EP4355507B1 - Method for the production of a rolled product with a box section - Google Patents
Method for the production of a rolled product with a box sectionInfo
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- EP4355507B1 EP4355507B1 EP22733033.9A EP22733033A EP4355507B1 EP 4355507 B1 EP4355507 B1 EP 4355507B1 EP 22733033 A EP22733033 A EP 22733033A EP 4355507 B1 EP4355507 B1 EP 4355507B1
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- contour
- rolling
- flat rolled
- rolled product
- control device
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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
- B21B2263/00—Shape of product
- B21B2263/04—Flatness
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B2263/00—Shape of product
- B21B2263/10—Lateral spread defects
Definitions
- the present invention further relates to a computer program comprising machine code which can be processed by a control device for a rolling mill for rolling a flat rolling stock, wherein the processing of the machine code by the control device causes the control device operates the rolling mill according to such an operating procedure.
- the present invention further relates to a control device for a rolling mill for rolling a flat rolling stock, wherein the control device is designed as a software-programmable control device and is programmed with such a computer program, so that it operates the rolling mill according to such an operating method.
- Such an operating procedure is known, for example, from WO 2019/086 172 A1
- the control device can be supplied with target variables, including the contour and/or discrete parameters defining the contour.
- the control device takes the target variables into account when determining the setpoints.
- Such an operating method is also known from WO 2020/016 387 A1 (which forms the basis for the preamble of claim 1) and the US 6 158 260 A known.
- the thickness of the flat rolled product varies in the width direction of the flat rolled product.
- the thickness distribution can be described by various parameters.
- the distance xx can in principle have any value, but is usually 25 mm, 40 mm or 100 mm.
- a desired profile value C40 of 20 ⁇ m or more is usually specified during hot rolling so that the produced strip exhibits a convex thickness profile, i.e., a bulging profile in which the center thickness d0 is greater than the thickness at the edges of the flat rolled stock. This allows the guiding properties to be maintained stable both during hot rolling and subsequent cold rolling.
- the flat rolled stock is slit one or more times longitudinally – especially between hot rolling and cold rolling – increased demands are placed on the tolerances of the flat rolled stock.
- box sections are increasingly required, meaning that the flat rolled stock has a thickness as constant as possible across the width of the rolled stock, and the contour profile This means that the values are very small.
- the contour does not become concave, as this would negatively impact the stability of the production process. In extreme cases, the rolling process can become so unstable that material loss, equipment damage, and plant downtime are the result.
- the object of the present invention is to create possibilities by means of which box profiles can be produced as well as possible, while at the same time ensuring the stability of the production process.
- an operating method of the type mentioned at the outset is designed in that the control device determines the setpoint values for the manipulated variables by means of the model in such a way that a contour profile expected for the flat rolled stock after rolling the flat rolled stock in the rolling train is approximated as closely as possible to the ideal contour profile exclusively in an initial central region viewed across the width of the rolled stock, which extends to the edges of the flat rolled stock up to initial region boundaries which are at a distance from the edges of the flat rolled stock greater than the predetermined distance, or the expected contour profile is approximated to the ideal contour profile in addition to the initial central region also outside the initial central region, but only to the extent that this is possible without impairing the approximation of the expected contour profile to the ideal contour profile in the initial central region.
- the invention is based on the realization that the contour progression can generally be influenced very well by the actuators in the middle of the flat rolled stock, towards the edges of the flat rolled stock, however, it becomes increasingly poor. In particular, a drop in thickness is unavoidable in the immediate vicinity of the edges of the flat rolled stock. It is therefore possible to mentally divide the flat rolled stock, viewed in the width direction of the flat rolled stock, into an initial central region and two initial outer regions.
- the initial central region extends from -b1/2 to b1/2, where b1 is smaller than b. In the initial central region, the contour can be easily influenced.
- the initial outer regions extend from -b/2 to -b1/2 and from b1/2 to b/2. In the initial outer regions, the contour can only be influenced to a limited extent and must therefore be accepted more or less as it is.
- a very small desired profile value for example, a C40 value of only 10 ⁇ m—then
- the target values can be determined in such a way that the specified C40 value is achieved.
- achieving such a low C40 value can result in the contour becoming locally concave (i.e., the flat rolled stock is thicker toward the center of the flat rolled stock in areas 40 mm (or slightly more) away from the edges of the flat rolled stock, possibly even thicker than in the center of the flat rolled stock).
- the flat rolled stock thus forms "humps" at its edges. Forcing such a low C40 value can result in the two humps being quite significant in height.
- the maximum thickness of the flat rolled stock can no longer be maintained within a desired tolerance range around the center thickness, resulting in scrap.
- the contour can even become globally concave, meaning that from the center of the flat rolled stock to the edges, the thickness of the flat rolled stock increases across the entire width of the rolled stock. This can easily cause the rolling process to become unstable.
- the inventive approach can solve or at least significantly reduce these problems. This is because, on the one hand, the inventive approach allows for an ideal contour profile to be established, but on the other hand, compliance with this profile is only ensured in the initial central region.
- the edge drop toward the edges of the flat rolled stock is accepted as unavoidable and—in contrast to the prior art—is ignored when determining the target values, or at least is given only secondary consideration.
- the control system receives the initial range limits or the distance of the initial range limits from the edges of the flat rolled stock.
- the specification can be made, for example, by an operator.
- a specialist can know from experience exactly or at least approximately what value to set the initial range limits or the distance of the initial range limits from the edges of the flat rolled stock for a specific flat rolled stock.
- control device determines the initial range boundaries or the distance of the initial range boundaries from the edges of the flat rolled stock using the actual values of the flat rolled stock before rolling the flat rolled stock in the rolling mill and/or the predetermined distance.
- tables or characteristic curves can be stored in the control device so that the control device is able to determine the appropriate value for a specific flat rolled stock.
- the input variables can be, for example, the chemical composition of the flat rolled stock, its width, its center thickness before and/or after rolling, its temperature, etc. This procedure has the advantage of relieving the operator of the sometimes difficult task of determining the relevant values.
- control system checks whether the expected contour is convex or not, and in the case of a convex contour, enlarges the initial central region or decreases the distances of the initial region boundaries from the edges of the flat rolled stock, and conversely, in the case of a non-convex contour, reduces the initial central region or increases the distances of the initial region boundaries from the edges of the flat rolled stock.
- This approach allows the initial central region to be determined as large as is just permissible.
- control unit operates in a loop that is executed multiple times. Within a single loop run, the control unit evaluates the currently valid initial range limits and determines the corresponding setpoints and the corresponding expected contour profile for these initial range limits. Based on the test, it then enlarges or reduces the initial middle range and then executes the loop again.
- the loop must not be an endless loop. Therefore, the loop must be terminated when a termination criterion is reached.
- the values then reached for the initial range limits, the associated target values, and the associated expected contour profile are the final values.
- the precise termination criterion is of secondary importance. For example, it may be that in the case of a convex contour, the initial range limits are gradually increased, but the loop is exited when a concave contour occurs for the first time. In this case, the values for the initial range limits are used as the final values. at which a convex contour was last determined. Conversely, in the case of a concave contour, the initial area boundaries can be gradually reduced and the loop can be exited when a convex contour occurs for the first time.
- the values for the initial area boundaries at which a convex contour was first determined are used as the final values.
- the termination criterion can also be that a predetermined number of loop runs have been carried out or that - related to the enlargement and reduction of the initial area boundaries - a predetermined number of changes of direction have been reached.
- the step size can also be reduced with each change of direction and the termination criterion can be defined by reaching or falling below a predetermined minimum step size.
- the control device preferably determines the ideal contour by determining the coefficients of a polynomial describing the ideal contour in such a way that the ideal contour matches the target variables as closely as possible. This results in a simple and reliable determination of the ideal contour. This procedure is particularly advantageous when the desired profile value is specified directly to the control device.
- the match can be determined in particular by minimizing the mean square deviation of the ideal contour from the target variables. Depending on the number of specified target variables, an identity can exist, meaning that the target variables are achieved exactly.
- the polynomial is usually a polynomial that contains only even powers of the position x in the latitude direction.
- it can be a monomial, meaning it contains only a single power of the position x in the latitude direction.
- the ideal contour can be defined by a parabola of 2nd or 4th order.
- control device determines the contour function by determining coefficients of the contour function and then to determine the modeled profile value based on the coefficients of the contour function.
- the model is modified immediately or gradually in such a way that, despite the determination of the target values, a flat rolled product with a concave contour is produced exclusively or at least primarily in the initial middle area due to the approximation of the expected contour to the ideal contour.
- the control device can, for example, evaluate the determined contour function at a predetermined distance from the edges of the flat rolled stock. The value thus determined may differ from the profile value resulting from the actual contour profile itself. Alternatively, the control device can, for example, use an actual profile value for the actual contour profile at a distance from the edges of the flat rolled stock that is greater than the predetermined distance. For example, the control device can determine a C100 value and use it as a C40 value within the scope of the model adaptation.
- the control device can check whether the contour function is convex in the final central region or not. In the case of a convex contour function, the control device can enlarge the final central region and, conversely, in the case of a non-convex contour function, reduce the final central region. This procedure can maximize the final central region. To achieve stability with this procedure, a hysteresis can be provided, for example, and/or a procedure can be implemented that is similar to the procedure explained above in connection with determining the initial central region based on the expected contour profile.
- the control device controls a cooling device, by means of which the work rolls of at least one of the rolling stands are cooled as a function of location across the width of the rolling stock, in such a way that the contour profile expected for the flat rolling stock after rolling the flat rolling stock in the rolling train is approximated as closely as possible to the ideal contour profile from the initial area boundaries to the edges of the flat rolling stock.
- This makes it possible to maximize the width of the flat rolling stock within which the flat rolling stock can be produced within the permissible tolerances.
- this determination is only secondary, i.e., only to the extent that it is possible without impairing the approximation of the expected contour profile to the ideal contour profile in the initial central area.
- a control device having the features of claim 14.
- a control device of the type mentioned at the outset is programmed with a computer program according to the invention, so that the control device operates the rolling mill according to an operating method according to the invention.
- control device is designed as a control device according to the invention.
- FIG 1 A rolling mill has a number of rolling stands 1. Shown in FIG 1 A total of four rolling stands 1. However, the rolling mill could also have fewer than four rolling stands 1, for example, only two or three rolling stands 1. The minimum is a single rolling stand 1. Likewise, the rolling mill could also have more than four rolling stands 1, for example, five, six, or seven rolling stands 1.
- a flat rolled stock 2 is rolled using rolling stands 1.
- the rolled stock 2 consists of metal, usually steel, in some cases also aluminum, and in rare cases another metal, such as copper.
- the rolled stock 2 is usually a strip. In individual cases, however, it can also be heavy plate.
- Flat rolled goods - this also applies to flat rolled goods 2 - are generally characterized by a number of geometrical variables. These variables, insofar as they are relevant within the scope of the present invention, are described below in connection with FIG 2 explained in more detail.
- An essential geometric parameter is the width b of the flat rolled stock 2.
- the width b is generally at least 600 mm, but can also have considerably larger values. In some cases, values of up to 2000 mm and even more are possible.
- the flat rolled stock 2 With respect to a coordinate x, which is directed in the width direction of the flat rolled stock 2, the flat rolled stock 2 thus extends from -b/2 to +b/2. Strictly speaking, the width b varies from rolling pass to rolling pass. In most cases, the width b increases from rolling pass to rolling pass. However, the change in the width b is very small and can be neglected within the scope of the present invention.
- the flat rolled stock 2 is also characterized by additional geometric parameters. These parameters can be a thickness profile, i.e., the thickness d as a function of the location x in the width direction. Alternatively, they can be parameters derived from the thickness profile, in particular the contour c or a desired profile value C.
- the desired profile value C results from the contour c.
- the distance a is small compared to the width b.
- Typical values a are, for example, 25 mm, 40 mm, 50 mm, 75 mm, or 100 mm. Accordingly, the desired profile value C is usually supplemented by the distance a, resulting in a C25 value, a C40 value, a C50 value, a C75 value, or a C100 value.
- the rolling mill is designed according to FIG 1 controlled by a control device 3.
- the control device 3 is generally designed as a software-programmable control device.
- the control device 3 is programmed with a computer program 4.
- the computer program 4 comprises machine code 5, which can be processed by the control device 3.
- the processing of the machine code 5 by the control device 3 causes that the control device 3 operates the rolling mill according to an operating method which is described below - initially in connection with FIG 3 - is explained in more detail.
- the control device 3 first receives actual variables I of the flat rolled stock 2.
- the actual variables I describe actual properties of the flat rolled stock 2 which the flat rolled stock 2 has before rolling in the rolling mill.
- the actual variables I can be, for example, the width b, the center thickness d0, the temperature, the chemical composition and other actual variables of the flat rolled stock 2.
- the actual variables I can be measured values. Alternatively, they can be computationally determined values which are determined on the basis of processing steps to which the flat rolled stock 2 is subjected before rolling in the rolling mill. Mixed forms are also possible, i.e. that some of the actual variables I are measured and another part of the actual variables I is computationally determined.
- the control device 3 receives target variables Z of the flat rolling stock 2.
