DE4321963C2

DE4321963C2 - Verfahren zum Regeln der Walzbandspannung einer Warmbandwalzstrasse

Info

Publication number: DE4321963C2
Application number: DE4321963A
Authority: DE
Inventors: Kunio Seriguchi
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 1992-07-01
Filing date: 1993-07-01
Publication date: 1998-07-09
Anticipated expiration: 2013-07-02
Also published as: US5404738A; CA2099481A1; CA2099481C; DE4321963A1; JPH0615317A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Regeln der Walzbandspannung einer Warmbandwalzstraße gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 29 44 035 C2 ist ein Verfahren zum Regeln der Walzbandspannung einer Warmbandwalzstraße mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmalen bekannt, bei welchem kein Schlingenheber eingesetzt wird. Bei dem bekannten Verfahren wird bei jeder Ankunft eines Verbindungspunktes am i-ten Walzgerüst eine Korrektur der Walzgeschwindigkeiten der vorgeschalteten Walzgerüste gemäß einem neuem Walzplan vorgenommen, der durch Multiplikation des bisherigen Walzplans mit einem Faktor entsteht. Der Faktor wird auf der Grundlage des Verhältnisses der ursprünglichen zur neuen Walzgeschwindigkeit und eines Koeffizienten bestimmt, der die Gesamtsumme der Änderungen der Walzgeschwindigkeiten an den Walzgerüsten möglichst klein hält, unter der Nebenbedingung, daß die Walzgeschwindigkeiten am i-ten Waltzgerüst und an diesem nachgeschalteten Walzgerüsten auf die ursprünglichen Walzgeschwindigkeiten korrigiert werden.

Aus der DE 33 03 829 A1 ist ein ebenfalls ohne Schlingenheber arbeitendes Verfahren zum Regeln der Walzbandspannung bekannt, bei welchem eine Banddicken-Führungsgröße für einen Regler eines Walzgerüstes während einer Maß- bzw. Dickenänderung des Walzmaterials verändert und ein Walzspalt korrigiert wird, um die Auslauf-Banddicke an dem jeweiligen Walzgerüst zu korrigieren, wenn sich ein Walzplan ändert. Gleichzeitig wird die Walzenumfangsgeschwindigkeit jedes Walzgerüstes entsprechend einer Änderung der Einlauf- Banddicke, der Auslauf-Banddicke und des Verformungswiderstandes so geändert, daß die Walzmaterialgeschwindigkeit an der Auslaufseite des i-ten Walzgerüstes mit derjenigen an der Einlaufseite des (i + 1)-ten Walzgerüstes übereinstimmt, um so die auf das Walzband zwischen den Walzgerüsten wirkende Zugspannung zu minimieren und einen konstanten Massenfluß zu erreichen.

Die US 4 162 624 schlägt eine Regelung der Walzbandspannung einer Warmbandwalzstraße vor, bei welcher im stationären Betrieb die Walzbandspannung unter Einsatz eines Schlingenhebers geregelt wird. Dagegen erfolgt beim Einführen neuen Walzmaterials in das vorderste Walzgerüst und beim Auslaufen des Walzmaterials aus dem hintersten Walzgerüst eine Regelung der Walzbandspannung ohne Einsatz eines Schlingenhebers, wobei die Walzbandspannung aus dem Treiberstrom für die Walzen und der Walzlast berechnet wird, und die Regelung entsprechend einer Abweichung gegenüber einer gewünschten Walzbandspannung vorgenommen wird.

Zur Erleichterung des Verständnisses der vorliegenden Erfindung wird der technische Hintergrund nachstehend näher erläutert.

Eine bei Kalt-Tandem-Walzwerken häufig angewandte Technik ist eine sogenannte stufenlose Walzplan- oder Dickenänderung, wobei ein Walzplan geändert wird ohne Anhalten des Walzwerks während eines Walzvorgangs, und Produkte mit derselben Größe oder verschiedenen Größen kontinuierlich gewalzt werden. Es ist wichtig bei dieser stufenlosen Walzplanänderung, eine abnormale Längenabweichung weitestgehend zu verhindern und gleichzeitig ein Auftreten von Schwierigkeiten, wie zum Beispiel ein Zerreißen eines Walzbandes durch geeignetes Ändern einer Walzenumfangsgeschwindigkeit und eines Walzspalts jedes Walzgerüstes, wenn ein Punkt mit sich ändernder Dicke durch das Walzwerk läuft.

Ein Verfahren zum Ändern des oben erwähnten Walzspalts und der Walzenumfangsgeschwindigkeit ist offenbart als Verfahren zum Steuern von Tandemwalzwerken in der japanischen geprüften Patentveröffentlichung Nr. 55-11923. Nach diesem Verfahren werden Walzenumfangsgeschwindigkeiten und Walzspalte während einer Periode, für die der Verbindungspunkt durch jedes Walzgerüst tritt und nachdem er durch das Walzgerüst getreten ist, vorbestimmt. Diese Walzspalte und Walzenumfangsgeschwindigkeit werden jeweils gespeichert als Setzwerte. Die Walzspalte und die Walzenumfangsgeschwindigkeit werden zu vorbestimmten Zeitpunkten durch Verfolgen des Verbindungspunktes auf diese Setzwerte geändert.

