Beschreibung

Verfahren zur Einstellung eines Zustands eines Walzguts, insbesondere eines Vorbands

Die Erfindung betrifft eine Verfahren zur Einstellung eines Zustands eines Walzguts, insbesondere eines Vorbands, der wenigstens durch eine Keiligkeit und/oder eine Säbeligkeit des Walzguts definiert ist, wobei das Walzgut von einem Anfangs- zustand durch Walzen mittels eines Walzgerüsts, insbesondere eines Vorgerüsts, und durch Einprägen einer Spannung in das Walzgut mittels zusätzlicher Bearbeitungsmittel in einen Zwischenzustand überführt wird, und wobei das Walzgut von seinem Zwischenzustand mittels wenigstens eines Bearbeitungsaggre- gats in einen Endzustand überführt wird.

In einem Walzwerk können alle Anlagen zusammengefasst sein, die zur Herstellung von Walzerzeugnissen benötigt werden. Abhängig von der Art der Umformung werden Warm- und Kaltwalz- werke unterschieden. In den Warmwalzwerken bzw. Warmbreit- bandwalzwerken werden Vorbrammen oder Blöcke, meistens kurz Brammen genannt, zu Warmband verarbeitet. Diese Warmumformung ist eines der Verfahren, das sich dem Urformen (Blockguss, Strangguss) anschließt. Dabei wird das Walzgut auf Temperatu- ren bis 1.350 ⁰ C erwärmt und bevorzugt oberhalb dessen Rekristallisationstemperatur in einem Walzspalt des Walzwerks durch Druck auf eine vorgegebene Dicke reduziert. Zum Gesamtkomplex eines Warmwalzwerks können gehören: Vormateriallager; Wärmöfen; Entzunderungsanlagen; Vor- und Fertigstraße mit einer unterschiedlichen Anzahl von Gerüsten, Gerüstgruppen und Gerüsttypen; Coilbox; Kühlvorrichtungen; Adjustageeinrichtun- gen; Haspel (n) und Fertigmateriallager. Ferner können zu einem Walzwerk Lager; Transport- und Führungseinrichtungen und umfangreiche Regelungs-, Steuerungs- und Messsysteme gehören.

Da das Fertigprodukt (meist Stahl- oder Aluminiumband) nur selten in einem Durchgang ausgewalzt werden kann, werden mehrere Walzgerüste zu einer Walzstraße zusammengefasst, in wel-

eher entsprechend der Anzahl der Gerüstdurchläufe mehrere Walzstiche durchgeführt werden. In Warmwalzwerken unterscheidet man Vorstraße und Fertigstraße, wobei in der Vorstraße die Bramme vorverarbeitet wird, um anschließend in der meist fünf, sechs- oder sieben-gerüstigen Fertigstraße auf ihre Endabmessungen ausgewalzt zu werden.

Im Walzwerk stellen die Walzgerüste die zentralen Anlagenteile dar. Die Walzenständer der Walzgerüste müssen die hohen auftretenden Walzkräfte aufnehmen und dürfen sich dabei so wenig wie möglich dehnen. Die Walzenlager der Walzenständer sorgen für eine richtige Führung der Walzen und übertragen die Walzkräfte über das Anstellsystem auf den Walzenständer, wobei die Anstellvorrichtungen des Anstellsystems einem hori- zontalen und vertikalen Positionieren der Walzen dienen. Die Anstellvorrichtungen können mechanisch, elektromechanisch o- der hydraulisch betätigt sein. Im Allgemeinen kommen beim Walzen von Warmbreitband Vier-Walzengerüste, sogenannte Quar- to-Gerüste zum Einsatz, die aus zwei Arbeits- und zwei Stütz- walzen bestehen, wobei die Stützwalzen meist einen größeren Durchmesser besitzen als die Arbeitswalzen.

Eines der Probleme beim Walzen von Brammen bzw. den daraus entstehenden Bändern ist es, dass das in einer Vorstraße zu walzende Walzgut einen Dickenverlauf über seine Breite aufweist. Ziel ist es in der Regel, mittels des Walzens Bänder herzustellen, welche einerseits am Ende der Fertigstraße eine im Wesentlichen symmetrisch zur Bandmitte verlaufende Dicke über die Breite aufweisen, d.h. keilfrei sind, und anderer- seits eine möglichst geringe Verbiegung über die Länge des Walzgutes aufweisen, d.h. säbelfrei sind.

Dieses zu erreichen ist jedoch schwierig, sofern ein Walzgut zu walzen ist, welches bereits beim ersten Walzen innerhalb der Warmwalzstraße keilförmig ausgebildet ist. Die Keiligkeit des Walzguts resultiert in der Regel aus dem Gießprozess und der anschließenden Abkühlung und Weiterverarbeitung, insbesondere Halbierung, der gegossenen Brammen.

Soll nun ein keilförmiges Walzgut zu einer Bramme mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt ausgewalzt werden, so kommt es aufgrund der Volumenerhaltung auf der „dicken" Seite der Bramme zu einem stärkeren Materialfluss, insbesondere

Längsfluss, als auf der „dünnen" Seite der Bramme. Folge dieses unterschiedlichen Materialflusses in Längsrichtung des Walzgutes ist die Ausbildung einer Säbelform bzw. eines Säbels. Ein säbelförmiges Walzgut kann, abhängig von der Aus- prägung des Säbels, zu Schwierigkeiten bei einer nachfolgenden Verarbeitung des Walzguts führen. Die Ausbildung des Säbels kann derart stark sein, dass eine Weiterverarbeitung des Walzgutes unmöglich ist.