- the target variables Z describe properties of the flat rolling stock 2 that the flat rolling stock 2 should have after rolling in the rolling mill—that is, after the last rolling pass to be performed in the rolling mill.
- the target variables Z directly or indirectly include at least the desired profile value C.
- the desired profile value C is referenced to the distance a.
- a C25 value or a C40 value is specified as the desired profile value C.
- the target variables Z include other variables, such as the center thickness d0 and the temperature.
- the desired profile value C including the associated distance a is relevant.
- the desired profile value C can be specified directly as the target variable Z.
- the desired profile value C can be specified indirectly.
- the contour c can be specified as the target variable Z, so that the desired profile value C is determined by the value of the contour c at the predetermined distance a from the edges of the flat rolled stock 2.
- the thickness d can be specified via the rolled stock width b, so that the control device 3 determines the contour c from the profile of the thickness d and determines the desired profile value C from the contour c.
- step S3 the control device 3 determines an ideal contour profile ci of the flat rolled stock 2.
- the ideal contour profile ci is a function of the location x.
- the control device 3 therefore determines the ideal contour profile ci over the width b of the flat rolled stock 2.
- the determination is carried out on the basis of the target variables Z, in such a way that a norm related to the deviation of the contour profile ci from the target variables Z is minimized.
- step S3 of course, only the relevant target variables Z are taken into account. If - purely as an example - the target variables include the temperature, the center thickness d0 and the desired profile value C, only the desired profile value C needs to be taken into account to determine the ideal contour profile ci.
- the procedure of step S3 is generally known and familiar to those skilled in the art.
- control device 3 can determine the ideal contour profile ci by determining the coefficients of a polynomial that describes the ideal contour profile ci. In this case, the determination is made such that the ideal contour profile ci—as defined by the coefficients—matches the target variables Z as closely as possible.
- the polynomial is usually a monomial. It is therefore a single coefficient for a single power.
- the ideal contour profile ci is described by a parabola of the 2nd, 4th, 6th, etc. degree, where the degree is specified by the control device 3, and only the coefficient is determined by the control device 3.
- further values are also important, for example, values that are defined similarly to the desired profile value C, but are related to greater distances than the distance a for the desired profile value C
- the polynomial can alternatively be a monomial or a "true" polynomial, i.e., a polynomial in which more than just one coefficient can be different from 0. In this case, too, the possible degrees of the control device 3 are specified. Only the coefficients are determined by the control device 3.
- FIG 4 shows - purely as an example - the case in which the relevant target value Z is exclusively the desired profile value C at a distance a of 40 mm from the edges of the flat rolled stock 2 and the ideal contour profile ci is a 4th degree parabola.
- control device 3 determines target values COM for control variables for the rolling stands 1 based on the actual values I of the flat rolling stock 2 and the ideal contour profile ci. The determination is carried out using a model 6 of the rolling mill (see FIG 1 ).
- the rolling mill model is based on mathematical-physical equations. Suitable models are generally known to experts. They are used in particular for the presetting of the rolling mill (setup calculation). For example, for such a model, the DE 102 11 623 A1 be referred to.
- the control variables act on the corresponding actuators 7 to 9 of the rolling stands 1.
- the actuators 7 to 9 can, for example, be configured as shown in FIG 5 a bending device 7, by means of which the roll bending of the work rolls 10 can be adjusted in a specific one of the roll stands 1.
- the actuators 7 to 9 can, for example, comprise a sliding device 8, by means of which an opposite displacement of the work rolls 10 (and/or of any intermediate rolls present) can be adjusted in the same or another of the roll stands 1.
- the actuators 7 to 9 can, for example, comprise a cooling device 9, by means of which the work rolls 10 of one of the roll stands 1 can be cooled as a function of location x. The cooling can therefore be adjusted spatially resolved in the width direction x.
- the actuators 7 to 9 can thus comprise actuators 7, 8 in which the associated manipulated variable influences the contour c of the flat rolled stock 2 globally across the entire width b of the flat rolled stock 2. Likewise, the actuators 7 to 9 can also comprise actuators 9 in which individual control variables only locally influence the contour c of the flat rolling stock 2.
- the control device 3 transmits the determined setpoint values COM to the rolling stands 1 of the rolling mill (more precisely: to the real-time controls of the rolling stands 1, i.e., to the so-called L1 system). This ensures that the flat rolling stock 2 is rolled in the rolling mill taking the transmitted setpoint values COM into account.
- the way in which the transmitted COM setpoints are incorporated into the rolling process can vary from COM setpoint to COM setpoint. It is possible that a specific COM setpoint is used directly and immediately as the corresponding setpoint for the respective real-time control. Alternatively, it is possible that a specific setpoint COM is merely a basic setpoint that is dynamically modified during the rolling process by one or more additional setpoints, for example, to compensate for dynamic springback of the corresponding rolling stand 1 or tension fluctuations in the flat rolling stock 2. Even in the case of a dynamic modification, the respective setpoint COM is always taken into account as such.
- Each determination of the COM target values corresponds to a respective actual contour profile ct that the flat rolling stock 2 exhibits after rolling in the rolling mill.
- the respective contour profile ce expected for these COM target values is determined using model 6 for each set of COM target values.
- the target values COM are determined in such a way that the expected contour profile ce is approximated as closely as possible to the ideal contour profile ci over the entire bandwidth b (or at least in the range from -b/2+a to b/2-a).
- the target values COM are therefore varied - naturally taking into account a termination criterion - until target values COM are determined by means of which the expected contour profile ce is approximated as closely as possible to the ideal contour profile ci over the entire bandwidth b (or at least in the range from -b/2+a to b/2-a).
- the so-called rms (root mean square) of the difference between the expected contour profile ce and the ideal contour profile ci can be minimized.
- FIG 6 In addition to the ideal contour profile ci with a reference symbol "ce" in brackets, shows a corresponding expected contour profile when determining the target values COM according to the state-of-the-art procedure.
- the distance a1 of the initial region boundaries 12 from the edges of the flat rolling stock 2 is according to FIG 6 greater than the distance a, to which the desired profile value C is based. If the distance a is 40 mm, the distance a1 can be, for example, 100 mm. However, a different value is of course also possible.
- FIG 6 shows the expected contour profile ce as it results according to the procedure of the present invention.
- the control device 3 can receive the initial area boundaries 12 or the distance a1 of the initial area boundaries 12 from the edges of the flat rolled stock 2. For example, as shown in FIG 1 a specification by an operator 13. Alternatively, it is possible for the control device 3 to independently determine the initial area boundaries 12 or the distance a1 of the initial area boundaries 12 from the edges of the flat rolled stock 2. Options for this are described below in connection with the FIG 7 and 8 explained.
- step S11 the control device 3 determines the distance a1 using the actual variables I of the flat rolled stock 2 and/or using the predetermined distance a. For example, in step S11, the control device 3 can, on the one hand, determine k times the distance a, where k is a value greater than 1, and, on the other hand, determine a predetermined percentage of the width b, where the percentage is significantly less than 50%, generally less than 20%, usually even less than 10%. In this case, the larger of the two determined values can be used as the distance a1.
- the percentage can be fixedly specified for the control device 3 or, for example, can be set by the operator 13.
- steps S21 to S24 are present.
- control device 3 checks whether a termination criterion is met. Options for defining a reasonable termination criterion are generally known to those skilled in the art. If the termination criterion is met, the setpoint values COM determined in step S4 are adopted and transmitted to the rolling mill in step S5.
- the control device 3 checks in step S22 whether the expected contour (i.e., the expected contour profile ce) is convex. If this is the case, the control device 3 enlarges the initial central region 11 in step S23. It thus reduces the distance a1. Conversely, if the expected contour is not convex, the control device 3 reduces the initial central region 11 in step S24. It thus increases the distance a1. The control device 3 then returns to step S4.
- the expected contour i.e., the expected contour profile ce
- steps S1 to S5 and, where applicable, also steps S11 and S21 to S24 are carried out by the control device 3 before the rolling of the flat rolling stock 2 in the rolling mill. This also applies to the further embodiment described below in connection with FIG 9 The additional steps of FIG 9 However, they are carried out after the rolling of the flat rolled stock 2 in the rolling mill.
- the control device 3 After rolling the flat rolling stock 2 in the rolling mill, the control device 3 receives measured variables M in a step S31.
- the measured variables M are characteristic of an actual contour profile ct of the flat rolling stock 2, which was achieved by rolling the flat rolling stock 2 in the rolling mill.
- the thickness d can be measured as a function of the width b of the flat rolling stock 2 and fed to the control device 3.
- the actual contour profile ct is in FIG 10 shown.
- step S32 the control device 3 determines an associated contour function cf'.
- FIG 10 shows a possible contour function cf'.
- contour function is to be understood comprehensively. It particularly encompasses the case where the contour function cf' corresponds 1:1 to the actual contour profile ct. However, it also encompasses the case where only an approximation to the actual contour profile ct is made.
- the control device 3 can determine coefficients of a polynomial that defines the contour function cf'.
- step S32 is known from the prior art.
- a contour function cf" is determined such that the contour function cf" is approximated as closely as possible to the actual contour profile ct over the entire width b of the flat rolled stock 2 (or at least in the range from -b/2+a to b/2-a).
- only a final central region 11' is considered to determine the contour function cf'. It is possible that the contour function cf' is already determined only in the final central region 11'.
- contour function cf' is determined over the entire width b of the flat rolled stock 2 (or at least in the range from -b/2+a to b/2-a), only the final central region 11' is considered for the approximation to the actual contour profile ct, for example, the determination of the coefficients.
- the control device 3 calculates a profile value C' of the flat rolling stock 2 based on the contour function cf'.
- This profile value C' is referred to below as the modeled profile value C'.
- the modeled profile value C' is as shown in FIG 10 not the actual profile value C", which results from the actual contour profile ct or which results from the determination of a contour function cf", provided that this (as in the prior art) is valid over the entire width b of the flat rolling stock 2 (or at least in the range from -b/2+a to b/2-a) is approximated to the actual contour profile ct.
- the contour function cf' is only different in the final central region 11', usually flatter, than the contour function cf".
- the modeled profile value C' thus results in a value that is smaller than the actual profile value C" at the distance a from the edges of the flat rolled stock 2.
- an evaluation can also be carried out at a distance a1' greater than the distance a.
- the contour function cf' can be evaluated at the distance a1' and this value can be used as the modeled profile value C'.
- the control device 3 uses the modeled profile value C' as a profile value within the framework of a model adaptation, by means of which the control device 3 adapts the model 6 of the rolling mill.
- the control device 3 therefore acts as if the value C' had resulted as the actual profile value at the predetermined distance a, but not the value C".
- the correspondingly adapted model 6 is used when the procedure is carried out again by FIG 3 (or FIG 9 ) is used to determine the target values COM for the next flat rolling stock 2 or the next similar flat rolling stock 2.
- the final mean range 11' can be the same as the initial mean range 11 used to determine the target values COM.
- the distance a1' can be the same as the distance a1. This is the simplest case. However, it is also possible to use the procedure of FIG 9 as shown in FIG 11 to modify.
- step S41 the control device 3 checks whether a termination criterion is met. Options for defining a reasonable termination criterion are generally known to those skilled in the art. If the termination criterion is met, the control device 3 proceeds to step S33 and from there to step S34.
- the control device 3 checks in a step S42 whether the determined contour function cf' is convex in the final central region 11'. If this is the case, the control device 3 enlarges the final central region 11' in a step S43. It thus reduces the distance a1'. Conversely, if the determined contour function cf' is not convex in the final central region 11', the control device 3 reduces the final central region 11' in a step S44. It thus increases the distance a1'. The control device 3 then returns to step S32.
- FIGS 9 to 11 it is possible to change the procedure of FIG 3 (or possibly also from FIG 7 or FIG 8 ) accordingly FIG 12
- Steps S1 to S5 and, if necessary, also steps S11 and S21 to S24 are carried out by the control device 3 before the rolling of the flat rolling stock 2 in the rolling mill.
- the additional steps of FIG 12 are, however, carried out during the rolling of the flat rolling stock 2 in the rolling mill.
- step S51 the control device 3 receives the measured variables M in a step S51.
- the content of step S51 corresponds to step S31 of the FIG 9 and 11
- the difference lies essentially in the time at which step S51 is executed, namely during the rolling of the flat rolled stock 2 in the rolling mill.
- the measured variables M are related to a section of the flat rolled stock 2, which has already been rolled, while another section of the flat rolled stock 2 is currently being rolled.
- step S52 the control device 3 determines an associated contour function cf'.
- the content of step S52 is similar to step S32 of the FIG 9 and 11
- step S53 the control device 3 adjusts the setpoint values COM for the manipulated variables based on the deviation of the contour function cf' from the ideal contour profile ci. The control device 3 then returns to step S5.
- the final mean range 11' can be the same as the initial mean range 11 used to determine the target values COM.
- the distance a1' can be the same as the distance a1. This is the simplest case. However, it is also possible to use the procedure of FIG 12 as shown in FIG 13 to modify.
- FIG 13 modifies the approach of FIG 12 in the same way in which the approach of FIG 9 in FIG 11 was modified.
