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Title:
METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING A PARAMETER OF A ROLLED STOCK
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/198457
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and a device for controlling a parameter, for example the profile or the flatness, of a rolled stock (200) in strip form. Cascade controls for this purpose are known in principle in the prior art; as a manipulated variable, they typically vary the volumetric flow or the pressure of the cooling medium that is applied to a roll (300) in a rolling stand during the production of the rolled stock (200) in strip form. In order to be able however to accomplish the cooling of the roll (300) with less expenditure of energy, and consequently at lower cost, it is provided according to the invention that a cooling jacket (160) that can be brought up to the roll (300) and is designed to be variable in its effective length b in the circumferential direction of the roll (300) is used as a final controlling element.

Inventors:
KIPPING MATTHIAS (DE)
SEIDEL RALF (DE)
ALKEN JOHANNES (DE)
MÜLLER TORSTEN (DE)
TREUDE MAGNUS (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/063045
Publication Date:
December 15, 2016
Filing Date:
June 08, 2016
Export Citation:
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Assignee:
SMS GROUP GMBH (DE)
International Classes:
B21B37/32
Foreign References:
DE102012202340A12013-06-27
DE3616070A11986-12-18
DE102012216570A12013-11-14
DE102012202340A12013-06-27
DE102009053073A12010-09-09
EP2114584A12009-11-11
Attorney, Agent or Firm:
KLÜPPEL, Walter (DE)
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Claims:
Patentansprüche:

1. Verfahren zum Regeln eines Parameters (P), beispielsweise des Profils oder der Planheit, eines mit Hilfe eines Walzgerüstes gewalzten

bandförmigen Walzgutes (200), aufweisend folgende Schritte:

Messen des Ist-Parameters P|St des Walzgutes (200) nach einem

Walzvorgang;

Vergleichen des Ist-Parameters P|St mit einem vorgegebenen Soll- Parameter (Psoii) für das Walzgut und Ermitteln einer Abweichung (eP) zwischen dem Ist-Parameter und dem Soll-Parameter als Parameter- Regelabweichung (eP);

Ermitteln eines Stellsignals (s) zur Ansteuerung mindestens eines

Stellglieds (160) in Abhängigkeit der Parameter-Regelabweichung (eP); dadurch gekennzeichnet, dass

es sich bei dem Stellglied (160) um eine einer Walze (300) des

Walzgerüstes zugeordnete Kühlschale handelt; wobei die Kühlschale (160) in ihrer Wirkungslänge (b) in Umfangsrichtung der Walze variierbar ausgebildet ist; und

mit Hilfe des Stellsignals (s) die Wirkungslänge (b) der Kühlschale in Umfangsrichtung (b) in Abhängigkeit der Parameter-Regelabweichung (eP) geeignet eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Ermittlung des Stellsignals (s) folgende Teilschritte aufweist:

- Ermitteln eines Sollwertes {QabSoU ) für den Strom der von der Walze (300) abzuführenden Wärme aus der zuvor ermittelten Parameter- Regelabweichung (eP) sowie optional unter Berücksichtigung weiterer Anforderungen aus dem Walzprozess an die Kühlung der Walze; - Ermitteln des Ist-Stromes ) der tatsächlich von der Walze (300) abgeführten Wärme;

- Ermitteln einer Wärmestrom-Regelabweichung (eg) als Differenz zwischen dem Soll-Wert ) und dem Ist-Wert ) für den Strom der von der Walze (300) abzuführende Wärme; und

- Ermitteln des Stellsignals (s) zum Einstellen der Wirkungslänge (b) der Kühlschale (160) in Umfangsnchtung nach Maßgabe der Wärmestrom- Regelabweichung (eg), welche ihrerseits von der Parameter- Regelabweichung (eP) abhängig ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Wirkungslänge (b) der Kühlschale (160) in Umfangsnchtung vergrößert wird, wenn der Soll-Wert des Wärmestroms größer ist als der Ist- Wert ) des Wärmestroms;

die Wirkungslänge (b) der Kühlschale in Umfangsnchtung unverändert bleibt, wenn der Soll-Wert ) des Wärmestroms gleich dem Ist-Wert ) des Wärmestroms ist; oder

die Wirkungslänge (b) der Kühlschale in Umfangsnchtung verkleinert wird, wenn der Soll-Wert ) des Wärmestroms kleiner ist als der Ist-Wert Wärmestroms.