Aus der Offenlegungsschrift WO 2006/119984 Al ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zu gezielten Beeinfluss der Vorbandgeometrie in einem Vorgerüst bekannt, wobei in einem oder mehreren Vorgerüsten Brammen zu Vorbändern ausgewalzt werden. Indem zur gezielten Beeinflussung der Vorbandgeometrie an mindestens einem Vorgerüst durch entsprechende Regelungen eine dynamische Anstellung im Vorgerüst mit schnellen und kräftigen Seitenführungen vor und hinter dem Vorgerüst so miteinander verknüpft sind, dass in einem oder mehreren Stichen gezielt, reversierend oder im Durchlaufbetrieb, eine säbelige oder keilige Bramme in ein gerades und keilfreies Vorband umgeformt wird, kann ein Verfahren bereitgestellt werden, welches es ermöglicht, gerade Vorbänder ohne Dickenkeil und ohne seitliche Krümmung zu erzeugen.

Nachteil der in der obigen Offenlegungsschrift genannten Lehre ist es, dass hier nur gerade Vorbänder ohne Dickenkeil und ohne seitliche Krümmung erzeugt werden. Diese säbelfreie, keilfreie Form des Walzgutes kann jedoch durch nachfolgende Bearbeitung des Walzguts wieder verloren gehen. Ferner treten beim Einsatz der schnellen und starken Seitenführung hohe

Kräfte auf, welche zum Defekt der Seitenführung führen können sowie die Bandkante des Vorbandes stark, und damit mit Nachteil, belasten können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches die Formsicherheit für ein letztendlich keilfreies, säbelfreies Walzgut erhöht.

Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens anzugeben .

Der verfahrensmäßige Teil der Aufgabe der Erfindung wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, dass ermittelt wird, ob dem wenigstens einen Bearbeitungsaggregat ein Walzgut zuzuführen ist, dessen Zwischenzustand eine von Null verschiedene Keiligkeit und/oder Säbeligkeit erfordert, um einen vorgegebenen Endzustand zu erreichen, und in Abhängigkeit davon das Walzgerüst und/oder die Bearbeitungsmittel zur Einstellung des jeweils erforderlichen Zwischenzustands gesteuert und/oder geregelt werden.

Der Endzustand ist vorgebbar, d.h. einstellbar. Beispielsweise kann der sich dadurch auszeichnen, dass im Endzustand eine gewünschte Enddicke erreicht ist und das Walzgut im Wesentlichen keil- und säbelfrei ist. Je nachdem, welches Bearbei- tungsaggregat dem Walzgerüst nachfolgt, bspw. ein Ofen, eine Walzstraße, eine Kühlaggregat bzw. eine Kühlstrecke oder ein Aggregat zum Entzundern, kann der Zwischenzustand so eingestellt werden, dass nach Bearbeitung des Walzguts mit den entsprechenden Bearbeitungsaggregaten ein vorgegebener Endzu- stand des Walzguts eingestellt wird.

Dies kann dazu führen, dass sofern dem Walzgut durch die nachfolgenden Bearbeitungsaggregate keine Abweichungen vom erwünschten Endzustand aufgeprägt werden, bereits der Zwi- schenzustand des Walzguts keilfrei und/oder säbelfrei sein kann. Jedoch ist auch der andere Extremfall denkbar, dass, abhängig von den nachfolgenden Bearbeitungsaggregaten, aus einem keiligen Anfangszustand ein Zwischenzustand mit - ver-

glichen mit dem Anfangszustand - ggf. noch größerer Keilig- keit erzeugt wird, weil nämlich erst dieser Zwischenzustand mit noch verstärkter Keiligkeit im Zusammenwirken mit den nachfolgenden Bearbeitungsaggregaten zu einem gewünschten, in der Regel keil- und säbelfreien Endzustand des Walzguts führt. Auch kann die Keiligkeit des Walzguts übersteuert werden, d.h. es die auslaufseitige Keiligkeit des Walzgerüsts weist verglichen mit der eingangsseitigen Keiligkeit des Walzgerüsts ein umgekehrtes Vorzeichen auf. Einfacher formu- liert: die einlaufseitig dickere Bandseite wird auslaufseitig zur dünneren Bandseite verglichen mit der jeweils gegenüberliegenden Bandseite auf der Einlauf- und Auslaufseite . Ggf. kann sogar ein gewünschter Endzustand auch dadurch definiert sein, dass eine bestimmte Restkeiligkeit und/oder Säbeligkeit des Walzguts verbleibt, da dies für eine spätere Applikation des Walzguts in einem Produkt erforderlich ist. Dies kann etwa analog zu Stufenblechen angesehen werden.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann gegebenenfalls auch flexibel auf Veränderungen der Bearbeitungsaggregate eingegangen werden, so etwa auf Oberflächenverschleiß der Walze, unterschiedliche Wärmeausdehnungen der einem Bearbeitungsaggregat zugeordneten Walzen während des Betriebs, usw.

Grundsätzlich kann die Keiligkeit und/oder Säbeligkeit eines Walzguts durch Schwenken der Arbeitswalzen in einem Walzgerüst beliebig eingestellt werden. Ohne Zuhilfenahme von Bearbeitungsmitteln führt eine änderung des Dickenkeils eines Walzguts in dem Walzgerüst zu einer änderung der Säbeligkeit des Walzguts. Der eingangs genannte Stand der Technik zeigt, wie mittels derartiger Bearbeitungsmittel ein keil- und säbelfreies Vorband erzeugt wird. Doch erst durch die vorliegende Erfindung wird der Zwischenzustand, welcher bspw. Dicke des Walzguts, Breite des Walzguts, Keiligkeit des Walzguts, Säbeligkeit des Walzguts, usw. umfassen kann, derart eingestellt, dass durch die nachfolgenden Bearbeitungsaggregate erst ein gewünschter Endzustand eingestellt ist. So können bspw. nicht unmittelbar beim Walzen in dem Walzgerüst zu Ver-

krümmungen führende Restverspannungen im Walzgut, Fehler im Walzenschliff bei einer Fertigstraße, thermal crown, Verschleiß in einer Fertigstraße, usw. derart berücksichtigt werden. Aufgrund dieser beispielhaft aufgezählten Einflüsse wird ein Zwischenzustand, bereitgestellt mittels des Bearbeitungsmittels und des Walzgerüsts, derart eingestellt, dass bspw. ein keilfreies, säbelfreies Band mit gewünschter Enddicke gefertigt wird.