- step S61 the control device 3 checks whether a termination criterion is met. Options for defining a reasonable termination criterion are generally known to those skilled in the art. If the termination criterion is met, the control device 3 proceeds to step S53 and then returns to step S5.
- the control device 3 checks in a step S62 whether the determined contour function cf' is convex in the final central region 11'. If this is the case, the control device 3 enlarges in a Step S63 reduces the final central region 11'. It thus reduces the distance a1'. Conversely, if the determined contour function cf' is not convex in the final central region 11', the control device 3 reduces the final central region 11' in step S64. It thus increases the distance a1'. The control device 3 then returns to step S52.
- control variables can act on actuators 7, 8, which influence the contour c of the flat rolling stock 2 over the entire width b of the flat rolling stock 2.
- a cooling device 9 is provided, by means of which the work rolls 10 of at least one of the rolling stands 1 can be cooled spatially resolved across the rolling stock width b. In this case, it is possible to use the procedure of FIG 3 (or, where applicable, one of the subsequent versions of the FIGS 6 to 13 ) as set out below in connection with FIG 14 is explained.
- steps S71 to S73 are present. Steps S71 and S72 are typically executed before step S5. Step S73 is typically executed together with step S5.
- step S71 the control device 3 determines the deviation of the expected contour profile ce from the ideal contour profile ci in the edge regions of the flat rolled stock 2 - that is, between the initial region boundaries 12 and the edges of the flat rolled stock 2. Based on this, the control device 3 determines in step S72 for those elements of the cooling device 9 which are directed to the edge regions of the flat rolling stock 2, control values.
- the control values are determined in such a way that, on the one hand, the expected contour profile ce in the edge regions of the flat rolling stock 2 is approximated as closely as possible to the ideal contour profile ci, but on the other hand, the expected contour profile ce in the initial central region 11 is not changed.
- step S73 the setpoint values COM and additionally the determined control values are output to the cooling device 9 and the cooling device 9 is thus controlled accordingly.
- the expected contour profile ce is thus approximated as closely as possible to the ideal contour profile ci - but only secondarily - also in the regions from the region boundaries 12 to the edges of the flat rolling stock 2.
- the setpoint values COM for actuators 7, 8, for which the associated manipulated variable influences the contour c of the flat rolling stock 2 globally across the entire width b of the flat rolling stock 2, are not changed.
- the setpoint values COM for actuators 9, for which individual manipulated variables only locally influence the contour c of the flat rolling stock 2 are also changed only to the extent that this is possible without changing the expected contour profile ce in the initial central region 11.
- controlling the corresponding elements of the cooling device 9 involves maximizing the coolant flow. However, in some cases, minimizing or at least reducing the coolant flow may also be necessary.
- the present invention offers many advantages.
- it allows for an enlargement of the initial central region 11, allowing a so-called box profile to be achieved. Nevertheless, the rolling process can be reliably maintained.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Metal Rolling (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Betriebsverfahren für eine eine Anzahl von Walzgerüsten umfassende Walzstraße zum Walzen eines flachen Walzguts, wobei eine Steuereinrichtung der Walzstraße
- Istgrößen des flachen Walzguts vor dem Walzen des flachen Walzguts in der Walzstraße und Zielgrößen des flachen Walzguts nach dem Walzen des flachen Walzguts in der Walzstraße entgegennimmt, wobei die Zielgrößen zumindest einen gewünschten Profilwert des flachen Walzguts umfassen, der die Abweichung der Dicke des flachen Walzguts in einem vorbestimmten Abstand von den Rändern des flachen Walzguts von einer Mittendicke charakterisiert, die das flache Walzgut in der Mitte zwischen den Rändern aufweist,
- anhand der Zielgrößen einen idealen Konturverlauf des flachen Walzguts über die Walzgutbreite ermittelt,
- anhand der Istgrößen des flachen Walzguts und des idealen Konturverlaufs unter Verwendung eines Modells der Walzstraße Sollwerte für Stellgrößen für die Walzgerüste der Walzstraße ermittelt und
- die ermittelten Sollwerte an die Walzgerüste der Walzstraße übermittelt, so dass das flache Walzgut in der Walzstraße unter Berücksichtigung der übermittelten Sollwerte gewalzt wird.
- receives actual values of the flat rolled stock before rolling the flat rolled stock in the rolling mill and target values of the flat rolled stock after rolling the flat rolled stock in the rolling mill, wherein the target values comprise at least one desired profile value of the flat rolled stock which characterises the deviation of the thickness of the flat rolled stock at a predetermined distance from the edges of the flat rolled stock from a central thickness which the flat rolled stock has in the middle between the edges,
- based on the target values, an ideal contour profile of the flat rolling stock is determined across the rolling stock width,
- Based on the actual values of the flat rolling stock and the ideal contour using a model of the rolling mill, setpoint values for control variables for the rolling mill stands are determined and
- the determined target values are transmitted to the rolling stands of the rolling mill so that the flat rolled stock is rolled in the rolling mill taking the transmitted target values into account.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Computerprogramm, das Maschinencode umfasst, der von einer Steuereinrichtung für eine Walzstraße zum Walzen eines flachen Walzguts abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung bewirkt, dass die Steuereinrichtung die Walzstraße gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.The present invention further relates to a computer program comprising machine code which can be processed by a control device for a rolling mill for rolling a flat rolling stock, wherein the processing of the machine code by the control device causes the control device operates the rolling mill according to such an operating procedure.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Steuereinrichtung für eine Walzstraße zum Walzen eines flachen Walzguts, wobei die Steuereinrichtung als softwareprogrammierbare Steuereinrichtung ausgebildet ist und mit einem derartigen Computerprogramm programmiert ist, so dass sie die Walzstraße gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.The present invention further relates to a control device for a rolling mill for rolling a flat rolling stock, wherein the control device is designed as a software-programmable control device and is programmed with such a computer program, so that it operates the rolling mill according to such an operating method.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Walzstraße zum Walzen eines flachen Walzguts,
- wobei die Walzstraße eine Anzahl von Walzgerüsten aufweist, mittels derer das flache Walzgut gewalzt wird,
- wobei die Walzstraße eine derartige Steuereinrichtung aufweist.
- wherein the rolling mill comprises a number of rolling stands by means of which the flat rolling stock is rolled,
- wherein the rolling mill comprises such a control device.
Ein derartiges Betriebsverfahren ist beispielsweise aus der
Beim Walzen eines flachen Walzguts aus Metall, beispielsweise eines Metallbandes, variiert in Breitenrichtung des flachen Walzguts gesehen die Dicke des flachen Walzguts. Die Dicke d des flachen Walzguts ist also eine Funktion des Ortes x in Breitenrichtung des flachen Walzguts gesehen:
b = Breite des Metallbandes.When rolling a flat metal product, such as a metal strip, the thickness of the flat rolled product varies in the width direction of the flat rolled product. The thickness d of the flat rolled product is therefore a function of the position x in the width direction of the flat rolled product:
b = width of the metal strip.
Der Dickenverlauf kann durch verschiedene Kenngrößen beschrieben werden. Eine wichtige Kenngröße, die in aller Regel vorgegeben wird, ist die Mittendicke d0, die das flache Walzgut in seiner Mitte aufweist, also in einem Bereich, der von beiden Rändern des flachen Walzguts gleich weit entfernt ist.The thickness distribution can be described by various parameters. An important parameter, which is usually specified, is the center thickness d0, which the flat rolled stock has in its center, i.e., in an area equidistant from both edges of the flat rolled stock.
Eine weitere wichtige Kenngröße ist die Kontur, genauer der Konturverlauf. Der Konturverlauf ergibt sich dadurch, dass man den Dickenverlauf von der Mittendicke subtrahiert:
Eine weitere wichtige Kenngröße ist der gewünschte Profilwert C. Er ergibt sich durch den Mittelwert des Konturverlaufs c in einem Abstand xx von den beiden Rändern des Bandes:
Der Abstand xx kann prinzipiell beliebige Werte aufweisen, weist in der Regel aber den Wert 25 mm, den Wert 40 mm oder den Wert 100 mm auf.The distance xx can in principle have any value, but is usually 25 mm, 40 mm or 100 mm.
Im Stand der Technik wird beim Warmwalzen meist ein gewünschter Profilwert C40 von 20 µm oder mehr vorgegeben, damit das erzeugte Band einen konvexen Dickenverlauf aufweist, also einen bauchigen Verlauf, bei dem die Mittendicke d0 größer als die Dicke an den Rändern des flachen Walzguts ist. Dadurch können die Führungseigenschaften sowohl beim Warmwalzen als auch beim nachfolgenden Kaltwalzen stabil gehalten werden.In the current state of the art, a desired profile value C40 of 20 µm or more is usually specified during hot rolling so that the produced strip exhibits a convex thickness profile, i.e., a bulging profile in which the center thickness d0 is greater than the thickness at the edges of the flat rolled stock. This allows the guiding properties to be maintained stable both during hot rolling and subsequent cold rolling.
Wird das flache Walzgut - insbesondere zwischen dem Warmwalzen und dem Kaltwalzen - einmal oder mehrmals längsgeteilt, stellen sich erhöhte Anforderungen an die Toleranzen für das flache Walzgut. Für eine Maximierung der Ausbringung werden daher zunehmend sogenannte Kastenprofile gefordert, das heißt, dass das flache Walzgut über die Walzgutbreite gesehen eine möglichst konstante Dicke aufweist, der Konturverlauf also sehr kleine Werte annimmt. Gleichzeitig wird aber gefordert, dass der Konturverlauf nicht konkav wird, da sich hierdurch negative Auswirkungen auf die Stabilität des Produktionsprozesses ergeben. Im Extremfall kann der Walzprozess so instabil werden, dass Materialverlust, Anlagenschäden und Anlagenstillstand die Folge sind.If the flat rolled stock is slit one or more times longitudinally – especially between hot rolling and cold rolling – increased demands are placed on the tolerances of the flat rolled stock. To maximize yield, so-called box sections are increasingly required, meaning that the flat rolled stock has a thickness as constant as possible across the width of the rolled stock, and the contour profile This means that the values are very small. At the same time, however, it is required that the contour does not become concave, as this would negatively impact the stability of the production process. In extreme cases, the rolling process can become so unstable that material loss, equipment damage, and plant downtime are the result.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, mittels derer Kastenprofile so gut wie möglich erzeugt werden können, wobei gleichzeitig die Stabilität des Produktionsprozesses gewährleistet sein soll.The object of the present invention is to create possibilities by means of which box profiles can be produced as well as possible, while at the same time ensuring the stability of the production process.
Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 12.The object is achieved by an operating method having the features of claim 1. Advantageous embodiments of the operating method are the subject of dependent claims 2 to 12.
Erfindungsgemäß wird ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet, dass die Steuereinrichtung die Sollwerte für die Stellgrößen mittels des Modells derart ermittelt, dass ein für das flache Walzgut nach dem Walzen des flachen Walzguts in der Walzstraße erwarteter Konturverlauf ausschließlich in einem über die Walzgutbreite gesehen anfänglichen mittleren Bereich, der sich zu den Rändern des flachen Walzgutes hin bis zu anfänglichen Bereichsgrenzen erstreckt, die von den Rändern des flachen Walzguts einen größeren als den vorbestimmten Abstand aufweisen, dem idealen Konturverlauf so weit wie möglich angenähert wird, oder der erwartete Konturverlauf dem idealen Konturverlauf zwar zusätzlich zu dem anfänglichen mittleren Bereich auch außerhalb des anfänglichen mittleren Bereich angenähert wird, aber nur insoweit, als es ohne Beeinträchtigung der Annäherung des erwarteten Konturverlaufs an den idealen Konturverlauf in dem anfänglichen mittleren Bereich möglich ist.According to the invention, an operating method of the type mentioned at the outset is designed in that the control device determines the setpoint values for the manipulated variables by means of the model in such a way that a contour profile expected for the flat rolled stock after rolling the flat rolled stock in the rolling train is approximated as closely as possible to the ideal contour profile exclusively in an initial central region viewed across the width of the rolled stock, which extends to the edges of the flat rolled stock up to initial region boundaries which are at a distance from the edges of the flat rolled stock greater than the predetermined distance, or the expected contour profile is approximated to the ideal contour profile in addition to the initial central region also outside the initial central region, but only to the extent that this is possible without impairing the approximation of the expected contour profile to the ideal contour profile in the initial central region.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der Konturverlauf sich durch die Stellglieder in aller Regel in der Mitte des flachen Walzguts sehr gut beeinflussen lässt, zu den Rändern des flachen Walzguts hin jedoch immer schlechter. Insbesondere ist in der unmittelbaren Nähe der Ränder des flachen Walzguts ein Dickenabfall unvermeidbar. Es ist daher möglich, das flache Walzgut in Breitenrichtung des flachen Walzguts gesehen gedanklich in den anfänglichen mittleren Bereich und zwei anfängliche Außenbereiche aufzuteilen. Der anfängliche mittlere Bereich erstreckt sich von -b1/2 bis b1/2, wobei b1 kleiner als b ist. Im anfänglichen mittleren Bereich kann der Konturverlauf gut beeinflusst werden. Die anfänglichen Außenbereiche erstrecken sich von -b/2 bis -b1/2 und von b1/2 bis b/2. In den anfänglichen Außenbereichen kann der Konturverlauf nur schlecht beeinflusst werden, muss also mehr oder minder so hingenommen werden, wie er sich ergibt.The invention is based on the realization that the contour progression can generally be influenced very well by the actuators in the middle of the flat rolled stock, towards the edges of the flat rolled stock, however, it becomes increasingly poor. In particular, a drop in thickness is unavoidable in the immediate vicinity of the edges of the flat rolled stock. It is therefore possible to mentally divide the flat rolled stock, viewed in the width direction of the flat rolled stock, into an initial central region and two initial outer regions. The initial central region extends from -b1/2 to b1/2, where b1 is smaller than b. In the initial central region, the contour can be easily influenced. The initial outer regions extend from -b/2 to -b1/2 and from b1/2 to b/2. In the initial outer regions, the contour can only be influenced to a limited extent and must therefore be accepted more or less as it is.