4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Kühlschale (160) mindestens ein erstes und ein zweites

Kühlschalensegment (161 , 162) aufweist, welche jeweils einen Querschnitt in Form eines Abschnitts eines Kreisbogens zum Abdecken eines

Oberflächenbereichs der Walze aufweisen, und

zum Einstellen der Wirkungslänge (b) der Kühlschale in Umfangsrichtung der Walze (300) das erste und das zweite Kühlschalensegment nach Maßgabe des Stellsignals (s) relativ zu einander in Umfangsrichtung verschoben werden, vorzugsweise zumindest teilweise miteinander überlappt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Kühlschale (160) aus einem flexiblen Material gebildet ist, welches das Einstellen der Wirkungslänge (b) der Kühlschale in Umfangsrichtung der Walze ermöglicht durch Biegen von zumindest Teilen der Kühlschale von der Walze (300) weg oder zu der Walze (300) hin oder durch Auf- oder Abwickeln des flexiblen Materials nach Maßgabe des Stellsignals.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Kühlschale (160) mindestens eine drehbare Klappe (163) aufweist, welche das Einstellen der Wirkungslänge (b) der Kühlschale in

Umfangsrichtung der Walze ermöglicht durch ein Öffnen oder ein Schließen der Klappe nach Maßgabe des Stellsignals.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dass es sich bei dem Wärmestrom ( Q ) um die Verteilung des

Wärmestroms in Breitenrichtung des Walzgutes und bei dem Parameter um das Profil oder die Verteilung der Planheit in Breitenrichtung des Walzgutes handelt.

8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung des Verfahrens in einer Walzpause erfolgt.

9. Vorrichtung zum Regeln eines Parameters eines mit Hilfe eines

Walzgerüstes gewalzten bandförmigen Walzgutes, aufweisend:

eine Parameter-Messeinrichtung (110) zum Ermitteln des Ist-Parameters (Pist) des Walzgutes (200) nach einem Walzvorgang;

eine Parameter-Vergleichseinrichtung (120) zum Ermitteln einer

Abweichung zwischen dem Ist-Parameter (P|St) und einem vorgegebenen Soll-Parameter (Psoii) als Parameter-Regelabweichung (eP); und

einen Regler (150) zum Ermitteln eines Stellsignals (s) zur Ansteuerung mindestens eines Stellglieds (160) in Abhängigkeit der Parameter- Regelabweichung (eP);

dadurch gekennzeichnet, dass

es sich bei dem Stellglied (160) um eine einer Walze des Walzgerüstes zugeordnete Kühlschale mit variabler Wirkungslänge in Umfangsrichtung der Walze handelt; und

ein Aktuator (165) vorgesehen ist zum geeigneten Einstellen der

Wirkungslänge der Kühlschale (160) in Umfangsrichtung der Walze nach Maßgabe der durch das Stellsignal (s) repräsentierten Paramater- Regelabweichung (eP).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9,

weiterhin dadurch gekennzeichnet dass

- eine Soll-Strom Ermittlungseinrichtung (130) vorgesehen ist zum Ermitteln eines Soll-Wertes {QabSoU ) für den Strom der von der Walze abzuführenden

Wärme aus der Parameter-Regelabweichung (eP) sowie optional unter Berücksichtigung weiterer Anforderungen aus dem Walzprozess an die Kühlung der Walze;

- eine Ist-Strom-Messeinrichtung (170) vorgesehen ist zum Ermitteln des Ist-Wertes {QabM ) für den Strom der von der Walze tatsächlich abgeführten Wärme;

- eine Wärmestrom-Vergleichseinrichtung (140) vorgesehen ist zum Ermitteln einer Wärmestrom-Regelabweichung {eQ ) als Differenz zwischen dem Soll-Wert (QabSoll ) und dem Ist-Wert (QabIst ) für den Strom der von der Walze abzuführende Wärme; und

- der Regler (150) ausgebildet ist, das Stellsignal (s) zum Einstellen der Wirkungslänge (b) der Kühlschale (160) in Umfangsrichtung der Walze nach Maßgabe der Wärmestrom-Regelabweichung {eQ ) zu generieren, wobei die Wärmestrom-Regelabweichung {eQ ) ihrerseits abhängig ist von der Parameter-Regelabweichung (eP).

