EP2849896A1 - Verfahren zur bearbeitung von walzgut in einer walzstrasse - Google Patents

Verfahren zur bearbeitung von walzgut in einer walzstrasse

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EP2849896A1
EP2849896A1 EP13729691.9A EP13729691A EP2849896A1 EP 2849896 A1 EP2849896 A1 EP 2849896A1 EP 13729691 A EP13729691 A EP 13729691A EP 2849896 A1 EP2849896 A1 EP 2849896A1
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EP
European Patent Office
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load torque
rolling
real
drives
drive
Prior art date
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EP13729691.9A
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English (en)
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EP2849896B1 (de
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Bernhard Weisshaar
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Primetals Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
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Publication of EP2849896A1 publication Critical patent/EP2849896A1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/46—Roll speed or drive motor control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/16—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section
    • B21B1/18—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section in a continuous process

Definitions

  • the invention relates to a method for processing rolling stock in a rolling mill
  • rolling stock eg steel or various metals in the form of so-called slabs or billets
  • the rolling stock passes through a rolling train with several roll stands, in which it is rolled out into strips or wires in several passes.
  • wire rolling mill stands which have as rollers each two superimposed caliber rolling rings with alternately circular and oval-shaped caliber on ⁇ whose cross-section decreases after each stitch.
  • Round rods are made from billets with an approximately square cross-section.
  • the rotational speeds of the rolls of the individual rolling stands In order to roll the rolling stock on each rolling stand to the desired thickness or the desired cross section, the rotational speeds of the rolls of the individual rolling stands must be controlled to a target value for the rotational speed.
  • the individual speed setpoints and thus also a ratio of the speeds of rotation of the successive rolling stands to each other are usually given from a stitch plan.
  • the predetermined speed ratio during processing In order to obtain the desired thickness or the desired cross section of the machined rolled at the end of the rolling mill, the predetermined speed ratio during processing must lichst mög ⁇ be strictly adhered to, that is, the actual values for the rotational speeds of the rolls of the successive roll stands have throughout the processing always correspond to the specified speed ratio.
  • the object of the invention is to provide a method for processing rolling stock, in which the above-mentioned disadvantages are avoided.
  • each rolling mill is assigned a separate drive with speed control for the at least one roller, is under application of at least one of the drives with a real load torque, for speed control the drives at least one control circuit of the drives additionally fed in dependence de ⁇ the real load torque a simulated load torque.
  • each drive has a number ⁇ rotation control with a control loop in which constantly detects an actual value for the speed, compared with the setpoint for the speed and optionally adjusted to it. If a drive is subjected to a real load torque, this causes a drop in the speed and thus a reduction of the actual value for the speed.
  • the speed control of the drive restores the rolls of the rolling stand to the setpoint values for the speed.
  • the individual speed setpoint Values are chosen so that the rolling stock is rolled on each roll stand to a desired thickness or desired cross-section ⁇ . It is thus a speed ratio of the rollers of the successive rolling stands set to each other, which must be complied with during the processing of the rolling stock.
  • the actual values of the rotational speeds of the rolls of the rolling stands must always correspond to this predetermined speed ratio.
  • the speed ratio must therefore be kept constant even when occurring load torque. Since an occurring on a drive, real Lastmo ⁇ ment causes a collapse of the actual value of the speed is supplied to the speed control of the other drives whose control loop, a simulated load torque. This causes the actual value of the speed at the other drives is also reduced and the predetermined speed ratio is maintained even when a drive with a real load torque.
  • the not or only with a lower real load torque acted on drives at the time of loading a drive with ei ⁇ nem real load torque, ie, for example, when tapping the rolling stock in a rolling stand, simulated in the control loop an artificial, nachge ⁇ formed load torque.
  • This simulated load torque causes an almost simultaneous and synchronous collapse of the actual values of the rotational speed at each rolling mill, so that the ratio of the rotational speeds given by the target values for the rotational speed remains constant even if the actual values for the rotational speed of one or more drives deviate from the nominal values, and during the entire processing is received.
  • cracking of the rolling stock, such as wire, or looping is reliably prevented.
  • a real load torque when acting on at least one of the drives a real load torque, is in each case a load torque simu ⁇ lines for controlling the speed in the control circuit of the other drives to effect a synchronous speed drop at all rolling stands.
  • the size of the simulated load torque is selected as a function of the real load torque such that the rotational speeds of the actuators meet the predetermined Drehierever ⁇ ratio.
  • the idea of the present invention is based therefore a real, simulated, or a ge ⁇ mixed real and simulated load torque, the synchronism of the speeds and the rolling velocities of the individual roll stands also offset in time success forming the fact that by applying each drive with a corresponding load torque, it is real load is guaranteed.
  • synchronicity is the preservation of the predetermined ratio of the rotational speeds and roller speeds even when changing an actual value of at least one rotational speed.
  • Control circuit of the other drives supplied only one simulated load torque. If the rolling stock passes through the rolling train, the individual rolling stands are successively len Lastmoment acted upon. During the first pass in the second Walzge ⁇ Hinst then acts, for example, on the first roll stand only a real load torque and the second rolling stand, a smaller, real load torque, and it will be added on a simulated load torque in the control circuit of the speed control of the second roll stand.
  • the drives of the following rolling stands in each case only a simulated load torque is ⁇ leads. There are thus complete load torques for the speed control of the individual drives, which can be composed of only a real as well as a purely simulated load torque or a combination of both.
  • the simulated load moments as a function of the highest rea ⁇ len load torque when acted upon.
  • passage of meh ⁇ reren drives a real load torque, which simu ⁇ profiled load moments are to be supplied to the respective control loop of the wide ⁇ ren drives determined by the highest real Lastmo ⁇ ment.