Wird nun ein sehr kleiner gewünschter Profilwert vorgegeben - beispielsweise ein C40-Wert von nur 10 µm -, so können bei einer Vorgehensweise gemäß dem Stand der Technik die Sollwerte zwar derart bestimmt werden, dass der genannte C40-Wert erreicht wird. Das Erreichen eines derart geringen C40-Wertes kann jedoch zur Folge haben, dass der Konturverlauf lokal konkav wird (das heißt, dass das flache Walzgut in Bereichen, die von den Rändern des flachen Walzguts 40 mm (oder etwas mehr) entfernt sind, dicker ist zur Mitte des flachen Walzguts hin, unter Umständen sogar dicker als in der Mitte des flachen Walzguts). Das flache Walzgut bildet an seinen Rändern also sozusagen "Höcker" aus. Das Erzwingen eines derart geringen C40-Wertes kann hierbei zur Folge haben, dass die beiden Höcker eine durchaus nennenswerte Höhe aufweisen. Unter Umständen kann es geschehen, dass der Maximalwert der Dicke des flachen Walzguts nicht mehr in einem gewünschten Toleranzbereich um die Mittendicke herum gehalten werden kann, so dass Ausschuss produziert wird. Im Extremfall kann der Konturverlauf sogar global konkav werden, das heißt, dass von der Mitte des flachen Walzguts zu den Rändern des flachen Walzguts hin die Dicke des flachen Walzguts über die gesamte Walzgutbreite zunimmt. Dadurch kann der Walzprozess leicht instabil werden.If a very small desired profile value is specified—for example, a C40 value of only 10 µm—then, using a state-of-the-art approach, the target values can be determined in such a way that the specified C40 value is achieved. However, achieving such a low C40 value can result in the contour becoming locally concave (i.e., the flat rolled stock is thicker toward the center of the flat rolled stock in areas 40 mm (or slightly more) away from the edges of the flat rolled stock, possibly even thicker than in the center of the flat rolled stock). The flat rolled stock thus forms "humps" at its edges. Forcing such a low C40 value can result in the two humps being quite significant in height. Under certain circumstances, it may happen that the maximum thickness of the flat rolled stock can no longer be maintained within a desired tolerance range around the center thickness, resulting in scrap. In extreme cases, the contour can even become globally concave, meaning that from the center of the flat rolled stock to the edges, the thickness of the flat rolled stock increases across the entire width of the rolled stock. This can easily cause the rolling process to become unstable.
Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise können diese Probleme hingegen gelöst oder zumindest deutlich reduziert werden. Denn durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise kann zum einen ein idealer Konturverlauf angesetzt werden, dessen Einhaltung zum anderen aber nur im anfänglichen mittleren Bereich sichergestellt wird. Der Kantenabfall zu den Rändern des flachen Walzguts wird als unvermeidbar hingenommen und bleibt - im Gegensatz zum Stand der Technik - bei der Ermittlung der Sollwerte unberücksichtigt oder wird zumindest nur nachrangig berücksichtigt.However, the inventive approach can solve or at least significantly reduce these problems. This is because, on the one hand, the inventive approach allows for an ideal contour profile to be established, but on the other hand, compliance with this profile is only ensured in the initial central region. The edge drop toward the edges of the flat rolled stock is accepted as unavoidable and—in contrast to the prior art—is ignored when determining the target values, or at least is given only secondary consideration.
Ein wichtiges Element der vorliegenden Erfindung ist die geeignete Bestimmung der anfänglichen Bereichsgrenzen bzw. - hiermit äquivalent - der Abstände der anfänglichen Bereichsgrenzen von den Rändern des flachen Walzguts, im Ergebnis also die Bestimmung des Wertes b1 bzw. des Wertes a1=(b-b1)/2.An important element of the present invention is the appropriate determination of the initial area boundaries or - equivalently - the distances of the initial area boundaries from the edges of the flat rolled stock, thus resulting in the determination of the value b1 or the value a1=(b-b1)/2.
Im einfachsten Fall nimmt die Steuereinrichtung die anfänglichen Bereichsgrenzen oder den Abstand der anfänglichen Bereichsgrenzen von den Rändern des flachen Walzguts entgegen. Die Vorgabe kann beispielsweise durch eine Bedienperson erfolgen. Beispielsweise kann ein Fachmann aus seiner Erfahrung heraus wissen, auf welchen Wert er die anfänglichen Bereichsgrenzen oder den Abstand der anfänglichen Bereichsgrenzen von den Rändern des flachen Walzguts für ein bestimmtes flaches Walzgut exakt oder zumindest in etwa setzen muss.In the simplest case, the control system receives the initial range limits or the distance of the initial range limits from the edges of the flat rolled stock. The specification can be made, for example, by an operator. For example, a specialist can know from experience exactly or at least approximately what value to set the initial range limits or the distance of the initial range limits from the edges of the flat rolled stock for a specific flat rolled stock.
Alternativ ist es möglich, dass die Steuereinrichtung die anfänglichen Bereichsgrenzen oder den Abstand der anfänglichen Bereichsgrenzen von den Rändern des flachen Walzguts unter Verwertung der Istgrößen des flachen Walzguts vor dem Walzen des flachen Walzguts in der Walzstraße und/oder des vorbestimmten Abstands ermittelt. Beispielsweise können in der Steuereinrichtung Tabellen oder Kennlinienfelder hinterlegt sein, so dass die Steuereinrichtung in der Lage ist, für ein bestimmtes flaches Walzgut den geeigneten Wert zu ermitteln. Die Eingangsgrößen können beispielsweise die chemische Zusammensetzung des flachen Walzguts, dessen Breite, dessen Mittendicke vor und/oder nach dem Walzen, dessen Temperatur usw. sein. Diese Vorgehensweise weist den Vorteil auf, dass die Bedienperson von der manchmal schwierigen Bestimmung der entsprechenden Werte entlastet wird.Alternatively, it is possible for the control device to determine the initial range boundaries or the distance of the initial range boundaries from the edges of the flat rolled stock using the actual values of the flat rolled stock before rolling the flat rolled stock in the rolling mill and/or the predetermined distance. For example, tables or characteristic curves can be stored in the control device so that the control device is able to determine the appropriate value for a specific flat rolled stock. The input variables can be, for example, the chemical composition of the flat rolled stock, its width, its center thickness before and/or after rolling, its temperature, etc. This procedure has the advantage of relieving the operator of the sometimes difficult task of determining the relevant values.
Besonders gut ist es, wenn die Steuereinrichtung prüft, ob die erwartete Kontur konvex ist oder nicht, im Falle einer konvexen Kontur den anfänglichen mittleren Bereich vergrößert oder die Abstände der anfänglichen Bereichsgrenzen von den Rändern des flachen Walzguts verkleinert und umgekehrt im Falle einer nicht konvexen Kontur den anfänglichen mittleren Bereich verkleinert oder die Abstände der anfänglichen Bereichsgrenzen von den Rändern des flachen Walzguts vergrößert. Durch diese Vorgehensweise kann der anfängliche mittlere Bereich so groß wie gerade noch zulässig bestimmt werden.It is particularly useful if the control system checks whether the expected contour is convex or not, and in the case of a convex contour, enlarges the initial central region or decreases the distances of the initial region boundaries from the edges of the flat rolled stock, and conversely, in the case of a non-convex contour, reduces the initial central region or increases the distances of the initial region boundaries from the edges of the flat rolled stock. This approach allows the initial central region to be determined as large as is just permissible.
Die Steuereinrichtung arbeitet im letztgenannten Fall in einer mehrmals ausgeführten Schleife. Innerhalb eines einzelnen Durchlaufs der Schleife verwertet die Steuereinrichtung die momentan gültigen anfänglichen Bereichsgrenzen und ermittelt für diese anfänglichen Bereichsgrenzen die zugehörigen Sollwerte und den zugehörigen erwarteten Konturverlauf. Anhand der Prüfung vergrößert oder verkleinert sie dann den anfänglichen mittleren Bereich und führt sodann die Schleife nochmals aus.In the latter case, the control unit operates in a loop that is executed multiple times. Within a single loop run, the control unit evaluates the currently valid initial range limits and determines the corresponding setpoints and the corresponding expected contour profile for these initial range limits. Based on the test, it then enlarges or reduces the initial middle range and then executes the loop again.
Die Schleife darf natürlich keine Endlosschleife sein. Das Wiederholen der Schleife muss daher bei Erreichen eines Abbruchkriteriums beendet werden. Die dann erreichten Werte für die anfänglichen Bereichsgrenzen, die zugehörigen Sollwerte und der zugehörige erwartete Konturverlauf sind dann die endgültigen Werte. Das genaue Abbruchkriterium ist jedoch von untergeordneter Bedeutung. Es kann beispielsweise darin bestehen, dass im Falle einer konvexen Kontur die anfänglichen Bereichsgrenzen nach und nach vergrößert werden, beim erstmaligen Auftreten einer konkaven Kontur jedoch die Schleife verlassen wird. In diesem Fall werden als endgültige Werte die Werte für die anfänglichen Bereichsgrenzen verwendet, bei denen letztmals ein konvexer Konturverlauf ermittelt wurde. In umgekehrter Weise können im Falle einer konkaven Kontur die anfänglichen Bereichsgrenzen nach und nach verkleinert werden und kann beim erstmaligen Auftreten einer konvexen Kontur die Schleife verlassen werden. In diesem Fall werden als endgültige Werte die Werte für die anfänglichen Bereichsgrenzen verwendet, bei denen erstmals ein konvexer Konturverlauf ermittelt wurde. Es sind aber auch andere Vorgehensweisen möglich. Auch kann das Abbruchkriterium darin bestehen, dass eine vorbestimmte Anzahl von Durchläufen der Schleife ausgeführt ist oder dass - bezogen auf das Vergrößern und Verkleinern der anfänglichen Bereichsgrenzen - eine vorbestimmte Anzahl an Richtungswechseln erreicht ist. Auch kann beispielsweise bei jedem Richtungswechsel die Schrittweite verkleinert werden und das Abbruchkriterium durch das Erreichen oder Unterschreiten einer vorbestimmten minimalen Schrittweite definiert sein.The loop must not be an endless loop. Therefore, the loop must be terminated when a termination criterion is reached. The values then reached for the initial range limits, the associated target values, and the associated expected contour profile are the final values. The precise termination criterion, however, is of secondary importance. For example, it may be that in the case of a convex contour, the initial range limits are gradually increased, but the loop is exited when a concave contour occurs for the first time. In this case, the values for the initial range limits are used as the final values. at which a convex contour was last determined. Conversely, in the case of a concave contour, the initial area boundaries can be gradually reduced and the loop can be exited when a convex contour occurs for the first time. In this case, the values for the initial area boundaries at which a convex contour was first determined are used as the final values. However, other procedures are also possible. The termination criterion can also be that a predetermined number of loop runs have been carried out or that - related to the enlargement and reduction of the initial area boundaries - a predetermined number of changes of direction have been reached. For example, the step size can also be reduced with each change of direction and the termination criterion can be defined by reaching or falling below a predetermined minimum step size.
Vorzugsweise ermittelt die Steuereinrichtung den idealen Konturverlauf dadurch, dass sie die Koeffizienten eines den idealen Konturverlauf beschreibenden Polynoms derart bestimmt, dass der ideale Konturverlauf so gut wie möglich mit den Zielgrößen übereinstimmt. Dadurch ergibt sich eine einfache und zuverlässige Bestimmung des idealen Konturverlaufs. Diese Vorgehensweise ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der gewünschte Profilwert der Steuereinrichtung als solcher direkt vorgegeben wird. Die Übereinstimmung kann insbesondere durch Minimieren der mittleren quadratischen Abweichung des idealen Konturverlaufs von den Zielgrößen ermittelt werden. Je nach Anzahl an vorgegebenen Zielgrößen kann hierbei eine Identität vorliegen, dass also die Zielgrößen exakt erreicht werden.The control device preferably determines the ideal contour by determining the coefficients of a polynomial describing the ideal contour in such a way that the ideal contour matches the target variables as closely as possible. This results in a simple and reliable determination of the ideal contour. This procedure is particularly advantageous when the desired profile value is specified directly to the control device. The match can be determined in particular by minimizing the mean square deviation of the ideal contour from the target variables. Depending on the number of specified target variables, an identity can exist, meaning that the target variables are achieved exactly.
