DE2008014A1 - - Google Patents

Description

Nippon Kokan Kabushiki Kaisha 2 0· Feb. 1970

Tokio, Japan ' Verfahren zur Rechnermigfcgelung eines Walzwerks

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rechner-Regelung eines Walzwerks, bei welchem erfindungsge— maß dessen Betriebsparameter in eine Anzahl von Grup— pen aufgeteilt werden und die Abweichung des Parameters von einem Mittelwert gruppenweise durch primäre Gleichungen korrigiert wird, so daß eine schnelle und folgerichtige Regelung des Walzwerks erreicht wird.

Es wird bereits ein anderes. Verfahren zur Regelung eines Walzwerks in Abhängigkeit von einer Leistungs— charakteristik angewandt.

Bei diesem Verfahren wird eine die zur Querschnittsabnahme einer Stahlbramme als Ausgangsmaterial auf die gewünschte Blechdicke erforderliche Leistung dar·*- stellende Kurve unter Verwendung von Walzdaten ausgewertet, um die Antriebsleistung unter gebührender Be>rücksichtigung der Leistungsfähigkeit der Antriebsmotoren der jeweiligen Walzgerüste zweckmäßig auf die betreffenden Walzgerüste einea Tandemwalzwerks zu verteilen. Nach dieser Verteilung der Antriebsleistung auf die verschiedenen Walzgerüste wird dann die Aus— gangs-Platten- bzw. -Blechdicke jedes Gerüste anhand der in Fig. 1 dargestellten Leistungskurve bestimmt. Sobald diese Sicke bestimmt worden ist, kann die Volumengeschwindigkeit sowie die Walzgeschwindigkeit jedes Gerüste unter festgelegten Bedingungen bestimmt und die Walzlast anhand der Dicke und der Geschwindigkeit berechnet werden.. Wenn beispielsweise der Stellwert

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Valzspalts mit £5r, die Ausgangsdicke dar l-latte bzw. des Blechs mit h, die Ualzlast mit P und dio Steifheit des Ualzwerks bzw. der ualzensprung nit II (eine iroportionalitätskonstante, welche die durch die V'alzlast verursachte proportionale Vergrößerung des -.'alzspalts angibt, v;enn das Walzwerks als ein federndes System darstellend betrachtet wird) bezeichnet wird, laßt sich der Gollwert der Anstellschraube jedes Gerüsts durch die Gleichung

Sr = h - P/M

ausdrücken. Ls ist somit möglich, den £ollv;ert des V,^Talzspalts jedes Gerüsts ^u bestimraen, indem die i.-alzencpruns-Vergrößerung des Lalzspalts von der

Dieses Verfahren kennzeichnet sich dadurch, daß bei Pro£jraininierung eines entsprechenden Plans £Vt

^Q il-

durch das walzv;erk hergestellte Materialdicke der V/alzdruck,' triebsleistung, die liaterialdicke an jedem Gerüst, die Ualzgescnvindi^keit usw. in IOrm i'nrer Absolucverte erhalten werden können. Da es jedoch nöti^ ist, die Absolutwerte des V/alzspalts und der l.^: _alz£eschv.'indi^·- keit für jode der verschiedenen Haterialdicken einzeln zu bestimmen, sind die Berechnungs-Gleichun^en sehr kompliziert. Bei Verwendung vereinfachter Gleichungen kann abor die Genauigkeit der Arbeitsweise nicht gewährleistet v/erden.

Koben dem vorstehend beschriebenen Leistungskurvensind auch ver^chiedoiiö andere Verfahren vor-

v.'orden. Bei jedem dieser bekannten Verfahren worden dio Absolutvjorte dor Walzleistung und «.alalast für jGdo I-rodulctdicke unabhängic bestimmt, urj άίο erforderlichen Ltollworte eines Walzwerks

BAD ORIGINAL. 009848/1080

Infolgedessen sind bei den herkömmlichen Verfahren genaue und komplizierte Berechnungen erforderlich, da bei diesen Verfahren Absolutwerte der Walzleistung und der Antriebsleistung erzielt werden müssen. Folglich sind auch die Berechnungen einer "on - line" Programmierung von Walzstraßen äußerst komplizierte= ■

Aufgabe der Erfindung ist mithin in erster Linie die Schaffung eines neuartigen Verfahrens zur Rechner-Regelung eines Walzwerks, welches einfach und schnell die Betriebsparameter des Walzwerks in Abhängigkeit von linearen Gleichungen und ohne Notwendigkeit für komplizierte Berechnungen aufrechtzuerhalten vermag.

