregelungseinheit (5) vorhanden, die einer z. B. als S-Rolle ausgebildeten auslaufseitigen Rollenanordnung (4) der Walzstraße zugeordnet ist und mittels der die auslaufseitige Rollenanordnung (4) als Speedmaster ausgebildet und für die auslaufseitige Rollenanordnung (4) eine feste Drehzahl (V1*) vorgebbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für ein- oder mehrgerüstige Walzstraßen, mittels der die Banddicke von in der Walzstraße gefertigten Metallbändern regelbar ist.

Bei bekannten derartigen Regeleinrichtungen ist üblicherweise das auslaufseitige, letzte Walzengerüst einer Walzstraße als Speedmaster der Walzstraße ausgebildet. Die auslaufseitige Bandgeschwindigkeit des Metallbandes ist mit der Walzen umfangsgeschwindigkeit des letzten Walzengerüsts, die der Speedmaster regelt, über die Materialvoreilung verknüpft. Veränderungen der Materialvoreilung, die aus Arbeitspunkt verschiebungen resultieren, bewirken Banddickenfehler. Die vorstehend erwähnten Arbeitspunktverschiebungen am letzten Walzengerüst der Walzstraße werden z. B. durch Änderungen der Walzspaltschmierung, der Bandzüge, der Abnahme und dgl. her vorgerufen.

Diese aufgetretenen Banddickenfehler werden mittels eines stromab des letzten Walzengerüsts der Walzstraße angeordneten auslaufseitigen Banddickenmeßgeräts erfaßt und durch eine langsame, totzeitbehaftete Monitorregelung ausgeregelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wirksamere Regelung der Banddicke des die Walzstraße durchlaufenden Metallbandes zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Regeleinrichtung als Massenflußregeleinrichtung ausgebildet ist. Hierbei wird der auslaufseitige Massenfluß über die hochgenauen Stellgrößen der Geschwindigkeitssollwerte an der Auslaufseite der Walzstraße mit hoher Dynamik eingeprägt, wenn die Massenflußregeleinrichtung eine erste Drehzahlrege lungseinheit aufweist, die einer z. B. als S-Rolle ausgebil deten auslaufseitigen Rollenanordnung der Walzstraße zugeord net und mittels der die auslaufseitige Rollenanordnung als Speedmaster ausbild- und für die auslaufseitige Rollenanord nung eine feste Drehzahl vorgebbar ist. Hierdurch kann die zu erreichende Zielgröße, nämlich die gewünschte Sollbanddicke des Metallbandes, an der Auslaufseite der Walzstraße dem Re gelkonzept eingeprägt werden, wohingegen im Falle des vor stehend geschilderten Standes der Technik lediglich Störungen in der Zielgröße ausregelbar sind.

Wenn die erfindungsgemäße Regeleinrichtung eine zweite Dreh zahlregelungseinheit aufweist, die einer z. B. als S-Rolle ausgebildeten einlaufseitigen Rollenanordnung der Walzstraße zugeordnet und mittels der die Drehzahl der einlaufseitigen Rollenanordnung in Abhängigkeit von der Drehzahl der auslauf seitigen Rollenanordnung, der Sollbanddicke des Metallbands am Einlauf der Walzstraße und der Abweichung der Banddicke von dieser Sollbanddicke regelbar ist, können sowohl die Aus lauf- als auch die Einlaufgeschwindigkeit, letztere in Abhän gigkeit von der gemessenen Einlaufdicke des Metallbandes, und damit über das Massenflußgesetz die Auslaufdicke starr gere gelt werden. Hierdurch läßt sich eine Verbesserung der er reichbaren Toleranzen vor allem in dynamischen Übergangs phasen erreichen.

Zweckmäßigerweise ist der zweiten Drehzahlregelungseinheit ein Steuerelement zugeordnet, welches die zweite Drehzahl regelungseinheit in Abhängigkeit von der vorgebbaren ein laufseitigen Sollbanddicke und der Abweichung der Banddicke von dieser Sollbanddicke steuert. Hierzu ist das Steuer element der zweiten Drehzahlregelungseinheit vorteilhaft über ein erstes Massenflußregelglied an ein Banddickenmeßgerät an geschlossen, das in Bandlaufrichtung stromab der einlauf seitigen Rollenanordnung der Walzstraße angeordnet ist.