Das Polynom ist in aller Regel ein Polynom, das nur gerade Potenzen des Ortes x in Breitenrichtung enthält. Es kann insbesondere ein Monom sein, also nur eine einzige Potenz des Ortes x in Breitenrichtung enthalten. Insbesondere kann der ideale Konturverlauf durch eine Parabel 2. oder 4. Ordnung definiert sein.The polynomial is usually a polynomial that contains only even powers of the position x in the latitude direction. In particular, it can be a monomial, meaning it contains only a single power of the position x in the latitude direction. In particular, the ideal contour can be defined by a parabola of 2nd or 4th order.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Betriebsverfahrens ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung
- nach dem Walzen des flachen Walzguts in der Walzstraße für einen tatsächlichen Konturverlauf des flachen Walzguts charakteristische Messgrößen entgegennimmt,
- eine sich zumindest über einen finalen mittleren Bereich erstreckende Konturfunktion derart ermittelt, dass die Konturfunktion dem tatsächlichen Konturverlauf in dem finalen mittleren Bereich so weit wie möglich angenähert ist, und
- anhand der Konturfunktion rechnerisch einen modellierten Profilwert des flachen Walzguts ermittelt und den modellierten Profilwert im Rahmen einer Modelladaption, mittels derer die Steuereinrichtung das Modell der Walzstraße anpasst, als tatsächlichen Profilwert verwertet, der die Abweichung der Dicke in dem vorbestimmten Abstand von den Rändern des flachen Walzguts von der Mittendicke des flachen Walzguts charakterisiert.
- after rolling the flat rolled stock in the rolling mill, receives characteristic measured values for the actual contour of the flat rolled stock,
- a contour function extending at least over a final central region is determined in such a way that the contour function approximates the actual contour profile in the final central region as closely as possible, and
- based on the contour function, a modeled profile value of the flat rolled stock is calculated and the modeled profile value is used as an actual profile value within the framework of a model adaptation, by means of which the control device adapts the model of the rolling mill, which characterizes the deviation of the thickness at the predetermined distance from the edges of the flat rolled stock from the center thickness of the flat rolled stock.
Insbesondere ist es möglich, dass die Steuereinrichtung zum Ermitteln der Konturfunktion Koeffizienten der Konturfunktion ermittelt und sodann den modellierten Profilwert anhand der Koeffizienten der Konturfunktion ermittelt.In particular, it is possible for the control device to determine the contour function by determining coefficients of the contour function and then to determine the modeled profile value based on the coefficients of the contour function.
Die Erfassung geeigneter Messgrößen als solche ist bekannt. Sie wird beispielsweise in mehrgerüstigen Walzstraßen zur Steuerung und Regelung des Profils verwendet. Das Ermitteln des zugehörigen tatsächlichen Konturverlaufs (beispielsweise durch Fitten) ist ebenfalls allgemein bekannt. Auch das Adaptieren des Modells ist als solches allgemein bekannt. Durch die Verwertung des modellierten Profilwertes kann aber erreicht werden, dass einerseits ebenso wie im Stand der Technik weiterhin ein Nachführen und Adaptieren des Modells erfolgen kann, andererseits aber dennoch das Modell nur in einer Art und Weise adaptiert wird, dass keine konkaven Konturverläufe bewirkt werden. Es kann also verhindert werden, dass über die Adaption das Modell sofort oder nach und nach derart modifiziert wird, dass trotz der Ermittlung der Sollwerte aufgrund der Annäherung des erwarteten Konturverlaufs an den idealen Konturverlauf ausschließlich oder zumindest vorrangig im anfänglichen mittleren Bereich dennoch ein flaches Walzgut mit einem konkaven Konturverlauf produziert wird.The acquisition of suitable measured variables as such is well known. It is used, for example, in multi-stand rolling mills for the control and regulation of the profile. The determination of the corresponding actual contour profile (for example, by fitting) is also generally known. The adaptation of the model is also generally known. By utilizing the modeled profile value, however, it can be achieved that, on the one hand, the model can continue to be adjusted and adapted as in the prior art, but, on the other hand, the model is only adapted in a way that does not result in concave contour profiles. This can therefore be prevented. via the adaptation, the model is modified immediately or gradually in such a way that, despite the determination of the target values, a flat rolled product with a concave contour is produced exclusively or at least primarily in the initial middle area due to the approximation of the expected contour to the ideal contour.
Für die konkrete Ermittlung des modellierten Profilwertes kann die Steuereinrichtung beispielsweise die ermittelte Konturfunktion in dem vorbestimmten Abstand von den Rändern des flachen Walzguts auswerten. Der so ermittelte Wert kann sich von dem Profilwert unterscheiden, wie er sich durch den tatsächlichen Konturverlauf als solchen ergibt. Alternativ kann die Steuereinrichtung beispielsweise für den tatsächlichen Konturverlauf einen tatsächlichen Profilwert in einem Abstand von den Rändern des flachen Walzguts verwerten, der größer als der vorbestimmte Abstand ist. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung einen C100-Wert ermitteln und im Rahmen der Modelladaption als C40-Wert verwerten.To specifically determine the modeled profile value, the control device can, for example, evaluate the determined contour function at a predetermined distance from the edges of the flat rolled stock. The value thus determined may differ from the profile value resulting from the actual contour profile itself. Alternatively, the control device can, for example, use an actual profile value for the actual contour profile at a distance from the edges of the flat rolled stock that is greater than the predetermined distance. For example, the control device can determine a C100 value and use it as a C40 value within the scope of the model adaptation.
Die zuletzt erläuterte Vorgehensweise betrifft die Verwertung der Messgrößen im Rahmen einer Adaption des Modells von flachem Walzgut zu flachem Walzgut. Es ist aber auch möglich, die Messwerte direkt in eine Regelschleife einzubinden. Diese Vorgehensweise kann insbesondere beim Walzen eines als Band ausgebildeten flachen Walzguts sinnvoll sein. Die Einbindung in eine Regelschleife kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Steuereinrichtung
- während des Walzens des flachen Walzguts in der Walzstraße für einen tatsächlichen Konturverlauf des flachen Walzguts charakteristische Messgrößen entgegennimmt,
- eine sich zumindest über einen finalen mittleren Bereich erstreckende Konturfunktion derart ermittelt, dass die Konturfunktion dem tatsächlichen Konturverlauf in dem finalen mittleren Bereich so weit wie möglich angenähert ist, und
- anhand der Abweichung der Konturfunktion von dem idealen Konturverlauf die Sollwerte für die Stellgrößen nachführt.
- during the rolling of the flat rolled stock in the rolling mill, receives characteristic measured values for the actual contour of the flat rolled stock,
- a contour function extending at least over a final central region is determined in such a way that the contour function approximates the actual contour profile in the final central region as closely as possible, and
- based on the deviation of the contour function from the ideal contour curve, the setpoints for the manipulated variables are adjusted.
Dadurch wird innerhalb ein und desselben flachen Walzguts der tatsächliche Konturverlauf optimiert.This optimizes the actual contour within one and the same flat rolled product.
Unabhängig davon, ob die Verwertung der Messgrößen im Rahmen einer Adaption des Modells von Walzgut zu Walzgut oder im Rahmen der Einbindung in eine Regelschleife erfolgt, kann die Steuereinrichtung prüfen, ob die Konturfunktion in dem finalen mittleren Bereich konvex ist oder nicht. Im Falle einer konvexen Konturfunktion kann die Steuereinrichtung den finalen mittleren Bereich vergrößern und umgekehrt im Falle einer nicht konvexen Konturfunktion den finalen mittleren Bereich verkleinern. Durch diese Vorgehensweise kann der finale mittlere Bereich maximiert werden. Zur Erreichung einer Stabilität bei dieser Vorgehensweise kann beispielsweise eine Hysterese vorgesehen sein und/oder eine Vorgehensweise implementiert werden, die ähnlich zu der Vorgehensweise ist, die obenstehend in Verbindung mit der Bestimmung des anfänglichen mittleren Bereichs anhand des erwarteten Konturverlaufs erläutert wurde.Regardless of whether the measured variables are used as part of an adaptation of the model from rolling stock to rolling stock or as part of integration into a control loop, the control device can check whether the contour function is convex in the final central region or not. In the case of a convex contour function, the control device can enlarge the final central region and, conversely, in the case of a non-convex contour function, reduce the final central region. This procedure can maximize the final central region. To achieve stability with this procedure, a hysteresis can be provided, for example, and/or a procedure can be implemented that is similar to the procedure explained above in connection with determining the initial central region based on the expected contour profile.
Vorzugsweise steuert die Steuereinrichtung eine Kühleinrichtung, mittels derer die Arbeitswalzen mindestens eines der Walzgerüste als Funktion des Ortes über die Walzgutbreite gesehen gekühlt werden, derart an, dass der für das flache Walzgut nach dem Walzen des flachen Walzguts in der Walzstraße erwartete Konturverlauf von den anfänglichen Bereichsgrenzen zu den Rändern des flachen Walzguts hin so weit wie möglich an den idealen Konturverlauf angenähert wird. Dadurch kann die Breite des flachen Walzguts, innerhalb derer das flache Walzgut innerhalb der zulässigen Toleranzen produziert werden kann, maximiert werden. Diese Ermittlung erfolgt aber nur nachrangig, also nur insoweit, als es ohne Beeinträchtigung der Annäherung des erwarteten Konturverlaufs an den idealen Konturverlauf in dem anfänglichen mittleren Bereich möglich ist.Preferably, the control device controls a cooling device, by means of which the work rolls of at least one of the rolling stands are cooled as a function of location across the width of the rolling stock, in such a way that the contour profile expected for the flat rolling stock after rolling the flat rolling stock in the rolling train is approximated as closely as possible to the ideal contour profile from the initial area boundaries to the edges of the flat rolling stock. This makes it possible to maximize the width of the flat rolling stock within which the flat rolling stock can be produced within the permissible tolerances. However, this determination is only secondary, i.e., only to the extent that it is possible without impairing the approximation of the expected contour profile to the ideal contour profile in the initial central area.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Erfindungsgemäß bewirkt die Abarbeitung des Computerprogramms, dass die Steuereinrichtung die Walzstraße gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibt.The object is further achieved by a computer program having the features of claim 13. According to the invention the processing of the computer program that the control device operates the rolling mill according to an operating method according to the invention.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Erfindungsgemäß ist eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art mit einem erfindungsgemäßen Computerprogramm programmiert, so dass die Steuereinrichtung die Walzstraße gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibt.The object is further achieved by a control device having the features of claim 14. According to the invention, a control device of the type mentioned at the outset is programmed with a computer program according to the invention, so that the control device operates the rolling mill according to an operating method according to the invention.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Walzstraße mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Erfindungsgemäß ist bei einer Walzstraße der eingangs genannten Art die Steuereinrichtung als erfindungsgemäße Steuereinrichtung ausgebildet.The object is further achieved by a rolling mill having the features of claim 15. According to the invention, in a rolling mill of the type mentioned at the outset, the control device is designed as a control device according to the invention.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:
- FIG 1
- eine Walzstraße mit mehreren Walzgerüsten,
- FIG 2
- ein flaches Walzgut im Querschnitt,
- FIG 3
- ein Ablaufdiagramm,
- FIG 4
- einen idealen Konturverlauf,
- FIG 5
- Arbeitswalzen eines Walzgerüsts und Stellglieder,
- FIG 6
- verschiedene Konturverläufe,
- FIG 7
- ein Ablaufdiagramm,
- FIG 8
- ein Ablaufdiagramm,
- FIG 9
- ein Ablaufdiagramm,
- FIG 10
- verschiedene Konturverläufe,
- FIG 11
- ein Ablaufdiagramm,
- FIG 12
- ein Ablaufdiagramm,
- FIG 13
- ein Ablaufdiagramm und
- FIG 14
- ein Ablaufdiagramm.
- FIG 1
- a rolling mill with several rolling stands,
- FIG 2
- a flat rolled product in cross-section,
- FIG 3
- a flow chart,
- FIG 4
- an ideal contour,
- FIG 5
- Work rolls of a rolling stand and actuators,
- FIG 6
- different contours,
- FIG 7
- a flow chart,
- FIG 8
- a flow chart,
- FIG 9
- a flow chart,
- FIG 10
- different contours,
- FIG 11
- a flow chart,
- FIG 12
- a flow chart,
- FIG 13
- a flow chart and
- FIG 14
- a flow chart.
Gemäß
In der Walzstraße wird mittels der Walzgerüste 1 ein flaches Walzgut 2 gewalzt. Das Walzgut 2 besteht aus Metall, meistens aus Stahl, in manchen Fällen auch aus Aluminium, in seltenen Fällen aus einem anderen Metall, beispielsweise Kupfer. Das Walzgut 2 ist in der Regel ein Band. Im Einzelfall kann es sich aber auch um ein Grobblech handeln.In the rolling mill, a flat rolled stock 2 is rolled using rolling stands 1. The rolled stock 2 consists of metal, usually steel, in some cases also aluminum, and in rare cases another metal, such as copper. The rolled stock 2 is usually a strip. In individual cases, however, it can also be heavy plate.