1 1 .Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Kühlschale (160) mindestens ein erstes und ein zweites

Kühlschalensegment (161 , 162) aufweist, welche jeweils einen Querschnitt in Form eines Abschnitts eines Kreisbogens zum Abdecken eines

Oberflächenbereichs der Walze aufweisen, und

der Aktuator (165) in Form einer Verschiebeeinrichtung ausgebildet ist zum Verschieben des ersten und des zweiten Kühlschalensegmentes in

Umfangsrichtung der Walze relativ zueinander, wobei sich das erste und das zweite Kühlschalensegment zumindest teilweise überlappen können.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

das erste Kühlschalensegment (161 ) ortsfest, aber beabstandet zu der

Oberfläche der Walze (300) angeordnet ist; und

die Verschiebeeinrichtung (165) ausgebildet ist zum Verschieben des zweiten Kühlschalensegmentes in Umfangsrichtung der Walze relativ zu dem ersten Kühlschalensegment.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Verschiebeeinrichtung (165) in Form eines Hydraulikzylinders ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 , 12 oder 13,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Verschiebeeinrichtung (165) aufweist:

ein drehbar gelagertes Rad (165-1 );

eine Antriebseinrichtung (165-2) zum Drehantreiben des Rades, wobei das Rad mit dem zweiten Kühlschalensegment (162) beispielsweise per Reibschluss oder per Formschluss derart in Eingriff steht, dass eine Drehbewegung des Rades (165-1 ) die Verschiebung des zweiten

Kühlschalensegmentes (162) in Umfangsrichtung bewirkt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Kühlschale (160) aus einem flexiblen Material gebildet ist; und der Aktuator (165) ausgebildet ist als Biegeeinrichtung oder Auf- und Abwickeleinrichtung zum Einstellen der Wirkungslänge (b) der Kühlschale in Umfangsrichtung der Walze durch Biegen von zumindest Teilen der Kühlschale von der Walze weg oder zu der Walze hin oder durch Auf- oder Abwickeln des flexiblen Materials nach Maßgabe des Stellsignals.

16. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Kühlschale (160) mindestens eine drehbare Klappe (163) aufweist; und der Aktuator (165) ausgebildet ist zum Einstellen der Wirkungslänge der Kühlschale in Umfangsrichtung der Walze durch ein Öffnen oder ein Schließen der Klappen nach Maßgabe des Stellsignals. /.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16,

dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Wärmestrom ( Q ) um die Verteilung des Wärmestroms in

Breitenrichtung des Walzgutes und bei dem Parameter um das Profil oder die Verteilung der Planheit in Breitenrichtung des Walzgutes handelt;

eine Mehrzahl N der Kühlschalen (160-n) in axialer Richtung der zu kühlenden Walze (300) nebeneinander angeordnet sind; und

der Aktuator (165) ausgebildet ist, zum geeigneten Einstellen der

Wirkungslänge jeder einzelnen der n Kühlschalen (160-n) in

Umfangsrichtung der Walze (300) nach Maßgabe der durch das Stellsignal

(s) repräsentierten Regelabweichung (eg) der Verteilung des

Wärmestroms in Breitenrichtung des Walzgutes.

Description:
Verfahren und Vorrichtung zum Regeln eines Parameters eines Walzgutes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln eines Parameters, beispielsweise des Profils oder der Planheit eines mit Hilfe eines Walzgerüstes gewalzten bandförmigen Walzgutes, insbesondere eines Metallbandes. Im Stand der Technik sind derartige Verfahren und Vorrichtungen grundsätzlich bekannt. Das Grundprinzip einer solchen Regelung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Figur 13 näher beschrieben.

Figur 13 zeigt eine bekannte Kaskaden-Regelung zum Regeln beispielsweise des Profils oder der Planheit eines Metallbandes über die Einstellung der thermischen Walzenballenkontur. Der Einfachheit halber wird nachfolgend lediglich von Parameter gesprochen anstatt zwischen Profil und Planheit zu unterscheiden.

Zum Zweck der Parameter-Regelung wird gemäß Figur 13 zunächst der Ist-Wert, d. h. der Ist-Parameter des Walzgutes am Ausgang der Regelstrecke, d. h. insbesondere am Ausgang eines Walzgerüstes nach dem Walzen gemessen. Nach dem Messen mit Hilfe der Parameter-Messeinrichtung 110 wird der Ist- Parameter Pist des Walzgutes einer Parameter- Vergleichseinrichtung 120 zugeführt und dort mit einem vorgegebenen Soll-Parameter P SO II verglichen. Die Differenz zwischen dem Soll- und dem Ist-Wert wird als Parameter- Regelabweichung eP bezeichnet. Diese Parameter-Regelabweichung eP dient einer Soll-Strom-Ermittlungseinrichtung 130 zum Ermitteln eines Soll-Wertes

Q absoii f ur den Strom der von der Walze abzuführenden Wärme. Neben der Parameter-Regelabweichung eP berücksichtigt die Soll-Strom- Ermittlungseinrichtung 130 typischerweise auch andere vorgegebene Anforderungen an die Walzen aus dem Walzprozess zur Ermittlung des Soll- Wertes Qabsou 0C ' er eines äquivalenten Wertes. In einer Wärmestrom- Vergleichseinrichtung 140 wird dieser zuvor ermittelte Soll-Wert Q abSoU für den