Die -Erfindung bezweckt weiterhin die Schaffung eines verbesserten Rechner-Regelverfahrens für ein Walzwerk, durch welches nicht nur das Walzwerk auf die Erzeugung eines gewünschten Erodukts voreingestellt werden kann, sondern auch die voreingestellten bzw, Sollwerte im Betrieb dynamisch korrigiert werden können«

Die vorgenannten Aufgaben werden bei einem neuartigen Rechner-Hegelverfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die verschiedenen Betriebsparameter des Walzwerks in eine Anzahl von Gruppen aufgeteilt wer den und die Abweichung des betreffenden Parameters vom Mittelwert in jeder Gruppe zur Berichtigung der Arbeitsweise des Walzwerks herangezogen wird. Diese Abweichung wird nach linearen Gleichungen berechnet, tut die Genauigkeit und Schnelligkeit der Berechnung zu erhöhen·

Ia folgenden ist die Erfindung in einem Ausführunga— beispiel anhand der Zeichnung näher erläutert« £a «eigen:

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20080H

Fig. 1 eine graphische Darstellung einer Leistungskurve zur Erläuterung eines bisherigen Verfahrens zur Bestimmung der Platten- bzw· Blechdicke an der Auslaufseite jedes Walzgerüst s und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines sechs Gerüste aufweisenden bändern-WarmWalzwerks zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens .

In Fig. 2 ist ein sechs Walzgerüste aufweisendes Tandem-Warmwalzwerk dargestellt, das aus einem abschließenden Vorwalzgerüst 12, einem an letzterem montierten Lastfühler 2, einem Temperaturfühler 13 und einer Reihe von Fertigwalzgerüsten 5 in Form von sechs Gerüsten 6-11 besteht.

Bei der Einstellung eines Walzwerks sollten der Walzspalt und die Walzgeschwindigkeit jedes Gerüsts zuerst eingestellt werden. Die Einstellung des Walz— spalts hängt von der Platten- bzw. Blechdicke, der Walzlast und der Steifheit des jeweiligen Walzgerüsts ab.

Bei Bezeichnung der Blechdicke beim Auslaufen zwischen den Walzen mit h, der Gerüstzahl der Fertigstraße mit i, des Stell- oder Sollwerts des Walzspalts mit Sr, der Walzlast mit P und der Steifheit des Walzwerks mit M gilt die folgende Gleichung:

^hi " ^Sri ^{+ P}i/^M (¹)

Die Walzgeschwindigkeit kann unter der Bedingung bestimmt werden, daß die Volumengeschwindigkeit konstant dni. Ilithii) ri.l!.

BAD ORIGINAL

η ο q a /. B /1 o e o

-■5~ 20080H

worin ν die Katerialgeschwindigkeit und U die Volumengöscliuindigkeit "bedeuten,

Viie sich aus den Gleichungen (1) und (2) ergibt, ist es zur Bestimmung der lie.triebsparaineter eines VaIzi/erks notwendig, die Blcchdicke, die Ualslast und die Steifheit -jedes l.'alzgerüsts zu bestimmen·

emäß werden diese Parameter.auf die im folgenden beschriebene Weise bestimmt.

Unter Zugrundelegung einer bestimmten'Henndicke des Produkts von hg werden die folgenden Mittelwerte festgelegt, um eine dicht am Coilwert liegende Nenndicke zu erzielen·

Plattendicke an den jeweiligen Gerüsten

Last an den je v/eiligen Gerüsten P^ ' i * 1/v6

Temperatur an den jeweiligen Gerüsten T^i ^ * ^ ¹^ ^

Walzgeschwindigkeit an den jeweiligen

Gerüsten · V^ i » 1λ>6

Soll-Spalt an den jeweiligen Gerüsten ^örki ^ *" ^ ¹^^ Leistung für die jeweiligen Gerüste HB^ i » 1rv6 Mittlere Ereite der Platte B^

Kohlenstoffäquivalent der die.Verformung boGinflußendon Legierungselemente und anderen I'laterialbeimengungen zur EriiiLiliiiig des mittleren Verformungswidorctunds · (0_m)

BAD

009848/1080

l/alzgerüststeifheit, als Funktion

der Materialbreite H - M (B)