Flache Walzgüter - das gilt auch für das flache Walzgut 2 - werden in der Regel durch eine Mehrzahl an geometrischen Größen charakterisiert. Diese Größen werden, soweit sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung relevant sind, nachfolgend in Verbindung mit
Eine wesentliche geometrische Größe ist die Breite b des flachen Walzguts 2. Die Breite b liegt in der Regel bei mindestens 600 mm, kann aber auch erheblich größere Werte aufweisen. In manchen Fällen sind Werte bis 2000 mm und sogar darüber hinaus möglich. Bezüglich einer Koordinate x, die in Breitenrichtung des flachen Walzguts 2 gerichtet ist, erstreckt sich das flache Walzgut 2 also von -b/2 bis +b/2. Genau genommen variiert die Breite b von Walzstich zu Walzstich. Meist nimmt die Breite b von Walzstich zu Walzstich zu. Die Änderung der Breite b ist jedoch sehr gering und kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung vernachlässigt werden. Eine weitere wesentliche geometrische Größe ist die Mittendicke d0, das heißt die Dicke d, die das flache Walzgut 2 bei der Koordinate x = 0 aufweist.An essential geometric parameter is the width b of the flat rolled stock 2. The width b is generally at least 600 mm, but can also have considerably larger values. In some cases, values of up to 2000 mm and even more are possible. With respect to a coordinate x, which is directed in the width direction of the flat rolled stock 2, the flat rolled stock 2 thus extends from -b/2 to +b/2. Strictly speaking, the width b varies from rolling pass to rolling pass. In most cases, the width b increases from rolling pass to rolling pass. However, the change in the width b is very small and can be neglected within the scope of the present invention. Another essential geometric parameter is the center thickness d0, i.e. the thickness d of the flat rolled stock 2 at the coordinate x = 0.
In vielen Fällen wird das flache Walzgut 2 weiterhin auch durch zusätzliche geometrische Größen charakterisiert. Bei diesen Größen kann es sich um einen Dickenverlauf handeln, also die Dicke d als Funktion des Ortes x in Breitenrichtung. Alternativ kann es sich um aus dem Dickenverlauf abgeleitete Größen handeln, insbesondere die Kontur c oder einen gewünschten Profilwert C. Die Kontur c ist in aller Regel definiert als die Differenz der Dicke d als Funktion des Ortes x in Breitenrichtung und der Mittendicke d0:
Der gewünschte Profilwert C ergibt sich aus der Kontur c. Im Gegensatz zur Kontur c, die eine Funktion über die Breite b des flachen Walzguts 2 ist, ist der gewünschte Profilwert C ein skalarer Wert. Er ergibt sich aus dem Mittelwert der Kontur c in einem vorbestimmten Abstand a von den Rändern des flachen Walzguts 2:
Der Abstand a weist einen im Vergleich zur Breite b kleinen Wert auf. Typisch ist ein Abstand a von beispielsweise 25 mm, 40 mm, 50 mm, 75 mm oder 100 mm. Entsprechend wird der gewünschte Profilwert C meist durch den Abstand a ergänzt, so dass man von einem C25-Wert, einem C40-Wert, einem C50-Wert, einem C75-Wert oder einem C100-Wert spricht.The distance a is small compared to the width b. Typical values a are, for example, 25 mm, 40 mm, 50 mm, 75 mm, or 100 mm. Accordingly, the desired profile value C is usually supplemented by the distance a, resulting in a C25 value, a C40 value, a C50 value, a C75 value, or a C100 value.
Die Walzstraße wird gemäß
Gemäß
Weiterhin nimmt die Steuereinrichtung 3 in einem Schritt S2 Zielgrößen Z des flachen Walzguts 2 entgegen. Die Zielgrößen Z beschreiben Eigenschaften des flachen Walzguts 2, die das flache Walzgut 2 nach dem Walzen in der Walzstraße - also nach dem letzten in der Walzstraße auszuführenden Walzstich - aufweisen soll.Furthermore, in a step S2, the control device 3 receives target variables Z of the flat rolling stock 2. The target variables Z describe properties of the flat rolling stock 2 that the flat rolling stock 2 should have after rolling in the rolling mill—that is, after the last rolling pass to be performed in the rolling mill.
Soweit es die vorliegende Erfindung betrifft, umfassen die Zielgrößen Z direkt oder indirekt zumindest den gewünschten Profilwert C. Der gewünschte Profilwert C ist auf den Abstand a referenziert. Es wird also beispielsweise als gewünschter Profilwert C ein C25-Wert oder ein C40-Wert vorgegeben. In der Regel umfassen die Zielgrößen Z weitere Größen, beispielsweise die Mittendicke d0 und die Temperatur. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kommt es jedoch nur auf den gewünschten Profilwert C (einschließlich des zugehörigen Abstands a) an.As far as the present invention is concerned, the target variables Z directly or indirectly include at least the desired profile value C. The desired profile value C is referenced to the distance a. Thus, for example, a C25 value or a C40 value is specified as the desired profile value C. Typically, the target variables Z include other variables, such as the center thickness d0 and the temperature. Within the scope of the present invention, however, only the desired profile value C (including the associated distance a) is relevant.
Es ist möglich, dass als Zielgröße Z der gewünschte Profilwert C als solcher direkt vorgegeben wird. Alternativ ist es möglich, dass der gewünschte Profilwert C indirekt vorgegeben wird. Beispielsweise kann als Zielgröße Z die Kontur c vorgegeben werden, so dass der gewünschte Profilwert C sich durch den Wert der Kontur c in dem vorbestimmten Abstand a von den Rändern des flachen Walzguts 2 ergibt. Auch ist es möglich, dass die Dicke d über die Walzgutbreite b vorgegeben wird, so dass die Steuereinrichtung 3 aus dem Verlauf der Dicke d die Kontur c ermittelt und aus der Kontur c den gewünschten Profilwert C ermittelt.It is possible for the desired profile value C to be specified directly as the target variable Z. Alternatively, it is possible for the desired profile value C to be specified indirectly. For example, the contour c can be specified as the target variable Z, so that the desired profile value C is determined by the value of the contour c at the predetermined distance a from the edges of the flat rolled stock 2. It is also possible for the thickness d to be specified via the rolled stock width b, so that the control device 3 determines the contour c from the profile of the thickness d and determines the desired profile value C from the contour c.
In einem Schritt S3 ermittelt die Steuereinrichtung 3 einen idealen Konturverlauf ci des flachen Walzguts 2. Der ideale Konturverlauf ci ist eine Funktion des Ortes x. Die Steuereinrichtung 3 ermittelt den idealen Konturverlauf ci also über die Breite b des flachen Walzguts 2. Die Ermittlung erfolgt anhand der Zielgrößen Z, und zwar derart, dass eine auf die Abweichung des Konturverlaufs ci von den Zielgrößen Z bezogene Norm minimiert wird. Im Rahmen des Schrittes S3 werden selbstverständlich nur die relevanten Zielgrößen Z berücksichtigt. Wenn - rein beispielhaft - die Zielgrößen die Temperatur, die Mittendicke d0 und den gewünschten Profilwert C umfassen, muss für die Ermittlung des idealen Konturverlaufs ci nur der gewünschte Profilwert C berücksichtigt werden. Die Vorgehensweise des Schrittes S3 ist Fachleuten allgemein bekannt und geläufig.In a step S3, the control device 3 determines an ideal contour profile ci of the flat rolled stock 2. The ideal contour profile ci is a function of the location x. The control device 3 therefore determines the ideal contour profile ci over the width b of the flat rolled stock 2. The determination is carried out on the basis of the target variables Z, in such a way that a norm related to the deviation of the contour profile ci from the target variables Z is minimized. In step S3, of course, only the relevant target variables Z are taken into account. If - purely as an example - the target variables include the temperature, the center thickness d0 and the desired profile value C, only the desired profile value C needs to be taken into account to determine the ideal contour profile ci. The procedure of step S3 is generally known and familiar to those skilled in the art.
Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 3 den idealen Konturverlauf ci dadurch ermitteln, dass sie die Koeffizienten eines Polynoms, das den idealen Konturverlauf ci beschreibt, bestimmt. Die Bestimmung erfolgt in diesem Fall derart, dass der ideale Konturverlauf ci - wie er durch die Koeffizienten definiert ist - so gut wie möglich mit den Zielgrößen Z übereinstimmt.For example, the control device 3 can determine the ideal contour profile ci by determining the coefficients of a polynomial that describes the ideal contour profile ci. In this case, the determination is made such that the ideal contour profile ci—as defined by the coefficients—matches the target variables Z as closely as possible.
Sofern es nur auf den gewünschten Profilwert C ankommt, ist das Polynom in der Regel ein Monom. Es wird also durch einen einzigen Koeffizienten für eine einzige Potenz vollständig beschrieben. In diesem Fall wird der ideale Konturverlauf ci durch eine Parabel 2., 4., 6. usw. Grades beschrieben, wobei der Grad der Steuereinrichtung 3 vorgegeben ist und von der Steuereinrichtung 3 nur der Koeffizient bestimmt wird. Sofern es zusätzlich zu dem gewünschten Profilwert C auch auf weitere Werte ankommt, beispielsweise auf Werte, die ähnlich dem gewünschten Profilwert C definiert sind, aber auf größere Abstände als der Abstand a für den gewünschten Profilwert C bezogen sind, kann das Polynom alternativ ein Monom oder ein "echtes" Polynom sein, also ein Polynom, bei dem mehr als nur ein einziger Koeffizient von 0 verschieden sein kann. Auch in diesem Fall sind die möglichen Grade der Steuereinrichtung 3 jedoch vorgegeben. Nur die Koeffizienten werden von der Steuereinrichtung 3 bestimmt.If only the desired profile value C is important, the polynomial is usually a monomial. It is therefore a single coefficient for a single power. In this case, the ideal contour profile ci is described by a parabola of the 2nd, 4th, 6th, etc. degree, where the degree is specified by the control device 3, and only the coefficient is determined by the control device 3. If, in addition to the desired profile value C, further values are also important, for example, values that are defined similarly to the desired profile value C, but are related to greater distances than the distance a for the desired profile value C, the polynomial can alternatively be a monomial or a "true" polynomial, i.e., a polynomial in which more than just one coefficient can be different from 0. In this case, too, the possible degrees of the control device 3 are specified. Only the coefficients are determined by the control device 3.
In einem Schritt S4 ermittelt die Steuereinrichtung 3 anhand der Istgrößen I des flachen Walzguts 2 und des idealen Konturverlaufs ci Sollwerte COM für Stellgrößen für die Walzgerüste 1. Die Ermittlung erfolgt unter Verwendung eines Modells 6 der Walzstraße (siehe
Das Modell der Walzstraße basiert auf mathematisch-physikalischen Gleichungen. Geeignete Modelle sind Fachleuten allgemein bekannt. Sie werden insbesondere für die Voreinstellung der Walzstraße (setup Berechnung) verwendet. Rein beispielhaft kann für ein derartiges Modell auf die
Im Rahmen der Modellierung ist es möglich, die Vorgehensweise von
Die Stellgrößen wirken auf entsprechende Stellglieder 7 bis 9 der Walzgerüste 1. Die Stellglieder 7 bis 9 können beispielsweise entsprechend der Darstellung in
Die ermittelten Sollwerte COM übermittelt die Steuereinrichtung 3 in einem Schritt S5 an die Walzgerüste 1 der Walzstraße (genauer: an die Echtzeitregelungen der Walzgerüste 1, also an das sogenannte L1-System). Dadurch wird bewirkt, dass das flache Walzgut 2 in der Walzstraße unter Berücksichtigung der übermittelten Sollwerte COM gewalzt wird.In a step S5, the control device 3 transmits the determined setpoint values COM to the rolling stands 1 of the rolling mill (more precisely: to the real-time controls of the rolling stands 1, i.e., to the so-called L1 system). This ensures that the flat rolling stock 2 is rolled in the rolling mill taking the transmitted setpoint values COM into account.
Die Art und Weise, auf welche die übermittelten Sollwerte COM in den Walzvorgang eingehen, kann von Sollwert COM zu Sollwert COM verschieden sein. Es ist möglich, dass ein bestimmter Sollwert COM direkt und unmittelbar als entsprechender Sollwert der jeweiligen Echtzeitregelung verwendet wird. Alternativ ist es möglich, dass ein bestimmter Sollwert COM lediglich ein Basissollwert ist, der während des Walzvorgangs durch einen Zusatzsollwert oder mehrere Zusatzsollwerte dynamisch modifiziert wird, beispielsweise um eine dynamische Auffederung des entsprechenden Walzgerüsts 1 oder Zugschwankungen im flachen Walzgut 2 zu kompensieren. Auch im Falle einer dynamischen Modifizierung wird aber stets der jeweilige Sollwert COM als solcher mit berücksichtigt.The way in which the transmitted COM setpoints are incorporated into the rolling process can vary from COM setpoint to COM setpoint. It is possible that a specific COM setpoint is used directly and immediately as the corresponding setpoint for the respective real-time control. Alternatively, It is possible that a specific setpoint COM is merely a basic setpoint that is dynamically modified during the rolling process by one or more additional setpoints, for example, to compensate for dynamic springback of the corresponding rolling stand 1 or tension fluctuations in the flat rolling stock 2. Even in the case of a dynamic modification, the respective setpoint COM is always taken into account as such.