Die Spannung, welche mittels Bearbeitungsmittels in das Walzgut eingeprägt wird, kann mechanisch, thermisch oder mittels elektromagnetischer Felder eingeprägt werden. Die Bearbeitungsmittel stellen dann eine gewünschte Spannung bzw. Spannungsverteilung an einer bestimmten Stelle im Walzgut, in der Regel im Walzspalt ein. Als mechanische Bearbeitungsmittel zur Einprägung einer Spannung in das Walzgut eignen sich besonders vorteilhaft ein Staucher und/oder eine starke Seitenführung .

Durch das Einprägen der Spannung in das Walzgut kann insbesondere am Walzspalt eine symmetrische oder asymmetrische Zug-/Druckspannungsversteilung ggf. auch Querspannungsvertei- lung eingestellt werden, welche den Materialfluss, d.h. Längsfluss des Materials und Querfluss des Materials, beein- flusst. Dadurch kann die Keiligkeit und/oder Säbeligkeit, ggf. auch die Dicke des Walzguts, eingestellt werden. Die Einprägung der Spannung mittels des Bearbeitungsmittels wird derart gesteuert und/oder geregelt, dass eine gewünschte Spannungsverteilung über die Breite des Walzguts - im WaIz- gut, am Walzspalt - eingestellt wird.

Der Anfangszustand des Walzguts, von welchem das Walzgut in den Zwischenzustand überführt wird, ist in der Regel zu berücksichtigen. Denn unterschiedliche Anfangszustände bei gleichen Einstellungen der Stellgrößen des Walzgerüsts und der Bearbeitungsmittel können zu unterschiedlichen Zwischenzuständen des Walzguts führen. Diese Unterschiede in den Zwischenzuständen sind jedoch ggf. nicht erwünscht. Dazu können

die wesentlichen den Anfangszustand des Walzguts kennzeichnenden Parameter, wie etwa Keiligkeit, Säbeligkeit, Dicke, usw. mittels entsprechender Erfassungseinrichtungen erfasst werden. Dadurch kann das Walzgut in geeigneter Weise vom An- fangszustand unter Berücksichtigung des Endzustands des Walzguts und der Eigenschaften der nachfolgenden Aggregate in den Zwischenzustand überführt werden.

Ausgehend von dem wenigstens einen den Zwischenzustand be- reitstellenden Walzgerüst und den zusätzlichen Bearbeitungsmitteln kann der Zwischenzustand verglichen mit dem Anfangszustand bspw. einen verstärkten Keil, einen abgeschwächten Keil, einen umgekehrten Keil oder keinen Keil aufweisen. Dies gilt analog für die Säbeligkeit.

Die Steuerung und/oder Regelung erfolgt anhand eines Steuer- und/oder Regelmodells. In dieses Modell gehen die die Verarbeitung des Walzguts beeinflussenden Parameter ein. Diese setzen sich zusammen aus das Walzgut kennzeichnenden Parame- tern sowie aus Parametern, welche eine Wechselwirkung des

Walzgerüsts, der Bearbeitungsmittel und des wenigstens eine nachfolgenden Bearbeitungsaggregats oder mehrere nachfolgender Bearbeitungsaggregate mit dem Walzgut kennzeichnen. Vom Fachmann zur Umsetzung der Erfindung verwendbare Modelle sind bspw. der DE 101 18 748 Al: „Verfahren und Steuerung zur prozessgesteuerten Modellierung einer verfahrenstechnischen Anlage" entnehmbar sowie etwa dem Lehrbuch Chritianini, Shawe- Taylor: „An introduction to Support vector machines and other kernel-based learning methods", Cambridge UP, 2000. Dies stellt nur einen kurzen Auszug an Möglichkeiten dar, auf welche der Fachmann zurückgreifen kann.

Zur Steuerung und/oder Regelung des Walzgerüsts und der Bearbeitungsmittel können bspw. physikalische, empirische oder (selbst-) lernende Modelle, etwa Neuronale Netze, verwendet werden. Die Verwendung derartiger Modelle ist dem Fachmann geläufig. Bei empirischen Modellen wird insbesondere auf Erkenntnisse zurückgegriffen, welche aus dem Betrieb oder Test-

betrieb der jeweiligen Anlage beruhen. Insbesondere ist ein Modell vorzugsweise derart ausgestaltet, dass es online-fähig ist, d.h. während des Betriebs des Stahlwerks die Regelung und/oder Steuerung des Walzgerüsts und der Bearbeitungsmittel derart anpasst, dass der Zwischenzustand in Echtzeit abhängig von Endzustand und den Wechselwirkungsparametern der das Walzgut nachfolgenden bearbeitenden Bearbeitungsaggregate derart eingestellt wird, dass ein vorgegebener Endzustand des Walzguts durch die Bearbeitung mit den nachfolgenden Aggrega- ten erreicht wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei der Ermittlung eine innere, bei der weiteren Bearbeitung des Walzguts sich wenigstens auf die Keiligkeit und/oder Säbelig- keit des Walzguts auswirkende Materialverspannung berücksichtigt. Dadurch wird sichergestellt, dass im Walzgut vorhandene Materialspannungen nicht zu einer signifikanten Abweichung vom gewünschten Endzustand des Walzguts führen, obwohl Anfangszustand, Endzustand und die Wechselwirkungsparameter der Bearbeitungsaggregate mit dem Walzgut bei der Regelung und/oder Steuerung des Walzgerüsts und der Bearbeitungsmittel berücksichtigt wurden. Es wird somit eine Relaxation der sich wenigstens auf die Keiligkeit und/oder Säbeligkeit des Walzguts auswirkenden Materialverspannung in einem oder mehreren nachfolgenden Bearbeitungsaggregaten, wie etwa Ofen oder

Kühlstrecke oder Fertigstraße, bei der Einstellung des Zwi- schenzustands des Walzguts mit einbezogen. Dadurch kann eine weitere Verbesserung der Einstellung des Zwischenzustands erreicht werden.

Zur Berücksichtigung der Materialverspannung kann die Materialverspannung im Walzgut gemessen werden. In Regel wird die die Materialverspannung jedoch durch geeignete Modelle modelliert werden. Zur Optimierung der Prozessführung kann auch eine Kopplung von Messung und Berechnung der Materialverspannung im Walzgut vorgesehen werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die am Walzgut eingeprägte Spannung geregelt und/oder gesteuert. In der Regel werden die Bearbeitungsmittel derart geregelt und/oder gesteuert, dass diese eine erwünschte Spannung, ins- besondere Spannungsverteilung über die Breite des Walzguts, einstellen. Durch eine gezielte Regelung und/oder Steuerung der Spannung wird im Zusammenwirken mit der davon ggf. abhängigen Regelung und/oder Steuerung der Stellgrößen der Stellglieder des Walzgerüsts das Walzgut in einen Zwischenzustand überführt, welcher bei Bearbeitung mit wenigstens einem nachfolgenden Aggregat zum gewünschten Endzustand führt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zur Einprägung der Spannung in das Walzgut eine auf das Walzgut ausgeübte Kraft verwendet. Die Kraft wird mittels einer mechanischen Einrichtung auf das Walzgut ausgeübt, um die Spannungsverhältnisse des sich abschnittsweise im Walzspalt befindenden Walzguts gezielt zu beeinflussen. Durch den Ansatzpunkt der Kraft sowie den Betrag der Kraft kann die Spannung im Walzgut während des Walzens im Walzspalt derart eingestellt werden, dass der zur Herstellung des Endzustands durch definierte nachfolgende Bearbeitungsaggregate erforderliche Zwischenzustand eingestellt wird. Die Kraft kann mittels eines punktartigen, eines linienartigen oder eines flächenarti- gen Ansatzbereichs am Walzgut auf das Walzgut ausgeübt werden .

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Walzgut eine in der Regel quer zu einer vorgesehenen Transport- richtung ausgerichtete, als Walzgutkopf bezeichnet Vorderseite auf, wobei eine Position des Walzgutkopfes erfasst wird und die auf das Walzgut ausgeübte Kraft anhand der erfassten Position des Walzgutkopfes geregelt und/oder gesteuert wird. Die Erfassung des Walzgutkopfes ist dahingehend vorteilhaft, da erkannt wird, ob bereits überhaupt eine Kraft auf das

Walzgut ausgeübt werden kann bzw. in welcher Höhe eine Kraft an einer bestimmten Walzgutposition in das Walzgut einzuprägen ist, um eine bestimmte Spannung, insbesondere Spannungs-

Verteilung, im Walzspalt einzustellen. Dies ist insbesondere beim Anstich eines Walzguts in dem mindestens einen Walzgerüst von hoher Bedeutung.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als Bearbeitungsmittel eine Seitenführung verwendet. Durch die Verwendung einer Seitenführung, insbesondere starken Seitenführung, kommt der Seitenführung eine kombinatorische Wirkung bei der überführung des Walzguts von seinem Zwischenzustand in seinen Endzustand zu. Denn die Seitenführung führt in diesem Zusammenhang nicht nur das Walzgut, sondern mittels der Seitenführung wird zudem eine Spannung eingeprägt. Diese ist insbesondere wirksam im Walzspalt und beeinflusst dadurch den Zwischenzustand, welcher mittels des mindestens einen Walzge- rüsts aus dem Anfangszustand erzeugt wird. Es sind somit keine zusätzlichen baulichen Maßnahmen vorzusehen, um das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung einer Seitenführung zur Einprägung von Spannung in das Walzgut durchzuführen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als Bearbeitungsmittel ein Staucher verwendet. Der Staucher kann alternativ zur Seitenführung zur Einprägung von Spannung in das Walzgut verwendet werden, jedoch auch in Kombination mit einer Seitenführung. Die Verwendung eines Stau- chers weist den Vorteil auf, dass die beiden im Wesentlichen vertikal stehenden Arbeitswalzen des Stauchers unabhängig voneinander auf das Walzgut einwirken können. Insbesondere können die Walzen des Stauchers zueinander derart angeordnet sein, dass nicht diese achsensymmetrisch zu einer Walzgutmit- tenlängsachse angeordnet sind und/oder betragsmäßig verschiedene Kräfte auf das Walzgut ausüben. Die Walzgutmittellängsachse ist diejenige Längsachse des Walzguts, welche durch die auslaufseitige Bandmitte des Walzguts in Längsrichtung des Walzguts verläuft. In einem vorteilhaften Spezialfall ist die Kraft einer Arbeitswalze des Stauchers auf das Walzgut Null, d.h. diese Arbeitswalze ist nicht mit dem Walzgut in Kontakt. Die andere Arbeitswalze übt eine Kraft auf das Walzgut aus, um eine Spannungsverteilung im Walzgut über die Breite des

Walzguts, am Walzspalt einzustellen. Es können durch die unabhängig voneinander auf das Walzgut einwirkenden Arbeitswalzen des Stauchers gezielt asymmetrische Spannungen in das Walzgut eingeprägt werden. Dies erlaubt somit auch eine fle- xiblere Einstellung von Zwischenzuständen. Es kann somit ein größeres Spektrum an „Fehlern" der nachfolgenden Bearbeitungsaggregate abgedeckt werden. Es kann somit mittels eines Stauchers besonders vorteilhaft sichergestellt werden, dass der gewünschte Endzustand des Walzguts eingestellt wird.

Besonders vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden, wenn wenigstens ein dem Walzgerüst nachfolgendes Bearbeitungsaggregat ein Horizontalwalzgerüst ist. Dieser Vorteil bleibt insbesondere erhalten, wenn eine Mehr- zahl von Horizontalwalzgerüsten dem wenigstens einem Walzgerüst nachgeordnet sind, welche als Fertigstraße arbeiten. In der Fertigstraße wird das Walzgerüst von seinem Zwischenzustand in einem gewünschten Endzustand überführt. Dieser Endzustand ist nur dann in der Regel der gewünschte Endzustand, wenn durch das erfindungsgemäße Verfahren die durch die Mehrzahl an Horizontalwalzgerüsten in das Walzgut eingeprägte Abweichungen bereits durch den Zwischenzustand berücksichtigt wurden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren, welches für eine Fertigstraße zur Anwendung kommt, kann daher die Qualität des in den Endzustand überführten Walzguts hinsichtlich Kei- ligkeit und/oder Säbeligkeit weiter verbessert werden.

Der vorrichtungsmäßige Teil der Aufgabe wird durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung gemäß Anspruch 11 gelöst. Eine solche Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Einstellung eines Zustands eines Walzguts kann einfach für bestehende Anlagen nachgerüstet werden. Dadurch kann die Qualität bei der Einstellung eines Endzustands eines Walzguts erhöht werden.

Ferner erstreckt sich die Erfindung auf einen maschinenlesbaren Programmcode für eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Einstellung eines Zustands eines Walzguts. Somit kann der

maschinenlesbare Programmcode auch in bereits vorhandenen Steuer- und/oder Regeleinrichtungen verwendet werden.

Dies kann insbesondere dadurch gewährleistet werden, dass der Programmcode auf einem Datenträger abgespeichert ist, auf welchem sich ebenfalls die vorliegende Erfindung erstreckt.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen, welche anhand der schematisch dargestellten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

FIG 1 eine übersichtsdarstellung für das erfindungsgemäße Verfahren,

FIG 2 die Ausbildung eines Säbels bei einem Walzvorgang in einem Vorgerüst,

FIG 3 die Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur

Einstellung eines definierten Zwischenzustands des Walzguts,

FIG 4 ein Vorgerüst und eine dem Vorgerüst nachgeordnete Fertigstraße .

Figur 1 zeigt eine übersicht zur Einstellung eines Zustands eines Walzguts. Ausgehend von einem Anfangszustand Sl mit dem Walzgutquerschnitt GX wird das Walzgut einem Vorgerüst 1 zugeführt. Das Vorgerüst 1 weist einen Satz Arbeitswalzen 2 und einen Satz Stützwalzen 3 auf. Ferner ist eine Einrichtung zum Anstellen der Walzen in Form einer Hydraulikanstellung 5 vorhanden. Mittels der Hydraulikanstellung 5 ist die Walzkraft auf der Bedienseite und der Antriebsseite einstellbar. Ferner sind Messeinrichtungen vorgesehen, welche die bedienseitige Walzkraft und die antriebsseitige Walzkraft messen und einer Regeleinrichtung zuführt, welche auch die Hydraulikanstellung 5 regelt. Ferner wird der Regeleinrichtung 4 ein gewünschter Endzustand S3' des Walzguts zugeführt. Der gewünschte Endzustand S3' ist in der Regel der Zustand, der für das fertig

gewalzte Band vorgesehen ist. In der Regel umfasst der gewünschte Endzustand eine gewisse Zieldicke, ein bestimmtes Phasengemisch, sowie die Eigenschaft des Walzguts, dass dieses keilfrei und säbelfrei ist.

Der Regeleinrichtung 4 werden ferner Informationen darüber zugeführt, welche Bearbeitungsaggregate das Walzgut nach Verlassen des Vorgerüsts 1 durchläuft. Insbesondere wird der Regeleinrichtung zugeführt, in wie fern die jeweiligen Bearbei- tungsaggregate Einfluss auf die Geometrie des Walzguts nehmen. Die Geometrie des Walzguts kann durch thermische Prozesse, beispielsweise Heizprozesse oder Kühlprozesse, beein- flusst werden, da hierdurch innere Spannungen im Walzgut verändert werden, oder aber durch direkte mechanische Einwirkung auf das Walzgut, beispielsweise durch Walzen des Walzguts. Die änderung der Geometrie des Walzguts durch thermische und/oder mechanische Prozesse ist u. a. auch davon abhängig, in wie weit bereits vor diesem jeweiligen Aggregat innere Verspannungen im Walzgut vorliegen. Insofern ist bereits der Anfangszustand Sl des Walzguts, ggf. für die Bearbeitung des Walzguts mittels eines Bearbeitungsaggregats, zu berücksichtigen .

Mittels der Informationen bezüglich der dem Vorgerüst nach- folgenden Bearbeitungsaggregate sowie des gewünschten Endzustands wird mittels einer Regelung des Walzvorgangs im Vorgerüst 1, beispielsweise in sonstiger Weise verlaufend, wie aus der Offenlegungsschrift WO 2006/119984 Al bekannt, das Walzgut in einen Zwischenzustand S2 überführt. Der Zwischenzu- stand S2 zeichnet sich dadurch aus, dass dieser abhängig ist von den nun für das Walzgut vorgesehenen Bearbeitungsschritten. In der Regel wird dieser Zwischenzustand S2 eine Keilig- keit und/oder eine Säbeligkeit aufweisen. Anschließend durchläuft das Walzgut mit dem Zwischenzustand S2, beispielsweise eine Mehrzahl von Bearbeitungsaggregaten, etwa Al, A2, A3 bis AN. Nach Durchlaufen des letzten Bearbeitungsaggregats AN ist der Endzustand S3 des Walzguts eingestellt. Dieser wird der Regeleinrichtung 4 des Vorgerüsts zugeführt. Dort findet u.a.

ein Vergleich zwischen gewünschtem Endzustand S3' und dem tatsächlichen Endzustand S3 statt.

Bei der Verarbeitung von keilförmigem Walzgut zu Metallband sind - soweit vorrichtungsmäßig keine dies verhindernden Maß- nahmen ergriffen sind - zwei Grenzfälle maßgebend:

1. Der Walzspalt wird so eingestellt, dass die relative Dickenabnahme an jeder Stelle entlang des Walzspaltes gleich ist. Dadurch ist die Verlängerung des Materials an allen Punkten entlang der Breitenrichtung gleich und es kommt zu keiner säbelartigen Verzerrung des Bandes, allerdings bleibt der Keil bis ins Fertigband erhalten. Da in der Regel ein keilförmiger Endzustand unerwünscht ist, stellt dies keine Lösung des Problems dar.

2. Der Walzspalt kann symmetrisch eingestellt werden, d.h. bis auf Durchbiegungseffekte stehen die Walzen parallel zueinander. Wegen des im Walzgut vorhandenen Dickenkeils kommt es jedoch zu einer über die Breite des Walzguts un- gleichmäßige Umformung. Diese führt aufgrund der bedien- seitigen und antriebsseitigen unterschiedlichen Dicke des Walzguts zu einer unterschiedlichen Verlängerung des Materials über die Breite des Walzguts. Dies verursacht die Ausbildung eines Säbels. Das Vorliegen eines über be- stimmte Grenzabmessungen überschreitenden Säbels führt zu Schwierigkeiten bei der weiteren Prozessierung des Walzguts .

Um ein Walzgut herstellen, welches im Wesentlichen keilfrei und säbelfrei ist, ist es zunächst erforderlich, einen Säbel bzw. Keil des Walzguts zu erfassen, wenn dieser entsteht. Hierzu bestehen verschiedene Möglichkeiten. Gemäß dem Stand der Technik kann beispielsweise bei Vorliegen eines keilförmigen zentrierten Walzguts, etwa einer Bramme, eine Diffe- renzwalzkraft zwischen Bedienseite und Antriebsseite des Vor- gerüsts 1 festgestellt werden. Diese Walzkraftdifferenz ist jedoch nicht eindeutig auf die Ausbildung eines Säbels zurückzuführen. Die Ursache der Walzkraftdifferenz zwischen Be-

dienseite und Antriebsseite kann auch darin begründet sein, dass das Band während des Walzens verläuft, d.h. dezentriert ist, oder eine über die Breite inhomogene Temperatur aufweist. Letzteres hat einen über die Breite veränderlichen Um- formwiderstand zur Folge und damit eine über die Breite variierende Umformkraft zur Erzeugung eines definierten Walzgutzustands .

Um einen Säbel sicher zu erkennen, ist es daher ferner erfor- derlich, beispielsweise eine Seitenführung zu nutzen, die bei der Ausbildung eines Säbels einem deutlichen Kraftanstieg durch das gekrümmte Walzgut ausgesetzt ist. Denn der Säbel drückt auf die Seiteführung. Diese kann jedoch, sofern sie als starke Seitenführung ausgebildet ist, die Ausbildung des Säbels verhindern bzw. zu unterdrücken.

Zur Bestimmung des ursprünglichen Dickenkeils, aufgrund dessen der Säbel entsteht, sowie das Ausmaß der Säbeligkeit ist es ferner erforderlich, eine Bandkantenerfassung, beispiels- weise mittels eines Breitenmessgeräts, durchzuführen und die Bandkantenerkennung zur Säbeldiagnose zu verwenden. Als Messsysteme können bspw. Kamera oder laserbasierte Messsysteme verwendet werden.

Erst wenn diese drei Indikatoren vorliegen, kann auf einen

Dickenkeil und einen Säbel des Walzguts, sowie auf deren Abmessungen geschlossen werden. Alternativ kann eine verlässliche Vermessung des Walzguts hinsichtlich Keiligkeit besonders vorteilhaft am Ofeneintrag erfolgen.

Aus dem eingangs genannten Stand der Technik ist es bekannt, eine solche Keiligkeit und/oder Säbeligkeit für einen Walzgut direkt nach dem Vorgerüst zu vermeiden, d.h. die Herstellung eines im Wesentlichen säbelfreien und keilfreien Walzguts durch Bearbeitung des Walzguts mit dem Vorgerüst zu erzeugen.

Auch kann der Fall auftreten, dass die Keiligkeit des in das Walzgerüst einlaufenden Walzguts zu groß ist, d.h. die durch

die Säbelbildung entstehende Kraft auf die Seitenführung kann von dieser nicht aufgenommen werden bzw. führt zur deren Zerstörung. Liegt dieser Fall vor, so ist es erforderlich, auf das komplette Roll Alignment Control zu verzichten und die Walzen entsprechend dem Keil zu schwenken. Ggf. kann auch eine Reduktion des Keils des einlaufenden Walzguts mittels des- Walzgerüsts in dem Maße erfolgen, dass die auf die Seitenführung wirkende Kraft diese nicht zerstört. Der Restkeil wird dann durch nachfolgende Stiche sukzessive eliminiert.

Problematisch hierbei ist es jedoch, dass die im Wesentlichen auf Null eingestellte Keiligkeit und/oder Säbeligkeit durch nachfolgende Bearbeitungsaggregate wieder in eine Keiligkeit und/oder Säbeligkeit ungleich Null umgesetzt werden kann. Ei- ne derartige Veränderung der Walzgutgeometrie kann bspw. durch das Walzgut selbst bedingt sein, etwa durch innere Spannungen, oder aber durch äußere Einflüsse auf das Walzgut, etwa verschlissene Walzen, thermal crown, Walzenversatz, Walzendurchbiegung, Temperaturänderungen, Eintrag von Substan- zen, etwa Wasser, auf das Walzgut, usw....

Dies hat zur Folge, dass das Walzgut im Endzustand erneut eine Keiligkeit und/oder Säbeligkeit aufweisen kann. Dies kann jedoch dadurch vermieden werden, dass die die Walzgutgeomtrie beeinflussenden Parameter der dem Vorgerüst 1 nachgeordneten Bearbeitungsaggregate Al, A2, A3,..., AN in die Regelung des Vorgerüsts 1 miteinbezogen werden. Mittels der die Walzggut- geometrie beeinflussenden Parametersätze Pl, P2, P3,..., PN der nachfolgenden Bearbeitungsaggregate Al, A2, A3,..., AN wird mittels eines Modells unter Einbeziehung des Anfangszustands Sl und vorangegangener Prozessschritte ein Zwischenzustand des Walzguts ermittelt, den das Walzgut aufweisen muss, um nach dem Durchlauf durch die gewünschten Bearbeitungsaggregate einen gewünschten Endzustand S3' , bspw. bei einer bestimm- ten Enddicke keil und säbelfrei zu sein, zu erreichen.

Ausgehend von dem ermittelten Zwischenzustand wird dann aus dem Anfangszustand Sl das Vorgerüst 1 derart geregelt, dass

der ermittelte Zwischenzustand mit dem eingestellten Zwischenzustand S2 des Walzguts übereinstimmt. Vorzugsweise wird der durch das Vorgerüst 1 eingestellte Zwischenzustand S2 mit dem ermittelten Zwischenzustand verglichen und die Regelung derart geändert, dass der eingestellte Zwischenzustand S2 des Walzguts und der ermittelte Zwischenzustand für das Walzgut bestmöglich übereinstimmen.

Der nach Durchlaufen des Vorgerüsts 1 eingestellte Zwischen- zustand S2 des Walzguts ist somit abhängig von den Prozesseinflüssen der nachfolgenden Bearbeitungsaggregate Al, A2, A3,..., AN auf das Walzgut, welche durch Parametersätze Pl, P2, P3,...,PN wiedergegeben werden können, vom Ausgangszustand Sl und evtl. von Prozessparametern vorangegangener Prozesse, die etwa den inneren Spannungszustand des Walzguts beeinflusst haben .

Beispielsweise kann mittels eines Breitenmessgeräts und eines Profilmessgeräts nach einer Fertigstraße, die das Walzgut durchlaufen hat, ein Zwischenzustand ermittelt werden, welcher zu einem gewünschten Endzustand - d.h. in diesem Fall nach der Fertigstraße - führt. Dazu werden Keiligkeit und Sä- beligkeit mittels der oben genannten Einrichtungen vermessen und der Regeleinrichtung 4 zugeführt. In Verbindung mit der aus dem Stand der Technik bekannten Differenzwalzkraft wird der ermittelte Zwischenzustand für das Walzgut aus dem Anfangszustand Sl eingestellt. In der Regel ist es vorteilhaft, wenn der Anfangszustand Sl des Walzguts bekannt ist, und dieser der Regeleinrichtung 4 zugeführt wird, so dass diese das Vorgerüst 1 entsprechend steuern und/oder regeln kann.

Die Profilmessung des Walzguts sowie die Breitenmessung des Walzguts können an verschiedensten Stellen innerhalb des Walzprozesses erfasst werden. Ggf. können daher für jedes Be- arbeitungsaggregat Al, A2, A3,..., AN dessen Einfluss auf die

Geometrie des Walzguts bei gegebenem Zwischenzustand bzw. gegebenen Anfangszustand individuell bestimmt werden. Vorzugsweise werden die erfassten Messwerte in einer Messwertverar-

beitung gefiltert und unter Zuhilfenahme der Bandverfolgung den einzelnen Bandabschnitten zugeordnet. Die Messwerte stehen dann der Prozessautomatisierung, insbesondere der Regelung des Vorgerüsts 1 zur Verfügung.

Die Keiligkeit und/oder Säbeligkeit des Endzustands S3 des Walzguts, beispielsweise nach Durchlaufen der Fertigstraße, hängt von der Keiligkeit und/oder Säbeligkeit nach der Vorstraße bzw. nach dem Vorgerüst 1 und weiteren Prozessparame- tern, insbesondere von den Prozessparametern Pl, P2, P3, ...m PN der nachfolgenden Bearbeitungsaggregate Al, A2, A3,..., AN ab. Um diese in das Modell zur Regelung des Vorgerüsts 1 zu implementieren, wird ein Satz von ausgewählten Prozessparametern Pl, P2, P3,..., PN bspw. einem empirischen Modell, etwa einem Vererbungspuffer oder Neuronetz zugeführt. Das Modell ist nach einer hinreichend großen Menge von Daten in der Lage die Keiligkeit und/oder Säbeligkeit des Fertigbandes als Funktion der Keiligkeit des Vorbandes vorherzusagen. Alternativ können physikalischen Modelle, etwa Modelle beruhend auf finiten Elementen, oder andere geeignete Modelle verwendet werden. Derartige Modelle sind dem Fachmann geläufig.

Ausgehend von diesen Informationen kann das Walzgut aus dem Anfangszustand Sl in einen Zwischenzustand S2 überführt wer- den, der nach Durchlaufen der für das Walzgut im Weiteren vorgesehenen Bearbeitungsschritte zu einem gewünschten Endzustand S3 führt, der mit dem gewünschten Endzustand S3' im Wesentlichen übereinstimmt.

Zur Berechnung der erforderlichen Keiligkeit und/oder Säbeligkeit des Vorbandes kann ein weiteres Modell für die nachgelagerten Bearbeitungsaggregate Al, A2, A3,..., AN des Walzguts herangezogen werden, um die Keiligkeit und die Säbeligkeit des Fertigbandes weiter zu optimieren.

Figur 2 zeigt die Ausbildung eines Säbels für ein keilförmiges Walzgut G in einem Vorgerüst 1. In Figur 2 ist einlauf- seitig eine Querschnittsdarstellung GX eines keilförmigen

Walzgutes G gezeigt. Das Walzgut G wird auf einem Rollengang 6 zu einem Vorgerüst 1 befördert. Damit dieses in erwünschter Weise in das Vorgerüst 1 einläuft, sind Seitenführungen 7 vorgesehen. Nach erfolgter Dickenreduktion durch das Vorge- rüst 1 weist das Walzgut G eine durch den Dickenkeil bedingte Säbeligkeit auf. Die in Figur 2 gezeigte auslaufseitige Seitenführung 7 weist hierbei eine geöffnete Stellung auf. Dadurch wird verhindert, dass das säbelige Walzgut G an der auslaufseitigen Seitenführung 7 hängen bleibt und der WaIz- Vorgang komplett abgebrochen werden muss.

Da die Walzen im Vorgerüst 1 durch das Roll Alignment Control im Wesentlichen parallel gehalten werden, kommt es aufgrund des Dickenkeils des Walzguts zur Ausbildung eines Säbels. Die dickere Seite des Keils weist einen höheren Materialfluss in Längsrichtung als die dünnere Keilseite auf, wodurch es zu einer Krümmung des Walzguts in der Transportebene des Walzguts G kommt. Ein derartiges Band ist in nachfolgenden Prozessen nur sehr schwer weiterverarbeitbar .

Figur 3 zeigt ebenfalls einen Querschnitt eines keilförmigen Walzgutes, welches in ein Vorgerüst 1 einläuft. Auch dieses wird mittels eines Rollengangs 6 und einer Seitenführung 7 zum Vorgerüst transportiert. Auslaufseitig ist ein Staucher 8 mit zwei veritikalen Arbeitswalzen 8' sowie eine starke Seitenführung 7 angeordnet. Durch den Staucher 8 und durch die starke Seitenführung 7 wird eine Kraft auslaufseitig in das Walzgut G eingeprägt.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die linksseitige Seitenführung 7 und die rechtsseitige Seitenführung - betrachtet in Transportrichtung des Bandes - unabhängig voneinander bewegt werden können. In der Regel ist dies nicht der Fall, da die Seitenführungen 7 nur symmetrisch zueinander relativ zur Bandmitte verstellbar sind. Dies ist gewährleistet durch eine Synchronisationswelle der Seitenführungen 7. Vorteilhafterweise wird zur Einstellung des Zwischenzustands des Walzguts bzw. der definierten Spannungsverteilung im Walzspalt diese

Synchronisationswelle und jegliche andere mechanische Kopplung der Seitenführungen weggelassen, so dass die linke und die rechte Seitenführung - zumindest auslaufseitig - unabhängig voneinander bewegbar sind. Insbesondere ist es vorteil- haft, die nun unabhängig voneinander bewegbaren Seitenführungen derart einzustellen, dass das dem Vorgerüst zugewandte Ende der Seitenführung weiter entfernt ist von der Bandmitte als das dem Vorgerüst abgewandte Ende der Seitenführung 7. D.h. die Seitenführung 7 ist trichterförmig verstellbar. Da- durch kann der Krafteintrag auf das Walzgut G zusätzlich gesteuert und/oder geregelt werden.

Ferner ist eine Einrichtung 11 zur Erfassung der Position des Bandkopfes 12 vorgesehen. Die zeitabhängige Erfassung der Po- sition des Bandkopfes 12 erleichtert die Steuerung der Seitenführung 7 sowie des Stauchers 8. Der Einsatz des Stauchers 8 sowie der Seitenführung 7, die Höhe der Kraft sowie die Kraftverteilung längs des Bandes wird derart gesteuert, dass sich am Walzspalt eine Spannungsverteilung σ einstellt, wel- che es erlaubt, den erforderlichen Zwischenzustand des Walzguts G so einzustellen, dass durch die nachfolgenden Bearbeitungsaggregate der gewünschte Endzustand erreicht wird.

Figur 4 zeigt ein Vorgerüst 1 mit einer dem Vorgerüst nach- folgenden Fertigstraße bestehend aus den fünf Walzgerüsten Al, A2 , A3, A4 und A5, einer der Walzstraße nachgeordneten Bandbreitenmesseinrichtung 10 sowie einer Profilmesseinrichtung 9. Dieser wiederum nachgeordnet ist eine Kühlstrecke A6, der ebenfalls eine Breitenmesseinrichtung 10 und eine Profil- messeinrichtung 9 nachgeordnet sind. Anschließend wird das Band auf einer Haspel aufgehaspelt. Die Bandbreitenmesseinrichtung 10 und die Profilmesseinrichtung 9 messen jeweils die Säbeligkeit und Keiligkeit eines Bandes nach dem A5 bzw. A6. Die mittels den Breitenmesseinrichtungen 10 und den Pro- filmesseinrichtungen 9 ermittelten Keiligkeiten und/oder Sä- beligkeiten werden einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung 4 zugeführt, welche die Werte in das Modell zur Ermittelung des Zwischenzustandes einarbeitet. Ausgehend von dem ermittelten

Zwischenzustand wird das Vorgerüst derart gesteuert bzw. geregelt, dass das Walzgut aus seinem keiligen oder keilfreien Anfangszustand in einen Zwischenzustand überführt wird, der wiederum durch Bearbeitung des Walzguts durch die nachfolgen- den Bearbeitungsaggregate Al bis A6 in einen gewünschten Endzustand überführt wird. Der Endzustand des Bandes wird in Figur 4 durch die Breitenmesseinrichtung bzw. Profilmesseinrichtung bestimmt, welche der Kühleinrichtung A6 nachgelagert ist. Durch ein derartiges Vorgehen kann die Streuung des End- zustands im Vergleich zum Stand der Technik weiter reduziert werden und damit die Qualität des fertig gewalzten Metallbands weiter erhöht.