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EP2170535B1 - Verfahren zur einstellung eines zustands eines walzguts, insbesondere eines vorbands - Google Patents

Verfahren zur einstellung eines zustands eines walzguts, insbesondere eines vorbands Download PDF

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Publication number
EP2170535B1
EP2170535B1 EP08786386A EP08786386A EP2170535B1 EP 2170535 B1 EP2170535 B1 EP 2170535B1 EP 08786386 A EP08786386 A EP 08786386A EP 08786386 A EP08786386 A EP 08786386A EP 2170535 B1 EP2170535 B1 EP 2170535B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rolling stock
rolling
state
stock
stand
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP08786386A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2170535A1 (de
Inventor
Matthias Kurz
Birger Schmidt
Klaus Weinzierl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=39789541&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP2170535(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to PL08786386T priority Critical patent/PL2170535T3/pl
Publication of EP2170535A1 publication Critical patent/EP2170535A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2170535B1 publication Critical patent/EP2170535B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • B21B37/28—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates
    • 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
    • B21B37/68—Camber or steering control for strip, sheets or plates, e.g. preventing meandering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B13/00—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories
    • B21B13/06—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories with axes of rolls arranged vertically, e.g. edgers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2263/00—Shape of product
    • B21B2263/02—Profile, e.g. of plate, hot strip, sections
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2273/00—Path parameters
    • B21B2273/04—Lateral deviation, meandering, camber of product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B39/00—Arrangements for moving, supporting, or positioning work, or controlling its movement, combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B39/14—Guiding, positioning or aligning work

Definitions

  • the invention relates to a method for adjusting a state of a rolling stock, in particular a Vorbands, which is defined by at least a wedge and / or saberiness of the rolling stock, wherein the rolling stock from an initial state by rolling by means of a roll stand, in particular a Vorgerüsts, and by embossing a tension in the rolling stock is transferred by means of additional processing means in an intermediate state, and wherein the rolling stock is transferred from its intermediate state by means of at least one processing unit in a final state.
  • a state of a rolling stock in particular a Vorbands, which is defined by at least a wedge and / or saberiness of the rolling stock
  • hot rolling mills In a rolling mill all the equipment needed for the production of rolled products can be combined. Depending on the type of forming hot and cold rolling mills are differentiated.
  • slabs or ingots, usually called slabs for short, are processed to hot strip.
  • This hot forming is one of the methods that follows the original forming (ingot casting, continuous casting).
  • the rolling stock is heated to temperatures up to 1350 ° C and preferably reduced above its recrystallization temperature in a rolling nip of the rolling mill by pressure to a predetermined thickness.
  • the overall complex of a hot rolling mill may include: primary stock; reheating furnaces; descaling; Roughing and finishing line with a different number of scaffolds, scaffolding groups and scaffold types; coilbox; Coolers; finishing equipment; Reel (s) and ready-made material store. Furthermore, bearings can be used for a rolling mill; Transport and management equipment and extensive control, and measurement systems belong.
  • the finished product usually steel or aluminum strip
  • several rolling stands are combined to form a rolling mill, in which several rolling passes are performed according to the number of scaffold runs.
  • hot rolling mills a distinction is made between the roughing mill and the finishing mill, whereby the slab is pre-processed in the roughing mill and then rolled to its final dimensions in the usually five-, six- or seven-stand finishing train.
  • the rolling stands represent the central parts of the plant.
  • the roll stands of the rolling stands must absorb the high rolling forces that occur and must stretch as little as possible.
  • the roll bearings of the roll stands ensure proper guidance of the rolls and transfer the rolling forces to the roll stand via the setting system, the setting devices of the setting system serving to horizontally and vertically position the rolls.
  • the adjusting devices can be actuated mechanically, electromechanically or hydraulically.
  • Quarto scaffolds which consist of two working and two back-up rolls, the back-up rolls usually have a larger diameter than the work rolls.
  • the rolling stock to be rolled in a roughing train has a thickness progression across its width.
  • the aim is usually to produce by means of rolling bands, on the one hand at the end of the finishing train has a substantially symmetrical to the band center thickness across the width, i. are free of wedges, and on the other hand have the least possible bending over the length of the rolling stock, i. are saber-free.
  • a wedge-shaped rolling stock is to be rolled out into a slab having a substantially rectangular cross-section
  • the volume flow on the "thicker" side of the slab results in a greater flow of material, in particular longitudinal flow, than on the "thin" side of the slab.
  • the consequence of this different material flow in the longitudinal direction of the rolling stock is the formation of a saber shape or a saber.
  • a saber-shaped rolling stock can lead to difficulties in subsequent processing of the rolling stock.
  • the formation of the saber can be so strong that further processing of the rolling stock is impossible.
  • WO 2006/119984 A1 is a method and apparatus for targeted influencing the Vorbandgeometrie known in a roughing stand, wherein in one or more roughing mills slabs are rolled into Vorb Sn.
  • a dynamic employment in the roughing stand with fast and powerful side guides before and behind the roughing stand are linked together so that in one or more stitches targeted, reversing or continuous operation, a saber or wedge Slab is transformed into a straight and wedge-free Vorband, a method can be provided, which makes it possible to produce just pre-tapes without thickness wedge and without lateral curvature.
  • Object of the present invention is to provide a generic method of the type mentioned, which increases the form of security for a final wedge-free, saber-free rolling.
  • the invention has for its object to provide a control device for performing such a method.
  • the procedural part of the object of the invention is achieved in a generic method in that it is determined whether the at least one processing unit to supply a rolling stock whose intermediate state requires a non-zero wedging and / or saberiness to achieve a predetermined final state, and depending on the rolling stand and / or the processing means are controlled and / or regulated for setting the respectively required intermediate state.
  • the final state is predeterminable, i. adjustable. For example, this can be characterized in that in the final state, a desired final thickness is reached and the rolling stock is substantially free of wedge and saber.
  • processing unit for example, an oven, a rolling train, a cooling unit or a cooling line or an aggregate for descaling
  • the intermediate state can be adjusted so that after processing of the rolling stock with the corresponding processing units a predetermined final state of the rolling stock is set.
  • the thicker side of the belt on the inlet side is the outlet side of the thinner belt side compared to the opposite side of the belt on the inlet and outlet side.
  • a desired final state can also be defined by leaving a certain residual chunking and / or saberiness of the rolling stock, since this is necessary for a subsequent application of the rolling stock in a product. This can be regarded as analogous to step plates.
  • the wedging and / or saberiness of a rolling stock can be set as desired by pivoting the work rolls in a roll stand. Without the aid of machining means, a change in the thickness wedge of a rolling stock in the rolling stand leads to a change in the saberiness of the rolling stock.
  • the prior art mentioned at the beginning shows how a wedge-free and saber-free pre-strip is produced by means of such processing means. But only by the present invention is the intermediate state, which may include, for example, the thickness of the rolling stock, width of the rolling stock, wedging of the rolling stock, saberiness of the rolling stock, etc., set such that only a desired final state is set by the subsequent processing units.
  • an intermediate state provided by means of the processing means and of the roll stand, is adjusted such that, for example, a wedge-free, saber-free strip with the desired final thickness is produced.
  • the stress which is impressed by means of processing into the rolling stock, can be stamped mechanically, thermally or by means of electromagnetic fields.
  • the processing means then set a desired tension or stress distribution at a certain point in the rolling stock, usually in the nip.
  • a mechanical processing means for impressing a voltage in the rolling stock are particularly advantageous a stamper and / or a strong side guide.