  • the highest real load torque is determined in particular with a maximum selection function.
  • a differential torque between the highest real load torque and the occurring at the respective mill stand real load torque is formed and supplied to the control loop of each drive as a simulated load torque for each rolling mill.
  • the highest real load torque determines the sum of real and simulated load moment on each rolling stand.
  • a speed ratio of the rollers of the successive determined the rolling stands on the basis of a pass schedule.
  • a pass schedule With walls ⁇ ren words, so that the rolled section in each stand to a desired thickness and desired cross is rolled for each rolling mill on the basis of pass schedule a speed setpoint is determined.
  • the speed setpoints of the individual rolls of a roll stand have a specific speed ratio to one another.
  • he ⁇ karte speed ratio constant during the entire working of the rolling stock, is additionally in each case supplied to a simulated load torque in accordance with the present method of speed control of the drives the control circuit. So ⁇ with the speed ratio remains constant by effecting an equal speed drop on all rolling stands.
  • the respectively simulated load torque is likewise calculated on the basis of a stitch plan. This is especially at the beginning of the Bear ⁇ processing of the rolled advantageous if not yet available readings.
  • the respectively simulated load torque is determined on the basis of measured variables.
  • a measured variable may be, for example, a load torque determined from the measurement of a real torque or torque-proportional motor currents.
  • a load torque determined from the measurement of a real torque or torque-proportional motor currents.
  • Tapping timing of the rolling at a rolling stand is at hand ⁇ a suitable measure such as a rolling force, a torque or a torque-generating motor current metrological recorded. It is particularly advantageous if the time of the puncture in a roll stand on the basis of Be ⁇ movement of the rolling stock is carried out by the rolling mill. In such a material tracking the tapping time is for example by means of detectors, eg. As so-called “not metal detectors" are determined. It is suitable example ⁇ , on, such as the tip of the wire that passes through the rolling stands contact the head of the rolling stock, as a measuring point to ver ⁇ .
  • a further preferred variant is to determine the time of loading a drive with a real load torque using a model. This can be done, for example, mathematically by means of a movement model of the rolling stock.
  • the speed of the rolled material for example, is determined to hand ⁇ a roll peripheral speed and a calculated advance.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a control circuit for a drive of a roll stand
  • FIG. 3 shows a diagram of the time course of a on a
  • FIG 4 is a diagram of the temporal course of the rotational speed of a drive, which is supplied with a real load torque ge ⁇ Mäss FIG 3,
  • FIG. 6 shows a diagram of the time profile of the rotational speed of a drive, which is acted upon by a simulated Lastmo ⁇ ment according to FIG 5.
  • FIG 1 shows a section of a rolling mill train 2 having alseinan ⁇ of the following roll stands 4 for machining a rolled 6.
  • FIG 1 are exemplary eight successive roll ⁇ scaffolding 4 shown, which, for example, a billet is rolled into wire passes through the rolling stock 6.
  • Each roll stand 4 is assigned a separate drive 8, comprising a motor 10 and a gearbox 12, with speed control, which is drawn in FIG. 1 for reasons of clarity only for one rolling stand 4.
  • the transmission 12 is for example a combination of a Kammwalzgetrie ⁇ be and a transmission gear.
  • Each rolling stand 4 further comprises at least one roller 13, for example two Wal ⁇ zen 13, which is controlled by the respective drive 8 to a target value for the speed n So n.
  • the speed control of the drive is usually ⁇ circle 14 8 ⁇ an actual value of the rotational speed n is detected continuously, with the target value of the rotational speed n n So, for example, which is determined using a pass schedule, compared and adjusted accordingly.
  • FIG. 2 shows a control circuit 14 of a drive 8 according to the present invention for controlling the rotational speed n actual of the drive 8 and thus of the rollers 13 of the roll stand 4.
  • the control loop 14 comprises a control device 16, such as a PI controller, with which a control difference between the Actual value of the speed n Ist and the setpoint of the speed n So n is detected and regulated. Furthermore, the control circuit 14 includes a subordinate torque control with a converter 18, which supplies the motor 10 with power and controls it to a desired operating point, and an integrator 20, which represents the moment of inertia of the drive 8 to be considered in the control.
  • a control device 16 such as a PI controller
  • a real load torque M LO aci engages after the converter 18 and before the integrator 20 in the control loop 14 and directly influences the actual value of the speed ni st .
  • a simulated load torque M Loa ci, sim is the control circuit directly supplied to the re ⁇ gel means 16 14 in order to achieve only a small delay of the simulated load torque M Load, sim compared to the real load torque M LO aci.
  • the simulated load torque M Loa ci, sim thus directly influences the torque generated in the motor 10 by the converter 18 and thus also the power supplied.
  • FIG. 4 shows a collapse of the actual value of the rotational speed n actual, corresponding to the magnitude of the actual load torque M LO aci, at time T.
  • Drives 8 to which no load moment or torque deviating from the real load torque M LO aci acts learn no or only a smaller decline in the speed ni st .
  • the rollers of the rolling stands 4 no longer run synchronously, ie no longer in a predetermined from the pass schedule ratio of speeds.
  • At least one of the drives 8 is acted upon by a drive 8 with a real load torque M LO aci as a function of the real load torque M LO aci additionally a simulated load torque M Loa d, sim supplied, as shown in FIG.
  • the simulated load torque ML O BC I, sim shows a real load torque M Loa d ⁇ the time course.
  • a drive 8 can act on a drive 8 only a real load torque M Loa d, a purely simulated load torque M Loa d, sim or both a real load torque M Loa d and a simu ⁇ lated load torque M Loa d, sim act.
