DD294883A5

DD294883A5 - Verfahren zur erzeugung von eigenspannungsarmen band beim walzen

Info

Publication number: DD294883A5
Application number: DD90341282A
Authority: DD
Inventors: Alfred Knauschner; Bernd Richter; Gerhard Poppe; Lutz Hofmann
Original assignee: Freiberg Bergakademie
Priority date: 1990-06-05
Filing date: 1990-06-05
Publication date: 1991-10-17
Also published as: EP0532560A1; DE59101395D1; EP0532560B1; WO1991018688A1; AU7972891A; US5365761A

Abstract

Die Erfindung betrifft die Erzeugung von eigenspannungsarmem Band und ist auf dem Gebiet der Metallformung anwendbar. Erfindungsgemaesz wird waehrend des Walzens durch Stellglieder der Feinwalzspalt in n Streifenelementen jeweils um Stellbetraege DSi eingestellt, hierbei jedoch die Anzahl n der Meszabschnitte nicht unbedingt mit der Anzahl der Stellabschnitte uebereinstimmen musz, wobei die Stellbetraege DSi fuer die einzelnen Streifenelemente unter Einbeziehung der Flieszscheide laufend in der Weise ermittelt werden, indem vor oder zu Stichbeginn die mittlere Stichabnahme eh,ges sowie der Teilabnahmebetrag eh,k, der die Abnahme von der Flieszscheide bis zum Walzspaltaustritt kennzeichnet, ermittelt werden. Der aus beiden Groeszen gebildete Quotient eh,ges/eh,k ergibt nach multiplikativer Verknuepfung mit der Enddicke h1 einen fuer den jeweiligen Walzstich gueltigen Festbetrag. Nach multiplikativer Verknuepfung dieses Festbetrages mit den vom Bandspannungsmeszgeraet fuer das jeweilige Streifenelement i erhaltenen aktuellen Bandlaengungswerten- oder -stauchungswerten De1,i ergeben sich die fuer die Feineinstellung der Walzspaltkontur erforderlichen Stellbetraege DSi als Vorgabewert fuer die Feineinstellung der Walzspaltkontur, die mittels Stellglieder erfolgt.{Walzen; Band, eigenspannungsarm; Stellglieder; Feinwalzspalt; Streifenelemente; Stichabnahme; Flieszscheide; Walzstich; Walzspaltaustritt}

Description

Zur richtigen Umwandlung der Bandspannungsmeßwerte Δσ,,ι oder Längsdehnungs- und Stauchungsmeßwerte Δε,,, in die für die Korrektur des Feinwalzspaltes erforderlichen Einstellwerte AS, sind gesonderte Übertragungsfunktionen erforderlich. Hierbei wurde bisher davon ausgegangen, daß bei fehlender oder nur geringfügiger Breitung des Bandes während des Walzstiches eine Proportionalität zwischen den Δει, ,-Werten uid den aus den Dickenprofilen des ein- und auslaufenden Bandes abgeleiteten Deformationswerten Ae_h, ι gemäß

Δει, ι = Ae_h,i (3)

besteht und folglich aus den Δει, !-Meßwerten die Dickenanstellwerte abgeleitet werden können. Dabei ist nach Bild 2

e_h,i = 8_h,,-e (4)

ε_Μ - -USi^- (5)

(6)

Die Walzpraxis hat jedoch gezeigt, daß die zum Abbau der Längsspannungen aus den gemessenen Längsdehnungs- und -streckungswerten Δε,,, unter Einbeziehung von Gleichung (3) ermittelten Dickenanstellwerte ASi nicht zum angestrebten Ziel führen. Spezielle Untersuchungen {Bernsmann, G. P.; Iron and steel engin. [1972] 3, S.67-71), (Becker, H.; Freundel, P.; Wiss. Zeitschrift der TU Magdeburg 19 [1975] H.7/8,S.753-761),(Köpstein, E.; Grigorjan; G.G.; Zeleznow, Ju.D.; Neue Hütte 1975,4, S.226-228) unter Einbeziehung des ein- und auslaufenden Bandprofils is. a. Bild 2) ergaben sehr große und stark streuende Abweichungen, die als Korrekturfaktor K₁ in die Beziehung

Δσ,,ι= k,-E(8„,, - ε) (7)

eingeführt wurden. (Gl. [7] steht analog zu Gl. [2] mit Gl. [3] in Verbindung).