Andererseits ist eine stufenlose Änderungstechnik bei Warmbandwalzstraßen beschrieben auf den Seiten 181 bis 184 einer Sammlung von Vormanuskripten, von Hiroshi Kosuga, Kuni Sekiguchi und anderen mit dem Titel "Stufenlose Meßänderungssteuerung für Warmbandwalzstraßen" beim 36. Plastik Verarbeitungsverband Vorlesungstreffen am 06. Oktober 1985. Nach dieser Technik wird der Walzspalt geändert durch Variieren einer Referenzdicke unter einem Eichmesser AGC jedes Walzgerüstes, und die Walzenumfangsgeschwindigkeit wird unter optimaler Massenflußsteuerung geändert.

Die Warmbandwalzstraße umfaßt gemäß Fig. 6 Walzgerüste 1 bis 7, welche in vorbestimmten Abständen angeordnet sind. Walzmaterialien 8 werden jeweils gewalzt auf eine Zieldicke auf der Auslaufseite jedes Walzgerüstes. Weiterhin sind mechanische Schlingenheber 9 bis 14 vorgesehen zwischen den jeweiligen Walzgerüsten. Der Schlingenheber erhöht das gewalzte Material 8 bis zu einer bestimmten Höhe und dabei vermittelt er dem gewalzten Material 8 eine vorbestimmte Spannung. Die stufenlose Änderung bei dieser Warmbandwalzstraße ist definiert als eine Technik zum Durchführen kontinuierlichen Walzens durch Verbinden eines Hinterendes eines vorherigen Walzmaterials mit einem Vorderende eines nächsten Walzmaterials (wobei ein Verbindungspunkt mit Q bezeichnet ist).

Dabei sind am Verbindungsabschnitt, wie in Fig. 7 illustriert, das vorhergehende Walzmaterial und das nächste Walzmaterial an der Einlaufseite eines ersten Walzgerüsts im allgemeinen verschieden bezüglich einer Stahlgüte, einer Dicke H und einer Breite W. Außerdem sind die Größen ebenfalls verschieden auf der Auslaufseite eines letzten siebenten Walzgerüstes. Tabelle 1 zeigt ein Beispiel eines Walzplans des vorhergehenden Walzmaterials und des nächsten Walzmaterials in diesem Fall.

TABELLE 1

Bei diesem Beispiel ist es erforderlich, daß die Dicke auf der Auslaufseite jedes Walzgerüstes geändert wird vor und nach dem Verbindungspunkt. Basierend auf einem Änderungsverfahren wie in Fig. 8 gezeigt, wird die Dicke geändert während einer bestimmten Zeit (Änderungszeit), wobei der Verbindungspunkt in der Mitte liegt. Die Änderungszeit ist bestimmt durch eine Obergrenze einer Änderungsgeschwindigkeit der Setzwerte des Walzspalts und der Walzenumfangsgeschwindigkeit oder einer Grenze zum Gewährleisten der Betriebsstabilität. Die Änderungszeit ist 0,5 bis 2,0 Sekunden entsprechend erhaltenen tatsächlichen Resultaten. Sogar innerhalb dieser Änderungszeit muß ein Massenflußausgleich zwischen den gegenseitigen Walzgerüsten eingehalten werden und der stabile Betrieb muß ebenfalls aktualisiert werden.

Jetzt sei angenommen, daß ein interner Walzgerüstabstand auf 5 m eingestellt ist und eine interne Walzgerüstwalzmaterialgeschwindigkeit auf 10 m/Sekunde eingestellt ist. Falls die Änderungszeit 1 Sekunde oder mehr beträgt, verläuft ein Größenänderungsabschnitt über mehrere Walzgerüste und es folgt, daß die Setzwerte der Vielzahl von Walzgerüsten simultan geändert werden. Nichtsdestoweniger ist es in einem Zustand, in dem die Größen der gewalzten Materialien momentan auf der Eintritts- und Auslaufseite der Vielzahl von Walzgerüsten variieren, fast unmöglich, die Setzwerte der Walzenumfangsgeschwindigkeit und des Walzspaltes zum Aufrechterhalten des Massenflußausgleichs genau zu bestimmen.

Unter solchen Umständen sind die Kalt-Tandem-Walzwerke so konstruiert, daß der Größenänderungsabschnitt nicht über mehrere Walzgerüste verläuft, durch Reduzieren der Walzgeschwindigkeit beim Ändern der Größe. Bei den Warmbandwalzstraßen jedoch, bei denen die Temperatur des gewalzten Materials auf der Auslaufseite des Werkes auf einem Zielwert gehalten werden muß, ist die Situation so, daß die Walzgeschwindigkeit nicht reduziert werden kann.