  • the simulated Lastmo ⁇ ment M loa d, sim, the simulator 14 supplied to the control loop 14 of a drive is chosen so that for each drive 8 each rolling stand 4 in response to the real load torque
  • the highest real load torque M Loa c acting on a drive 8 of a rolling stand 4 determines the sum of the real load moment M LO aci and the simulated load moment M Load , sim at the further rolling stands 4.
  • the real load torque M Load at the first rolling stand is greater than the real load moment M Load at the second rolling stand.
  • the real load torque M Load on the first roll ⁇ scaffold is thus the highest real load torque M Load - On On ⁇ the rolled 6 meet in the second roll stand 4, a Dif ⁇ ferenz moment between the occurring on the first roll stand 4 real load torque M Load and the second Roll stand 4 on ⁇ passing real load torque M Load determined and the control loop 14 of the second rolling stand 4 as simulated load torque M Load , sim switched.
  • the size of the simulated load torque M Load , sim can be ⁇ example also be determined using a stitch plan.
  • simulated load torque M Load , sim from a measured variable M, such as determined from the measurement of real torques or torque proportional ⁇ nal motor currents determined load torque.
  • a measuring device 22 is present.
  • An actuation of a drive 8 with a real load moment M LO aci takes place, for example, when the rolling stock 6 pierces or impinges in a rolling stand 4.
  • a time T of acting on a drive 8 with a real load torque M LO aci can be detected, ie based on a
  • Measured variable M is determined.
  • a rolling force or a Drehmo ⁇ ment is detected metrologically by means of the measuring device ⁇ 22nd
  • a determination of the time T can also take place on the basis of a value determined on the rolling stock 6, for example its speed and movement through the rolling train 2.
  • the simulated load torque M Loa ci, Sim is then supplied to the control ⁇ circle 14 at the time t.

Landscapes

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

Description

Beschreibung
Verfahren zur Bearbeitung von Walzgut in einer Walzstraße Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von
Walzgut in einer Walzstraße mit mindestens zwei Walzgerüsten mit jeweils mindestens einer Walze, wobei jedem Walzgerüst ein separater Antrieb für die mindestens eine Walze zugeord¬ net ist.
Bei der Bearbeitung von Walzgut, z.B. Stahl oder verschiedene Metalle in Form von sogenannten Brammen oder Knüppeln, durchläuft das Walzgut eine Walzstraße mit mehreren Walzgerüsten, in der es in mehreren Stichen zu Bändern oder Drähten ausge- walzt wird. Beim Drahtwalzen werden Walzgerüste verwendet, die als Walzen je zwei übereinander befindliche Kaliberwalzringe mit abwechselnd rund und oval gestalteten Kalibern auf¬ weisen, deren Querschnitt nach jedem Stich abnimmt. So wird aus Knüppeln mit annähernd quadratischem Querschnitt Rund- draht hergestellt.
Um das Walzgut an jedem Walzgerüst auf die gewünschte Dicke bzw. den gewünschten Querschnitt zu walzen, müssen die Drehzahlen der Walzen der einzelnen Walzgerüste auf einen Soll- wert für die Drehzahl geregelt werden. Die einzelnen Drehzahlsollwerte und somit auch ein Verhältnis der Drehzahlen der Walzen der aufeinanderfolgenden Walzgerüste zueinander werden in der Regel aus einem Stichplan vorgegeben. Um am Ende der Walzstraße die gewünschte Dicke oder den gewünschten Querschnitt des bearbeiteten Walzgutes zu erhalten, muss das vorgegebene Drehzahlverhältnis während der Bearbeitung mög¬ lichst genau eingehalten werden, d.h. auch die Istwerte für die Drehzahlen der Walzen der aufeinanderfolgenden Walzgerüste müssen während der gesamten Bearbeitung stets dem vorgege- benen Drehzahlverhältnis entsprechen.
Insbesondere beim Drahtwalzen treten sehr hohe Walzgeschwindigkeiten auf, sodass die Stichabnahmen und das Verhältnis der Drehzahlen der Walzen der einzelnen Walzgerüste exakt aufeinander abgestimmt und konstant gehalten werden müssen, um Zug- und Druckbelastungen auf den Draht zwischen den Walzgerüsten zu vermeiden. Schon geringe Abweichungen können zu einem Reißen des Drahtes oder zu einer Schlingenbildung führen .
Eine Möglichkeit sicherzustellen, dass das Drehzahlverhältnis konstant gehalten wird, ist es, alle Walzgerüste über ein me- chanisches Verteilergetriebe starr miteinander zu koppeln und mit einem gemeinsamen großen Motor anzutreiben. Ein großer Nachteil hierbei ist jedoch, dass beispielsweise bei Ver¬ schleiß einzelner Walzringe stets alle Walzringe ausgewech¬ selt oder neu eingeschliffen werden müssen, da die Quer- schnitte bzw. Durchmesser der Kaliber aufeinander abgestimmt sein müssen, um ein gewünschtes Walzergebnis zu erzielen. Da¬ durch ist ein solches Vorgehen sehr zeitaufwendig und kostenintensiv . Diese Nachteile können dadurch überwunden werden, dass jedes Walzgerüst mit einem separaten Antrieb, also eigenem Motor und Getriebe, angetrieben wird. So lassen sich die Walzenge¬ schwindigkeiten der Walzen für jedes Walzgerüst über Drehzahlsollwerte, die über eine für jeden Antrieb vorhandene Drehzahlregelung eingestellt werden, für die einzelnen Antriebe unabhängig voneinander einstellen. Ein Verschleiß einzelner Walzen bzw. Walzringpaare kann dann über eine Änderung des Drehzahlsollwertes zur Erreichung der geforderten Walzengeschwindigkeit des jeweiligen Antriebs ausgeglichen werden. Zudem wird kein in seinem Aufbau aufwändiges mechanisches Verteilergetriebe benötigt.