Zur Beherrschung der Materialvoreilung weist die erfin dungsgemäße Regeleinrichtung vorteilhaft eine dritte Dreh zahlregelungseinheit auf, die einem stromauf der auslaufsei tigen Rollenanordnung angeordneten Walzengerüst der Walzstra ße zugeordnet ist und mittels der die Drehzahl des stromauf der auslaufseitigen Rollenanordnung angeordneten Walzenge rüsts in Abhängigkeit von der für die auslaufseitige Rollen anordnung vorgegebenen festen Drehzahl unter Berücksichtigung von im Bereich des stromauf der auslaufseitigen Rollenanord nung angeordneten Walzengerüsts auftretenden Arbeitspunktver schiebungen regelbar ist.

Hierzu ist die dritte Drehzahlregelungseinheit der Regelein richtung vorteilhaft an ein zweites Massenflußregelglied an geschlossen, das an ein in Bandlaufrichtung stromauf des stromauf der auslaufseitigen Rollenanordnung angeordneten Walzengerüsts angeordnetes erstes Bandzugmeßelement und an ein in Bandlaufrichtung stromab des stromauf der auslaufsei tigen Rollenanordnung angeordneten Walzengerüsts angeordnetes zweites Bandzugmeßelement angeschlossen ist.

Des weiteren sind bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung dem stromauf der auslauf seitigen Rollenanordnung angeordneten Walzengerüst eine Zug regeleinheit, die an das erste Bandzugmeßelement angeschlos sen und mittels der der Einlaufzug des Walzengerüsts über die Anstellung desselben durch einen ersten Regelalgorithmus kon trollierbar ist, und eine Gerüstregeleinheit zugeordnet, mit tels der über einen zweiten Regelalgorithmus und einen An trieb des Walzengerüsts als Stellglied ein über einen Walz spalt des Walzengerüsts konstanter Zugverlauf realisierbar ist.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in deren einziger Figur das massenflußorientierte Regelungskonzept ei ner erfindungsgemäßen Regeleinrichtung für ein- oder mehrge rüstige Walzstraßen in Verbindung mit einer eingerüstigen Walzstraße prinzipiell dargestellt ist.

Eine in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellte Walz straße hat eine einlaufseitige Rollenanordnung, die, wie sich aus der Figur ergibt, als S-Rolle 1 ausgebildet ist. In einer durch einen Pfeil 2 gekennzeichneten Bandlaufrichtung folgt stromab der einlaufseitigen S-Rolle 1 ein Walzengerüst 3, durch dessen Walzenspalt hindurch das Metallband einer aus laufseitigen Rollenanordnung, die ebenfalls als S-Rolle 4 ausgebildet ist, zugeführt wird.

In der Figur wird die Erfindung an Hand einer eingerüstigen Walzstraße dargestellt; selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, eine erfindungsgemäße Regeleinrichtung bei mehrgerüs tigen Walzstraßen einzusetzen, wobei dann jeweils das der auslaufseitigen S-Rolle 4 stromauf angeordnete Walzengerüst an die Stelle des Walzengerüsts 3 der Walzstraße gemäß der Figur tritt.

Die massenflußorientierte erfindungsgemäße Regeleinrichtung umfaßt zunächst eine erste Drehzahlregelungseinheit 5, welche der als S-Rolle 4 ausgebildeten auslaufseitigen Rollenanord nung der Walzstraße zugeordnet ist. Mittels der ersten Dreh zahlregelungseinheit 5 wird für die auslaufseitige S-Rolle 4 eine feste Drehzahl vorgegeben, wodurch für die auslaufseiti ge S-Rolle 4 eine Rollenumfangsgeschwindigkeit fixiert wird, durch die eine Bandgeschwindigkeit V₁* des die Walzstraße auslaufseitig verlassenden Metallbandes festgelegt wird. Ent sprechend ist die auslaufseitige S-Rolle 4 für die Walzstraße ein geschwindigkeitsgeregelter "Speedmaster".

Zur erfindungsgemäßen Regeleinrichtung gehört des weiteren eine zweite Drehzahlregelungseinheit 6, die der einlaufseiti gen S-Rolle 1 zugeordnet ist. Diese zweite Drehzahlregelungs einheit 6 regelt die Drehzahl der einlaufseitigen S-Rolle 1, so daß sich für die Rollenumfangsgeschwindigkeit der einlauf seitigen S-Rolle 1 und damit für die einlaufseitige Bandge schwindigkeit des die Walzstraße durchlaufenden Metallbandes eine Geschwindigkeit von

ergibt.

In dieser Gleichung steht
V₀*_dyn für den Sollwert der einlaufseitigen Bandgeschwindig keit des Metallbandes,
V₁* für den Sollwert der auslaufseitigen Bandgeschwindigkeit des Metallbandes,
H₁* für den Sollwert der auslaufseitigen Banddicke des Me tallbandes,
H₀* für den Sollwert der einlaufseitigen Banddicke des Me tallbandes und
Δh₀ für die einlaufseitige Abweichung der Banddicke des Me tallbandes vom einlaufseitigen Sollwert der Banddicke des Me tallbandes.