Andererseits kann die stufenlose Walzplanänderung bei der Warmbandwalzstraße nicht auf solche Verarbeitungen angewendet werden, bei denen die gewalzten Materialien verschieden sind bezüglich der Stahlgüte, der Dicke und der Breite, und verbunden sind an der Einlaufseite des Werks, oder kontinuierliches Walzen durchgeführt wird mit verschiedenen Bandgrößen auf der Auslaufseite des Walzwerkes.

Es sei bemerkt, daß ein denkbares Verfahren zum Verbinden des vorhergehenden und nächsten Walzmaterials die Benutzung von Schweißen-Preßpassen, in Eingriff bringen usw. beinhalten kann. Jedoch wird eine Zug- oder Biegefestigkeit am Verbindungspunkt noch kleiner sein als an Punkten, die verschieden sind vom Verbindungspunkt. Wie in Fig. 6 illustriert, sind die Schlingenheber angeordnet zwischen den Walzgerüsten, und wird das gewalzte Material durch diese Schlingenheber angehoben, um eine Spannung zu produzieren. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, daß die Biegung und die Spannung in einer Weise auf den Verbindungspunkt übertragen werden, daß der Verbindungspunkt abreißt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorher erwähnten Probleme zu beseitigen, also ein Verfahren zum Regeln einer Warmbandwalzstraße zu schaffen, welches es ermöglicht, eine einfache und stabile stufenlose Walzplaneinstellung zu bewirken, sogar wenn ein Verbindungspunkt oder -abschnitt über mehrere Walzgerüste verläuft, und zwar beim kontinuierlichen Walzen der gewalzten Materialien auf verschiedene Bandgrößen auf der Auslaufseite des Walzwerkes, wobei die verschiedenen gewalzten Materialien eine verschiedene Stahlgüte, Dicke und Breite auf der Einlaufseite des Walzwerkes aufweisen.

Hierbei soll verhindert werden, daß ein Bandriß an einem Verbindungspunkt auftritt.

Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der begleitenden Zeichnung deutlich.

Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm zum Verdeutlichen einer Konstruktion einer gesamten Vorrichtung als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einem Walzsystem;

Fig. 2 ein Blockdiagramm zum Verdeutlichen einer Konstruktion des Hauptabschnitts der Vorrichtung als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung des detaillierten Betriebs der Vorrichtung als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 einen Flußplan zum Erklären eines Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ein Blockdiagramm einer Konstruktion des Hauptabschnitts der Vorrichtung als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 ein erklärendes Diagramm zum Erläutern einer typischen stufenlosen Walzplanänderung;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht zum Illustrieren eines Profils eines gewalzten Materials, auf das der stufenlose Walzprozeß angewendet wird; und

Fig. 8 ein erklärendes Diagramm zum Erläutern des Walzens an einem Verbindungspunkt beim stufenlosen Walzprozeß.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend detailliert beschrieben anhand einer illustrativen Ausführungsform.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm zum Illustrieren einer Konstruktion einer Vorrichtung zum Regeln einer Warmbandwalzstraße als Ausführungsform dieser Erfindung in Kombination mit einem Walzsystem. In dieser Figur wird ein Material 8 gewalzt auf eine Zielgröße durch Walzgerüste 1 bis 7 in vorbestimmten Abständen. Vorgesehen in diesem Fall sind Schlingenheber 9 bis 14 zum Vermitteln einer Spannung für das gewalzte Material durch Anheben des gewalzten Materials auf eine vorbestimmte Höhe zwischen den Walzgerüsten. Hauptantriebsmotoren 15 bis 21 zum Antreiben von Walzen an den jeweiligen Walzgerüsten sind individuell ausgerüstet mit Geschwindigkeitsregeleinheiten 22 bis 28. Schlingenheberantriebsmotoren 29 bis 34 zum Antreiben von Schlingenhebern 9 bis 14 beinhalten jeweils Geschwindigkeitsregeleinheiten 35 bis 40. Die Motoren 29 bis 34 beinhalten weiterhin Schlingenheberhöhenregeleinheiten 41 bis 46 zum jeweiligen Berechnen einer Referenzgeschwindigkeit des Schlingenheberantriebsmotors in Übereinstimmung mit einem Anstellwinkel des Schlingenhebers und zum Vermitteln der Antriebsgeschwindigkeit an die Geschwindingkeitsregeleinheiten 35 bis 40.