Eine große Herausforderung einer solchen Antriebslösung stellt jedoch die Drehzahlregelung der einzelnen Walzgerüste während der Bearbeitung von Walzgut dar. Beim Anstich eines Walzgerüsts, d.h. beim Auftreffen des Walzguts auf die Wal¬ zen, wirkt auf dieses ein reales Lastmoment, welches einen Einbruch der Drehzahl der Walzen an diesem Walzgerüst be- wirkt. Die Walzen anderer Walzgerüste hingegen, auf die zum Anstichzeitpunkt kein oder ein abweichendes, z.B. ein kleine¬ res reales Lastmoment wirkt, weisen eine unveränderte bzw. nur leicht veränderte Drehzahl auf. Dies hat zur Folge, dass die Drehzahlen der einzelnen Antriebe bzw. Walzen nicht mehr synchron, also nicht mehr in einem vorgegebenen Drehzahlverhältnis zueinander arbeiten. Dies kann zu Zug- oder Druckbelastungen und somit zu einem Reißen des Drahtes oder zu
Schlingenbildung des Walzgutes zwischen einzelnen Walzgerüs- ten führen.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Bearbeitung von Walzgut anzugeben, bei dem die oben genannten Nachteile vermieden werden.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Bei der Bearbeitung von Walzgut in einer Walzstraße, die mindestens zwei Walzgerüste mit jeweils mindestens einer Walze umfasst, wobei jedem Walzgerüst ein separater Antrieb mit Drehzahlregelung für die mindestens eine Walze zugeordnet ist, wird bei Beaufschlagung zumindest eines der Antriebe mit einem realen Lastmoment, zur Drehzahlregelung der Antriebe zumindest einem Regelkreis der Antriebe zusätzlich in Abhän¬ gigkeit des realen Lastmoments ein simuliertes Lastmoment zu- geführt.
Bei der Bearbeitung von Walzgut in einer Walzstraße mit Walzgerüsten, die jeweils einen eigenen Antrieb aufweisen, werden die Walzen der einzelnen Walzgerüste jeweils auf einen Dreh- zahlsollwert geregelt. Hierfür weist jeder Antrieb eine Dreh¬ zahlregelung mit einem Regelkreis auf, in dem ständig ein Istwert für die Drehzahl erfasst, mit dem Sollwert für die Drehzahl verglichen und gegebenenfalls daran angepasst wird. Wird ein Antrieb mit einem realen Lastmoment beaufschlagt, bewirkt dies einen Einbruch der Drehzahl und somit eine Verringerung des Istwerts für die Drehzahl. Die Drehzahlregelung des Antriebs regelt die Walzen des Walzgerüsts wieder auf die Sollwerte für die Drehzahl ein. Die einzelnen Drehzahlsoll- werte werden dabei so gewählt, dass das Walzgut an jedem Walzgerüst auf eine gewünschte Dicke bzw. gewünschten Quer¬ schnitt gewalzt wird. Es wird somit ein Drehzahlverhältnis der Walzen der aufeinanderfolgenden Walzgerüste zueinander vorgegeben, welches während der Bearbeitung des Walzgutes eingehalten werden muss.
Um dies zu gewährleisten müssen auch die Istwerte der Drehzahlen der Walzen der Walzgerüste stets diesem vorgegebenen Drehzahlverhältnis entsprechen. Das Drehzahlverhältnis muss folglich auch bei auftretenden Lastmomenten konstant gehalten werden. Da ein an einem Antrieb auftretendes, reales Lastmo¬ ment einen Einbruch des Istwertes der Drehzahl bewirkt, wird zur Drehzahlregelung der weiteren Antriebe deren Regelkreis ein simuliertes Lastmoment zugeführt. Dieses bewirkt, dass der Istwert der Drehzahl an den weiteren Antrieben ebenfalls verringert wird und das vorgegebene Drehzahlverhältnis auch während der Beaufschlagung eines Antriebs mit einem realen Lastmoment erhalten bleibt.
Mit anderen Worten: Wird ein Antrieb durch das Auftreten eines realen Lastmoments abgebremst oder beschleunigt, werden auch die weiteren Antriebe, induziert durch ein simuliertes Lastmoment, verlangsamt oder beschleunigt, um eine synchrone Änderung, z.B. eine Reduzierung der Istwerte der Drehzahl an allen Walzgerüsten zu erreichen. Dies gewährleistet, dass das vorgegebene Drehzahlverhältnis auch dann konstant bleibt, wenn der Istwert der Drehzahl an zumindest einem Walzgerüst von dem Sollwert für die Drehzahl abweicht. Synchron bedeu¬ tet, dass die Drehzahlen und Walzengeschwindigkeiten der einzelnen Walzgerüste einen zeitgleichen und gleichförmigen Verlauf zeigen, sodass das vorgegebene Drehzahlverhältnis stets konstant ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird also den nicht oder nur mit einem geringeren realen Lastmoment beaufschlagten Antrieben, zum Zeitpunkt der Beaufschlagung eines Antriebs mit ei¬ nem realen Lastmoment, also z.B. beim Anstich des Walzgutes in einem Walzgerüst, im Regelkreis ein künstliches, nachge¬ bildetes Lastmoment simuliert. Dieses simulierte Lastmoment bewirkt einen nahezu zeitgleichen und synchron verlaufenden Einbruch der Istwerte der Drehzahl an jedem Walzgerüst, so- dass das aus den Sollwerten für die Drehzahl vorgegebene Verhältnis der Drehzahlen auch bei von den Sollwerten abweichenden Istwerten für die Drehzahl eines oder mehrerer Antriebe konstant bleibt und während der gesamten Bearbeitung erhalten wird. Dadurch wird ein Reißen des Walzgutes, beispielsweise Draht, oder Schlingenbildung zuverlässig verhindert.
