Entwicklung, Parametrierung und Online-Adaption eines mathematischen Modells eines Walzgerüstes beim Warmwalzen

In dieser Arbeit wird ein auf physikalischen Überlegungen basierendes, mathematisches Modell für das Fertiggerüst einer Warmwalzstraße in der Grobblechproduktion hergeleitet. Das Modell dient insbesondere der Berechnung der Walzspalthöhe, wobei sowohl die absolute Höhe als auch das Profil berechnet werden. Das Modell besteht im Wesentlichen aus dem Modell des Gerüstständers und dem Modell der Walzen. Das im Vergleich zum Ständermodell wesentlich komplexere Walzenmodell muss dabei sowohl die Durchbiegung als auch die Kompression der Walzen abbilden. Die Durchbiegung wird mithilfe der Timoshenko-Balkentheorie berechnet. Es ergibt sich dabei ein gekoppeltes nichtlineares Differentialgleichungssystem, für dessen Lösung die Belastung der Walzen benötigt wird. Diese wird mithilfe eines Walzkraftmodells und eines Modells zur Berechnung der Kontaktkraft zweier Walzen bestimmt. Da einige der Positionsmessungen am Ständer nicht absolut erfolgen, ist zudem eine Kalibrationsroutine für das Modell notwendig. Diese wird im Laufe der Arbeit vorgestellt und es wird gezeigt, wie sie auf der realen Anlage eingesetzt werden kann. Des Weiteren wird gezeigt, wie Messdaten zur Online-Adaption des Modells eingesetzt werden können, womit die Genauigkeit des Modells nochmals verbessert werden kann.

Das entwickelte Modell zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität und Genauigkeit sowie eine große Robustheit gegenüber Schwankungen der Modellparameter und Änderungen in den Eingangsdaten aus. Insgesamt kann sowohl bei der Berechnung der absoluten Dicke als auch des Dickenprofils eine sehr gute Modellgenauigkeit erzielt werden. Um dies zu zeigen, wird das Modell anhand realer Messdaten mehrerer Walztafeln aus der industriellen Grobblechproduktion validiert.