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Dokumentenidentifikation DE19642921A1 30.04.1998
Titel System zur Bestimmung des Banddickenprofils eines Walzbandes
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Gramckow, Otto, Dr.-Ing., 91052 Erlangen, DE;
Protzel, Peter, Dr.-Ing., 91058 Erlangen, DE;
Schmid, Friedemann, Dr.rer.nat., 91056 Erlangen, DE;
Sörgel, Günter, Dipl.-Ing., 90455 Nürnberg, DE
DE-Anmeldedatum 17.10.1996
DE-Aktenzeichen 19642921
Offenlegungstag 30.04.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.04.1998
IPC-Hauptklasse B21B 37/00
IPC-Nebenklasse B21B 1/22   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes in einer Walzstraße in Abhängigkeit von der Bandposition und von Eigenschaften der Walzstraße bzw. von Eigenschaften der Walzstraße unter Einbeziehung von Eigenschaften des Walzmaterials, wobei die Bestimmung des Dickenprofils des Walzbandes in einer auf neuronalen Netzen basierenden Informationsverarbeitung (1 oder 5) erfolgt, die ein Modell der Walzstraße bildet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein System zur Bestimmung des Banddickenprofils eines Walzbandes.

Zur Beeinflussung des Banddickenprofils eines Walzbandes in einer Walzstraße mit mehreren Walzgerüsten ist es notwendig, die Beeinflussung des Dickenprofils des Walzbandes auf mehrere Walzgerüste zu verteilen. Für eine geeignete Beeinflussung wiederum müssen Werte für das Banddickenprofil des Walzbandes nach den einzelnen Walzgerüsten vorliegen. Da die Messung des Dickenprofils eines Walzbandes aufwendig und teuer ist, wird das Dickenprofil des Walzbandes üblicherweise an einer einzigen Stelle gemessen und diese Meßwerte zur rechnerischen Bestimmung des Dickenprofils des Walzbandes hinter den einzelnen Walzgerüsten verwendet. So ist es bekannt, das Dickenprofil eines Walzbandes (pi) hinter den einzelnen Walzgerüsten und damit schließlich das Enddickenprofil, d. h. das Dickenprofil hinter dem letzten Walzgerüst, durch wiederholte Verwendung des Zusammenhangs





zu bestimmen.

Dabei wird ki nach dem Artikel "High Accuracy and Rapid-Response-Hot Strip Mill", TECHNO Japan Vol. 20.-No9, Sept. 1987, S. 54-59 gemäß





mit





berechnet.

Außerdem sind

pi-1 das Dickenprofil des Walzbandes vor dem Walzgerüst

hi-1 die Banddicke vor dem Walzgerüst, hi die Banddicke hinter dem Walzgerüst

Πi das Lastwalzspaltprofil

Di der Arbeitswalzendurchmesser

b die Dicke des Walzbandes und

ci1, ci2 Modellparameter.

Der Faktor ki wird also aus analytischen Zusammenhängen bestimmt, in die bestimmte Eigenschaften des Walzgerüstes und des Walzgutes eingehen.

An diesem Ansatz ist nachteilig, daß Gleichung (2) und (3) nur näherungsweise gelten. Zudem sind die Modellparameter ci1 und ci2 unbekannt und müssen experimentell ermittelt werden. Dies führt häufig zu einer unzureichenden Bestimmung des Banddickenprofils.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein System anzugeben, das eine präzisere Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes erlaubt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein System bzw. Verfahren zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes in einer Walzstraße in Abhängigkeit von der Bandposition und von Eigenschaften der Walzstraße bzw. der Eigenschaften der Walzstraße unter Einbeziehung von Eigenschaften des Walzmaterials gelöst, wobei die Bestimmung des Dickenprofils des Walzbandes in einer auf neuronalen Netzen basierenden Informationsverarbeitung erfolgt, die ein Modell der Walzstraße bildet. Die auf neuronalen Netzen basierende Informationsverarbeitung bildet dabei vorteilhafterweise ein homogenes Modell der Walzstraße, d. h., das Modell weist keine einzelne identifizierbaren Modelle von Walzgerüsten der Walzstraße auf.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Lastwalzspaltprofil in einer Vorverarbeitung ermittelt, die unter anderem ein Biegemodell, ein Walzentemperaturmodell sowie ein Verschleißmodell umfassen kann. Auf diese Weise ist es möglich, daß mit dem erfindungsgemäßen System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes hinter einem Walzgerüst existierende Algorithmen zur Modellbildung der Spannungs- und Temperaturverhältnisse im Walzgerüst sowie der Alterung weiter verwendet werden können. Diese Weiterverwendung bekannter Modelle für eine Walzstraße verringert die Kosten des erfindungsgemäßen Systems deutlich, und ermöglicht insbesondere ein Nachrüsten existierender Walzgerüste bzw. Walzstraßen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die vor Inbetriebnahme vortrainierte, auf neuronalen Netzen basierende Informationsverarbeitung im Betrieb on-line weitertrainiert. Auf diese Weise ist es möglich, das System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes hinter einem Walzgerüst an Veränderungen im Walzgerüst zu adaptieren.

Weitere Vorteile und erfinderische Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, anhand der Zeichnungen und in Verbindung mit den Unteransprüchen. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 den Querschnitt eines Walzbandes,

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes,

Fig. 3 ein alternatives System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes und

Fig. 4 ein neuronales Netz.

Fig. 1 zeigt den Querschnitt eines Walzbandes. Dabei bezeichnet b die Bandbreite, hM die Banddicke in der Mitte des Walzbandes, h2 die Banddicke am linken Rand des Walzbandes und hR die Banddicke am rechten Rand des Walzbandes.

Eine mögliche Definition des Dickenprofils p des Walzbandes bildet die Funktion





Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes System zur Bestimmung des Banddickenprofils eines Walzbandes. Dabei bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine auf neuronalen Netzen basierende Informationsverarbeitung, das Bezugszeichen 2 eine Normierung, Bezugszeichen 3 eine Vorverarbeitung und das Bezugszeichen 4 eine Walzstraße. Die Vorverarbeitung ermittelt aus verschiedenen Prozeßzustandsgrößen der Walzstraße 4 die Lastwalzspaltprofile der einzelnen Walzgerüste. Durch die Verwendung bewährter Algorithmen und Modelle in der Vorverarbeitung wird erreicht, daß die auf neuronalen Netzen basierende Informationsverarbeitung 1 besonders einfach gestaltet werden kann, da weder ein Biegemodell, ein Temperaturmodell noch ein Verschleißmodell, wie sie üblicherweise zur Berechnung des Lastwalzspaltprofils herangezogen werden, gelernt werden müssen. In der Normierung 2 werden weitere von der auf neuronalen Netzen basierenden Informationsverarbeitung 1 benötigte Prozeßzustandsgrößen der Walzstraße 4, wie z. B. Banddicke und Bandbreite, normiert. Die Prozeßzustandsinformation wird vorteilhafterweise in Relation zu ihrer Streuung normiert.

Die auf neuronalen Netzen basierende Informationsverarbeitung 1 ermittelt die Dickenprofile p1 bis pn hinter den einzelnen Walzgerüsten der beispielhaften Walzstraße in Abhängigkeit des Lastwalzspaltprofils sowie der Banddicke und Bandhöhe.

Für den Einsatz in einer Walzstraße wird die auf neuronalen Netzen basierende Informationsverarbeitung anhand bekannter Daten vortrainiert. Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, die auf neuronalen Netzen basierende Informationsverarbeitung im Betrieb weiter zu trainieren, d. h., an die aktuellen Zustände der Walzstraße 4 zu adaptieren. Beim Training, insbesondere jedoch beim On-line-Training, wird die auf neuronalen Netzen basierende Informationsverarbeitung mit den Ausgangsgrößen der Normierung 2 und der Vorverarbeitung 3 sowie dem Dickenprofil pn hinter dem letzten Gerüst der Walzstraße trainiert.

Fig. 3 zeigt ein zum System aus Fig. 2 alternatives System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes. Das System aus Fig. 3 unterscheidet sich vom System aus Fig. 1 durch eine andere auf neuronalen Netzen basierende Informationsverarbeitung. Im Gegensatz zu der auf neuronalen Netzen basierende Informationsverarbeitung 1 aus Fig. 2 wird der auf neuronalen Netzen basierende Informationsverarbeitung 5 aus Fig. 3 das Banddickenprofil p0 vor dem ersten Walzgerüst der Walzstraße 4 als Eingangsgröße zugeführt.

Fig. 4 zeigt ein neuronales Netz zur Bestimmung des Dickenprofils 8 hinter dem letzten Walzgerüst der Walzstraße. Es hat sich dabei als besonders vorteilhaft herausgestellt, ein neuronales Netz mit einer Ebene verdeckter Neuronen 7 zu verwenden, wobei die Anzahl der verdeckten Neuronen in etwa halb so groß wie die Anzahl der Eingangsneuronen 6 ist. Über die Eingangsneuronen 6 werden dem neuronalen Netz die Banddicke und die Bandbreite sowie die Lastspaltwalzprofile der einzelnen Walzgerüste der durch das neuronale Netz modellierten Walzstraße zugeführt.


Anspruch[de]
  1. 1. System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes in einer Walzstraße in Abhängigkeit von der Bandposition und von Eigenschaften der Walzstraße bzw. von Eigenschaften der Walzstraße unter Einbeziehung von Eigenschaften des Walzmaterials, wobei die Bestimmung des Dickenprofils des Walzbandes in einer auf neuronalen Netzen basierenden Informationsverarbeitung (1 oder 5) erfolgt, die ein Modell der Walzstraße bildet.
  2. 2. System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes in einer Walzstraße nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf neuronalen Netzen basierende Informationsverarbeitung (1 oder 5) ein homogenes Modell der Walzstraße bildet.
  3. 3. System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes in einer Walzstraße nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung des Dickenprofils in Abhängigkeit des Dickenprofils (p0) vor der Walzstraße erfolgt.
  4. 4. System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes in einer Walzstraße nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es die Dickenprofile (pi) hinter allen Walzgerüsten der Walzstraße ermittelt.
  5. 5. System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes in einer Walzstraße nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es die Dickenprofile (pi) hinter ausgewählten Walzgerüsten der Walzstraße ermittelt.
  6. 6. System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes in einer Walzstraße nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es das Dickenprofil (pn) hinter dem letzten Walzgerüst der Walzstraße ermittelt.
  7. 7. System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Größen Lastwalzspaltprofil (Πi), Bandbreite vor oder hinter dem Walzgerüst, Banddicke vor oder hinter dem Walzgerüst, Dickenabnahme, Bandzug hinter den letzten Walzgerüsten, Walzkraft, Biegekraft, Arbeitswalzendurchmesser, Dauer der Pause zwischen zwei Bändern und chemische Zusammensetzung des Walzmaterials Eingangsgröße der auf neuronalen Netzen basierenden Informationsverarbeitung (1 oder 5) sind.
  8. 8. System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Größen Lastwalzspaltprofil (Πi), Bandbreite, Banddicke oder Banddickenabnahme vor oder hinter den Walzgerüsten der Walzstraße die Eingangsgrößen der auf neuronalen Netzen basierende Informationsverarbeitung (5) sind.
  9. 9. System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsgrößen der auf neuronalen Netzen basierenden Informationsverarbeitung (1 oder 5), vorzugsweise in Relation zu ihrer Streuung, normiert werden.
  10. 10. System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Lastwalzspaltprofil (Πi) in einer, insbesondere ein Biegemodell, ein Walzentemperaturmodell sowie ein Verschleißmodell, umfassenden Vorausberechnung (3) ermittelt wird.
  11. 11. System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Modelle der Vorausberechnung (3) analytisch sind.
  12. 12. System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Modelle der Vorausberechnung (3) neuronale Netze sind.
  13. 13. System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Modelle der Vorausberechnung (3) teilweise analytische Modelle, teilweise neuronale Netze sind.
  14. 14. System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die neuronalen Netze der auf neuronalen Netzen basierenden Informationsverarbeitung (1 oder 5) On-line weitertrainiert werden.
  15. 15. System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die neuronalen Netze der auf neuronalen Netzen basierenden Informationsverarbeitung 1 oder 5), insbesondere die Online weitertrainierten neuronalen Netze, bei mehrgerüstigen Walzstraßen in bezug auf Meßwerte für das Banddickenprofil ausschließlich mit Meßwerten nach dem letzten Gerüst der mehrgerüstigen Walzstraße trainiert werden.
  16. 16. System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß es Teil eines automatischen Prozeßführungssystems einer Walzanlage ist.
  17. 17. System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Prozeß-Recheneinheit aufweist.
  18. 18. System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozeß-Recheneinheit als Einchiprechner, z. B. als Mikrocontroller, oder als Mehrchiprechner, insbesondere als ein Einplatinenrechner oder als ein Automatisierungsgerät, ausgebildet ist.
  19. 19. System zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Automatisierungsgerät als speicherprogrammierbare Steuerung, als VME-Bussystem oder als Industrie-PC ausgebildet ist.
  20. 20. Verfahren zur Bestimmung des Dickenprofils eines Walzbandes in einer Walzstraße in Abhängigkeit von der Bandposition und von Eigenschaften der Walzstraße bzw. von Eigenschaften der Walzstraße unter Einbeziehung von Eigenschaften des Walzmaterials, insbesondere unter Benutzung eines Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Bestimmung des Dickenprofils des Walzbandes in einer auf neuronalen Netzen basierenden Informationsverarbeitung (1 oder 5) erfolgt, die ein Modell der Walzstraße bildet.
  21. 21. Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß er nach dem Verfahren gemäß Anspruch 20 herstellt ist.






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