Diese Korrekturfaktoren umfassen Wertebereiche k, = 0,05...0,1 ...0,2. Desgleichen wurde festgestellt, daß mit Bandspannungsmeßgeräten gemessene Längsspannungswerte (Δσ₍, j)_gim viel niedriger sind als die aus den Dickenprofilen berechneten Längsspanmingsänderungen (Aa_h,i)_M,. So beträgt dieser Unterschied nach Köpstein

Eine Abhängigkeit dieser stark schwankenden Korrekturfaktoren von kennzeichnenden Walzbedingungen konnte nicht erkannt werden. Deshalb bestehen gegenwärtig sehr große Unsicherheiten und Ungenauigkeiten bei der Ermittlung der für die Einstellung des Feinwalzspaltes erforderlichen Anstellwerte ASi aus den von Bandspannungsmeßgeräten erhaltenen Δοί,ι- und Δει,ι-Meßwerten, so daß das Walzen von längsspannungsarmem Band erhebliche Probleme bereitet. Die daraus resultierenden Qualitätsmängel der gewalzten Bänder vermindern den Gebrauchswert und haben ökonomische Verluste zur Folge.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Anstellmöglichkeiten für den Feinwalzspalt so einzusetzen, daß längsspannungsarmes Band erzeugt werden kann und dadurch Voraussetzungen geschaffen werden, damit beim Walzen eine höhere Bandqualität erreicht wird und beim Verarbeiten der Bänder und Bleche weniger technologische Schwierigkeiten auftreten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, bei der Erzeugung von längsspannungsarmem Band, wobei in üblicher Weise gewalzt wird, unter Einsatz von Stellgliedern zur Einstellung des Feinwalzspaltes sowie von Meßvorrichtungen für den Verlauf der Bandlängsspannungen über die Bandbreite, den Bandwalzvorgang so zu führen, daß die den realen Walzbedingungen entsprechenden Anstellwerte ASi zur Einstellung des Feinwalzspaltes bei der Herstellung von längsspannungsarmem Band ermittelt und benutzt werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß während des Walzens durch Stellglieder der Feinwalzspalt in η Streifenelementen jeweils um Stellbeträge AS| eingestellt wird, hierbei jedoch die Anzahl η der Meßabschnitte nicht unbedingt mit der Anzahl der Stellabschnitte übereinstimmen muß, wobei die Stellbeträge ASi für die einzelnen Streifenelemente unter Einbeziehung der Fließscheide (Bild 1) laufend in der Weise ermittelt werden, indem vor oder zu Stichbeginn die mittlere Stichabnahme e_h, ,„ sowie der Teilabnahmebetrag e_h,i„ der die Abnahme von der Fließscheide bis zu Walzspaltaustritt

kennzeichnet, ermittelt werden. Der aus beiden Größen gebildete Quotient E_h,₀„/e_hk ergibt nach multiplikativer Verknüpfung mit der Enddicke h, einen für den jeweiligen Walzstich gültigen Festbetrag

^eh, gel .

— h,.

e_h.k

Nach multiplikator Verknüpfung dieses Festbetrages mit den vom Bandspannungsmeßgerät für das jeweilige Streifenelement i erhaltenen aktuellen Bandlängungs- oder -stauchungswerten Δε,,ι ergeben sich die für die Feineinstellung der Walzspaltkontur erforderlichen Stellbeträge ASg als Vorgabewert für die Feineinstellung der Walzspaltkontur, die mittels Stellgliedern erfolgt.

In Fällen, in denen das Bandspannungsmeßgerät für die jeweiligenStreifenelemente i die Meßwerte nicht als aktuelle Bandlängungs- oder -stauchungswerte Δε^ anzeigt, sondern als Bandlängsspannungen Δσ,,ι, werden diese Spannungswerte nach dem Hooke'schen Gesetz zunächst in Bandlängungs- oder-stauchungswerte umgewandelt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an nachfolgendem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden, wobei folgende Größen einbezogen werden (s.a.Bild2):

h_o,i örtliche Dicke vordem Stich im i-ten Bandstreifenelement

h,,i örtliche Dicke nach dem Stich im i-ten Bandstreifenelement

ho mittlere Banddicke vor dem Stich

h, mittlere Banddicke nach dem Stich

h_k mittlere Dicke an der Fließscheide (Bild 1)