  • a symmetrical or asymmetrical tensile / compressive stress distribution or, if necessary, also a transverse stress distribution can be set, in particular at the roll gap, which reduces the material flow, i. Longitudinal flow of the material and lateral flow of the material, influenced.
  • the wedging and / or saberiness, possibly also the thickness of the rolling stock can be adjusted.
  • the impression of the tension by means of the processing means is controlled and / or regulated such that a desired stress distribution over the width of the rolling stock - in the rolling stock, at the nip - is set.
  • the initial state of the rolling stock, from which the rolling stock is transferred to the intermediate state, is usually taken into account. Because different initial states at the same settings of the manipulated variables of the roll stand and the processing means can lead to different intermediate states of the rolling stock. However, these differences in the intermediate states may not be desirable. Can do this the essential parameters characterizing the initial state of the rolling stock, such as wedging, saberiness, thickness, etc., are detected by means of corresponding detection devices. Thereby, the rolling stock can be suitably transferred from the initial state to the intermediate state taking into consideration the final state of the rolling stock and the properties of the subsequent aggregates.
  • the control and / or regulation takes place on the basis of a control and / or regulation model.
  • the parameters influencing the processing of the rolling stock are included in this model. These are composed of the parameters characterizing the rolling stock and of parameters which characterize an interaction of the rolling stand, the processing means and the at least one subsequent processing unit or several subsequent processing units with the rolling stock.
  • usable models are, for example, the DE 101 18 748 A1 : “Method and control for process-controlled modeling of a process plant” removable and about the textbook Chritianini, Shawe-Taylor: “An introduction to support vector machines and other kernel-based learning methods", Cambridge UP, 2000 , This is only a short excerpt of possibilities that the skilled person can fall back on.
  • a model is preferably designed to be on-line capable, ie, during operation of the steelworks, adjusting the control and / or control of the rolling stand and processing means such that the intermediate state in real time depends on the final state and the interaction parameters of the rolling stock machining processing units is set such that a predetermined final state of the rolling stock is achieved by processing with the subsequent units.
  • an inner, in the further processing of the rolling stock at least on the wedging and / or saberiness of the rolling stock effecting material strain is taken into account in the determination.
  • a relaxation of the material distortion acting on at least the wedging and / or saberiness of the rolling stock in one or more subsequent processing units, such as furnace or cooling section or finishing train is included in the adjustment of the intermediate state of the rolling stock. Thereby, a further improvement of the setting of the intermediate state can be achieved.
  • the material tension in the rolling stock can be measured.
  • the material tension will be modeled by suitable models.
  • a coupling of measurement and calculation of the material tension in the rolling stock can be provided.
  • the voltage impressed on the rolling stock is controlled and / or controlled.
  • the processing means are controlled and / or controlled so that they set a desired tension, in particular stress distribution across the width of the rolling stock.
  • the rolling stock is brought into an intermediate state in cooperation with the possibly dependent control and / or control of the manipulated variables of the actuators of the rolling mill, which leads to the desired final state when working with at least one subsequent unit.

Landscapes

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

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Verfahren zur Einstellung eines Zustands eines Walzguts, insbesondere eines Vorbands, der wenigstens durch eine Keiligkeit und/oder eine Säbeligkeit des Walzguts definiert ist, wobei das Walzgut von einem Anfangszustand durch Walzen mittels eines Walzgerüsts, insbesondere eines Vorgerüsts, und durch Einprägen einer Spannung in das Walzgut mittels zusätzlicher Bearbeitungsmittel in einen Zwischenzustand überführt wird, und wobei das Walzgut von seinem Zwischenzustand mittels wenigstens eines Bearbeitungsaggregats in einen Endzustand überführt wird.
  • In einem Walzwerk können alle Anlagen zusammengefasst sein, die zur Herstellung von Walzerzeugnissen benötigt werden. Abhängig von der Art der Umformung werden Warm- und Kaltwalzwerke unterschieden. In den Warmwalzwerken bzw. Warmbreitbandwalzwerken werden Vorbrammen oder Blöcke, meistens kurz Brammen genannt, zu Warmband verarbeitet. Diese Warmumformung ist eines der Verfahren, das sich dem Urformen (Blockguss, Strangguss) anschließt. Dabei wird das Walzgut auf Temperaturen bis 1.350°C erwärmt und bevorzugt oberhalb dessen Rekristallisationstemperatur in einem Walzspalt des Walzwerks durch Druck auf eine vorgegebene Dicke reduziert. Zum Gesamtkomplex eines Warmwalzwerks können gehören: Vormateriallager; Wärmöfen; Entzunderungsanlagen; Vor- und Fertigstraße mit einer unterschiedlichen Anzahl von Gerüsten, Gerüstgruppen und Gerüsttypen; Coilbox; Kühlvorrichtungen; Adjustageeinrichtungen; Haspel(n) und Fertigmateriallager. Ferner können zu einem Walzwerk Lager; Transport- und Führungseinrichtungen und umfangreiche Regelungs-, Steuerungs- und Messsysteme gehören.
  • Da das Fertigprodukt (meist Stahl- oder Aluminiumband) nur selten in einem Durchgang ausgewalzt werden kann, werden mehrere Walzgerüste zu einer Walzstraße zusammengefasst, in welcher entsprechend der Anzahl der Gerüstdurchläufe mehrere Walzstiche durchgeführt werden. In Warmwalzwerken unterscheidet man Vorstraße und Fertigstraße, wobei in der Vorstraße die Bramme vorverarbeitet wird, um anschließend in der meist fünf, sechs- oder sieben-gerüstigen Fertigstraße auf ihre Endabmessungen ausgewalzt zu werden.
  • Im Walzwerk stellen die Walzgerüste die zentralen Anlagenteile dar. Die Walzenständer der Walzgerüste müssen die hohen auftretenden Walzkräfte aufnehmen und dürfen sich dabei so wenig wie möglich dehnen. Die Walzenlager der Walzenständer sorgen für eine richtige Führung der Walzen und übertragen die Walzkräfte über das Anstellsystem auf den Walzenständer, wobei die Anstellvorrichtungen des Anstellsystems einem horizontalen und vertikalen Positionieren der Walzen dienen. Die Anstellvorrichtungen können mechanisch, elektromechanisch oder hydraulisch betätigt sein. Im Allgemeinen kommen beim Walzen von Warmbreitband Vier-Walzengerüste, sogenannte Quarto-Gerüste zum Einsatz, die aus zwei Arbeits- und zwei Stützwalzen bestehen, wobei die Stützwalzen meist einen größeren Durchmesser besitzen als die Arbeitswalzen.
  • Eines der Probleme beim Walzen von Brammen bzw. den daraus entstehenden Bändern ist es, dass das in einer Vorstraße zu walzende Walzgut einen Dickenverlauf über seine Breite aufweist. Ziel ist es in der Regel, mittels des Walzens Bänder herzustellen, welche einerseits am Ende der Fertigstraße eine im Wesentlichen symmetrisch zur Bandmitte verlaufende Dicke über die Breite aufweisen, d.h. keilfrei sind, und andererseits eine möglichst geringe Verbiegung über die Länge des Walzgutes aufweisen, d.h. säbelfrei sind.
  • Dieses zu erreichen ist jedoch schwierig, sofern ein Walzgut zu walzen ist, welches bereits beim ersten Walzen innerhalb der Warmwalzstraße keilförmig ausgebildet ist. Die Keiligkeit des Walzguts resultiert in der Regel aus dem Gießprozess und der anschließenden Abkühlung und Weiterverarbeitung, insbesondere Halbierung, der gegossenen Brammen.