Der zweiten Drehzahlregelungseinheit 6 ist daher ein Steuer element 7 zugeordnet, das über ein erstes Massenflußregel glied 8 mit einem Banddickenmeßgerät 9 verbunden ist, das stromab der einlaufseitigen S-Rolle 1 in der Walzstraße ange ordnet ist. Des weiteren wird in das Steuerelement 7 ein er rechneter Geschwindigkeitswert V₀* eingegeben, der in Abhän gigkeit vom Sollwert für die Geschwindigkeit an der auslauf seitigen S-Rolle 4 unter Nichtberücksichtigung etwaiger Band dickenabweichungen ermittelt wird. In dem Steuerelement 7 wird dieser Sollwert V₀* mit einer im ersten Massenflußregel glied 8 entsprechend der tatsächlichen, im Banddickenmeßgerät 9 erfaßten Banddicke des Metallbandes ermittelten Korrektur größe überlagert, so daß die zweite Drehzahlregelungseinheit 6 die einlaufseitige S-Rolle 1 der Walzstraße unter Berück sichtigung des Massenflußgesetzes regelt.

Mit der ersten Drehzahlregelungseinheit 5 und der zweiten Drehzahlregelungseinheit 6 wird sowohl die Auslauf- als auch die Einlaufgeschwindigkeit, letztere unter Berücksichtigung der tatsächlich an der Einlaufseite der Walzstraße gemessenen Banddicke des Metallbandes, und damit über das Massenflußge setz die auslaufseitige Banddicke des Metallbandes starr ge regelt. Hierdurch kann insbesondere in dynamischen Übergangs phasen eine Verbesserung der erreichbaren Toleranzen erwartet werden.

Um die Materialvoreilung, die bei Regelkonzepten nach dem Massenflußgesetz als Störgröße wirkt, zu beherrschen, weist die erfindungsgemäße Regeleinrichtung eine dritte Drehzahlre gelungseinheit 10 auf, mittels der die Drehzahl und damit die Walzenumfangsgeschwindigkeit des Walzengerüsts 3 regelbar ist.

In die dritte Drehzahlregelungseinheit 10 wird die fest vor gegebene auslaufseitige Bandgeschwindigkeit V₁* als Basisgrö ße eingegeben. Des weiteren ist der dritten Drehzahlrege lungseinheit 10 ein zweites Massenflußregelglied 11 zugeord net, welches seinerseits an ein in Bandlaufrichtung stromauf des Walzengerüsts 3 angeordnetes erstes Bandzugmeßelement 12 und an ein in Bandlaufrichtung stromab des Walzengerüsts 3 angeordnetes zweites Bandzugmeßelement angeschlossen ist.

Arbeitspunktverschiebungen des Walzengerüsts 3 haben eine Veränderung der Materialvoreilung zur Folge, welche zu Band dickenfehlern führen kann. Eine solche Arbeitspunktverschie bung bzw. die daraus resultierende Materialvoreilung führt zu Differenzen zwischen dem Meßwert des ersten Bandzugelements 12 und demjenigen des zweiten Bandzugelements 13. Wenn derar tige Meßwertdifferenzen auftreten, werden sie im zweiten Mas senflußregelglied 11 erfaßt und bei der Schaffung einer Kor rekturgröße berücksichtigt, mit welcher in der dritten Dreh zahlregelungseinheit 10 die vorgegebene Bandauslaufgeschwin digkeit V₁* überlagert wird. Hierdurch wird eine aus Arbeits punktverschiebungen des Walzengerüsts 3 resultierende Materi alvoreilung in engsten Grenzen gehalten, so daß kaum bzw. keine Banddickenfehler des Metallbandes auftreten können.

Der Einlaufzug des Walzengerüsts 3 wird mittels einer Zugre geleinheit 14 über die Anstellung des Walzengerüsts 3 durch einen ersten Regelalgorithmus kontrolliert. Für einen kon stanten Zugverlauf über den Walzspalt des Walzengerüsts 3 sorgt mit Hilfe eines zweiten Regelalgorithmus eine Gerüstre geleinheit 15, deren Stellglied ein Antrieb des Walzengerüsts 3 ist.