Strom der von der Walze abgeführten Wärme mit dem Ist-Wert Q abM für den Strom der von der Walze abzuführenden Wärme verglichen, um daraus die

Differenz in Form einer sogenannten Wärmestrom-Regelabweichung eQ zu berechnen. Der Ist-Wert Q abM für den Strom der von der Walze abzuführenden

Wärme wird mit Hilfe einer entsprechenden Ist-Strom-Messeinrichtung 170 direkt oder indirekt ermittelt. Das Walzgerüst mit den Walzen 300 zum Walzen des Walzgutes 200 repräsentiert die Regelstrecke 180 in Figur 13. Weiterhin zeigt Figur 13 einen Regler 150, welcher ausgebildet ist, ein Stellsignal s in

Abhängigkeit der empfangenen Wärmestrom-Regelabweichung eQ zu generieren. Das Stellsignal dient zum Ansteuern eines Stellglieds 160 so, dass die Wärmestrom-Regelabweichung möglichst zu Null wird. Im Stand der Technik wird als Stellgröße typischerweise der Volumenstrom oder der Druck des Kühlmediums für die Walzenkühlung im Walzgerüst verwendet, wobei insbesondere der Volumenstrom oder der Druck des Kühlmediums mit Hilfe geeigneter Stellglieder 165 in Abhängigkeit des Stellsignals s eingestellt wird. Bei der im Stand der Technik verwendeten, mit einer Regelung gekoppelten Kühlung handelt es sich in der Regel um eine Sprühkühlung. Deren Nachteil liegt in der geringen Wärmeübertragung zwischen Walze und Kühlmittel. Für ein optimales Kühlergebnis muss eine große Menge Kühlmittel im Umlauf gehalten werden.

Eine im Stand der Technik bekannte Möglichkeit zur Abfuhr einer Wärmemenge von einer Walze eines Walzgerüstes liegt in der Verwendung von sogenannten Kühlschalen. Dabei handelt es sich um im Querschnitt kreisförmig gebogene Schalen, deren Krümmung an die Krümmung bzw. den Durchmesser der zu kühlenden Walze angepasst ist.

Die Verwendung von Kühlschalen zur Walzenkühlung ist beispielsweise bekannt aus den deutschen Patentanmeldungen DE 10 2012 216 570 A1 , der DE 10 2012 202 340, der DE 10 2009 053 073 oder der europäischen Patentanmeldung EP 2 114 584 A1.

Zur Variation der abgeführten Wärmemenge sind aus dem Stand der Technik bekannt: die Veränderung der Spalthöhe h zwischen Kühlschale und Walze (technologisch verändert sich der Druck bzw. der Volumenstrom des Kühlmittels in dem Spalt), die direkte Veränderung von Druck bzw. Volumen-Strom des Kühlmittels und die Veränderung der Kühlmitteltemperatur. Die Veränderung der Spalthöhe h ist konstruktiv sehr aufwändig. Die genaue Messung der Spalthöhe für eine aktive Einbindung in eine Regelung lässt sich nur schwer realisieren und wurde deshalb bisher nicht in der Praxis umgesetzt.

Die Veränderung des Drucks/Volumenstroms hat sich im praktischen Betrieb, als ideal für eine Voreinstellung erwiesen, jedoch als flexibles Stellglied einer Regelung muss die Effizienz weiter steigen.

Die Veränderung der Kühlmitteltemperatur ist als Stellglied einer Regelung technisch denkbar aber zu träge, dazu ist sie sehr kostenintensiv.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren und eine alternative Vorrichtung zum Regeln eines Parameters eines mit Hilfe eines Walzgerüstes gewalzten bandförmigen Walzgutes. Diese Aufgabe wird verfahrenstechnisch durch das in Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Stellsignal um eine einer Walze des Walzgerüstes zugeordnete Kühlschale handelt, wobei die Kühlschale in ihrer Wirkungslänge in Umfangsrichtung der Walze variierbar ausgebildet ist, und dass mit Hilfe des Stellsignals die Wirkungslänge der Kühlschale in Umfangsrichtung der Walze in Abhängigkeit der Parameter-Regelabweichung geeignet eingestellt wird. Geeignet bedeutet dabei, dass die Parameter-Regelabweichung nach Möglichkeit Null wird. Der Wärmestrom kann nicht direkt gemessen werden. Deshalb ist, soweit im Text oder den Figuren von einer Messung des Wärmestroms bzw. einer Messeinrichtung für den Wärmestrom gesprochen wird, damit eine rechnerische Ermittlung des Wärmestroms gemeint, durch Auswertung von gemessenen Temperaturdifferenzen, hier zwischen dem Zulauf und dem Ablauf des Kühlmittels.