Mit anderen Worten: Wenn an mindestens einem der Antriebe ein reales Lastmoment wirkt, wird zur Regelung der Drehzahl im Regelkreis der weiteren Antriebe jeweils ein Lastmoment simu¬ liert, um einen synchronen Drehzahleinbruch an allen Walzgerüsten zu bewirken. Die Größe des simulierten Lastmoments wird in Abhängigkeit vom realen Lastmoment derart gewählt, dass die Drehzahlen der Antriebe das vorgegebene Drehzahlver¬ hältnis einhalten.
Die Idee der vorliegenden Erfindung beruht folglich darauf, dass durch Beaufschlagung jedes Antriebs mit entsprechendem Lastmoment, sei es ein reales, ein simuliertes oder ein ge¬ mischt real und simuliertes Lastmoment, die Synchronität der Drehzahlen und der Walzengeschwindigkeiten der einzelnen Walzgerüste auch bei zeitlich versetzt erfolgender realer Belastung gewährleistet ist. Unter Synchronität ist dabei die Erhaltung des vorgegebenen Verhältnisses der Drehzahlen und Walzengeschwindigkeiten auch bei Änderung eines Istwertes mindestens einer Drehzahl zu verstehen.
Bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird beispielsweise beim Auftreffen des Walzgutes auf das erste Walzgerüst, also beim Anstich im ersten Walzgerüst, ein An- trieb nur mit einem realen Lastmoment beaufschlagt und dem
Regelkreis der weiteren Antriebe nur jeweils ein simuliertes Lastmoment zugeführt. Durchläuft das Walzgut die Walzstraße, werden die einzelnen Walzgerüste nacheinander mit einem rea- len Lastmoment beaufschlagt. Beim Anstich im zweiten Walzge¬ rüst wirkt dann beispielsweise am ersten Walzgerüst nur ein reales Lastmoment und am zweiten Walzgerüst ein kleineres, reales Lastmoment und es wird zusätzlich ein simuliertes Lastmoment in den Regelkreis der Drehzahlregelung des zweiten Walzgerüstes aufgeschaltet . Den Antrieben der nachfolgenden Walzgerüste wird jeweils nur ein simuliertes Lastmoment zuge¬ führt. Es sind somit für die Drehzahlregelung der einzelnen Antriebe gesamte Lastmomente vorhanden, die sich sowohl nur aus einem realen als auch aus einem rein simulierten Lastmoment oder aus einer Kombination beider zusammensetzen können.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden bei Beaufschlagung mehrerer Antriebe mit einem realen Lastmoment die simulierten Lastmomente in Abhängigkeit des höchsten rea¬ len Lastmoments zugeführt. Mit anderen Worten: Tritt an meh¬ reren Antrieben ein reales Lastmoment auf, werden die simu¬ lierten Lastmomente die dem jeweiligen Regelkreis der weite¬ ren Antriebe zugeführt werden durch das höchste reale Lastmo¬ ment bestimmt.
Das höchste reale Lastmoment wird insbesondere mit einer Ma- ximal-Auswahl-Funktion bestimmt.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn bei Beaufschlagung mehrerer Antriebe mit einem realen Lastmoment Differenzmomente zwischen dem höchsten realen Lastmoment und den realen Lastmomenten gebildet werden und diese Differenzmomente als simu¬ lierte Lastmomente zugeführt werden. Dabei wird für jedes Walzgerüst ein Differenzmoment zwischen dem höchsten realen Lastmoment und dem an dem jeweiligen Walzgerüst auftretenden realen Lastmoment gebildet und dem Regelkreis des jeweiligen Antriebs als simuliertes Lastmoment zugeführt. Mit anderen Worten: Das höchste reale Lastmoment bestimmt die Summe aus realem und simuliertem Lastmoment an jedem Walzgerüst.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein Drehzahlverhältnis der Walzen der aufeinanderfolgen- den Walzgerüste anhand eines Stichplans ermittelt. Mit ande¬ ren Worten: Für jedes Walzgerüst wird anhand des Stichplans ein Drehzahlsollwert ermittelt, sodass das Walzgut in jedem Walzgerüst auf eine gewünschte Dicke bzw. gewünschten Quer- schnitt gewalzt wird. Die Drehzahlsollwerte der einzelnen Walzen eines Walzgerüsts weisen ein bestimmtes Drehzahlverhältnis zueinander auf. Um dieses anhand des Stichplans er¬ mittelte Drehzahlverhältnis während der gesamten Bearbeitung des Walzgutes konstant zu halten, wird gemäß dem vorliegenden Verfahren zur Drehzahlregelung der Antriebe deren Regelkreis zusätzlich jeweils ein simuliertes Lastmoment zugeführt. So¬ mit bleibt das Drehzahlverhältnis durch Bewirken eines gleich verlaufenden Drehzahleinbruchs an allen Walzgerüsten konstant .
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das jeweils simulierte Lastmoment ebenfalls anhand eines Stichplans berechnet. Dies ist vor allem zu Beginn der Bear¬ beitung des Walzgutes von Vorteil, wenn noch keine Messwerte vorliegen.