Durch die erfindungsgemäße Regeleinrichtung wird eine Verbes serung der Banddicke beim Walzen durch Beherrschung der als Störgröße bei Regelkonzepten nach dem Massenflußgesetz wir kenden Materialvoreilung erreicht. Der auslaufseitige Massen fluß an der auslaufseitigen S-Rolle 4 wird durch die hochge nauen Stellgrößen der Geschwindigkeitssollwerte an der aus laufseitigen S-Rolle 4 mit deren hoher Dynamik eingeprägt. Damit wird im Falle der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung die Zielgröße bzw. die Banddicke des Metallbandes an der Aus laufseite der Walzstraße eingeprägt und nicht mehr - wie beim Stand der Technik - eine Störung in der Zielgröße ausgere gelt. Die einzelnen Anlagenkomponenten der Walzstraße werden in ein zugehöriges übergeordnetes, auf dem Massenflußgesetz beruhendes Regelkonzept eingebettet.

Claims

1. Regeleinrichtung für ein- oder mehrgerüstige Walzstraßen, mittels der die Banddicke von in der Walzstraße gefertigten Metallbändern regelbar ist, wobei die Regeleinrichtung als Massenflußregeleinrichtung ausgebildet ist.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, die eine erste Drehzahl regelungseinheit (5) aufweist, die einer z. B. als S-Rolle ausgebildeten auslaufseitigen Rollenanordnung (4) der Walz straße zugeordnet und mittels der die auslaufseitige Rollen anordnung (4) als Speedmaster ausbild- und für die auslauf seitige Rollenanordnung (4) eine feste Drehzahl (V₁*) vorgeb bar ist.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die eine zweite Drehzahlregelungseinheit (6) aufweist, die einer z. B. als S- Rolle ausgebildeten einlaufseitigen Rollenanordnung (1) der Walzstraße zugeordnet und mittels der die Drehzahl der ein laufseitigen Rollenanordnung (1) in Abhängigkeit von der Drehzahl der auslaufseitigen Rollenanordnung (4), der Soll banddicke des Metallbands am Einlauf der Walzstraße und der Abweichung der Banddicke von dieser Sollbanddicke regelbar ist.

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, bei der der zweiten Drehzahlregelungseinheit (6) ein Steuerelement (7) zugeordnet ist, welches die zweite Drehzahlregelungseinheit in Abhängig keit von der vorgebbaren einlaufseitigen Sollbanddicke und der Abweichung der Banddicke von dieser Sollbanddicke steu ert.

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 4, bei der das Steuerele ment (7) der zweiten Drehzahlregelungseinheit (6) über ein erstes Massenflußregelglied (8) an ein Banddickenmeßgerät (9) angeschlossen ist, das in Bandlaufrichtung stromab der ein laufseitigen Rollenanordnung (1) der Walzstraße angeordnet ist.

6. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die ei ne dritte Drehzahlregelungseinheit (10) aufweist, die einem stromauf der auslaufseitigen Rollenanordnung (4) angeordneten Walzengerüst (3) der Walzstraße zugeordnet und mittels der die Drehzahl des stromauf der auslaufseitigen Rollenanordnung (4) angeordneten Walzengerüsts (3) in Abhängigkeit von der für die auslaufseitige Rollenanordnung (4) vorgegebenen fes ten Drehzahl (V₁*) unter Berücksichtigung von im Bereich des stromauf der auslaufseitigen Rollenanordnung (4) angeordneten Walzengerüsts (3) auftretenden Arbeitspunktverschiebungen re gelbar ist.

7. Regeleinrichtung nach Anspruch 6, bei der die dritte Dreh zahlregelungseinheit (10) an ein zweites Massenflußregelglied (11) angeschlossen ist, das an ein in Bandlaufrichtung strom auf des stromauf der auslaufseitigen Rollenanordnung (4) an geordneten Walzengerüsts (3) angeordnetes erstes Bandzugmeß element (12) und an ein in Bandlaufrichtung stromab des strom auf der auslaufseitigen Rollenanordnung (4) angeordneten Wal zengerüsts (3) angeordnetes zweites Bandzugmeßelement (13) angeschlossen ist.

8. Regeleinrichtung nach Anspruch 7, bei der dem stromauf der auslaufseitigen Rollenanordnung (4) angeordneten Walzengerüst (3) eine Zugregeleinheit (14), die an das erste Bandzugmeß element (12) angeschlossen und mittels der der Einlaufzug des Walzengerüsts (3) über die Anstellung desselben durch einen ersten Regelalgorithmus kontrollierbar ist, und eine Ge rüstregeleinheit (15) zugeordnet sind, mittels der über einen zweiten Regelalgorithmus und einen Antrieb des Walzengerüsts (3) als Stellglied ein über einen Walzspalt des Walzengerüsts (3) konstanter Zugverlauf realisierbar ist.