Die beanspruchte Variation der Wirkungslänge der Kühlschale in Umfangsrichtung der Walze bietet eine einfache schnelle und kostengünstige, weil energiesparendere Möglichkeit zur Variation der von der Walze abzuführenden Wärmemenge.

Die Kühlschale hat typischerweise einen Querschnitt in Form eines Abschnitts eines Kreisbogens zum Abdecken eines Oberflächenbereichs der Walze. Gemäß einem ersten Ausführungsbespiel weist die Ermittlung des Stellsignals folgende Teilschritte auf: Ermitteln eines Sollwertes für den Strom der von der Walze abzuführenden Wärme aus der zuvor ermittelten Parameter- Regelabweichung sowie optional unter Berücksichtigung weiterer Anforderungen aus dem Walzprozess an die Kühlung der Walze; Ermitteln des Ist-Stromes der tatsächlich von der Walze abgeführten Wärme; Ermitteln einer Wärmestrom- Regelabweichung als Differenz zwischen dem Soll-Wert und dem Ist-Wert für den Strom der von der Walze abzuführende Wärme; und Ermitteln des Stellsignals zum Einstellen der Wirkungslänge der Kühlschale in Umfangsrichtung nach Maßgabe der Wärmestrom-Regelabweichung, welche ihrerseits von der Parameter-Regelabweichung abhängig ist. Ziel der erfindungsgemäßen Kaskaden-Regelung ist es, dass neben der Parameter-Regelabweichung auch die Wärmestrom-Regelabweichung zu Null wird.

Die Wirkungslänge der Kühlschale in Umfangsrichtung wird vergrößert, wenn der Sollwert des abzuführenden Wärmestroms größer als der Ist-Wert ist, und umgekehrt. Die Wirkungslänge der Kühlschale in Umfangsrichtung kann unverändert bleiben, wenn der Sollwerte des Wärmestroms gleich dem Ist-Wert ist.

Zur konkreten Realisierung der Veränderung der Wirkungslänge der Kühlschale in Umfangsrichtung der Walze schlägt die Erfindung im Wesentlichen drei unterschiedliche Ausführungsformen vor:

Gemäß einer ersten Ausführungsform ist die Kühlschale in mindestens ein erstes und ein zweites Kühlschalensegment unterteilt, welche jeweils einen Querschnitt in Form eines Abschnitts eines Kreisbogens zum Abdecken eines Oberflächenbereichs der Walze aufweisen. Zum Einstellen der Wirkungslänge der Kühlschale in Umfangsrichtung der Walze werden das erste und das zweite Kühlschalensegment nach Maßgabe des Stellsignals relativ zueinander in Umfangsrichtung verschoben. Insbesondere kommt es dabei zu einem zumindest teilweisen Überlappen des ersten und des zweiten Kühlschalensegmentes.

Eine zweite Ausführungsform sieht vor, dass die Kühlschale aus flexiblem Material gebildet ist, welches das Einstellen der Wirkungslänge der Kühlschale in Umfangsrichtung der Walze ermöglicht durch Biegen von zumindest Teilen der Kühlschale von der Walze weg oder zu der Walze hin oder durch Auf- oder Abwickeln des flexiblen Materials nach Maßgabe des Stellsignals. Gemäß einer dritten Ausführungsform weist die Kühlschale mindestens eine drehbare Klappe auf, welche das Einstellen der Wirkungslänge der Kühlschale in Umfangsrichtung dadurch ermöglicht, dass die Klappe nach Maßgabe des Stellsignals geöffnet oder geschlossen wird.

Bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung betrachteten Parametern handelt es sich typischerweise um physikalische Größen, welche in Breitenrichtung des Walzgutes betrachtet werden. Konkret kann es sich bei dem Parameter um das Profil des Walzgutes in Breitenrichtung oder um die Verteilung der Planheit des Walzgutes in Breitenrichtung handeln.

Die Durchführung des Verfahrens kann während des laufenden Betriebs eines Walzgerüstes, vorzugsweise/optional aber auch in Walzpausen erfolgen. In beiden Fällen ermöglicht es das Verfahren vorteilhafterweise, einen definierten Wärmestrom aus der Walze abzuführen.

Vorrichtungstechnisch wird die oben genannte Aufgabe durch den Gegenstand des Patentanspruchs 8 gelöst. Die Vorteile dieser Lösung entsprechen den oben mit Bezug auf das beanspruchte Verfahren genannten Vorteilen.