Ik Abstand der Fließscheide vom Walzspaltaustritt Id gedrückte Länge des Walzspaltes R Radius der Arbeitswalzen. Bild 1 veranschaulicht den Walzvorgang. Ein Metallband aus Tiefziehstahl mit einer Breite von 300mm wird von einer mittleren Ausgangsdicke h_o = 0,47 mm auf eine

mittlere Enddicke h, = 0,34 mm auf einem 20-Rollenwalzwerk mit einem Arbeitswalzenradius R = 21 mm gewalzt. Hierbeibeträgt die von der Zughaspel auf das auslaufende Band aufgebrachte äußere Längsspannung σ, = -180N/mm². Von einem

Bandspannungsmeßgerätwirdinn = 11 überdie Bandbreite gleichmäßig verteilten Streifenelementen die in Tabelle 1 Spalte 2

gemessene Längsspannung σ,, ι registriert. Der nach Gl. (1) für einen Augenblickszustand ermittelte Verlauf der LängsspannungΔσι,ι ist in Spalte 3 der Tab. 1 dargestellt. Daraus ergeben sich die Längsdehnungs- oder -Stauchungsbeträge Δε,,ι nach Gl. (2) in

Spalte 4 der Tab. 1. Erfindungsgemäß werden vor oder zu Stichbeginn ermittelt:

- die mittlere Stichabnahme

(8)

mitä_h,o.. = 0,2766

- die Fliüßscheidenhöhe hk gemäß bekannter Gleichungen (z. B. Knauqchner, A.; Freiberger Forschungshefte B 267, VEB Dt. Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1989 oder Neue Hütte 1981,3, S. 94-99)

hk = hi + 2R{1 - cos[arcsin(l_k/l_d · I_d/R)|} (9)

Im vorliegenden Beispiel wird für einen bezogenen Abstand der Fließscheide l_k/l_d = 0,3 die Fließscheide nach Gl. (9) zu h_k = 0,3517mm ermittelt.

- der die mittlere Abnahme von der Fließscheide bis zum Walzspaltaustritt kennzeichnende Teilabnahmebetrag

Im Beispiel beträgt ε_Μ = 0,0249.

- der für diesen Walzstich gültige Festbetrag

e_h,k

nimmt im Beispiel den Wert 3,7773 an.

Während des Walzstiches werden die jeweiligen Stellbeträge ASi als Vorgabewerte für die Feineinstellung der Walispaltkontur

ermittelt, indem der für diesen Walzstich gültige Festbetrag von 3,7773 laufend multiplikativ verknüpft wird und mit den vom

Bandspannungsmeßgerät ermittelten aktuellen Dehnungs- und Stauchungsbeträgen Ae_u. Auf diese Weise werden in Spalte S Tab. 1 die Anstellbeträge Δ S₁ erhalten.

Sind die AS_rWerte negativ, so wird die Feinwaizspalthöhe h,j in den zugehörigen Streifenelementen um die angegebenen Werte AS| durch geeignete Stellglieder enger gestellt. Positive ASj-Werte erfordern dagegen eine Vergrößerung der Waizspalthöhe h_t,i um die angegebenen AS_rWerte. Nach dieser Korrektur des Feinwalzspaltes ist das Band längsspannungsarm. Verändern sich am Bandspannungemeßgerät die Meßwerte Δει,ι, so sind erneut die ASpWerte in der angegebenen Weise zu ermitteln.

Tabelle 1

Spalte Nr.	2	3	4	5
1	Meßgröße der		Dehnung oder	Anstell
Streifen	Bandspannuiig	Eigenspannung	Stauchung	betrag
element i	Oi.i	Δσι,ι	ε_(>ι · 10⁶	AS,
	in
	N/mm²	N/mm²		mm · 10⁶
	-180	ü	0	0
1	-186	-6	-2,86	-10,79
2	-198	-18	-8,57	-32,38
3	-180	0	0	0
4	-167	+13	+6,19	+23,38
5	-155	+25	+ 11,90	+44,97
6	-149	+31	+14,76	+55,76
7	-180	0	0	0
8	-192	-12	-5,71	-21,58
9	-198	-18	-8,57	-32,38
10	-180	0	0	0
11