Vorgesehen sind weiterhin Schlingenheberspannungsregeleinheiten 47 bis 52 zum Erfassen einer Spannung des gewalzten Materials aus einer Last, die auf den Schlingenheber einwirkt, und zum Regeln einer Walzenumfangsgeschwindigkeit eines stromaufwärtigen Walzgerüstes, so daß diese Spannung übereinstimmt mit einer Referenzspannung. Vorgesehen sind ebenfalls Schlingenheber-lose Regeleinheiten 53 bis 58 zum Erfassen einer internen Walzgerüstspannung des gewalzten Materials aus einer Walzkraft des stromaufwärtigen Walzgerüsts und eines aktuellen Werts eines Walzdrehmoments ohne Benutzung der Schlingenheberbelastung, und zum Regeln der Walzenumfangsgeschwindigkeit des stromaufwärtigen Walzgerüstes in einem Schlingenheber-losen Zustand (wobei der Schlingenheber im wesentlichen nicht wirkt, nämlich durch Absenken des Schlingenhebers unter eine Durchtrittslinie), so daß diese erfaßte Spannung übereinstimmt mit der Referenzspannung. Andererseits sind vorgesehen Walzspaltregeleinheiten 59 bis 65 zum Regeln von Walzspalten der jeweiligen Walzgerüste. Vorgesehen sind ebenfalls Banddickenregeleinheiten 66 bis 72 zum Erfassen einer Banddicke auf der Auslaufseite eines Walzgerüstes aus einer Walzkraft und einem aktuellen Walzspaltwert unter Benutzung eines Eichmeßverfahrens und Regeln des Walzspalts, so daß diese erfaßte Banddicke mit der Referenzdicke übereinstimmt.

Weiterhin sind bereitgestellt Massenflußregeleinheiten 73 bis 78 zum Berechnen einer internen Walzgerüstmassenflußvariation aus einer Massenflußvariation auf der Auslaufseite eines stromaufwärtigen Walzgerüstes sowie aus einer Massenflußvariation auf der Einlaufseite eines stromabwärtigen Walzgerüstes zweier nebeneinanderliegender Walzgerüste, und zum Regeln einer Walzenumfangsgeschwindigkeit des stromaufwärtigen Walzgerüstes, so daß die Massenflußvariation Null wird. Es ist ebenfalls bereitgestellt eine stufenlose Übergangsregeleinheit 79 zum Ändern der Referenzdicke und des Referenz-Schlingenheberwinkels, Umschalten der Schlingenheberspannungsregelungseinheiten und der Schlingenheber-losen Regeleinheiten, und ebenfalls zum Ändern der Referenzspannung zu vorbestimmten Zeitpunkten während des Verfolgens eines Verbindungspunktes zwischen einem vorhergehenden Walzmaterial und einem nächsten Walzmaterial.

Bei dieser Vorrichtung zum Regeln der Warmbandwalzstraße sind die Regelsysteme für die Walzgerüste 1 bis 6 anders als beim Walzgerüst 7, welches als ein Dreh-Walzgerüst dient. Außerdem sind die Regelsysteme für die Schlingenheber 9 bis 14 alle gleich konstruiert. Detaillierte Erklärungen konzentrieren sich daher insbesondere auf die Operationen des Regelsystems des ersten Walzgerüstes und des Regelsystems für den Schlingenheber zwischen dem ersten und zweiten Walzgerüst.

Als erstes wird ein Verfahren zum Ändern der Walzenumfangsgeschwindigkeit und des Walzspalts erklärt mit Bezug auf Fig. 2. Fig. 2 illustriert die Walzenspaltregeleinheit 59, die Banddickenregeleinheit 66 und die Übergangsregeleinheit 79. Hierbei weist die Banddickenregeleinheit 66 eine erste Recheneinrichtung 80 und eine zweite Recheneinrichtung 81 zum Berechnen eines geänderten Walzspalts auf. Die Regeleinheit 79 gibt dabei eine Referenzdicke h_i ^REF auf der Auslaufseite eines i-ten (i = 1) Walzgerüstes. Basierend auf einer aktuellen Walzkraft P_i ^M und einem aktuellen Walzspalt S_i ^M, berechnet die Recheneinrichtung 80 einen aktuellen Banddickenwert h_i ^M auf der Auslaufseite des i-ten Walzgerüstes unter Benutzung des bekannten Eichmeßverfahrens, welches auf folgender Gleichung beruht:

wobei M_i: Index für Momentanwerte des i-ten Walzgerüstes ist.

Die zweite Recheneinrichtung 81 berechnet eine Differenz Δh_i zwischen der Referenzdicke h_i ^REF auf der Auslaufseite des i-ten Walzgerüstes und dem tatsächlichen Banddickenwert h_i ^M auf der Auslaufseite. Diese Recheneinrichtung 81 berechnet weiterhin solch eine Walzspaltmanipuliervariable ΔS_i ^REF, um die Differenz Δh_i zu Null zu machen, durch Ausführen einer PI-Regeloperation bezüglich dieser Differenz Δh_i. Die Recheneinrichtung 81 beaufschlagt die Walzspaltregeleinheit 59 mit der Walzspaltmanipuliervariablen. Die Walzspaltregeleinheit 59 ändert einen Walzspalt in Übereinstimmung mit der Walzspaltmanipuliervariable ΔS_i ^REF. Die Banddicke auf der Auslaufseite wird dabei auf eine Zielbanddicke gesteuert.

Es sei bemerkt, daß die Übergangsregeleinheit 79 den Verbindungspunkt Q verfolgt und ein Umschalten von einer Referenzbanddicke des vorhergehenden Walzmaterials auf eine Referenzbanddicke des nächsten Walzmaterials bei einer vorbestimmten Änderungszeit bewirkt, bevor dieser Verbindungspunkt Q das Walzgerüst erreicht, das heißt von einem Zeitpunkt, wenn der Verbindungspunkt (Größenänderungspunkt) den Walzgerüst erreicht.