Mit jeder Festlegung der Sollwerte COM korrespondiert ein jeweiliger tatsächlicher Konturverlauf ct, denen das flache Walzgut 2 nach dem Walzen in der Walzstraße aufweist. Zur Ermittlung der Sollwerte COM wird mittels des Modells 6 für einen jeweiligen Satz von Sollwerten COM der jeweilige Konturverlauf ce ermittelt, der für diese Sollwerte COM erwartet wird.Each determination of the COM target values corresponds to a respective actual contour profile ct that the flat rolling stock 2 exhibits after rolling in the rolling mill. To determine the COM target values, the respective contour profile ce expected for these COM target values is determined using model 6 for each set of COM target values.
Im Stand der Technik erfolgt die Ermittlung der Sollwerte COM derart, dass der erwartete Konturverlauf ce dem idealen Konturverlauf ci über die gesamte Bandbreite b (oder zumindest im Bereich von -b/2+a bis b/2-a) so weit wie möglich angenähert wird. Die Sollwerte COM werden also - selbstverständlich unter Berücksichtigung eines Abbruchkriteriums - variiert, bis Sollwerte COM ermittelt werden, mittels derer der erwartete Konturverlauf ce dem idealen Konturverlauf ci über die gesamte Bandbreite b (oder zumindest im Bereich von -b/2+a bis b/2-a) so weit wie möglich angenähert ist. Beispielsweise kann der sogenannte rms (root mean square) der Differenz zwischen dem erwarteten Konturverlauf ce und dem idealen Konturverlauf ci minimiert werden.
Bei der vorliegenden Erfindung hingegen erfolgt zwar eine ähnliche Vorgehensweise. Die Ermittlung der Sollwerte COM erfolgt also - ebenso wie im Stand der Technik - derart, dass der erwartete Konturverlauf ce dem idealen Konturverlauf ci so weit wie möglich angenähert wird. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch für die Optimierung der Sollwerte COM - beispielsweise die Minimierung des rms der Abweichung des erwarteten Konturverlaufs ce von dem idealen Konturverlauf ci - über die Bandbreite b gesehen ausschließlich ein anfänglicher mittlerer Bereich 11 des flachen Walzguts 2 betrachtet. Es wird also ausschließlich ein Bereich betrachtet, der sich zu den Rändern des flachen Walzguts 2 hin nur bis zu anfänglichen Bereichsgrenzen 12 erstreckt. Der Abstand a1 der anfänglichen Bereichsgrenzen 12 von den Rändern des flachen Walzguts 2 ist gemäß
Der Teil des flachen Walzguts 2 von den anfänglichen Bereichsgrenzen 12 zu den Rändern hin wird im Rahmen der Optimierung der Sollwerte COM gemäß dem Schritt S4 nicht berücksichtigt. Die Sollwerte COM werden also nur mit dem Ziel variiert, dass der erwartete Konturverlauf ce dem idealen Konturverlauf ci im anfänglichen mittleren Bereich 11 so weit wie möglich angenähert wird.
Es ist zwar möglich, dass sich durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise auch von den anfänglichen Bereichsgrenzen 12 zu den Rändern hin eine möglichst gute Annäherung des erwarteten Konturverlaufs ce an den idealen Konturverlauf ci ergibt. Ein derartiges Ergebnis - sofern es sich einstellt - ist jedoch ein sich rein zufällig ergebender Nebeneffekt, der im Rahmen der Ermittlung der Sollwerte COM nicht berücksichtigt wird.It is indeed possible that the inventive procedure also results in the best possible approximation of the expected contour profile ce to the ideal contour profile ci from the initial area boundaries 12 to the edges. However, such a result—if it occurs—is a purely random side effect that is not taken into account when determining the target values COM.
Für die Festlegung der anfänglichen Bereichsgrenzen 12 sind verschiedene Vorgehensweisen möglich.Different approaches are possible for determining the initial range boundaries 12.
Im einfachsten Fall kann die Steuereinrichtung 3 die anfänglichen Bereichsgrenzen 12 oder den Abstand a1 der anfänglichen Bereichsgrenzen 12 von den Rändern des flachen Walzguts 2 entgegennehmen. Beispielsweise kann entsprechend der Darstellung in
In der Ausgestaltung gemäß
In der Ausgestaltung gemäß
Im Schritt S21 prüft die Steuereinrichtung 3, ob ein Abbruchkriterium erfüllt ist. Möglichkeiten zur Festlegung eines sinnvollen Abbruchkriteriums sind Fachleuten allgemein bekannt. Ist das Abbruchkriterium erfüllt, werden die im Schritt S4 ermittelten Sollwerte COM übernommen und im Schritt S5 an die Walzstraße übermittelt.In step S21, control device 3 checks whether a termination criterion is met. Options for defining a reasonable termination criterion are generally known to those skilled in the art. If the termination criterion is met, the setpoint values COM determined in step S4 are adopted and transmitted to the rolling mill in step S5.
Ist das Abbruchkriterium nicht erfüllt, prüft die Steuereinrichtung 3 im Schritt S22, ob die erwartete Kontur (also der erwartete Konturverlauf ce) konvex ist. Ist dies der Fall, vergrößert die Steuereinrichtung 3 im Schritt S23 den anfänglichen mittleren Bereich 11. Sie verkleinert also den Abstand a1. Ist umgekehrt die erwartete Kontur nicht konvex, so verkleinert die Steuereinrichtung 3 im Schritt S24 den anfänglichen mittleren Bereich 11. Sie vergrößert also den Abstand a1. Sodann geht die Steuereinrichtung 3 zum Schritt S4 zurück.If the termination criterion is not met, the control device 3 checks in step S22 whether the expected contour (i.e., the expected contour profile ce) is convex. If this is the case, the control device 3 enlarges the initial central region 11 in step S23. It thus reduces the distance a1. Conversely, if the expected contour is not convex, the control device 3 reduces the initial central region 11 in step S24. It thus increases the distance a1. The control device 3 then returns to step S4.
Die Ausgestaltung von
Aus der Natur der Schritte S1 bis S5 und gegebenenfalls auch der Schritte S11 sowie S21 bis S24 ist ersichtlich, dass sie von der Steuereinrichtung 3 vor dem Walzen des flachen Walzguts 2 in der Walzstraße ausgeführt werden. Dies gilt auch für die weitere Ausgestaltung, die nachstehend in Verbindung mit
Gemäß
In einem Schritt S32 ermittelt die Steuereinrichtung 3 eine zugehörige Konturfunktion cf'.
Der Begriff "Konturfunktion" ist umfassend zu verstehen. Er umfasst insbesondere auch den Fall, dass die Konturfunktion cf' 1:1 mit dem tatsächlichen Konturverlauf ct übereinstimmt. Er umfasst aber auch den Fall, dass nur eine Annäherung an den tatsächlichen Konturverlauf ct vorgenommen wird. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 3 zur Ermittlung der Konturfunktion cf' Koeffizienten eines Polynoms ermitteln, das die Konturfunktion cf' definiert.The term "contour function" is to be understood comprehensively. It particularly encompasses the case where the contour function cf' corresponds 1:1 to the actual contour profile ct. However, it also encompasses the case where only an approximation to the actual contour profile ct is made. For example, to determine the contour function cf', the control device 3 can determine coefficients of a polynomial that defines the contour function cf'.
Der Schritt S32 ist vom Ansatz her aus Stand der Technik bekannt. Beim Stand der Technik wird jedoch eine Konturfunktion cf" derart ermittelt, dass die Konturfunktion cf" über die gesamte Breite b des flachen Walzguts 2 (oder zumindest im Bereich von -b/2+a bis b/2-a) so weit wie möglich an den tatsächlichen Konturverlauf ct angenähert wird. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird bei der vorliegenden Erfindung zur Ermittlung der Konturfunktion cf' nur ein finaler mittlerer Bereich 11' betrachtet. Es ist möglich, dass bereits die Konturfunktion cf' nur im finalen mittleren Bereich 11' ermittelt wird. Ebenso ist es möglich, dass zwar eine Ermittlung der Konturfunktion cf' über die gesamte Breite b des flachen Walzguts 2 (oder zumindest im Bereich von -b/2+a bis b/2-a) erfolgt, für die Annäherung an den tatsächlichen Konturverlauf ct, also beispielsweise die Bestimmung der Koeffizienten, aber nur der finale mittlere Bereich 11' betrachtet wird.The approach of step S32 is known from the prior art. However, in the prior art, a contour function cf" is determined such that the contour function cf" is approximated as closely as possible to the actual contour profile ct over the entire width b of the flat rolled stock 2 (or at least in the range from -b/2+a to b/2-a). In contrast to the prior art, in the present invention, only a final central region 11' is considered to determine the contour function cf'. It is possible that the contour function cf' is already determined only in the final central region 11'. It is also possible that, although the contour function cf' is determined over the entire width b of the flat rolled stock 2 (or at least in the range from -b/2+a to b/2-a), only the final central region 11' is considered for the approximation to the actual contour profile ct, for example, the determination of the coefficients.
In einem Schritt S33 ermittelt die Steuereinrichtung 3 schließlich anhand der Konturfunktion cf' rechnerisch einen Profilwert C' des flachen Walzguts 2. Dieser Profilwert C' wird nachstehend als modellierter Profilwert C' bezeichnet. Der modellierte Profilwert C' ist entsprechend der Darstellung in
In einem Schritt S34 verwertet die Steuereinrichtung 3 den modellierten Profilwert C' im Rahmen einer Modelladaption, mittels derer die Steuereinrichtung 3 das Modell 6 der Walzstraße anpasst, als Profilwert. Die Steuereinrichtung 3 tut also so, als ob sich in dem vorbestimmten Abstand a als tatsächlicher Profilwert der Wert C' ergeben hätte, nicht aber der Wert C". Das entsprechend angepasste Modell 6 wird bei einer erneuten Ausführung der Vorgehensweise von
Der finale mittlere Bereich 11' kann mit anfänglichen dem mittleren Bereich 11 übereinstimmen, der im Rahmen der Ermittlung der Sollwerte COM verwendet wurde. Ebenso kann auch der Abstand a1' mit dem Abstand a1 übereinstimmen. Dies stellt den einfachsten Fall dar. Es ist aber ebenso möglich, die Vorgehensweise von
In der Ausgestaltung gemäß
Ist das Abbruchkriterium nicht erfüllt, prüft die Steuereinrichtung 3 in einem Schritt S42, ob die ermittelte Konturfunktion cf' in dem finalen mittleren Bereich 11' konvex ist. Ist dies der Fall, vergrößert die Steuereinrichtung 3 in einem Schritt S43 den finalen mittleren Bereich 11'. Sie verkleinert also den Abstand a1'. Ist umgekehrt die ermittelte Konturfunktion cf' in dem finalen mittleren Bereich 11' nicht konvex, so verkleinert die Steuereinrichtung 3 in einem Schritt S44 den finalen mittleren Bereich 11'. Sie vergrößert also den Abstand a1'. Sodann geht die Steuereinrichtung 3 zum Schritt S32 zurück.If the termination criterion is not met, the control device 3 checks in a step S42 whether the determined contour function cf' is convex in the final central region 11'. If this is the case, the control device 3 enlarges the final central region 11' in a step S43. It thus reduces the distance a1'. Conversely, if the determined contour function cf' is not convex in the final central region 11', the control device 3 reduces the final central region 11' in a step S44. It thus increases the distance a1'. The control device 3 then returns to step S32.
Die Ausgestaltung von
Alternativ oder zusätzlich zu den Ausgestaltungen der
Gemäß
In einem Schritt S52 ermittelt die Steuereinrichtung 3 eine zugehörige Konturfunktion cf'. Der Schritt S52 ist inhaltlich gleichartig zum Schritt S32 der
Die aus den Schritten S5 sowie S51 bis S53 bestehende Schleife wird iterativ immer wieder ausgeführt, bis das Walzen des flachen Walzguts 2 abgeschlossen ist.The loop consisting of steps S5 and S51 to S53 is executed iteratively until the rolling of the flat rolling stock 2 is completed.
Analog zur Vorgehensweise gemäß den
In der Ausgestaltung gemäß
Ist das Abbruchkriterium nicht erfüllt, prüft die Steuereinrichtung 3 in einem Schritt S62, ob die ermittelte Konturfunktion cf' in dem finalen mittleren Bereich 11' konvex ist. Ist dies der Fall, vergrößert die Steuereinrichtung 3 in einem Schritt S63 den finalen mittleren Bereich 11'. Sie verkleinert also den Abstand a1'. Ist umgekehrt die ermittelte Konturfunktion cf' in dem finalen mittleren Bereich 11' nicht konvex, so verkleinert die Steuereinrichtung 3 in einem Schritt S64 den finalen mittleren Bereich 11'. Sie vergrößert also den Abstand a1'. Sodann geht die Steuereinrichtung 3 zum Schritt S52 zurück.If the termination criterion is not met, the control device 3 checks in a step S62 whether the determined contour function cf' is convex in the final central region 11'. If this is the case, the control device 3 enlarges in a Step S63 reduces the final central region 11'. It thus reduces the distance a1'. Conversely, if the determined contour function cf' is not convex in the final central region 11', the control device 3 reduces the final central region 11' in step S64. It thus increases the distance a1'. The control device 3 then returns to step S52.