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung von eigenspannungsarmem Band beim Walzen, bei dem in üblicherweise gewalzt wird und Stellglieder zur Einstellung des Feinwalzspaltes sowie von Meßvorrichtungen für den Verlauf der Bandlängsspannung über die Breite eingesetzt werden, gekennzeichnet dadurch, daß während des Walzens durch Stellglieder der Feinwalzspalt in η Streifenelementen jeweils um Stellbeträge ASi eingestellt wird, hierbei jedoch die Anzahl η der Meßabschnitte nicht unbedingt mit der Anzahl der Stellabschnitte übereinstimmen muß, wobei die Stellbeträge ASj für die einzelnen Streifenelemente unter Einbeziehung der Fließscheide lautend in der Weise ermittelt werden, indem vor oder zu Stichbeginn die mittlere Stichabnahme s_h<ges sowie der Teilabnahmebetrag 6_hjk, der die Abnahme von der Fließscheide bis zum Walzspaltaustritt kennzeichnet, ermittelt werden, der daraus gebildete Quotient e_h,_ao₈/<Eh.k mit der mittleren Enddicke h, multpilkaiv verknüpft und dieser für den jeweiligen Walzstich gültige Festbetrag e_hiOes/e_h(k · h₁ nach multiplikator Verknüpfung mit den vom Bandspannungsmeßgerät für das jeweilige Streifenelement i erhaltenen aktuellen Bandlängungs- oder -stauchungswert Ae₁,_; die jeweiligen Stellbeträge AS; für die Feineinstellung darstellt und zur Einstellung benutzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß in Fällen, in denen das Bandspannungsmeßgerät für die jeweiligen Streifenelemente i die Meßwerte nicht als aktuelle Bandlängungs- oder-stauchungswerte Δε,,, anzeigt, sondern als Bandlängsspannungen Ao_u, diese Spannungswerte nach dem Hooke'schen Gesetz zunächst in Bandlängungs-oder-stauchungswerte umgewandelt werden.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Erzeugung von eigenspannungsarmem Band und ist auf dem Gebiet der Metallformung anwendbar.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Beim Walzen von Band wird das Ziel verfolgt, Bandwelligkeit zu vermeiden und zu sichern, daß das Band nach dem Walzen in Längsrichtung über die Bandbreite eigenspannungsarm ist. Neuerdings werden hierzu unterschiedliche Stellglieder zur Einstellung des Feinwalzspaltes gezielt eingesetzt. Als derartige Stellglieder dienen u.a. Walzenrückbiegevorrichtungen, in Achsrichtung verschiebbare Zwischenwalzen mit symmetrisch oder unsymmetrisch geformten Walzenballen, verschiebbare Arbeitswalzen, Vorrichtungen zur Schrägstellung der Walzen, ferner die Beeinflussung des thermischen Profils der Walzen durch definierte örtliche Kühlmittelbeaufschlagung sowie im Profil der Walzen veränderliche Stützwalzen. Bei 20-Rollenwalzwerken werden zusätzlich die Stützsättel der äußeren Stützrollen zur Einstellung des Feinwalzspaltes herangezogen (H. GaIIa, H. Jung; „Walzen von Flachprodukten", Deutsche Gesellschaft für Metallkunde, Informationsgesellschaft. Verlag 1986). Um diese Stellglieder sinnvoll zur Profilregelung des Feinwalzspaltes mit dem Ziel der Erzeugung von längsspannungsarmem Band einsetzen zu können, werden an modernen Walzanlagen zusätzlich Meßvorrichtungen zur Erfassung des Bandlängsspannungsverlaufes über die Bandbreite eingesetzt. Diese Meßvorrichtungen erfassen den Bandspannungsverlauf u.a. mit speziellen Meßrollen, Taststiften oder über elektromagnetische Kraftwirkungen. Aus dem gemessenen Bandspannungsverlauf οϊ,ι können durch Eliminierung der von außen (z. B. durch Haspelzug) während des Walzens aufgebrachten Längsspannung σ, der Eigenspannungsverlauf Δα,,ι im zugentlasteten Bandstreifen

Δσ,,ι = σ,,ι - σ, (1)

+ Eigendruckspannungen

- Eigenzugspannungen

und gemäß dem Hooke'schen Gesetz die Längsdehnungs· oder -Stauchungsbeträge

Δε,, = -ψ- (2)

+ Längsstauchungsbeträge

- Längsdehnungsbeträge

ermittelt werden (Bild 1).

Es wird das Ziel verfolgt, über die erwähnten Stollglieder den Feinwalzspalt mit Hilfe der von den Meßvorrichtungen laufend anfallenden Signale so einzustellen, daß Bandwelligkeit vermieden und längsspannungsarmes Band erzeugt wird.