Um eine optimale Einstellung der von der Walze abzuführenden Wärmemenge über ihre axiale Länge, d. h. über die Breitenrichtung des Walzgutes in Abhängigkeit der gewünschten Verteilung der von der Walze abzuführenden Wärmemenge in axialer Richtung erreichen zu können, sieht die vorliegende Erfindung weiterhin vor, dass eine Mehrzahl von Kühlschalen in axialer Richtung der Walze nebeneinander angeordnet sind und diese einzelnen Kühlschalen individuell in ihrer Wirkungslänge in Umfangsrichtung der Walze einstellbar sind.

Weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens und erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Der Beschreibung sind insgesamt 13 Figuren beigefügt, wobei

Figur 1 ein Regelschemata gemäß der vorliegenden Erfindung zum Regeln eines Parameters eines Walzgutes;

Figur 2 eine erste Ausführungsform für die erfindungsgemäße Kühlschale mit eingestellter kurzer Wirkungslänge und mit erster Variante für den Aktuator;

Figur 3 die erste Ausführungsform der Kühlschale gemäß Figur 2 mit eingestellter großer Wirkungslänge;

Figur 4 die erste Ausführungsform für die erfindungsgemäße Kühlschale mit eingestellter kurzer Wirkungslänge und mit zweiter Variante für den Aktuator;

Figur 5 die erste Ausführungsform gemäß Figur 4 mit eingestellter großer

Wirkungslänge;

Figur 6 eine zweite Ausführungsform für die erfindungsgemäße Kühlschale mit eingestellter kurzer Wirkungslänge;

Figur 7 die zweite Ausführungsform gemäß Figur 6 mit eingestellter großer

Wirkungslänge;

Figur 8 eine dritte Ausführungsform für die erfindungsgemäße Kühlschale mit einer ersten Einstellungsvariante;

Figur 9 die dritte Ausführungsform für die Kühlschale in einer zweiten

Einstellungsvariante; Figur 10 die dritte Ausführungsform für die Kühlschale in einer dritten Einstellungsvariante; die dritte Ausführungsform der Kühlschale mit einer fünften Einstellungsvariante; eine Draufsicht auf eine Walze mit einer Mehrzahl von in axialer Walzenrichtung nebeneinander angeordneten einzelnen Kühlschalen; und

Figur 13 ein Regelschemata zur Regelung eines Parameters eines Walzgutes gemäß dem Stand der Technik zeigt.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren 1 bis 12 in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Figur 1 zeigt eine Kaskaden-Regelung zum Regeln eines Parameters eines Metallbandes, beispielsweise zum Regeln seines Profils oder seiner Planheit. Bezüglich der grundsätzlichen Funktionsweise der Kaskaden-Regelung wird auf die Beschreibung der Figur 13 in der Einleitung der vorliegenden Beschreibung verwiesen.

Im Unterschied zu der bekannten Kaskaden-Regelung gemäß Figur 13 sieht die erfindungsgemäße Kaskaden-Regelung gemäß Figur 1 ein besonderes Stellglied 160 vor. Bei dem Stellglied 160 handelt es sich um eine Kühlschale, die im Querschnitt kreisförmig ausgebildet ist. Die Kühlschale wird beabstandet, gegen die Oberfläche einer zu kühlenden Walze in einem Walzgerüst angestellt, so dass sich zwischen der Kühlschale und der Walzenoberfläche ein Kühlspalt für durchzuleitendes Kühlmittel einstellt. Die Kühlschale ist in ihrem Querschnitt vorzugsweise komplementär zur äußeren Kontur bzw. zum Querschnitt der Walze ausgebildet.

Die erfindungsgemäße Kühlschale ist mit Hilfe eines Aktuators 165 in ihrer Wirkungslänge in Umfangsrichtung der Walze variierbar ausgebildet und einstellbar. Mit Hilfe des von dem Regler 150 generierten Stellsignals s wird die Wirkungslänge der Kühlschale 160 in Umfangsrichtung der Walze in Abhängigkeit der Wärmestrom-Regelabweichung eQ geeignet eingestellt. Geeignet bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Wärmestrom-Regelabweichung eQ möglichst zu Null wird. Die Wärmestrom-Regelabweichung eQ ist ihrerseits wiederum abhängig von der Parameter-Regelabweichung eP, wie einleitend unter Bezugnahme auf Figur 13 beschrieben. Durch die erfindungsgemäße Regelung soll neben der Wärmestrom-Regelabweichung auch die Parameter- Regelabweichung möglichst zu Null werden.

Zu diesem Zweck wird die Wirkungslänge der Kühlschale 160 in Umfangsrichtung der Walze vergrößert, wenn der Soll-Wert g absoii des von der Walze abzugebenden Wärmestroms größer ist als der gemessene Ist-Wert Q abist des Wärmestroms, und umgekehrt. Die Wirkungslänge der Kühlschale in

Umfangsrichtung kann dagegen unverändert bleiben, wenn der Soll-Wert g absoii des von der Walze abzugebenden Wärmestroms gleich dem Ist-Wert Q abist des abgegebenen Wärmestromes ist.

Figur 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Kühlschale. Demnach weist die Kühlschale 160 mindestens ein erstes und ein zweites Kühlschalensegment 161 und 162 auf, welche jeweils einen Querschnitt in Form eines Abschnitts eines Kreisbogens zum Abdecken eines Oberflächenbereichs der Walze aufweisen. Mit Hilfe des Aktuators 165, der in der in Figur 2 gezeigten ersten Variante als Hydraulikzylinder ausgebildet ist, können die beiden Kühlschalensegmente 161 , 162 in Umfangsrichtung der Walze 300 nach Maßgabe des Stellsignals s relativ zueinander verschoben werden, um auf diese Weise die gesamte Wirkungslänge b der Kühlschale 160 nach Maßgabe des Stellsignals s geeignet einzustellen. Die Wirkungslänge b ist in der vorliegenden Beschreibung stets durch den in Figur 2 und den nachfolgenden Figuren angegebenen Winkel bzw. die entsprechende Bogenlänge repräsentiert. Das Bezugszeichen A bezeichnet die Drehachse der Walze 300 und das Bezugszeichens D deren Drehrichtung beim Walzen des Walzgutes 200, welches sich in Walzrichtung WR bewegt.

In Figur 2 ist weiterhin zu erkennen, dass die beiden Kühlschalensegmente 161 , 162 jeweils beabstandet zu der äußeren Oberfläche der Walze 300 angeordnet sind, so dass zwischen den Kühlschalensegmenten und der Oberfläche der Walze 300 ein Kühlspalt gebildet ist. Der Kühlspalt 180 wird mit Kühlmedium 400 gespeist, welches den Kühlspalt in Pfeilrichtung oder entgegengesetzt durchfließt. Die Kühlwirkung bestimmt sich im Wesentlichen nach der Wirkungslänge b der Kühlschale 160 bzw. der Kühlschalensegmente 161 , 162. Je größer die Wirkungslänge b desto größer ist die Kühlleistung, d. h. desto mehr Wärme kann von der Walze 300 abgeführt werden. Figur 2 zeigt das erste Ausführungsbeispiel für die Kühlschale 160 mit relativ kurzer Wirkungslänge b, weil sich die beiden Kühlschalensegmente 161 , 162 bei der in Figur 2 gezeigten Stellung weitgehend bzw. stark überlappen.

Figur 3 zeigt dagegen das erste Ausführungsbeispiel mit der ersten Variante für den Aktuator 165 in einer Arbeitsposition, in welcher sich die beiden Kühlschalensegmente 161 und 162 gegenüber der in Figur 2 gezeigten Arbeitsposition weniger stark überlappen und in welcher deshalb die Wirkungslänge b vergrößert ist. Figur 4 zeigt das erste Ausführungsbeispiel für die Kühlschale mit einer zweiten Variante für den Aktuator 165. Anders als bei der ersten Variante ist der Aktuator bzw. die Verschiebeeinrichtung 165 gemäß Figur 4 komplizierter aufgebaut. Die Verschiebeeinrichtung umfasst ein drehbar gelagertes Rad 165-1 sowie eine zugeordnete Antriebseinrichtung 165-2 zum Drehantreiben des Rades. Das Rad 165-1 ist seinerseits mit dem zweiten Kühlschalensegment 162 beispielsweise per Koppelelement 165-3, per Reibschluss oder per Formschluss derart gekoppelt, dass eine Drehbewegung des Rades 165-1 die Verschiebung des zweiten Kühlschalensegmentes 162 in Umfangsrichtung der Walze 300 und relativ zu dem ersten Kühlschalensegment 161 bewirkt. Figur 4 zeigt die Kühlschale 160 mit den beiden Kühlschalensegmenten 161 , 162 in einer Arbeitsposition mit relativ kurzer Wirkungslänge b. Figur 5 zeigt dagegen das erste Ausführungsbeispiel für die Kühlschale mit der zweiten Variante der Verschiebeeinrichtung 165 in einer Arbeitsposition mit vergrößerter Wirkungslänge b.

In allen Figuren 2 bis 5 betreffend das erste Ausführungsbeispiel kann das erste Kühlschalensegment 161 ortsfest in Bezug auf die Walze 300 angeordnet sein.