  • Soll nun ein keilförmiges Walzgut zu einer Bramme mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt ausgewalzt werden, so kommt es aufgrund der Volumenerhaltung auf der "dicken" Seite der Bramme zu einem stärkeren Materialfluss, insbesondere Längsfluss, als auf der "dünnen" Seite der Bramme. Folge dieses unterschiedlichen Materialflusses in Längsrichtung des Walzgutes ist die Ausbildung einer Säbelform bzw. eines Säbels. Ein säbelförmiges Walzgut kann, abhängig von der Ausprägung des Säbels, zu Schwierigkeiten bei einer nachfolgenden Verarbeitung des Walzguts führen. Die Ausbildung des Säbels kann derart stark sein, dass eine Weiterverarbeitung des Walzgutes unmöglich ist.
  • Aus der Offenlegungsschrift WO 2006/119984 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zu gezielten Beeinfluss der Vorbandgeometrie in einem Vorgerüst bekannt, wobei in einem oder mehreren Vorgerüsten Brammen zu Vorbändern ausgewalzt werden. Indem zur gezielten Beeinflussung der Vorbandgeometrie an mindestens einem Vorgerüst durch entsprechende Regelungen eine dynamische Anstellung im Vorgerüst mit schnellen und kräftigen Seitenführungen vor und hinter dem Vorgerüst so miteinander verknüpft sind, dass in einem oder mehreren Stichen gezielt, reversierend oder im Durchlaufbetrieb, eine säbelige oder keilige Bramme in ein gerades und keilfreies Vorband umgeformt wird, kann ein Verfahren bereitgestellt werden, welches es ermöglicht, gerade Vorbänder ohne Dickenkeil und ohne seitliche Krümmung zu erzeugen.
  • Nachteil der in der obigen Offenlegungsschrift genannten Lehre ist es, dass hier nur gerade Vorbänder ohne Dickenkeil und ohne seitliche Krümmung erzeugt werden. Diese säbelfreie, keilfreie Form des Walzgutes kann jedoch durch nachfolgende Bearbeitung des Walzguts wieder verloren gehen. Ferner treten beim Einsatz der schnellen und starken Seitenführung hohe Kräfte auf, welche zum Defekt der Seitenführung führen können sowie die Bandkante des Vorbandes stark, und damit mit Nachteil, belasten können.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches die Formsicherheit für ein letztendlich keilfreies, säbelfreies Walzgut erhöht.
  • Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens anzugeben.
  • Der verfahrensmäßige Teil der Aufgabe der Erfindung wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, dass ermittelt wird, ob dem wenigstens einen Bearbeitungsaggregat ein Walzgut zuzuführen ist, dessen Zwischenzustand eine von Null verschiedene Keiligkeit und/oder Säbeligkeit erfordert, um einen vorgegebenen Endzustand zu erreichen, und in Abhängigkeit davon das Walzgerüst und/oder die Bearbeitungsmittel zur Einstellung des jeweils erforderlichen Zwischenzustands gesteuert und/oder geregelt werden.
  • Der Endzustand ist vorgebbar, d.h. einstellbar. Beispielsweise kann der sich dadurch auszeichnen, dass im Endzustand eine gewünschte Enddicke erreicht ist und das Walzgut im Wesentlichen keil- und säbelfrei ist. Je nachdem, welches Bearbeitungsaggregat dem Walzgerüst nachfolgt, bspw. ein Ofen, eine Walzstraße, eine Kühlaggregat bzw. eine Kühlstrecke oder ein Aggregat zum Entzundern, kann der Zwischenzustand so eingestellt werden, dass nach Bearbeitung des Walzguts mit den entsprechenden Bearbeitungsaggregaten ein vorgegebener Endzustand des Walzguts eingestellt wird.
  • Dies kann dazu führen, dass sofern dem Walzgut durch die nachfolgenden Bearbeitungsaggregate keine Abweichungen vom erwünschten Endzustand aufgeprägt werden, bereits der Zwischenzustand des Walzguts keilfrei und/oder säbelfrei sein kann. Jedoch ist auch der andere Extremfall denkbar, dass, abhängig von den nachfolgenden Bearbeitungsaggregaten, aus einem keiligen Anfangszustand ein Zwischenzustand mit - verglichen mit dem Anfangszustand - ggf. noch größerer Keiligkeit erzeugt wird, weil nämlich erst dieser Zwischenzustand mit noch verstärkter Keiligkeit im Zusammenwirken mit den nachfolgenden Bearbeitungsaggregaten zu einem gewünschten, in der Regel keil- und säbelfreien Endzustand des Walzguts führt. Auch kann die Keiligkeit des Walzguts übersteuert werden, d.h. es die auslaufseitige Keiligkeit des Walzgerüsts weist verglichen mit der eingangsseitigen Keiligkeit des Walzgerüsts ein umgekehrtes Vorzeichen auf. Einfacher formuliert: die einlaufseitig dickere Bandseite wird auslaufseitig zur dünneren Bandseite verglichen mit der jeweils gegenüberliegenden Bandseite auf der Einlauf- und Auslaufseite. Ggf. kann sogar ein gewünschter Endzustand auch dadurch definiert sein, dass eine bestimmte Restkeiligkeit und/oder Säbeligkeit des Walzguts verbleibt, da dies für eine spätere Applikation des Walzguts in einem Produkt erforderlich ist. Dies kann etwa analog zu Stufenblechen angesehen werden.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann gegebenenfalls auch flexibel auf Veränderungen der Bearbeitungsaggregate eingegangen werden, so etwa auf Oberflächenverschleiß der Walze, unterschiedliche Wärmeausdehnungen der einem Bearbeitungsaggregat zugeordneten Walzen während des Betriebs, usw.
  • Grundsätzlich kann die Keiligkeit und/oder Säbeligkeit eines Walzguts durch Schwenken der Arbeitswalzen in einem Walzgerüst beliebig eingestellt werden. Ohne Zuhilfenahme von Bearbeitungsmitteln führt eine Änderung des Dickenkeils eines Walzguts in dem Walzgerüst zu einer Änderung der Säbeligkeit des Walzguts. Der eingangs genannte Stand der Technik zeigt, wie mittels derartiger Bearbeitungsmittel ein keil- und säbelfreies Vorband erzeugt wird. Doch erst durch die vorliegende Erfindung wird der Zwischenzustand, welcher bspw. Dicke des Walzguts, Breite des Walzguts, Keiligkeit des Walzguts, Säbeligkeit des Walzguts, usw. umfassen kann, derart eingestellt, dass durch die nachfolgenden Bearbeitungsaggregate erst ein gewünschter Endzustand eingestellt ist. So können bspw. nicht unmittelbar beim Walzen in dem Walzgerüst zu Verkrümmungen führende Restverspannungen im Walzgut, Fehler im Walzenschliff bei einer Fertigstraße, thermal crown, Verschleiß in einer Fertigstraße, usw. derart berücksichtigt werden. Aufgrund dieser beispielhaft aufgezählten Einflüsse wird ein Zwischenzustand, bereitgestellt mittels des Bearbeitungsmittels und des Walzgerüsts, derart eingestellt, dass bspw. ein keilfreies, säbelfreies Band mit gewünschter Enddicke gefertigt wird.
  • Die Spannung, welche mittels Bearbeitungsmittels in das Walzgut eingeprägt wird, kann mechanisch, thermisch oder mittels elektromagnetischer Felder eingeprägt werden. Die Bearbeitungsmittel stellen dann eine gewünschte Spannung bzw. Spannungsverteilung an einer bestimmten Stelle im Walzgut, in der Regel im Walzspalt ein. Als mechanische Bearbeitungsmittel zur Einprägung einer Spannung in das Walzgut eignen sich besonders vorteilhaft ein Staucher und/oder eine starke Seitenführung.
  • Durch das Einprägen der Spannung in das Walzgut kann insbesondere am Walzspalt eine symmetrische oder asymmetrische Zug-/Druckspannungsversteilung ggf. auch Querspannungsverteilung eingestellt werden, welche den Materialfluss, d.h. Längsfluss des Materials und Querfluss des Materials, beeinflusst. Dadurch kann die Keiligkeit und/oder Säbeligkeit, ggf. auch die Dicke des Walzguts, eingestellt werden. Die Einprägung der Spannung mittels des Bearbeitungsmittels wird derart gesteuert und/oder geregelt, dass eine gewünschte Spannungsverteilung über die Breite des Walzguts - im Walzgut, am Walzspalt - eingestellt wird.
  • Der Anfangszustand des Walzguts, von welchem das Walzgut in den Zwischenzustand überführt wird, ist in der Regel zu berücksichtigen. Denn unterschiedliche Anfangszustände bei gleichen Einstellungen der Stellgrößen des Walzgerüsts und der Bearbeitungsmittel können zu unterschiedlichen Zwischenzuständen des Walzguts führen. Diese Unterschiede in den Zwischenzuständen sind jedoch ggf. nicht erwünscht. Dazu können die wesentlichen den Anfangszustand des Walzguts kennzeichnenden Parameter, wie etwa Keiligkeit, Säbeligkeit, Dicke, usw. mittels entsprechender Erfassungseinrichtungen erfasst werden. Dadurch kann das Walzgut in geeigneter Weise vom Anfangszustand unter Berücksichtigung des Endzustands des Walzguts und der Eigenschaften der nachfolgenden Aggregate in den Zwischenzustand überführt werden.
  • Ausgehend von dem wenigstens einen den Zwischenzustand bereitstellenden Walzgerüst und den zusätzlichen Bearbeitungsmitteln kann der Zwischenzustand verglichen mit dem Anfangszustand bspw. einen verstärkten Keil, einen abgeschwächten Keil, einen umgekehrten Keil oder keinen Keil aufweisen. Dies gilt analog für die Säbeligkeit.
  • Die Steuerung und/oder Regelung erfolgt anhand eines Steuer- und/oder Regelmodells. In dieses Modell gehen die die Verarbeitung des Walzguts beeinflussenden Parameter ein. Diese setzen sich zusammen aus das Walzgut kennzeichnenden Parametern sowie aus Parametern, welche eine Wechselwirkung des Walzgerüsts, der Bearbeitungsmittel und des wenigstens eine nachfolgenden Bearbeitungsaggregats oder mehrere nachfolgender Bearbeitungsaggregate mit dem Walzgut kennzeichnen. Vom Fachmann zur Umsetzung der Erfindung verwendbare Modelle sind bspw. der DE 101 18 748 A1 : "Verfahren und Steuerung zur prozessgesteuerten Modellierung einer verfahrenstechnischen Anlage" entnehmbar sowie etwa dem Lehrbuch Chritianini, Shawe-Taylor: "An introduction to support vector machines and other kernel-based learning methods", Cambridge UP, 2000. Dies stellt nur einen kurzen Auszug an Möglichkeiten dar, auf welche der Fachmann zurückgreifen kann.
  • Zur Steuerung und/oder Regelung des Walzgerüsts und der Bearbeitungsmittel können bspw. physikalische, empirische oder (selbst-)lernende Modelle, etwa Neuronale Netze, verwendet werden. Die Verwendung derartiger Modelle ist dem Fachmann geläufig. Bei empirischen Modellen wird insbesondere auf Erkenntnisse zurückgegriffen, welche aus dem Betrieb oder Testbetrieb der jeweiligen Anlage beruhen. Insbesondere ist ein Modell vorzugsweise derart ausgestaltet, dass es online-fähig ist, d.h. während des Betriebs des Stahlwerks die Regelung und/oder Steuerung des Walzgerüsts und der Bearbeitungsmittel derart anpasst, dass der Zwischenzustand in Echtzeit abhängig von Endzustand und den Wechselwirkungsparametern der das Walzgut nachfolgenden bearbeitenden Bearbeitungsaggregate derart eingestellt wird, dass ein vorgegebener Endzustand des Walzguts durch die Bearbeitung mit den nachfolgenden Aggregaten erreicht wird.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei der Ermittlung eine innere, bei der weiteren Bearbeitung des Walzguts sich wenigstens auf die Keiligkeit und/oder Säbeligkeit des Walzguts auswirkende Materialverspannung berücksichtigt. Dadurch wird sichergestellt, dass im Walzgut vorhandene Materialspannungen nicht zu einer signifikanten Abweichung vom gewünschten Endzustand des Walzguts führen, obwohl Anfangszustand, Endzustand und die Wechselwirkungsparameter der Bearbeitungsaggregate mit dem Walzgut bei der Regelung und/oder Steuerung des Walzgerüsts und der Bearbeitungsmittel berücksichtigt wurden. Es wird somit eine Relaxation der sich wenigstens auf die Keiligkeit und/oder Säbeligkeit des Walzguts auswirkenden Materialverspannung in einem oder mehreren nachfolgenden Bearbeitungsaggregaten, wie etwa Ofen oder Kühlstrecke oder Fertigstraße, bei der Einstellung des Zwischenzustands des Walzguts mit einbezogen. Dadurch kann eine weitere Verbesserung der Einstellung des Zwischenzustands erreicht werden.
  • Zur Berücksichtigung der Materialverspannung kann die Materialverspannung im Walzgut gemessen werden. In Regel wird die die Materialverspannung jedoch durch geeignete Modelle modelliert werden. Zur Optimierung der Prozessführung kann auch eine Kopplung von Messung und Berechnung der Materialverspannung im Walzgut vorgesehen werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die am Walzgut eingeprägte Spannung geregelt und/oder gesteuert. In der Regel werden die Bearbeitungsmittel derart geregelt und/oder gesteuert, dass diese eine erwünschte Spannung, insbesondere Spannungsverteilung über die Breite des Walzguts, einstellen. Durch eine gezielte Regelung und/oder Steuerung der Spannung wird im Zusammenwirken mit der davon ggf. abhängigen Regelung und/oder Steuerung der Stellgrößen der Stellglieder des Walzgerüsts das Walzgut in einen Zwischenzustand überführt, welcher bei Bearbeitung mit wenigstens einem nachfolgenden Aggregat zum gewünschten Endzustand führt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zur Einprägung der Spannung in das Walzgut eine auf das Walzgut ausgeübte Kraft verwendet. Die Kraft wird mittels einer mechanischen Einrichtung auf das Walzgut ausgeübt, um die Spannungsverhältnisse des sich abschnittsweise im Walzspalt befindenden Walzguts gezielt zu beeinflussen. Durch den Ansatzpunkt der Kraft sowie den Betrag der Kraft kann die Spannung im Walzgut während des Walzens im Walzspalt derart eingestellt werden, dass der zur Herstellung des Endzustands durch definierte nachfolgende Bearbeitungsaggregate erforderliche Zwischenzustand eingestellt wird. Die Kraft kann mittels eines punktartigen, eines linienartigen oder eines flächenartigen Ansatzbereichs am Walzgut auf das Walzgut ausgeübt werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Walzgut eine in der Regel quer zu einer vorgesehenen Transportrichtung ausgerichtete, als Walzgutkopf bezeichnet Vorderseite auf, wobei eine Position des Walzgutkopfes erfasst wird und die auf das Walzgut ausgeübte Kraft anhand der erfassten Position des Walzgutkopfes geregelt und/oder gesteuert wird. Die Erfassung des Walzgutkopfes ist dahingehend vorteilhaft, da erkannt wird, ob bereits überhaupt eine Kraft auf das Walzgut ausgeübt werden kann bzw. in welcher Höhe eine Kraft an einer bestimmten Walzgutposition in das Walzgut einzuprägen ist, um eine bestimmte Spannung, insbesondere Spannungsverteilung, im Walzspalt einzustellen. Dies ist insbesondere beim Anstich eines Walzguts in dem mindestens einen Walzgerüst von hoher Bedeutung.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als Bearbeitungsmittel eine Seitenführung verwendet. Durch die Verwendung einer Seitenführung, insbesondere starken Seitenführung, kommt der Seitenführung eine kombinatorische Wirkung bei der Überführung des Walzguts von seinem Zwischenzustand in seinen Endzustand zu. Denn die Seitenführung führt in diesem Zusammenhang nicht nur das Walzgut, sondern mittels der Seitenführung wird zudem eine Spannung eingeprägt. Diese ist insbesondere wirksam im Walzspalt und beeinflusst dadurch den Zwischenzustand, welcher mittels des mindestens einen Walzgerüsts aus dem Anfangszustand erzeugt wird. Es sind somit keine zusätzlichen baulichen Maßnahmen vorzusehen, um das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung einer Seitenführung zur Einprägung von Spannung in das Walzgut durchzuführen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als Bearbeitungsmittel ein Staucher verwendet. Der Staucher kann alternativ zur Seitenführung zur Einprägung von Spannung in das Walzgut verwendet werden, jedoch auch in Kombination mit einer Seitenführung. Die Verwendung eines Stauchers weist den Vorteil auf, dass die beiden im Wesentlichen vertikal stehenden Arbeitswalzen des Stauchers unabhängig voneinander auf das Walzgut einwirken können. Insbesondere können die Walzen des Stauchers zueinander derart angeordnet sein, dass nicht diese achsensymmetrisch zu einer Walzgutmittenlängsachse angeordnet sind und/oder betragsmäßig verschiedene Kräfte auf das Walzgut ausüben. Die Walzgutmittellängsachse ist diejenige Längsachse des Walzguts, welche durch die auslaufseitige Bandmitte des Walzguts in Längsrichtung des Walzguts verläuft. In einem vorteilhaften Spezialfall ist die Kraft einer Arbeitswalze des Stauchers auf das Walzgut Null, d.h. diese Arbeitswalze ist nicht mit dem Walzgut in Kontakt. Die andere Arbeitswalze übt eine Kraft auf das Walzgut aus, um eine Spannungsverteilung im Walzgut über die Breite des Walzguts, am Walzspalt einzustellen. Es können durch die unabhängig voneinander auf das Walzgut einwirkenden Arbeitswalzen des Stauchers gezielt asymmetrische Spannungen in das Walzgut eingeprägt werden. Dies erlaubt somit auch eine flexiblere Einstellung von Zwischenzuständen. Es kann somit ein größeres Spektrum an "Fehlern" der nachfolgenden Bearbeitungsaggregate abgedeckt werden. Es kann somit mittels eines Stauchers besonders vorteilhaft sichergestellt werden, dass der gewünschte Endzustand des Walzguts eingestellt wird.
  • Besonders vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden, wenn wenigstens ein dem Walzgerüst nachfolgendes Bearbeitungsaggregat ein Horizontalwalzgerüst ist. Dieser Vorteil bleibt insbesondere erhalten, wenn eine Mehrzahl von Horizontalwalzgerüsten dem wenigstens einem Walzgerüst nachgeordnet sind, welche als Fertigstraße arbeiten. In der Fertigstraße wird das Walzgerüst von seinem Zwischenzustand in einem gewünschten Endzustand überführt. Dieser Endzustand ist nur dann in der Regel der gewünschte Endzustand, wenn durch das erfindungsgemäße Verfahren die durch die Mehrzahl an Horizontalwalzgerüsten in das Walzgut eingeprägte Abweichungen bereits durch den Zwischenzustand berücksichtigt wurden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren, welches für eine Fertigstraße zur Anwendung kommt, kann daher die Qualität des in den Endzustand überführten Walzguts hinsichtlich Keiligkeit und/oder Säbeligkeit weiter verbessert werden.
  • Der vorrichtungsmäßige Teil der Aufgabe wird durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung gemäß Anspruch 11 gelöst. Eine solche Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Einstellung eines Zustands eines Walzguts kann einfach für bestehende Anlagen nachgerüstet werden. Dadurch kann die Qualität bei der Einstellung eines Endzustands eines Walzguts erhöht werden.
  • Ferner erstreckt sich die Erfindung auf einen maschinenlesbaren Programmcode für eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Einstellung eines Zustands eines Walzguts. Somit kann der maschinenlesbare Programmcode auch in bereits vorhandenen Steuer- und/oder Regeleinrichtungen verwendet werden.
  • Dies kann insbesondere dadurch gewährleistet werden, dass der Programmcode auf einem Datenträger abgespeichert ist, auf welchem sich ebenfalls die vorliegende Erfindung erstreckt.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen, welche anhand der schematisch dargestellten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
    • FIG 1
    eine Übersichtsdarstellung für das erfindungsgemäße Verfahren,
    FIG 2
    die Ausbildung eines Säbels bei einem Walzvorgang in einem Vorgerüst,
    FIG 3
    die Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einstellung eines definierten Zwischenzustands des Walzguts,
    FIG 4
    ein Vorgerüst und eine dem Vorgerüst nachgeordnete Fertigstraße.
  • Figur 1 zeigt eine Übersicht zur Einstellung eines Zustands eines Walzguts. Ausgehend von einem Anfangszustand S1 mit dem Walzgutquerschnitt GX wird das Walzgut einem Vorgerüst 1 zugeführt. Das Vorgerüst 1 weist einen Satz Arbeitswalzen 2 und einen Satz Stützwalzen 3 auf. Ferner ist eine Einrichtung zum Anstellen der Walzen in Form einer Hydraulikanstellung 5 vorhanden. Mittels der Hydraulikanstellung 5 ist die Walzkraft auf der Bedienseite und der Antriebsseite einstellbar. Ferner sind Messeinrichtungen vorgesehen, welche die bedienseitige Walzkraft und die antriebsseitige Walzkraft messen und einer Regeleinrichtung zuführt, welche auch die Hydraulikanstellung 5 regelt. Ferner wird der Regeleinrichtung 4 ein gewünschter Endzustand S3' des Walzguts zugeführt. Der gewünschte Endzustand S3' ist in der Regel der Zustand, der für das fertig gewalzte Band vorgesehen ist. In der Regel umfasst der gewünschte Endzustand eine gewisse Zieldicke, ein bestimmtes Phasengemisch, sowie die Eigenschaft des Walzguts, dass dieses keilfrei und säbelfrei ist.
  • Der Regeleinrichtung 4 werden ferner Informationen darüber zugeführt, welche Bearbeitungsaggregate das Walzgut nach Verlassen des Vorgerüsts 1 durchläuft. Insbesondere wird der Regeleinrichtung zugeführt, in wie fern die jeweiligen Bearbeitungsaggregate Einfluss auf die Geometrie des Walzguts nehmen. Die Geometrie des Walzguts kann durch thermische Prozesse, beispielsweise Heizprozesse oder Kühlprozesse, beeinflusst werden, da hierdurch innere Spannungen im Walzgut verändert werden, oder aber durch direkte mechanische Einwirkung auf das Walzgut, beispielsweise durch Walzen des Walzguts. Die Änderung der Geometrie des Walzguts durch thermische und/oder mechanische Prozesse ist u. a. auch davon abhängig, in wie weit bereits vor diesem jeweiligen Aggregat innere Verspannungen im Walzgut vorliegen. Insofern ist bereits der Anfangszustand S1 des Walzguts, ggf. für die Bearbeitung des Walzguts mittels eines Bearbeitungsaggregats, zu berücksichtigen.
  • Mittels der Informationen bezüglich der dem Vorgerüst nachfolgenden Bearbeitungsaggregate sowie des gewünschten Endzustands wird mittels einer Regelung des Walzvorgangs im Vorgerüst 1, beispielsweise in sonstiger Weise verlaufend, wie aus der Offenlegungsschrift WO 2006/119984 A1 bekannt, das Walzgut in einen Zwischenzustand S2 überführt. Der Zwischenzustand S2 zeichnet sich dadurch aus, dass dieser abhängig ist von den nun für das Walzgut vorgesehenen Bearbeitungsschritten. In der Regel wird dieser Zwischenzustand S2 eine Keiligkeit und/oder eine Säbeligkeit aufweisen. Anschließend durchläuft das Walzgut mit dem Zwischenzustand S2, beispielsweise eine Mehrzahl von Bearbeitungsaggregaten, etwa A1, A2, A3 bis AN. Nach Durchlaufen des letzten Bearbeitungsaggregats AN ist der Endzustand S3 des Walzguts eingestellt. Dieser wird der Regeleinrichtung 4 des Vorgerüsts zugeführt. Dort findet u.a. ein Vergleich zwischen gewünschtem Endzustand S3' und dem tatsächlichen Endzustand S3 statt.
  • Bei der Verarbeitung von keilförmigem Walzgut zu Metallband sind - soweit vorrichtungsmäßig keine dies verhindernden Maßnahmen ergriffen sind - zwei Grenzfälle maßgebend:
    1. 1. Der Walzspalt wird so eingestellt, dass die relative Dickenabnahme an jeder Stelle entlang des Walzspaltes gleich ist. Dadurch ist die Verlängerung des Materials an allen Punkten entlang der Breitenrichtung gleich und es kommt zu keiner säbelartigen Verzerrung des Bandes, allerdings bleibt der Keil bis ins Fertigband erhalten. Da in der Regel ein keilförmiger Endzustand unerwünscht ist, stellt dies keine Lösung des Problems dar.
    2. 2. Der Walzspalt kann symmetrisch eingestellt werden, d.h. bis auf Durchbiegungseffekte stehen die Walzen parallel zueinander. Wegen des im Walzgut vorhandenen Dickenkeils kommt es jedoch zu einer über die Breite des Walzguts ungleichmäßige Umformung. Diese führt aufgrund der bedienseitigen und antriebsseitigen unterschiedlichen Dicke des Walzguts zu einer unterschiedlichen Verlängerung des Materials über die Breite des Walzguts. Dies verursacht die Ausbildung eines Säbels. Das Vorliegen eines über bestimmte Grenzabmessungen überschreitenden Säbels führt zu Schwierigkeiten bei der weiteren Prozessierung des Walzguts.
  • Um ein Walzgut herstellen, welches im Wesentlichen keilfrei und säbelfrei ist, ist es zunächst erforderlich, einen Säbel bzw. Keil des Walzguts zu erfassen, wenn dieser entsteht. Hierzu bestehen verschiedene Möglichkeiten. Gemäß dem Stand der Technik kann beispielsweise bei Vorliegen eines keilförmigen zentrierten Walzguts, etwa einer Bramme, eine Differenzwalzkraft zwischen Bedienseite und Antriebsseite des Vorgerüsts 1 festgestellt werden. Diese Walzkraftdifferenz ist jedoch nicht eindeutig auf die Ausbildung eines Säbels zurückzuführen. Die Ursache der Walzkraftdifferenz zwischen Bedienseite und Antriebsseite kann auch darin begründet sein, dass das Band während des Walzens verläuft, d.h. dezentriert ist, oder eine über die Breite inhomogene Temperatur aufweist. Letzteres hat einen über die Breite veränderlichen Umformwiderstand zur Folge und damit eine über die Breite variierende Umformkraft zur Erzeugung eines definierten Walzgutzustands.
  • Um einen Säbel sicher zu erkennen, ist es daher ferner erforderlich, beispielsweise eine Seitenführung zu nutzen, die bei der Ausbildung eines Säbels einem deutlichen Kraftanstieg durch das gekrümmte Walzgut ausgesetzt ist. Denn der Säbel drückt auf die Seiteführung. Diese kann jedoch, sofern sie als starke Seitenführung ausgebildet ist, die Ausbildung des Säbels verhindern bzw. zu unterdrücken.
  • Zur Bestimmung des ursprünglichen Dickenkeils, aufgrund dessen der Säbel entsteht, sowie das Ausmaß der Säbeligkeit ist es ferner erforderlich, eine Bandkantenerfassung, beispielsweise mittels eines Breitenmessgeräts, durchzuführen und die Bandkantenerkennung zur Säbeldiagnose zu verwenden. Als Messsysteme können bspw. Kamera oder laserbasierte Messsysteme verwendet werden.
  • Erst wenn diese drei Indikatoren vorliegen, kann auf einen Dickenkeil und einen Säbel des Walzguts, sowie auf deren Abmessungen geschlossen werden. Alternativ kann eine verlässliche Vermessung des Walzguts hinsichtlich Keiligkeit besonders vorteilhaft am Ofeneintrag erfolgen.
  • Aus dem eingangs genannten Stand der Technik ist es bekannt, eine solche Keiligkeit und/oder Säbeligkeit für einen Walzgut direkt nach dem Vorgerüst zu vermeiden, d.h. die Herstellung eines im Wesentlichen säbelfreien und keilfreien Walzguts durch Bearbeitung des Walzguts mit dem Vorgerüst zu erzeugen.
  • Auch kann der Fall auftreten, dass die Keiligkeit des in das Walzgerüst einlaufenden Walzguts zu groß ist, d.h. die durch die Säbelbildung entstehende Kraft auf die Seitenführung kann von dieser nicht aufgenommen werden bzw. führt zur deren Zerstörung. Liegt dieser Fall vor, so ist es erforderlich, auf das komplette Roll Alignment Control zu verzichten und die Walzen entsprechend dem Keil zu schwenken. Ggf. kann auch eine Reduktion des Keils des einlaufenden Walzguts mittels des-Walzgerüsts in dem Maße erfolgen, dass die auf die Seitenführung wirkende Kraft diese nicht zerstört. Der Restkeil wird dann durch nachfolgende Stiche sukzessive eliminiert.
  • Problematisch hierbei ist es jedoch, dass die im Wesentlichen auf Null eingestellte Keiligkeit und/oder Säbeligkeit durch nachfolgende Bearbeitungsaggregate wieder in eine Keiligkeit und/oder Säbeligkeit ungleich Null umgesetzt werden kann. Eine derartige Veränderung der Walzgutgeometrie kann bspw. durch das Walzgut selbst bedingt sein, etwa durch innere Spannungen, oder aber durch äußere Einflüsse auf das Walzgut, etwa verschlissene Walzen, thermal crown, Walzenversatz, Walzendurchbiegung, Temperaturänderungen, Eintrag von Substanzen, etwa Wasser, auf das Walzgut, usw....
  • Dies hat zur Folge, dass das Walzgut im Endzustand erneut eine Keiligkeit und/oder Säbeligkeit aufweisen kann. Dies kann jedoch dadurch vermieden werden, dass die die Walzgutgeomtrie beeinflussenden Parameter der dem Vorgerüst 1 nachgeordneten Bearbeitungsaggregate A1, A2, A3,..., AN in die Regelung des Vorgerüsts 1 miteinbezogen werden. Mittels der die Walzggutgeometrie beeinflussenden Parametersätze P1, P2, P3,..., PN der nachfolgenden Bearbeitungsaggregate A1, A2, A3,..., AN wird mittels eines Modells unter Einbeziehung des Anfangszustands S1 und vorangegangener Prozessschritte ein Zwischenzustand des Walzguts ermittelt, den das Walzgut aufweisen muss, um nach dem Durchlauf durch die gewünschten Bearbeitungsaggregate einen gewünschten Endzustand S3', bspw. bei einer bestimmten Enddicke keil und säbelfrei zu sein, zu erreichen.
  • Ausgehend von dem ermittelten Zwischenzustand wird dann aus dem Anfangszustand S1 das Vorgerüst 1 derart geregelt, dass der ermittelte Zwischenzustand mit dem eingestellten Zwischenzustand S2 des Walzguts übereinstimmt. Vorzugsweise wird der durch das Vorgerüst 1 eingestellte Zwischenzustand S2 mit dem ermittelten Zwischenzustand verglichen und die Regelung derart geändert, dass der eingestellte Zwischenzustand S2 des Walzguts und der ermittelte Zwischenzustand für das Walzgut bestmöglich übereinstimmen.
  • Der nach Durchlaufen des Vorgerüsts 1 eingestellte Zwischenzustand S2 des Walzguts ist somit abhängig von den Prozesseinflüssen der nachfolgenden Bearbeitungsaggregate A1, A2, A3,..., AN auf das Walzgut, welche durch Parametersätze P1, P2, P3,...,PN wiedergegeben werden können, vom Ausgangszustand S1 und evtl. von Prozessparametern vorangegangener Prozesse, die etwa den inneren Spannungszustand des Walzguts beeinflusst haben.
  • Beispielsweise kann mittels eines Breitenmessgeräts und eines Profilmessgeräts nach einer Fertigstraße, die das Walzgut durchlaufen hat, ein Zwischenzustand ermittelt werden, welcher zu einem gewünschten Endzustand - d.h. in diesem Fall nach der Fertigstraße - führt. Dazu werden Keiligkeit und Säbeligkeit mittels der oben genannten Einrichtungen vermessen und der Regeleinrichtung 4 zugeführt. In Verbindung mit der aus dem Stand der Technik bekannten Differenzwalzkraft wird der ermittelte Zwischenzustand für das Walzgut aus dem Anfangszustand S1 eingestellt. In der Regel ist es vorteilhaft, wenn der Anfangszustand S1 des Walzguts bekannt ist, und dieser der Regeleinrichtung 4 zugeführt wird, so dass diese das Vorgerüst 1 entsprechend steuern und/oder regeln kann.
  • Die Profilmessung des Walzguts sowie die Breitenmessung des Walzguts können an verschiedensten Stellen innerhalb des Walzprozesses erfasst werden. Ggf. können daher für jedes Bearbeitungsaggregat A1, A2, A3,..., AN dessen Einfluss auf die Geometrie des Walzguts bei gegebenem Zwischenzustand bzw. gegebenen Anfangszustand individuell bestimmt werden. Vorzugsweise werden die erfassten Messwerte in einer Messwertverarbeitung gefiltert und unter Zuhilfenahme der Bandverfolgung den einzelnen Bandabschnitten zugeordnet. Die Messwerte stehen dann der Prozessautomatisierung, insbesondere der Regelung des Vorgerüsts 1 zur Verfügung.
  • Die Keiligkeit und/oder Säbeligkeit des Endzustands S3 des Walzguts, beispielsweise nach Durchlaufen der Fertigstraße, hängt von der Keiligkeit und/oder Säbeligkeit nach der Vorstraße bzw. nach dem Vorgerüst 1 und weiteren Prozessparametern, insbesondere von den Prozessparametern P1, P2, P3, ...m PN der nachfolgenden Bearbeitungsaggregate A1, A2, A3,..., AN ab. Um diese in das Modell zur Regelung des Vorgerüsts 1 zu implementieren, wird ein Satz von ausgewählten Prozessparametern P1, P2, P3,..., PN bspw. einem empirischen Modell, etwa einem Vererbungspuffer oder Neuronetz zugeführt. Das Modell ist nach einer hinreichend großen Menge von Daten in der Lage die Keiligkeit und/oder Säbeligkeit des Fertigbandes als Funktion der Keiligkeit des Vorbandes vorherzusagen. Alternativ können physikalischen Modelle, etwa Modelle beruhend auf finiten Elementen, oder andere geeignete Modelle verwendet werden. Derartige Modelle sind dem Fachmann geläufig.
  • Ausgehend von diesen Informationen kann das Walzgut aus dem Anfangszustand S1 in einen Zwischenzustand S2 überführt werden, der nach Durchlaufen der für das Walzgut im Weiteren vorgesehenen Bearbeitungsschritte zu einem gewünschten Endzustand S3 führt, der mit dem gewünschten Endzustand S3' im Wesentlichen übereinstimmt.
  • Zur Berechnung der erforderlichen Keiligkeit und/oder Säbeligkeit des Vorbandes kann ein weiteres Modell für die nachgelagerten Bearbeitungsaggregate A1, A2, A3,..., AN des Walzguts herangezogen werden, um die Keiligkeit und die Säbeligkeit des Fertigbandes weiter zu optimieren.
  • Figur 2 zeigt die Ausbildung eines Säbels für ein keilförmiges Walzgut G in einem Vorgerüst 1. In Figur 2 ist einlaufseitig eine Querschnittsdarstellung GX eines keilförmigen
  • Walzgutes G gezeigt. Das Walzgut G wird auf einem Rollengang 6 zu einem Vorgerüst 1 befördert. Damit dieses in erwünschter Weise in das Vorgerüst 1 einläuft, sind Seitenführungen 7 vorgesehen. Nach erfolgter Dickenreduktion durch das Vorgerüst 1 weist das Walzgut G eine durch den Dickenkeil bedingte Säbeligkeit auf. Die in Figur 2 gezeigte auslaufseitige Seitenführung 7 weist hierbei eine geöffnete Stellung auf. Dadurch wird verhindert, dass das säbelige Walzgut G an der auslaufseitigen Seitenführung 7 hängen bleibt und der Walzvorgang komplett abgebrochen werden muss.
  • Da die Walzen im Vorgerüst 1 durch das Roll Alignment Control im Wesentlichen parallel gehalten werden, kommt es aufgrund des Dickenkeils des Walzguts zur Ausbildung eines Säbels. Die dickere Seite des Keils weist einen höheren Materialfluss in Längsrichtung als die dünnere Keilseite auf, wodurch es zu einer Krümmung des Walzguts in der Transportebene des Walzguts G kommt. Ein derartiges Band ist in nachfolgenden Prozessen nur sehr schwer weiterverarbeitbar.
  • Figur 3 zeigt ebenfalls einen Querschnitt eines keilförmigen Walzgutes, welches in ein Vorgerüst 1 einläuft. Auch dieses wird mittels eines Rollengangs 6 und einer Seitenführung 7 zum Vorgerüst transportiert. Auslaufseitig ist ein Staucher 8 mit zwei veritikalen Arbeitswalzen 8' sowie eine starke Seitenführung 7 angeordnet. Durch den Staucher 8 und durch die starke Seitenführung 7 wird eine Kraft auslaufseitig in das Walzgut G eingeprägt.
  • Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die linksseitige Seitenführung 7 und die rechtsseitige Seitenführung - betrachtet in Transportrichtung des Bandes - unabhängig voneinander bewegt werden können. In der Regel ist dies nicht der Fall, da die Seitenführungen 7 nur symmetrisch zueinander relativ zur Bandmitte verstellbar sind. Dies ist gewährleistet durch eine Synchronisationswelle der Seitenführungen 7. Vorteilhafterweise wird zur Einstellung des Zwischenzustands des Walzguts bzw. der definierten Spannungsverteilung im Walzspalt diese Synchronisationswelle und jegliche andere mechanische Kopplung der Seitenführungen weggelassen, so dass die linke und die rechte Seitenführung - zumindest auslaufseitig - unabhängig voneinander bewegbar sind. Insbesondere ist es vorteilhaft, die nun unabhängig voneinander bewegbaren Seitenführungen derart einzustellen, dass das dem Vorgerüst zugewandte Ende der Seitenführung weiter entfernt ist von der Bandmitte als das dem Vorgerüst abgewandte Ende der Seitenführung 7. D.h. die Seitenführung 7 ist trichterförmig verstellbar. Dadurch kann der Krafteintrag auf das Walzgut G zusätzlich gesteuert und/oder geregelt werden.
  • Ferner ist eine Einrichtung 11 zur Erfassung der Position des Bandkopfes 12 vorgesehen. Die zeitabhängige Erfassung der Position des Bandkopfes 12 erleichtert die Steuerung der Seitenführung 7 sowie des Stauchers 8. Der Einsatz des Stauchers 8 sowie der Seitenführung 7, die Höhe der Kraft sowie die Kraftverteilung längs des Bandes wird derart gesteuert, dass sich am Walzspalt eine Spannungsverteilung σ einstellt, welche es erlaubt, den erforderlichen Zwischenzustand des Walzguts G so einzustellen, dass durch die nachfolgenden Bearbeitungsaggregate der gewünschte Endzustand erreicht wird.
  • Figur 4 zeigt ein Vorgerüst 1 mit einer dem Vorgerüst nachfolgenden Fertigstraße bestehend aus den fünf Walzgerüsten A1, A2, A3, A4 und A5, einer der Walzstraße nachgeordneten Bandbreitenmesseinrichtung 10 sowie einer Profilmesseinrichtung 9. Dieser wiederum nachgeordnet ist eine Kühlstrecke A6, der ebenfalls eine Breitenmesseinrichtung 10 und eine Profilmesseinrichtung 9 nachgeordnet sind. Anschließend wird das Band auf einer Haspel aufgehaspelt. Die Bandbreitenmesseinrichtung 10 und die Profilmesseinrichtung 9 messen jeweils die Säbeligkeit und Keiligkeit eines Bandes nach dem A5 bzw. A6. Die mittels den Breitenmesseinrichtungen 10 und den Profilmesseinrichtungen 9 ermittelten Keiligkeiten und/oder Säbeligkeiten werden einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung 4 zugeführt, welche die Werte in das Modell zur Ermittelung des Zwischenzustandes einarbeitet. Ausgehend von dem ermittelten
  • Zwischenzustand wird das Vorgerüst derart gesteuert bzw. geregelt, dass das Walzgut aus seinem keiligen oder keilfreien Anfangszustand in einen Zwischenzustand überführt wird, der wiederum durch Bearbeitung des Walzguts durch die nachfolgenden Bearbeitungsaggregate A1 bis A6 in einen gewünschten Endzustand überführt wird. Der Endzustand des Bandes wird in Figur 4 durch die Breitenmesseinrichtung bzw. Profilmesseinrichtung bestimmt, welche der Kühleinrichtung A6 nachgelagert ist. Durch ein derartiges Vorgehen kann die Streuung des Endzustands im Vergleich zum Stand der Technik weiter reduziert werden und damit die Qualität des fertig gewalzten Metallbands weiter erhöht.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Einstellung eines Zustands (S1, S2, S3) eines Walzguts (G, GX), insbesondere eines Vorbands, der wenigstens durch eine Keiligkeit und/oder eine Säbeligkeit des Walzguts (G, GX) definiert ist, wobei das Walzgut(G, GX) von einem Anfangszustand (S1) durch Walzen mittels eines Walzgerüsts (1), insbesondere eines Vorgerüsts, und durch Einprägen einer Spannung (σ) in das Walzgut (G, GX) mittels zusätzlicher Bearbeitungsmittel (7, 8) in einen Zwischenzustand (S2) überführt wird, und wobei das Walzgut (G) von seinem Zwischenzustand (S2) mittels wenigstens eines Bearbeitungsaggregats (A1, A2, A3,..., AN) in einen Endzustand (S3) überführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ermittelt wird, ob dem wenigstens einen Bearbeitungsaggregat (A1, A2, A3,..., AN) ein Walzgut (G, GX) zuzuführen ist, dessen Zwischenzustand eine von Null verschiedene Keiligkeit und/oder Säbeligkeit erfordert, um einen vorgegebenen Endzustand (S3') zu erreichen, und in Abhängigkeit davon das Walzgerüst (1) und/oder die Bearbeitungsmittel (7, 8) zur Einstellung des jeweils erforderlichen Zwischenzustands (S2) gesteuert und/oder geregelt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung eine innere, bei der weiteren Bearbeitung des Walzguts (G, GX) sich wenigstens auf die Keiligkeit und/oder Säbeligkeit des Walzguts (G, GX) auswirkende Materialverspannung berücksichtigt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die am Walzgut (G, GX) eingeprägte Spannung (σ) geregelt und/oder gesteuert wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass zur Einprägung der Spannung (σ) in das Walzgut (G, GX) eine auf das Walzgut (G, GX) ausgeübte Kraft (F) verwendet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zur Einprägung der Spannung (σ) in das Walzgut (G, GX) ausgeübte Kraft (F) gesteuert und/oder geregelt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Walzgut eine in der Regel quer zu einer vorgesehenen Transportrichtung ausgerichtete, als Walzgutkopf bezeichnet Vorderseite aufweist, wobei eine Position des Walzgutkopfes erfasst wird und die auf das Walzgut (G, GX) ausgeübte Kraft (F) anhand der erfassten Position des Walzgutkopfes geregelt und/oder gesteuert wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass als Bearbeitungsmittel (7, 8) eine Seitenführung (7) verwendet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass als Bearbeitungsmittel (7, 8) ein Staucher (8) verwendet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass vom Staucher (8) umfasste Arbeitswalzen (8') nicht achsensymmetrisch zu einer Walzgutmittenlängsachse angeordnet sind und/oder betragsmäßig verschiedene Kräfte auf das Walzgut (G, GX) ausüben.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein dem Walzgerüst (1) nachfolgendes Bearbeitungsaggregat (A1, A2, A3,..., AN) ein Horizontalwalzgerüst (A1, A2, A3, A4, A5) ist.
  11. Steuer- und/oder Regeleinrichtung (4) zur Einstellung eines Zustands (S1, S2, S3) eines Walzguts (G, GX) mit einem maschinenlesbaren Programmcode, welcher Steuerbefehle und/oder Regelbefehle enthält, die die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (4) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 veranlassen.
  12. Maschinenlesbarer Programmcode für eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (4) zur Einstellung eines Zustands (S1, S2, S3) eines Walzguts (G, GX), welcher Steuerbefehle und/oder Regelbefehle enthält, die die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (4) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 veranlassen.
  13. Datenträger mit einem darauf gespeicherten maschinenlesbaren Programmcode gemäß Anspruch 12.
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