Als nächstes wird eine Änderung der Walzengeschwindigkeit erklärt. Falls eine Geschwindigkeit auf der Auslaufseite eines i-ten Walzgerüstes V_Oi immer gleich einer Einlaufseitengeschwindigkeit eines (i + l)-ten Walzgerüstes V_{E(i + l)} bezüglich zweier nebeneinanderliegender Walzgerüste i und i + 1 ist, fluktuiert eine Spannung von Walzgerüst zu Walzgerüst zwischen dem i-ten und (i + l)-ten Walzgerüst nicht. Ein Massenflußausgleich wird dynamisch aufrechterhalten. Die Walzenumfangsgeschwindigkeit wird basierend auf diesem Konzept in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung geändert.

Insbesondere werden die Auslaufseitengeschwindigkeit des i-ten Walzgerüstes V_Oi und die Einlaufseitengeschwindigkeit des (i + l)ten Walzgerüstes V_{E(i + l)} durch die folgenden Formeln ausgedrückt:

wobei
V_Ri: Walzenumfangsgeschwindigkeit des i-ten Walzgerüstes,
V_{R(i + l)}: Walzenumfangsgeschwindigkeit des (i + l)-ten Walzgerüstes,
f_i: Vorwärtsschlupf des i-ten Walzgerüstes, und
b_{i + 1}: Rückwärtsschlupf des (i + l)-ten Walzgerüstes sind.

Jetzt wird die folgende Formel erhalten, falls V_Oi um ΔV_Oi variiert, während V_{E(i + l)} um ΔV_{E(i + l)} variiert:

Diese Formel (4) wird entwickelt und ein Term eines Produkts der gegenseitigen Variationen wird vernachlässigt. Weiterhin wird die linke Seite geteilt durch die Formel (2), während die rechte Seite dividiert wird durch die Formel (3), um dadurch folgende Formel zu erhalten:

Außerdem ist der Massenfluß der Einlaufseite der Walze des (i + l)-ten Walzgerüstes gleich einem Massenfluß auf dessen Auslaufseite, und daher wird die folgende Formel erhalten:

wobei
W_{i + l}: Walzbandbreite auf der Einlaufseite des (i + l)-ten Walzgerüstes,
H_{i + 1}: Walzbanddicke auf der Einlaufseite des (i + l)-ten Walzgerüstes,
W_{i + 1}: Walzbandbreite auf der Auslaufseite des (i + l)-ten Walzgerüstes, und
h_{i + 1}: Walzbanddicke auf der Auslaufseite des (i + l)-ten Walzgerüstes sind.

Wird eine Gleichung aufgestellt, so ergibt sich sogar wenn die jeweiligen Variablen in Formel (6) sich ändern, wie im oben erwähnten Fall, eine Variationsrate des Rückwärtsschlupfes des (i+l)-ten Walzgerüstes aus folgender Formel:

Die Änderungen der Breite des Walzbands auf der Einlauf- und Auslaufseite in dem ersten und zweiten Term der rechten Seite dieser Formel (7) sind so klein, daß der Bandrandabschnitt vernachlässigt werden kann. Die Formel (5) kann deshalb wie folgt modifiziert werden:

In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform wird die Walzenumfangsgeschwindigkeit am Verbindungspunkt durch momentanes Berechnen der Walzenumfangsgeschwindigkeit des i-ten Walzgerüstes durch die Formel (8) und Regeln dieser Größe geändert. Der Index L im Nenner jedes Terms in der Formel (8) impliziert einen Wert in einem normalen Walzzustand, während der Zähler eine Variation des Werts dieses normalen Walzzustands ist. Der Wert in dem normalen Walzzustand beinhaltet typischerweise die Benutzung eines vor dem Starten der Regelung in Übereinstimmung mit der Formel (8) berechneten Werts oder eines tatsächlichen Werts.

Der erste Term auf der rechten Seite der Formel (8) ist eine fortlaufend geregelte Variable bezüglich der Variation der Walzenumfangsgeschwindigkeit des (i + l)ten Walzgerüstes. Der zweite Term auf der rechten Seite ist eine Banddickenvariationsrate auf der Einlaufseite des (i + l)ten Walzgerüstes. Der Zähler vor dem Starten der Regelung in Übereinstimmung mit der Formel ΔH_{i + l}(t) zu einem Zeitpunkt t wird berechnet durch die folgenden Formeln (9) und (10). Die Dicke an der Einlaufseite des (i + l)ten Walzgerüstes in Formel (10) wird erhalten durch Verzögern eines erfaßten Wertes eines Banddickenmaßes oder der Banddicke an der Auslaufseite des i-ten Walzgerüstes gemäß Formel (1) bis zum (i + l)-ten Walzgerüst.

wobei
t: vorliegende Zeit, und
T_di: Walzmaterialtransferzeit vom i-ten Walzgerüst oder des Banddickenmaßes der Auslaufseite des i-ten Walzgerüstes zum (i + l)-ten Walzgerüst sind.