In einer weiteren Ausprägung des Verfahrens wird das jeweils simulierte Lastmoment anhand von Messgrößen ermittelt. Eine solche Messgröße kann beispielsweise ein aus der Messung ei- nes realen Drehmoments oder drehmomentproportionaler Motorströme ermitteltes Lastmoment sein. Während der Bearbeitung des Walzgutes werden solche Messgrößen ständig ermittelt, so¬ dass das jeweils simulierte Lastmoment ständig nachgeführt und optimiert werden kann. Dies führt zu einer genaueren Er- mittlung des simulierten Lastmoments in Abhängigkeit des rea¬ len Lastmoments.
Um den Zeitpunkt der Beaufschlagung eines Antriebs mit einem realen Lastmoment zu kennen, wird dieser bei einer bevorzug- ten Ausführungsform detektiert. Mit anderen Worten: Der
Anstichzeitpunkt des Walzgutes an einem Walzgerüst wird an¬ hand einer geeigneten Messgröße, wie z.B. eine Walzkraft, ein Drehmoment oder ein momentenbildender Motorstrom, messtech- nisch erfasst. Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn der Zeitpunkt des Anstichs in einem Walzgerüst anhand der Be¬ wegung des Walzgutes durch die Walzstraße erfolgt. Bei einer solchen Materialverfolgung wird der Anstichzeitpunkt bei- spielsweise mit Hilfe von Detektoren, z. B. sogenannte „not metal detectors", bestimmt. Dabei bietet es sich beispiels¬ weise an, den Kopf des Walzgutes, wie z.B. die Spitze des Drahtes, der die Walzgerüste durchläuft als Messpunkt zu ver¬ wenden .
Eine weitere bevorzugte Variante besteht darin, den Zeitpunkt der Beaufschlagung eines Antriebs mit einem realen Lastmoment anhand eines Modells zu ermitteln. Dies kann beispielsweise rechnerisch mithilfe eines Bewegungsmodells des Walzgutes er- folgen. Dabei wird die Geschwindigkeit des Walzgutes z.B. an¬ hand einer Walzenumfangsgeschwindigkeit und einer berechneten Voreilung ermittelt.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen. Es zeigen in einer schematischen Prinzipskizze: FIG 1 einen Ausschnitt einer Walzstraße mit aufeinander¬ folgenden Walzgerüsten und mit einem separaten Antrieb für jedes Walzgerüst,
FIG 2 eine schematische Darstellung eines Regelkreises für einen Antrieb eines Walzgerüsts,
FIG 3 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs eines an einem
Antrieb auftretenden realen Lastmoments, FIG 4 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs der Drehzahl eines Antriebs, der mit einem realen Lastmoment ge¬ mäß FIG 3 beaufschlagt wird,
FIG 5 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs eines an einem
Antrieb simulierten Lastmoments,
FIG 6 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs der Drehzahl eines Antriebs, der mit einem simulierten Lastmo¬ ment gemäß FIG 5 beaufschlagt wird.
FIG 1 zeigt einen Ausschnitt einer Walzstraße 2 mit aufeinan¬ derfolgenden Walzgerüsten 4 zur Bearbeitung eines Walzgutes 6. In FIG 1 sind beispielhaft acht aufeinanderfolgende Walz¬ gerüste 4 dargestellt, die das Walzgut 6, z.B. ein Knüppel der zu Draht gewalzt wird, durchläuft.
Jedem Walzgerüst 4 ist ein separater Antrieb 8, umfassend ei- nen Motor 10 und ein Getriebe 12, mit Drehzahlregelung zugeordnet, welcher in FIG 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur für ein Walzgerüst 4 eingezeichnet ist. Das Getriebe 12 ist beispielsweise eine Kombination aus einem Kammwalzgetrie¬ be und einem Übersetzungsgetriebe. Jedes Walzgerüst 4 umfasst weiterhin mindestens eine Walze 13, beispielsweise zwei Wal¬ zen 13, die von dem jeweiligen Antrieb 8 auf einen Sollwert für die Drehzahl nSon geregelt wird. Hierfür wird im Regel¬ kreis 14 der Drehzahlregelung des Antriebs 8 ständig ein Ist¬ wert der Drehzahl nIst erfasst, mit dem Sollwert der Drehzahl nSon , welcher z.B. anhand eines Stichplans ermittelt wird, verglichen und daran angepasst.
FIG 2 zeigt einen Regelkreis 14 eines Antriebs 8 gemäß der vorliegenden Erfindung zur Regelung der Drehzahl nIst des An- triebs 8 und somit der Walzen 13 des Walzgerüsts 4.
Der Regelkreis 14 umfasst eine Regeleinrichtung 16, wie z.B. einen PI-Regler, mit dem eine Regeldifferenz zwischen dem Istwert der Drehzahl nIst und dem Sollwert der Drehzahl nSon erfasst und geregelt wird. Desweiteren umfasst der Regelkreis 14 eine unterlagerte Drehmomentregelung mit einem Umrichter 18, der den Motor 10 mit Strom versorgt und diesen in einen gewünschten Betriebspunkt steuert, und einen Integrator 20, der die bei der Regelung zu berücksichtigenden Trägheitsmomente des Antriebs 8 repräsentiert.
Ein reales Lastmoment MLOaci greift nach dem Umrichter 18 und vor dem Integrator 20 in den Regelkreis 14 ein und beein- flusst direkt den Istwert der Drehzahl n ist . Ein simuliertes Lastmoment MLoaci, sim wird dem Regelkreis 14 direkt nach der Re¬ geleinrichtung 16 zugeführt, um nur eine geringe Verzögerung des simulierten Lastmoments MLoad, sim gegenüber dem realen Lastmoment MLOaci zu erreichen. Das simulierte Lastmoment MLoaci, sim beeinflusst somit direkt das im Motor 10 vom Umrichter 18 erzeugte Drehmoment und somit auch die zugeführte Leistung.
