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EP 1 010 479 B1 |
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EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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07.06.2006 Patentblatt 2006/23 |
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Anmeldetag: 06.12.1999 |
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Internationale Patentklassifikation (IPC):
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Verfahren und Einrichtung zur Ansteuerung von Schiebewalzen
Method and device for controlling axially shiftable rolls
Procédé et dispositif pour commander des cylindres déplaçables axialement
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Benannte Vertragsstaaten: |
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AT BE DE |
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Priorität: |
17.12.1998 DE 19858423
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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21.06.2000 Patentblatt 2000/25 |
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Patentinhaber: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT |
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80333 München (DE) |
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Erfinder: |
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- Höhne, Joachim, Dr.-Ing.
91052 Erlangen (DE)
- Fromme, Jürgen, Dipl.-Ing.
90427 Nürnberg (DE)
- Salem, Ahmed, Dipl.-Ing.
59269 Beckum (DE)
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Entgegenhaltungen: :
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- PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 013, no. 055 (M-795), 8. Februar 1989 (1989-02-08)
& JP 63 260615 A (NIPPON STEEL CORP), 27. Oktober 1988 (1988-10-27)
- PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 010, no. 357 (M-540), 2. Dezember 1986 (1986-12-02)
& JP 61 154709 A (KAWASAKI STEEL CORP), 14. Juli 1986 (1986-07-14)
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zum Walzen
von Metallbändern mittels Walzgerüsten, die verschiebbare Arbeitswalzen, sogenannte
Schiebewalzen, aufweisen.
[0002] Beim Flachwalzen gelten die Einhaltung der Bandplanheit und des technologisch vorgegebenen
Bandprofils nach der Fertigstraße als wichtige Qualitätsmerkmale. Zur Erfüllung dieser
Anforderungen ist es wünschenswert, die Abweichung des Dickenverlaufs eines Metallbands
von der idealen Bandkontur zu minimieren.
[0003] Zur Veranschaulichung dieser Gegebenheiten ist in Fig. 1 die Kontur eines Metallbandes
in beispielhafter Form dargestellt. Die ideale Bandkontur y
idsal(x) berechnet sich näherungsweise aus Abmessungen des Bandquerschnitts (Bandbreite
b, Bandkantenabstand C
x) sowie aus Anteilsfaktoren a
2, a
4 und a
6 zu

[0004] Die Abweichung von dieser approximierten idealen Bandkontur resultiert insbesondere
aus dem pro Metallband zunehmenden Verschleiß der Arbeitswalzen. Die maximale Abweichung
wird als Konturfehler bezeichnet.
[0005] Um den Walzenverschleiß zu minimieren und somit die Walzenlaufleistung der Arbeitswalzen
zu erhöhen, werden Schiebewalzen verwendet. Diese Walzen werden zwischen den Walzvorgängen
der einzelnen Metallbänder um einige Millimeter quer zur Laufrichtung der Metallbänder
verschoben. Dadurch wird verhindert, daß sich scharfe Verschleißkanten auf den Laufflächen
der Arbeitswalzen bilden. Eine Verschiebestrategie für solche Schiebewalzen soll einer
Minimierung des Konturfehlers sowie der Einhaltung der geforderten Bandplanheit dienen.
Das Verschieben der Arbeitswalzen wird vor allem dann durchgeführt, wenn die einzelnen
Metallbänder eines Walzprogramms so angeordnet sind, daß das jeweils zu walzende Metallband
breiter ist als sein Vorgänger. Ohne Verschieben würde sich eine beim Walzen eines
schmaleren Metallbandes entstandene Verschleißkante negativ auf die Oberflächenqualität
des nachfolgenden breiteren Metallbandes auswirken.
[0006] Das Profil p
r kann z.B. als Differenz zwischen der Mittendicke h
G und dem arithmetischen Mittel der beiden Randdicken h
L und h
R definiert werden:

[0007] Das Profil p
r der gewalzten Metallbänder kann durch eine Verschiebung der Arbeitswalzen, durch
eine Walzkraft und/oder durch eine Rückbiegekraft als Stellgrößen beeinflußt werden.
[0008] Die EP 0 618 020 A1 beschreibt ein Verfahren zum Walzen eines Walzbandes in einer
zumindest zwei Walzgerüste mit horizontal einstellbaren Arbeitswalzen aufweisenden
Warmbandstraße, wobei eine Zielkontur des Profils des Walzbandes vorgegeben wird,
wobei bei einer von der Zielkontur abweichenden Bandprofilform mechanische Stellglieder
wie zum Beispiel axial verschiebbare Arbeitswalzen so zum Einsatz gebracht werden,
dass sich eine minimale Abweichung zwischen einer errechneten Bandform und einer Soll-Bandform
bzw. Zielkontur ergibt.
[0009] Gemäß der JP 63 260 615 A wird der Betrag der Verschiebung einer Arbeitswalze mit
Hilfe einer Bewertungsfunktion ermittelt, wobei ein Walzen-Ist-Profil mit einem Walzen-Soll-Profil
verglichen wird.
[0010] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Ansteuerung von Schiebewalzen
vorzustellen, bei dessen Anwendung die geforderte Bandplanheit gewährleistet ist und
der Konturfehler der gewalzten Metallbänder minimiert wird.
[0011] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. eine Einrichtung gemäß
Anspruch 6 gelöst. Dabei werden zum Hintereinanderwalzen zumindest zweier Metallbändern
mittels zumindest eines Walzgerüstes, das quer zur Laufrichtung der Metallbänder verschiebbare
Arbeitswalzen, sogenannte Schiebewalzen, aufweist, zwischen den Walzvorgängen der
einzelnen Metallbänder die Schiebewalzen quer zur Laufrichtung der Metallbänder derart
verschoben, daß die Abweichung des jeweiligen Profils der zumindest zwei hintereinander
gewalzten Metallbänder von ihrem jeweiligen gewünschten Sollprofil über die zumindest
zwei Metallbänder betrachtet minimal ist. Auf diese Weise kann das Profil von Metallbändern,
die hintereinander gewalzt werden, deutlich verbessert werden.
[0012] In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird vor Beginn des Walzens für eine
Gruppe zumindest zweier Metallbänder ein Wert für die optimale Verschiebung der Arbeitswalzen
über die Gruppe der zumindest zwei Metallbänder betrachtet ermittelt.
[0013] In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Wert für die optimale
Verschiebung der Arbeitswalzen über die Gruppe der zumindest zwei Metallbänder betrachtet
so gewählt, daß die über alle Metallbänder dieser Gruppe ermittelte Abweichung des
Profils dieser Metallbänder von einem vorgegebenen Sollprofil minimal ist.
[0014] In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird aus den Werten für die
optimale Verschiebung der Arbeitswalzen über die Gruppe der zumindest zwei Metallbänder
betrachtet, einer minimalen Verschiebung und einer maximal möglichen Verschiebung
ein Optimierungskoeffizient gebildet.
[0015] In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird in Abhängigkeit des Wertes
für die optimale Verschiebung der Arbeitswalzen über die Gruppe der zumindest zwei
Metallbänder betrachtet oder des Optimierungskoeffizienten für einzelne oder alle
der zu walzenden Metallbänder der Gruppe der zu walzenden Metallbänder eine optimale
Verschiebungsposition in bezug auf das jeweils vorangegangene Metallband bestimmt.
[0016] Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Im einzelnen zeigen:
- Fig. 1
- den Querschnitt eines Metallbandes,
- Fig. 2
- einen Algorithmus zur Berechnung einer optimierten Verschiebeposition.
[0017] Fig. 1 zeigt Profil und Kontur eines Metallbandes. Darin bezeichnen
- yideal
- ideale Bandkontur
- CX
- Bandkantenabstand
- hG
- Mittendicke
- hL
- Randdicke links
- hR
- Randdicke rechts
- b
- halbe Bandbreite
- x
- Position
[0018] Die ideale Bandkantenkontur y
ideal(x) berechnet sich dabei näherungsweise gemäß Gleichung (1). Zur Vereinfachung kann dabei
vorgesehen werden, daß gilt a
6 = 0.
[0019] Zur Berechnung der optimierten Verschiebeposition ΔSR
opt der Arbeitswalzen eines Walzgerüstes ist ein Algorithmus gemäß Fig. 2 vorgesehen.
Zunächst wird aus den durch den Datenblock 31 repräsentierten Banddaten für n Metallbänder
eines Walzprogramms mittels eines im Funktionsblock 32 dargestellten Optimierungsalgorithmus'
ein Wert SR
opt für die optimale Verschiebung der Arbeitswalzen über die Gruppe der n Metallbänder
betrachtet berechnet. Dieser Wert SR
opt für eine optimale Verschiebung der Arbeitswalzen über die n Metallbänder betrachtet
ist die Summe der Beträge der Verschiebungen der Arbeitswalzen über die n Metallbänder
betrachtet:

[0020] Dabei werden die Bänder so angeordnet, daß der Konturfehler minimal ist. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel werden die n Metallbänder zur Berechnung des Werts SR
opt derart angeordnet, daß der Term

minimal ist. Dabei ist KF
i der Konturfehler, d.h. die Abweichung des Profils des i-ten Metallbandes von der
idealen Bandkontur des i-ten Metallbandes.
[0021] Aus diesem Wert und den bekannten Werten für die minimal mögliche Verschiebung SR
min der Arbeitswalzen (im Normalfall 0 mm) und der maximal möglichen Verschiebung SR
max der Arbeitswalzen (beispielsweise 20 mm) wird ein Optimierungskoeffizient ϕ
opt gemäß

gebildet, so daß der für n Metallbänder eines Walzprogrammes der aufsummierte Konturfehler
minimal ist. Für jedes einzelne der n Metallbänder wird unabhängig davon aufgrund
von aus dem Datenblock 33 stammenden Banddaten das Walzspaltprofil zwischen den Arbeitswalzen
berechnet. Diese Berechnung repräsentiert der Funktionsblock 34. Anschließend wird
im Funktionsblock 35 die Differenz zwischen dem berechneten Walzspaltprofil des letzten
Gerüstes und dem (z.B. aus Verbandprofil und Walzspaltprofilen der vorherigen Gerüste
berechneten) Bandprofil 36 ermittelt. Die Differenz zwischen Walzspalt- und Bandprofil
bildet die für die geforderte Bandplanheit pro Metallband notwendige Walzspaltprofiländerung
ΔWSP
i. Mittels des durch Funktionsblock 37 präsentierten Zusammenhangs

mit der Verschiebung ΔSR, der Walzkraftänderung Δ FR und der Rückbiegekraftänderung
ΔFB als Stellgrößen werden minimale und maximale Verschiebungswerte ΔSR
min und ΔSR
max gebildet:


wobei ΔWSP
Rest,min,i und ΔWSP
Rest,max,i der minimal mögliche und der maximal mögliche Wert ΔWSP
Rest,i mit

sind.
[0022] Die Werte ΔSR
min und ΔSR
max bilden zusammen mit dem Optimierungskoeffizienten ϕ
opt die Grundlage zur Berechnung (Funktionsblock 39) der optimierten Verschiebeposition
ΔSR
opt für das i-te Metallband, für das ΔSR
max,i und ΔSR
min,i mittels des Funktionsblocks 38 berechnet worden sind. Die Berechnung der optimierten
Verschiebeposition ΔSR
opt im Funktionsblock 39 erfolgt dabei gemäß folgendem Zusammenhang:

[0023] Die in FIG 2 dargestellten Funktionsblöcke 32, 34, 35, 37, 39 sind vorteilhafterweise
auf einer nicht dargestellten Recheneinrichtung implementiert.
1. Verfahren zum Walzen von Metallbändern mittels zumindest eines Walzgerüstes, das quer
zur Laufrichtung der Metallbänder verschiebbare Arbeitswalzen, sogenannte Schiebewalzen,
aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Hintereinanderwalzen zumindest zweier Metallbänder zwischen den Walzvorgängen
der einzelnen Metallbänder die Schiebewalzen quer zur Laufrichtung der Metallbänder
derart verschoben werden, daß die Abweichung des jeweiligen Profils der zumindest
zwei hintereinander gewalzten Metallbänder von ihrem jeweiligen gewünschten Sollprofil
über die zumindest zwei Metallbänder betrachtet gemittelt minimal ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß vor Beginn des Walzens einer Gruppe von zumindest zwei Metallbändern ein Wert (SRopt) für die optimale Verschiebung der Arbeitswalzen über die Gruppe der zumindest zwei
Metallbänder betrachtet ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wert (SRopt) für die optimale Verschiebung der Arbeitswalzen über die Gruppe der zumindest zwei
Metallbänder betrachtet so gewählt wird, daß die über alle Metallbänder dieser Gruppe
gemittelte Abweichung des Profils dieser Metallbänder von einem vorgegebenen Soll-Profil
minimal ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß aus den Werten für die optimale Verschiebung (SRopt) der Arbeitswalzen über die Gruppe der zumindest zwei Metallbänder betrachtet, einer
minimalen Verschiebung (SRmin) und einer maximal möglichen Verschiebung (SRmax) ein Optimierungskoeffizient (φopt) gebildet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit des Wertes (SRopt) für die optimale Verschiebung der Arbeitswalzen über die Gruppe der zumindest zwei
Metallbänder betrachtet oder des Optimierungskoeffizienten (φopt) für einzelne oder alle der zu walzenden Metallbänder der Gruppe der zu walzenden
Metallbänder eine optimale Verschiebeposition (ΔSRopt,i) zur Verschiebung der Arbeitswalzen zum Walzen des i-ten Metallbandes ermittelt wird.
6. Einrichtung zum Walzen von Metallbändern zur Durchführung eines Verfahrens nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung zum Walzen von Metallbändern zumindest
ein Walzgerüst mit zwei quer zur Laufrichtung der Metallbänder verschiebbaren Arbeitswalzen,
sogenannte Schiebewalzen, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Walzen von Metallbändern eine Recheneinrichtung zur Ermittlung
einer optimalen Verschiebeposition (ΔSRopt,i)zwischen den Walzvorgängen der einzelnen Metallbänder zur derartigen Verschiebung
der Schiebewalzen aufweist, daß die Abweichung des jeweiligen Profils von zumindest
zwei hintereinander gewalzten Metallbändern von ihrem jeweiligen gewünschten Sollprofil
über die zumindest zwei Metallbänder betrachtet gemittelt minimal ist.
1. Method for rolling metal strips by means of at least one roll stand which has work
rolls, so-called sliding rolls, which are displaceable transversely to the running
direction of the metal strips, characterized in that, for the successive rolling of at least two metal strips, between the rolling operations
of the individual metal strips the sliding rollers are displaced transversely to the
running direction of the metal strips in such a way that the deviation of the respective
profile of the at least two successively rolled metal strips from their respective
desired target profile, averaged over the at least two metal strips, is minimal.
2. Method according to Claim 1, characterized in that, prior to the commencement of rolling of a group of at least two metal strips, a
value (SRopt) for the optimal displacement of the work rolls, viewed over the group of the at
least two metal strips, is determined.
3. Method according to Claim 2, characterized in that the value (SRopt) for the optimal displacement of the work rolls, viewed over the group of the at
least two metal strips, is chosen such that the deviation of the profile of these
metal strips from a predefined target profile, averaged over all the metal strips
of this group, is minimal.
4. Method according to Claim 2 or 3, characterized in that from the values for the optimal displacement (SRopt) of the work rolls, viewed over the group of the at least two metal strips, from
a minimal displacement (SRmin) and from a maximally possible displacement (SRmax), an optimization coefficient (ϕopt) is formed.
5. Method according to Claim 2, 3 or 4, characterized in that, as a function of the value (SRopt) for the optimal displacement of the work rolls, viewed over the group of the at
least two metal strips, or as a function of the optimization coefficient (ϕopt) for individual or all of the metal strips to be rolled of the group of metal strips
to be rolled, an optimal displacement position (ΔSRopt,i) for the displacement of the work rolls for rolling of the i-th metal strip is determined.
6. Device for rolling metal strips for the implementation of a method according to one
of the preceding claims, the device for rolling metal strips having at least one roll
stand comprising two work rolls, so-called sliding rolls, which are displaceable transversely
to the running direction of the metal strips, characterized in that the device for rolling metal strips has a computing device for determining an optimal
displacement position (ΔSRopt,i), between the rolling operations of the individual metal strips, for such displacement
of the sliding rolls, in that the deviation of the respective profile of at least two successively rolled metal
strips from their respective desired target profile, averaged over the at least two
metal strips, is minimal.
1. Procédé de laminage de feuillards métalliques au moyen d'au moins une cage de laminoir
qui a des cylindres de travail déplaçables transversalement à la direction de passage
des feuillards métalliques, ce que l'on appelle des cylindres mobiles, caractérisé en ce que pour laminer l'un derrière l'autre au moins deux feuillards métalliques, on déplace
entre les opérations de laminage des feuillards métalliques individuels les cylindres
mobiles transversalement à la direction de passage des feuillards métalliques, de
façon à ce que l'écart du profil respectif des au moins deux feuillards métalliques
laminés l'un derrière l'autre à son profil de consigne respectif souhaité soit en
moyenne minimum, considéré sur les au moins deux feuillards métalliques.
2. Procédé suivant la revendication 1,
caractérisé en ce qu'avant le début du laminage d'un groupe d'au moins deux feuillards métalliques, on
détermine une valeur (SRopt) pour le déplacement le meilleur possible du cylindre de travail sur le groupe des
au moins deux feuillards métalliques.
3. Procédé suivant la revendication 2,
caractérisé en ce que l'on choisit la valeur (SRopt) pour le déplacement le meilleur possible des cylindres de travail, considéré sur
le groupe des au moins deux feuillards métalliques, de façon à ce que l'écart en moyenne
sur tous les feuillards métalliques de ce groupe du profil de ces feuillards métalliques
à un profil de consigne prescrit soit minimum.
4. Procédé suivant la revendication 2 ou 3,
caractérisé en ce qu'à partir des valeurs du déplacement (SRopt) le meilleur possible des cylindres de travail, considéré sur le groupe des au moins
deux feuillards métalliques d'un déplacement (SRmin) minimum et d'un déplacement (SRmax) maximum possibles, on forme un coefficient (ϕopt) d'optimisation.
5. Procédé suivant la revendication 2, 3 ou 4,
caractérisé en ce qu'en fonction de la valeur (SRopt) pour le déplacement le meilleur possible des cylindres de travail, considéré sur
le groupe des au moins deux feuillards métalliques ou du coefficient (ϕopt) d'optimisation pour des feuillards métalliques individuels ou pour tous les feuillards
métalliques à laminer des groupes des feuillards métalliques à laminer, on détermine
une position (ΔSRopt,i) de déplacement la meilleure possible pour déplacer les cylindres de travail pour
laminer le i-ième feuillard métallique.
6. Dispositif de laminage de feuillards métalliques pour la mise en oeuvre d'un procédé
suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de laminage
de feuillards métalliques a au moins une cage de laminoir ayant deux cylindres de
travail pouvant être déplacés transversalement à la direction de passage des feuillards
métalliques, ce que l'on appelle des cylindres mobiles, caractérisé en ce que le dispositif de laminage de feuillards métalliques a un dispositif de calcul pour
déterminer une position (ΔSRopt,i) de déplacement la meilleure possible entre les opérations de laminage des divers
feuillards métalliques, pour avoir un déplacement des cylindres mobiles tel que l'écart
du profil respectif d'au moins deux feuillards métalliques laminés l'un derrière l'autre
à son profil de consigne respectif souhaité, considéré sur les au moins deux feuillards
métalliques, est en moyenne minimum.