Weiterhin ist der dritte Term auf der rechten Seite in Formel (8) eine Banddickenvariationsrate auf der Auslaufseite des (i + l)-ten Walzgerüstes, und wird eine Variation der Walzbanddicke auf der Auslaufseite durch die folgenden Formeln (11) und (12) berechnet:

wobei
aktueller Walzspaltwert des (i + l)-ten Walzgerüstes,
aktueller Walzkraftwert des (i + l)-ten Walzgerüstes,
g_{t(i + l)}: Einflußkoeffizient einer Rückwärtsspannung bezüglich der Walzkraft des (i + l)-ten Walzgerüstes,
tatsächlicher Rückwärtsspannungswert des (i + l)-ten Walzgerüstes, und
Rückwärtsreferenzspannungswert des (i + l)-ten Walzgerüstes sind.

Weiterhin ist der vierte Term auf der rechten Seite in Formel (8) eine Variationsrate des Vorwärtsschlupfes des i-ten Walzgerüstes, wobei eine Variation des Vorwärtsschlupfes berechnet wird durch die folgende Formel (13).

wobei
g_fHi: Einflußkoeffizient der Einlaufseitendicke bezüglich des Vorwärtsschlupfes des i-ten Walzgerüstes,
g_fhi: Einflußkoeffizient der Auslaufseitendicke bezüglich des Vorwärtschlupfes des i-ten Walzgerüstes,
g_fki: Einflußkoeffzient einer Widerstandsfähigkeit gegenüber Deformation bezüglich des Vorwärtsschlupfes des i-ten Walzgerüstes, und
Δk_i: Variation in der Widerstandsfähigkeit gegenüber Deformation vom i-ten Walzgerüst sind.

ΔH_i und Δh_i in dieser Formel (13) sind Werte, die erhalten werden durch jeweiliges Anwenden der Formeln (9d) und (11) bezüglich des i-ten Walzgerüstes. Weiterhin wird die Variation der Widerstandsfähigkeit gegenüber Deformation Δk_i berechnet aus beispielsweise dem aktuellen Walzlastwert unter Benutzung der folgenden Formeln (14) und (15).

wobei α und β die Koeffizienten, L_di die Kontaktbogenlänge und Qπ der Walzkraftkoeffizient sind. Diese Werte und die Einflußkoeffizienten g_{ti + l}, g_fhi und g_fki, welche in den Formeln (12) und (13) benutzt werden, werden durch eine bekannte Walzmodellformel berechnet.

Weiterhin ist der fünfte Term auf der rechten Seite in der Formel (8) die Variationsrate des Vorwärtsschlupfes des (i + l)ten Walzgerüstes und wird ebenfalls erhalten durch Anwenden der Formel (13) auf das (i + l)-te Walzgerüst.

Wie oben beschrieben, wird in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform die Walzbanddicke auf der Auslaufseite jedes Walzgerüstes geändert, von der Walzbanddicke des vorhergehenden Walzmaterials auf die Walzbanddicke des nächsten Walzmaterials, durch Variieren der Referenzdicke der Walzbanddicken-Regeleinheit 66 am Verbindungspunkt Q. Gleichzeitig wird die Massenflußvariation zwischen nebeneinanderliegenden Walzgerüsten erhalten aus dem tatsächlichen Walzwert. Der veränderte Wert der Walzenumfangsgeschwindigkeit zum Halten eines Ausgleichs des Massenflusses wird berechnet und geregelt, um dadurch eine stufenlose Walzplanänderung durchzuführen. Deshalb kann sogar, wenn der Größenänderungsabschnitt über mehrere Walzgerüste läuft, die stufenlose Walzplanänderung stabil durchgeführt werden.

Als nächstes wird die Regelung der Walzbandspannung zwischen Walzgerüsten erklärt unter Bezug auf die Fig. 3 und 4. Fig. 3 illustriert einen Schlingenheber 9 und zwei Sätze willkürlicher Walzgerüste i und i + 1 des Walzwerks zum Walzen des Walzmaterials 8. Fig. 3(a) zeigt einen Zustand, in dem ein Verbindungspunkt Q weit weg von dem i-ten Walzgerüst gelegen ist und eine sogenannte Schlingenheberspannungsregelung erfolgt, wobei zum Regeln der Spannung zwischen dem i-ten und (i + l)-ten Walzgerüst die auf den Schlingenheber wirkende Last eingesetzt wird. Fig. 3(b) illustriert einen Zustand, in dem der Verbindungspunkt Q sich der Einlaufseite des i-ten Walzgerüstes nähert. Die Übergangs-Regeleinheit 79 prüft, ob oder ob nicht der Verbindungspunkt Q die Einlaufseite des i-ten Walzgerüstes erreicht (Fig. 4: Schritt 91). Wenn sich der Verbindungspunkt Q der Einlaufseite des i-ten Walzgerüstes nähert, wird ein Dreharm-Koeffizient des i-ten Walzgerüstes benötigt, um den tatsächlichen Spannungswert bei der Regelung ohne Schlingenheber zu erfassen, durch die folgende Formel. Danach wird ein Spannungsregelsystem zwischen dem i-ten und (i + l)ten Walzgerüst umgeschaltet von der Schlingenheberspannungsregelung- auf die Regelung ohne Schlingenheber (Schritt 92):

wobei
T: Spannung zwischen zwei Walzgerüsten,
A_O: Dreharm-Koeffizient,
G: Walzdrehmoment,
P: Walzkraft, und
α, β, γ, δ: Konstante sind.