Bei Beaufschlagung eines Antriebs 8 mit einem realen Lastmo- ment MLoac welches wie in FIG 3 gezeigt zu einem Zeitpunkt T, also beispielsweise beim Anstich des Walzgutes 6 in einem Walzgerüst 4, sprungartig ansteigt, verringert sich die aktu¬ elle Drehzahl nIst des Antriebs 8 und der Walzen 13. FIG 4 zeigt einen der Größe des realen Lastmoments MLOaci entspre- chenden Einbruch des Istwertes der Drehzahl nIst zum Zeitpunkt T. Antriebe 8, auf die kein oder ein vom realen Lastmoment MLOaci abweichendes Lastmoment wirkt, erfahren keinen oder nur einen geringeren Einbruch der Drehzahl n ist . Somit laufen die Walzen der Walzgerüste 4 nicht mehr synchron, d.h. nicht mehr in einem aus dem Stichplan vorgegebenen Verhältnis der Drehzahlen .
Um das Drehzahlverhältnis sämtlicher Antriebe 8 während der gesamten Bearbeitung des Walzgutes 6 konstant, also dem aus dem Stichplan vorgegebenen Drehzahlverhältnis entsprechend, zu halten, wird gemäß FIG 2 dem Regelkreis 14 zumindest eines der Antriebe 8 bei Beaufschlagung eines Antriebs 8 mit einem realen Lastmoment MLOaci in Abhängigkeit des realen Lastmoments MLOaci zusätzlich ein simuliertes Lastmoment MLoad, sim zugeführt, wie dies in FIG 5 dargestellt ist. Das simulierte Lastmoment MLO BCI, sim zeigt einen einem realen Lastmoment MLoad entsprechen¬ den zeitlichen Verlauf. Dabei kann an einem Antrieb 8 nur ein reales Lastmoment MLoad, ein rein simuliertes Lastmoment MLoad, sim oder sowohl ein reales Lastmoment MLoad als auch ein simu¬ liertes Lastmoment MLoad, sim wirken. In jedem Fall wird das dem Regelkreis 14 eines Antriebs 8 zugeführte simulierte Lastmo¬ ment MLoad, sim dabei so gewählt, dass sich für jeden Antrieb 8 jedes Walzgerüsts 4 in Abhängigkeit vom realen Lastmoment
MLoad ein Lastmoment ergibt, das eine zeitgleiche und synchron verlaufende Verringerung der Drehzahl nIst aller Antriebe 8 bewirkt. So wird durch ein simuliertes Lastmoment MLoad, Sim Zum Zeitpunkt T ein zeitgleicher Drehzahleinbruch- in FIG 6 dar- gestellt- an allen Antrieben 8 und damit eine Synchronität der Walzen 13 der einzelnen Walzgerüste 4 gewährleistet.
Beim Einfädeln des Walzgutes 6 in das erste Walzgerüst 4 wird beispielsweise nur ein Antrieb 8, nämlich der des ersten Walzgerüsts 4, mit einem realen Lastmoment MLoad beaufschlagt. An allen weiteren Antrieben 8 wirkt kein reales Lastmoment MLoad, sodass deren Regelkreis 14 in Abhängigkeit des am ers¬ ten Walzgerüst 4 auftretenden realen Lastmoments MLoad nur je¬ weils ein simuliertes Lastmoment MLoad, sim zugeführt wird.
Trifft das Walzgut 6 im zweiten Walzgerüst 4 auf, ist der An¬ trieb 8 des ersten Walzgerüsts 4 weiterhin mit dem realen Lastmoment MLoad beaufschlagt. Auch am zweiten Walzgerüst 4 wirkt nun ein reales Lastmoment MLoad, welches sich von dem am ersten Walzgerüst 4 wirkenden realen Lastmoment MLoad unter¬ scheidet. Bei Beaufschlagung mehrerer, in diesem Fall zweier Antriebe 8 mit einem realen Lastmoment MLoad wird das größere reale Lastmoment MLoad, also das höchste reale Lastmoment MLoad, bestimmt. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Ma- ximalauswahl-Funktion erfolgen. In Abhängigkeit des höchsten realen Lastmoments MLoad werden den Regelkreisen 14 der An¬ triebe 8 simulierte Lastmomente MLoad, sim zugeführt. Hierfür wird z.B. jeweils eine Differenz zwischen dem höchsten realen Lastmoment MLOaci und dem realen Lastmoment MLOaci an jedem Walz¬ gerüst 4 gebildet. Dieses Differenzmoment wird dem jeweiligen Regelkreis 14 des Antriebs 8 mit den geringeren realen Last¬ momenten MLOaci als simuliertes Lastmoment MLoad, sim zugeführt.
Mit anderen Worten: Das höchste reale Lastmoment MLoac das an einem Antrieb 8 eines Walzgerüsts 4 wirkt, bestimmt die Summe aus realem Lastmoment MLOaci und simuliertem Lastmoment MLoad, sim an den weiteren Walzgerüsten 4.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das reale Lastmoment MLoad am ersten Walzgerüst größer als das reale Lastmoment MLoad am zweiten Walzgerüst. Das reale Lastmoment MLoad am ersten Walz¬ gerüst ist somit das höchste reale Lastmoment MLoad - Beim Auf¬ treffen des Walzgutes 6 im zweiten Walzgerüst 4 wird ein Dif¬ ferenzmoment zwischen dem am ersten Walzgerüst 4 auftretenden realen Lastmoment MLoad und dem am zweiten Walzgerüst 4 auf¬ tretenden realen Lastmoment MLoad bestimmt und dem Regelkreis 14 des zweiten Walzgerüsts 4 als simuliertes Lastmoment MLoad, sim aufgeschaltet . Den weiteren Antrieben 8 wird weiterhin das in Abhängigkeit des am ersten Walzgerüst 4 auftretenden rea¬ len Lastmoments MLoad bestimmte simulierte Lastmoment MLoad, sim zugeführt .
Wird bei der Bearbeitung des Walzgutes 6 beispielsweise an¬ schließend das dritte Walzgerüst 4 mit einem größeren realen Lastmoment MLoad beaufschlagt als das erste Walzgerüst 4, ist somit das reale Lastmoment MLoad am dritten Walzgerüst 4 das höchste reale Lastmoment MLoad , das die Summe aus realem und simuliertem Lastmoment an den übrigen Walzgerüsten 4 bestimmt. Es werden wiederum Differenzmomente gebildet und den Regelkreisen 14 der übrigen Antriebe 8 zugeführt. Die simu¬ lierten Lastmomente MLoad, sim werden somit entsprechend dem neuen höchsten realen Lastmoment MLoad erhöht.
Die Größe des simulierten Lastmoments MLoad, sim kann beispiels¬ weise ebenfalls anhand eines Stichplans ermittelt werden. Während der Bearbeitung des Walzgutes 6 ist es möglich das simulierte Lastmoment MLoad, sim aus einer Messgröße M, wie z.B. aus der Messung realer Drehmomente oder drehmomentproportio¬ naler Motorströme ermittelte Lastdrehmomente, zu bestimmen. Hierfür ist eine Messeinrichtung 22 vorhanden.
Gemäß der Erfindung erfolgt die Zuführung eines simulierten Lastmoments MLoaci, sim zur Drehzahlregelung der Antriebe 8 in zumindest einen Regelkreis 14 eines der Antriebe 8 bei Beauf¬ schlagung mindestens eines Antriebs 8 mit einem realen Last- moment MLoaci - Eine Beaufschlagung eines Antriebs 8 mit einem realen Lastmoment MLOaci erfolgt beispielsweise beim Anstich bzw. Auftreffen des Walzgutes 6 in einem Walzgerüst 4.
Ein Zeitpunkt T der Beaufschlagung eines Antriebs 8 mit einem realen Lastmoment MLOaci kann detektiert, also anhand einer
Messgröße M ermittelt, werden. Hierfür wird mittels der Mess¬ einrichtung 22 beispielsweise eine Walzkraft oder ein Drehmo¬ ment messtechnisch erfasst. Eine Ermittlung des Zeitpunktes T kann auch anhand eines am Walzgut 6 ermittelten Wertes, z.B. dessen Geschwindigkeit und Bewegung durch die Walzstraße 2, erfolgen. Das simulierte Lastmoment MLoaci, sim wird dem Regel¬ kreis 14 dann zum Zeitpunkt T zugeführt.
Denkbar ist es auch, den Zeitpunkt T anhand eines Modells, welches z.B. die Bewegung des Walzgutes 6 durch die Walzstra¬ ße 2 abbildet, rechnerisch zu ermitteln.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bearbeitung von Walzgut (6) in einer Walzstraße (2), die mindestens zwei Walzgerüste (4) mit jeweils mindestens einer Walze (13) umfasst, wobei jedem Walzgerüst (4) ein separater Antrieb (8) mit Drehzahlregelung für die mindestens eine Walze (13) zugeordnet ist, bei dem bei Beauf¬ schlagung zumindest eines der Antriebe (8) mit einem realen Lastmoment ( MLOaci ) zur Drehzahlregelung der Antriebe (8) zu- mindest einem Regelkreis (14) eines der Antriebe (8) zusätz¬ lich in Abhängigkeit des realen Lastmoments ( MLOaci ) ein simu¬ liertes Lastmoment (MLo ad, sim ) zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Antrieb (8) nur mit einem realen Lastmoment ( MLOaci ) beaufschlagt wird und dem Re¬ gelkreis (14) der weiteren Antriebe (8) nur jeweils ein simu¬ liertes Lastmoment (MLo ad, sim ) zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem bei Beaufschla- gung mehrerer Antriebe (8) mit einem realen Lastmoment ( MLo ad ) die simulierten Lastmomente ( MLo ad, sim ) in Abhängigkeit des höchsten realen Lastmoments ( MLo ad ) zugeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das höchste reale Last- moment ( MLo ad ) mit einer Maximal-Auswahl-Funktion bestimmt wird .
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem bei Beaufschlagung mehrerer Antriebe (8) mit einem realen Lastmoment ( MLo ad ) Differenzmomente zwischen dem höchsten rea¬ len Lastmoment ( MLo ad ) und den realen Lastmomenten ( MLo ad ) ge¬ bildet werden und diese Differenzmomente als simulierte Last¬ momente ( MLo ad, sim ) zugeführt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Drehzahlverhältnis der Walzen (13) der Walzgerüste (4) anhand eines Stichplans ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das jeweils simulierte Lastmoment ( MLoad, sim ) anhand eines Stichplans berechnet wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das jeweils simulierte Lastmoment ( MLoad, sim ) anhand einer Messgröße (M) ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Zeitpunkt (T) der Beaufschlagung eines Antriebs (8) mit einem realen Lastmoment (MLoad ) detektiert wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Zeitpunkt (T) der Beaufschlagung eines Antriebs (8) mit einem realen Lastmoment (MLoad ) anhand eines Modells er¬ mittelt wird.
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