Figur 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Kühlschale 160, wobei diese aus einem flexiblen Material gebildet ist. Der Aktuator 165 ist in diesem Fall als Biegeeinrichtung oder als Auf- und Abwickeleinrichtung ausgebildet zum Einstellen der Wirkungslänge b der Kühlschale 160 in Umfangsrichtung der Walze 300. Konkret dient der Aktuator 165 beispielsweise zum rolloartigen Aufwickeln der flexiblen Kühlschale 160, um auf diese Weise die Wirkungslänge b des Kühlspaltes 180 relativ klein anzustellen. Figur 7 zeigt die Kühlschale 160 mit im Vergleich zu Figur 6 großer Wirkungslänge b, was dadurch erreicht wurde, dass der Aktuator 165 das flexible Material der Kühlschale abgewickelt und damit die Kühlschale vergrößert hat. Figur 8 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Kühlschale 160, wobei diese mindestens eine, typischerweise jedoch eine Mehrzahl von drehbaren Klappen 163 aufweist. Ein hier nicht gezeigter Aktuator 165 ist dann ausgebildet zum Einstellen der Wirkungslänge der Kühlschale 160 in Umfangsrichtung der Walze 300 durch ein Öffnen oder Schließen von zumindest einzelnen der Klappen 163 nach Maßgabe des Stellsignals s.

Die Figuren 8 bis 11 zeigen jeweils verschiedene Varianten zur Beeinflussung der Wirkungslänge b der Kühlschale 160 durch individuelles Öffnen einzelner Klappen 163. Die Klappen bilden einen Teil der Fläche der Kühlschale 160 und begrenzen deshalb zumindest in geschlossenem Zustand den Kühlspalt 180.

Figur 12 zeigt eine Draufsicht auf die Walze 300 mit angestellter Kühlschale 160. Es ist zu erkennen, dass die Kühlschale 160 aus einer Mehrzahl N, hier N = 7, Teilkühlschalen 160-n mit n = 1 bis n = N besteht, welche in axialer Richtung der zu kühlenden Walze 300 nebeneinander angeordnet sind. Der hier in Figur 12 nicht gezeigte Aktuator 165 ist ausgebildet zum geeigneten individuellen Einstellen der Wirkungslänge jeder einzelnen der n Kühlschalen 160-n in Umfangsrichtung der Walze 300 nach Maßgabe der durch das Stellsignal s repräsentierten

Regelabweichung eQ . Die Wärmestrom-Regelabweichung eQ repräsentiert im Allgemeinen - und so auch bei dem in Figur 12 gezeigten Ausführungsbeispiel - die Verteilung des von der Walze 300 abzugebenden Wärmestroms in axialer Richtung der Walze bzw. in Breitenrichtung B des Walzgutes 200. Die Breiten der einzelnen Teilkühlschalen 160-n in axialer Richtung können individuell unterschiedlich sein; sie sind in Figur 12 mit den Bezugszeichen a, b, c und d bezeichnet. Die Teilkühlschalen 160-n können auch ein gemeinsames einstückiges erstes Kuhlschalensegment 161 aufweisen, so dass lediglich die zweiten Kuhlschalensegmente 162-n in ihrer Wirkungslänge in Umfangsrichtung der Walze 300 variabel einstellbar sind, wie dies durch die senkrechten Doppelpfeile in Figur 12 angedeutet ist.

Figur 12 ist jedoch nicht allein auf die Ausführung der Kühlschalen 160 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist das in Figur 12 dargestellte Grundprinzip der individuellen Einstellbarkeit der Wirkungslängen b über der axialen Breiten der Walze mit allen drei in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Ausführungsbeispielen für die Kühlschale 160 realisierbar.

Bezugszeichenliste

140 Wärmestrom-Vergleichseinrichtung

150 Regler

160 Stellglied

160-n Kühlschalen

161 Kühlschalensegment

162-n Kühlschalensegment

163 drehbare Klappe

165 Aktuator

165-1 drehbar gelagertes Rad

165-2 Antriebseinrichtung

165-3 Koppelelement

170 Ist-Strom-Messeinrichtung

180 Kühlspalt

200 Walzgut

300 Walze b Wirkungslänge des Kühlspalts eP Parameter-Regelabweichung s Stellsignal

P Parameter

Plst Ist-Parameter

Psoll Soll-Parameter

( Q Ist-Strom

( Q Soll-Strom (eg) Wärnnestronn-Regelabweichung

Q Wärmestrom

WR Walzrichtung des Walzgutes

A Drehachse Walze

D Drehrichtung Walze

B Breite des Walzgutes