Zu dieser Zeit wird der Schlingenheber auf einem Ziel- Schlingenheberwinkel gehalten, der beim Walzen des vorherigen Walzmaterials auftrat. Dabei wird die Referenzspannung bei der Regelung ohne Schlingenheber auf eine Zielspannung des vorhergehenden Walzmaterials gesetzt. Nach Änderung auf Regelung ohne Schlingenheber wird, wie in Fig. 3(c) gezeigt, erfaßt, wie der Verbindungspunkt Q das i-te Walzgerüst erreicht (Schritt 93). Der Schlingenheber wird abgesenkt unter die Durchtrittslinie während einer Periode, in welcher der Verbindungspunkt Q das i-te Walzgerüst erreicht, um somit einen Zustand einzurichten (Regelung ohne Schlingenheber), in dem das gewalzte Material nicht durch den Schlingenheber angehoben werden kann. Dann, wenn ein Banddickenänderungsstartpunkt an dem i-ten Walzgerüst ankommt, wird die Referenzbanddicke der Auslaufseite des i-ten Walzgerüstes schrittweise geändert auf den Referenzwert des nächsten Walzmaterials (Schritt 94). Weiterhin wird die Regelung ohne Schlingenheber und die Referenzspannung zwischen dem i-ten und (i + l)-ten Walzgerüst auf Null geändert, oder auf einen Spurwert (Schritt 95), mit dem Resultat, daß keine große Spannung auf den Verbindungspunkt wirkt. Der Walzbetrieb geht weiter, bis der Verbindungspunkt Q durch das (i + l)-te Walzgerüst in diesem Zustand durchtritt. Wie in Fig. 3(d) gezeigt wird, nachdem der Verbindungspunkt Q durch das (i + l)-te Walzgerüst hindurchgetreten ist, die Refererenzbandspannung für die Regelung ohne Schlingenheber zwischen dem i-ten und (i + l)-ten Walzgerüst variiert auf eine Gleichgewichtswalzbandreferenzspannung des nächsten Walzmaterials (Schritte 96 und 97). Nachdem der Verbindungspunkt durch das i-te Walzgerüst hindurchgetreten ist wird, wie in Fig. 3(e) illustriert, der Schlingenheber angehoben auf einen Zielwinkel des nächsten Walzmaterials.

Danach wird, wie in Fig. 3(f) gezeigt, das Spannungsregelsystem zwischen dem i-ten und (i + l)-ten Walzgerüst umgeschaltet von der Regelung ohne Schlingenheber auf die Regelung mit Schlingenheber (Schritt 98). In diesem Moment wird die Referenzspannung für die Regelung mit Schlingenheber ebenfalls eine Zielspannung des nächsten Walzmaterials.

Fig. 5 illustriert das Steuersystem zum Aktualisieren der oben beschriebenen Regelung. In der Figur steuert die Geschwindigkeitsregeleinheit 22 eine Geschwindigkeit des Hauptantriebsmotors 15 zum Antreiben des i-ten Walzgerüstes. An die Regeleinheit 53 werden ein aktueller Walzdrehmomentwert, berechnet durch die Geschwindigkeitsregeleinheit 22, ein erfaßter Wert eines Walzkraftdetektors 84 und eine Referenzspannung der Übergangsregeleinheit 79 gegeben. Die Regeleinheit 53 für die Regelung ohne Schlingenheber berechnet einen veränderten Wert der Walzenumfangsgeschwindigkeit des i-ten Walzgerüstes so, daß die Differenz zu einem aktuellen Spannungswert T_i Null wird, in Übereinstimmung mit der folgenden Formel. Diese Regeleinheit 53 legt dann diesen Wert an die Geschwindigkeitsregeleinheit 22 an. Der veränderte Wert der Walzenumfangsgeschwindigkeit des Walzgerüstes wird berechnet und in die Geschwindigkeitsregeleinheit 22 eingegeben.

Weiterhin berechnet die Schlingenheberspannungsregeleinheit 47 einen derartigen geänderten Wert für die Walzenumfangsgeschwindigkeit des i-ten Walzgerüstes, daß die Differenz zwischen der von der Übergangs-Regelvorrichtung 79 vorgegebenen Referenzspannung und dem aus der Last abgeleiteten Spannungswert zu Null wird. Die Regeleinheit 47 legt diese Differenz an die Geschwindigkeitsregeleinheit 22 an.