Dicke des Endprodukts ' h,

Vcrfornungsabhängiges Kohlenstoffäquivalent des Endprodukts C«,

Endwalz-Temperatur Tg

llaterialbreite . B

Die Abweichungen von diesen Mittelwerten sind dann folgende;

^/jh6 " ^h6 * \δ (3)

Δ ο« - O₁₁ - c ' · W

ill 111 ill y-wt » W

._ Δ 'Si₆ - T₆ - T_k6 (5).

b - B/Bjj. (6) ■ -

Obgleich der Walz- bzw, Stichfolgeplan der verschiedenen Gerüste nach diesen durch die Gleichungen (3) bis (6) dargestellten Abweichungen von den Mittelwerten geändert werden muß, können diese Änderungen als kleine Variationen um den Mittelwert herum angesehen werden, die sich nach Diagrammen linearen Verhältnisses bestimmen lassen. Mithin gilt folgendes Verhältnis:

Plattondicke an jodom Gerüst Temperatur an federn Gerüst

Walzsoschv/indlßköib an Jedem Gerüst; *

— - ν 7

009848/1030

■-.. .' - χ -7- . " 20080H.

Λ ^{Β V}ki

Anhand der Gleichungen (7), (8) und (9) sind die Plattendicke, die Temperatur des Materials und die Walzgescliviindigkeit einfach zu bestimmen· .

Auf der Grundlage der hierdurch erhaltenen Plattendicke und Temperatur können die Walzlast und die Leistung an jeden Gerüst nach den folgenden Gleichungen bectinmt werden:

Walzlast bzw· Walzdruck an Jedem Gerüst

Leistung an jedem Gerüst

Auf diese Weise ergibt Gleichung (7) die Platten- bzw· Blechdicke an jedem Gerüst und Gleichung (10) die UaIzlast an jedem Gerüst, Weiterhin wird die VJalzwerk-ßteifheit durch Versuche oder theoretische Berechnung als Funktion der Iiaterialbreite bestimmt:

H « H (B) . . (12>

Durch Einsetzen dieser Gleichungen in Gleichung (Ί) kann_ mithin der Sollwert des WalzSpalts an jedem Gerüst ohne er es bes I iuiui L Vi erden:

ßr -^- P₁/^

- (P_ki +Oi₅₁ZJh₆ +<^_7i A

)" χ b/M

^Srki

C₁₁ ) x VM (13)

0098A8/1080 BAD

20080H

Während die v/alzgeschwindigkeit nach Gleichung (9) bestimmt werden kann, ist es nötig, Gleichung (9) abzuleiten, um dem Zustand konstanter Volumengeschwindigkeit zu genügen.

Wie aus Gleichungen (9) und (15) hervorgeht, kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß der Stell- bzw. Sollwert sowohl des Walzspalts Sr. als auch der Walz— geschwindigkeit V. dadurch erhalten werden, daß durch kleine Änderungen C/Jlv, /IIV, ^lCL usw.) verursachte lineare Berichtigungswerte den Mittelwerten (Sr,., V,.) hinzuaddiert werden, so daß der schließlich erreichte Walzplan äußerst genau ist, auch wenn die Aufzeichnung dec Berichtigungsfaktors Qt .) nicht unbedingt richtig ist.

Da die zur Bestimmung der Mittelwerte von Sr, . und V,. benutzten Daten durch Analyse der Walztheorie und des tatsächlichen Betriebs des betreffenden Walzwerks erhalten werden, sind sie äußerst genau.

Bei der Aufteilung aller Parameter in verschiedene Gruppen und bei der Bestimmung derjenigen Gruppen, deren Mittelwerte einzustellen sind, sind verschiedene Tatsachen zu berücksichtigen. Eine zu kleine Anzahl von Gruppen, deren Mittelwerte einzustellen sind, führt zu einer Vergrößerung der Breite der linear zu korrigierenden Bereiche, so daß das Ergebnis der Berechnung nicht genau ist, sofern nicht der Wert des Berich— tigungsfaktors ausreichend genau ist.

Andererseits führt eine zu große Anzahl von Gruppen, deren Mittelwerte einzustellen sind, zu Schwierigkeiten bei der ordnungsgemäßen linearen Berichtigung. Aus diesem Grund sollte die Anzahl dieser Gruppen auf einem Mindestwert gehalten werden, solange eine genaue lineare

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Berichtigung gewährleistet werden kann· Wenn unter
diesen Bedingungen einmal ein Walzplan für.ein Produkt einer speziellen Größe nach obigen Gleichungen (3) bis (13) festgelegt worden ist, kann ein höchst genaues Berechnungsergebnis durch ein einfaches Rechenverfahren, wie durch lineare Berechnung, erreicht werden·

Das folgende Diagramm zeigt ein JB¹Iießschema. zur Berechnung und zur Regelung eines Walzwerks unter Anwendung der Erfindung»

0 9 8 4 8/"! ö 8 0

]?est lögung der Produk !,-Specif!- j !cation (h-, T^, 3, Zusammensetzung' _

; Ableitung der der Plattendicke am " nächsten kommenden Mittelwerte (h, .,

> ^Tki· ^CTki- ^HPJci· i nach den gespeicherten Dickenwerten 4/

Berechnung der Abweichungen vom ^; Kitrelwert

- Qrv

Tk

"6 ¹k6

Berichtigung der Abweichungen

(P_ki

^Vi ^{β V}ki

Festlegung Specifikation

2OO8OV4

Extraktion der Mittelwerte -

Berechnung der Abweichungen

Berechnung αεί-⁴ Berichtigunr.on

ir, * h. - P. /M

j. J. 2.

iy ob V.'erfcö von '. , V; usv/. an-,r üir.,1 odor nichh j oraeub berech-

I

.—>nein->; nan h., V· und '

X-L j

^rainsCwllung

0Ü38A9/ 10Π0

BAD ORIGINAL

Diese Voreinstellung wird an der Position 1 in Fig. 2 vorgenommen, d.h. vor dem Austritt des Walzguts aus dem Vorwalzgerüst, und zwar in Übereinstimmung mit einer den Walzbetrieb vorschreibenden Tabelle.

Neben dieser Voreinstellung ist die Erfindung auch auf die dynamische Regelung zur Korrektur eines Voreinst ell-Fehlers während des Walzbetriebs anwendbar. Dies geschieht beim Walzwerk gemäß Fig. 2 auf die im folgenden beschriebene Weise.

Obgleich eine Anzahl von Verfahren zur dynamischen Regelung bekannt sind, werden bei einem Beispiel unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Fließ— Schemas für die Voreinstellung, und zwar nach Beendigung dieser Voreinstellung, die Dicke und die Temperatur der Platte am Auslauf des letzten Walzgangs des Grobwalzwerks gemessen und Informationen bezüglich dieser gemessenen Parameter zur Berichtigung des Werts der vorangehenden Voreinstellung herangezogen* In Anwendung auf diese dynamische Regelung arbeitet'.die Erfindung im einzelnen wie folgt:

Zunächst werden die Temperatur und die Dicke der Platte am Auslauf des Grobwälzwerks entweder direkt oder indirekt mit Hilfe eines nicht dargestellten Dickenmessers und des Thermometers 1$ gemäß Fig. 2 gemessen. Weiterhin wird die Walzlast des letzten Gerüsts des Vorwalzgerüsts mit Hilfe des. Lastfühlefcs 2 gemessen· Die Platten- bzw. Blechdicke kann auch vom Ausgang des Last— fühlers 2 nach Gleichung (1) berechnet werden; in diesem Fall wird diese Gleichung wie folgt abgewandelt:

^ho - ^So ⁺ V^ME <■>♦>

Bei Bezeichnung der Walzgut-Temperatur mit Tp, des Mittelwerts (Bezugswerts) der Platten-Dicke am Einlaufende

;_;,;.;:mii ·:·μ; 00984 8/1080

_₁₂- 20Q8014

dor ISndwalzgerüste mit hj und des Hittelwerts des

am Auslauf des Vcrwalzgorüsts mit {D.j. v/erden ihre Abweichungen durch folgende Gleichungen ausgedrückt:

Δ ¹K■" ^ - S_iite (16)

In diesen Pail wird der Uert der vorher berechneten Voreinstellung im voraus berichtigt, inden der durch Gleichung (15) ausgedrückte Fehler der Platten- bz\r. Blechdiclre auf die verschiedenen Gerüste des "ertigwalzv/erks verteilt v/ird und die Änderungen des ü}er.;~ peraturabfalls an den jei/eiligen Gerüsten dos l'Ortiß v/alzverks infolge des Fehlers der UalzEUt-icmperctur cm Auslauf des Vorv/alsscrüsts vorausgeregelt uerden. Genauer ^esa^t» gelten

Δ ^ai ^{β ß}3

^Pi = %i^^ho ^{+ B}6lK C19) ₇₁ZIh₀ + ß_öi/f_E (20)

somit gilt

₁ -if P₁M (21)

Auf, diese- t/<^sü~i5i^eb"eTr^"e~GleichünGGn (20) und (21) den Beric-itigungswert für den Voroinstellwert, so daß es möglich wird, die Abweichung; vom Hittelwert durch lineare Berichtigung bzw. Korrektur su berechnen und zu regeln.

Eine dynamische Änderung der Voreinstellung v/ircl hervorgebracht, i.'onn das vordere Ende dos \.'ala:;\ita a;n Punkt 4 in Fig. 2 ankommt, wobei sich die Berechnung und Regelung der dynamischen üogelart wie folgt zusammenfassen lassen {

. 009848/1080 _BAD

Beispiel für dynamische Regelung 2008014

Katerialteniperatur· T_R wie bei Punkt in Fig. 2 gemessen;'Walzlast P_R und Walzspalt S. gemessen an Punkt 2 Fig.

Messung der
Walzparameter

Berechnung der Dicke vor dem

Pertiggerüst ho =

_R/m

'"■ 3erechr/ons der MckenabweicntHig aiii Zir.laui zum ?ertigwalzv;erli und: der ⁱTe7r.?eratur&bv/eichung.des Grobwalz-

. Berechnung der. Berichtigungswerte Berechnung eier

Berechnung aor Berichtigung3-. werte

der Voreinstellwerte

^ und KP.

SrP₁

- -Ausgang;, v-

00984 8/108 Berechnung eier VorcinstGllwertc-

BAD ORIGINAL -s\i>_r-

Da es, wie erwähnt, erfindungsgemäß möglich ist, neben der Voreinstellung bzw. Vorausregelung und der dynamischen Regelung ohne weiteres Gleichungen abzuleiten und zu berichtigen, kann die Erfindung auf die Rechner-Regelung verschiedener Walzwerke angewandt werden, beispielsweise von Block- und Brammenwalzwerken, Tandem-Kaltwalzwerken, Kaltreversierwalzwerken, Nachwalzwerken (temper mills) und dgl. Da weiterhin alle Regelungen in Übereinstimmung mit primären Gleichungen durchgeführt werden, kann die Berechnung in kurzer Zeit vorgenommen werden, so daß sich die Erfindung besonders vorteilhaft für eine in den Walzgang eingeschaltete (on-line) Rechner-Regelung eignet. Der Mittel- bzw. Bezugswert Jeder Gruppe der Betriebspara— meter des Walzwerks wird nach einfachen primären Gleichungen berechnet, um lediglich die Abweichungen zu berichtigen, so daß eine genaue Regelung des Walzwerks mit hohen Genauigkeitsgraden gewährleistet wird.

Obgleich die Erfindung vorstehend in Verbindung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dargestellt und beschrieben ist, sind dem Fachmann selbstverständlich zahlreiche Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß der Rahmen und der Grundgedanke der Erfindung verlassen werden·

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Claims (3)

1. 2QQ8QU

   P at e η t a η s ρ r ü c h e

   Verfahren zur Rechner-Regelung eines Walzwerks,' dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Betriebsparameter des Walzwerks in eine Anzahl von Gruppen aufgeteilt werden, sodann der Mittel- bzw. Bezμgswert jeder Gruppe vorherbestimmt wird und schließlich die Abweichung der Parameter vom Mittelwert nach linearen Gleichungen berichtigt wird.
2. 2. Verfahren zur Rechner-Regelung eines Walzwerks, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Betriebsparameter des Walzwerks in eine Anzahl von Gruppen aufgeteilt werden, sodann der Mittel- bzw* Bezugswert jeder Gruppe vorherbestimmt wird und schließlich die Abweichung der Parameter vom Mittelwert nach linearen Gleichungen berichtigt wird, wobei das Walzwerk zur iiieferung eines vorbestimmten Prpdukts yoreingestellt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsparameter des Walzwerks, wie z.B. Platten- bzw. BleGhdicke, Walzgut-Temperatur, Walzlast usw., im Betrieb des Walzwerks gemessen werden, die Abweichung der Parameter von einem Mittel— bzw. Bezügswert bzw. einem vorbestimmten Wert zur Voreinstellung des Walzwerks bestimmt wird und der Anfangswert der Voreinstellung im Betrieb des Walzwerks dynamisch berichtigt wird.

   00 9 8/. 8/ 108 0

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   L e e r s e i t e