Die Ausgestaltung von
Wie bereits erwähnt, können die Stellgrößen auf Stellglieder 7, 8 wirken, welche die Kontur c des flachen Walzguts 2 über die gesamte Breite b des flachen Walzguts 2 beeinflussen. Es ist aber, wie bereits in Verbindung mit
Gemäß
Im Schritt S71 ermittelt die Steuereinrichtung 3 in den Randbereichen des flachen Walzguts 2 - also zwischen den anfänglichen Bereichsgrenzen 12 und den Rändern des flachen Walzguts 2 - die Abweichung des erwarteten Konturverlaufs ce vom idealen Konturverlauf ci. Aufbauend hierauf ermittelt die Steuereinrichtung 3 im Schritt S72 für diejenigen Elemente der Kühleinrichtung 9, welche auf die Randbereiche des flachen Walzguts 2 wirken, Ansteuerwerte. Die Ermittlung der Ansteuerwerte erfolgt derart, dass einerseits zwar der erwartete Konturverlauf ce in den Randbereichen des flachen Walzguts 2 so weit wie möglich an den idealen Konturverlauf ci angenähert wird, andererseits aber der erwartete Konturverlauf ce in dem anfänglichen mittleren Bereich 11 nicht geändert wird. Im Schritt S73 werden die Sollwerte COM und zusätzlich die ermittelten Ansteuerwerte an die Kühleinrichtung 9 ausgegeben und die Kühleinrichtung 9 somit entsprechend angesteuert. Im Ergebnis wird somit der erwartete Konturverlauf ce - aber nur nachrangig - auch in den Bereichen von den Bereichsgrenzen 12 zu den Rändern des flachen Walzguts 2 hin so weit wie möglich an den idealen Konturverlauf ci angenähert.In step S71, the control device 3 determines the deviation of the expected contour profile ce from the ideal contour profile ci in the edge regions of the flat rolled stock 2 - that is, between the initial region boundaries 12 and the edges of the flat rolled stock 2. Based on this, the control device 3 determines in step S72 for those elements of the cooling device 9 which are directed to the edge regions of the flat rolling stock 2, control values. The control values are determined in such a way that, on the one hand, the expected contour profile ce in the edge regions of the flat rolling stock 2 is approximated as closely as possible to the ideal contour profile ci, but on the other hand, the expected contour profile ce in the initial central region 11 is not changed. In step S73, the setpoint values COM and additionally the determined control values are output to the cooling device 9 and the cooling device 9 is thus controlled accordingly. As a result, the expected contour profile ce is thus approximated as closely as possible to the ideal contour profile ci - but only secondarily - also in the regions from the region boundaries 12 to the edges of the flat rolling stock 2.
Im Rahmen der Schritte S71 bis S73 werden insbesondere die Sollwerte COM für Stellglieder 7, 8, bei denen die zugehörige Stellgröße die Kontur c des flachen Walzguts 2 global über die gesamte Breite b des flachen Walzguts 2 beeinflusst, nicht geändert. Aber auch die Sollwerte COM für Stellglieder 9, bei denen einzelne Stellgrößen die Kontur c des flachen Walzguts 2 nur lokal beeinflussen, werden nur insoweit geändert, als dies ohne Änderung des erwarteten Konturverlaufs ce im anfänglichen mittleren Bereich 11 möglich ist.In particular, during steps S71 to S73, the setpoint values COM for actuators 7, 8, for which the associated manipulated variable influences the contour c of the flat rolling stock 2 globally across the entire width b of the flat rolling stock 2, are not changed. However, the setpoint values COM for actuators 9, for which individual manipulated variables only locally influence the contour c of the flat rolling stock 2, are also changed only to the extent that this is possible without changing the expected contour profile ce in the initial central region 11.
In der Regel ist die Ansteuerung der entsprechenden Elemente der Kühleinrichtung 9 mit einer Maximierung des Kühlmittelflusses verbunden. In manchen Fällen kann jedoch auch eine Minimierung oder zumindest eine Reduzierung des Kühlmittelflusses erforderlich sein.As a rule, controlling the corresponding elements of the cooling device 9 involves maximizing the coolant flow. However, in some cases, minimizing or at least reducing the coolant flow may also be necessary.
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere ist gegenüber den Vorgehensweisen des Standes der Technik eine Vergrößerung des anfänglichen mittleren Bereichs 11 möglich, über den ein sogenanntes Kastenprofil erzielt werden kann. Dennoch kann der Walzprozess zuverlässig stabil gehalten werden.The present invention offers many advantages. In particular, compared to prior art approaches, it allows for an enlargement of the initial central region 11, allowing a so-called box profile to be achieved. Nevertheless, the rolling process can be reliably maintained.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Varianten können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den Ansprüchen definiert wird.Although the invention has been illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples and other variants can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention as defined in the claims.
- 11
- WalzgerüstRolling stand
- 22
- WalzgutRolled stock
- 33
- SteuereinrichtungControl device
- 44
- Computerprogrammcomputer program
- 55
- MaschinencodeMachine code
- 66
- ModellModel
- 77
- BiegeeinrichtungBending device
- 88
- SchiebeeinrichtungSliding device
- 99
- KühleinrichtungCooling device
- 1010
- ArbeitswalzenWork rolls
- 11, 11'11, 11'
- mittlere Bereichemiddle areas
- 1212
- BereichsgrenzenArea boundaries
- 1313
- Bedienpersonoperator
- a, a1, a1'a, a1, a1'
- AbständeDistances
- bb
- BreiteWidth
- C, C', C"C, C', C"
- ProfilwerteProfile values
- cc
- Konturcontour
- ce, ci, ctce, ci, ct
- KonturverläufeContour gradients
- cf', cf"cf', cf"
- KonturfunktionenContour functions
- COMCOM
- SollwerteSetpoints
- dd
- Dickethickness
- d0d0
- MittendickeCenter thickness
- II
- IstgrößenActual sizes
- MM
- MessgrößenMeasurands
- S1 bis S73S1 to S73
- SchritteSteps
- xx
- Koordinatecoordinate
- ZZ
- ZielgrößenTarget values
Claims (15)
- Operating method for a rolling line comprising a number of rolling stands (1) for rolling a flat rolled product (2), wherein a control device (3) of the rolling line- accepts actual variables (I) of the flat rolled product (2) before the rolling of the flat rolled product (2) in the rolling line and target variables (Z) of the flat rolled product (2) after the rolling of the flat rolled product (2) in the rolling line, wherein the target variables (Z) comprise at least one desired profile value (C) of the flat rolled product (2), which characterizes the deviation of the thickness (d) of the flat rolled product (2) at a predetermined distance (a) from the edges of the flat rolled product (2) from a centre thickness (d0), which the flat rolled product (2) has in the centre between the edges,- determines an ideal contour course (ci) of the flat rolled product (2) over the rolled product width (b) on the basis of the target variables (Z),- determines setpoint values (COM) for manipulated variables for the rolling stands (1) of the rolling line on the basis of the actual variables (I) of the flat rolled product and the ideal contour course (ci) using a model (6) of the rolling line, and- transmits the determined setpoint values (COM) to the rolling stands (1) of the rolling line so that the flat rolled product (2) is rolled in the rolling line in consideration of the transmitted setpoint values (COM),characterized
in that the control device (3) determines the setpoint values (COM) for the manipulated variables by means of the model (6) such that a contour course (ce) expected for the flat rolled product (2) after the rolling of the flat rolled product (2) in the rolling line is exclusively approximated as well as possible to the ideal contour course (ci) in an initial centre area (11) when viewed over the rolling product width (b), which extends toward the edges of the flat rolled product (2) up to initial area boundaries (12), which have a distance greater than the predetermined distance (a) from the edges of the flat rolled product (2), or the expected contour course (ce) is also approximated to the ideal contour course (ci) outside the initial centre area (11) in addition to the initial centre area (11) but only insofar as it is possible without impairing the approximation of the expected contour course (ce) to the ideal contour course (ci) in the initial centre area (11). - Operating method according to Claim 1,
characterized
in that the control device (3) accepts the initial area boundaries (12) or the distance (a1) of the initial area boundaries (12) from the edges of the flat rolled product (2). - Operating method according to Claim 1,
characterized
in that the control device determines the initial area boundaries (12) or the distance (a1) of the initial area boundaries (12) from the edges of the flat rolled product (2) utilizing the actual variables (I) of the flat rolled product (2) before the rolling of the flat rolled product (2) in the rolling line and/or the predetermined distance (a). - Operating method according to Claim 1,
characterized
in that the control device (3)- checks whether the expected contour (ce) is convex or not,- in the case of a convex contour, enlarges the initial centre area (11) or reduces the distances (a1) of the initial area boundaries (12) from the edges of the flat rolled product (2), and- in the case of a nonconvex contour, reduces the initial centre area (11) or increases the distances (a1) of the initial area boundaries (12) from the edges of the flat rolled product (2). - Operating method according to any one of the preceding claims,
characterized
in that the control device (3) determines the ideal contour course (ci) in that it defines the coefficients of a polynomial describing the ideal contour course (ci), in particular a monomial, such that the ideal contour course (ci) corresponds as well as possible with the target variables (Z). - Operating method according to any one of the preceding claims,
characterized
in that the control device (3)- accepts measured variables (M) characteristic for an actual contour course (ct) of the flat rolled product (2) after the rolling of the flat rolled product (2) in the rolling line,- determines a contour function (cf') extending at least over a final centre area (11') such that the contour function (cf') is approximated as well as possible to the actual contour course (ct) in the final centre area (11'), and- determines a modelled profile value (C') of the flat rolled product (2) by computer on the basis of the contour function (cf') and utilizes the modelled profile value (C') in the scope of a model adaptation, by means of which the control device (3) adapts the model (6) of the rolling line, as the profile value which characterizes the deviation of the thickness (d) at the predetermined distance (a) from the edges of the flat rolled product (2) from the centre thickness (d0) of the flat rolled product (2). - Operating method according to Claim 6,
characterized
in that the control device (3) determines coefficients of the contour function (cf') to determine the contour function (cf') and in that the control device (3) determines the modelled profile value (C') on the basis of the coefficients of the contour function (cf'). - Operating method according to Claim 6 or 7,
characterized
in that the control device (3)- checks whether the contour function (cf') is convex or not in the final centre area (11'),- enlarges the final centre area (11') in the case of a convex contour function, and- reduces the final centre area (11') in the case of a nonconvex contour function. - Operating method according to any one of the preceding claims,
characterized
in that the control device (3)- accepts measured variables (M) characteristic for an actual contour course (ct) of the flat rolled product (2) during the rolling of the flat rolled product (2) in the rolling line,- determines a contour function (cf') extending at least over a final centre area (11') such that the contour function (cf') is approximated as well as possible to the actual contour course (ct) in the final centre area (11'), and- tracks the setpoint values (COM) for the manipulated variables on the basis of the deviation of the contour function (cf') from the ideal contour course (ci). - Operating method according to Claim 9,
characterized
in that the control device (3) determines coefficients of the contour function (cf') to determine the contour function (cf'). - Operating method according to Claim 9 or 10,
characterized
in that the control device (3)- checks whether the contour function (cf') is convex or not in the final centre area (11'),- enlarges the final centre area (11') in the case of a convex contour function, and- reduces the final centre area (11') in the case of a nonconvex contour function. - Operating method according to any one of the preceding claims,
characterized
in that the control device (3) activates a cooling device (9), by means of which the working rollers (10) of at least one of the rolling stands (1) are cooled as a function of the location (x) when viewed over the rolled product width (b) such that the contour course (ce) expected for the flat rolled product (2) after the rolling of the flat rolled product (2) in the rolling line is approximated from the initial area boundaries (12) toward the edges of the flat rolled product (2) as much as possible to the ideal contour course (ci) insofar as it is possible without impairing the approximation of the expected contour course (ce) to the ideal contour course (ci) in the initial centre area (11). - Computer program which comprises machine code (5) executable by a control device (3) for a rolling line for rolling a flat rolled product (2), wherein the execution of the machine code (5) by the control device (3) causes the control device (3) to operate the rolling line according to an operating method according to any one of the preceding claims.
- Control device for a rolling line for rolling a flat rolled product (2), wherein the control device is designed as a software-programmable control device and is programmed using a computer program (4) according to Claim 13, so that it operates the rolling line according to an operating method according to any one of Claims 1 to 12.
- Rolling line for rolling a flat rolled product (2),- wherein the rolling line has a number of rolling stands (1), by means of which the flat rolled product (2) is rolled,- wherein the rolling line has a control device (3) according to Claim 14.
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