Weiterhin wird ein Schlingenheberwinkel durch einen Winkeldetektor 82 erfaßt. Die Schlingenheberhöhenregeleinheit 41 berechnet einen veränderten Wert für die Motorengeschwindigkeit so, daß die Differenz zwischen diesem erfaßten Winkel und einem Referenzwinkel θ_i ^REF vorgegeben von der Übergangs-Regeleinheit 79, zu Null wird. Die Schlingenheberhöhenregeleinheit 41 legt diesen Wert an die Geschwindigkeitsregeleinheit 35 an. Die Geschwindigkeitsregeleinheit 35 steuert die Geschwindigkeit des Schlingenheberantriebsmotors 29 in Übereinstimmung mit diesem veränderten Wert.

Andererseits gibt die Übergangs-Regeleinheit 79 die oben erwähnte interne Walzgerüstreferenzspannung und den Referenzwinkel aus. Zusätzlich folgt die Regeleinheit 79 einer Position des Verbindungspunktes Q, und schaltet, wie unter Bezug auf Fig. 3 erläutert, von der Regelung mit Schlingenheber auf die Regelung ohne Schlingenheber um, und ändert den Schlingenheberreferenzwinkel und die interne Walzgerüstreferenzspannung, und zwar zu vorgegebenen Zeitpunkten. Es ist somit möglich, ein Zerreißen des Bandes an einem Verbindungspunkt Q zu verhindern, welcher schwach ist in Bezug auf die Zug- bzw. Biegefestigkeit.

Claims

1. Verfahren zum Regeln der Walzbandspannung einer Warmbandwalzstraße zum Walzen eines Walzbands, bei dem voneinander verschiedene Abschnitte an einem Verbindungspunkt miteinander verbunden sind, wobei

1. a.1) der Massenfluß des Walzbands durch eine Massenflußregelung konstant gehalten wird;
2. a.2) durch Regelung der Walzenumfangsgeschwindigkeit (V_Ri) benachbarter Walzgerüste (i, i + l) so geregelt wird, daß die Massenflußänderung zwischen dem ersten Walzgerüst (i) und dem zweiten Walzgerüst (i + l) Null wird;
3. zwischen jeweils zwei benachbarten Walzgerüsten (i, i + 1, ...) die Bandspannung gemessen und geregelt wird;

dadurch gekennzeichnet, daß

a) mit einem Schlingenheber (i + 8) die Bandspannung im stationären Betrieb, in dem ein Verbindungspunkt (Q) zwischen verschiedenen Abschnitten noch nicht unmittelbar vor dem ersten Walzgerüst (i) angekommen ist, gemessen und geregelt wird;
b) wogegen dann, sobald der Verbindungspunkt (Q) unmittelbar vor dem ersten Walzgerüst (i) angekommen ist, der zwischen dem ersten (i) und zweiten Walzgerüst (i + l) befindliche Schlingenheber (i + 8) abgesenkt wird, so daß er keinen Einfluß auf die Bandspannung hat; und
c) auf die Massenflußregelung durch Regelung der Walzenumfangsgeschwindigkeit umgeschaltet wird;
d) die solange beibehalten wird, bis der Verbindungspunkt (Q) das zweite Walzgerüst (i + l) verlassen hat;
e) worauf dann wieder die Bandspannung durch den Schlingenheber (i + 8) geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzband-Spannung (T_i) in einer Schlingenheber- Lastregelvorrichtung (i + 46) bestimmt wird, wobei die Walzenumfangsgeschwindigkeit (V_Ri) im ersten Walzgerüst (i) von der Schlingenheber-Lastregelvorrichtung (i + 46) so geregelt wird, daß während eines normalen Walzbetriebs (L) die Walzband-Spannung (T_i) mit einer Führungsgrößen-Spannung übereinstimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebsgeschwindigkeit eines Schlingenheber-Antriebsmotors (i + 28) so bestimmt wird, daß ein Schlingenheber-Neigungswinkel mit einem vorgegebenen Winkel (θ_i ^REF) bis zu dem Zeitpunkt übereinstimmt, in dem die Verbindungsstelle (Q) die bestimmte Position unmittelbar vor dem ersten Walzgerüst (i) erreicht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzband-Spannung (T_i) im Betrieb ohne Schlingenheber zwischen dem ersten Walzgerüst(i) und dem zweiten Walzgerüst(i + l) in Abhängigkeit von den Momentanwerten des Walzdrehmoments (G_i) und der Walzkraft (P_i) des oberen Walzgerüsts (i) geregelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Betrieb ohne Schlingenheber

a) ein Dreharmkoeffizient (A_Oi) zum Bestimmen der Walzband-Spannung (T_i) mit der folgenden Formel berechnet wird:
wobei gilt:
M_i Index für Momentanwerte,
G Walzdrehmoment,
P Walzkraft,
α, β, γ, δ Konstanten,
T Spannung zwischen dem ersten Walzgerüst(i) und dem zweiten Walzgerüst(i + l), und
b) die Walzband-Spannung (T_i) durch Einsetzen des Dreharmkoeffizienten (A_oi) in die folgende Formel bestimmt wird: