DE102011078829A1 - Process for the production of magnesium tape - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung eines dünnen Magnesiumbands (30) in einer mit Beheizungs- und/oder Isolationseinrichtungen versehenen Fertigwalzeinrichtung (10) auf Basis eines der Fertigwalzeinrichtung zugeführten Coils (29), bei dem das Magnesiumband im Reversierbetrieb durch einen in einem Walzgerüst (11) zwischen zwei Arbeitswalzen gebildeten Walzspalt (31) gefördert wird, derart, dass zwei das Walzgerüst zwischen sich aufnehmende Haspeleinrichtungen (12, 13) abwechselnd als Abhaspel und Aufhaspel betrieben werden, wobei die Bandtemperatur des Magnesiumbands gemessen und als Eingangsgröße bei der Regelung des Walzprozesses und/oder Steuerung des Walzgerüstes verwendet wird.Process for producing a thin magnesium strip (30) in a finishing roll device (10) provided with heating and / or insulating means on the basis of a coil (29) fed to the finishing roll device, in which the magnesium strip is wound in reversing operation by a roll stand (11) between two Work rolls formed roll gap (31) is conveyed, such that two the rolling mill between them receiving reels (12, 13) are operated alternately as uncoiler and reel, wherein the belt temperature of the magnesium tape measured and as an input in the control of the rolling process and / or control the rolling mill is used.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dünnen Magnesiumbands in einer mit Beheizungs- und/oder Isolationseinrichtungen versehenen Fertigwalzeinrichtung auf Basis eines der Fertigwalzeinrichtung zugeführten Coils, bei dem das Magnesiumband im Reversierbetrieb durch einen in einem Walzgerüst zwischen zwei Arbeitswalzen gebildeten Walzspalt gefördert wird, derart, dass zwei das Walzgerüst zwischen sich aufnehmende Haspeleinrichtungen abwechselnd als Abhaspel und Aufhaspel betrieben werden.The present invention relates to a method for producing a thin magnesium strip in a finishing roll device provided with heating and / or insulation means based on a coil fed to the finishing roll device, in which the magnesium strip is conveyed in reversing operation by a roll gap formed in a roll stand between two work rolls in that two reels which receive the rolling stand between them are operated alternately as uncoiling and reeling.
Der Herstellung von Magnesiumdünnblech kommt aufgrund der sich steigernden Nachfrage eine zunehmende Bedeutung zu. Insbesondere hat sich gezeigt, dass sich Magnesiumblech für die Herstellung von Fahrzeugkarosserien eignet, wobei das Magnesiumblech bei Festigkeitseigenschaften, die mit denen von Aluminiumblech vergleichbar sind, ein geringes Gewicht aufweist, so dass hier ein entsprechendes Potential für weitere Möglichkeiten zur Energieeinsparung im Betrieb von Kraftfahrzeugen neben der Entwicklung neuer Antriebskonzepte besteht.The production of magnesium thin sheet is becoming increasingly important due to increasing demand. In particular, it has been found that magnesium sheet is suitable for the production of vehicle bodies, the magnesium sheet having strength properties which are comparable to those of aluminum sheet, has a low weight, so that here a corresponding potential for further ways to save energy in the operation of motor vehicles in addition the development of new drive concepts exists.
Die Herstellung von Magnesiumblech hat sich jedoch im Vergleich zur Herstellung von Stahl- oder Aluminiumblech als vergleichsweise kompliziert herausgestellt, da sich Magnesium aufgrund seiner hexagonalen Gitterstruktur bei den üblicherweise beim Kaltwalzen vorliegenden Verarbeitungstemperaturen als spröde erweist, so dass zur erfolgreichen Herstellung von Magnesiumblech die Einhaltung eines definierten Temperaturbereichs, der etwa zwischen 230°C und 450°C liegt, notwendig ist, um die in diesem Temperaturbereich erreichbare relative Duktilität des Werkstoffs zur Verarbeitung nutzen zu können.The production of magnesium sheet, however, has turned out to be comparatively complicated in comparison to the production of steel or aluminum sheet, since magnesium proves to be brittle due to its hexagonal lattice structure at the processing temperatures usually present during cold rolling, so that the successful production of magnesium sheet adherence to a defined Temperature range, which is approximately between 230 ° C and 450 ° C, is necessary in order to use the achievable in this temperature range relative ductility of the material for processing can.
Aus der
Bei der bekannten Fertigwalzeinrichtung wird demnach versucht, einen Walzbetrieb in einem für die Herstellung eines Magnesiumbands geeigneten Temperaturbereich dadurch sicherzustellen, dass zum einen Temperaturverluste eines zuvor auf eine geeignete Temperatur aufgeheizten Coils durch eine geeignete Isolationseinrichtung reduziert werden, und andererseits dadurch, dass während des Walzbetriebs eine Beheizung des Magnesiumbands erfolgt. Damit kann zwar erreicht werden, dass keine zu starke Abkühlung des Magnesiumbands während des Walzbetriebs folgt, jedoch bleibt die Art und Weise wie der Walzvorgang durchgeführt wird, völlig unbeeinflusst von der tatsächlichen Temperatur des Magnesiumbands.In the known finishing roller device is therefore trying to ensure a rolling operation in a suitable for the production of a magnesium band temperature range that on the one hand temperature losses of a previously heated to a suitable temperature coils are reduced by a suitable isolation device, and on the other hand that during the rolling operation a Heating of the magnesium tape is done. Although this can be achieved so that no excessive cooling of the magnesium strip during the rolling operation follows, but the way in which the rolling process is carried out, completely unaffected by the actual temperature of the magnesium strip.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für die Herstellung eines dünnen Magnesiumbands vorzuschlagen, das den bekannten Zusammenhang zwischen der Materialtemperatur des Magnesiumbands und der Verarbeitbarkeit des Magnesiumbands beim Walzvorgang stärker berücksichtigt, so dass einerseits die Herstellung eines dünnen Magnesiumbands mit hoher Materialqualität und andererseits eine möglichst effektive Herstellung eines derartigen Magnesiumbands möglich wird.The present invention is therefore an object of the invention to provide a method for the production of a thin magnesium tape, which takes more account of the known relationship between the material temperature of the magnesium tape and the processability of the magnesium tape during the rolling process, so that on the one hand the production of a thin magnesium tape with high material quality and On the other hand, the most effective possible production of such a magnesium tape is possible.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist das erfindungsgemäße Verfahren die Merkmale des Anspruchs 1 auf.To solve this problem, the inventive method has the features of claim 1.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Bandtemperatur des Magnesiumbands gemessen und als Eingangsgröße bei der Regelung des Walzprozesses und/oder Steuerung des Walzgerüstes verwendet.In the method according to the invention, the belt temperature of the magnesium belt is measured and used as an input variable in the regulation of the rolling process and / or control of the roll stand.
Im Unterschied zum Stand der Technik bei dem man bemüht ist, durch eine Beheizung und Isolierung einer Fertigwalzeinrichtung in irgend einer Art und Weise sicherzustellen, dass eine erforderliche Mindesttemperatur bei der Verarbeitung des Magnesiumbands nach Möglichkeit nicht unterschritten wird, beruht das erfindungsgemäße Verfahren darauf, dass eine Abhängigkeit zwischen der Materialtemperatur des Magnesiumbands und den Verfahrensparametern hergestellt wird, derart, dass beispielsweise bei einer vergleichsweise niedrigen Temperatur des Magnesiumbands eine vergleichsweise höhere Bandgeschwindigkeit und/oder Dickenabnahme bei der Verarbeitung des Magnesiumbands gewählt wird, als dies bei einer vergleichsweise höheren Materialtemperatur der Fall ist, so dass etwa in Abhängigkeit von der Materialtemperatur die Walzbandgeschwindigkeit und/oder Dickenabnahme in den einzelnen Walzstichen unterschiedlich sein kann. Falls keine höheren Dickenabnahmen oder Walzgeschwindigkeiten erzielt werden können, kann durch eine entsprechende Erhöhung der Verweildauer des Bandes im Bereich der Beheizungseinrichtungen eine Erhöhung der Bandtemperatur ermöglicht werden. Andererseits schafft die unmittelbare Temperaturmessung des Bandmaterials während der Durchführung des Prozesses die Möglichkeit, den Walzprozess so zu steuern, dass zur Erzielung einer möglichst konstanten Temperatur des Bandmaterials während des gesamten Walzvorgangs bzw. zur Erzielung möglichst geringer Temperaturschwankungen die Beheizungseinrichtungen und/oder Isolationseinrichtungen der Fertigwalzeinrichtung entsprechend zu beeinflussen bzw. in ihrer Leistung zu steuern. Durch eine möglichst konstante Temperatur kann etwa das Auftreten von Spannungen im Walzband, die auf Temperaturdifferenzen im Walzband zurückgehen, weitestgehend vermieden werden können.In contrast to the prior art in which it is endeavored by a heating and insulation of a finishing roll device in any way to ensure that a required minimum temperature during processing of the magnesium tape is not exceeded, if possible, the inventive method is based on that a Dependence is made between the material temperature of the magnesium strip and the process parameters, such that, for example, at a comparatively low temperature of the magnesium strip, a comparatively higher strip speed and / or thickness decrease is selected in the processing of the magnesium strip than is the case with a comparatively higher material temperature, so that, depending on the material temperature, the rolling belt speed and / or thickness decrease in the individual rolling passes may be different. If no higher thickness decreases or rolling speeds can be achieved, can be achieved by a corresponding increase in Dwell time of the band in the field of heating devices allows an increase in the belt temperature. On the other hand, the direct temperature measurement of the strip material during the implementation of the process provides the opportunity to control the rolling process so that to achieve a constant temperature of the strip material throughout the rolling process or to achieve the lowest possible temperature fluctuations, the heating devices and / or insulation devices of the finishing roller device accordingly to influence or to control in their performance. By a temperature as constant as possible, the occurrence of stresses in the rolled strip, which go back to temperature differences in the rolled strip, can be largely avoided.
Insbesondere kann es vorteilhaft sein, die gemessene Bandtemperatur als Eingangsgröße bei der Regelung der Temperierung der Arbeitswalzen und/oder Stützwalzen zu verwenden.In particular, it may be advantageous to use the measured strip temperature as an input variable in the regulation of the temperature control of the work rolls and / or back-up rolls.
Um eine möglichst unmittelbar dem Ort der mechanischen Bearbeitung des Magnesiumbands zugeordnete Temperaturmessung zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die Temperaturmessung im Bereich des Walzenspaltes erfolgt. Dies kann auf der Seite des Walzspaltes erfolgen, wo das Walzband in den Walzspalt eintritt, und/oder auf der Seite des Walzspaltes erfolgen, wo das Walzband aus dem Walzspalt austritt, wobei insbesondere eine Temperaturmessung auf beiden Seiten des Walzspaltes und eine dabei ermittelte Temperaturdifferenz Rückschlüsse auf die Art und Weise sowie den Umfang nachfolgender Maßnahmen für eine Temperierung oder Änderung der Prozessparameter des Walzprozesses ermöglicht.In order to enable a temperature measurement which is as directly as possible associated with the location of the mechanical processing of the magnesium strip, it is advantageous if the temperature measurement takes place in the region of the nip. This can be done on the side of the nip, where the rolled strip enters the nip, and / or on the side of the nip, where the rolled strip exits the nip, in particular a temperature measurement on both sides of the nip and thereby determined temperature difference conclusions in the way and the scope of subsequent measures for a tempering or changing the process parameters of the rolling process allows.
Wenn die Temperaturmessung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens an zumindest zwei Stellen einer quer zur Bandlaufrichtung verlaufenden Temperaturmessachse erfolgt, kann bei der Regelung des Walzprozesses bzw. der Steuerung des Walzgerüstes ein Temperaturgradient quer zur Bandlaufrichtung berücksichtigt werden.If, according to a preferred embodiment of the method, the temperature measurement is carried out at at least two points of a temperature measuring axis extending transversely to the strip running direction, a temperature gradient across the strip running direction can be taken into account in the regulation of the rolling process or the control of the rolling stand.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zusätzlich zur Temperaturmessung eine Messung der Bandgeschwindigkeit und/oder der Banddicke erfolgt, um beispielsweise prozessbedingt die Walzleistung der Fertigwalzeinrichtung im Falle einer oberhalb der idealen Verarbeitungstemperatur liegenden Messtemperatur durch Verringerung der Bandgeschwindigkeit zu reduzieren. Andererseits ist es auch möglich, im Falle einer Unterschreitung der idealen Verarbeitungstemperatur die Bandgeschwindigkeit zu erhöhen, um einer Minderung der Materialqualität entgegenzuwirken.It is particularly advantageous if, in addition to the temperature measurement, a measurement of the belt speed and / or the belt thickness takes place, for example, to reduce the rolling performance of the finishing roller device by reducing the belt speed in the case of a measuring temperature lying above the ideal processing temperature. On the other hand, it is also possible to increase the belt speed in case of falling below the ideal processing temperature in order to counteract a reduction in the material quality.
Wenn bei einer bevorzugten Varianten des Verfahrens im Bereich des Bandeinlaufs eine Schmiermittelbeaufschlagung des Magnesiumbands erfolgt, wobei Menge und/oder Verteilung des Schmiermittelauftrags in Abhängigkeit von der Bandtemperatur erfolgen, kann beispielsweise die Menge und die Verteilung des Schmiermittelauftrags derart erfolgen, dass etwa bei Unterschreiten einer gewünschten Solltemperatur des Magnesiumbands die Schmiermittelmenge reduziert wird, um einer weiteren Abkühlung entgegenzuwirken, oder eine Schmiermittelverteilung gewählt werden, die eine uneinheitliche Temperaturverteilung quer zur Bandlaufrichtung berücksichtigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass der Auftrag von Schmiermittel grundsätzlich zu einer Abkühlung des Materialbands führt.If in a preferred variant of the process in the area of the belt inlet lubricant is applied to the magnesium belt, wherein the amount and / or distribution of the lubricant application in dependence on the belt temperature, for example, the amount and distribution of lubricant application can be such that falls below a desired Target temperature of the magnesium tape, the amount of lubricant is reduced to counteract further cooling, or a lubricant distribution can be selected, which takes into account a non-uniform temperature distribution across the strip running direction. It is assumed that the application of lubricant basically leads to a cooling of the material strip.
In dem Fall, wenn zusätzlich zur Temperaturmessung eine Planheitsmessung des Walzbands durchgeführt wird, können auch die bei der Planheitsmessung ermittelten Messwerte zur Beeinflussung der Schmiermittelbeaufschlagung verwendet werden, da die Schmiermittelverteilung die Walzspaltgeometrie beeinflussen kann.In the event that a flatness measurement of the rolling belt is performed in addition to the temperature measurement, the measured values determined during the flatness measurement can also be used to influence the lubricant application, since the lubricant distribution can influence the roll gap geometry.
Insbesondere dann, wenn an der Fertigwalzeinrichtung Beheizungs- und Isolationseinrichtungen in Kombination miteinander vorgesehen sind, können die bei der Temperaturmessung ermittelten Temperaturwerte als Maßgabe für eine Veränderung der Isolationswirkung der Isolationseinrichtungen dienen, beispielsweise derart, dass als Isolationseinrichtungen dienende, die Haspeleinrichtung oder das Walzgerüst abdeckende Haubeneinrichtungen zumindest teilweise, beispielsweise durch Aufschwenken eines Gehäuseteils, in ihrer Isolationswirkung geregelt reduziert werden. Hierbei kann die abgeführte Wärme kontrolliert einem Wärmespeicher und/oder Wärmetauscher zugeführt werden und bei Bedarf dem Prozess wieder zugeführt oder zu einem anderen Heizzweck verwendet werden.In particular, if heating and insulating devices are provided in combination with one another on the finishing roller device, the temperature values determined during the temperature measurement can serve as a proviso for a change in the insulation effect of the isolation devices, for example in such a way that hood devices serving as isolation devices covering the reel device or the roll stand At least partially, for example, by pivoting a housing part, are reduced regulated in their isolation effect. Here, the heat dissipated controlled a heat storage and / or heat exchangers are supplied and, if necessary, fed back into the process or used for another heating purpose.
Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn die Temperaturmesseinrichtung, mit der die tatsächliche Bandtemperatur ermittelt wird, dazu genutzt wird, um insbesondere im letzten Walzstich eine definierte, ausreichend hohe Walzbandtemperatur zu garantieren, um die Besäumung des Walzbandes bis zum Ende des Walzprozesses aufschieben zu können. Wenn man davon ausgeht, dass der letzte Walzstich dadurch definiert ist, dass das Walzband eine vorgegebene Banddicke erreicht hat, kann dann bei Vorliegen der definierten Walzbandtemperatur in Abhängigkeit von der gewünschten Banddicke, also im letzten Walzstich, die Besäumungseinrichtung aktiviert werden. Je nach Dicke des Walzbandes kann es vorteilhaft sein, die Besäumung auf der Seite des Walzspaltes vorzunehmen, wo das Walzband in den Walzspalt eintritt, und/oder auf der Seite des Walzspaltes vorzunehmen, wo das Walzband aus dem Walzspalt austritt.It is also particularly advantageous if the temperature measuring device, with which the actual strip temperature is determined, is used to guarantee a defined, sufficiently high rolled strip temperature, in particular in the last pass, in order to postpone the trimming of the rolled strip until the end of the rolling process. If it is assumed that the last rolling pass is defined by the fact that the rolled strip has reached a predetermined strip thickness, then the trimming device can be activated when the defined strip temperature is defined depending on the desired strip thickness, ie in the last pass. Depending on the thickness of the rolled strip, it may be advantageous to carry out the trimming on the side of the roll gap where the rolled strip enters the roll gap and / or on the side of the roll gap where the rolled strip emerges from the nip.
Im Unterschied hierzu wird bei einem konventionellen Walzvorgang, bei dem keine Überwachung der Bandtemperatur erfolgt, die Besäumung in einer vergleichweise frühen Phase des Walzvorgangs durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Ausbildung von Randrissen im Walzband, die insbesondere bei einer vergleichsweise niedrigen Walzbandtemperatur und dünnen Walzbandrändern gegeben ist, dadurch vermieden wird, dass bereits vor Erreichen der kritischen Walzbanddicke eine Besäumung des Walzbandes erfolgt. Aus dem frühzeitigen Besäumen resultieren natürlich entsprechend große Materialverluste, da das frühzeitig im Walzverfahren entfernte Randmaterial nicht mehr als Material für nachfolgendes Auswalzen zur Verfügung steht.In contrast, in a conventional rolling operation in which no monitoring of the strip temperature occurs, the trimming is performed in a comparatively early stage of the rolling process to ensure that the formation of edge cracks in the rolled strip, given in particular at a comparatively low rolled strip temperature and thin rolled strip edges is, is thereby avoided that occurs before reaching the critical rolling strip thickness, a trimming of the rolled strip. Of course, correspondingly large losses of material result from the premature trimming, since the edge material removed early in the rolling process is no longer available as material for subsequent rolling out.
Eine weitere Möglichkeit, Materialverluste bei der Herstellung eines dünnen Magnesiumbands weitestgehend zu reduzieren, besteht darin, wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Verfahrensvariante im Bereich des Bandeinlaufs ein Bandendendetektor angeordnet wird, der während des Walzvorgangs am Ende eines Walzstichs eine komplette Abwicklung des Walzbands von einer Haspeleinrichtung ermöglicht, dadurch, dass das Bandende über einen Bandendensensor kurz vor dem Walzspalt erfasst wird und nach Detektieren des Bandendes die Walzrichtung umgeschaltet wird und das Bandende wieder angewickelt wird. Um jeweils sicherzustellen, dass auch das ausgewalzte Bandende bzw. an das Bandende angrenzende Bereiche des Walzbandes bei einer bzw. oberhalb einer definierten Walzbandtemperatur erfolgt, kann das vollständige Abwickeln des Bandendes von der Haspeleinrichtung in Abhängigkeit von der Temperaturmessung erfolgen. Auf diese Art und Weise können die Längen der nach Beendigung des Walzvorgangs abzuschneidenden Bandenden, also ein entsprechender Schrottanteil, auf ein absolutes Minimum reduziert werden, wobei aufgrund der erfindungsgemäßen Temperaturüberwachung der Walzbandtemperatur sichergestellt ist, dass auch im Bereich des Walzendes eine Bearbeitung des Walzbandes bei einer geeigneten Walzbandtemperatur erfolgt ist und somit auch unmittelbar angrenzend an das Walzbandende eine entsprechende Materialqualität des Magnesiumbands gewährleistet ist.Another possibility for reducing material losses in the production of a thin magnesium strip is to arrange a band end detector in the area of the strip entry, which enables a complete unwinding of the strip from a coiler during the rolling process at the end of a rolling pass , characterized in that the tape end is detected via a tape end sensor just before the nip and after detecting the tape end, the rolling direction is switched and the tape end is rewound. In order to ensure in each case that the rolled strip end or regions of the rolled strip adjoining the strip end take place at or above a defined rolled strip temperature, the complete unwinding of the strip end from the coiling device can be effected as a function of the temperature measurement. In this way, the lengths of the cut off after completion of the rolling process strip ends, ie a corresponding scrap content can be reduced to an absolute minimum, which is ensured due to the temperature monitoring of the rolling strip temperature according to the invention, that in the region of the rolling end processing of the rolled strip in a suitable rolling belt temperature is carried out and thus immediately adjacent to the rolled strip a corresponding material quality of the magnesium tape is ensured.
Nachfolgend wird eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung dargestellte Fertigwalzeinrichtung näher erläutert.In the following, a variant of the method according to the invention will be explained in more detail with reference to the finishing roller device shown in the drawing.
Wie in der Zeichnung dargestellt, umfassend eine Fertigwalzeinrichtung
Wie weiter der Darstellung der Fertigwalzeinrichtung
Die dem Walzgerüst
Im Betrieb der beispielhaft dargestellten Fertigwalzeinrichtung
Nach Durchführung des letzten Stichs befindet sich die gesamte Länge des Magnesiumbands
Gleichzeitig mit der Übergabe des Coils
Jeweils nach Beendigung des letzten Stichs, also wenn das Magnesiumband
Während der Förderung des Magnesiumbands
Wie in der Zeichnungsfigur dargestellt, befindet sich bei der beispielhaft dargestellten Fertigwalzeinrichtung
Ebenfalls dem Walzspalt
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist zu beiden Seiten des Walzspalt
Zwischen der im letzten Walzstich als Aufhaspel dienenden Haspeleinrichtung
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