Die Erfindung betrifft eine Regelung gemäß den Oberbegriffsmerkmalen des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Regelung ist aus der DE-B-2 106 848 bekannt.

Bei Warmbandwalzwerken ist es das Bestreben, die geforderte Profilausbildung und Planheit der erzeugten Bänder durch eine kleine Zahl einfacher Walzgerüste ohne aufwendige mechanische Walzen-Stellglieder zu erreichen. Falls Walzen-Stellglieder unvermeidbar sind, sollen diese Stellglieder einfach und nur auf wenige Gerüste beschrankt sein. Insbesondere für Warmbreitbandstraßen, die nach diesen Kriterien ausgelegt sind, gab es bisher keine echte Möglichkeit, das Dickenprofil zu optimieren. Eine Stichplangestaltung anhand von Erfahrungswerten ist nach wie vor üblich. So wird bei der aus der DE-B-2 106 848 bekannten Regelung basierend auf der Erfahrung des Walzstraßenbedieners zunächst aus einer Serie von standardisiert vorgegebenen Verteilungen der Walzkräfte eine geeignete Walzkraftverteilung ausgewählt und anschließend im Rahmen einer Modellrechnung daraufhin überprüft, ob Grenzwerte für die Walzkräfte und kritische Ebenheitsindices, die ebenfalls von dem erfahrenen Bediener vorgegeben werden, überschritten werden.

Aus der EP-A-0 121 148 ist eine Profil- und Planheitsregelung für Warmband-Tandemstraßen bekannt, bei der das Bandprofil bei der kritischen Dicke, unterhalb derer keine wesentliche Umformung des Walzbandes in Richtung der Breite mehr erzielbar ist, als Grundlage einer aufwendigen Planheits- und Profilausbildungsregelung des Warmbandes verwendet. wird. Eine gleichwirkende Regelung offenbart auch die DE-A-27 36 234. Walzstraßen mit den vorgenannten Regelungen benötigen eine Vielzahl von Dicken, Profil- und Planheitsmeßgeräten im Verlauf der Walzstraße sowie aufwendige Gerüstregelungen. Die Gesamtkosten einer derartig geregelten Warmband-, insbesondere Breitbandstraße, sind hoch. Sowohl die Meßgeräte als auch die Walzenstellglieder sind wartungsaufwendig und erhöhen den Betriebsaufwand beträchtlich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Regelung für das Herstellen von Warmband mittels eines mehrgerüstigen Warmbandwalzwerks, insbesondere eines Breitbandwalzwerks, anzugeben, die durch Modellberechnungen, insbesondere durch selbstadaptionsfähige Modellberechnungen, mit einem Minimum an Aufwand zu toleranzgerechten Walzbändern führt. Insbesondere soll auch eine Modernisierung alter Walzstraßen mit der erfindungsgemäßen Regelung möglich sein, ohne daß hierzu die Walzstraßen umgebaut oder mit einer Vielzahl von aufwendigen Meßgeräten und Stellelementen an den Walzgerüsten versehen werden müssen.

Die Lösung der Aufgabe gelingt durch eine Regelung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Unter Benutzung einer, dem Walzwerker aus langjähriger Erfahrung prinzipiell vertrauten Rechentechnik, ist es so, vorteilhaft walzwerkstechnisch einfach, möglich, die geforderten Profil- und Planheitswerte weitestgehend nur durch Einflußnahme auf die Haupteinflußgröße des Walzprozesses, die Aufteilung der erforderlichen Summenwalzkraft auf die Einzelgerüste, zu erreichen. Überraschenderweise ist die passende Lastverteilung durch die Benutzung einer Formsteuerungsgeraden für das erforderliche Adaptionsmodell erreichbar. Zusammen mit weiteren Maßnahmen, die mit der primären Maßnahme der Regelung durch passende Lastverteilung zusammenwirken, wird das geforderte Profil für Bänder mit unterschiedlichen Walztemperaturen, Profilausbildungen, Enddicken etc. erreicht. So kann die erfindungsgemäße Regel- und Rechentechnik den "Hardware"-Aufwand in der Walztechnik bei gleichzeitig höherer Flexibilität nicht unerheblich senken.

Da der überraschenderweise vorhandene, ausnutzungsfähige Toleranzbereich der Formsteuerungsgeraden unterhalb der kritischen Dicke, unter der sich eine relative Profilkonstanz ergibt, klein und oberhalb der kritischen Dicke größer ist, kann vorteilhaft von den physikalischen Gegebenheiten einer Walzstraße regel- und rechentechnisch Gebrauch gemacht werden, um eine Optimierung, und nicht nur eine Festlegung auf eine vorherbestimmte Gerade, zu erreichen.

Bei den in den Ansprüchen 2, 3 und 4 angegebenen Ausgestaltungen der Erfindung erhält man vorteilhaft einfach einen den physikalischen Gegebenheiten im Walzwerk angepaßten Optimierungsbereich für die Lastverteilungsberechnung in dem die Formsteuerungsgerade verschwenkt oder auf andere Weise geändert werden kann. Innerhalb des Toleranzbereichs führt der Optimierungsrechner eine schnelle Berechnung der Lastverteilungsmöglichkeiten für eine Walzung durch und kann die Frage klären, ob und bei welcher Lastverteilung das geforderte Profil bei Solldicke erreichbar ist oder ob Solldicke oder Profil für die gegebene Walzstraße so nicht erreichbar sind. Gegebenenfalls müssen, wenn die Berechnung auf dem Optimierungsrechner zeigt, daß Sollprofil oder Solldicke nicht erreichbar sind, die Randbedingungen geändert werden oder zusätzliche Stellglieder für die Walzgerüste vorgesehen und eingesetzt werden. Die Beeinflussung des Profils und der Enddicke durch Walzen-Stellglieder sind dem Walzwerker bekannt.

Wenn sich bei der Berechnung Betriebspunkte außerhalb des Profiltrichters ergeben, erfolgt eine Neuberechnung mit neuen Lastverteilungsannahmen, bis alle Betriebspunkte im Toleranzbereich liegen. Wenn die Optimierungsrechnung ergibt, daß zusätzlich zur Änderung der Lastverteilung auf die Einzelgerüste zur Einhaltung des Toleranzbereichs der Formsteuerungsgeraden zusätzliche Einflüsse auf den Walzprozeß wirken müssen, erfolgt dies vorteilhaft durch Beeinflussung der Walzenrückbiegung, der Walzenverschiebung und/oder -schränkung und/oder durch eine Beeinflussung der thermischen Balligkeit, etwa durch Kühlung oder auch durch hydraulische oder thermische Beeinflussung. Auch eine Walzenschliffänderung kann sich als Folge der Optimierungsrechnung im Zusammenhang mit dem Toleranzbereich ergeben. Dabei ist es vorteilhaft, die Walzenverschleißeinflüsse laufend auszugleichen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, anhand der Zeichnung und in Verbindung mit den Unteransprüchen. Im einzelnen zeigen:

FIG 1

eine schematisiert dargestellte Walzstraße mit Angabe der Regelungsstruktur und der wichtigsten Einzelgrößen,

FIG 2

die schematisiert dargestellten Arbeitswalzen eines Walzgerüsts und

FIG 3

eine Darstellung der Formsteuerungsgeraden und ihres Toleranzbereichs.

In FIG 1 sind mit 1 die Walzen der einzelnen Gerüste einer Walzstraße, mit 2 das gewalzte Band und mit 3 die Meßgeräte und Sensoren für die einzelnen Walzen 1 und ihre Antriebe sowie für andere Funktionsbausteine, z.B. für den Walzspalt etc., bezeichnet. Die Regler und Stellatoren für die Walzen sind mit 3a bezeichnet.

Die Meßwerte der Meßgeräte und Sensoren 3 werden einer Meßwertanpassung 4 aufgegeben, wonach sie in die statistische Meßwertsicherung 5 Gelangen. Mit diesen Werten erfolgt die Stichplannachberechnung 6 sowie die Adaption der für die Stichplannachberechnung verwendeten Algorithmen in 7. Die Werte aus 7 werden in 9 in die Stichplanberechnung übernommen, die unter anderem die Walzkraft, das Walzmoment, insbesondere das Profil, aber auch die Anstellung festlegt. In die Stichplanberechnung gehen die in Teil 8 zusammengefaßten Daten der Walzstrategie ein, die sich insbesondere aus der Materialart, der Fertigdicke und dem Sollprofil sowie weiteren Bediener- und Rechnerdaten ergibt. Aus der Stichplanberechnung 9 ergeben sich die Sollwertvorgabewerte, die in 10 errechnet werden und den Einzelreolern und Stellatoren für die einzelnen Betriebspunktregler vorgegeben werden.

Die in FIG 1 dargestellten Funktionsblöcke sind vorteilhaft in einem Rechner zusammengefaßt, es kann aber auch eine Verarbeitung in getrennten Rechnern oder getrennten Teilen eines Rechners erfolgen. Entsprechende Rechner, in denen auch die Rechenvorgänge für die Einzelregler ablaufen können, sind aus Veröffentlichungen, Prospekten, Handbüchern etc. des Anmelders bekannt. Ihre Programmierung sowie die Parametrierung der Einzelregler ergibt sich aus den Betriebshandbüchern.

In FIG 2 bezeichnet 11 eine untere Arbeitswalze, 12 eine obere Arbeitswalze und 13 das gewalzte Band. Die schematische Darstellung berücksichtigt nicht die der gezeigten Bandform entgegengesetzte Walzenbiegung durch den Einfluß der Walzkraft, gibt aber die prinzipiell ballige Ausführung (Bombierung) der Arbeitswalzen wieder. Das Band hat eine Randdicke D_R und eine Mitteldicke D_M, wobei die Randdicke z.B. (C₄₀) an der verwerteten Bandkante gemessen wird. Der Profilwert für die Rechnung ergibt sich nach der Beziehung
Er wird normalerweise in Um angegeben. Die jeweilige spezielle Profilausbildung richtet sich nach den Anforderungen der nachgeschalteten Kaltwalzstraße bzw. nach den Anforderungen an das erzeugte Warmband.

In FIG 3 bezeichnet 14 die Formsteuerungsgerade mit der unteren Toleranzgrenze 15 und der oberen Toleranzgrenze 16. In den Punkten 17 und 18, die im Bereich der kritischen Dicke liegen, unterhalb derer der Materialfluß in Breitenrichtung nur noch sehr begrenzt stattfinden kann, ändert sich die Steigung der Grenzkurven 15 und 16. Der sich aus den Grenzkurven 15 und 16 ergebende Profiltrichter hat im Bereich unter der kritischen Dicke den symmetrischen Toleranz- Grenzenwinkel β und oberhalb der kritischen Dicke den Toleranz-Grenzenwinkel α nach oben and $\frac{\text{α}}{\text{2}}$ nach unten. Diese Vereinfachung ist rechentechnisch besonders günstig und dabei ausreichend genau.

Wie ersichtlich verläuft die Formsteuerungsgerade 14 in ihrer Verlängerung durch den Nullpunkt. Die Betriebspunkte können innerhalb der Toleranz-Grenzkurven 15 und 16 bewegt werden. Sollprofil und Enddicke legen die Formsteuerungsgerade 14 fest. Die Walzkraft ist die Haupteinflußgröße auf die Stichabnahme, die anderen walztechnischen Einflußgrößen treten demgegenüber zurück und stellen nur Hilfsgrößen dar. Eine Umverteilung der Walzkraft stellt also das wesentliche Stellglied für das erreichte Profil und die Dicke dar. Grundbedingung ist dabei die Einhaltung der Summenwalzkraft, d.h. der geforderten Gesamtabnahme.

Unterhalb der kritischen Dicke wirkt das erreichte Bandprofil direkt auf die Bandplanheit bei der Weiterverarbeitung, so daß auch diese durch Banddicke und Bandprofil mit nur geringen Einflußmöglichkeiten vorgegeben ist.